JPH0839227A - 中空路を有する製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製品内に形成する中空路が長尺であったり、
複雑な細径の経路であっても、確実かつ高精度に該製品
を製作できるようにする。 【構成】 本体内部に細径の中空路を有する製品を次の
工程で製造する。中空路の一部分を含む製品本体の部分
片１０，１１，１２を製作する工程、これら部分片に形
成した中空路２ａ，２ｂ，２ｃから連続すべき製品本体
の残りの中空路部分に、該中空路と略同径の中空部を有
した筒状片１３，１４を配設し、これら部分片および筒
状片を鋳型１７内に配置する工程、鋳型１７内に金属溶
湯１８を注湯する工程。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、細径の中空路、特に
曲線状に湾曲した中空路を本体内部に有する製品の製作
に好適な製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイカスト成形品やプラスチック成形品
を製作する場合、各金型に粘液状の成形材料を分配して
送り込むマニホールド（分配器）が使用されている。こ
のマニホールドには、本体の内部に分岐点やコーナをも
った複雑な経路の中空路が形成されており、この中空路
を通して成形材料を圧送することができる。

【０００３】このマニホールドのように複雑な経路の中
空路を有した製品を鋳造によって製作する技術はあまり
知られていない。そこで、本出願人らは、複雑な経路の
中空路を有した製品を、鋳造により容易かつ高精度に製
作できる方法を先に開発し、特許出願を行なっている
（特願平５−３２０１２５号、特願平６−２４０６１
号）。これらの特許出願に開示した方法は、製品の中空
路に対応する形状の中子をセラミックス材料で形成し、
この中子を鋳型内に配置して製品本体を鋳造した後、溶
剤によってセラミックス製の中子を溶解除去することを
特徴としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このセ
ラミックス製の中子を用いた方法は、製品内に形成する
中空路が長尺になったり、複雑な細径の経路であった場
合、鋳造に際して金属溶湯から受ける圧力に、セラミッ
クス製の中子が耐えられないという課題を有していた。
この点、特願平６−２４０６１号に開示した方法では、
中子の内部に補強材を挿入して強度を高めてはいるもの
の、やはりその強度には限界があった。この発明はこの
ような課題を解決するもので、製品内に形成する中空路
が長尺であったり、複雑な細径の経路であっても、確実
かつ高精度に製作できる中空路を有する製品の製造方法
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、本体内部に中空路を有する製品の製造方
法であって、次の各工程を含んだ構成としてある。 中空路の一部分を含む本体の部分片を形成する第一
工程 部分片に形成した中空路から連続すべき本体の残り
の中空路部分に、該中空路部分と略同じ内径の筒状片
を、その中空部が上記部分片の連続すべき中空路に連通
する状態で配設し、これら部分片および筒状片を、本体
の残りの部分を形成する鋳型内に配置する第二工程 鋳型内に金属溶湯を注湯する第三工程 上記第二工程は、例えば、部分片と筒状片とをろう付け
により接続し、その後、これら部分片および筒状片を鋳
型内に配置するようにして行なうことができる。

【０００６】

【作用】この発明は、中空路の一部分を含むような製品
本体の部分片を、それぞれ個別に形成するようにしてあ
る。これにより製品全体の中空路がいかに長尺であった
り複雑な経路であっても、その中空路を部分片に分けて
形成することができるため、短尺で簡単な経路の中空路
として製作することができる。

【０００７】そして、製品本体の一部となる部分片に形
成した中空路から連続すべき本体の残りの中空路部分に
筒状片を配設し、これら部分片と筒状片を鋳包むように
して残りの本体部分を鋳造することにより製品本体を製
造することができる。ここで、筒状片の中空部は、製品
本体に形成する中空路の一部分に相当する。この筒状片
は、製品本体の一部分を形成する金属溶湯よりも融点の
高い金属材料若しくは該金属溶湯と同じ金属材料を使用
する。また、筒状片は、金属溶湯から受ける圧力に十分
耐え得るような短尺でかつ簡単な形状とすることが好ま
しい。

