JPH0263674A - シリンダライナ鋳ぐるみ用消失型構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エンジンのシリンダブロックを消失模型鋳造
してシリンダライナを鋳ぐるむ際に供する消失型の構造
に関する。

［従来の技術］ 消失模型鋳造法（ＥＰＣ法）は、従来の砂型鋳造法に比
べて、■中空部材を製造する際に中子を必要としないこ
と、■砂に粘着剤を混入させないので、砂の回収・再利
用が容易であること、■複雑な形状のものにも適用可能
であること、などの種々の利点があるので、その開発が
進められており、例えば、エンジンの吸気マニホールド
やエンジンのシリンダブロック等の鋳造法として注目さ
れている。

この消失模型鋳造法は、通常、得ようとする鋳造品と同
一形状の発泡スチロール製の消失型（Ｅｐｓ模型）を鋳
造容器内に収容して、この鋳造容器内に防砂を充填して
消失型を防砂中に埋設した上で、消失型に接続した発泡
スチロール製の湯口から金属の溶湯を注入することによ
り実施される。

この結果、防砂内では、湯口及び消失型が順次熱分解し
て、この部分が当該する溶湯で置換され、所望の金属鋳
造品が製造される。

ところで、かかる消失模型鋳造法によりエンジンのシリ
ンダブロックを鋳造する場合、シリンダライナがシリン
ダブロックと別体のものであれば、第３図（シリンダブ
ロックの縦断面図）に示すように、シリンダライナ１を
シリンダブロック２で鋳ぐるむように鋳造する必要があ
る。

なお、第３図中、符号２ａはシリンダブロック２の上部
のシリンダライナ１の周りの部分に形成されるウォータ
ジャケット、２ｂはシリンダブロック２の下部に形成さ
れるスカート部、３はスカート部２ｂに収納されるクラ
ンクシャフト、４はシリンダライナ１に沿って摺動する
ピストン、５はクランクシャフト３に枢着されたピスト
ンロッドである。

ところで、一般に、シリンダライナがシリンダブロック
と一体のものがあるが、シリンダライナには例えば高硬
化元素を加入した鋼材等の耐摩耗性の高い材料が適して
おり、シリンダブロックについては、鋳鉄等のシリンダ
ライナとほぼ等しい材料を用いることもあるが、エンジ
ンの軽量化や耐久性の点を考慮すると軽量で且つ耐食性
のよいアルミニウム合金等の材料の方が好適である。

このような互いに異なる材料のシリンダライナとシリン
ダブロックとを同時に鋳造することは困難である。また
、シリンダブロックの鋳造後にこのシリンダブロックに
シリンダライナを嵌合させることも考えられるが、結合
強度及び作業性の面を考慮すると、シリンダブロックを
鋳造する際に、予め適宜の形状に形成したシリンダライ
ナをこのシリンダブロックで鋳ぐるむようにする手段が
最適と考えられる。

そして、このように、シリンダブロックを消失模型鋳造
する場合には、第４図に示すように、得ようとする鋳造
品（ここではシリンダブロック）と同一形状の発泡スチ
ロール製の消失型６を形成して、これを図示しない鋳造
容器内に収容し、この鋳造容器内に防砂７を充填して消
失型６を防砂中に埋設した上で、消失型６に接続した発
泡スチロール製の湯口８から金属の溶湯９を注入し、消
失型６を燃焼させながら、この消失型６を溶湯９で置換
する。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、一般に、消失模型鋳造法の場合、湯口８から
注入された溶湯９の温度が低下するとこの溶湯９が消失
型６の隅々まで行き渡らなくなり所望の形状に鋳造品を
形成できないので、鋳造時の溶湯９の温度低下をできる
だけ抑制したい。しかしながら、上述のシリンダライナ
１を鋳ぐるむようにシリンダブロック２を鋳造する場合
には、シリンダライナ１が冷し金のようになって、注入
した金属溶湯６の熱がこのシリンダライナ１に奪われて
しまう。このため、第４図に示すように、溶湯９の温度
が低下してシリンダライナ１付近での渦流れが悪くなり
、シリンダライナ１の周囲に空洞等の鋳物欠陥が発生し
、シリンダライナ１の鋳ぐるみが困難となる問題点があ
る。

