JPS6178548A - 部分チルド鋳鉄鋳物製造用鋳型 - Google Patents

部分チルド鋳鉄鋳物製造用鋳型

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JPS6178548A
JPS6178548A JP20275984A JP20275984A JPS6178548A JP S6178548 A JPS6178548 A JP S6178548A JP 20275984 A JP20275984 A JP 20275984A JP 20275984 A JP20275984 A JP 20275984A JP S6178548 A JPS6178548 A JP S6178548A
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mold
molds
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casting
cast iron
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Masanori Imazaki
今崎 正典
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Nissan Motor Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、部分的にチル(急冷)処理を施して当該部
分の表面硬度を高めた部分チルl”鋳鉄鋳物、例えばエ
ンジン用カムシャフト、バルブロッカーアームなどの製
造に使用される部分チルド鋳鉄鋳物製造用鋳型に関する
ものである。
(従来技術) 部分チルl”鋳鉄鋳物は、その鋳造時に、部分的に硬化
すべき部分の冷却速度を高めてVi敲セメンタイ) (
Fe3 C)を析出させることにより硬化させ、他の部
分は冷却速度を抑えて遊離セメンタイト(Fe3 c)
を含まない加工性あるいは靭性の良好な組織としたもの
であり、鋳造時において上記性質の異なる組織を容易に
得ることかできるので、従来より簡便な部分硬化処理の
一つとして多用されている。
第5図および第6図は従来の部分チルド鋳鉄鋳物製造用
鋳型を示す縦断面図であって、図に示す鋳型1は、半割
りした一方の分割砂型2と、同しく半割りした他方の分
割砂型3とを組み合わせて構成され、両分側砂型2.3
を型合わせした状態で所定形状例えば図示例ではエンジ
ン用力ムシャフト形状の鋳型空隙4が形成されている。
この場合、鋳造時に急冷凝固によって遊離セメンタイト
(Fe3 C)を析出させて硬化させようとする部分に
対応する鋳型空隙4には冷し金(チラー)5を設置し、
鋳型空隙4の他の部分は砂型2.3から形成していて、
鋳造時にMglセメンタイト(Fe3C)を析出させな
いようにして加工性や靭性が良好なものとなるようにし
ている。
このような従来の鋳型1において、冷し金5を装着する
に際しては、鋳型1を造型したのちに、チルすべき部分
に冷し金5を装着する工程や、冷し金5をあらかじめ模
型の上に載せたのち造型枠内に鋳物砂を投入して造型す
る工程などがある。
一方、冷し金5としては、例えば第7図に示すよ)に、
チル化すべき部分毎にそれぞれ1個づつの冷し金5を装
着するものと、冷し全装着工数の低教および冷し金装着
時の安定性の向上をはかるために第8図に示すようにチ
ル化すべき部分の2個所以上を同時に急冷することがで
きるようにした冷し金5を装着するもの(例えば、実公
昭56〜53956号公報)がある。
しかしながら、このような従来の部分チルドPt鉄朽物
製造用鋳型では、冷し金の装着に要する工数が大である
こと、鋳造後に鋳型を解体したあと冷し金を回収する工
数が大であること、冷し金の種類が多いときにはそれら
を選別するための工数が大であること、冷し金の装着・
回収・選別に際しての作業者の安全性および作業環境等
に問題が多いこと、冷し金以外の部分は砂型構造となっ
ていたため、鋳造の毎に砂型を造型したり、型ばらし後
に砂を回収したりする工数がかかるなどの欠点があった
(発明の目的) この発明は、上述したような従来の欠点を解消するため
になされたもので、鋳型の所要部分への冷し金の装着、
鋳造後の冷し金の回収および選別の作業をなくし、部分
チルド鋳鉄鋳物の製造を精度よく安全でしかも良好な作
業環境で実施することができ、しかも鋳造の毎に造型を
行う必要がない部分チルド鋳鉄鋳物製造用鋳型を提供す
ることを目的としている。
(発明の構成) この発明による鋳鉄鋳物製造用鋳型は、鋳造時に部分的
に凝固冷却速度を太さくしてチル化することにより遊離
セメンタイトを析出させて硬化させ、他の部分は凝固冷
却速度を抑えて遊離セメンタイトを含まない加工性ある
いは靭性等のよい組織とする部分チルト鋳鉄鋳物製造用
鋳型であって、鋳造しようとする鋳鉄鋳物のチル化すべ
き部分に対応する鋳型空隙形成部分の鋳型には熱伝導率
の高い永久鋳型を用いると共に、前記鋳鉄鋳物のチル化
しない加工性あるいは靭性等のよい組織とする部分に対
応する鋳型空隙形成部分の鋳型には熱伝導率の低い永久
鋳型を用い、前記両鋳型を一体構造の型にしたことを特
徴としている。
この発明による部分チルド鋳鉄鋳物製造用鋳型を構成す
る永久鋳型のうち、熱伝導率の高い永久鋳型の素材とし
ては、熱伝導率が0.6ca l/am e sec以
上のものを用いることができ、熱伝導率の低い永久鋳型
の素材としては、熱伝導率が0 、2cal/cma 
sec以下のものを用いることができる。このとき、熱
伝導率の高い永久鋳型と熱伝5率の低い永久鋳型の両方
を金属から成形し、例えば、熱伝導率の高い永久鋳型は
適宜水冷構造とすることが可能であり、また熱伝導率の
低い永久鋳型をセラミックスやサーメットなどの断熱効
果の高い材料から形成することもできる。そして、この
場合には靭性の高い金属からなる永久鋳型で背面保持さ
せるようにすることも望ましい。
また、この発明によるj4型を用いて製造される鋳鉄鋳
物としては、普通鋳鉄2球状黒鉛鋳鉄。
C−VM鉄などがあるが、その種類は特に問わない、そ
して、−例を挙げれば、化学成分が、C:3.0〜3.