【０００８】上記第二工程において、部分片と筒状片と
をろう付けによって接続する場合、その接続端面から溶
融したろう材が中空路側に漏れだすおそれがある。この
ろう材の漏れだしが僅かであれば、内面研磨によって簡
単に取り除くことができるが、例えば１ｍｍ以上に盛り
上がった突起物となった場合、内面研磨によって取り除
くことは容易でない。そこで、このろう付けに際して
は、少なくとも部分片に形成した中空路と筒状片の中空
路との連通部分にセラミックス製の漏れ止め部材を配置
しておくことが好ましい。このようにすれば、中空路内
に配置された漏れ止め部材によってろう材の漏れだしが
抑制され、平滑な内周面の中空路を形成することができ
る。

【０００９】セラミックス製の漏れ止め部材は、部分片
と筒状片の接続後（鋳造後でもよい）に、苛性ソーダ等
の溶液を使用して溶解除去することができるので、中空
路内に異物として残存することがない。このような漏れ
止め部材に使用できるセラミックス材料としては、例え
ば、ＳｉＯ₂系のセラミックスがある。このＳｉＯ₂系の
セラミックスは、苛性ソーダ（溶剤）によって溶解する
ことができる。また、部分片の表面に凹凸を形成してお
き、その周囲に金属溶湯を流し込んで鋳造すれば、部分
片の凹凸がその周囲で固まった金属塊と噛み合い、製品
本体内での部分片のがたつきや抜けを防止することがで
きる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
して詳細に説明する。図１はこの実施例に係る方法によ
って製造される製品の縦断面図である。この実施例で
は、マニホールドのように、ブロック状の本体に曲線状
のコーナおよび分岐点を有する中空路が形成された製品
を製造する。同図に示した製品本体１は、複数の製品部
分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆで形成されている。このうち
３つの製品部分Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ部分片１０，１
１，１２として別個に製作する（図８参照）。

【００１１】図２乃至図４は、これら部分片１０，１
１，１２を製作する方法の一例を示している。この方法
は、先に本出願人等が特願平５−３２０１２５号におい
て開示した「中空路を有する製品の製造方法」を利用し
ている。すなわち、まずセラミックス部材３を使用し
て、部分片１０に形成される中空路２ａに対応した形状
の中子４を製作する（図２参照）。ここで、中子４内に
は、加熱等の操作により消失したり、または溶融などし
て除去可能となる材料で形成した中間材５を挿入してお
くことが好ましい。この中間材５として好適な材料に、
例えば、綿糸を撚って作った紐材，ろう材，ウレタン樹
脂材，アルミ合金や鉛合金等の低融点でかつ軟質の金属
材がある。図２に示した中子４は、綿糸を撚って作った
紐材で形成してある。

【００１２】次に、部分片１０を形成するための鋳型６
を用意し（図３参照）、この鋳型６内に中子４を配置し
た後、金属溶湯７（製品本体１を形成する金属材料）を
注湯する。このとき、金属溶湯７の熱で中子４内の中間
材５は焼失し、図４に示すように中子４内に空洞８がで
きあがる。このようにして製作した部分片１０の内部に
は、中空路２ａ部分にセラミックス部材からなる中子４
が残存している。そこで、苛性ソーダ等の溶剤９によっ
てこの中子４を溶解除去し、部分片１０の内部に中空路
２ａを形成する（図４参照）。部分片１１，１２も同様
にして別個に製作することができる。

【００１３】なお、部分片内の中空路が簡単な形状の場
合には、上記のような特願平５−３２０１２５号に開示
した方法を使用することなく、従来から知られている種
々の加工方法で製作することもできる。図９及び図１０
は、割型を用いて部分片を製作する方法を示している。
すなわち、部分片１０を２つに分けた形状の分割片１０
１，１０２をそれぞれ割型を使用して鋳造する。これら
分割片１０１，１０２は、部分片１０の中空路２ａ部分
を縦に切断した形状となっており、該中空路２ａ部分が
表面に露出しているため、一般の鋳造方法によって製作
することができる。したがって、この方法によれば上述
したように、セラミックスで作った中子４の配置や、鋳
造後における中子４の溶解作業は必要ない。そして、各
分割片１０１，１０２を製作した後、これらをろう付け
等によって接合し、部分片１０を形成するすることがで
きる。

