JPS63199046A - 殊にカム軸、クランク軸等の鋳鉄鋳物の鋳造法及び鋳型 - Google Patents

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】 本発明は、中子を用いて形成された中空室を有する鋳鉄
鋳物、殊に中空のカム軸、中空のクランク軸又はその類
似物の鋳造法に関する。本発明はさらに、鋳鉄鋳物、殊
に中空のカム軸、中空のクランク軸等の鋳造に用いられ
る中子を有する鋳型に関する。最後に本発明は中空室を
有する鋳鉄鋳物、殊に中空のカム軸、中空のクランク軸
等に関する。本発明は有利には特に棒状の細長い鋳鉄鋳
物の鋳造に関する。

細長い鋳鉄鋳物、例えば内燃機関用のカム軸、クランク
軸又はその類似物を、長い中空室、殊に孔を有する中空
体として鋳造しようとする場合には、中子を製造して鋳
型内へ入れ、該鋳型内へ鉄溶融物を鋳込まなければなら
ない。このためには基本的には、通常砂中子を使用する
ことができる。しかし砂中子を使用した場合には、比較
的粗い、従って相応する後加工を必要とする内面を有す
る鋳物となる。さらに砂中子はその都度中子の直径と長
さとの比に応じて、中子の全長の中間部分を１個所乃至
数個所で支えなくてはならず、しかもこの場合、砂中子
を用いる鋳造法は、所定の中子長さと中子直径との比が
例えば５００（全長、ｍｍ）　：　１０　（直径、ｍｍ
）以上では、実地の使用を完全に断念しなければならな
い。

英国特許第１１９１２０２号明細書によれば、中子とし
て、断熱材をコーチングした鋼ロッドを内部に挿入した
鋼管を使用することが提案されている。この方法では、
液状の鉄が鋳型内へ鋳込まれ、次いで鋼ロッドが、鋳物
の構成部分となる鋼管から引抜かれる。この方法の著し
い欠点は、鋼と鋳鉄との境界に極めて硬い、中ぐり加工
が困難な急冷硬質層が生じることにある。さらに、鋼管
に要する経費も著しく大きい１９８４年２月２日出願の
英国特許出願第８４０３３５５号によって公知のさらに
別の方法によれば、中子がセラミック紙又は類似の断熱
材で巻かれた鋼管より成っている。該セラミック紙は、
この方法では、鋳型内へ鋳込まれる溶融物と著しく冷え
ている鋼管との間の断熱層として役立つ。該断熱層は鋳
造のさいに鋳込まれる鉄溶融物によって使い果され、例
えば焼失され、その結果、内側の金属管は製造された鋳
物の硬化後に該鋳物から引抜かれる。しかし、中子を型
内へ入れる前に各中子に断熱材を巻付けることは非常に
骨の折れる作業である。また、断熱材−巻体の表面は完
全に滑らかではないから、製造される鋳鉄鋳物の貫通孔
の内面を後加工しなければならない。

英国特許第１５９６４４２号明細書により、黒鉛ロッド
を中子として使用した場合には、長尺の鋳鉄鋳物の貫通
孔は比較的平滑な内面を有することができる。この黒鉛
ロッドによれば、成程、中空に鋳造された鋳物は滑らか
な内面を有するが、しかしこの黒鉛ロッド中子の取扱い
操作は極めて困難であり、実地においては殆んど不可能
である。それというのは黒鉛ロッドは極めて壊れ易くか
つまた著しく多孔性の表面を有しており、その結果例え
ば皮膚の接触によって付着する湿分及び脂分により、気
泡等の鋳造欠陥を生じることがある。さらに黒鉛ロッド
中子を用いる場合には、砂中子の場合と同様に、中子の
全長と直径との比が所定の値を越える場合には、黒鉛ロ
ッド全長の中間範囲を支えなければならない。

