JPH1029036A

JPH1029036A - 鋳抜き穴形成用中子ピースの製造方法

Info

Publication number: JPH1029036A
Application number: JP18750496A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kojima; 修小島; Yoshio Fujita; 義夫冨士田; Toshio Sano; 利夫佐野; Tsujihiko Yasuda; 辻彦安田; Akiyoshi Hannou; 章祥阪納; Tamiro Ito; 民郎伊藤
Original assignee: Chubu Sukegawa Kogyo Kk; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Chubu Sukegawa Kogyo Kk; Toyota Industries Corp
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 1998-02-03
Anticipated expiration: 2016-07-17
Also published as: JP3545538B2

Abstract

(57)【要約】【課題】２ｍｍ以下の厚さの扁平な中子ピースを歩留
まり良く製造することができる鋳抜き穴形成用中子ピー
スの製造方法を提供する。【解決手段】材料供給工程で中子ピース３の材料であ
るコーテッドサンド９が、上方が開放された複数の型部
６ａを備えた金型８の各型部６ａから溢れる状態で供給
される。次に型部６ａに供給されたコーテッドサンド９
が押圧工程でローラ10により所定圧力で押圧された後、
押圧後も型部６ａから溢れているコーテッドサンド９が
除去工程でスクレーパ11により除去される。除去工程を
経た金型８内のコーテッドサンド９は、焼成工程で焼成
され、焼成後のコーテッドサンド９が金型８と共に冷却
される。そして、冷却後に型外し工程で中子ピース３が
金型８から外されて中子ピース３の製造が完了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鋳抜き穴形成用中子
ピースの製造方法係り、詳しくは厚さ２ｍｍ以下の扁平
な穴（孔）を鋳抜く際に好適な鋳抜き穴形成用中子ピー
スの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シリンダブロックはエンジンを構成する
基本部品であり、ピストンの往復運動のガイド、クラン
クシャフトの支持、シリンダの冷却等が主な役割とな
る。そして、シリンダの冷却のためにウォータジャケッ
トがシリンダボアの周囲に配設されている。

【０００３】エンジンの軽量化及び小型化のため、シリ
ンダボア間の区画壁の厚さをできるだけ小さくし（８〜
１１ｍｍ）、ボア間にウォータジャケットを設けない、
いわゆるサイアミーズタイプのシリンダブロックが近年
多く採用されている。このエンジンブロックではボア間
に冷却水が流れないため、フルジャケットタイプに比較
してボア間の冷却が不十分となる。

【０００４】ボア間の冷却が不十分だと壁温の上昇によ
ってボアが歪み、燃焼室にオイルパンのオイルが回り込
み、ガスとなって排出されるという不都合がある。ま
た、ボア壁温の上昇が大きいと排ガス中の窒素酸化物
（ＮＯx ）やスモークが多くなるという問題もある。

【０００５】ウォータジャケットはシリンダブロックを
鋳造で形成する際の中子により形成される。従って、ウ
ォータジャケット用中子にボア間を鋳抜くための薄肉部
を一体に形成して、シリンダブロックの鋳造の際に冷却
水通過用の扁平な孔をボア間に形成できればよい。しか
し、従来の中子を使用した場合、高温（ほぼ１４００°
Ｃ）での鋳造時の差し込み（目差し）、クラック等の発
生を防止して歩留まり良くシリンダブロックを鋳造する
ことができる中子の厚さはほぼ２．２ｍｍが限度であっ
た。また、鋳抜きにより小径がほぼ２．２ｍｍの孔の形
成が可能な中子は、取り扱い時に薄肉部が損傷するのを
防止するため取り扱いに細心の注意を必要とし、作業性
が悪いという問題もある。

【０００６】本願発明者は前記の問題を解消してサイア
ミーズタイプのシリンダブロックのボア間に、従来のウ
ォータジャケット用中子を使用した成形方法では形成す
ることができない冷却水通過用の扁平な孔を鋳抜く方法
を発明した。その発明ではウォータジャケット用中子本
体と、シリンダボア間の鋳抜き箇所を構成する中子ピー
スとを別の材料で形成する。そのため、１．０〜２．０
ｍｍの厚さの扁平な中子ピースを製造する必要がある。

【０００７】板状の中子ピースの製造方法として、従来
シェルモールド法が実施されている。この方法では図１
１に示すように、ヒータ６１を備えた金型６２をタンク
６３の下方に配置する。そして、タンク６３内に充填さ
れたシェル砂（コーテッドサンド）６４を圧縮空気の圧
力で吹込口６５から加熱された金型６２内に形成された
ピース形状の空間６２ａ内に吹き込んで中子ピースを形
成する。そして、シェル砂６４を所定時間焼成して表面
のフェノール樹脂を粘結、硬化させた後、離型して中子
ピースを取り出す。金型６２の加熱方法にはガスで加熱
する方法もある。

【０００８】シェルモールド法以外の方法として、コー
ルドボックス法と呼ばれる方法もある。この方法では金
型を加熱せずにコーテッドサンドを金型空間に吹き込ん
で充填した後に、硬化ガス（トリエチルアミンガス）を
吹き込んで硬化させて中子ピース形成する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の製造方法は
中子ピースの厚さが７〜８ｍｍ程度までは品質の安定し
た中子ピースが得られる。しかし、本発明が目的とする
厚さが２ｍｍ以下の薄い中子ピースの場合には適用が難
しい。

