JPH0545347B2 - - Google Patents
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- JPH0545347B2 JPH0545347B2 JP62004629A JP462987A JPH0545347B2 JP H0545347 B2 JPH0545347 B2 JP H0545347B2 JP 62004629 A JP62004629 A JP 62004629A JP 462987 A JP462987 A JP 462987A JP H0545347 B2 JPH0545347 B2 JP H0545347B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- casting
- camshaft
- cooling
- pouring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
Ａ 発明の目的
(1) 産業上の利用分野
本発明は金型鋳造法およびその方法の実施に用
いられる金型鋳造装置に関する。 (2) 従来の技術 従来、金型鋳造法として金型に温度勾配を付
し、これにより指向性凝固を狙つたものが知られ
ているが、鋳物の離型タイミングについては何ら
考察がなされていない（実開昭61−82746号公報
参照）。 (3) 発明が解決しようとする問題点 鋳物を、その生産性を向上すべく金型を用いて
鋳造する場合、その金型の高い熱伝導率、鋳物の
形態等に起因して、鋳物の凝固収縮速度が部分的
に急激に速められて、鋳物の一部が金型による拘
束を受け、その結果鋳物が熱間割れを起したり、
金型に変形、摩耗等の損傷が生じるという問題が
ある。 本発明は上記に鑑み、鋳物をそれが熱間割れを
起す前に離型して、正常な鋳物を得ると共にその
鋳物の凝固収縮に起因した金型の損傷を回避し得
る前記金型鋳造法およびその方法の実施に用いら
れる金型鋳造装置を提供することを目的とする。 Ｂ 発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明に係る金型鋳造法は、注湯後、前記金型
に接する前記鋳物の表層を急冷し、該鋳物の表層
が殻状の凝固層になつたとき離型を起うことを特
徴とする。 また本発明に係る金型鋳造装置は、鋳物の外形
に対応したキヤビテイを有する金型を、熱伝導性
の良好な金属よりそれぞれ形成されて相互に開閉
可能な複数の成形型より構成し、その各成形型に
は、内部に冷却液体が循環されると該各成形型の
少なくとも前記キヤビテイ近傍部を冷却し得る冷
却回路を設け、その冷却回路には、該冷却回路に
冷却液体を随時循環させ得る冷却制御器を接続し
たことを特徴とする。 (2) 作用 金型のキヤビテイ内へ注湯した後、そのキヤビ
テイ壁面に接する鋳物の表層を急冷し、鋳物の表
層が殻状の凝固層になつた時に離型を行うと、前
記凝固層により保形された正常な鋳物を得ること
ができ、また鋳物の凝固収縮量も少ないので金型
を損傷することもない。 また上記鋳造装置によれば各成形型の冷却回路
に冷却制御器より冷却液体を随時循環させて、注
湯後における鋳物表層の急冷を積極的に行うこと
ができるため、鋳物表層に前記殻状の凝固層を確
実に生成させることができる。 (3) 実施例 鋳鉄鋳物の鋳造 第１〜３図は、金型１を備えた金型鋳造装置
Ｍ１を示し、その装置Ｍ１は第４図に示す鋳鉄
鋳物としてのカム軸２を鋳造するために用いら
れる。 金型１は、0.8〜４重量％のCrを含有する熱
伝導性の良好なCu−Cr合金より構成され、そ
の熱伝導率は0.4〜0.8cal／cm／ｓ／℃である。 金型１は、複数の成形型としての第１及び第
２型１1，１2より二つ割に構成され、第１およ
び第２型１1，１2の合せ面により湯口３、ラン
ナ４、ゲート５、カム軸成形用キヤビテイ６お
よびガス抜き孔７がそれぞれ画成される。 第１および第２型１1，１2に加熱回路８、冷
却回路９およびノツクアウト手段１０が設けら
れており、それらは両型１1，１2について略同
一であるから第１型１1について説明する。 加熱回路８は、第１型１1に穿設された複数
の挿入孔１１と、各挿入孔１１に挿入保持され
た棒状ヒータ１２とより構成される。各挿入孔
１１は、その一部が第１型１1においてカム軸
２の各軸部２ａを成形する部分の近傍部に配設
される。 冷却回路９は、第１型１1の上部において水
平に穿設された導入路１４と、同型１1の中間
部において水平に穿設された排出路１５と、そ
の両者１４，１５間を接続すべく互いに交差し
て水平及び垂直に延びると共に一部が前記キヤ
ビテイ６に近接するよう第１型１1に穿設され
た複数の連通路１６1，１６2とより構成され、
導入路１４に導入された冷却水を各連通路１６
１，１６2を経て排出路１５より排出するように
なつている。導入路１４、排出路１５および水
平な各連通路１６1は、それらの一部が第１型
１1においてカム軸２のチル部であるカム部２
ｂのノーズｎを成形する部分に接近するように
配設される。 加熱回路８の各ヒータ１２は加熱制御器Ch
１に接続される。その加熱制御器Ch１は注湯
に先立つて加熱回路８を作動、したがつて各ヒ
ータ１２に通電して第１型１1を加熱し、また
注湯開始後加熱回路８を不作動、したがつて各
ヒータ１２への通電を停止する機能を備えてい
る。 前記加熱時において、各ヒータ１２が第１型
１1の、ノーズｎを成形する部分よりも離間し
