JPH0280154A - シリンダブロック用消失型構造 - 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
する際に用いる消失型の構造に関し、特に、シリンダラ
イナ部の部分的な硬度向上を図った、シリンダブロック
用消失型構造に関する。

［従来の技術］ 消失模型鋳造法ＣＥＰＣ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１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Ｈａ法として注目さ
れている。

この消失模型鋳造法は１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、この鋳造容器内に鋳砂を充填して
消失型を鋳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、鋳砂内では、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には、シリンダライナをシリン
ダブロックと一体形成する場合と。

シリンダブロックで別体のシリンダライナを鋳ぐるむ場
合とが考えられる。

例えば、前者つまりシリンダライナをシリンダブロック
と一体形成した場合のシリンダブロックは、第３図に示
すようになものである。なお、第３図において、１はシ
リンダブロック、２はシリンダブロックの上部のシリン
ダライナ、３はシリンダライナの周りに形成されるウォ
ータジャケット、４はシリンダブロックの下部に形成さ
れるスカート部である。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、一般に、シリンダライナは高硬度で耐摩耗性
の高いことが要求されている。

この対策として、消失模型鋳造法によりシリンダライナ
をシリンダブロックと一体に成形する場合には、金属の
溶湯を、鋳造後に硬くて耐摩耗性の高い材質となるもの
にすることが考えられる。

しかしながら、このように鋳造後に硬くて耐摩耗性の高
くなる金属溶湯は１通常の鋳鉄等を製造する場合に比べ
て高価であり、特に、このような金属溶湯でシリンダブ
ロック全体を鋳造すると、シリンダライナ以外の硬度や
耐摩耗性のそれほど要求されない部分まで硬度や耐摩耗
性の高いものとなり、高価な金属溶湯を不必要に使用す
ることになる。

そこで、消失模型鋳造法によりシリンダブロックを鋳造
しながら、そのシリンダライナ部分のみを硬度及び耐摩
耗性の高いものにする手段の開発が望まれている・ 本発明は、このような課題に鑑みて案出されたもので、
必要とするシリンダライナ部分についてだけ硬度及び耐
摩耗性を高められるようにした、シリンダブロック用消
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、本発明のシリンダブロック用消失型構造は、
エンジンのシリンダブロックを消失模型鋳造する際に溶
湯と置換される消失型において、該消失型のうちの該シ
リンダブロックのシリンダライナ部のライナ面に相当す
る箇所に、該ライナ面を硬化させうる金属のコーティン
グ層が形成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ブロック用消失型構造では、消
失型の内部に溶湯を注入すると、該消失型が該溶湯の熱
で消失しなから該溶湯に置換されるが、シリンダブロッ
クのシリンダライナ部のライナ面に相当する箇所に形成
された金属のコーティング層が、該溶湯と結合しながら
、該溶湯の固化後に形成されるライナ面を硬化させる。

［実施例コ 以下１図面により本発明の一実施例としてのシリンダブ
ロック用消失型構造について説明すると、第１図はその
要部縦断面図、第２図（ａ）〜（ｄ）はその作用を説明
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１１は、
エンジンのシリンダライナをシリンダブロックと一体に
鋳造するためのものであって１発泡スチロール（ポリス
チレン）を材料としており、得ようとする鋳造品である
シリンダブロックとほぼ同一形状に形成されている。従
って、この消失型１１は、鋳造すべきシリンダブロック
１（第３図参照）と同様に、シリンダブロック１の上部
のシリンダライナ２に相当する部分１２と、シリンダラ
イナ２の周りに形成されるウォータジャケット３に相当
する部分１３と、シリンダブロック１の下部に形成され
るスカート部４に相当する部分１４とをそなえている。

このような消失型１１のシリンダライナに相当する部分
１２の内周面（つまり、シリンダライナ部２のライナ面
に相当する箇所）１２ａには、金属のコーティング層１
５が形成されている。この金属とは、例えば、銅（Ｃｕ
）、錫（Ｓｎ）、テルル（Ｔｅ）等の鋳鉄のパーライト
化元素であり、金属粉末として内周面１２ａに付着され
て、コーティングＮ１５を形成する。

なお、第１図中、符号７ａ〜７Ｃは湯口９と消失型１１
とを結ぶランナー、８はランナー７ａ〜７ｃの消失型１
１との接続部分に設けられたゲート、９は消失型１１に
接続される湯口である。

本発明の一実施例としてのシリンダブロック用消失型構
造は、上述のごとく構成されているので、この消失型１
１を用いて、以下のようにシリンダブロックの消失模型
鋳造を行なう。

まず、消失型１１の表面全体に塗型剤（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）を塗布し、
さらに、これを乾燥させる。

なお、この時用いる粘結剤１主成分とする溶液は、消失
型１１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（Ｓｉｎ２）、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１１に表面処理を施したら、続く
工程では、この消失型１１を、湯口９等と共に鋳砂１６
中に埋設する。