【００１０】なぜならば、シェルモールド法の場合は金
型６２が加熱された状態で非常に狭い空間にシェル砂が
吹き込まれるため、金型６２の壁面にシェル砂が付着
し、十分に充填されないまま硬化してしまう場合が多く
発生する。また、コールドボックス法でコールドボック
ス法の特徴であるコーテッドサンドの流動性の悪さが充
填不良につながり、所定の形状の中子ピースを歩留まり
良く製造するのが難しい。

【００１１】本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされ
たものであってその目的は、２ｍｍ以下の厚さの扁平な
中子ピースを歩留まり良く製造することができる鋳抜き
穴形成用中子ピースの製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、中子ピースの材料であ
るレジンコーテッドサンドを、上方が開放されるととも
に深さが中子ピースの厚さに対応する複数の型部を備え
た金型の各型部から溢れる状態で供給する材料供給工程
と、型部に供給されたレジンコーテッドサンドを押圧す
る押圧工程と、押圧後も型部から溢れているレジンコー
テッドサンドを除去する除去工程と、前記除去工程を経
た金型内のレジンコーテッドサンドを焼成する焼成工程
と、焼成後のレジンコーテッドサンドを金型と共に冷却
する冷却工程と、冷却後に中子ピースを金型から外す型
外し工程とを備えた。

【００１３】請求項２に記載の発明では、前記金型は型
部が透孔として形成された金型本体と、金型本体と当接
する底プレートとを備えている。請求項３に記載の発明
では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前
記押圧工程はローラを前記金型の上面に沿って加圧しな
がら相対移動させる。

【００１４】請求項４に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記焼成
工程は金型の開放側に金属製の伝熱プレートを配置し、
その状態で金型及び伝熱プレートを加熱プレートで挟持
して加熱することにより行われる。

【００１５】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の発明において、前記金型及び伝熱プレートの材質を
アルミニウムとした。請求項６に記載の発明では、中子
ピースの材料が充填される型部を有する本体側金型と、
前記型部の開放部を覆う蓋側金型とを型合わせした状態
で金型の型部内にレジンコーテッドサンドを吹き込み充
填する充填工程と、金型を加熱して充填されたレジンコ
ーテッドサンドを焼成する焼成工程と、前記本体側金型
と蓋側金型とを分離する金型分離工程と、分離後の本体
側金型を圧縮気体噴射ノズルと接続して型部に向けて気
体を吹き込んで中子ピースを型部から外す型外し工程と
を備えた。

【００１６】請求項７に記載の発明では、請求項１〜請
求項６のいずれか１項に記載の発明において、前記レジ
ンコーテッドサンドは骨材の主材料として粒度管理され
た結晶質二酸化ケイ素を使用し、副材料として少なくと
もＡl₂Ｏ₃又はＡl₂Ｏ₃と熱膨張率がほぼ等しいセラミ
ックを含んでいる。

【００１７】請求項８に記載の発明では、請求項１〜請
求項７のいずれか１項に記載の発明において、前記型部
の形状をシリンダブロックのボア間に形成すべき冷却水
通路に対応する形状とした。

【００１８】請求項１〜請求項５に記載の発明では、材
料供給工程で中子ピースの材料であるレジンコーテッド
サンドが、上方が開放された複数の型部を備えた金型の
各型部から溢れる状態で供給される。次に型部に供給さ
れたレジンコーテッドサンドが押圧工程で押圧された
後、除去工程で押圧後も型部から溢れているレジンコー
テッドサンドが除去される。除去工程を経た金型内のレ
ジンコーテッドサンドは、焼成工程で焼成され、焼成後
のレジンコーテッドサンドが金型と共に冷却される。そ
して、冷却後に型外し工程で中子ピースが金型から外さ
れて中子ピースの製造が完了する。

【００１９】請求項２に記載の発明では、前記金型は型
部が透孔として形成された金型本体と、金型本体と当接
する底プレートとを備えているため、型外し工程の作業
が容易となる。

【００２０】請求項３に記載の発明では、押圧工程でロ
ーラが前記金型の上面に沿って加圧されながら相対移動
され、レジンコーテッドサンドが均一な圧力で型部内に
押し込まれる。

【００２１】請求項４に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記焼成
工程に作業だって金型の開放側に金属製の伝熱プレート
が配置される。そして、焼成工程では金型及び伝熱プレ
ートが加熱プレートで挟持された状態で加熱が行われ
る。

【００２２】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の発明において、前記金型及び伝熱プレートの材質が
アルミニウムのため、熱伝導が良くなって焼成時間が短
縮される。

【００２３】請求項６に記載の発明では、金型は中子ピ
ースの材料が充填される型部を有する本体側金型と、前
記型部の開放部を覆う蓋側金型とを備えている。そし
て、充填工程では本体側金型と蓋側金型とを型合わせし
た状態で金型の型部内にレジンコーテッドサンドが吹き
込まれる。充填後、焼成工程で金型が加熱されて充填さ
れたレジンコーテッドサンドが焼成される。次に本体側
金型と蓋側金型とが分離される。型外し工程では、分離
後の本体側金型が圧縮気体噴射ノズルと接続され、型部
に向けて気体が吹き込まれるので中子ピースは均一な力
を受けて型部から円滑に外される。