本発明の課題は、中空の鋳鉄鋳物、殊に中空に鋳造され
たカム軸、クランク軸又はその類似物、要するに長尺の
中空鋳鉄鋳物の鋳造法を提供することにあり、殊に、鋳
造開口を有しない中空鋳物又は極めて細い、例えば軸受
への給油のためだけに適するような透し孔又は袋孔を有
する中空鋳物並びに、例えば比較的太い円筒形の及び又
は鋳物外形に適合した、重量軽減に役立つ中空室を有す
る中空鋳物の鋳造を可能にする鋳造法を提供することに
ある。さらに鋳物の内面が、実質的な後加工を要するこ
となしに、機械的中ぐりによる表面品質にほぼ相応する
表面品質を有するようにすることにある。まｔ；最後に
実地の鋳造工場の作業において中子取扱上の問題を生じ
ないような鋳造法を提供することにある。

本発明のさらに別の課題は、中子の全長と直径との比が
５００ｍｍ：５１１＋ｎまでの中子の場合にもその全長
の中間範囲を支える必要のない中子を有する鋳型を提供
することにある。

上記の課題は本発明によれば、はじめに述べた形式の鋳
造法において、ガラス、殊にガラス管より成る中子を使
用することによって、解決されている。該中子は滑らか
な円筒形の表面又は、形状安定性、重量等に対する要求
に適合した形状の表面を有していることができる。

本発明によれば、長尺の中空の鋳物、有利には中空カム
軸、中空クランク軸等を、内面の実質的な後加工を必要
とすることなく、かつまた鋳物中に中ぐり乃至作孔困難
な急冷硬質層を生じることなく鋳造することができる鋳
造法及び、棒状の長尺の中子を有する鋳型かえられる。

本発明の鋳造法及び中子としてガラス管を有する鋳型は
、公知のように全長に比して太さが比較的小さい長尺の
、しかし重量軽減又は給油通路を設ける等の理由から部
分的に又は完全に貫通しｌ：縦孔を有すべきカム軸、ク
ランク軸等の鋳造に特に適するものである。

本発明によって製造された鋳鉄鋳物の鋳造及び冷却後に
その鋳造された貫通孔、袋孔等の中空室中になお残存し
ているガラスは、例えば砂中子を除去するために公知の
極めて簡単な手段により、特に簡単な中ぐり、振動、噴
射法又は高圧水によって、除去することができる。

本発明の中子は中空体としてもまた内実体としても製作
することができる。しかし機械的及び熱的安定性の点か
らは、従来管として製作された中子が有利である。中子
は、製造されるべき鋳鉄鋳者の全長よりも長くすること
ができ、この場合中子を、鋳鉄鋳物外側の、少なくとも
一方の縦方向端部で支えることができる。中子が一方の
縦方向端部だけで鋳鉄鋳物の外側で支えられる場合、該
中子は、型内へはじめに注入される湯中で浮動すること
を防止するために、型内で中子支え、例えば通常鋼片、
によって位置固定される。中子がその縦方向両端で型か
ら突出する場合には、該中子は一般に、全長と直径との
比がほぼ１００：１までは、支えを必要とせず、その結
果、この場合棒状の細長い中子を用いて、相応して細長
い長尺の、−貫した中空室を有する鋳鉄鋳物を製造する
ことができる。さらに細長い中子を用いる場合には、先
に述べた湯中での浮動を防止するためほぼ中央部で支え
るのが有利である。

中子が型内部の片側で終っていて、かつこの端部で既に
述べたように、中子支えにより位置固定されている場合
には、該中子が相応する長尺の棒状に細い中子である場
合、同様に長尺の細い袋孔を、最終的な鋳物中に鋳造す
ることができる。

本発明による方法を用いることによって、鋳込みに必要
な外部に通じる通路を有しない、所定の中空室を有する
鋳鉄鋳物を製造することができる。この中空室もまた棒
状に細長く延びており、かつ製造されるべき鋳物−工作
物の形状安定性、重量等を考慮した任意の形状を有する
ことができる。鋳込みによって制約される通路を有しな
い、所定の中空室を有する鋳鉄鋳物を製造する中子は、
もっとも簡単な場合、ガラス管が長手方向両端で溶融さ
れ、かつ中子支えにより型内において長手方向端部で、
鋳造に必要な十分な形状安定性を有する状態で、位置固
定されている。中子支えは有利には中子上へ押しはめら
れる鉄のリングより成っており、該リングには例えば１
２０’の間隔で支え脚部が設けられている。しかし一般
的には、例えば３つ又は４つの別個の中子支えが用いら
れる。基本的には、鋳込みのさい完全に型内に残され閉
じられる中子は、閉じたガラス棒状体として又は内実の
ガラス体として任意の形状を有することができる。

