JPH07164101A - 鋳造用組合せ中子構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】中子とは異材質の部材を配設することなく、組
合せ中子の凸部の折れ防止、及び溶湯のガス抜き孔への
侵入防止の双方を同時に確実に達成することのできる鋳
造用組合せ中子構造を提供する。 【構成】ウォータージャケット中子１は、基部１０と、
基部１０から一体的に突出して並設された複数の凸部１
１と、隣接する各凸部１１を一体的に連結する連結部１
２とを有し、その内部に凸部１１の先端に開口するガス
抜き孔が設けられている。スラブ中子２は、各凸部１１
及び連結部１２と所定の隙間を介して係合する凹部２１
を有している。凸部１１同士が連結部１２により連結さ
れて一体化されているので、各凸部１１自身の強度が向
上している。このため、上記隙間からガス抜き孔に溶湯
が侵入することを防止すべく隙間を小さく設定しても、
鋳造時の熱変形による各凸部の折れを防止することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳型内に複数の中子を
組み合わせてセットする鋳造用組合せ中子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鋳物に複雑形状の内面中空部
を造るために、数種類の中子を組み合わせた組合せ中子
が鋳型の主型にセットされて用いられている。例えば自
動車用シリンダブロックを鋳造する際には、図９〜図１
１に示すような数種類の中子を組み合わせた組合せ中子
が用いられている。この組合せ中子は、スラブ中子８０
と、ウォータージャケット中子８１と、４個のクランク
ケース中子８２と、フロント中子８３と、リア中子８４
とから構成されている。そして、例えば、スラブ中子８
０とウォータージャケット中子８１との結合は、ウォー
タージャケット中子８１の基部８１ａから一体的に突出
して並設された複数の凸部（水孔巾木）８１ｂと、スラ
ブ中子８０の複数の凹部８０ａとがそれぞれ所定の隙間
を介して係合することにより行われている。

【０００３】ここで、中子は、一般的に砂に種々の添加
物（有機樹脂等の可燃性物質）を加えて硬化（ガス硬化
や熱硬化）させて形成されている。このため、鋳造時の
溶湯熱により可燃性物質が燃焼して中子内にガスが発生
し、鋳物に巣が発生する原因となる。特に、上記ウォー
タージャケット中子８１は、外周面のほとんどが溶湯と
接触しており、鋳型の主型８５にほとんど接触していな
いため、中子８１内で発生したガスが主型８５を介して
外部に排出され難いため、上述の問題が発生し易い。

【０００４】そこで、第１中子としての上記ウォーター
ジャケット中子８１の内部に各凸部８１ｂに開口するガ
ス抜き孔８１ｃを設けるとともに、第２中子としての上
記スラブ中子８０に各凹部８０ａに開口するガス抜き孔
８０ｂを設け、このガス抜き孔８１ｃ及び８０ｂを介し
て鋳型外にガスを排出することがなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スラブ８０
の凹部８０ａとウォータージャケット８１の凸部８１ｂ
との間には、中子造形時の寸法誤差による凹凸部の係合
が不可能となることを回避し、また溶湯時の熱変形によ
り凸部８１ｂが折れるのを防止する観点から、所定の隙
間が設けられている。

【０００６】しかし、上記隙間を一定値以上にすると、
該隙間に侵入した溶湯が前記ガス抜き孔８０ｂ、８１ｃ
内に入り込んで凝固することがあり、ガス抜き孔８０
ｂ、８１ｃが閉塞されてガスを外部に排出することがで
きなくなる。一方、上記隙間を一定値以下にすると、溶
湯熱による熱変形により凸部８１ｂが折れ易くなる。こ
のため、上記従来の組合せ中子では、凸部８１ｂの折れ
防止、及び溶湯のガス抜き孔８０ｂ，８１ｃへの侵入防
止の双方を同時に確実に達成することが困難である。