【００２４】請求項７に記載の発明では、請求項１〜請
求項６のいずれか１項に記載の発明において、レジンコ
ーテッドサンドは骨材の主材料として粒度管理された結
晶質二酸化ケイ素を使用し、副材料として少なくともＡ
l₂Ｏ₃又はＡl₂Ｏ₃と熱膨張率がほぼ等しいセラミック
を含んでいる。従って、鋳鉄の鋳造のように１４００°
Ｃ前後の高温の溶湯に対しても焼付き、目差しの発生が
防止され、鋳造後に目的の形状が得られる。また、鋳造
後の砂の崩壊性が良い。

【００２５】請求項８に記載の発明では、シリンダブロ
ックのボア間に形成すべき冷却水通路に対応する形状の
中子ピースが得られる。

【００２６】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、本発明をエンジンのシリン
ダボア間鋳抜き孔成形用中子ピースを製造する場合に具
体化した第１の実施の形態を図１〜図４に従って説明す
る。

【００２７】図３はエンジンのシリンダブロックの製造
時に使用するウォータジャケット用中子の概略斜視図で
ある。図３に示すように、ウォータジャケット用中子１
はウォータジャケット用中子本体２と、隣接するシリン
ダボア間の区画壁に冷却水通過用の孔を形成するための
中子ピース３とから構成されている。ウォータジャケッ
ト用中子本体２には、隣接するシリンダボア間と対応す
る上部の互いに対向する位置に、それぞれ上方及び側方
が開放された一対の嵌合溝４が形成されている。中子ピ
ース３はその両端が嵌合溝４に嵌合されて、隣接するシ
リンダボア間と対応する所定位置に配置されている。

【００２８】図４に示すように、中子ピース３は上縁の
中央部に凸部３ａが形成され、下縁３ｂがアーチ状に形
成されている。中子ピース３はその幅（上縁と下縁との
距離）Ｗが中央付近に比較して両端側において大きくな
るように形成されている。中子ピース３は厚さｔが１．
０〜１．８ｍｍに形成されている。中子ピース３はその
上縁両端がウォータジャケット用中子本体２の上面と同
一面上に位置するようにウォータジャケット用中子本体
２に取り付けられている。

【００２９】また、ウォータジャケット用中子本体２に
は、各中子ピース３の両端上部と対応する位置、即ち嵌
合溝４の近傍に凸部５がそれぞれ上側に向かって突設さ
れている。この凸部５はシリンダブラケットの鋳造後、
中子ピース３によりボア間に冷却水通過用の孔が確実に
鋳抜かれているか否かの確認のために使用する孔を形成
するためのものである。

【００３０】前記のように構成されたウォータジャケッ
ト用中子１は、他の中子とアッセンブリーされた後、鋳
型内に収納される。その状態で１４００°Ｃ前後に加熱
された鋳鉄が鋳型内に流し込まれる。そして、数十分後
に型ばらしが行われる。その後、鋳物表面に付着してい
る型砂や内部空間に残留している中子砂の除去が行われ
る。中子砂の除去は主にショットブラストにより行われ
るが、中子ピース３の部分は隙間が狭いため、ショット
ブラストでは難しい。そこで、中子ピース３の砂の除去
は圧縮空気の吹き付けにより行われる。

【００３１】ウォータジャケット用中子本体２の材料に
は従来と同様な中子砂、例えばレジン含有量２％程度の
レジンコーテッドサンド（シェル砂）が使用される。一
方、中子ピース３の材料にはウォータジャケット用中子
本体２の材料と別の材料が使用されている。中子ピース
３の材料には１４００°Ｃ前後の鋳鉄が鋳込まれた時
に、焼付き及び目差しが発生しないこと、熱衝撃による
クラックの発生を防止できる高強度であること及び低膨
張性であることの要件と、常温での中子ピース３の取り
扱い時に中子ピース３が損傷しない強度を有することの
要件を満足するものが使用されている。

【００３２】この実施の形態では中子ピース３の材料と
して、人造Ｓi Ｏ₂を主骨材としたレジンコーテッドサ
ンド（以下、単にコーテッドサンドと呼ぶ）が使用され
ている。より詳細に説明すると次の組成となっている。

【００３３】主材料：１００〜２００メッシュのクリス
タルシリカ（結晶質の二酸化ケイ素（Ｓi Ｏ2 ））副材料：１００メッシュのＡl₂Ｏ₃（２．５％）、主材
料のＳi Ｏ₂より平均粒径が小さなクリスタルシリカ
（３．５％）、Ｍg Ｏ（１％）添加剤：レジン（フェノールレジン）（５％）、ヘキサ
メチレンテトラミン水溶液（２％）、ステアリン酸カル
シウム水溶液（１％）なお、副材料及び添加剤の％は主材料を含めた全体を１
００％としたときの重量％を示し、残りが主材料の％と
なる。

【００３４】このコーテッドサンドは従来のウォータジ
ャケット用中子の製造及びシリンダブロックの鋳造条件
をそのまま使用できるようにすることを前提に調整され
ている。