ているので、その部分の温度は他の部分よりも
低温になる。当然に、第２型１2の各ヒータ１
２も加熱制御器Ch１に接続される。 冷却回路９の導入路１４および排出路１５は
冷却制御器Cc１に接続される。その冷却制御
器Cc１は注湯開始後冷却回路９を作動、した
がつて冷却回路９に冷却水を流通して第１型１
１、特にキヤビテイ６近傍部を効率よく迅速に
冷却し、その第１型１1の、キヤビテイ６に臨
む成形面に接するカム軸２の表層を急冷してそ
の表層を殻状の凝固層に変える機能を備えてい
る。 前記冷却時において、導入路１４、排出路１
５および水平な各連通路１６1が第１型１1の、
ノーズｎを成形する部分に接近しており、また
加熱段階ではその部分が他の部分より低温であ
ることもあつて、ノーズｎを急速に冷却してそ
のチル化を確実に達成することができる。当然
に、第２型１2の冷却回路９も冷却制御器Cc１
に接続される。 ノツクアウト手段１０は、複数のピン１７、
それらピン１７の一端を支持する支持板１８お
よびその支持板１８に連結された作動部材１９
を備え、各ピン１７は第１型１1に形成されて
湯口３、ランナ４およびキヤビテイ６に開口す
る各挿入孔２０に摺合される。キヤビテイ６に
おいて、各挿入孔２０の開口部はカム軸２の各
ジヤーナル２ｃを成形する部分に配設される。 次に、前記金型鋳造装置Ｍ１によるカム軸２
の鋳造作業について説明する。 先ず、表に示す、JIS FC20〜FC30相当の
鋳鉄成分の溶湯を調製する。
いられる金型鋳造装置に関する。 (2) 従来の技術 従来、金型鋳造法として金型に温度勾配を付
し、これにより指向性凝固を狙つたものが知られ
ているが、鋳物の離型タイミングについては何ら
考察がなされていない（実開昭61−82746号公報
参照）。 (3) 発明が解決しようとする問題点 鋳物を、その生産性を向上すべく金型を用いて
鋳造する場合、その金型の高い熱伝導率、鋳物の
形態等に起因して、鋳物の凝固収縮速度が部分的
に急激に速められて、鋳物の一部が金型による拘
束を受け、その結果鋳物が熱間割れを起したり、
金型に変形、摩耗等の損傷が生じるという問題が
ある。 本発明は上記に鑑み、鋳物をそれが熱間割れを
起す前に離型して、正常な鋳物を得ると共にその
鋳物の凝固収縮に起因した金型の損傷を回避し得
る前記金型鋳造法およびその方法の実施に用いら
れる金型鋳造装置を提供することを目的とする。 Ｂ 発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明に係る金型鋳造法は、注湯後、前記金型
に接する前記鋳物の表層を急冷し、該鋳物の表層
が殻状の凝固層になつたとき離型を起うことを特
徴とする。 また本発明に係る金型鋳造装置は、鋳物の外形
に対応したキヤビテイを有する金型を、熱伝導性
の良好な金属よりそれぞれ形成されて相互に開閉
可能な複数の成形型より構成し、その各成形型に
は、内部に冷却液体が循環されると該各成形型の
少なくとも前記キヤビテイ近傍部を冷却し得る冷
却回路を設け、その冷却回路には、該冷却回路に
冷却液体を随時循環させ得る冷却制御器を接続し
たことを特徴とする。 (2) 作用 金型のキヤビテイ内へ注湯した後、そのキヤビ
テイ壁面に接する鋳物の表層を急冷し、鋳物の表
層が殻状の凝固層になつた時に離型を行うと、前
記凝固層により保形された正常な鋳物を得ること
ができ、また鋳物の凝固収縮量も少ないので金型
を損傷することもない。 また上記鋳造装置によれば各成形型の冷却回路
に冷却制御器より冷却液体を随時循環させて、注
湯後における鋳物表層の急冷を積極的に行うこと
ができるため、鋳物表層に前記殻状の凝固層を確
実に生成させることができる。 (3) 実施例 鋳鉄鋳物の鋳造 第１〜３図は、金型１を備えた金型鋳造装置
Ｍ１を示し、その装置Ｍ１は第４図に示す鋳鉄
鋳物としてのカム軸２を鋳造するために用いら
れる。 金型１は、0.8〜４重量％のCrを含有する熱
伝導性の良好なCu−Cr合金より構成され、そ
の熱伝導率は0.4〜0.8cal／cm／ｓ／℃である。 金型１は、複数の成形型としての第１及び第
２型１1，１2より二つ割に構成され、第１およ
び第２型１1，１2の合せ面により湯口３、ラン
ナ４、ゲート５、カム軸成形用キヤビテイ６お
よびガス抜き孔７がそれぞれ画成される。 第１および第２型１1，１2に加熱回路８、冷
却回路９およびノツクアウト手段１０が設けら
れており、それらは両型１1，１2について略同
一であるから第１型１1について説明する。 加熱回路８は、第１型１1に穿設された複数
の挿入孔１１と、各挿入孔１１に挿入保持され
た棒状ヒータ１２とより構成される。各挿入孔
１１は、その一部が第１型１1においてカム軸
２の各軸部２ａを成形する部分の近傍部に配設
される。 冷却回路９は、第１型１1の上部において水
平に穿設された導入路１４と、同型１1の中間
部において水平に穿設された排出路１５と、そ
の両者１４，１５間を接続すべく互いに交差し
て水平及び垂直に延びると共に一部が前記キヤ
ビテイ６に近接するよう第１型１1に穿設され
た複数の連通路１６1，１６2とより構成され、
導入路１４に導入された冷却水を各連通路１６
１，１６2を経て排出路１５より排出するように
なつている。導入路１４、排出路１５および水
平な各連通路１６1は、それらの一部が第１型
１1においてカム軸２のチル部であるカム部２
ｂのノーズｎを成形する部分に接近するように
配設される。 加熱回路８の各ヒータ１２は加熱制御器Ch
１に接続される。その加熱制御器Ch１は注湯