6重量%、Si:2.O〜2,6重量%、Cr:1.O
重J1%以下、Al:1.01li量%以下、P:1.
0重量%以下、Mo:0.3重量%以下のねずみ鋳鉄材
などがある。
(実施例) 第1図および第2図はこの発明の実施例による部分チル
ト鋳鉄持物製造用鋳型を示す図であって5図に示すj4
型は、はぼ半割りした一万の分割鋳型12と、同じくほ
ぼ半割りした他方の分割鋳型13とを組み合わせて構成
され、両鋳型12゜13をシリンター等のクランプによ
って組み合わせ保持した状態では鋳型空隙14が形成さ
れている。そして、各々の分割鋳型12.13において
、鋳造しようとする鋳鉄鋳物のチル化すべき部分に対応
する鋳型空隙14の形成部分12a。
13aおよび分割鋳型12.13の本体部分12b、1
3bは熱伝導率の高い一体の永久鋳型15.16から形
成しであると共に、前記鋳鉄鋳物のチル化しない加工性
あるいは靭性等のよい組織とする部分に対応する鋳型空
隙14の形成部分12c、13cは熱伝導率の低い永久
鋳型17゜18から形成してあり、各永久鋳型15と1
78よひ16と18をボルト等の締結具で結合すること
により一体的な構造としている。
鋳造に際しては、熱伝4等の高い永久鋳型15と熱伝導
率の低い永久鋳型16とをボルト結合した分割鋳型12
と、熱伝導率の高い永久鋳型16と熱伝導率の低い永久
鋳型18とをボルト結合した分割[13とを型合わせし
てクランプし、内部に鋳型空隙14が形成された状態と
する。
その後詩型空隙14内に鋳鉄溶湯を注入すると、a伝導
率の高い永久鋳型15.16によって形成された鋳型空
隙形成部分12a、13aに流れた鋳鉄溶湯は、当該永
久鋳型15.16によって急速に冷却されるため遊離セ
メンタイト(Fe3C)を析出し、この部分すなわち図
示例の場合にカムノーズ部分の硬度を高くする。一方、
熱伝導率の低い永久鋳型17.18によって形成された
鋳型空隙部分IZc、13cに流れた鋳鉄溶湯は、14
11の熱伝導率が低いため凝固冷却速度が抑制されるの
で、この部分すなわち図示例の場合にカムベース部分、
ジャーナル部分およびカムとジャーナルとの連結部分に
おいては遊離セメンタイト(Fe3 C)が析出しない
加工性のよいあるいは靭性の優れた組織となる。
このようにしてカムシャフトのjl)造を終えたのち、
鋳型11から製品を離型する。
(鋳造例) 第1図に示した鋳型11において、熱伝導率の高い永久
鋳型15.16として、Cu:98重最%、Zr:2重
量%の銅合金よりなる金ff1(熱伝導−iA: 0 
、8 cal/cm @5ee)を使用し、熱伝導率の
低い永久鋳型17.18として、C:0.5重量%以下
、Si:1.2重量%以下の鋼材よりなる金型(熱伝導
率0 、1 cal/cm # 5ea)を使用した。
そして、この場合には熱伝導率の高い永久鋳型15.1
6の背面を水冷することにより冷却効率を晶めるように
した。
また、鋳鉄溶湯としては、次表に示すものを用いた。
Pi鉄組成    (重量%) そして、このような組成の鋳鉄溶湯をM型11のH型空
隙14内に供ハしたのち凝巳させてカムシャフトを得た
次に、このようにして得たカムシャフトのマクロ1Ql
at−調べたところ、第3図に示す結果が得られ、ミク
ロ組織を調べたところ第4図に示す結果が選られた。
第3図および第4図に示すように、熱伝導率の高い永久
鋳型15.16によって形成された鋳型空隙形成部分1
2a、13aに接する部分すなわちカムノーズ部分は、
急冷凝固によって遊離セメンタイト(Fe3C)が析出
した良好iチル組織となっていて硬度の高い耐摩耗性の
良いものとなっており、その他の部分すなわちカムベー
ス部分は遊離セメンタイト(Fe3c)が含まれない!