【００３５】主材料となる１００〜２００メッシュのク
リスタルシリカが中子ピース３に低膨張性、非焼付き性
を持たせるとともに目差しの発生を防止する役割を果た
す。副材料として使用される平均粒径が小さなクリスタ
ルシリカは、主材料の粒子間の隙間を埋めて、鋳造時に
目差しの発生をより抑制する役割を果たす。

【００３６】副材料として使用されるＡl₂Ｏ₃は鋳造後
に中子ピースの崩壊性を高める役割を果たす。骨材をク
リスタルシリカのみで構成した場合は、各粒子が相互に
圧接された状態にあり、鋳造後の中子ピース３の崩壊性
が悪くなる。しかし、副材料としてＡl₂Ｏ₃を混合した
場合は、クリスタルシリカの粒子間にＡl₂Ｏ₃の粒子が
存在した状態となる。そして、Ａl₂Ｏ₃の熱膨張率はク
リスタルシリカの熱膨張率より大きいため、両者の熱膨
張率の差により鋳造後の冷却時に、Ａl₂Ｏ₃の粒子とク
リスタルシリカの粒子との間に隙間が発生して崩壊し易
くなる。

【００３７】この組成の骨材に従来の中子砂と同様の量
（２〜３％）のレジンを添加してコーテッドサンドを調
整した場合は、さらさら過ぎて成形できない。そこでレ
ジン量を従来の２倍程度に増加させることにより成形性
及び取り扱いの容易性を確保した。

【００３８】次に中子ピース３の製造方法を説明する。
中子ピース３はピース材用のコーテッドサンドの製造工
程と、そのコーテッドサンドを使用した中子ピース３の
製造工程とを経て製造される。

【００３９】ピース材用のコーテッドサンドは次の各工
程を経て製造される。（第１工程）パウダー状の前記主材料及び副材料を攪
拌して均一に混合する。

【００４０】（第２工程）第１工程で得られた混合物
にパウダー状のレジンを添加し、攪拌して均一に混合す
る。（第３工程）第２工程で得られた混合物をほぼ１４０
°Ｃで１時間加熱する。この処理により主材料及び副材
料の粒子の表面にレジンの皮膜が形成される。

【００４１】（第４工程）第３工程で得られたレジン
被覆後の混合物にヘキサメチレンテトラミン水溶液を投
入するとともに攪拌して良く混合する。（第５工程）第４工程で得られた混合物にステアリン
酸カルシウム水溶液を投入するとともに攪拌して良く混
合する。

【００４２】このようにして調整されたコーテッドサン
ドは適度な流動性を持ち、型による成形性に優れてい
る。次に前記のようにして製造されたコーテッドサンド
を使用した中子ピース３の製造方法を図１、２に従って
説明する。中子ピース３の製造には図２に示すような型
抜きプレート６を使用する。金型本体としての型抜きプ
レート６はステンレス製で、中子ピース３の形状に対応
した型部６ａが透孔として複数形成されている。型抜き
プレート６はその厚さが、製造すべき中子ピース３の厚
さに対応して、１．０〜１．８ｍｍの予め設定された所
定の値に形成されている。そして、型抜きプレート６は
その片面に当接される底プレート７との組み合わせで型
部６ａの上方が開放された金型８が構成される。

【００４３】中子ピース３は図１（ａ）〜（ｆ）に示す
各工程を経て製造される。（材料供給工程）図１（ａ）に示すように、底プレー
ト７の上に型抜きプレート６を配設し、型抜きプレート
６の各型部６ａと対応する箇所にコーテッドサンド９を
各型部６ａから盛り上がった状態で供給する。

【００４４】（押圧工程）図１（ｂ）に示すように、
ローラ１０を型抜きプレート６の上面側に押圧した状態
で移動させてコーテッドサンド９を型部６ａ内に所定の
圧力で押し込む。

【００４５】（除去工程）図１（ｃ）に示すように、
型抜きプレート６の上面に沿ってスクレーパ１１を移動
させ、型部６ａからはみ出している部分のコーテッドサ
ンドを除去する。

【００４６】（焼成工程）図１（ｄ）に示すように、
底プレート７及び型抜きプレート６の上から蓋１２を被
せた状態で炉１３内に入れ、１８０°Ｃで１時間加熱焼
成する。この処理によりコーテッドサンドの表面に被覆
されたレジンが硬化して砂粒が相互に結合される。

【００４７】（冷却工程）図１（ｅ）に示すように、
底プレート７及び型抜きプレート６を炉１３内から取り
出し、自然冷却（約１０分）する。中子ピース３と型抜
きプレート６の熱膨張係数の差により、冷却によって中
子ピース３が型部６ａ及び底プレート７から分離され易
くなる。

【００４８】（型外し工程）図１（ｆ）に示すよう
に、中子ピース３を型抜きプレート６から外す。冷却工
程で中子ピース３が型部６ａ及び底プレート７から分離
され易くなっているため、型抜き作業は極めて容易とな
る。

【００４９】以上の各工程を経て中子ピース３の製造が
完了する。中子ピース３の常温時及び高温での強度を従
来のコーテッドサンドを使用して製造した中子ピースと
比較するため、テストピース（１０×１０×６０）を制
作して、常温及び１０００°Ｃ雰囲気において抗折力試
験（３点曲げ強度試験）をＪＩＳに基づいて行った。

