JPH07100626A - 球状黒鉛鋳鉄部材の鋳造方法および鋳造装置 - Google Patents

球状黒鉛鋳鉄部材の鋳造方法および鋳造装置

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JPH07100626A
JPH07100626A JP26846093A JP26846093A JPH07100626A JP H07100626 A JPH07100626 A JP H07100626A JP 26846093 A JP26846093 A JP 26846093A JP 26846093 A JP26846093 A JP 26846093A JP H07100626 A JPH07100626 A JP H07100626A
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JP
Japan
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cavity
molten metal
casting
cast iron
graphite cast
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Pending
Application number
JP26846093A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisashi Kajikawa
寿 梶川
Shoji Nomura
昭二 野村
Hiroaki Yasuda
浩明 安田
Makoto Mihara
誠 三原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 球状黒鉛鋳鉄部材にキャビティの上部に相当
する部分において湯ジワが発生することを防止する。 【構成】 キャビティ4下部の下部開口11から該キャ
ビティ4に溶湯13を供給することを前提としつつ、該
キャビティ4の上部開口12からも溶湯供給を行い、そ
のときの溶湯供給を、キャビティ上部からの供給量/キ
ャビティ下部からの供給量が1/7以上となるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、球状黒鉛鋳鉄部材の鋳
造方法及び鋳造装置に関する。
【0002】
【従来技術】鋳造方法において、特開平2−18725
1号公報に示すように、鋳型内のキャビティに該キャビ
ティの下部から溶湯を供給することは一般的に知られて
いる。ところで、近時、本発明者は、剛性、強度をでき
るだけ高めてその機能上の余裕を薄肉軽量化に廻すた
め、鋳鉄にマグネシウムを添加して金属組織中の黒鉛を
球状化した球状黒鉛鋳鉄部材を開発し、所定の成果を得
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記球状黒鉛
鋳鉄部材の生産において、従来一般に用いられる片状黒
鉛鋳鉄部材では余り問題とならなかった湯ジワ(湯廻り
不良の一種)がキャビティの上部に相当する部分におい
て生じるといった問題が新たに生じるに至った。
【0004】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、その第1の目的は、球状黒鉛鋳鉄部材にキャビティ
の上部に相当する部分において湯ジワが発生することを
防止する球状黒鉛鋳鉄部材の鋳造方法を提供することに
ある。また、第2の目的は、球状黒鉛鋳鉄部材にキャビ
ティの上部に相当する部分において湯ジワが発生するこ
とを防止する球状黒鉛鋳鉄部材の鋳造装置を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段、作用】上記第1の目的を
達成するために本発明(第1の発明)にあっては、鋳型
内のキャビティに該キャビティの下部から溶湯を供給す
る球状黒鉛鋳鉄部材の鋳造方法において、前記キャビテ
ィの上部における溶湯到達温度を共晶凝固温度以上とす
る、構成としてある。上述の構成は、湯ジワの発生原因
が、鋳込み途中の溶湯温度の低下に伴って共晶凝固が開
始し、それが、Mg添加による球状化処理に基づく粘性
の上昇と相俟って、粘性の急激な上昇を引き起している
との考察に基づくもので、キャビティの上部における溶
湯到達温度を共晶凝固温度以上とすることにより、共晶
凝固に基づく粘性の急激な上昇を抑えることができるこ
とになる。これにより、球状黒鉛鋳鉄部材にキャビティ
の上部に相当する部分において湯ジワが発生することを
防止できることになる。
【0006】また、前記第1の目的を達成するために本