【０００７】ここで、実公平３−２８１号公報には、上
記隙間からガス抜き孔への溶湯の侵入を防止するため
に、上記第１中子の凸部と上記第２中子の凹部との間の
ガス抜き孔の接続部に、凸部のガス抜き孔及び凹部のガ
ス抜き孔を連通するパイプやガラスウール等の溶湯侵入
防止部材を装着する手段が開示されている。また、特開
平５−３８５５３号公報には、上記隙間に侵入した溶湯
がガス抜き孔に到達する前に接触する位置に、中子より
も十分に大きな熱伝導率を有する鋳鉄製等の熱吸収部材
を上記隙間に露出するように配設して、隙間に侵入した
溶湯をガス抜き孔に到達する前に熱吸収部材に接触させ
て速やかに冷却、凝固させる手段が開示されている。し
たがって、これらの手段によれば、凸部の折れを防止す
るために上記隙間を十分に大きく設定しつつ、溶湯のガ
ス抜き孔への侵入を確実に防止することができる。

【０００８】しかし、上記手段においては、砂製の中子
に、異材質としての金属製等の溶湯侵入防止部材や熱吸
収部材を配設している。このため、鋳造後のバラシ、方
案折り、仕上げ工程において、中子からこれらの部材が
落下して、その回収をしない場合には、中子の砂処理設
備に異材質の物が混入することとなり、鋳物品質に悪影
響を与えるおそれがある。したがって、鋳造後に中子か
ら落下した金属製等の溶湯侵入部材や熱吸収部材を確実
に回収する必要があり、そのための追加設備投資を要す
る。

【０００９】また、パイプやガラスウール等の溶湯侵入
防止部材をガス抜き孔内に配設する手段においては、ガ
ス抜き孔から外部へのガス排出能力が低下したり、凸部
の巾寸法、ひいてはガス抜き孔の孔径があまりにも小さ
いときは溶湯侵入防止部材の装着が不可能になるという
欠点もある。なお、組合せ中子における凸部の折れ防止
の観点からは、中子砂に強度向上用の添加材を多く添加
することも考えられるが、これに伴い中子からのガス発
生量が増加してガス欠陥を誘発し易くなり、また後処理
での中子の崩壊性が低下して鋳物製品の空洞部の砂残り
が発生するため、実用的でない。

【００１０】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、中子とは異材質の部材を配設することなく、組合
せ中子の凸部の折れ防止、及び溶湯のガス抜き孔への侵
入防止の双方を同時に確実に達成することのできる鋳造
用組合せ中子構造を提供することを解決すべき技術課題
とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の鋳造用組合せ中子構造は、基部と、該基部から一体
的に突出して並設された複数の凸部と、隣接する各該凸
部を一体的に連結する連結部とを有し、その内部に該凸
部の先端に開口するガス抜き孔が設けられた第１中子
と、該第１中子の各該凸部及び該連結部と所定の隙間を
介して係合する凹部を有する第２中子とからなることを
特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明の鋳造用組合せ構造は、基部から突設さ
れた複数の凸部同士が連結部により連結されて一体化さ
れているので、各該凸部自身の強度が向上している。こ
のため、第１中子の各凸部及び連結部と第２中子の凹部
との隙間を、該隙間に侵入した溶湯が上記第１中子の凸
部に開口するガス抜き孔内に侵入することを確実に防止
するために十分に小さく設定した場合においても、鋳造
時の熱変形による各凸部の折れを防止することができ
る。

【００１３】

【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （第１実施例）本実施例に係る鋳造用組合せ中子は、自
動車用シリンダブロックを鋳造する際に用いられるもの
で、ウォータージャケット中子（以下、Ｗｊ中子とい
う）１と、スラブ中子（以下、Ｓｂ中子という）２と、
フロント中子３と、リヤ中子４と、４個のクランクケー
ス中子５とから構成されている。図１は本実施例の組合
せ中子を組み合わせる前の状態を示す正面図であり、図
３は組み合わせた後の状態を示す正面図である。また、
図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面であり、図４は図３のＢ
−Ｂ矢視断面図である。なお、Ｗｊ中子１が本発明の第
１中子に相当し、Ｓｂ中子２が本発明の第２中子に相当
する。また、これらの中子は、それぞれの中子成形型を
用いて一般的な中子用砂から一体的に成形したものであ
る。