に先立つて加熱回路８を作動、したがつて各ヒ
ータ１２に通電して第１型１1を加熱し、また
注湯開始後加熱回路８を不作動、したがつて各
ヒータ１２への通電を停止する機能を備えてい
る。 前記加熱時において、各ヒータ１２が第１型
１1の、ノーズｎを成形する部分よりも離間し
ているので、その部分の温度は他の部分よりも
低温になる。当然に、第２型１2の各ヒータ１
２も加熱制御器Ch１に接続される。 冷却回路９の導入路１４および排出路１５は
冷却制御器Cc１に接続される。その冷却制御
器Cc１は注湯開始後冷却回路９を作動、した
がつて冷却回路９に冷却水を流通して第１型１
１、特にキヤビテイ６近傍部を効率よく迅速に
冷却し、その第１型１1の、キヤビテイ６に臨
む成形面に接するカム軸２の表層を急冷してそ
の表層を殻状の凝固層に変える機能を備えてい
る。 前記冷却時において、導入路１４、排出路１
５および水平な各連通路１６1が第１型１1の、
ノーズｎを成形する部分に接近しており、また
加熱段階ではその部分が他の部分より低温であ
ることもあつて、ノーズｎを急速に冷却してそ
のチル化を確実に達成することができる。当然
に、第２型１2の冷却回路９も冷却制御器Cc１
に接続される。 ノツクアウト手段１０は、複数のピン１７、
それらピン１７の一端を支持する支持板１８お
よびその支持板１８に連結された作動部材１９
を備え、各ピン１７は第１型１1に形成されて
湯口３、ランナ４およびキヤビテイ６に開口す
る各挿入孔２０に摺合される。キヤビテイ６に
おいて、各挿入孔２０の開口部はカム軸２の各
ジヤーナル２ｃを成形する部分に配設される。 次に、前記金型鋳造装置Ｍ１によるカム軸２
の鋳造作業について説明する。 先ず、表に示す、JIS FC20〜FC30相当の
鋳鉄成分の溶湯を調製する。
【表】
前記鋳鉄は、第５図のFe−Ｃ系平衡状態図
において斜線の成分範囲A1にあり、共晶線Le
１は前記成分範囲A1と略1150℃にて交差して
いる。 前記溶湯には、カム軸２が表の組成を有す
るように、0.15重量％のFe−Siが添加される。
において斜線の成分範囲A1にあり、共晶線Le
１は前記成分範囲A1と略1150℃にて交差して
いる。 前記溶湯には、カム軸２が表の組成を有す
るように、0.15重量％のFe−Siが添加される。
【表】
金型１は、注湯に先立つて加熱回路８により
加熱され、軸部２ａを形成する部分は略450℃
に、またノーズｎを成形する部分は略150℃に
それぞれ維持される。この金型１に、接種後の
溶湯を温度1380〜1420℃にて注入し、カム軸２
を鋳造する。この時の鋳込重量は５Kgである。 前記のように金型１を加熱しておくと、注湯
時湯流れ性を良好にし、また溶湯の急激な冷却
に起因したカム軸２の割れ等を回避することが
できる。 注湯開始後、加熱回路８による金型１の加熱
を停止し、同時に冷却回路９により金型１の冷
却を開始する。 第６図は金型１に接するカム軸２の表層温度
の降下を、注湯後の経過時間との関係で示した
ものである。 金型１の冷却作用を受けてカム軸２の表層が
急冷され、その表層温度が、点a1で示す約1150
℃（共晶線Le１）まで降下すると、カム軸２
は凝固状態となり、その表層が殻状の凝固層に
変化する。 この場合、表層温度が点b1で示す700℃を下
回ると、カム軸２に熱間割れを生じるおそれが
ある。また表層温度が点c1で示す800℃を下回
ると、カム軸２の凝固収縮に起因して金型１に
対するカム軸２の密着性が発生して金型２に変
形、摩耗等の損傷を生じるおそれがある。 そこで、注湯後約３〜約８秒後カム軸２の表
層温度が点d1で示す950℃から点e1で示す850℃
に達したとき、型開きを行い、ノツクアウト手
段１０を作動してカム軸２を離型する。 前記手法により得られたカム軸２は熱間割れ
を生じておらず、また金型１にも何等損傷を生
じていない。その上、カム軸２は殻状の凝固層
により覆われているので離型に際し変形するこ
ともない。 さらに、各カム部２ｂのノーズｎは、それを
成形する金型１の部分が比較的低温に加熱され
ており、また冷却段階では急速に冷却されるの
で確実にチル化されている。 前記JIS FC20〜FC30相当の鋳鉄よりなる鋳
鉄鋳物の離型最適範囲は、その表層温度が約
1150〜800℃、したがつて共晶線Le１とその直
下350℃との間にあるときであるが、実験の結
果、球状黒鉛鋳鉄等の他の鋳鉄を用いた鋳鉄鋳
物の場合にも同様のことを言えることが判明し
ている。 鋼鋳物の鋳造 第７〜第９図は、金型１０１を備えた金型鋳
造装置Ｍ２を示し、その装置Ｍ２は第１０図に
示す鋼鋳物としてのカム軸１０２を鋳造するた
めに用いられる。 金型１０１は、前記と同様のCu−Cr合金よ
り構成される。金型１０１は、第１型１０１1
と第２型１０１2とより二つ割になつており、
第１および第２型１０１1，１０１2の合せ面に
より湯口１０３、ランナ１０４、ゲート１０
５、カム軸成形用キヤビテイ１０６およびガス
抜き孔１０７がそれぞれ画成される。 第１および第２型１０１1，１０１2に加熱回
路１０８、冷却回路１０９およびノツクアウト
手段１１０が設けられており、それらは両型１
０１1，１０１2について同一であるから第１型
１０１1について説明する。 加熱回路１０８は、第１型１０１1に穿設さ
れた複数の挿入孔１１１と、各挿入孔１１１に
挿入保持された棒状ヒータ１１２とより構成さ
れる。 各ヒータ１１２は加熱制御器Ch２に接続さ
れる。その加熱制御器Ch２は注湯に先立つて