発明(第2の発明)にあっては、請求項1において、前
記キャビティの上部における溶湯到達温度を共晶凝固温
度以上とすることが、該キャビティ下部からの溶湯供給
に加えて、該キャビティ上部からの溶湯供給に基づくこ
ととし、しかも、該キャビティ下部からの溶湯供給の供
給量に対する該キャビティ上部からの溶湯供給の供給量
が1/7以上とすることである、構成としてある。上述
の構成により、キャビティ下部からの溶湯供給の供給量
に対する該キャビティ上部からの溶湯供給の供給量を1
/7以上とすることによって、鋳型への放熱による温度
低下の少ない高温の溶湯が、キャビティ上部に直接且つ
多量に供給され、キャビティの上部における溶湯到達温
度を共晶凝固温度以上とすることができることになり、
前記第1の発明と同様、共晶凝固に基づく粘性の急激な
上昇を抑えることができることになる。このため、球状
黒鉛鋳鉄部材にキャビティの上部に相当する部分におい
て湯ジワが発生することを防止できることになる。
【0007】また、前記第1の目的を達成するために本
発明(第3の発明)にあっては、請求項1において、前
記キャビティの上部における溶湯到達温度を共晶凝固温
度以上とすることが、鋳込み箱内に鋳型を配置後、該鋳
込み箱内に所定温度以上のバックアップショットを充填
することである、構成としてある。上述の構成により、
鋳込み箱内に所定温度以上のバックアップショットを充
填することによって、バックアップショットの保有熱が
鋳造前の鋳型の温度を高め、キャビティの上部における
溶湯到達温度を共晶凝固温度以上とすることができるこ
とになり、前記第1の発明と同様、共晶凝固に基づく粘
性の急激な上昇を抑えることができることになる。この
ため、球状黒鉛鋳鉄部材にキャビティの上部に相当する
部分において湯ジワが発生することを防止できることに
なる。
【0008】また、前記第2の目的を達成するために本
発明(第4の発明)にあっては、鋳込み箱内に鋳型がセ
ットされ、該鋳型が該鋳型内のキャビティに下部から開
口する下部開口を有する球状黒鉛鋳鉄部材の鋳造装置に
おいて、前記鋳型が前記キャビティに上部から開口する
上部開口を有し、前記下部開口面積に対する前記上部開
口面積が3/10以上とされている、構成としてある。
上述の構成により、前記第2の発明を実施する装置を得
ることができることになる。このため、球状黒鉛鋳鉄部
材にキャビティの上部に相当する部分において湯ジワが
発生することを防止する球状黒鉛鋳鉄部材の鋳造装置を
提供できることになる。
【0009】また、前記第2の目的を達成するために本
発明(第5の発明)にあっては、鋳込み箱内に、鋳型が
配置されると共に該鋳型を覆うようにしてバックアップ
ショットが充填されている球状黒鉛鋳鉄部材の鋳造装置
において、前記バックアップショットが所定温度以上と
されている、構成としてある。上述の構成により、前記
第3の発明を実施する装置を得ることができることにな
る。このため、球状黒鉛鋳鉄部材にキャビティの上部に
相当する部分において湯ジワが発生することを防止する
球状黒鉛鋳鉄部材の鋳造装置を提供できることになる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0011】以下の実施例は、湯ジワの発生原因の解析
結果からの考察に基づいている。すなわち、湯ジワの発
生原因の熱解析を行ったところ、キャビティ下部から溶
湯を供給すると、溶湯は鋳型への放熱を伴いながら該鋳
型内(キャビティ)に充填され、その溶湯温度が共晶凝
固温度まで低下した温度域で湯ジワが発生することが判
った。この解析結果から、鋳込み途中の溶湯温度の低下
に伴って共晶凝固を開始し、そのことが、Mg添加によ
る球状化処理に基づく粘性の上昇と相俟って、粘性の急
激な粘性上昇を引き起し、それが湯ジワを発生させる原
因と考察し、このことから、キャビティ上部における溶
湯到達温度を共晶凝固温度以上とすることが解決の基本
的思想と考え、下記実施例を引出した。
【0012】図1、図2は第1実施例を示すものであ
る。この第1実施例においては、先ず、鋳込み箱1内
に、鋳型2を配置すると共にその鋳型2を覆うようにバ
ックアップショット3を充填する。溶湯供給の準備のた
めである。
【0013】上記鋳型2は、本実施例においては、シェ
ルモ−ルドが用いられ、その内部には、シリンダブロッ
クに相当するキャビティ4と、湯道5とが形成されてい
る。湯道5は、図1に示すように、縦湯道部6と横湯道
部7とを有している。縦湯道部6は上記キャビティ4の
長手方向一方側において上下方向に真直ぐ延びており、
その上端部は溶湯供給口8として外部に開口され、その
下端部はキャビティ4の下部よりも下方にまで延びてい