【００１４】本発明の第１中子をなすＷｊ中子１は、シ
リンダブロック、シリンダヘッドなどの内部に設けられ
る冷却水の通路を形成するための略箱状のもので、図６
の斜視図にも示すように、基部１０と、基部１０の上端
から一体的に突出して形成された複数の凸部（水孔巾木
部）１１と、隣接する各凸部１１を連結する連結部１２
と、基部１０の前後側面から突出する第１係合凸部１３
と、基部１０の側面から突出する複数の支持巾木１４と
を有している。また、Ｗｊ中子１の内部には、一端が凸
部１１に開口し、他端が支持巾木１４の先端に開口する
複数の第１ガス抜き孔１５が設けられている。なお、こ
の第１ガス抜き孔１５の孔径は、直径３ｍｍ以上であ
る。

【００１５】Ｗｊ中子１の連結部１２は、隣接する各凸
部１１間に位置する中間連結部１２ａと、各凸部１１及
び各中間連結部１２ａから一体的に側方に水平方向に張
り出す張出部１２ｂとを有している。なお、この張出部
１２ｂの先端面は、鋳造時に鋳型主型６の表面と密着状
態で当接する（図５参照）。本発明の第２中子をなすＳ
ｂ中子２は、シリンダブロックのヘッド面を形成するた
めの板状のもので、図７の斜視図にも示すように、Ｗｊ
中子１の各凸部１１及び連結部１２と所定の微小隙間を
介して係合する凹部（水孔巾木支持部）２１と、各クラ
ンクケース中子５の第２係合凸部５１と係合する第２係
合凹部２２と、前後両端面に突設された第３係合凸部２
３とを有している。なお、上記凹部（水孔巾木支持部）
２１は、一方（外側）の側面が無く側方に開放してい
る。そして、Ｓｂ中子２の内部にも上記第１ガス抜き孔
１５と同等の孔径を有する複数の第２ガス抜き孔２４が
設けられている。各第２ガス抜き孔２４の一端は、上記
凹部２１内でＷｊ中子１の各凸部１１の先端に開口する
第１ガス抜き孔１５に対応する位置に開口し、他端はＳ
ｂ中子の上面に鋳型主型６との間でガス通過用の空洞部
を形成するために設けられた窪み部２５に開口している
（図５参照）。

【００１６】なお、Ｗｊ中子１の凸部１１及び連結部１
２とＳｂ中子２の第１凹部２１とが係合した状態で、両
者の間には微小隙間Ｓ（本実施例では、約０．２ｍｍ）
が設定されている。また、Ｗｊ中子１の凸部１１及び連
結部１２とＳｂ中子２の第１凹部２１との係合方向にお
ける係合長さ（差し込み量）Ｌは、１５ｍｍに設定され
ている。

【００１７】また、フロント中子３及びリヤ中子４に
は、Ｗｊ中子１の前後側面に突設された第１係合凸部１
３と係合可能な第１係合凹部３１及び４１と、Ｓｂ中子
２の前後両端面の第３係合凸部２３と係合可能な第３係
合凹部３２及び４２とが設けられている（図１参照）。
上記構成を有する組合せ中子は、以下に示すように組み
合わせた状態で鋳型主型６内にセットされる。すなわ
ち、Ｓｂ中子２の各凹部（水孔巾木支持部）２１とＷｊ
中子１の各凸部（水孔巾木部）１１とが係合し、Ｓｂ中
子２の第２係合凹部２２と各クランクケース中子５の第
２係合凸部５１とが係合し、Ｓｂ中子２の第３係合凸部
２３とフロント中子３及びリヤ中子４の第３係合凹部３
２及び４２とが係合し、Ｗｊ中子１の第１係合凸部１３
とフロント中子４及びリヤ中子５の第１係合凹部３１及
び４１とが係合することにより、各中子が結合されて組
み合わされる。そして、この組合せ中子を鋳型主型６内
にセットして鋳造が行われる。なお、組合せ中子を鋳型
主型６にセットした状態では、Ｓｂ中子２の側端面２６
及び該側端面２６近くの上端面２７は鋳型主型６の表面
と所定の微小隙間Ｓ’を介して対向し、またＷｊ中子１
の連結部１２の張出部１２ｂ及び支持巾木１４の先端面
は鋳型主型６の表面と密着状態で当接している。

