JPS6224172B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶湯に高圧力を加えて成形凝固させる
溶湯鍛造に好適する砂中子の製造方法に関する。

一般に鋳造によつて各種部品を得る場合、生産
性向上等の面における有利性から圧力鋳造法とし
てのダイカスト法を広く利用している。しかしな
がら自動車用シリンダヘツド、マニホールド等の
如く形状の一部に空洞或いはアンダーカツトを有
する製品を鋳造するには引抜中子を使用できず、
一定圧に耐え且つ崩懐性が良いという相反する特
性を持つ中子を用いなければならず、斯る特性を
持つ中子の製造方法を本出願人は先に特願昭55−
41705号として提案した。

しかしながら上記の中子はダイカスト鋳造には
極めて適するものであるが、ダイカスト鋳造より
も高圧にて溶湯を加圧する溶湯鍛造に用いるには
耐圧性の面で十分とは言えない。

即ち、溶湯鍛造法としては、第１図に示すよう
に底板１と金型２とによつて形成されるキヤビテ
イ３内に溶湯４を入れ、この溶湯４をプランジヤ
５によつて加圧するプランジヤ加圧凝固法、第２
図に示すように金型６内に充填した溶湯４を雄型
パンチ７にて加圧する直接押込み溶湯鍛造方法及
び第３図に示すように上型８と下型９との間に形
成したキヤビテイ１０内に溶湯４を充填し、この
溶湯４を雄型パンチ７にて加圧する関接押込み溶
湯鍛造法などがあるが、いずれも高圧にて溶湯を
加圧するため、これに耐え得る中子がなく、した
がつて、溶湯鍛造法によれば内部が健全で機械的
性質に優れた製造を得ることができるにもかかわ
らず、コネクチングロツド、ピストンバルブ、ブ
ツシユ等の比較的簡単な形状の製品にしか適用さ
れていないのが現状である。

本発明は溶湯鍛造法などの高圧鋳造を複雑形状
の製品を鋳造する場合にも適用し得るように、溶
湯の高圧に耐え、面粗度及び寸法精度に優れ、製
品の中子と接する面に差込み、クラツク等が生じ
ることなく、しかも崩壊性が良好で鋳造後に製品
に付着したコーテイング層の除去が容易で且つ低
コストの高圧鋳造用砂中子の製造方法を提供する
ことを目的とする。

斯る目的を達成すべく本発明は、有機バインダ
ーを用いて造型した砂中子表面に、粉末状耐火
物、合成雲母及び水溶性塩類を混合し水酸化ナト
リウムで中性ないしはアルカリ性に調整したスラ
リーを塗布し、このスラリーを乾燥せしめて第１
のコーテイング層を形成し、次いでこの第１のコ
ーテイング層の表面に合成雲母水溶液を塗布し、
この合成雲母水溶液を乾燥せしめて第２のコーテ
イング層を形成するようにしたことをその要旨と
する。

以下に第４図乃至第６図をも参照して本発明の
実施例を説明する。

先ず、有機バインダーを用いて砂中子を造型す
る最初の工程について述べる。

砂中子の骨材としては珪砂、ジルコンサンド、
クロマイトサンド或いはハイアルミナサンド等を
用い、有機バインダーとしては熱硬化性のフエノ
ール樹脂等のシエルモールド用バインダーを用
い、これらの構成部材を混合して抗折力40Kg／cm²
乃至60Kg／cm²の砂中子を造型する。

次に造型した砂中子表面に、粉末状の耐火物、
合成雲母、水溶性塩類及び水酸化ナトリウムを混
合してなるスラリーを塗布し、これを乾燥せしめ
て第１のコーテイング層を形成する。

ここで、上記粉末状の耐火物としては、シリカ
フラワー、ジルコフラワー等が挙げられ、合成雲
母としてはナトリウム、フツ素、４ケイ素を含む
もの或いはリチウム、ナトリウム、フツ素、４ケ
イ素を含むもの等が挙げられ、また水溶性塩類と
しては例えば珪酸ナトリウム（水ガラス）或いは
珪酸カリウム等がある。そして上記各材料を混合
した溶液に水酸化ナトリウムを添加してPH調整す
るわけであるが、その範囲はPH７〜９とするのが
好ましい。