【００５０】その結果、従来のシェル砂に比較して、常
温時の抗折力は１．５倍、高温時（１０００°Ｃ）の抗
折力は１．２倍程度であった。抗折力の比較は平均値の
比較で行った。従来のシェル砂を原料とした場合、高温
時の測定結果でばらつきの幅が大きかったが、この実施
の形態のコーテッドサンドを原料とした場合はばらつき
の幅が小さかった。即ち、従来のシェル砂を原料とした
場合は、信頼性が低くなり、歩留まりが悪くなる。

【００５１】この実施の形態では以下の効果を有する。（イ）扁平な中子ピース３の厚さが型部６ａの深さと
なり、金型８の開放部の面積が広くなるように型部６ａ
が形成されているため、型部６ａ内へのコーテッドサン
ド９の充填が行い易い。

【００５２】（ロ）型部６ａ内に供給されたコーテッ
ドサンド９がローラ１０により所定の圧力で押圧され、
厚さ方向のへの均等な押圧力を受けた状態で型部６ａ内
に均一に充填されるため、焼成後の中子ピース３の強度
が均一化される。

【００５３】（ハ）金型８が型部６ａが透孔として形
成された型抜きプレート６と、その片面に当接された底
プレート７との組み合わせで構成されているため、金型
８とコーテッドサンド９の熱膨張率の違いにより、焼成
後の冷却時に中子ピース３が型部６ａから分離され易
く、型外しも容易となる。

【００５４】（ニ）レジンコーテッドサンド９の骨材
の主材料として粒度管理された結晶質二酸化ケイ素が使
用されているため、鋳造時に焼付きや目差しあるいは変
形の発生が防止される。また、副材料としてＡl₂Ｏ₃を
含むため、鋳造後の崩壊性が確保され、中子ピースを形
成していた砂を鋳造後に確実に冷却水通路から除去で
き、開孔率１００％の冷却水通路を形成することができ
る。

【００５５】（ホ）コーテッドサンド９のレジン量が
通常の２倍程度使用されているため、金型による成形時
の成形性がよく、常温時の強度が大きいため、中子ピー
ス３の取り扱いにあまり注意を払わなくても、取り扱い
中の損傷が大幅に低減される。クリスタルシリカを主成
分とした主材料に従来と同様な量のレジンを添加した場
合は、コーテッドサンドがさらさらで型に入れて中子ピ
ース３を形成するのが難しく、仮に中子ピース３の形状
ができても、ウォータジャケット用中子本体２に固定す
るために中子ピース３を取り扱う際に角部等が損傷し易
い。しかし、レジン量の増大により常温時における強度
が確保され、中子ピース３の取り扱いが容易となり、中
子仕損率（不良）を大幅に低減できる。

【００５６】中子ピース３のレジン量の割合が従来のウ
ォータジャケット用中子の中子砂に使用されるレジン量
の割合に比較して多いが、中子ピース３のコーテッドサ
ンド量はウォータジャケット用中子１全体のコーテッド
サンドの量に対しては微々たるものであるため、鋳造時
にガス量が増えても支障はない。

【００５７】（第２の実施の形態）次に第２の実施の形
態を図５及び図６に従って説明する。この実施の形態で
は金型の構成と焼成工程が前記実施の形態と異なり、そ
の他の工程は基本的に同じである。図６に示すように、
金型８を構成する型抜きプレート６は前記実施の形態の
場合より多くの型部６ａが形成され、型抜きプレート６
全体が大型に形成されている。また、型抜きプレート６
は前記実施の形態と同様にステンレス製であるが、底プ
レート７はアルミニウム製に変更されている。

【００５８】そして、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すよ
うに、前記実施の形態と同様にして、材料供給工程、押
圧工程及び除去工程が実施される。次に図５（ｄ）に示
すように、型部６ａからはみ出しているコーテッドサン
ドが除去された金型８の上面にアルミニウム製の伝熱プ
レート１４が載置された状態で焼成工程が行われる。焼
成工程は図５（ｅ）に示すように、上下１対の加熱プレ
ート１５ａ，１５ｂ間に金型８及び伝熱プレート１４が
挟持された状態で所定温度で所定時間加熱される。加熱
プレート１５ａ，１５ｂはヒータ１６を備え、加熱温度
の調整可能に構成されている。加熱条件は例えば、２０
０°Ｃで８分、２２０°Ｃで６分、２４０°Ｃで４分、
２６０°Ｃで２分となる。

【００５９】焼成工程終了後、図５（ｆ）に示すよう
に、金型８の上に伝熱プレート１４を載置したまま冷却
する（冷却工程）。次に図５（ｇ）に示すように、型外
し工程で中子ピース３を金型８から取り外して中子ピー
ス３の製造が完了する。

【００６０】１回に焼成される中子ピース３の数は材料
供給工程〜除去工程を考慮すると３０〜４０枚が好まし
い。この実施の形態では前記実施の形態における（イ）
〜（ホ）の効果の他に、次の効果を有する。

【００６１】（ヘ）焼成工程において金型８を加熱プ
レート１５ａ，１５ｂで挟んで炉１３より高温で加熱す
るため、焼成工程が短時間で完了し、生産性が向上す
る。（ト）底プレート７及び伝熱プレート１４をステンレ
スより熱伝導率が十数倍大きなアルミニウム製としたた
め、加熱プレート１５ａ，１５ｂによる加熱効率が高く
なる。