加熱回路１０８を作動、したがつて各ヒータ１
１２に通電して第１型１０１1を加熱し、また
注湯開始後加熱回路１０８を不作動、したがつ
て各ヒータ１１２への通電を停止する機能を備
えている。当然に、第２型１０１2の各ヒータ
１１２も加熱制御器Ch２に接続される。 冷却回路１０９は第１型１０１1の上部に穿
設された水平な導入路１１４、その下部に穿設
された水平な排出路１１５およびそれらを接続
すべく第１型１０１1に穿設された複数の垂直
な連通路１１６を備え、導入路１１４に導入さ
れた冷却水を各連通路１１６を流通させて排出
路１１５より排出するようになつている。 導入路１１４および排出路１１５は冷却制御
器Cc２に接続される。その冷却制御器Cc２は
注湯開始後冷却回路１０９を作動、したがつて
冷却回路１０９に冷却水を流通させて第１型１
０１1を冷却し、その第１型１０１1に接するカ
ム軸１０２の表層を急冷してその表層を殻状の
凝固層に変える機能を備えている。当然に、第
２型１０１2の冷却回路１０９も冷却制御器Cc
２に接続される。 ノツクアウト手段１１０は、複数のピン１１
７、それらピン１１７の一端を支持する支持板
１１８およびその支持体１１８に連結された作
動部材１１９を備え、各ピン１１７は第１型１
０１1に形成されて湯口１０３、ランナ１０４
およびキヤビテイ１０６に開口する各挿入孔１
２０に摺合される。 次に、前記金型鋳造装置Ｍ２によるカム軸１
０２の鋳造作業について説明する。 装入主原料として、50〜70重量％のスクラツ
プ材（鋼）および50〜60重量％のリターン材を
高周波溶解炉に装入して溶解し、それに、Ｃ、
Fe−Cr、Fe−Mo、Fe−Ｖ等の副原料を添加
して表に示す合金工具鋼（JIS SKD−11）
相当の合金鋳鋼成分の溶鋼を調製する。
加熱され、軸部２ａを形成する部分は略450℃
に、またノーズｎを成形する部分は略150℃に
それぞれ維持される。この金型１に、接種後の
溶湯を温度1380〜1420℃にて注入し、カム軸２
を鋳造する。この時の鋳込重量は５Kgである。 前記のように金型１を加熱しておくと、注湯
時湯流れ性を良好にし、また溶湯の急激な冷却
に起因したカム軸２の割れ等を回避することが
できる。 注湯開始後、加熱回路８による金型１の加熱
を停止し、同時に冷却回路９により金型１の冷
却を開始する。 第６図は金型１に接するカム軸２の表層温度
の降下を、注湯後の経過時間との関係で示した
ものである。 金型１の冷却作用を受けてカム軸２の表層が
急冷され、その表層温度が、点a1で示す約1150
℃（共晶線Le１）まで降下すると、カム軸２
は凝固状態となり、その表層が殻状の凝固層に
変化する。 この場合、表層温度が点b1で示す700℃を下
回ると、カム軸２に熱間割れを生じるおそれが
ある。また表層温度が点c1で示す800℃を下回
ると、カム軸２の凝固収縮に起因して金型１に
対するカム軸２の密着性が発生して金型２に変
形、摩耗等の損傷を生じるおそれがある。 そこで、注湯後約３〜約８秒後カム軸２の表
層温度が点d1で示す950℃から点e1で示す850℃
に達したとき、型開きを行い、ノツクアウト手
段１０を作動してカム軸２を離型する。 前記手法により得られたカム軸２は熱間割れ
を生じておらず、また金型１にも何等損傷を生
じていない。その上、カム軸２は殻状の凝固層
により覆われているので離型に際し変形するこ
ともない。 さらに、各カム部２ｂのノーズｎは、それを
成形する金型１の部分が比較的低温に加熱され
ており、また冷却段階では急速に冷却されるの
で確実にチル化されている。 前記JIS FC20〜FC30相当の鋳鉄よりなる鋳
鉄鋳物の離型最適範囲は、その表層温度が約
1150〜800℃、したがつて共晶線Le１とその直
下350℃との間にあるときであるが、実験の結
果、球状黒鉛鋳鉄等の他の鋳鉄を用いた鋳鉄鋳
物の場合にも同様のことを言えることが判明し
ている。 鋼鋳物の鋳造 第７〜第９図は、金型１０１を備えた金型鋳
造装置Ｍ２を示し、その装置Ｍ２は第１０図に
示す鋼鋳物としてのカム軸１０２を鋳造するた
めに用いられる。 金型１０１は、前記と同様のCu−Cr合金よ
り構成される。金型１０１は、第１型１０１1
と第２型１０１2とより二つ割になつており、
第１および第２型１０１1，１０１2の合せ面に
より湯口１０３、ランナ１０４、ゲート１０
５、カム軸成形用キヤビテイ１０６およびガス
抜き孔１０７がそれぞれ画成される。 第１および第２型１０１1，１０１2に加熱回
路１０８、冷却回路１０９およびノツクアウト
手段１１０が設けられており、それらは両型１
０１1，１０１2について同一であるから第１型
１０１1について説明する。 加熱回路１０８は、第１型１０１1に穿設さ
れた複数の挿入孔１１１と、各挿入孔１１１に
挿入保持された棒状ヒータ１１２とより構成さ
れる。 各ヒータ１１２は加熱制御器Ch２に接続さ
れる。その加熱制御器Ch２は注湯に先立つて
加熱回路１０８を作動、したがつて各ヒータ１
１２に通電して第１型１０１1を加熱し、また
注湯開始後加熱回路１０８を不作動、したがつ
て各ヒータ１１２への通電を停止する機能を備
えている。当然に、第２型１０１2の各ヒータ
１１２も加熱制御器Ch２に接続される。 冷却回路１０９は第１型１０１1の上部に穿
設された水平な導入路１１４、その下部に穿設
された水平な排出路１１５およびそれらを接続
すべく第１型１０１1に穿設された複数の垂直
な連通路１１６を備え、導入路１１４に導入さ
