JPH0613140B2 - 被覆鋳造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鋳造、鍛造、圧延等による鉄系素材から作られ
た部品の一部に、異種の合金(各種の銅合金、ニッケル
合金、アルミ合金、その他)を被覆鋳造する方法に関す
るものである。

〔従来の技術〕 従来、被覆鋳造を行う場合は、溶着を確実なものにする
ため、被覆材に５mm又は１０mm以上というようにある程
度の厚み(駄肉)をもたせ、鋳造後、所定の寸法まで切削
加工して仕上げていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の被覆鋳造は被覆厚を薄くできなかったので、厚肉
の場合に生ずる凝固収縮応力による被覆面の剥がれや引
け巣の発生が生じたのである。上記点に鑑み、本発明は
従来の欠点を除去するため、被覆厚を薄くすることので
きる被覆鋳造法を提供することを目的としたものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は被覆を施そうとする
部品本体とコアーで形成される空腔内に、溶融状態のフ
ラックスを充填し、次に、被覆材の溶湯を鋳入すると同
時に重力倍数５〜１５の遠心力を与え、溶融フラックス
と被覆金属溶湯の比重差を増幅することにより、フラッ
クスと被覆金属溶湯とを置換し、薄肉の被覆鋳造を行う
ことを特徴としたものである。

本発明の最大の特徴とするところは、被覆鋳造する部分
の母材とコアー(中子)によって形成された空腔内に、フ
ラックス(硼砂又は硼砂に硼酸を配合した溶媒…配合比
により溶融点が変化する)を充填した後、フラックスの
溶融以上に加熱することによりフラックスを溶融液状に
するか、又は母材とコアーをフラックスの溶融温度以上
(７３０〜９２０℃）に予熱した後、被覆鋳造する部分
の空腔内に溶融したフラックスを注入し、然る後、この
部分に各種の銅合金又はニッケル合金等の被覆金属の溶
湯を鋳込むと同時に、重力倍数３〜１５の遠心力を与え
ることにより、フラックスと溶湯の比重差が増幅され、
薄肉層におけるフラックスと溶湯の置換を容易且つ確実
なものにし、目的とする部分へ極めて高品質な金属被覆
を施す方法である。

尚、フラックスは前述のように、硼砂（Ｎa₂Ｂ_４Ｏ_７）
又は硼砂に硼酸(Ｈ_３ＢＯ₃)を配合したものを用いる
が、フラックスの融点や溶融態の粘度の低くして作業を
容易にするため、通常多く行われる銅合金被覆の場合で
は、硼酸を２０〜３０％配合したもの(融点 約７３０
℃）がよい。

又、遠心力を与えるための重力倍数の大きさは、フラッ
クスと被覆金属との比重差が少ない場合には大きくし、
比重差の多い場合は小さくてよい。

本願の場合は極めて薄肉の被覆を行うため被覆金属とフ
ラックスとを置換して鋳造することを目的としているた
め、通常の鋳込み方法では完全な置換は困難であり、遠
心鋳造により、重力倍数を５とすることにより比重差は
通常の６から３０にアップ(被覆金属の比重＝８．５，
フラックスの比重＝２．７)し、ほぼ完全に置換される
ことが立証された。重力倍数が大きい程置換し易くなる
が、反面コアーの接合部からフラックスあるいは溶融金
属の洩れを生ずる危険が倶うので１５以内に限定したも
のである。

〔作用〕

本発明鋳造法によれば、フラックスを溶融状態にして被
覆部を満たしているため、接合面での酸化を生ぜず、又
フラックスを溶融状態で保持するため、７００℃以上の
高温に加熱されているので、被覆金属溶湯の湯廻り及び
溶着性が良くなり、更に遠心力を付与することにより、
フラックスと被覆金属溶湯との比重差が増幅されるので
置換が容易となり、より一層薄肉での被覆を可能とする
ことができる。

〔実施例Ｉ〕

以下本発明鋳造法の一実施例を図面に基づき説明すれ
ば、第１図乃至第５図は材質ＳＣＭ４４０クロム・モリ
ブデン鋼で作られた高圧油圧ポンプ用シリンダーブロッ
ク内面に、材質ＬＢＣ−３を被覆鋳造する場合の例であ
る。

第１図は高圧油圧ポンプ用シリンダーブロック本体(１)
シリンダー部を断面図で示した全体図であり、被覆を要
する面を鎖線で示してある。

第２図は被覆鋳造を行うための鋳造法案を示したもの
で、本体(１)のシリンダー部に黒鉛棒又は軟鋼棒で作ら
れたコアー(２)を挿入し、本体(１)とコアー(２)とで形
成された空腔(被覆鋳造する部分)内に溶融したフラック
ス(３)を充填したところを示すものである。尚、図中
(４)は湯溜りである。