lil&となっていて加工性のよいあるいは靭性の高い
ものとなっている。
(発明の効果) 以上説明してきたように、この発明による部分チ)レド
乃鉄鋳物製造用鋳型は、鋳造時に部分的に凝固冷却速度
を大きくしてチル化することにより遊離セメンタイトを
析出させて硬化させ、他の部分は凝固冷却速度を抑えて
M敲セメンタイトを含まない加工性あるいは靭性等のよ
い組Iaキする鋳鉄鋳物製造用鋳型であって、鋳造しよ
うとする鋳鉄鋳物のチル化すべき部分に対応する鋳型空
隙形成部分の鋳型には熱伝導率の高い永久鋳型を用いる
と共に、前記鋳鉄鋳物のチル化しない加工性あるいは靭
性等のよい組織とする部分に対応する鋳型空隙形成部分
の鋳型には熱伝導率の低い永久鋳型を用い、前記両鋳型
を一体構造の型にしたから、鋳型の所要部分への冷し金
の装着作業が不要となるため、冷し金の製作および保存
、冷し金の装着の際のわずられしい位置決めなどから解
放され、鋳造作業性が著しく改善されると共に、冷し金
を使用しないことから、yI造後の冷し金の回収作業お
よび選別作業も不要となり、鋳造後の著しくわずられし
い作業からも解放されるうえ、この発明による鋳型を使
用することによって鋳造のつど砂・四を造型する必要が
なく、洗砂の問題もなくなり1部分チルド鋳鉄鋳物の製
造を精度よく安全でしかも良好な作業環境で実施するこ
とができ、鋳型そのものの製作も容易であって、金型部
分は繰り返しの使用が可能であるため、M鉄鋳物の製造
コストも著しく低下するなど、非常にすぐれた効果をも
たらしうるちのである。
【図面の簡単な説明】 第1図および!@2図はこの発明の買施例による部分チ
ルド鋳鉄鋳物製造用鋳型の各々長手方向縦断面図および
カムノーズ形成部分の縦断面図、7Jj3図および第4
図は第1図の部分チルド鋳鉄鋳物製造用鋳型を使用して
鋳造したカムシャフトのカム部分の各々マクロ金属組m
顕微鏡写真およびミクロ金属組織顕微鏡写真、第5図お
よび第6図は従来の部分チルド鋳鉄鋳物製造用鋳型の各
々の長手方向縦断面図およびカムノーズ形成部分の縦断
面図、第7図および第8図は従来の冷し金の形状例を示
す各々斜面図である。 11・・・$−5型。 12.13・・・分割鋳型。 12a、13a・・・鋳型空隙形成部分(チル化部分) 12c 、 13c・・・鋳型空隙形成部分(非チル化
部分) 14・・・鋳型空隙、 15.16・・・熱伝導率の高い永久鋳型、17.18
・・・熱伝導率の低い永久鋳型。 特許出願人   日産自動車株式会社 代理人弁理士  小  塩    豐 第1図 第314 (×; 第4図 (X!QC,’ 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)鋳造時に部分的に凝固冷却速度を大きくしてチル
    化することにより遊離セメンタイトを析出させて硬化さ
    せ、他の部分は凝固冷却速度を抑えて遊離セメンタイト
    を含まない加工性あるいは靭性等のよい組織とする部分
    チルド鋳鉄鋳物製造用鋳型であつて、鋳造しようとする
    鋳鉄鋳物のチル化すべき部分に対応する鋳型空隙形成部
    分の鋳型には熱伝導率の高い永久鋳型を用いると共に、
    前記鋳鉄鋳物のチル化しない加工性あるいは靭性等のよ
    い組織とする部分に対応する鋳型空隙形成部分の鋳型に
    は熱伝導率の低い永久鋳型を用い、前記両鋳型を一体構
    造の型にしたことを特徴とする部分チルド鋳鉄鋳物製造
    用鋳型。
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