既に述べたところから判るように、本発明における「中
空室」という概念は、２つの、場合によっては軸方向の
入口開口を有する一貫した透し孔、袋孔又は、鋳造のさ
いにえられる、鋳鉄によって完全に取囲まれ閉込められ
た空間を意味する。鋳込みに制約される、外部へ延びる
孔がある場合には、中空室内部若しくは中空室壁に残留
するガラスは鋳造後取除くことができるのに対して、こ
のような後処理は、あらゆる側から取囲まれ閉込められ
ている中空室にはかならずしも必要でなく又は望ましく
ない。あらゆる側から閉じられた中空室は、専ら重量軽
減だけが望ましい場合又は中空室が精確に規定された、
鋳造によってはもはや十分な精度で製作できない複数の
孔を有すべき場合（このような孔は後にいかなる鋳造孔
によっても破壊されないドリルを用いて製作される）に
、特に有利である。このような作孔を行なう場合には一
般に、鋳物の設計段階で既に、ドリルがガラス中子にま
で達しないようにすること又はこれを突切らないように
することが考慮される。それというのは、ドリルがガラ
ス中子まで達した場合又はガラス中子を突切った場合に
はいずれの場合にも、一般に、ガラスを完全に取除かな
ければならなくなるからである。

本発明の中子の製作には種々異なるガラスを用いること
ができる。有利には石英ガラス、経費節減の点では特に
石英材料を使用することができる。この場合石英ガラス
は結晶石英を完全に溶融しかつ脱気することによってえ
られる。

これに対して石英材料は珪砂を部分的に溶融し若しくは
焼結するだけで既にえられる。実地においては、鋼又は
鉄の熔融物からピペット分析用の試料を取出すために従
来から既に使用されているガラスを用いることも可能で
ある。

連続した中子を必要とする場合には、本発明による、ガ
ラスより成る中子をより大きな若しくは小さな直径のガ
ラス部分と、又は砂より成る通常の中子と組合わせるこ
とができる。本発明の連続した中子は鋳型を貫通してい
るか鋳型内の片側で終っているか、又は両端が鋳型内で
丁度終っているものであることができる。

次に図示の実施例につき本発明を説明する。

第１図の鋳型の断面は、下を１、上を２及び、中子とし
て役立つガラス管３を示す。鋳造のさい下型１と上型２
との間の斜線を付されているキャビティーには、後に鋳
物４を形成する鋳鉄が鋳込まれる。ガラス管の製造に使
用されるガラス３の融点は液状の鉄の温度よりも低いに
もかかわらず鋳物４の鋳造及びこれに続いて行なわれる
冷却のさい、ガラス管３の表面品質に相応する滑らかな
鋳物内面５がえられる。

第２図は、カム軸を製作するための鋳型の下型６及び中
子７の斜視図である。下型６は製造される鋳物の外形に
相応する凹部８を有している。これらの凹部８に相応し
て、ガラス管として製造されている中子７には、その表
面から突出した区分９が設けられている。中子素材の分
布若しくは除去は有利には、製作されるべき鋳物が全体
に亘って等しい壁厚を有するように、行なわれている。

第３図は、下型１及び上型２間において周囲から密閉さ
れた中子７を有する鋳型の断面図を示す。中子７は下型
１と上型２との間に形成されるキャビティー内に、それ
ぞれ３つの中子支え１０により、製造されるべき鋳鉄鋳
物が所望の内部輪郭をうるように、位置決めされる。中
子支え１０は、中子７にたんに支持するだけでなく、液
状鋳鉄中における中子の浮動を防止することができるよ
うに、構成されている。

第３図によれば、中子７が閉込められている状態におい
て、下型ｌ及び上型２若しくは中子自体に、製造される
べき鋳鉄鋳物のカムに相応する凹部８及び突出部９が設
けられている。