れた冷却水を各連通路１１６を流通させて排出
路１１５より排出するようになつている。 導入路１１４および排出路１１５は冷却制御
器Cc２に接続される。その冷却制御器Cc２は
注湯開始後冷却回路１０９を作動、したがつて
冷却回路１０９に冷却水を流通させて第１型１
０１1を冷却し、その第１型１０１1に接するカ
ム軸１０２の表層を急冷してその表層を殻状の
凝固層に変える機能を備えている。当然に、第
２型１０１2の冷却回路１０９も冷却制御器Cc
２に接続される。 ノツクアウト手段１１０は、複数のピン１１
７、それらピン１１７の一端を支持する支持板
１１８およびその支持体１１８に連結された作
動部材１１９を備え、各ピン１１７は第１型１
０１1に形成されて湯口１０３、ランナ１０４
およびキヤビテイ１０６に開口する各挿入孔１
２０に摺合される。 次に、前記金型鋳造装置Ｍ２によるカム軸１
０２の鋳造作業について説明する。 装入主原料として、50〜70重量％のスクラツ
プ材（鋼）および50〜60重量％のリターン材を
高周波溶解炉に装入して溶解し、それに、Ｃ、
Fe−Cr、Fe−Mo、Fe−Ｖ等の副原料を添加
して表に示す合金工具鋼（JIS SKD−11）
相当の合金鋳鋼成分の溶鋼を調製する。
【表】
前記合金鋳鋼は、第５図のFe−Ｃ系平衡状
態図において斜線の成分範囲A2にあり、固相
線Lsは前記成分範囲A2と略1250℃にて交差し
ている。 溶鋼をアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中
にて昇温し、1500〜1530℃で0.2重量％のCa−
Siを添加する１次脱酸および1650〜1670℃で
0.1重量％のAlを添加する２次脱酸を行う。 金型１０１は、注湯に先立つて加熱回路１０
８により150〜450℃に加熱されている。この金
型１０１に、脱酸後の溶鋼を温度1630〜1670℃
にて注入し、カム軸１０２を鋳造する。この時
の鋳込重量は5.0Kgである。 前記のように金型１０１を加熱しておくと、
注湯時湯流れ性を良好にし、また溶鋼の急激な
冷却に起因したカム軸１０２の割れ等を回避す
ることができる。 注湯開始後、加熱回路１０８による金型１０
１の加熱を停止し、同時に冷却回路１０９によ
り金型１０１の冷却を開始する。 第１１図は金型１０１に接するカム軸１０２
の表層温度の降下を、注湯後の経過時間との関
係で示したものである。 金型１０１の冷却作用を受けてカム軸１０２
の表層が急冷され、その表層温度が、点a2で示
す約1250℃（固相線Ls）まで降下すると、カ
ム軸１０２は凝固状態となり、その表層が殻上
の凝固層に変化する。 この場合、表層温度が点b2で示す950℃を下
回ると、カム軸１０２に熱間割れを生じるおそ
れがある。また表層温度が点c2で示す1000℃を
下回ると、カム軸１０２の急速で且つ大きな凝
固収縮に起因して金型１０１に対するカム軸１
０２の密着等が発生して金型１０１に変形、摩
耗等の損傷を生じるおそれがある。 そこで、注湯後約４〜約５秒後カム軸１０２
の表層温度が点d2で示す1200℃から点e2で示す
1100℃に達したとき、型開きを行い、ノツクア
ウト手段１１０を作動してカム軸１０２を離型
する。 前記手法により得られたカム軸１０２は熱間
割れを生じておらず、また金型１０１にも何等
損傷を生じていない。その上、カム軸１０２は
殻状の凝固層により覆われているので離型に際
し変形することもない。 前記合金鋳鋼よりなる鋼鋳物の離型最適範囲
は、その表層温度が約1250〜1000℃、したがつ
て固相線Lsとその直下250℃との間にあるとき
であるが、実験の結果、普通鋳鋼の場合にも同
様のことを言えることが判明している。 前記装入原料としては、前記合金工具鋼相当
のものに限らず、スクラツプ材およびリターン
材を主原料とし、これに副原料としてＣ、Ni、
Cr、Mo、Ｖ、Co、Ti、Si、Al等の合金元素
を単独または複合して添加し、0.4〜1.8重量％
のＣを含有するように調製されるものが用いら
れる。 アルミニウム合金鋳物の鋳造 アルミニウム合金鋳物としてのカム軸の鋳造
には前記鋼鋳物の金型鋳造装置Ｍ２が用いられ
る。 鋳造作業に当つては、先ず、表に示す、
JIS ADC12相当のアルミニウム合金成分の溶
湯を調製する。
態図において斜線の成分範囲A2にあり、固相
線Lsは前記成分範囲A2と略1250℃にて交差し
ている。 溶鋼をアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中
にて昇温し、1500〜1530℃で0.2重量％のCa−
Siを添加する１次脱酸および1650〜1670℃で
0.1重量％のAlを添加する２次脱酸を行う。 金型１０１は、注湯に先立つて加熱回路１０
８により150〜450℃に加熱されている。この金
型１０１に、脱酸後の溶鋼を温度1630〜1670℃
にて注入し、カム軸１０２を鋳造する。この時
の鋳込重量は5.0Kgである。 前記のように金型１０１を加熱しておくと、
注湯時湯流れ性を良好にし、また溶鋼の急激な
冷却に起因したカム軸１０２の割れ等を回避す
ることができる。 注湯開始後、加熱回路１０８による金型１０
１の加熱を停止し、同時に冷却回路１０９によ
り金型１０１の冷却を開始する。 第１１図は金型１０１に接するカム軸１０２
の表層温度の降下を、注湯後の経過時間との関
係で示したものである。 金型１０１の冷却作用を受けてカム軸１０２
の表層が急冷され、その表層温度が、点a2で示