【００６２】（チ）金型８を構成する型抜きプレート
６がステンレス製で底プレート７がアルミニウム製のた
め、型抜きプレート６と底プレート７の熱膨張率が異な
り、冷却時に中子ピース３と底プレート７との分離が助
勢される。

【００６３】（第３の実施の形態）次に第３の実施の形
態を図７及び図８に従って説明する。この実施の形態で
は金型へのコーテッドサンドの充填が従来と同様に吹き
込み式で行われる点と、金型が従来の金型と同様にブロ
ック状に形成されている点とが前記両実施の形態と大き
く異なっている。

【００６４】金型１７は型部１８ａを有する本体側金型
１８と、型部１８ａの開放部を覆う蓋側金型１９とから
構成されている。本体側金型１８は型部１８ａと対向す
る部分が、型部に向かって気体を吹き込み可能でコーテ
ッドサンドが侵入不能な通気部１８ｂとなっている。通
気部１８ｂはスリットが形成されたスリットブロック
（三井造船株式会社製）又は通気性のよい焼結体で構成
されている。

【００６５】そして、図７に示すように、シェルモール
ド法の場合と同様に吹込口２０を備えたタンク２１の下
方に金型１７を配置し、タンク２１内のコーテッドサン
ドを吹込口２０から型部１８ａ内に吹き込んで充填する
（充填工程）。次に金型１７を炉内に入れて所定時間加
熱してコーテッドサンドを焼成する（焼成工程）。その
後、金型１７を炉から取り出し、本体側金型１８と蓋側
金型１９とに分離する。中子ピース３は本体側金型１８
の型部１８ａ内に残った状態となる。

【００６６】次に本体側金型１８を反転させ、図８に示
すように、通気部１８ａを圧縮空気噴射ノズル２２の噴
射口２２ａと当接する位置に配置する。この状態で噴射
ノズル２２から圧縮空気が噴射され中子ピース３が型部
１８ａから離脱する。中子ピース３は通気部１８ａと対
向する面に均一に圧縮空気の力を受けるため、型部１８
ａから円滑に離脱する。そして、金型１７が１００°Ｃ
程度まで冷却された後、再び図７に示すように、金型１
７をタンク２１の所定位置に配置して同様な工程が繰り
返される。

【００６７】この実施の形態では従来技術と同様に型部
１８ａの空間へのコーテッドサンドの充填は中子ピース
３の厚さ方向ではなく幅方向に向かってコーテッドサン
ドを吹き込むことにより行われる。従って、ローラ１０
で型部６ａの広い面積を押圧する前記両実施の形態に比
較して型部１８ａ内のコーテッドサンドを均一に押圧し
て強度を高めることは難しい。しかし、シェルモールド
法と異なり金型１７を積極的に加熱した状態でコーテッ
ドサンドを吹き込むことがないため、コーテッドサンド
のレジンが溶けて金型１７に付着することはない。中子
ピース３の製造サイクルを繰り返す場合、金型１７の温
度が１００°Ｃ程度まで冷却された状態でコーテッドサ
ンドの型部１８ａへの吹き込みを行うが、この温度では
コーテッドサンドのレジンは溶融しない。金型１７の温
度が１００°Ｃ前後でコーテッドサンドの吹き込みを行
うことにより、吹き込み後の焼成工程において金型１７
の加熱に必要なエネルギー使用量を節減できる。

【００６８】従来技術では型部から中子ピースを取り外
す場合、取り出しピンなどにより中子ピースを部分的に
押圧するため、薄板状の中子ピースが損傷する確率が高
かった。しかし、圧縮空気で中子ピース３全体を型部１
８ａから離れる方向に押圧するこの実施の形態では、型
部１８ａから中子ピース３を取り外す際に中子ピース３
が損傷する確率が低下する。

【００６９】また、従来の装置の一部、例えば吹込口を
備えたタンクをそのまま使用できる。なお、本発明は前
記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば次の
ように具体化してもよい。

【００７０】（１）第２の実施の形態において、図９
（ａ）に示すように焼成工程で複数組（例えば、２組）
の金型８及び伝熱プレート１４を加熱プレート１５ａ，
１５ｂ間に挟んで加熱してもよい。この場合、型抜きプ
レート６及び加熱プレート１５ａ，１５ｂの面積を大き
くしなくても、１回に焼成できる中子ピース３の数を増
やすことができる。多数組積層した場合は中間部に配置
された金型の中子ピース３の加熱効率が悪くなるため、
積層数は２組が好ましい。また、伝熱プレート１４を各
型抜きプレート６の上にそれぞれ載置する代わりに、図
９（ｂ）に示すように、最上部に配置される金型８の型
抜きプレート６の上にのみ伝熱プレート１４配置し、そ
の他の金型８は上側に配置される金型８の底プレート７
に伝熱プレート１４の役割を果たさせてもよい。この場
合、伝熱プレート１４の数が少なくてよい。