【００１４】部分片１０，１１，１２をそれぞれ別個に
製作した後、これら部分片１０，１１，１２に形成した
中空路２ａ，２ｂ，２ｃと連続する残りの中空路２ｄ，
２ｅ部分に筒状片１３，１４を配設する（図５参照）。
これら筒状片１３，１４における中空部の内径は、中空
路２ｄ，２ｅと略同径となっている。また、筒状片１
３，１４の長さは、それぞれ中空路２ｄ，２ｅ部分の長
さに、接続代を加えた寸法に設定してある。筒状片１
３，１４は、部分片１０，１１，１２と同一材料か、ま
たは後述する製品部分Ｄの鋳造に使用する金属溶湯１８
の融点以上の融点を有した金属材料で形成してある。

【００１５】一方、部分片１０，１１，１２における中
空路２ａ，２ｂ，２ｃの接続開口部にはいんろう部１０
ａ，１０ｂ，１１ａ，１２ａが形成してあり、ここに筒
状片１３，１４の端部を差し込んで、各片１０乃至１４
が相互に接続される。なお、いんろう部１０ａ，１０
ｂ，１１ａ，１２ａは、部分片１０，１１，１２の鋳造
に際して形作っておく他に、鋳造後、機械加工によって
形成することもできる。

【００１６】図６はこの接続部（図５のＡ部）を拡大し
て示す断面図である。いんろう部１１ａと筒状片１３の
端部１３ａとの間は、ろう材１５によって強固に固着す
るとともに、このろう材１５の介在により隙間をなくし
た構造となっている。これによって、後述する製品部分
Ｄの鋳造において、金属溶湯１８の中空路２内への流れ
込みを防止している。

【００１７】ここで、ろう材１５は加熱によって溶解さ
せ、その後冷却することでいんろう部１１ａと筒状片１
３の端部１３ａとを隙間なく固着する。このろう材溶解
時、液化したろう材１５が該接続部から漏れだし、中空
路２内に隆起した状態で固まってしまうおそれがある。
このろう材１５の漏れだしが多量になると、仕上げ工程
での内面研磨作業に時間がかかってしまう。そこで、こ
の実施例では、図７に示すように部分片１１と筒状片１
３との接続部に位置する中空路２の全幅に、漏れ止め部
材１６を配置して、ろう材１５の溶解作業を行なうよう
にしている。このようにすれば、溶解したろう材１５の
中空路２側への漏れだしを、漏れ止め部材１６によって
阻止することができる。

【００１８】漏れ止め部材１６は、所定の溶剤（例え
ば、苛性ソーダ）によって溶解することのできるセラミ
ックス材料（例えば、ＳｉＯ₂系セラミックス）で形成
してある。そして、部分片１１と筒状片１３との接続部
をろう付けした後、中空路２内に溶剤を流し込むことに
よって、漏れ止め部材１６を溶解除去するようにする。
この漏れ止め部材１６の溶解除去は、ろう付け後のいず
れの時点で行なってもよい。もっとも後述する製品部分
Ｄの鋳造において、金属溶湯１８から受ける熱によって
再びろう材１５の一部が軟化する可能性もあるので、好
ましくは、該製品部分Ｄの鋳造後にしたほうが安全であ
る。

【００１９】部分片１１と筒状片１３との接続部以外の
各片の接続部も、上述と同様にして接続する。このよう
にして相互に接続した部分片１０，１１，１２と筒状片
１３，１４とを、鋳型１７内に配置する。ここで、鋳型
１７は、製品本体１の残りの部分（図１の製品部分Ｄ）
を形成できる寸法，形状になっている。部分片１０，１
１，１２は、この鋳型１７内で、図１の製品部分Ａ，
Ｂ，Ｃに対応する位置に配置する。このとき、筒状片１
３，１４の中空部は、それぞれ同図の中空路２ｄ，２ｅ
に対応する位置に配置される。