す約1250℃（固相線Ls）まで降下すると、カ
ム軸１０２は凝固状態となり、その表層が殻上
の凝固層に変化する。 この場合、表層温度が点b2で示す950℃を下
回ると、カム軸１０２に熱間割れを生じるおそ
れがある。また表層温度が点c2で示す1000℃を
下回ると、カム軸１０２の急速で且つ大きな凝
固収縮に起因して金型１０１に対するカム軸１
０２の密着等が発生して金型１０１に変形、摩
耗等の損傷を生じるおそれがある。 そこで、注湯後約４〜約５秒後カム軸１０２
の表層温度が点d2で示す1200℃から点e2で示す
1100℃に達したとき、型開きを行い、ノツクア
ウト手段１１０を作動してカム軸１０２を離型
する。 前記手法により得られたカム軸１０２は熱間
割れを生じておらず、また金型１０１にも何等
損傷を生じていない。その上、カム軸１０２は
殻状の凝固層により覆われているので離型に際
し変形することもない。 前記合金鋳鋼よりなる鋼鋳物の離型最適範囲
は、その表層温度が約1250〜1000℃、したがつ
て固相線Lsとその直下250℃との間にあるとき
であるが、実験の結果、普通鋳鋼の場合にも同
様のことを言えることが判明している。 前記装入原料としては、前記合金工具鋼相当
のものに限らず、スクラツプ材およびリターン
材を主原料とし、これに副原料としてＣ、Ni、
Cr、Mo、Ｖ、Co、Ti、Si、Al等の合金元素
を単独または複合して添加し、0.4〜1.8重量％
のＣを含有するように調製されるものが用いら
れる。 アルミニウム合金鋳物の鋳造 アルミニウム合金鋳物としてのカム軸の鋳造
には前記鋼鋳物の金型鋳造装置Ｍ２が用いられ
る。 鋳造作業に当つては、先ず、表に示す、
JIS ADC12相当のアルミニウム合金成分の溶
湯を調製する。
【表】
前記アルミニウム合金は、第１２図のAl−
Si系平衡状態図において斜線の成分範囲A3に
あり、共晶線Le２は前記成分範囲A3と約580℃
にて交差している。 金型１０１は、注湯に先立つて加熱回路１０
８により100〜300℃に加熱されている。この金
型１０１にアルミニウム合金の溶湯を温度700
〜740℃にて注入し、カム軸１０２を鋳造する。
この時の鋳込重量は2.0Kgである。 前記のように金型１０１を加熱しておくと、
注湯時湯流れ性を良好にし、また溶湯の急激な
冷却に起因したカム軸１０２の割れ等を回避す
ることができる。 注湯開始後、加熱回路１０８による金型１０
１の加熱を停止し、同時に冷却回路１０９によ
り金型１０１の冷却を開始する。 第１３図は金型１０１に接するカム軸１０２
の表層温度の降下を、注湯後の経過時間との関
係で示したものである。 金型１０１の冷却作用を受けてカム軸１０２
の表層が急冷され、その表層温度が、点a3で示
す約580℃（共晶線Le２）まで降下すると、カ
ム軸１０２は凝固状態となり、その表層が殻状
の凝固層に変化する。 この場合、表層温度が点b3で示す280℃を下
回ると、カム軸１０２に熱間割れを生じるおそ
れがある。また表層温度が点C3で示す350℃を
下回ると、カム軸１０２の急速で且つ大きな凝
固収縮に起因して金型１０１に対するカム軸１
０２の密着等が発生して金型１０１に溶損等の
損傷を生じるおそれがある。 そこで、注湯後約4.5秒後カム軸１０２の表
層温度が点d3で示す500℃に達したとき、型開
きを行い、ノツクアウト手段１１０を作動して
カム軸１０２を離型する。 前記手法により得られたカム軸１０２は熱間
割れを生じておらず、また金型１０１にも何等
損傷を生じていない。その上、カム軸１０２は
殻状の凝固層により覆われているので離型に際
し変形することもない。 前記合金よりなる鋳物の離型最適範囲は、そ
の表層温度が約580〜350℃、したがつて共晶線
Le２とその直下230℃との間にあるときである
が、実験の結果、Al−Cu系、Al−Zn系等のア
ルミニウム合金の場合にも同様のことを言える
ことが判明している。 なお、前記各鋳造作業において、加熱制御器
Ch１，Ch２に、注湯開始後加熱回路８，１０
８の出力を低下、したがつて各ヒータ１２，１
１２への通電量を減少するような機能を持たせ
てもよい。また本発明は、カム軸に限らず、ク
ランクシヤフト、ブレーキキヤリパ、ナツクル
アーム等の各種機械部品の鋳造に適用される。 Ｃ 発明の効果 本発明金型鋳造法によれば、鋳物の表層が殻状
の凝固層になつたとき離型を行うので、離型に際
し凝固層の保形能を得て正常な鋳物を得ると共に
金型の損傷を防止してその延命を図ることができ
る。また離型を鋳物の高温領域で行うので生産能
率を向上させることができる。 本発明金型鋳造装置によれば、金型の各成形型
に設けられた冷却回路に冷却制御器より冷却液体
を随時循環させて、注湯後における鋳物表層の急
冷を積極的に行うことにより、鋳物表層に前記殻
状の凝固層を確実に生成させることができるた
め、本発明鋳造方法を容易且つ確実に実施するこ
とができる。しかも上記急冷に際しては、上記冷
却液体の循環時期や温度等の適宜選定により上記
急冷をタイミングよく、しかも適当な冷却速度で
行うことが可能となる。
Si系平衡状態図において斜線の成分範囲A3に
あり、共晶線Le２は前記成分範囲A3と約580℃
にて交差している。 金型１０１は、注湯に先立つて加熱回路１０
８により100〜300℃に加熱されている。この金
型１０１にアルミニウム合金の溶湯を温度700
〜740℃にて注入し、カム軸１０２を鋳造する。
この時の鋳込重量は2.0Kgである。 前記のように金型１０１を加熱しておくと、