つまり、まず、第２図（ａ）に示すように、鋳造容器１
７内の下部に、適量だけ鋳砂（粘結剤を添加混合されて
いない鋳砂）１６を収容しておき、この容器１７内に消
失型１１を所要の姿勢で載置する。この時、例えばラン
ナー７ａの湯口９近くの箇所をクランプしながら、消失
型１１を載置することで、消失型１１を傷つけずないよ
うにできる。

そして、容器１７内にさらに鋳砂（これも粘結剤を添加
混合されていない鋳砂）１６を充填し、消失型１１を完
全に埋没させる。

なお、この鋳砂１６の充填は、消失型１１のウォータジ
ャケットに相当する部分１２の中空部内にも鋳砂１６を
確実に充填させるためと、さらに、鋳砂１６の各粒子間
の結合力も強化するために、加振装置６によって容器１
７を加振しながら行なう。

このようにして、第２図（ｂ）に示すごとく消失型１１
が鋳砂１６中に埋設されると、この後の工程では、湯口
９を通じて消失型１１の内部へ金属溶湯（ここでは鉄系
金属の溶湯）５を注入して、消失型１１をこの金属溶湯
５で置換する。

つまり、湯口９を通じて消失型１１の内部へ金属溶１５
を注入していくと、高温の金属溶湯５は、湯口９やラン
ナー７ａ〜７ｃを熱分解しなかな消失型１１に侵入して
いき、この消失型１１を徐々に熱分解していく［第２図
（ｃ）参照］。

そして、この熱分解した部分つまり湯口９及び消失型１
１のあった空間は、金属溶湯５に置き換わり、この金属
溶湯が所定温度まで冷却されると、所望の金属鋳造品（
つまり、エンジンのシリンダブロック）１が製造される
のである［第２図（ｄ）参照］。なお、熱分解した消失
型１１等は、ガス状になって、鋳砂１６内の隙間等を通
じて、外部に排出される。

この溶湯置換時には、消失型１１のシリンダライナに相
当する部分１２の内周面１２ａでは、金属のコーティン
グ層１５の金属が、鋳鉄のパーライト化を促進する。つ
まり、コーティング層１５の金属（Ｃｕ、Ｓｎ又はＴｅ
）はいずれも鋳鉄よりも融点が低いので、溶湯５の温度
で容易に溶融してこの溶湯５内に溶は込む、そして、フ
ェライト（純鉄）とセメンタイト（Ｆ　ｅ、Ｃ）とを層
状に凝集するはたらき（即ちパーライト化の促進）を行
なうのである。

したがって、鋳造されたシリンダブロック１のシリンダ
ライナ２のライナ面やその近傍は、パーライト化されて
、硬度及び耐摩耗性が高くなる。

この後、ランナー７８〜７Ｃや湯口９によってできた鋳
造物１０を、ゲート８のあった部分で鋳造品１から取り
去って、更に、鋳造品１のシリンダライナ等の所要箇所
を研磨して出来上がる。

このようにして、本シリンダブロック用消失型構造を用
いて消失模型鋳造法を行なうことで、必要とするシリン
ダライナの部分についてだけ硬度及び耐摩耗性を高めら
れるようになり、低コストで且つ容易に、所定の性能を
そなえたシリンダブロックを鋳造できるのである。

〔発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のシリンダブロック用消失
型構造によれば、エンジンのシリンダブロックを消失模
型鋳造する際に溶湯と置換される消失型において、該消
失型のうちの該シリンダブロックのシリンダライナ部の
ライナ面に相当する箇所に、該ライナ面を硬化させうる
金属のコーティング層が形成されるという簡素な構成に
より、本構造の消失型を用いて消失模型鋳造法を行なう
ことで、必要とするシリンダライナの部分についてだけ
硬度及び耐摩耗性を高められるようになり、低コストで
且つ容易に、所定性能のシリンダブロックを鋳造できる
という利点がある。

【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ブロッ
ク用消失型構造を示すもので、第１図はその要部縦断面
図、第２図（ａ）〜（ｄ）はその作用を説明する要部縦
断面図であり、第３＠は一般的なシリンダブロックの縦
断面図である。 １・−シリンダブロック、２−シリンダライナ、３−・
・ウォータジャケット、４−スカート部、５−金属溶湯
（鉄系金属の溶湯）、６−加振装置、７ａ〜７ｃｍラン
ナー、８−ゲート、９−湯口、１０−−ランナーや湯口
によってできた鋳造物、１１・−・消失型、１２−シリ
ンダライナに相当する部分、１２ａ・・−シリンダライ
ナに相当する部分の内周面（シリンダライナ部のライナ
面に相当する箇所）１３・・〜ウォータジャケットに相
当する部分、１４−・−スカート部に相当する部分、１
５−金属のコーティング層、１６・・・−鋳砂、１７−
鋳造容器。

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する際に溶
   湯と置換される消失型において、該消失型のうちの該シ
   リンダブロックのシリンダライナ部のライナ面に相当す
   る箇所に、該ライナ面を硬化させうる金属のコーティン
   グ層が形成されていることを特徴とする、シリンダブロ
   ック用消失型構造。