【００７１】（２）第１及び第２の実施の形態の押圧
工程において、ローラ１０を型抜きプレート６側へ押圧
した状態で移動させる代わりに、金型８側を移動させる
構成とする。例えば、コンベア装置の上方にローラを回
転可能かつコンベア装置側に向かって所定圧力で付勢可
能な状態で配設し、材料供給工程後の金型８をコンベア
装置によりローラと係合する状態でローラの下方を通過
させる構成としてもよい。この場合、コンベア装置のロ
ーラより下流側にスクレーパ１１を配設すると、押圧工
程と除去工程とを一連の動作で行うことが簡単となる。

【００７２】（３）第１及び第２の実施の形態の押圧
工程において、型部６ａ内のコーテッドサンドをローラ
で押圧する代わりに、平板で型部６ａの上方から押圧し
てもよい。例えば、エアシリンダのピストンロッドの先
端に平板を取り付け、エアシリンダの作動により平板で
コーテッドサンドを所定の圧力で押圧する。

【００７３】また、型部６ａからはみ出る状態でコーテ
ッドサンドを供給し、型抜きプレート６に一端が当接し
た状態で移動するスクレーパを、型抜きプレート６のス
クレーパ進行方向と対応する部分と、スクレーパとの成
す角度が鋭角となる状態で移動させてもよい。この場
合、押圧工程と除去工程とが同時に行われ、製造工程が
簡単となる。

【００７４】（４）第１の実施の形態においても底プ
レート７をアルミニウム製としたり、第２の実施の形態
で底プレート７をステンレス製としてもよい。また、第
１及び第２の実施の形態において金型８全体即ち型抜き
プレート６及び底プレート７をアルミニウム製としても
よい。金型８全体をアルミニウム製とし多場合は、焼結
工程における加熱効率がより向上する。

【００７５】（５）金型８は型抜きプレート６及び底
プレート７が一体に形成された構造のものでもよい。（６）焼成時間は中子ピース３の厚さ、１回に焼成す
る中子ピース３の数、焼成温度等により適宜変更され
る。

【００７６】（７）中子ピース３の材料となるコーテ
ッドサンドの、主材料、副材料及び添加材の割合を適宜
変更してもよい。副材料のうち必須のものは鋳造後の中
子ピース３の崩壊性を良くする役割を果たすＡl₂Ｏ
₃（但し、Ａl₂Ｏ₃と熱膨張率がほぼ等しいもの、例え
ばジルコニア（Ｚr Ｏ₂）等で代替してもよい。）のみ
で、主材料のＳi Ｏ₂より平均粒径が小さなクリスタル
シリカやＭg Ｏはなくてもよい。

【００７７】（８）バインダの役割を果たす添加材の
レジンをフェノール樹脂以外の熱硬化性樹脂（例えば尿
素樹脂）としたり、硬化剤としてヘキサメチレンテトラ
ミン以外の硬化剤を使用してもよい。また、バインダ
（粘結剤）として合成樹脂粘結剤以外の粘結剤を使用し
てもよい。

【００７８】（９）中子ピース３の形状は前記実施の
形態のものに限らず、例えば図１０（ａ），（ｂ）に示
すように上縁は直線状で下縁３ｂがアーチ状の形状、図
１０（ｃ），（ｄ）に示すように上縁及び下縁がアーチ
状の形状、あるいは図１０（ｅ）に示すように上部の両
側が斜めに延びる形状としてもよい。また、図１０
（ｆ）に示すよう中央部から両側に向かってその幅が徐
々に大きくなるような形状や、単純な長方形としてもよ
い。中子ピース３の両側の幅が中央部より大きくなる形
状の場合は、シリンダブロック鋳造後に崩壊した中子ピ
ース３の砂を冷却水通路から排出し易くなる。アーチ状
に形成した場合は鋳造時の熱衝撃に対する強度が大きく
なる。

【００７９】（１０）中子ピース３はシリンダブロッ
クのボア間に形成すべき冷却水通路の鋳抜きに使用する
ものに限らず、２ｍｍ以下の厚さで扁平な孔あるいは穴
を鋳抜く場合に使用するための中子に適用してもよい。

【００８０】前記各実施の形態及び変更例から把握でき
る請求項記載以外の発明について、以下にその効果とと
もに記載する。（１）請求項４に記載の発明において、焼成工程は金
型を複数組重ねて加熱プレートで挟持して加熱を行う。
この場合、型抜きプレート及び加熱プレートの面積を大
きくしなくても、１回に焼成できる中子ピースの数を増
やすことができ、生産性が向上する。

【００８１】（２）請求項２に記載の発明において、
金型本体と底プレートを熱膨張率の異なる金属で形成す
る。この場合、冷却工程において中子ピースと底プレー
トとの分離が助勢される。

【００８２】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１〜請求項８
に記載の発明では、２ｍｍ以下の厚さの扁平な中子ピー
スを歩留まり良く製造することができる。

【００８３】請求項２に記載の発明では、型外し工程の
作業が容易となる。請求項３に記載の発明では、型部内
に供給されたコーテッドサンドがローラにより所定の圧
力で押圧され、厚さ方向のへの均等な押圧力を受けた状
態で型部内に均一に充填されるため、焼成後の中子ピー
スの強度が均一化される。

【００８４】請求項４に記載の発明では、焼成工程にお
いて金型を加熱プレートで挟んで加熱するため、炉によ
る加熱より効率よく加熱され、焼成工程が短時間で完了
して生産性が向上する。