注湯時湯流れ性を良好にし、また溶湯の急激な
冷却に起因したカム軸１０２の割れ等を回避す
ることができる。 注湯開始後、加熱回路１０８による金型１０
１の加熱を停止し、同時に冷却回路１０９によ
り金型１０１の冷却を開始する。 第１３図は金型１０１に接するカム軸１０２
の表層温度の降下を、注湯後の経過時間との関
係で示したものである。 金型１０１の冷却作用を受けてカム軸１０２
の表層が急冷され、その表層温度が、点a3で示
す約580℃（共晶線Le２）まで降下すると、カ
ム軸１０２は凝固状態となり、その表層が殻状
の凝固層に変化する。 この場合、表層温度が点b3で示す280℃を下
回ると、カム軸１０２に熱間割れを生じるおそ
れがある。また表層温度が点C3で示す350℃を
下回ると、カム軸１０２の急速で且つ大きな凝
固収縮に起因して金型１０１に対するカム軸１
０２の密着等が発生して金型１０１に溶損等の
損傷を生じるおそれがある。 そこで、注湯後約4.5秒後カム軸１０２の表
層温度が点d3で示す500℃に達したとき、型開
きを行い、ノツクアウト手段１１０を作動して
カム軸１０２を離型する。 前記手法により得られたカム軸１０２は熱間
割れを生じておらず、また金型１０１にも何等
損傷を生じていない。その上、カム軸１０２は
殻状の凝固層により覆われているので離型に際
し変形することもない。 前記合金よりなる鋳物の離型最適範囲は、そ
の表層温度が約580〜350℃、したがつて共晶線
Le２とその直下230℃との間にあるときである
が、実験の結果、Al−Cu系、Al−Zn系等のア
ルミニウム合金の場合にも同様のことを言える
ことが判明している。 なお、前記各鋳造作業において、加熱制御器
Ch１，Ch２に、注湯開始後加熱回路８，１０
８の出力を低下、したがつて各ヒータ１２，１
１２への通電量を減少するような機能を持たせ
てもよい。また本発明は、カム軸に限らず、ク
ランクシヤフト、ブレーキキヤリパ、ナツクル
アーム等の各種機械部品の鋳造に適用される。 Ｃ 発明の効果 本発明金型鋳造法によれば、鋳物の表層が殻状
の凝固層になつたとき離型を行うので、離型に際
し凝固層の保形能を得て正常な鋳物を得ると共に
金型の損傷を防止してその延命を図ることができ
る。また離型を鋳物の高温領域で行うので生産能
率を向上させることができる。 本発明金型鋳造装置によれば、金型の各成形型
に設けられた冷却回路に冷却制御器より冷却液体
を随時循環させて、注湯後における鋳物表層の急
冷を積極的に行うことにより、鋳物表層に前記殻
状の凝固層を確実に生成させることができるた
め、本発明鋳造方法を容易且つ確実に実施するこ
とができる。しかも上記急冷に際しては、上記冷
却液体の循環時期や温度等の適宜選定により上記
急冷をタイミングよく、しかも適当な冷却速度で
行うことが可能となる。
第１ないし第３図は鋳鉄鋳物用金型鋳造装置を
示し、第１図は全体の斜視図、第２図は第１図
−線矢視図、第３図は第２図−線断面図、
第４図はカム軸の正面図、第５図はFe−Ｃ系平
衡状態図、第６図は鋳鉄鋳物において、注湯後の
経過時間とカム軸の表層温度との関係を示すグラ
フ、第７ないし第９図は鋼鋳物用金型鋳造装置を
示し、第７図は全体の斜視図、第８図は第７図
−線矢視図、第９図は第８図−線断面図、
第１０図はカム軸の正面図、第１１図は鋼鋳物に
おいて、注湯後の経過時間とカム軸の表層温度と
の関係を示すグラフ、第１２図はAl−Si系平衡
状態図、第１３図はアルミニウム合金鋳物におい
て、注湯後の経過時間とカム軸の表層温度との関
係を示すグラフである。 Cc１，Cc２……冷却制御器、Le１，Le２……
共晶線、Ls……固相線、１，１０１……金型、
２……鋳鉄鋳物としてのカム軸、１０２……鋼鋳
物またはアルミニウム合金鋳物としてのカム軸、
９，１０９……冷却回路。
示し、第１図は全体の斜視図、第２図は第１図
−線矢視図、第３図は第２図−線断面図、
第４図はカム軸の正面図、第５図はFe−Ｃ系平
衡状態図、第６図は鋳鉄鋳物において、注湯後の
経過時間とカム軸の表層温度との関係を示すグラ
フ、第７ないし第９図は鋼鋳物用金型鋳造装置を
示し、第７図は全体の斜視図、第８図は第７図
−線矢視図、第９図は第８図−線断面図、
第１０図はカム軸の正面図、第１１図は鋼鋳物に
おいて、注湯後の経過時間とカム軸の表層温度と
の関係を示すグラフ、第１２図はAl−Si系平衡
状態図、第１３図はアルミニウム合金鋳物におい
て、注湯後の経過時間とカム軸の表層温度との関
係を示すグラフである。 Cc１，Cc２……冷却制御器、Le１，Le２……
共晶線、Ls……固相線、１，１０１……金型、
２……鋳鉄鋳物としてのカム軸、１０２……鋼鋳
物またはアルミニウム合金鋳物としてのカム軸、
９，１０９……冷却回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鋳物２，１０２を金型１，１０１を用いて鋳
造するに当り、注湯後、前記金型１，１０１に接
する前記鋳物２，１０２の表層を急冷し、該鋳物
２，１０２の表層が殻状の凝固層になつたとき離
型を行うことを特徴とする金型鋳造法。 ２ 前記鋳物は鋳鉄鋳物２であり、前記離型は、
前記鋳鉄鋳物２の表層温度が共晶線とその直下
350℃との間にあるとき行われる、特許請求の範
囲第１項記載の金型鋳造法。 ３ 前記鋳物は鋼鋳物１０２であり、前記離型
は、前記鋼鋳物１０２の表層温度が固相線とその
直下250℃との間にあるとき行われる、特許請求