る。横湯道部7は、キャビティ4の下方側においてキャ
ビティ4の長手方向全体に亘って延びており、その横湯
道部7の一端部は上記縦湯道部6の下端部に接続されて
いる。
【0014】上記横湯道部7と上記キャビティ4とは、
該キャビティ4に対する溶湯の主供給を目的として、複
数の堰(供給路)9を介して連通され、上記縦湯道部6
とキャビティ4とは、熱量の補充を目的として、迎堰
(連通路)10を介して連通されている。上記複数の堰
9はキャビティ4の下部から該キャビティ4内にそれぞ
れ開口されており、その複数の堰9の開口により溶湯供
給のための複数の下部開口11が形成されている。この
複数の下部開口11は、本実施例においては、前記鋳型
2上面からh1 =530mmだけ下方に位置され、その下
部開口11の総面積は、1200mm2 (50mm×3mmも
のが8個所)程度とされている。上記迎堰10は、湯ジ
ワの生じ易いキャビティ4上部に熱を補充して溶湯の粘
度低下を抑制するべく、該キャビティ4の上部におい
て、該キャビティ4の長手方向一方側から該キャビティ
4内に開口しており、その迎堰10の開口により溶湯供
給のための複数の上部開口12が形成されている。この
複数の上部開口12は、本実施例においては、前記鋳型
2上面からh2 =350mmだけ下方に位置され、上部開
口12の総面積は、溶湯の粘度低下を効果的に抑制すべ
く、360mm2 (30mm×6mmものが2個所)程度とさ
れ、本願出願人がいままで用いていたものに対して4倍
程度拡大(具体的には、300mm2 程度以上)されてい
る。これにより、上記複数の下部開口11の総面積に対
する上部開口12の総面積、すなわち上部開口12の総
面積/複数の下部開口11の総面積は3/10以上とさ
れ、キャビティ4下部からの溶湯供給の供給量に対する
該キャビティ4上部からの溶湯供給の供給量、すなわち
キャビティ4上部からの溶湯供給の供給量/キャビティ
4下部からの溶湯供給の供給量は、位置ヘッドの差が作
用して、1/7以上となることになる。
【0015】上記供給量比について若干説明すれば、キ
ャビティ4下部からの溶湯供給の供給量Q1 は下記式
(1)により、また、キャビティ4上部からの溶湯供給
の供給量Q2 は、下記式(2)により求まる。
【0016】 Q1 =A1 ・d1 ・√2gh1 ・・・・・(1)
【0017】 Q2 =A2 ・d2 ・√2gh2 ・・・・・(2)
【0018】但し、A1 ;複数の下部開口11の総面積 d1 ;経験的に定める係数0.8 A2 ;複数の上部開口12の総面積 d2 ;経験的に定める係数0.5
【0019】したがって、上記供給量比Q2 /Q1 は、
本実施例においては下記のとおりとなる。 Q2 /Q1 =360×0.5×√(2g×350)/1200 ×0.8×√(2g×350) =3/20=1/7
【0020】次に、図1に示すように、前記溶湯供給口
8から溶湯13を注湯する。上記溶湯13は、鋳鉄にM
gを添加して金属組織中の黒鉛を球状化させたものであ
り、例えば、溶湯としてFCD450(C:3.5%、
Si:2.5%、Mn:0.25%)のようなものが用
いられる。これにより、鋳造物の剛性、強度の向上が図
られることになる。
【0021】この溶湯13の注湯が行われると、先ず、
溶湯13は、横湯道部7にまで流れ、その横湯道部7か
ら複数の下部開口11を介してキャビティ4内に流れ込
み、キャビティ4内において、溶湯13の液位は次第に
上昇することになる。そして、上記キャビティ4内の溶
湯13の液位が所定高さまで達すると、溶湯13は迎堰
10の上部開口12を介してもキャビティ4内に流れ込
み、その溶湯13は、そのときには、キャビティ4下部
から該キャビティ4上部に至っている溶湯に対して熱を
補給することになる。これにより、本実施例において
は、注湯時の溶湯温度(鋳込み温度)が1390℃程度
とされているが、キャビティ4上部における溶湯到達温
度は共晶凝固温度(1150℃)以上の1160℃程度
となる。
【0022】この場合、キャビティ4上部における溶湯
到達温度を共晶凝固温度以上にしようとすれば、単純
に、上記熱補給を行うまでもなく、鋳込み温度を上記1
390℃以上の温度、例えば1420℃以上とすればよ
いが、本発明に係る溶湯においては、球状化処理する必
要があるため、Mgの気化に熱が奪われ、電気炉を用い
ても、常時1420℃以上の鋳込み温度を確保するのが
困難である。このため、本実施例においては上述の下部
開口11総面積に対する上部開口12面積の関係をもっ
て、キャビティ上部における溶湯到達温度を共晶凝固温
度以上としている。
【0023】したがって、上記内容によれば、キャビテ
