JP3820392B2 - Application method of coating material - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心力を利用して中空体を鋳造成形する円筒状金型に対して塗型材を塗布する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車を走行させる駆動源である内燃機関においては、シリンダボア内に鋳鉄製のシリンダスリーブが配設されることがある。この場合、シリンダボア内で往復動作するピストンの側周壁部は、このシリンダスリーブの内周壁に摺接する。
【０００３】
シリンダスリーブは、特許文献１に記載されているように、いわゆる遠心鋳造法によって作製される。すなわち、まず、回転動作される円筒状金型の内周壁に塗型材が塗布される。
【０００４】
ここで、特許文献１においては、珪藻土、ベントナイト、離型剤および界面活性剤を混合したものを塗型材として用いるようにしている。界面活性剤が存在することにより、塗型材の表面張力が上昇する。このため、図２に示すように、該塗型材の表面には液滴状に盛り上がった凸部１が形成されるとともに、該凸部１同士の谷間に凹部２が形成される。このような凸部１および凹部２を有する塗型材が乾燥固化することにより、該凸部１および該凹部２を有する塗型膜が設けられる。なお、図２における参照符号３は、円筒状金型の内周壁を示す。
【０００５】
次に、回転動作される前記円筒状金型の内部に溶湯を導入して冷却固化させると、シリンダスリーブが得られる。図３に示すように、このシリンダスリーブの外周壁４には、塗型膜の表面に形成された前記凸部１および前記凹部２の形状が転写されることによって、多数の凹部５および凸部６からなる、いわゆるスパイニー７が形成される。
【０００６】
このようにして作製されたシリンダスリーブは、次に、内燃機関を構成するシリンダブロックを鋳造成形するための鋳造用金型のキャビティに配設される。そして、このキャビティにアルミニウム等の溶湯が導入された後、該溶湯が冷却固化されることによってシリンダブロックが鋳造成形されるとともに、該シリンダブロックに前記シリンダスリーブが鋳込まれる。
【０００７】
この鋳込みの際、上記したようにシリンダスリーブの外周壁にスパイニー７が設けられているため、アルミニウムの溶湯とシリンダスリーブとの密着性が向上する。すなわち、アルミニウムからなるシリンダブロック、鋳鉄からなるシリンダスリーブという異種金属同士が良好に密着し合ったシリンダブロックが得られるに至る。
【０００８】
シリンダスリーブの外周壁にアルミニウムの溶湯を密着させる他の試剤としては、特許文献２に記載されているように、発泡性の起泡成分を含有する離型剤が例示される。この場合、離型剤中に発生した気泡は、円筒状金型の内周壁側から離型剤の表層側に指向して移動し、最終的に離型剤から離脱する。これに伴い、該離型剤の表面にクレータ状の凹部が形成される。この凹部がシリンダスリーブの外周壁に転写されることに伴って、該外周壁に微小突起部が設けられる。この微小突起部が存在することにより、アルミニウムの溶湯が該外周壁に密着し易くなる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２７３５５６号公報
【特許文献２】
特開２００２−２４８５４４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された技術では、上記したように界面活性剤を添加して塗型材としている。このような塗型材にあっては、界面活性剤を添加した直後のものを使用する場合には凸部１の直径同士が略同等であり、かつ該凸部１同士の間隔が略均一である形状が良好なスパイニー７を形成することができる。
【００１１】
しかしながら、塗型材の表面張力は、界面活性剤を混合してからの時間が経過するに従って低下する。したがって、例えば、界面活性剤が混合されて１２時間を超えた後に塗布された塗型材には、図４に示すように、水平方向に広がる傾向が現れる。このため、塗型膜の表面に比較的小さな凸部８が突出形成され、前記凸部１が形成することが著しく困難となる。その結果、図５に示すように、シリンダスリーブの外周壁４に形成されるスパイニー７の形状が良好でなくなる。
【００１２】
このような事態が生じると、シリンダスリーブに対してアルミニウムの溶湯が良好に密着せず、したがって、シリンダスリーブとシリンダブロックとを互いに密着させることが容易でなくなるという不具合を招く。
【００１３】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、鋳造成形品の外壁に形状が良好なスパイニーを確実に設けることが可能であり、このために該鋳造成形品を鋳込んで得られる鋳込み品における密着性を良好なものとすることが可能な塗型材の塗布方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、時間の経過に伴って塗型材の表面張力が低下する理由につき鋭意検討を重ねる過程で、界面活性剤が金属イオン等の他の成分を囲繞する現象、すなわち、ミセル効果に着目した。塗型材には、例えば、溶媒である水中に溶出した金属イオン等が存在する。そこで、本発明者らは、界面活性剤が添加されると同時にミセル効果が開始され、時間の経過とともにこのミセル効果が進行して界面活性剤が順次消費されていくことにより、塗型材の表面張力が低下すると推察した。
【００１５】
この観点から、本発明者らは、ミセル効果が過度に進行していない状況下で塗型材を塗布する方法につき更に検討を重ね、本発明をするに至った。