つまり、十分な耐圧性を有し且つ溶湯鍛造後の
素材精度を良好に維持できるコーテイング層の厚
さは0.15〜0.20mmの範囲であり、この範囲のコー
テイング層を形成するスラリー粘度は150〜
300cpであり、スラリーの粘度をこの範囲とする
には第４図からも分かるように、スラリーのPHを
７〜９とすることが必要となる。

また、混合する粉末状耐火物として、粒子径が
20μ以上のジルコンフラワーを20％以上配合する
と、スラリーの粘度が極端に低下し、被覆のダレ
が生じ且つスラリー内の粒子の沈降が激しく、ス
ラリー管理が困難となるので、耐火物としては粒
子径が10μ程度のものを主体に使用するのが後述
する第２のコーテイング層の剥離を防止する上で
適当である。

更に、スラリー中に合成雲母を添加するのは、
耐火物粒子間に形成される隙間を埋めるとともに
合成雲母の特性として水と接触すると良好な流動
性を示すので、スラリーの粘度を下げるのに好都
合であるとともに、合成雲母は劈開性に富み鱗片
状の粉末であるため、乾燥硬化後に中子表面の微
細な空孔を塞ぎ、コーテイング層に優れた耐圧性
を付与することによる。

更に砂中子表面に塗布したスラリーを乾燥する
には100℃以上に保つて水分を蒸発させる。

上記の如くして形成した第１のコーテイング層
によつて砂中子の表面は平滑性を有することとな
るが、それでも第５図の顕微鏡写真（2000倍）に
示す如く微細なクラツク或いは空孔が存在してい
る。したがつて、砂中子をこのまま用いたので
は、耐圧性は有するものの、溶湯が上記クラツク
内に差し込み、製品からコーテイング層を除去す
るのが困難となり、且つ寸法精度も劣ることとな
る。

そこで、上記第１のコーテイング層が形成され
た砂中子の表面に合成雲母を含む水溶液を塗布
し、これを乾燥せしめて第２のコーテイング層を
形成する。ここで、合成雲母としては、ナトリウ
ム、フツ素、４ケイ素を含むもの、或いはリチウ
ム、ナトリウム、フツ素、４ケイ素を含むもの等
が挙げられる。

このようにして得られた第２のコーテイング層
は第６図の顕微鏡写真（2000倍）に示すように合
成雲母が層状をなして付着し、第１のコーテイン
グ層の表面に存在したクラツク及び空孔を完全に
覆い、溶湯が中子内に差し込む不利が生じない。

以上の如き砂中子を用いて溶湯鍛造を行なう
と、合成雲母は劈開性に富み、水と接触して流動
性を示すので、溶湯鍛造後に中子を崩壊して砂落
しを行つた後、製品に付着した合成雲母のコーテ
イング層を容易に除去することができる。したが
つて中子の形状に制約が課せられず、複雑形状の
製品を得ることができる。

尚、アルミ合金を溶湯鍛造する場合には、アル
ミ溶湯と第２のコーテイング層との親和性を減少
させ、中子に対する第２のコーテイング層の付着
力を高めて第２のコーテイング層の剥離を防止す
べく、金属アルミ粉、アルミナフラワー、シリカ
フラワー等の耐火物微粉末を合成雲母水溶液に添
加することが有効である。

次に、本発明によつて得た砂中子を自動車用ピ
ストンを溶湯鍛造する場合に適用した具体的な実
施例を以下に述べる。

実施例 骨材としてJIS7号相当のジルコンサンド100
部、有機バインダーとしてフエノールレジン0.7
部、潤滑剤としてステアリン酸カルシウム0.1部
の配合からなるシエル砂を用いて重量350ｇの中
子を造型した。ここで造型条件は金型温度280
℃、焼成時間40秒、吹込圧力2.5Kg／cm²である。

次に８の水に、バインダーとして珪酸ナトリ
ウム（水ガラス３号と95ｇ（骨材に対し0.3％）、
水酸化ナトリウムを32ｇ（水に対し0.4％）、湿潤
剤としてジアルキルスルホンコハク酸ナトリウム
の５％水溶液を160ｇ、消泡剤としてオクチルア
ルコールを16ｇ、同じく消泡剤としてフオーマス
ターＢ（商品名）を16ｇ入れて混合し、この混合
溶液に10μのジルコンフラワー34ｇ、１μのジル
コンフラワー23Kg、45μのジルコンフラワー８
Kg、合成雲母（ナトリウム、フツ素、４ケイ素を
含む）の15％水溶液2.7Kgを入れて充分に混合撹
拌し、PH8.0、比重3.1、粘度170cpのスラリーを
調整した。