【００１８】鋳造時には、図示しない湯口から注入され
た溶湯７が、Ｗｊ中子１の凸部１１及び連結部１２とＳ
ｂ中子２の凹部２１との間の微小隙間Ｓ内に侵入しよう
とするが、該隙間Ｓは０．２ｍｍ程度と極めて小さく設
定されているので、該隙間Ｓ内には溶湯７がほとんど侵
入しない。また、たとえ該隙間Ｓに溶湯７が侵入したと
しても、その量は微小であるため、該溶湯７は隙間Ｓを
通過する間に冷却、凝固されるので、溶湯７が第１及び
第２ガス抜き孔１５及び２４に到達することを確実に防
止することができる。

【００１９】一方、各凸部１１同士は連結部１２により
連結されて一体化されているので、凸部１１自身の強度
が向上している。このため、上記のようにＷｊ中子１の
凸部１１及び連結部１２とＳｂ中子２の凹部２１との間
の微小隙間Ｓ内を極めて小さく設定していても（従来の
２／３程度）、鋳造時の熱変形により該凸部１１が折れ
ることを防止することができる。

【００２０】また、本実施例では、Ｗｊ中子１の連結部
１２は、隣接する各凸部１１間に位置してそれぞれを連
結する中間連結部１２ａと、各凸部１１及び各中間連結
部１２ａから一体的に側方に水平方向に張り出す張出部
１２ｂとを有している。そして、これらの各凸部１１及
び連結部１２と係合するＳｂ中子２の凹部２１は、連結
部１２の張出部１２ｂの存在により、一方（外側）の側
面が無く側方に開放している。この構造を採用すること
で、後述する理由により、Ｗｊ中子１の凸部１１及び連
結部１２とＳｂ中子２の第１凹部２１との係合方向にお
ける係合長さ（差し込み量）Ｌを、凸部１１の第１ガス
抜き孔１５の孔径を小さくすることなく、例えば断面円
形状の凹凸嵌合の場合と比較して長く設定することが可
能となる（従来の２〜４倍程度）。したがって、たとえ
上記隙間Ｓ内に溶湯７が侵入するようなことがことがあ
っても、溶湯７が第１及び第２ガス抜き孔１５及び２４
に到達するまでに、溶湯７を冷却、凝固させることがで
き、ガス抜き孔からのガス抜き効率を下げることなく、
溶湯７が第１及び第２ガス抜き孔１５及び２４内に侵入
することを防止することができる。

【００２１】本実施例で、上記係合長さ（差し込み量）
Ｌを、ガス抜き孔の孔径を小さくすることなく、例えば
断面円形状の凹凸嵌合の場合より長くできる理由は、以
下の通りである。すなわち、Ｓｂ中子２やＷｊ中子１を
成形する際、凹部２１や凸部１１を形成するためには脱
型用の抜き勾配を凹部２１や凸部１１の側面に形成する
必要がある。このため、例えば断面円形状の凹凸嵌合の
場合、上記係合長さＬを長くしようとすると、凸部の先
端に近づくほど凸部の外径は小さくなり、必然的に凸部
に形成されるガス抜き孔の孔径も小さくなる。しかし、
本実施例では、上記抜き勾配を凹部２１の一方（内側）
の側面２８や凸部１１の一方の側面でのみ考慮すればよ
く、したがって係合長さ（差し込み量）Ｌを長く設定し
てもガス抜き孔１５及び２４の孔径を小さくする必要が
ない。

【００２２】したがって、本実施例の組合せ中子によれ
ば、ガス抜き孔付近に異材質の部材を何ら設けることな
く、Ｗｊ中子１の各凸部１１の折れ防止、及び溶湯７の
第１及び第２ガス抜き孔１５及び２４への侵入防止の双
方を同時に確実に達成することができる。また、本実施
例では、Ｗｊ中子１の凸部１１及び連結部１２とＳｂ中
子２の凹部２１との間の微小隙間Ｓが鋳型主型６まで到
達し、かつ、Ｓｂ中子２の側端面２６及び該側端面２６
近くの上端面２７は鋳型主型６の表面と所定の微小隙間
Ｓ’を介して対向している。このため、Ｗｊ中子１の第
１ガス抜き孔１５から上記微小隙間Ｓ及びＳ’を介して
排ガスが可能となり、ガス抜き効率が向上する。