第３図の鋳型に使用される中子７はガラス、有利には石
英ガラスより成る中空体又は内実体であることができる
。該中子は実質的には重量軽減のために鋳物内に入れら
れるものであるから、中子としてガラスより成る中空体
を用いるのが特に有利であることは言うまでもない。し
かしガラスの比重は鉄等に比して比較的小さいから、内
実のガラス中子を用いても、製造される鋳物の著しい重
量軽減かえられる。

さらに、最終的な鋳物を損傷することなく、鋳込まれた
中空室が所定の位置に位置しているか否か及び該中空室
壁の壁厚が全ての範囲に亘って所望の厚さを有している
か否かを容易にチェックすることができる。相応する品
質検査は例えば通常の超音波検査法を用いて行なうこと
ができる。

従って鋳造工場は顧客に鋳物の一定品質を保証すること
ができる。

既に述べたように、実験の結果、中子をガラスより成る
中空体として構成することが有利であると判明した。実
験においては、ガラス棒が標準圧下で溶融された。要す
るに該ガラス棒には標準空気圧が負荷された。このよう
なガラス棒は中子支えにより上型と下型との間に、該ガ
ラス棒が全ての範囲において外側の型から所望の距離を
有するように、位置固定された。鋳鉄鋳物の鋳造及び冷
却後に超音波によって、該中空ガラス棒の位置が鋳造中
度化しなかったことが確認された。鋳物を鋸断すること
によるさらに別の検査の結果によれば、鋳物−工作物中
に、申し分のない形状及び精確な位置を有する、全ての
側から密閉された中空室かえられていることが判明した
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は長尺の中
子の縦方向に対して直角の鋳型横断面図、第２図はガラ
ス管として製作された中子及び下型の斜視図、第３図は
あらゆる側から閉じられた中子を有する鋳型の縦断面図
である。 ｌ・・・下型、２・・・上型、３・・・中子、４・・・
鋳鉄鋳物、５・・・内面、６・・・下型、７・・・中子
、８・・・下型６の凹部、９・・・中子７の突出部、１
０・・・中子支え。 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガラスより成る中子を用いて形成された中空室を有
   する鋳鉄鋳物の鋳造法において、ガラスより成る中子を
   鋳鉄鋳物中に完全に閉込めることを特徴とする、鋳鉄鋳
   物の鋳造法。 ２、内燃機関のカム軸、クランク軸又はその類似物のよ
   うな長尺の中空室を有する軸を鋳鉄から鋳造する鋳造法
   において、鋳造のさいにガラスより成る中子を使用する
   ことを特徴とする、長尺の中空室を有する鋳鉄から鋳造
   する鋳造法。 ３、カム軸、クランク軸又はその類似物中に長手方向で
   延びるガラス管を中子として使用する、特許請求の範囲
   第２項記載の鋳造法。 ４、鋳鉄によってあらゆる側から取囲まれた中空のガラ
   ス体、殊に閉じたガラスロッド、を中子として使用する
   、特許請求の範囲第２項記載の鋳造法。 ５、内実の、有利には鋳鉄内に残留するガラス体を中子
   として使用する、特許請求の範囲第２項記載の鋳造法。 ６、中子を中子支え、殊に中子上に押しはめられる、支
   え脚部を有するリングより成る中子支え、により位置固
   定する、特許請求の範囲第２項から第５項までのいずれ
   か１項記載の鋳造法。 ７、中子を、鋼又は鉄溶融物から試料を取出すのに適す
   るガラス管の材料と同種の材料、殊に石英ガラスから製
   造する、特許請求の範囲第２項から第６項までのいずれ
   か１項記載の鋳造法。 ８、中子を石英材料から製造する、特許請求の範囲第２
   項から第６項までのいずれか１項記載の鋳造法。 ９、鋳鉄鋳造に用いられる、ガラスより成る、殊に棒状
   に長く延びた中子を有する鋳型において、中子（７）が
   製造される鋳鉄鋳物によって完全に閉じ込められること
   を特徴とする鋳型。 １０、鋳鉄鋳物において、その鋳造のさいあらゆる側か
   ら閉じられる中空室を有し、該中空室の内面にガラス、
   殊に石英材料が接合していることを特徴とする鋳鉄鋳物
   。