【００８５】請求項５に記載の発明では、底プレート及
び伝熱プレートがステンレスより熱伝導率が十数倍大き
なアルミニウム製のため、加熱プレートによる加熱効率
がより高くなる。

【００８６】請求項６に記載の発明では、吹込み充填式
の金型の型部から焼成後の中子ピースを取り外す場合、
圧縮空気で中子ピース全体を型部から離れる方向に押し
出すため、取り出しピンなどにより中子ピースを部分的
に押し出す従来技術に比較して、薄板状の中子ピースが
損傷する確率が低下し、生産性が向上する。

【００８７】請求項７に記載の発明では、レジンコーテ
ッドサンドの骨材の主材料として粒度管理された結晶質
二酸化ケイ素が使用されているため、鋳造時に焼付きや
目差しあるいは変形の発生が防止される。また、副材料
としてＡl₂Ｏ₃を含むため、鋳造後の崩壊性が確保さ
れ、中子ピースを形成していた砂を鋳造後に確実に鋳造
物の扁平な孔又は穴から除去できる。

【００８８】請求項８に記載の発明では、シリンダブロ
ックのボア間に形成すべき冷却水通路に対応する形状の
中子ピースを生産性良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の中子ピースの製造工程を
示す模式図。

【図２】金型の斜視図。

【図３】ウォータジャケット用中子の概略斜視図。

【図４】中子ピースの斜視図。

【図５】第２の実施の形態の中子ピースの製造工程を
示す模式図。

【図６】同じく金型の斜視図。

【図７】第３の実施の形態の金型及びタンクの関係を
示す模式断面図。

【図８】同じく型外し工程の模式断面図。

【図９】変更例の焼成工程の模式断面図。

【図１０】変更例の中子ピースの正面図。

【図１１】従来技術の金型及びタンクの関係を示す模
式断面図。

【符号の説明】

２…ウォータジャケット用中子本体、３…中子ピース、
６…型抜きプレート、６ａ，１８ａ…型部、７…底プレ
ート、８，１７…金型、９…（レジン）コーテッドサン
ド、１０…ローラ、１４…伝熱プレート、１５ａ，１５
ｂ…加熱プレート、１８…本体側金型、１９…蓋側金
型、２２…噴射ノズル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐野利夫愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内 (72)発明者安田辻彦愛知県名古屋市緑区高根台107 (72)発明者阪納章祥愛知県名古屋市中村区沖田町230番地中部助川興業株式会社内 (72)発明者伊藤民郎愛知県名古屋市中村区沖田町230番地中部助川興業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中子ピースの材料であるレジンコーテッ
ドサンドを、上方が開放されるとともに深さが中子ピー
スの厚さに対応する複数の型部を備えた金型の各型部か
ら溢れる状態で供給する材料供給工程と、型部に供給さ
れたレジンコーテッドサンドを押圧する押圧工程と、押
圧後も型部から溢れているレジンコーテッドサンドを除
去する除去工程と、前記除去工程を経た金型内のレジン
コーテッドサンドを焼成する焼成工程と、焼成後のレジ
ンコーテッドサンドを金型と共に冷却する冷却工程と、
冷却後に中子ピースを金型から外す型外し工程とを備え
た鋳抜き孔形成用中子ピースの製造方法。
【請求項２】前記金型は型部が透孔として形成された
金型本体と、金型本体と当接する底プレートとを備えて
いる請求項１に記載の鋳抜き穴形成用中子ピースの製造
方法。
【請求項３】前記押圧工程はローラを前記金型の上面
に沿って加圧しながら相対移動させる請求項１又は請求
項２に記載の鋳抜き穴形成用中子ピースの製造方法。
【請求項４】前記焼成工程は金型の開放側に金属製の
伝熱プレートを配置し、その状態で金型及び伝熱プレー
トを加熱プレートで挟持して加熱することにより行われ
る請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の鋳抜き穴
形成用中子ピースの製造方法。
【請求項５】前記金型及び伝熱プレートの材質をアル
ミニウムとした請求項４に記載の鋳抜き穴形成用中子ピ
ースの製造方法。
【請求項６】中子ピースの材料が充填される型部を有
する本体側金型と、前記型部の開放部を覆う蓋側金型と
を型合わせした状態で金型の型部内にレジンコーテッド
サンドを吹き込み充填する充填工程と、金型を加熱して
充填されたレジンコーテッドサンドを焼成する焼成工程
と、前記本体側金型と蓋側金型とを分離する金型分離工
程と、分離後の本体側金型を圧縮気体噴射ノズルと接続
して型部に向けて気体を吹き込んで中子ピースを型部か
ら外す型外し工程とを備えた鋳抜き穴形成用中子ピース
の製造方法。
【請求項７】前記レジンコーテッドサンドは骨材の主
材料として粒度管理された結晶質二酸化ケイ素を使用
し、副材料として少なくともＡl₂Ｏ₃又はＡl₂Ｏ₃と熱
膨張率がほぼ等しいセラミックを含んでいる請求項１〜
請求項６のいずれか１項に記載の鋳抜き穴形成用中子ピ
ースの製造方法。
【請求項８】前記型部の形状をシリンダブロックのボ
ア間に形成すべき冷却水通路に対応する形状とした請求
項１〜請求項７のいずれか１項に記載の鋳抜き穴形成用
中子ピースの製造方法。