【００２３】さらに、本実施例では、Ｗｊ中子１の連結
部１２の張出部１２ｂが鋳型主型６に当接しているの
で、Ｗｊ中子１及び鋳型主型６の砂粒間を通って鋳型外
に排ガスすることも可能となり、ガス抜き効率が向上す
る。 （その他の実施例）上記実施例では、Ｗｊ中子１の連結
部１２が、隣接する各凸部１１間に位置してそれぞれを
連結する中間連結部１２ａと、各凸部１１及び各中間連
結部１２ａから一体的に側方に水平方向に張り出す張出
部１２ｂとを有する構成について説明したが、上記張出
部１２ｂが無く中間連結部１２ａのみから連結部１２を
構成することも可能である。この場合においても、ガス
抜き孔付近に異材質の部材を何ら設けることなく、Ｗｊ
中子１の各凸部１１の折れ防止、及び溶湯７の第１及び
第２ガス抜き孔１５及び２４への侵入防止の双方を同時
に確実に達成することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の鋳造用組合
せ構造は、基部から突設された複数の凸部同士が連結部
により連結、一体化されて各凸部自身の強度が向上して
いるため、第１中子の各凸部及び連結部と第２中子の凹
部との隙間を、該隙間に溶湯が侵入しないように、又は
隙間に侵入した溶湯がガス抜き孔まで到達しないように
十分に小さく設定しつつ、鋳造時の熱変形による各凸部
の折れを防止することができる。

【００２５】また、ガス抜き孔付近に異材質の部材を何
ら設けることなく、ガス抜き孔への溶湯侵入を防止でき
るので、中子の砂処理設備に異材質の物が混入して鋳物
品質に悪影響を与えるおそれがない。さらに、第１中子
の各凸部の強度が向上するとともに、第１中子の各凸部
及び連結部と第２中子の凹部とを介して両中子は確実に
結合されているので、組合せ中子の凹凸結合部における
強度低下により組合せ中子全体の形状変化を防止でき、
鋳造品の寸法精度向上を図れる。

【００２６】さらにまた、ガス抜き孔に溶湯が侵入して
凝固すると、後処理でグラインダー仕上げする際に、こ
のバリが中子で鋳抜かれた鋳造品の空洞部に落下して鋳
造品の品質を低下させるおそれがあるため、目視検査に
よりバリの除去作業が必要であるが、本発明によればこ
の作業を不要とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る鋳造用組合せ中子の組合せ前の
状態を示す正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図３】本実施例に係る鋳造用組合せ中子の組合せ後の
状態を示す正面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【図５】本実施例に係る鋳造用組合せ中子を鋳型主型に
セットした状態を示す要部断面図である。

【図６】本実施例に係る鋳造用組合せ中子を構成するウ
ォータージャケット中子（第１中子）の斜視図である。

【図７】本実施例に係る鋳造用組合せ中子を構成するス
ラブ中子（第２中子）の斜視図である。

【図８】本実施例に係る鋳造用組合せ中子を構成するウ
ォータージャケット中子及びスラブ中子を組み合わせた
状態を示す斜視図である。

【図９】従来の鋳造用組合せ中子の組合せ後の状態を示
す正面図である。

【図１０】図９のＣ−Ｃ線矢視断面図である。

【図１１】従来の鋳造用組合せ中子を鋳型主型にセット
した状態を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１はウォータージャケット中子（第１中子）、１０は基
部、１１は凸部、１２は連結部、２はスラブ中子（第２
中子）、２１は凹部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基部と、該基部から一体的に突出して並
   設された複数の凸部と、隣接する各該凸部を一体的に連
   結する連結部とを有し、その内部に該凸部の先端に開口
   するガス抜き孔が設けられた第１中子と、 該第１中子の各該凸部及び該連結部と所定の隙間を介し
   て係合する凹部を有する第２中子とからなることを特徴
   とする鋳造用組合せ中子構造。