ィ4上部における溶湯到達温度を共晶凝固温度以上とす
ることから、粘性の上昇を抑制できることになり、それ
に基づく湯ジワの発生を防止できることになる。この実
施例内容に基づいて実験を行ったが、湯ジワが完全に解
消することを確認した。
【0024】図3は第2実施例を示すものである。この
実施例においては、図3に示すように、鋳込み箱内に鋳
型(前記実施例と同様のもの)を配置し(工程S1)、
その鋳込み箱内にバックアップショットを充填し(工程
S2)、その後、溶湯注湯を行う(工程S3)点では、
前記実施例と共通しているが、工程S2のバックアップ
ショット充填の際、そのバックアップショットに所定温
度(例えば100℃)以上の高いものを用いる点で相違
している。これにより、鋳造前の鋳型温度を上記バック
アップショットにより高めることができ、前記第1実施
例の構成と相俟ってキャビティ上部における溶湯到達温
度を共晶凝固温度以上とすることができることになる。
このため、これによっても、湯ジワの発生を防止できる
ことになる。
【0025】尚、バックアップショット充填の際、その
バックアップショットに所定温度以上の高いものを用い
る構成を、迎堰のない従来の鋳型に対して適用してもよ
いのは勿論のことである。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように第1〜第3の発明にあ
っては、球状黒鉛鋳鉄部材にキャビティの上部に相当す
る部分において湯ジワが発生することを防止する球状黒
鉛鋳鉄部材の鋳造方法を提供できる。また、第4、第5
の発明にあっては、球状黒鉛鋳鉄部材にキャビティの上
部に相当する部分において湯ジワが発生することを防止
する球状黒鉛鋳鉄部材の鋳造装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例を説明する説明図
【図2】図1の縦断面図
【図3】第2実施例を説明する説明図
【符号の説明】
1 鋳込み箱 2 鋳型 3 バックアップショット 4 キャビティ 9 堰 10 迎堰 11 下部開口 12 上部開口 13 溶湯
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三原 誠 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳型内のキャビティに該キャビティの下
    部から溶湯を供給する球状黒鉛鋳鉄部材の鋳造方法にお
    いて、 前記キャビティの上部における溶湯到達温度を共晶凝固
    温度以上とする、ことを特徴とする球状黒鉛鋳鉄部材の
    鋳造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記キャビティの上部における溶湯到達温度を共晶凝固
    温度以上とすることが、該キャビティ下部からの溶湯供
    給に加えて、該キャビティ上部からの溶湯供給に基づく
    こととし、 しかも、該キャビティ下部からの溶湯供給の供給量に対
    する該キャビティ上部からの溶湯供給の供給量が1/7
    以上とすることである、ことを特徴とする球状黒鉛鋳鉄
    部材の鋳造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1において、 前記キャビティの上部における溶湯到達温度を共晶凝固
    温度以上とすることが、鋳込み箱内に鋳型を配置後、該
    鋳込み箱内に所定温度以上のバックアップショットを充
    填することである、ことを特徴とする球状黒鉛鋳鉄部材
    の鋳造方法。
  4. 【請求項4】 鋳込み箱内に鋳型がセットされ、該鋳型
    が該鋳型内のキャビティに下部から開口する下部開口を
    有する球状黒鉛鋳鉄部材の鋳造装置において、 前記鋳型が前記キャビティに上部から開口する上部開口
    を有し、 前記下部開口面積に対する前記上部開口面積が3/10
    以上とされている、ことを特徴とする球状黒鉛鋳鉄部材
    の鋳造装置。
  5. 【請求項5】 鋳込み箱内に、鋳型が配置されると共に
    該鋳型を覆うようにしてバックアップショットが充填さ
    れている球状黒鉛鋳鉄部材の鋳造装置において、 前記バックアップショットが所定温度以上とされてい
    る、ことを特徴とする球状黒鉛鋳鉄部材の鋳造装置。
JP26846093A 1993-09-30 1993-09-30 球状黒鉛鋳鉄部材の鋳造方法および鋳造装置 Pending JPH07100626A (ja)

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