の範囲第１項記載の金型鋳造法。 ４ 前記鋳物はアルミニウム合金鋳物１０２であ
り、前記離型は、前記アルミニウム合金鋳物１０
２の表層温度が共晶線とその直下230℃との間に
あるとき行われる、特許請求の範囲第１項記載の
金型鋳造法。 ５ 鋳物２，１０２の外形に対応したキヤビテイ
６，１０６を有する金型１，１０１を、熱伝導性
の良好な金属よりそれぞれ形成されて相互に開閉
可能な複数の成形型１1，１2より構成し、その各
成形型１1，１2には、内部に冷却液体が循環され
ると該各成形型１1，１2の少なくとも前記キヤビ
テイ６，１０６近傍部を冷却し得る冷却回路９，
１０９を設け、その冷却回路９，１０９には、該
冷却回路９，１０９に冷却液体を随時循環させ得
る冷却制御器Cc１，Cc２を接続したことを特徴
とする、金型鋳造装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP462987A JPS63174775A (ja) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | 金型鋳造法および金型鋳造装置 |
| CA000556226A CA1315955C (en) | 1987-01-12 | 1988-01-11 | Mold casting process and apparatus, and method for producing mechanical parts |
| DE88300217T DE3885309T2 (de) | 1987-01-12 | 1988-01-12 | Verfahren und Vorrichtung zum Giessen in einer Giessform und Verfahren zur Herstellung von Maschinenteilen. |
| EP88300217A EP0275177B1 (en) | 1987-01-12 | 1988-01-12 | Mold casting process and apparatus, and method for producing mechanical parts |
| US07/143,625 US4971134A (en) | 1987-01-12 | 1988-01-13 | Mold casting process and apparatus, and method for producing mechanical parts |
| US07/583,965 US5065810A (en) | 1987-01-12 | 1990-09-17 | Method of producing mechanical parts by mold casting |
| US07/769,323 US5263532A (en) | 1987-01-12 | 1991-09-30 | Mold casting process and apparatus and method for producing mechanical parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP462987A JPS63174775A (ja) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | 金型鋳造法および金型鋳造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63174775A JPS63174775A (ja) | 1988-07-19 |
| JPH0545347B2 true JPH0545347B2 (ja) | 1993-07-08 |
Family
ID=11589316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP462987A Granted JPS63174775A (ja) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | 金型鋳造法および金型鋳造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63174775A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0736948B2 (ja) * | 1988-02-16 | 1995-04-26 | 本田技研工業株式会社 | カムシャフトの鋳造方法 |
| KR20010045884A (ko) * | 1999-11-09 | 2001-06-05 | 조충환 | 납축전지용 스파인 격자의 중력주조 방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5649177A (en) * | 1979-09-28 | 1981-05-02 | Toshima Kousan Kk | Automatic mahjong table frame |
-
1987
- 1987-01-12 JP JP462987A patent/JPS63174775A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63174775A (ja) | 1988-07-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |