JPS643594B2 - - Google Patents
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- JPS643594B2 JPS643594B2 JP22309685A JP22309685A JPS643594B2 JP S643594 B2 JPS643594 B2 JP S643594B2 JP 22309685 A JP22309685 A JP 22309685A JP 22309685 A JP22309685 A JP 22309685A JP S643594 B2 JPS643594 B2 JP S643594B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
- B22D1/007—Treatment of the fused masses in the supply runners
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
- C21C1/10—Making spheroidal graphite cast-iron
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Description
Ａ 発明の目的
(1) 産業上の利用分野
本発明は内燃機関に用いられる球状黒鉛鋳鉄製
クランクシヤフトの鋳造方法に関する。
(2) 従来の技術
従来、前記クランクシヤフト素材は砂型に球状
黒鉛鋳鉄組織の溶湯を充填して鋳造されている。
(3) 発明が解決しようとする問題点
しかしながら前記のように砂型を用いると、溶
湯の冷却速度が遅いため球状黒鉛が粗大化してそ
の直径が30μm以上となり、またフエライトの析
出量も多くなる。その結果、前記素材の機械加工
性が悪化し、また疲れ強さ向上のためにクランク
ピンおよびクランクジヤーナルの各フイレツト部
にロールにより表面圧延加工を施した場合、高面
圧域にて素材に剥離現象が発生するという問題が
ある。
本発明は上記に鑑み、球状黒鉛の粗大化を抑制
することのできる前記鋳造方法を提供することを
目的とする。
Ｂ 発明の構成
(1) 問題点を解決するための手段
本発明は、金型におけるクランクシヤフト素材
成形用キヤビテイのクランクアーム成形部、フラ
イホイール連結端成形部および伝動部材連結端成
形部の各内面に鋳物砂層を形成し、また前記キヤ
ビテイのクランクピン成形部およびクランクジヤ
ーナル成形部を加熱した状態で、前記キヤビテイ
に球状黒鉛鋳鉄組織の溶湯を充填する工程と；前
記溶湯の充填後前記クランクピン成形部およびク
ランクジヤーナル成形部に存する溶湯を急速に冷
却する工程と；を用いることを特徴とする。
(2) 作用
溶湯の充填時、キヤビテイのクランクアーム成
形部、フライホイール連結端成形部および伝動部
材連結端成形部は鋳物砂層により保温され、また
クランクピン成形部およびクランクジヤーナル成
形部は加熱されているので、キヤビテイにおける
湯回りが良好となる。
次いで、クランクピン成形部およびクランクジ
ヤーナル成形部に存する溶湯を急速に冷却するの
で、クランクピンおよびクランクジヤーナルの金
属組織が微細パーライト地に直径の小さな球状黒
鉛を分散した組織となる。
これにより疲れ強さ向上のためにクランクピン
及びクランクジヤーナルの各フイレツト部にロー
ルにより表面圧延加工を施しても剥離現象を発生
することがない。
またクランクアーム成形部、フライホイール連
結端成形部および伝動部材連結端成形部に存する
溶湯は鋳物砂層を介して金型により冷却されるの
で、それら成形部における溶湯の冷却速度が砂型
鋳造の場合に比べて若干速くなり、これによりク
ランクアーム、フライホイール連結端および伝動
部材連結端の金属組織が、フエライトを含有する
パーライト地に前記よりも直径のやや大きな球状
黒鉛を分散した組織となる。この球状黒鉛の直径
は砂型鋳造によるものよりは小さい。
このようにフエライトが析出し、また球状黒鉛
の直径も比較的小さいので、クランクアーム、フ
ライホイール連結端および伝動部材連結端の切
削、研削および穿孔加工性が良好となる。
(3) 実施例
第１図は４気筒内燃機関に用いられるクランク
シヤフトの鋳造用金型１を示し、そのクランクシ
ヤフト素材成形用キヤビテイ２の下端に湯道３が
連通する。湯道３の中間部に黒鉛球状化剤４を収
容した黒鉛球状化反応室５が設けられる。
キヤビテイ２の各クランクアーム成形部２ａ、
フライホイール連結端成形部２ｂおよび伝動部材
連結端成形部２ｃの各内面にシエル砂よりなる鋳
物砂層６が形成される。
また金型１に冷却水路７が形成され、その水路
７はクランクピン成形部２ｄおよびクランクジヤ
ーナル成形部２ｅを囲繞する環状部７ａを有す
る。その冷却水路７は内側の給水管部８1と外側
の排水管部８2とを備えている。また環状部７ａ
内には防水構造を持つヒータ９が収容され、それ
らヒータ９により両成形部２ｄ，２ｅを100〜300
℃に加熱することができる。
次に前記金型１を用いたクランクシヤフト素材
の鋳造方法について説明する。
黒鉛球状化剤４としては、Si 46重量％、Mg
６重量％、および残部がFeと不純物よりなる粒
状鉄合金が用いられる。
表は本発明において用いられるねずみ鋳鉄の
組成を示す。
A. Object of the Invention (1) Industrial Application Field The present invention relates to a method for casting a crankshaft made of spheroidal graphite cast iron used in an internal combustion engine. (2) Prior Art Conventionally, the crankshaft material is cast by filling a sand mold with molten metal having a spheroidal graphite cast iron structure. (3) Problems to be solved by the invention However, when a sand mold is used as described above, the cooling rate of the molten metal is slow, so the spheroidal graphite becomes coarse and has a diameter of 30 μm or more, and the amount of ferrite precipitated also increases. As a result, the machinability of the material deteriorates, and when the fillet portions of the crank pin and crank journal are surface-rolled using rolls to improve fatigue strength, the material may peel in the high surface pressure region. There is a problem that a phenomenon occurs. In view of the above, an object of the present invention is to provide a casting method that can suppress coarsening of spheroidal graphite. B. Structure of the Invention (1) Means for Solving the Problems The present invention provides a mold for molding a crankshaft material molding cavity for each inner surface of a crank arm molding part, a flywheel connecting end molding part, and a transmission member connecting end molding part. forming a foundry sand layer in the cavity, and filling the cavity with a molten metal having a spheroidal graphite cast iron structure while heating the crankpin forming part and the crank journal forming part of the cavity; after filling the molten metal, forming the crankpin; The method is characterized by using a step of rapidly cooling the molten metal existing in the molding section and the crank journal forming section. (2) Effect When filling with molten metal, the crank arm forming part, the flywheel connecting end forming part, and the transmission member connecting end forming part of the cavity are kept warm by the molding sand layer, and the crank pin forming part and the crank journal forming part are heated. As a result, hot water circulation in the cavity is improved. Next, the molten metal present in the crank pin forming part and the crank journal forming part is rapidly cooled, so that the metal structure of the crank pin and crank journal becomes a structure in which spherical graphite with a small diameter is dispersed in a fine pearlite base. As a result, even when the fillet portions of the crank pin and crank journal are subjected to surface rolling using rolls in order to improve fatigue strength, no peeling phenomenon occurs. In addition, the molten metal in the crank arm forming part, flywheel connecting end forming part, and transmission member connecting end forming part is cooled by the mold through the casting sand layer, so the cooling rate of the molten metal in these forming parts is As a result, the metal structure of the crank arm, flywheel connection end, and transmission member connection end becomes a structure in which spheroidal graphite with a slightly larger diameter than the above is dispersed in a pearlite base containing ferrite. The diameter of this spheroidal graphite is smaller than that produced by sand casting. Since the ferrite is precipitated in this manner and the diameter of the spheroidal graphite is relatively small, the machinability of cutting, grinding and drilling of the crank arm, the flywheel connecting end and the transmission member connecting end is improved. (3) Embodiment FIG. 1 shows a mold 1 for casting a crankshaft used in a four-cylinder internal combustion engine, and a runner 3 communicates with the lower end of a cavity 2 for molding the crankshaft material. A graphite spheroidizing reaction chamber 5 containing a graphite spheroidizing agent 4 is provided in the middle of the runner 3. Each crank arm molding part 2a of the cavity 2,
A molding sand layer 6 made of shell sand is formed on each inner surface of the flywheel connecting end molding part 2b and the transmission member connecting end molding part 2c. Further, a cooling water channel 7 is formed in the mold 1, and the water channel 7 has an annular portion 7a surrounding the crank pin forming portion 2d and the crank journal forming portion 2e. The cooling water channel 7 includes an inner water supply pipe section 8 1 and an outer drain pipe section 8 2 . Also, the annular portion 7a
Heaters 9 having a waterproof structure are housed inside, and these heaters 9 heat both molded parts 2d and 2e by 100 to 300 degrees.
Can be heated to ℃. Next, a method for casting a crankshaft material using the mold 1 will be explained. As the graphite spheroidizing agent 4, Si 46% by weight, Mg
A granular iron alloy consisting of 6% by weight and the balance Fe and impurities is used. The table shows the composition of the gray cast iron used in the present invention.
【表】
鋳造作業前に冷却水路７の冷却水を排出し、各
ヒータ９を作動してクランクピン成形部２ｄおよ
びクランクジヤーナル成形部２ｅを略200℃に加
熱する。
前記表１の組成を有するねずみ鋳鉄の溶湯に
0.15重量％のフエロシリコン（Fe−Si）を接種
し、湯温1400〜1410℃にて溶湯を金型１の湯口１
０に注入する。溶湯は黒鉛球状化反応室５を通過
する際黒鉛球状化処理を施されて球状黒鉛鋳鉄組
織となり、キヤビテイ２に充填される。
この溶湯の充填時、キヤビテイ２のクランクア
ーム成形部２ａ、フライホイール連結端成形部２
ｂおよび伝動部材連結端成形部２ｃは鋳物砂層６
により保温され、またクランクピン成形部２ｄお
よびクランクジヤーナル成形部２ｅは加熱されて
いるので、キヤビテイ２における湯回りが良好と
なる。
溶湯の充填後、湯温が1000℃に降下した時、各
ヒータ９の作動を停止し、冷却水路７に冷却水を
供給してクランクピン成形部２ｄおよびクランク
ジヤーナル成形部２ｅに存する溶湯を急速に冷却
する。これにより第２図に示すクランクシヤフト
素材１１のクランクピン１２およびクランクジヤ
ーナル１３の金属組織が微細パーライト地に直径
の小さな球状黒鉛を分散したものとなる。
またクランクアーム成形部２ａ、フライホイー
ル連結端成形部２ｂおよび伝動部材連結端成形部
２ｃに存する溶湯は鋳物砂層６を介して金型１に
より冷却されるので、それら成形部２ａ〜２ｃに
おける溶湯の冷却速度が砂型鋳造の場合に比べて
若干速くなり、これによりクランクシヤフト素材
１１のクランクアーム１４、フライホイール連結
端１５および伝動部材連結端１６の金属組織が、
フエライトを含有するパーライト地に前記クラン
クピン１２等における球状黒鉛よりも直径のやや
大きな球状黒鉛を分散した組織となる。このよう
にして得られた球状黒鉛の直径は砂型鋳造による
ものよりは小さい。
前記工程を径て得られたクランクシヤフト素材
１１に870〜920℃、１時間の焼ならし処理を施
し、次いで所定の機械加工を施し、その後クラン
クピン１２およびクランクジヤーナル１３の各フ
イレツト部Ｆにロールにより500Kg／mm2の表面圧
延加工を施してクランクシヤフトを得る。
このクランクシヤフトの組成は表の通りであ
る。[Table] Before the casting operation, the cooling water in the cooling waterway 7 is discharged, and each heater 9 is operated to heat the crank pin forming part 2d and the crank journal forming part 2e to approximately 200°C. Molten gray cast iron having the composition shown in Table 1 above
Inoculate 0.15% by weight of ferrosilicon (Fe-Si) and pour the molten metal into sprue 1 of mold 1 at a temperature of 1400 to 1410℃.
Inject into 0. When the molten metal passes through the graphite spheroidization reaction chamber 5, it is subjected to graphite spheroidization treatment to form a spheroidal graphite cast iron structure, and is filled into the cavity 2. When filling this molten metal, the crank arm forming part 2a of the cavity 2, the flywheel connecting end forming part 2
b and the transmission member connecting end molded portion 2c are formed by the casting sand layer 6.
Since the crank pin molding part 2d and the crank journal molding part 2e are heated, the hot water circulation in the cavity 2 is improved. After filling the molten metal, when the temperature of the hot water drops to 1000°C, the operation of each heater 9 is stopped, and cooling water is supplied to the cooling water channel 7 to rapidly remove the molten metal existing in the crank pin forming part 2d and crank journal forming part 2e. Cool to As a result, the metal structure of the crank pin 12 and crank journal 13 of the crankshaft material 11 shown in FIG. 2 becomes one in which spherical graphite with a small diameter is dispersed in a fine pearlite base. Furthermore, since the molten metal existing in the crank arm forming part 2a, the flywheel connecting end forming part 2b and the transmission member connecting end forming part 2c is cooled by the mold 1 through the casting sand layer 6, the molten metal in these forming parts 2a to 2c is cooled. The cooling rate is slightly faster than in the case of sand casting, and as a result, the metal structure of the crank arm 14, flywheel connecting end 15, and transmission member connecting end 16 of the crankshaft material 11 becomes
It has a structure in which spherical graphite having a diameter slightly larger than that of the spherical graphite in the crank pin 12 and the like is dispersed in a pearlite base containing ferrite. The diameter of the spheroidal graphite thus obtained is smaller than that obtained by sand casting. The crankshaft material 11 obtained through the above process is normalized at 870 to 920°C for 1 hour, then subjected to prescribed machining, and then each fillet portion F of the crank pin 12 and crank journal 13 is A crankshaft is obtained by surface rolling with a roll of 500Kg/mm 2 . The composition of this crankshaft is shown in the table.
【表】
第３図はクランクシヤフトにおけるクランクピ
ン１２の金属組織を示す顕微鏡写真（100倍）で、
地の部分は微細パーライトであり、その微細パー
ライト地に分散している球状黒鉛の90％以上が直
径20μm以下である。クランクジヤーナル１３の
金属組織もクランクピン１２のそれと略同一であ
り、したがつてそれら各フイレツト部Ｆに500
Kg／mm2といつた高面圧下で表面圧延加工を施して
も剥離現象を発生することがない。
またクランクピン１２等は急速凝固されるの
で、引け巣の発生がなく健全で安定した品質とな
る。
第４図はクランクシヤフトにおけるクランクア
ーム１４の金属組織を示す顕微鏡写真（100倍）
で、地の部分は20％以上のフエライトを含有する
パーライトであり、その混合地に分散している球
状黒鉛の直径は平均40μmである。フライホイー
ル連結端１５および伝動部材連結端１６の金属組
織もクランクアーム１４のそれと略同一であり、
したがつて各部１４〜１６の切削、研削および穿
孔加工性が良好である。
第５図は疲れ試験結果を示し、(A)は本発明によ
り得られた素材よりなるクランクシヤフトに、(B)
はクランクピンおよびクランクジヤーナルの各フ
イレツト部に表面圧延加工を施した砂型鋳造によ
る球状黒鉛鋳鉄製クランクシヤフトに、(C)は液体
窒化法を施した鍛造による機械構造用炭素鋼
（JIS S48C）製クランクシヤフトにそれぞれ該当
する。
第５図より本発明に得られた素材よりなるクラ
ンクシヤフト(A)はその外のもの(B)，(C)に比べて優
れた疲れ強さを有することが明らかである。
Ｃ 発明の効果
本発明によれば、クランクピンおよびクランク
ジヤーナルの金属組織を、微細パーライト地に直
径の小さな球状黒鉛を分散した組織にすることが
できるので、疲れ強さ向上のためにクランクピン
およびクランクジヤーナルの各フイレツト部にロ
ールにより表面圧延加工を施しても剥離現象を発
生することがない。
またクランクアーム、フライホイールに連結端
および伝動部材連結端の金属組織を、フエライト
を含有するパーライト地に前記よりも直径のやや
大きな球状黒鉛を分散した組織にすることができ
るので、これらクランクアーム等の機械加工性が
良好となる。
したがつて前記素材を用いて加工精度が良く高
強度なクランクシヤフトを得ることができる。[Table] Figure 3 is a micrograph (100x magnification) showing the metal structure of the crank pin 12 in the crankshaft.
The base part is fine pearlite, and more than 90% of the spherical graphite dispersed in the fine pearlite base has a diameter of 20 μm or less. The metallographic structure of the crank journal 13 is also approximately the same as that of the crank pin 12, and therefore each fillet portion F has a
Even when surface rolling is performed under high surface pressures such as Kg/ mm2 , no peeling occurs. Further, since the crank pin 12 and the like are rapidly solidified, no shrinkage cavities occur and the quality is sound and stable. Figure 4 is a micrograph (100x magnification) showing the metal structure of the crank arm 14 in the crankshaft.
The ground part is pearlite containing more than 20% ferrite, and the diameter of the spherical graphite dispersed in the mixed ground is 40 μm on average. The metal structure of the flywheel connecting end 15 and the transmission member connecting end 16 is also substantially the same as that of the crank arm 14,
Therefore, each part 14 to 16 has good machinability in cutting, grinding, and drilling. Figure 5 shows the fatigue test results, where (A) shows a crankshaft made of the material obtained according to the present invention;
(C) is a crankshaft made of spheroidal graphite cast iron by sand casting with surface rolling on the crank pin and each fillet part of the crank journal, and (C) is made of machine structural carbon steel (JIS S48C) forged by liquid nitriding. This applies to each crankshaft. It is clear from FIG. 5 that the crankshaft (A) made of the material obtained according to the present invention has superior fatigue strength compared to other crankshafts (B) and (C). C. Effects of the Invention According to the present invention, the metal structure of the crank pin and crank journal can be made into a structure in which spherical graphite with a small diameter is dispersed in a fine pearlite base. Even when each fillet portion of the crank journal is subjected to surface rolling using rolls, no peeling phenomenon occurs. In addition, the metal structure of the crank arm, the flywheel connecting end, and the transmission member connecting end can be made into a structure in which spheroidal graphite with a slightly larger diameter than the above is dispersed in a pearlite base containing ferrite. The machinability is improved. Therefore, a crankshaft with good machining accuracy and high strength can be obtained using the above-mentioned material.
第１図は本発明方法に用いられる金型の縦断面
図、第２図は本発明方法により得られたクランク
シヤフト素材の正面図、第３図は前記素材より得
られたクランクシヤフトにおけるクランクピンの
金属組織を示す顕微鏡写真、第４図は前記クラン
クシヤフトにおけるクランクアームの金属組織を
示す顕微鏡写真、第５図は各種クランクシヤフト
の疲れ試験結果を示すグラフである。
１……金型、２……クランクシヤフト素材成形
用キヤビテイ、２ａ……クランクアーム成形部、
２ｂ……フライホイール連結端成形部、２ｃ……
伝動部材連結端成形部、２ｄ……クランクピン成
形部、２ｅ……クランクジヤーナル成形部、６…
…鋳物砂層、７……冷却水路。
Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a mold used in the method of the present invention, Fig. 2 is a front view of a crankshaft material obtained by the method of the present invention, and Fig. 3 is a crankpin in a crankshaft obtained from the material. FIG. 4 is a photomicrograph showing the metallographic structure of the crank arm in the crankshaft, and FIG. 5 is a graph showing the results of fatigue tests on various crankshafts. 1... Mold, 2... Cavity for molding crankshaft material, 2a... Crank arm molding part,
2b... Flywheel connection end molding part, 2c...
Transmission member connecting end molding part, 2d...Crank pin molding part, 2e...Crank journal molding part, 6...
... Foundry sand layer, 7... Cooling water channel.
Claims (1)
ヤビテイのクランクアーム成形部、フライホイー
ル連結端成形部および伝動部材連結端成形部の各
内面に鋳物砂層を形成し、また前記キヤビテイの
クランクピン成形部およびクランクジヤーナル成
形部を加熱した状態で、前記キヤビテイに球状黒
鉛鋳鉄組織の溶湯を充填する工程と；前記溶湯の
充填後前記クランクピン成形部およびクランクジ
ヤーナル成形部に存する溶湯を急速に冷却する工
程と；よりなる球状黒鉛鋳鉄製クランクシヤフト
素材の鋳造方法。1. A molding sand layer is formed on each inner surface of the crank arm molding part, the flywheel connecting end molding part, and the transmission member connecting end molding part of the cavity for molding the crankshaft material in the mold, and also on the crank pin molding part and the crank journal of the cavity. filling the cavity with a molten metal having a spheroidal graphite cast iron structure while the forming part is heated; and rapidly cooling the molten metal present in the crank pin forming part and the crank journal forming part after filling the molten metal; A method for casting spheroidal graphite cast iron crankshaft material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22309685A JPS6283414A (en) | 1985-10-07 | 1985-10-07 | Casting method of spheroidal graphite cast iron crankshaft material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22309685A JPS6283414A (en) | 1985-10-07 | 1985-10-07 | Casting method of spheroidal graphite cast iron crankshaft material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6283414A JPS6283414A (en) | 1987-04-16 |
| JPS643594B2 true JPS643594B2 (en) | 1989-01-23 |
Family
ID=16792765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22309685A Granted JPS6283414A (en) | 1985-10-07 | 1985-10-07 | Casting method of spheroidal graphite cast iron crankshaft material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6283414A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03122698U (en) * | 1990-03-27 | 1991-12-13 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1721687A1 (en) * | 2005-05-13 | 2006-11-15 | C.R.F. Società Consortile per Azioni | Method for casting a metal piece with the lost foam technique |
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-
1985
- 1985-10-07 JP JP22309685A patent/JPS6283414A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03122698U (en) * | 1990-03-27 | 1991-12-13 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6283414A (en) | 1987-04-16 |
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