【００２０】続いて、鋳型１７内に金属溶湯１８（製品
本体１を形成する金属材料）を注湯する（図８参照）。
そして、金属溶湯１８が固まった後、鋳型１７から取り
出し、中空路２内の内面研磨等の仕上げ工程を行なっ
て、製品本体１が完成する。

【００２１】なお、筒状片の長さを適宜変更することに
より、中空路の開口位置のみが異なる複数種類の製品を
簡易に製造することができる。例えば、マニホールドに
おける材料供給口の開口位置は、それに連結する金型の
寸法によってまちまちとなる。そこで、図１に示した製
品部分Ａ，Ｂ，Ｃのみを量産しておき、筒状片１３，１
４の長さによって中空路２ｂ，２ｃの開口位置（材料供
給口の開口位置に相当）を調整すれば、そのような材料
供給口の開口位置が異なる種々のマニホールドを安価な
設備コストで簡易に製造することができる。

【００２２】また、各部分片１０，１１，１２の表面に
凹部または凸部を形成すれば、図８で示した鋳造の際、
金属溶湯１８がそれら凹部や凸部に入り込むため、各部
分片１０，１１，１２のがたつきや抜けを生じるおそれ
のない製品を製造できる。各部分片１０，１１，１２の
表面を粗面に形成することによって、細かな凹凸を形成
しても、同様の効果が得られる。

【００２３】なお、この発明は上述した実施例に限定さ
れるものではなく、製造できる製品も図１に示した形態
のものに特定されないことは勿論である。この発明は、
例えば、曲線状のコーナや分岐点のある中空路を有する
製品の製造において特にその効果を発揮するが、必要に
応じて直線状の中空路を有する製品の製造にも使用する
ことができる。また、筒状片を湾曲して形成すれば、該
筒状片の中空部によって湾曲した中空路を製品に形成す
ることもできる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
製品内に形成する中空路が長尺であったり、複雑な細径
の経路であっても、確実かつ高精度に該製品を製作でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例によって製造される製品の縦
断面図である。

【図２】この発明の実施例における部分片の製造方法を
示す図で、同方法の第一工程を示す縦断面図である。

【図３】同じく第二工程を示す縦断面図である。

【図４】同じく第三工程を示す縦断面図である。

【図５】この発明の実施例における部分片と筒状片との
接続工程を示す縦断面図である。

【図６】図５のＡ部を拡大して示す断面図である。

【図７】図５に示した接続工程におけるろう材の漏れ止
め手段を示す縦断面図である。

【図８】この発明の実施例における鋳造工程を示す縦断
面図である。

【図９】この発明の実施例における部分片の他の製造方
法を示す正面図である。

【図１０】同じく側面図である。

【符号の説明】

１：製品本体 ２：中空路 １０，１１，１２：部分片 １３，１４：筒状片 １５：ろう材 １６：漏れ止め部材 １７：鋳型 １８：金属溶湯

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体内部に中空路を有する製品の製造方
   法であって、 前記中空路の一部分を含む前記本体の部分片を形成する
   工程と、 前記部分片に形成した中空路から連続すべき前記本体の
   残りの中空路部分に、該中空路部分と略同じ内径の筒状
   片を、その中空部が前記部分片の連続すべき中空路に連
   通する状態で配設し、これら部分片および筒状片を、前
   記本体の残りの部分を形成する鋳型内に配置する工程
   と、 前記鋳型内に金属溶湯を注湯する工程と、を含むことを
   特徴とする中空路を有する製品の製造方法。
2. 【請求項２】 前記部分片と前記筒状片とをろう付けに
   より接続した後、これら部分片および筒状片を、前記鋳
   型内に配置することを特徴とする請求項１記載の中空路
   を有する製品の製造方法。
3. 【請求項３】 少なくとも前記部分片に形成した中空路
   と前記筒状片の中空路との連通部分にセラミックス製の
   漏れ止め部材を配置した状態で、前記部分片と前記筒状
   片とのろう付けによる接続を行なうことを特徴とする請
   求項２記載の中空路を有する製品の製造方法。
4. 【請求項４】 前記部分片の表面に凹凸を形成すること
   を特徴とする請求項項１乃至３のいずれか１項記載の中
   空路を有する製品の製造方法。