本発明は、このような課題に鑑みて案出されたもので、
消失型に予め装着したシリンダライナの周りの溶湯流れ
の悪化を防止してシリンダライナを確実に鋳ぐるむこと
かできるようにした、シリンダライナ鋳ぐるみ用消失型
構造を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このため、本発明のシリンダライナ鋳ぐるみ用消失型構
造は、エンジンのシリンダブロックを消失模型鋳造しシ
リンダライナを鋳ぐるむ際に溶湯で置換されるべく形成
される消失型において、該消失型の所要の箇所の内側に
予めシリンダライナが装着され、該シリンダライナの該
消失型側の表面にマグネシウム被膜が施されていること
を特徴としている。

［作　用］ 上述の本発明のシリンダライナ鋳ぐるみ用消失型構造で
は、消失型の内部に溶湯を注入すると、消失型が溶湯の
熱によりに消失して該溶湯に置換されるが、シリンダラ
イナの近傍の部分では、該消失型側の表面に施されたマ
グネシウム被膜が、該溶湯によって燃焼して燃焼熱を発
生するので、この燃焼熱により、シリンダライナの該溶
湯からの吸熱作用が抑制されて、該溶湯の温度低下が防
止される。

［実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としてのシリンダラ
イナ鋳ぐるみ用消失型構造について説明すると、第１図
はその縦断面図、第２図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれその
作用を説明する要部縦断面図である。

第１図に示すように、本実施例にかかる消失型１０は、
シリンダライナを鋳ぐるむようにエンジンのシリンダブ
ロックを鋳造するためのものであって、発泡スチロール
を材料として、得ようとする鋳造品（ここではシリンダ
ブロック）とほぼ同一形状に形成されている。したがっ
て、消失型１０は、鋳造すべきシリンダブロック２（第
３図参照）と同様に、シリンダライナ１の周りに形成さ
れるウォータジャケット２ａ（第３図参照）に相当する
部分１１及びクランクシャフト３を収納するスカート部
２ｂ（第３図参照）に相当する部分１２等をそなえてい
る。

このような消失型１０のウォータジャケットに相当する
部分１１の内部しこは、鋳造前にシリンダライナ１が嵌
挿されているが、シリンダライナ１の消失型側（外周側
）の表面には、その全面に渡って、マグネシウム被膜１
５が施されている。この被膜１５は、例えばメツキ又は
粉末塗布等によって形成する。

なお、第１図中の符号７は図示しない鋳造容器内に設置
された消失型１０の周りに充填されている防砂、８は消
失型１０内に金属（ここではアルミ合金）の溶湯を注ぐ
ために消失型１０に接続された湯口である。

本発明の一実施例としてのシリンダライナ鋳ぐるみ用消
失型構造は、上述のごとく構成されているので、この消
失型１０を用いて、以下のようにウォータジャケットを
消失模型鋳造して、シリンダライナの鋳ぐるみを行なう
。

鋳造段階では、まず、消失型１０の表面全体に塗型剤を
塗布した後これを乾燥させる。この工程では、例えば、
消失型１０の表面に粘結剤を主成分とする溶液に耐火物
微粒子を混入したものを付着させる。

なお、この時用いる粘結剤を主成分とする溶液は、消失
型１０を侵さない有機溶剤であって、この溶液としては
、例えば水溶液又はアルコール溶液がある。水溶液の場
合、粘結剤、界面活性剤及び消泡剤を含む水溶液であり
、このうち粘結剤としてはでんぷん、酢酸ビニル、カル
ボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）等が使用でき、界
面活性剤としてはカチオン系、アニオン系又は両性の界
面活性剤を使用でき、消泡剤としてはアルコール系の消
泡剤又はシリコーン等の通常用いられるものを使用でき
る。また、アルコール溶液の場合、例えば、アルコール
中に粘結剤としての酢酸ビニル樹脂を１〜３０％程度含
んだものがあげられ、この場合、界面活性剤及び消泡剤
は不要となる。

また、この時使用する耐火物微粒子としては、例えば、
シリカ（ＳｉＯ□）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、又は雲
母等の微粒子があげられるが、鉄材の鍛造の場合には、
通常、シリカやジルコニアを用いるが、アルミニウム系
材料の鍛造の場合には、断熱空間のある雲母の微粒子が
好適である。