第３図は被覆鋳造する部分に溶融したフラックス(３)が
充填されているところに、溶融した被覆金属(５)が鋳入
される段階を示すものである。

第４図は被覆金属(５)を鋳入すると同時に、矢印(イ)方
向の遠心力を与えることにより、溶融フラックス(３)と
溶融被覆金属(５)は置換され、鋳込みが完全に行われる
状態を示したものである。

第５図は堅型遠心鋳造機(６)により遠心力を与える状態
を示したものである。

而して、本発明鋳造法は先ず、被覆層の厚さ(この場合
は３mm)を確保するためのコアー(２)（材質は軟鋼を使
用し、シリンダー面を加工する際に切削除去する）をセ
ットし、本体(１)との空腔に溶着を媒介させるためのフ
ラックス(３)(硼砂：硼酸＝７：３)を充填した後、加熱
炉内にて８８０〜９００℃に加熱して溶融液状とする。
(第２図) 所定の温度になったところで炉から取り出して堅型遠心
鋳造機(６)に乗せ、溶解した被覆金属(５)を鋳入する
(第３図)と同時に、重力倍数８〜１０の遠心力を与え
る。

即ち、通常ならば、フラックス(３)の比重は約１．５、
被覆金属(５)の比重は８．９程であるから、比重差によ
って置換されるが、肉厚が薄い場合は両者の表面張力の
ため完全に置換され難いので、遠心力を与えることによ
り、比重は夫々に重力倍数を乗じた分だけ大きくなり、
比重差が増幅されるので、隅々まで確実に置換し、被覆
することができる。(第４図) この様にして、本発明法によるこれまでの実験では、厚
さ０．３mmまでの被覆が可能となっている。

〔実施例II〕

次に本発明鋳造法の他の実施例を図面に基づき説明すれ
ば、第６図乃至第９図は材質ＦＣ３０鋳鉄からなる油圧
モーター用ピストンの内面底部に材質ＰＣＢ−２青銅を
被覆鋳造したものであり、第６図は油圧モーター用ピス
トン(７)の断面形状を示し、第７図は被覆鋳造するため
の鋳造法案を示し、被覆鋳造すべき空腔を形成するため
のコアー(２)には注型セラミック材で成型したものを使
用している。尚、図中(８)はベント(フラックスや空気
のはけ口)である。

第８図及び第９図は実施例Ｉと同様に、溶融フラックス
(３)の注入及び溶融被覆金属(５)の鋳込み状態を示すも
のである。

而して、本発明鋳造法の工程順序は、実施例Ｉの場合と
同様であるが、被覆する場所と形状が異なるため、鋳造
法案は第７図に示すようにコアー(２)の中に湯溜り(４)
とベント(８)を設けるなど複雑になっている。

従って、この場合のコアー(２)は注型セラミックにて成
型したものを用い、コアー材としては溶融フラックス
(３)による浸蝕と浸透を防止するため、ジルコニア(ZrO
₂−SiO₂系)耐火物とＨアルミナ質(AI₂O₃−SiO₂系)耐火
物を配合したものを採用し、更に表面にコロイダル黒鉛
を塗型したものを使用した。

尚、セラミックコアーの成型は、前述の耐火物にエチル
シリケート系のコロイダルゾル(バインダー)を加え、泥
状(スリラー)とし、注型法により成型し、低温度(２０
０〜３００℃)で仮焼成を行えば、本焼成は母材の予熱
と兼ねて行える点で都合のよい工程である。

以上の方法により目的とする被覆を行うことができ、従
来行われてきた圧入加工したもの（第１０図）に比べ、
極めて信頼性が高く、性能の良い製品を製作することが
できた。

〔発明の効果〕 本発明鋳造法によれば、次の如き効果が挙げられる。

(1)被覆厚さを薄くできるので、厚肉の場合に生ずる凝
固収縮応力による被覆面の剥がれや引け巣の発生が無
い。

(2)被覆材の溶着が完全に行われるので、油圧シリンダ
ーや操作弁本体等高圧機器部品への適用が可能となり、
多角的な機能を与えることができる。

(3)被覆層の加工代が節減できるので、歩留まりが向上
し、加工工数も低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の一実施例の製造工程を示し
た断面図、第６図乃至第９図は本発明の他の実施例の製
造工程を示した断面図、第１０図は従来方法の断面図、
である。 符 号 (１)は高圧油圧ポンプ用シリンダーブロック本体 (２)はコアー (３)はフラックス (４)は湯溜り (５)は溶融した被覆金属 (６)は堅型遠心鋳造機 (７)は油圧モーター用ピストン本体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被覆を施そうとする部品本体とコアーで形
   成される空腔内に、溶融状態のフラックスを充填し、次
   に、被覆材の溶湯を鋳入すると同時に重力倍数５〜１５
   の遠心力を与え、溶融フラックスと被覆金属溶湯の比重
   差を増幅することにより、フラックスと被覆金属溶湯と
   を置換し、薄肉の被覆鋳造を行うことを特徴とする被覆
   鋳造法。