次いで、このスラリー中の前記シエル中子を５
秒間浸漬し、空気中に40秒間放置した後、再度１
秒間浸漬した。そして、この中子を直ちに200℃
の熱風乾燥炉で20秒間乾燥硬化させて第１のコー
テイング層を形成した。

一方、水３、合成雲母の15％水溶液７Kg、湿
潤剤としてジアルキルスルホンコハク酸ナトリウ
ムの５％水溶液40ｇ及び消泡剤24ｇを混合撹拌
し、この溶液中に第１のコーテイング層が既に形
成されている前記中子を５秒間乃至10秒間浸漬
し、室温で10分間放置後、100℃で15分間乾燥せ
しめて第２のコーテイング層を形成した。

このようにして得た中子を金型にセツトし、
JISAC4D相当のアルミ合金を、注湯温度750℃、
射出速度（湯口速度）0.5m／sec、射出圧力（初
期）600Kg／cm²、充填1.5秒後の加圧力1350Kg／
cm²、加圧保持時間70秒の条件下で溶湯鍛造を行つ
た。鍛造後湯口切断を行い、530℃の炉中で溶体
化処理し、その後160℃×８時間の時効処理を行
なつて、通常のコア−ノツクアウトマシンにて中
子の砂落しを行つた。

この結果として、中子折れ或いは変形は皆無で
且つ中子砂は100％除去されていた。

更にその後、サンドブラストで残存するコーテ
イング層の除去を行うことで、平滑で寸法精度に
優れた製品を得た。

尚、第２のコーテイング層を形成するための合
成雲母水溶液として、水６、合成雲母の15％水
溶液７Kg、金属アルミ粉0.6Kg、湿潤剤としてジ
アルキルスルホンコハク酸ナトリウムの５％水溶
液40ｇ、消泡剤２Kgを入れて混合撹拌した溶液を
用いた場合にも前記と同様の良好な結果が得られ
た。

以上の説明から明らかな如く本発明に係る中子
の製造方法によれば、有機バインダーを用いて砂
中子を造型し、この砂中子表面に粉末状耐火物、
合成雲母及び水溶性塩類を混合しPH調整したスラ
リーを塗布乾燥せしめて第１のコーテイング層を
形成したので、熱処理を施すことで容易に中子を
崩壊し得るとともに、溶湯鍛造の高圧にも耐える
ことができ、更に製品に付着したコーテイング層
の除去も容易に行える。そして、上記第１のコー
テイング層の表面に更に合成雲母水溶液を塗布乾
燥せしめて第２のコーテイング層を最外表面に形
成したので、中子表面のクラツク或いは空孔を完
全に覆うことができ平滑度及び寸法精度に優れた
製品を得ることができる。

また、中子をスラリー中に浸漬するだけで製造
できるので従来の中子造型機及び金型をそのまま
使用できるので、製造工程の自動化が図れ、低コ
ストの中子を得ることができる。したがつて溶湯
鍛造に好適するのは勿論のこと、ダイカスト鋳
造、低圧鋳造にも適用でき、その用途が極めて広
い等多くの効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は溶湯鍛造法を実施する金型
の縦断面図、第４図は第１のコーテイング層を形
成するスラリーの粘度とPHとの関係を示したグラ
フ、第５図は第１のコーテイング層を形成した中
子表面を示す顕微鏡写真、第６図は第２のコーテ
イング層を形成した中子表面を示す顕微鏡写真で
ある。 尚、図面中２，６，８，９は金型、４は溶湯、
５はプランジヤー、７は雄型パンチである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機バインダーを用いて砂中子を造型する工
   程と、この砂中子表面に粉末状の耐火物、合成雲
   母及び珪酸ナトリウム又は珪酸カリウムの少なく
   とも一方を混合し水酸化ナトリウムにてPHを調整
   したスラリーを塗布し、このスラリーを乾燥せし
   めて第１のコーテイング層を形成する工程と、こ
   の第１のコーテイング層の表面に合成雲母水溶液
   を塗布し、これを乾燥せしめて第２のコーテイン
   グ層を形成する工程とからなることを特徴とする
   高圧鋳造用砂中子の製造方法。 ２ 前記合成雲母水溶液は金属粉末、シリカフラ
   ワー及びジルコンフラワーのうちの少くとも１つ
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の高圧鋳造用砂中子の製造方法。