このようにして消失型１０に表面処理が施されると、続
く工程では、この消失型１０を、湯口８と共に防砂中に
埋設する。つまり、まず、図示しない容器内の下部に、
適量だけ粘結剤を添加混合されていない防砂７を収容し
ておき、この容器内に消失型１０を所要の姿勢で載置し
た上で、容器内にさらに防砂（粘結剤を添加混合されて
いない防砂）７を充填し、消失型１０を完全に埋没させ
る。なお、この防砂７の充填は、図示しない加振装置に
よって容器を加振しながら行なう。これによって、消失
型１０のウォータジャケットに相当する部分１１の空間
内にも、防砂７が充填され、これと共に、防砂７の各粒
子間の結合力も強化する。

そして、この後の工程で、第２図（ａ）〜（Ｃ）にその
反応Ｊｉｌｔに示すように、湯口８を通じて消失型１０
の内部へ金属溶湯（ここではアルミニウム系合金溶湯）
９を注入して、消失型１０をこの金属溶湯９で置換する
。

つまり、湯口８を通じて消失型１０の内部へ金属溶湯９
を注入していくと、高温の金属溶湯９は、湯口８を熱分
解しなかな消失型１０に侵入していき、消失型１０を徐
々に熱分解していく。そして。

この熱分解した部分つまり湯口８及び消失型１０のあっ
た空間は、金属溶湯９に置き換わり、この金属溶湯９が
所定温度まで冷却されると、所望の金属鋳造品２（第３
図参照）が製造される。

なお、熱分解した消失型１０や置換反応の遅い材料の層
１３等は、ガス状になって、防砂７内の隙間等を通じて
、外部に排出される。

この時、ウォータジャケットに相当する部分１１では、
第２図に示すように、発泡スチロール材が熱分解されて
いくが、これと同時に、シリンダライナ１の外周表面の
マグネシウム被膜１５が、溶湯９の熱で燃焼して［第２
図（ｂ）の符号１５ａ参照］、燃焼熱を発生する。そし
て、この燃焼熱がシリンダライナ１を加熱するので、従
来問題となっていたシリンダライナ１による溶湯９から
の吸熱作用が抑制されて、溶湯９の温度低下が防止され
る。

これにより、シリンダライナ１の周囲の溶湯９の湯流れ
が悪くなることもなく、シリンダライナ１の周囲を隙間
なく金属で置換して、確実にシリンダライナ１を鋳ぐる
むことができるのである。

なお、マグネシウム被膜１５は、上述のこと〈燃焼して
酸化物（酸化マグネシウム；Ｍ２Ｏ）の粉末として鋳造
されたアルミニウム合金中に分散する一方、未酸化のま
ま残ったマグネシウムはアルミニウム合金と合金化して
［第２図（ｃ）の符号１５ｂ参照］、シリンダライナ１
とシリンダブ・ロック２との間の結合をより強固にする
ことが期待できる。

また、金属溶湯としてアルミニウム系合金以外のものを
使用してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のシリンダライナ鋳ぐるみ
用消失型構造によれば、エンジンのシリンダブロックを
消失模型鋳造しシリンダライナを鋳ぐるむ際に溶湯て置
換されるべく形成される消失型において、該消失型の所
要の箇所の内側に予めシリンダライナが装着され、該シ
リンダライナの該消失型側の表面にマグネシウム被膜が
施されているので、シリンダライナの周囲の溶湯の温度
低下が防止されて、溶湯の湯流れが悪くなることなく、
シリンダライナの周囲を隙間なく金属で置換して、確実
にシリンダライナを鋳ぐるむことができるようになる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の一実施例としてのシリンダライナ
鋳ぐるみ用消失型構造を示すもので、第１図はその縦断
面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれその作用を説明
する要部縦断面図であり、第３図はシリンダライナを鋳
ぐるんだシリンダブロックの構造を示す縦断面図であり
、第４図は従来の消失型によってシリンダライナを鋳ぐ
るむ様子を示す要部縦断面図である。 １−シリンダライナ、２−シリンダブロック、２ａ−ウ
ォータジャケット、２ｂ−スカート部、３−クランクシ
ャフト、７−防砂、８−湯口、９金属の溶湯、１０−・
消失型、１１−・ウォータジャケットに相当する部分、
１２−スカート部に相当する部分、１５−・マグネシウ
ム被膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンのシリンダブロックを消失模型鋳造しシリンダ
   ライナを鋳ぐるむ際に溶湯で置換されるべく形成される
   消失型において、該消失型の所要の箇所の内側に予めシ
   リンダライナが装着され、該シリンダライナの該消失型
   側の表面にマグネシウム被膜が施されていることを特徴
   とする、シリンダライナ鋳ぐるみ用消失型構造。