【００１６】
すなわち、本発明は、回転する円筒状金型に溶湯を供給して遠心鋳造により中空部材を形成する際、前記円筒状金型の内周壁に界面活性剤を含有する塗型材を塗布する方法であって、
界面活性剤以外の塗型材の成分が混合された混合液を容器から揚液機構にて揚液する工程と、
前記揚液機構から前記円筒状金型に亘って橋架された送液管中を前記混合液が通過する際に界面活性剤を添加して塗型材を調製する工程と、
前記塗型材を前記円筒状金型の内周壁に塗布する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、界面活性剤を除いた成分の混合液（ベース材）を貯留しておき、円筒状金型に塗布する直前に該混合液に界面活性剤を添加して塗型材を調製するようにしている。これにより、混合液に含有された成分を界面活性剤が囲繞する現象、すなわち、ミセル効果が進行する前に塗型材を円筒状金型の内周壁に塗布することができる。
【００１８】
このため、界面活性剤の表面張力が低下しない時間内に塗型膜を形成することができる。したがって、遠心鋳造法によって得られる鋳造成形品の外壁に良好な形状のスパイニーを設けることができ、これにより、この鋳造成形品と、該鋳造成形品を鋳込む溶湯とが良好に密着する。その結果、異種金属製品同士が良好に密着した鋳込み品を製造することができる。
【００１９】
なお、塗型材の主成分である前記混合液の好適な例としては、断熱材と、潤滑性を付与する離型剤と、前記断熱材と前記離型剤とを付着結合させる粘結剤とが水に分散されたものを挙げることができる。
【００２０】
断熱材は、円筒状金型の内部に供給された溶湯の温度を保持する成分である。断熱材が存在することによって溶湯の冷却速度が一定範囲内に制御されるので、鋳造成形品の品質が一定となる。
【００２１】
離型剤は、得られた鋳造成形品に潤滑性を付与し、これにより、円筒状金型の内周壁から鋳造成形品を離脱させることを容易にする成分である。
【００２２】
そして、粘結剤が断熱材と離型剤とを互いに付着結合させることにより、塗型材の表面に液滴状の凸部が形成され易くなる。すなわち、塗型膜に凸部および凹部が形成され易くなり、良好な形状のスパイニーが得られ易くなる。
【００２３】
断熱材の好適な例としては珪藻土、離型剤の好適な例としてはタルク、粘結剤の好適な例としてはベントナイトをそれぞれ挙げることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る塗型材の塗布方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
まず、本実施の形態に係る塗型材の塗布方法が遂行される遠心鋳造機構の概略構成につき、そのブロック図である図１を参照して説明する。この遠心鋳造機構１０は、塗型材のベース材ＬＢを貯留したタンク１２と、円筒状金型１４と、タンク１２から円筒状金型１４へとベース材ＬＢを送液する供給系１６と、タンク１２に貯留されたベース材ＬＢを循環させるための循環系１８とを有する。
【００２６】
タンク１２に貯留されたベース材ＬＢは、塗型材の成分から界面活性剤のみが除かれたものである。すなわち、ベース材ＬＢは、塗型材から界面活性剤を除いた成分からなる液剤である。
【００２７】
この場合、ベース材ＬＢは、断熱材ないし耐熱材として機能する珪藻土、離型剤であるタルク、珪藻土とタルクとを物理的に結合させる粘結剤であるベントナイトが水に分散されてなる。このようなベース材ＬＢでは、ベントナイトからカルシウムイオン、マグネシウムイオン、ナトリウムイオン等が水中に溶出する。
【００２８】
供給系１６は、容積回転式で脈動の少ないモーノポンプ（揚液機構）２０と、該モーノポンプ２０の作用下にタンク１２から揚液されたベース材ＬＢを送液する揚液管２２と、該モーノポンプ２０から円筒状金型１４に亘って橋架された送液管２４と、該送液管２４に介装されたジョイント２６に連結されたシリンダ付タンク２８と、送液管２４の先端部に設けられたノズル３０とを有する。
【００２９】
このうち、モーノポンプ２０の吐出側には、レギュレータ３２が連結されている。このレギュレータ３２の出力側は流量計３４に連結されており、かつ該流量計３４の一方の出力側は比較器３６に連結されている。
【００３０】
このように、流量計３４の一方の出力側は比較器３６にフィードバックされるように連結されており、該比較器３６には、設定値に係る信号が導入される。すなわち、フィードバックされた流量計３４の出力信号と比較器３６における前記信号との差は、差信号としてレギュレータ３２に送られるよう構成されている。
【００３１】
流量計３４の他方の出力側は三方弁３８に接続され、該三方弁３８の一方の出力側は前記送液管２４に連結されている。そして、該三方弁３８の他方の出力側はタンク１２に連通されており、これにより前記循環系１８が設けられている。
【００３２】
送液管２４にジョイント２６を介して連結されたシリンダ付タンク２８には、粘度が予め調整されたアニオン系界面活性剤ＳＡが貯留されている。また、このシリンダ付タンク２８とジョイント２６とを連結する連結管４０には、バルブ４２が介装されている。
【００３３】
後述するように、このシリンダ付タンク２８に付設されたシリンダ４４を構成するピストン４６の押圧力を制御することにより、アニオン系界面活性剤ＳＡの供給量が調節される。
【００３４】
円筒状金型１４は、図示しない回転駆動源に連結されるローラ４８の回転作用下に回転自在である。また、この円筒状金型１４の一端部には円盤５０が嵌着されており、他端部には円環状枠体５２が取着されている。
【００３５】
円環状枠体５２の中心部には大径な孔部５４が設けられており、この孔部５４に対しては、前記ノズル３０が進退自在である。すなわち、ノズル３０は、孔部５４を通って円筒状金型１４の内部に進入し、その軸線に沿って変位しながら円筒状金型１４の内周壁に塗型材を塗布するように構成されている。
【００３６】
次に、上記のように構成された遠心鋳造機構１０において遂行される本実施の形態に係る塗型材の塗布方法につき、その作用とともに説明する。
【００３７】
まず、図示しない回転駆動源を介してローラ４８を回転させ、このローラ４８により円筒状金型１４を回転させる。その間にモーノポンプ２０を付勢し、タンク１２から揚液管２２およびモーノポンプ２０を介してベース材ＬＢを送液管２４まで送液する。なお、モーノポンプ２０の出力流量は予め設定されており、該モーノポンプ２０から導出されたベース材ＬＢは、レギュレータ３２に導入された後、流量計３４にて流量を制御され、比較器３６、三方弁３８を介して送液管２４に導入される。
【００３８】
その一方で、バルブ４２が開放され、かつシリンダ４４が付勢されることに伴い、該シリンダ４４のピストン４６が下降動作を開始する。これにより、シリンダ付タンク２８に貯留されたアニオン系界面活性剤ＳＡが送液管２４に流入してベース材ＬＢに添加され、その結果、塗型材が調製されるに至る。
【００３９】
勿論、アニオン系界面活性剤ＳＡの供給量は、ピストン４６の押圧力によって制御される。換言すれば、ピストン４６の押圧力を調整することによって、送液管２４に導入されたベース材ＬＢに応じた量のアニオン系界面活性剤ＳＡが供給される。
【００４０】
この場合、ベース材ＬＢは、２００ｍｌ／秒で１０秒間に亘って送液管２４を通過する。一方、アニオン系界面活性剤ＳＡは、１．０ｍｌ／秒の割合で１０秒間に亘ってシリンダ付タンク２８から導出され、ベース材ＬＢに混入する。換言すれば、２０００ｍｌのベース材ＬＢに対して１０ｍｌのアニオン系界面活性剤ＳＡが添加される。勿論、アニオン系界面活性剤ＳＡの粘度は上記の割合で添加可能なように調整されており、例えば、０．１５Ｐ（濃度２．５％）に設定される。
【００４１】
なお、アニオン系界面活性剤ＳＡの濃度を５０％として粘度を７．５Ｐとした場合、該アニオン系界面活性剤ＳＡを０．０５ｍｌ／秒の割合で合計０．５ｍｌ添加しても、形状が良好なスパイニー７は形成され難い。
【００４２】
すなわち、アニオン系界面活性剤ＳＡの粘度の最適化を図ることにより、形状が良好なスパイニー７を設けることができる。
【００４３】
上記のようにして調製された塗型材は、円環状枠体５２に設けられた孔部５４を通って円筒状金型１４の内部に進入したノズル３０から噴射される。このノズル３０が退動動作することに伴い、円筒状金型１４の内周壁に対し、その長手方向に沿って塗型材が塗布される。
【００４４】
このように、本実施の形態においては、ベース材ＬＢにアニオン系界面活性剤ＳＡを添加して塗型材を調製した直後に、該塗型材を円筒状金型１４の内周壁に塗布するようにしている。すなわち、塗型材は、アニオン系界面活性剤ＳＡがカルシウムイオンやマグネシウムイオン、ナトリウムイオン、さらには珪藻土等を囲繞するミセル効果が充分に進行していない状態で塗布される。換言すれば、この場合、塗型材は、アニオン系界面活性剤ＳＡの表面張力が低下しない時間内に塗布され、乾燥固化して塗型膜となる。
【００４５】
この塗型膜の表面には、直径同士が略同等である液滴状に盛り上がり、かつ略等間隔で互いに離間した凸部１（図２参照）が多数形成されている。上記したように、塗型材に含有されるアニオン系界面活性剤ＳＡの表面張力が高く、このために塗型材の表面に液滴状の凸部１が多数形成されるからである。
【００４６】
なお、塗型材が塗布されている間、比較器３６では、流量計３４のフィードバック信号と、設定値に係る信号とを対比し、そこに差が生じているとき、その差がなくなるまでレギュレータ３２に対して信号を送る。レギュレータ３２は、前記差信号によってその流量制御を行い、三方弁３８に最適な流量下にベース材ＬＢを送る。三方弁３８の他方の出力側は、前記の通り、タンク１２に連通している。したがって、三方弁３８から送り込まれるベース材ＬＢは、タンク１２に対して所定の流量で流入する。
【００４７】
すなわち、比較器３６には予め設定された値が信号として供給されており、この設定信号と流量計３４の出力信号とが比較される。そして、設定信号と流量計３４の出力信号との差信号に基づき、レギュレータ３２における流量が制御される。
【００４８】
このようにしてベース材ＬＢを循環させることにより、時間の経過とともにベース材ＬＢの粘度が上昇することを回避することができる。すなわち、ベース材ＬＢの粘度を一定に保つことができ、このため、特に、円筒状金型１４内部で長尺なシリンダスリーブを鋳造成形する場合、塗型膜の膜厚にばらつきが少なくなる。
【００４９】
塗型膜を形成した後、図示しない溶湯供給機構を介して円筒状金型１４の内部に溶湯を供給する。円筒状金型１４が回転動作しているため、この溶湯には遠心力が作用し、その結果、該溶湯は塗型膜を介して円筒状金型１４の内周壁に偏在する。この状態で溶湯が冷却固化することにより、シリンダスリーブが鋳造成形される。
【００５０】
上記したように、塗型膜の表面には液滴状に突出した凸部１が多数形成されているとともに、該凸部１同士の谷間に凹部２が形成されている。しかも、該凸部１の直径同士は略同等であり、かつ該凸部１同士は互いに略等間隔で離間している。換言すれば、塗型膜の表面には良好な形状のスパイニーが形成されており、このため、シリンダスリーブの外周壁４に転写形成されたスパイニー７の形状も良好なものとなる（図３参照）。
【００５１】
さらに、本実施の形態においては、形成された塗型膜の膜厚におけるばらつきが著しく小さい。したがって、シリンダスリーブの外周寸法のばらつきを抑制することができる。
【００５２】
次いで、円筒状金型１４から円環状枠体５２を取り外し、この開口端部からシリンダスリーブを塗型膜とともに引き抜いて取り出す。このように、塗型膜と一体的にシリンダスリーブを引き抜くことにより、該シリンダスリーブを円筒状金型１４から容易に離脱させることができる。
【００５３】
シリンダスリーブの外周壁に付着した塗型膜は、例えば、ショットピーニング処理やショットブラスト処理等によって除去される。その後、該シリンダスリーブを所定の寸法に切断すれば、完成製品としてのシリンダスリーブが得られる。
【００５４】
このようにして得られたシリンダスリーブは、次に、自動車用の内燃機関を構成するシリンダブロックを鋳造成形するための鋳造金型のキャビティに配置される。そして、このキャビティにアルミニウム等の溶湯が導入された後、該溶湯が冷却固化されることによってシリンダブロックが鋳造成形されるとともに、該シリンダブロックにシリンダスリーブが鋳込まれる。
【００５５】
上記したように、このシリンダスリーブの外周壁には、良好な形状のスパイニー７が形成されている。このスパイニー７は、鋳込みの際、アンカーとなって該シリンダスリーブを鋳込む溶湯との密着性を向上させる。
【００５６】
すなわち、本実施の形態によれば、界面活性剤による表面張力が低下しない時間内に塗型材を塗布してシリンダスリーブを鋳造成形することができるので、該シリンダスリーブとシリンダブロックとの密着性が極めて良好な内燃機関を構成することができる。
【００５７】
なお、上記した実施の形態においては、ピストン４６の押圧力を制御することによってアニオン系界面活性剤ＳＡの供給量を調整するようにしているが、バルブ４２の開度を調整することによって制御するようにしてもよい。
【００５８】
また、界面活性剤はアニオン系界面活性剤ＳＡに限定されるものではなく、ベース材ＬＢの表面張力を向上させるものであれば、カチオン系界面活性剤であってもよいし、ノニオン系界面活性剤であってもよい。
【００５９】
さらに、この実施の形態では、鋳造成形品としてシリンダスリーブを例示して説明したが、自動車用のブレーキドラムに鋳込まれるシューであってもよい。
【００６０】
さらに、断熱材である珪藻土に代替してジルコン、珪砂、クロマイト、セピオライト、アルミナ、ムライトシリカ、酸化チタンの１種以上を使用する一方、粘結剤であるベントナイトに代替して黒鉛、フッ化黒鉛、二硫化モリブデン、コロイダルシリカ、アルミン酸ソーダの１種以上をそれぞれ使用するようにしてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る塗型材の塗布方法によれば、円筒状金型に塗布する直前にベース材に界面活性剤を添加して塗型材を調製するようにしている。このため、界面活性剤の表面張力が低下しない時間内に塗型膜を形成することができるので、遠心鋳造法によって得られる鋳造成形品の外壁に良好な形状のスパイニーを設けることができ、その結果、異種金属製品同士が良好に密着した鋳込み品を製造することができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る塗型材の塗布方法を実施するための遠心鋳造機構の概略構成を示すブロック説明図である。
【図２】液滴状に盛り上がった凸部が塗型材の表面に形成された状態を説明する要部拡大説明図である。
【図３】塗型膜の凸部および凹部が転写されることによってシリンダスリーブの外周壁に形成されたスパイニーを示す要部拡大説明図である。
【図４】界面活性剤の表面張力が低下した場合において、塗型膜の表面に形成された凸部を示す要部拡大説明図である。
【図５】図４の凸部が転写されることによってシリンダスリーブの外周壁に形成されたスパイニーを示す要部拡大説明図である。
【符号の説明】
１、６、８…凸部 ２、５…凹部
７…スパイニー １０…遠心鋳造機構
１２…タンク（容器） １４…円筒状金型
１６…供給系 １８…循環系
２０…モーノポンプ（揚液機構） ２２…揚液管
２４…送液管 ２８…シリンダ付タンク
３０…ノズル ３８…三方弁
４２…バルブ ４４…シリンダ
４６…ピストン ４８…ローラ
ＬＢ…ベース材（混合液） ＳＡ…アニオン系界面活性剤[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of applying a coating material to a cylindrical mold for casting a hollow body using centrifugal force.
[0002]
[Prior art]
In an internal combustion engine that is a drive source for running an automobile, a cylinder sleeve made of cast iron may be disposed in the cylinder bore. In this case, the side peripheral wall portion of the piston that reciprocates within the cylinder bore is in sliding contact with the inner peripheral wall of the cylinder sleeve.
[0003]
As described in Patent Document 1, the cylinder sleeve is manufactured by a so-called centrifugal casting method. That is, first, a coating material is applied to the inner peripheral wall of a cylindrical mold that is rotated.
[0004]
Here, in patent document 1, what mixed diatomaceous earth, bentonite, a mold release agent, and surfactant is used as a coating material. Due to the presence of the surfactant, the surface tension of the mold material increases. For this reason, as shown in FIG. 2, a convex portion 1 swelled in a droplet shape is formed on the surface of the mold material, and a concave portion 2 is formed in a valley between the convex portions 1. When the coating material having the convex portions 1 and the concave portions 2 is dried and solidified, a coating film having the convex portions 1 and the concave portions 2 is provided. Note that reference numeral 3 in FIG. 2 indicates an inner peripheral wall of the cylindrical mold.
[0005]
Next, when a molten metal is introduced into the rotating cylindrical mold and cooled and solidified, a cylinder sleeve is obtained. As shown in FIG. 3, a large number of concave portions 5 and convex portions are formed on the outer peripheral wall 4 of the cylinder sleeve by transferring the shapes of the convex portions 1 and the concave portions 2 formed on the surface of the coating film. A so-called spiny 7 consisting of 6 is formed.
[0006]
The cylinder sleeve thus produced is then disposed in a cavity of a casting mold for casting a cylinder block constituting the internal combustion engine. After a molten metal such as aluminum is introduced into this cavity, the molten metal is cooled and solidified to cast a cylinder block, and the cylinder sleeve is cast into the cylinder block.
[0007]
When casting, since the spiny 7 is provided on the outer peripheral wall of the cylinder sleeve as described above, the adhesion between the molten aluminum and the cylinder sleeve is improved. That is, a cylinder block in which different metals such as a cylinder block made of aluminum and a cylinder sleeve made of cast iron are in good contact with each other can be obtained.
[0008]
As another reagent for adhering the molten aluminum to the outer peripheral wall of the cylinder sleeve, as described in Patent Document 2, a release agent containing a foaming foaming component is exemplified. In this case, the bubbles generated in the release agent move from the inner peripheral wall side of the cylindrical mold toward the surface layer side of the release agent, and finally leave the release agent. Along with this, a crater-like recess is formed on the surface of the release agent. As the recess is transferred to the outer peripheral wall of the cylinder sleeve, a minute protrusion is provided on the outer peripheral wall. The presence of the minute protrusions makes it easy for the molten aluminum to adhere to the outer peripheral wall.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2002-273556 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-248544
[Problems to be solved by the invention]
In the technique described in Patent Document 1, a surfactant is added as described above to form a coating material. In such a mold material, when the one immediately after adding the surfactant is used, the diameters of the convex portions 1 are substantially equal, and the intervals between the convex portions 1 are substantially uniform. A spiny 7 having a good shape can be formed.
[0011]
However, the surface tension of the coating material decreases as time passes after the surfactant is mixed. Therefore, for example, the coating material applied after 12 hours have been mixed with the surfactant tends to spread in the horizontal direction as shown in FIG. For this reason, the comparatively small convex part 8 is protrudingly formed on the surface of the coating film, and it becomes extremely difficult to form the convex part 1. As a result, as shown in FIG. 5, the shape of the spiny 7 formed on the outer peripheral wall 4 of the cylinder sleeve is not good.
[0012]
When such a situation occurs, the molten aluminum does not adhere well to the cylinder sleeve, and hence it becomes difficult to make the cylinder sleeve and the cylinder block adhere to each other easily.
[0013]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to reliably provide a spiny having a good shape on the outer wall of a cast molded product. For this purpose, the cast molded product can be cast. It aims at providing the coating method of the coating material which can make the adhesiveness in a casting article favorable.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In the process of repeatedly investigating the reason why the surface tension of the coating material decreases with the passage of time, the present inventors have developed a phenomenon in which the surfactant surrounds other components such as metal ions, that is, the micelle effect. Pay attention. In the mold material, for example, metal ions eluted in water as a solvent exist. Therefore, the present inventors started the micelle effect simultaneously with the addition of the surfactant, and as the micelle effect progressed over time, the surfactant was sequentially consumed, thereby the surface of the coating material. It was speculated that the tension would decrease.
[0015]
From this point of view, the present inventors have further studied the method for applying the coating material under the situation where the micelle effect does not proceed excessively, and have come to the present invention.
[0016]
That is, the present invention is a method of applying a coating material containing a surfactant to the inner peripheral wall of the cylindrical mold when supplying a molten metal to a rotating cylindrical mold and forming a hollow member by centrifugal casting. There,
A step of pumping a mixed solution in which components of a coating material other than the surfactant are mixed from a container by a pumping mechanism;
A step of preparing a mold material by adding a surfactant when the mixed liquid passes through a liquid feeding pipe bridged from the pumping mechanism to the cylindrical mold; and
Applying the coating material to the inner peripheral wall of the cylindrical mold;
It is characterized by having.
[0017]
In the present invention, a mixed liquid (base material) of components excluding the surfactant is stored, and a surfactant is added to the mixed liquid immediately before application to the cylindrical mold to prepare a coating material. I am doing so. As a result, the coating material can be applied to the inner peripheral wall of the cylindrical mold before the phenomenon that the surfactant surrounds the components contained in the mixed solution, that is, before the micelle effect proceeds.
[0018]
For this reason, a coating film can be formed within the time when the surface tension of the surfactant does not decrease. Therefore, a spiny having a good shape can be provided on the outer wall of the cast molded product obtained by the centrifugal casting method, whereby the cast molded product and the molten metal into which the cast molded product is cast are in good contact. As a result, it is possible to manufacture a cast product in which different kinds of metal products are well adhered to each other.
[0019]
In addition, as a suitable example of the mixed liquid that is a main component of the coating material, a heat insulating material, a release agent that imparts lubricity, and a binder that adheres and bonds the heat insulating material and the release agent. Is dispersed in water.
[0020]
The heat insulating material is a component that maintains the temperature of the molten metal supplied to the inside of the cylindrical mold. Since the cooling rate of the molten metal is controlled within a certain range due to the presence of the heat insulating material, the quality of the cast product is constant.
[0021]
The mold release agent is a component that imparts lubricity to the obtained cast product, thereby facilitating the release of the cast product from the inner peripheral wall of the cylindrical mold.
[0022]
Then, the binding agent causes the heat insulating material and the release agent to adhere and bond to each other, whereby droplet-like convex portions are easily formed on the surface of the coating material. That is, it becomes easy to form a convex part and a recessed part in a coating type film, and it becomes easy to obtain a spiny of a favorable shape.
[0023]
Preferable examples of the heat insulating material include diatomaceous earth, preferable examples of the release agent include talc, and preferable examples of the binder include bentonite.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a coating material coating method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0025]
First, a schematic configuration of a centrifugal casting mechanism in which a coating material coating method according to the present embodiment is performed will be described with reference to FIG. 1 which is a block diagram thereof. The centrifugal casting mechanism 10 includes a tank 12 storing a base material LB as a coating material, a cylindrical mold 14, a supply system 16 for feeding the base material LB from the tank 12 to the cylindrical mold 14, and a tank. 12 and a circulation system 18 for circulating the base material LB stored in 12.
[0026]
The base material LB stored in the tank 12 is obtained by removing only the surfactant from the components of the coating material. That is, the base material LB is a liquid agent composed of components obtained by removing the surfactant from the coating material.
[0027]
In this case, the base material LB includes diatomaceous earth that functions as a heat insulating material or a heat-resistant material, talc that is a mold release agent, and bentonite that is a binder that physically bonds diatomaceous earth and talc. In such a base material LB, calcium ions, magnesium ions, sodium ions and the like are eluted from the bentonite into water.
[0028]
The supply system 16 includes a MONO pump (pumping mechanism) 20 having a positive displacement and less pulsation, a pumping pipe 22 for feeding the base material LB pumped from the tank 12 under the action of the MONO pump 20, and the MONO pump. A liquid feeding pipe 24 bridged from 20 to the cylindrical mold 14, a cylinder-equipped tank 28 connected to a joint 26 interposed in the liquid feeding pipe 24, and a tip of the liquid feeding pipe 24. Nozzle 30.
[0029]
Among these, the regulator 32 is connected to the discharge side of the MONO pump 20. The output side of the regulator 32 is connected to a flow meter 34, and one output side of the flow meter 34 is connected to a comparator 36.
[0030]
In this way, one output side of the flow meter 34 is connected so as to be fed back to the comparator 36, and a signal related to the set value is introduced into the comparator 36. That is, the difference between the fed back output signal of the flow meter 34 and the signal in the comparator 36 is sent to the regulator 32 as a difference signal.
[0031]
The other output side of the flow meter 34 is connected to a three-way valve 38, and one output side of the three-way valve 38 is connected to the liquid feeding pipe 24. The other output side of the three-way valve 38 communicates with the tank 12, thereby providing the circulation system 18.
[0032]
An anionic surfactant SA whose viscosity has been adjusted in advance is stored in a cylinder-equipped tank 28 connected to the liquid feeding pipe 24 via a joint 26. Further, a valve 42 is interposed in the connecting pipe 40 that connects the tank 28 with cylinder and the joint 26.
[0033]
As will be described later, the supply amount of the anionic surfactant SA is adjusted by controlling the pressing force of the piston 46 constituting the cylinder 44 attached to the cylinder-equipped tank 28.
[0034]
The cylindrical mold 14 is rotatable under the rotating action of a roller 48 connected to a rotation drive source (not shown). In addition, a disk 50 is fitted to one end of the cylindrical mold 14, and an annular frame 52 is attached to the other end.
[0035]
A large-diameter hole 54 is provided at the center of the annular frame 52, and the nozzle 30 can be advanced and retracted in the hole 54. That is, the nozzle 30 is configured to enter the inside of the cylindrical mold 14 through the hole 54 and apply the coating material to the inner peripheral wall of the cylindrical mold 14 while being displaced along the axis. Yes.
[0036]
Next, a coating material coating method according to the present embodiment performed in the centrifugal casting mechanism 10 configured as described above will be described together with its operation.
[0037]
First, the roller 48 is rotated through a rotation drive source (not shown), and the cylindrical mold 14 is rotated by the roller 48. In the meantime, the MONO pump 20 is energized, and the base material LB is supplied from the tank 12 to the liquid supply pipe 24 via the pumping pipe 22 and the MONO pump 20. The output flow rate of the MONO pump 20 is set in advance, and the base material LB derived from the MONO pump 20 is introduced into the regulator 32, and then the flow rate is controlled by the flow meter 34. The comparator 36, the three-way valve It is introduced into the liquid feeding pipe 24 via 38.
[0038]
On the other hand, as the valve 42 is opened and the cylinder 44 is energized, the piston 46 of the cylinder 44 starts to descend. Thereby, the anionic surfactant SA stored in the tank with cylinder 28 flows into the liquid feeding pipe 24 and is added to the base material LB, and as a result, the coating material is prepared.
[0039]
Of course, the supply amount of the anionic surfactant SA is controlled by the pressing force of the piston 46. In other words, by adjusting the pressing force of the piston 46, an amount of the anionic surfactant SA corresponding to the base material LB introduced into the liquid feeding pipe 24 is supplied.
[0040]
In this case, the base material LB passes through the liquid feeding tube 24 at 200 ml / second for 10 seconds. On the other hand, the anionic surfactant SA is derived from the tank with cylinder 28 at a rate of 1.0 ml / second for 10 seconds and mixed into the base material LB. In other words, 10 ml of anionic surfactant SA is added to 2000 ml of base material LB. Of course, the viscosity of the anionic surfactant SA is adjusted so that it can be added at the above ratio, and is set to, for example, 0.15 P (concentration 2.5%).
[0041]
In addition, when the concentration of the anionic surfactant SA is 50% and the viscosity is 7.5 P, even if the anionic surfactant SA is added at a rate of 0.05 ml / second in a total amount of 0.5 ml, the shape does not change. A good spiny 7 is difficult to form.
[0042]
That is, the spiny 7 having a good shape can be provided by optimizing the viscosity of the anionic surfactant SA.
[0043]
The coating material prepared as described above is sprayed from the nozzle 30 that has entered the cylindrical mold 14 through the hole 54 provided in the annular frame 52. As the nozzle 30 moves backward, a coating material is applied to the inner peripheral wall of the cylindrical mold 14 along the longitudinal direction thereof.
[0044]
As described above, in this embodiment, immediately after the anionic surfactant SA is added to the base material LB to prepare the coating material, the coating material is applied to the inner peripheral wall of the cylindrical mold 14. ing. That is, the coating material is applied in a state where the anionic surfactant SA does not sufficiently advance the micelle effect surrounding calcium ions, magnesium ions, sodium ions, and diatomaceous earth. In other words, in this case, the coating material is applied within a time period during which the surface tension of the anionic surfactant SA does not decrease, and is dried and solidified to form a coating film.
[0045]
A large number of convex portions 1 (see FIG. 2) are formed on the surface of the coating film so as to swell in droplets having substantially the same diameter and are spaced apart from each other at substantially equal intervals. This is because, as described above, the surface tension of the anionic surfactant SA contained in the coating material is high, so that a large number of droplet-shaped convex portions 1 are formed on the surface of the coating material.
[0046]
While the coating material is being applied, the comparator 36 compares the feedback signal of the flow meter 34 with the signal related to the set value, and when there is a difference, the regulator 32 until the difference disappears. Signal to. The regulator 32 controls the flow rate according to the difference signal, and sends the base material LB to the three-way valve 38 under an optimum flow rate. The other output side of the three-way valve 38 communicates with the tank 12 as described above. Accordingly, the base material LB fed from the three-way valve 38 flows into the tank 12 at a predetermined flow rate.
[0047]
That is, a preset value is supplied as a signal to the comparator 36, and the setting signal is compared with the output signal of the flow meter 34. Based on the difference signal between the setting signal and the output signal of the flow meter 34, the flow rate in the regulator 32 is controlled.
[0048]
By circulating the base material LB in this manner, it is possible to avoid an increase in the viscosity of the base material LB over time. That is, the viscosity of the base material LB can be kept constant. For this reason, in particular, when a long cylinder sleeve is cast-molded inside the cylindrical mold 14, there is less variation in the film thickness of the coating film.
[0049]
After forming the coating film, the molten metal is supplied into the cylindrical mold 14 via a molten metal supply mechanism (not shown). Since the cylindrical mold 14 is rotating, a centrifugal force acts on the molten metal. As a result, the molten metal is unevenly distributed on the inner peripheral wall of the cylindrical mold 14 through the coating film. In this state, the molten metal is cooled and solidified, whereby the cylinder sleeve is cast.
[0050]
As described above, a large number of convex portions 1 protruding in the form of droplets are formed on the surface of the coating film, and concave portions 2 are formed in the valleys between the convex portions 1. In addition, the diameters of the convex portions 1 are substantially equal to each other, and the convex portions 1 are separated from each other at substantially equal intervals. In other words, a spiny having a good shape is formed on the surface of the coating film, and therefore the shape of the spiny 7 transferred and formed on the outer peripheral wall 4 of the cylinder sleeve is also good (see FIG. 3). ).
[0051]
Furthermore, in this embodiment, the variation in the film thickness of the formed coating film is remarkably small. Therefore, variation in the outer peripheral dimension of the cylinder sleeve can be suppressed.
[0052]
Next, the annular frame body 52 is removed from the cylindrical mold 14, and the cylinder sleeve is pulled out from the opening end together with the coating film and taken out. Thus, by pulling out the cylinder sleeve integrally with the coating film, the cylinder sleeve can be easily detached from the cylindrical mold 14.
[0053]
The coating film adhering to the outer peripheral wall of the cylinder sleeve is removed by, for example, shot peening or shot blasting. Thereafter, if the cylinder sleeve is cut to a predetermined size, a cylinder sleeve as a finished product is obtained.
[0054]
The cylinder sleeve thus obtained is then placed in a cavity of a casting mold for casting a cylinder block constituting an automobile internal combustion engine. Then, after a molten metal such as aluminum is introduced into the cavity, the molten metal is cooled and solidified to cast a cylinder block, and a cylinder sleeve is cast into the cylinder block.
[0055]
As described above, the spiny 7 having a good shape is formed on the outer peripheral wall of the cylinder sleeve. This spiny 7 becomes an anchor at the time of casting and improves the adhesion with the molten metal into which the cylinder sleeve is cast.
[0056]
That is, according to the present embodiment, since the cylinder sleeve can be cast and formed by applying the coating material within a time period when the surface tension due to the surfactant does not decrease, the adhesion between the cylinder sleeve and the cylinder block is improved. An extremely good internal combustion engine can be configured.
[0057]
In the above-described embodiment, the supply amount of the anionic surfactant SA is adjusted by controlling the pressing force of the piston 46, but is controlled by adjusting the opening degree of the valve 42. You may do it.
[0058]
The surfactant is not limited to the anionic surfactant SA, and may be a cationic surfactant or a nonionic surfactant as long as it improves the surface tension of the base material LB. An agent may be used.
[0059]
Furthermore, in this embodiment, the cylinder sleeve has been described as an example of a cast product, but a shoe cast into a brake drum for an automobile may be used.
[0060]
In addition, one or more of zircon, silica sand, chromite, sepiolite, alumina, mullite silica, and titanium oxide are used in place of diatomaceous earth as a heat insulating material, while graphite and fluorinated graphite are used in place of bentonite as a binder. One or more of molybdenum disulfide, colloidal silica, and sodium aluminate may be used.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the coating material application method of the present invention, a coating material is prepared by adding a surfactant to the base material immediately before application to the cylindrical mold. For this reason, since a coating film can be formed within a time when the surface tension of the surfactant does not decrease, a spine having a good shape can be provided on the outer wall of a cast product obtained by the centrifugal casting method. As a result, an effect that a cast product in which different kinds of metal products are in close contact with each other can be manufactured is achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory block diagram showing a schematic configuration of a centrifugal casting mechanism for carrying out a coating material coating method according to the present embodiment.
FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a main part for explaining a state in which convex portions swelled in a droplet shape are formed on the surface of a coating material.
FIG. 3 is a main part enlarged explanatory view showing a spiny formed on an outer peripheral wall of a cylinder sleeve by transferring convex portions and concave portions of a coating film.
FIG. 4 is a main part enlarged explanatory view showing convex portions formed on the surface of the coating film when the surface tension of the surfactant is lowered.
5 is an enlarged explanatory view of a main part showing a spiny formed on an outer peripheral wall of a cylinder sleeve by transferring a convex part of FIG. 4;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 6, 8 ... Convex part 2, 5 ... Concave part 7 ... Spiny 10 ... Centrifugal casting mechanism 12 ... Tank (container) 14 ... Cylindrical metal mold 16 ... Supply system 18 ... Circulation system 20 ... Mono pump (pumping mechanism) 22 ... Liquid pump pipe 24 ... Liquid feed pipe 28 ... Tank with cylinder 30 ... Nozzle 38 ... Three-way valve 42 ... Valve 44 ... Cylinder 46 ... Piston 48 ... Roller LB ... Base material (mixed liquid) SA ... Anionic surfactant

Claims (3)

回転する円筒状金型に溶湯を供給して遠心鋳造により中空部材を形成する際、前記円筒状金型の内周壁に界面活性剤を含有する塗型材を塗布する方法であって、
界面活性剤以外の塗型材の成分が混合された混合液を容器から揚液機構にて揚液する工程と、
前記揚液機構から前記円筒状金型に亘って橋架された送液管中を前記混合液が通過する際に界面活性剤を添加して塗型材を調製する工程と、
前記塗型材を前記円筒状金型の内周壁に塗布する工程と、
を有することを特徴とする塗型材の塗布方法。When supplying a molten metal to a rotating cylindrical mold and forming a hollow member by centrifugal casting, a method of applying a coating material containing a surfactant to the inner peripheral wall of the cylindrical mold,
A step of pumping a mixed solution in which components of a coating material other than the surfactant are mixed from a container by a pumping mechanism;
A step of preparing a mold material by adding a surfactant when the mixed liquid passes through a liquid feeding pipe bridged from the pumping mechanism to the cylindrical mold; and
Applying the coating material to the inner peripheral wall of the cylindrical mold;
The coating method of the coating material characterized by having. 請求項１記載の塗布方法において、前記混合液として、断熱材と、潤滑性を付与する離型剤と、前記断熱材と前記離型剤とを付着結合させる粘結剤とが水に分散されたものを調製することを特徴とする塗型材の塗布方法。The coating method according to claim 1, wherein as the mixed solution, a heat insulating material, a release agent that imparts lubricity, and a binder that adheres and bonds the heat insulating material and the release agent are dispersed in water. A method for applying a mold material, characterized by preparing an adhesive. 請求項２記載の塗布方法において、前記断熱材として珪藻土、前記離型剤としてタルク、前記粘結剤としてベントナイトを使用することを特徴とする塗型材の塗布方法。The coating method according to claim 2, wherein diatomaceous earth is used as the heat insulating material, talc is used as the release agent, and bentonite is used as the binder.

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