JPH0191951A - 鋳型内における金属部品の溶着鋳造法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、金属部品の溶着鋳造法に関するものである。

更に詳しくは、予め加工された金属部品を鋳型内に組み
込み、鋳造を行って鋳造金属と金属部品とを溶着融合さ
せて一体化を図る鋳型内における金属部品の溶着鋳造法
に関する。

［従来技術］ 従来の鋳造製品は、注湯された材質と同一の金属成分か
らなる一体製品である。これらのｇＪ造品と他の金属部
品とを組み合わせて使用する場合には、予め製造した夫
々の金属部品を溶接、かしめ、ネジなどの結合方法で結
合している。また鋳造品の一部の金属性質を変えるため
には、！Ｉ聞なる溶銑を一つのｉａ型内に注湯する方法
や、鋳造後の製品を熱処理するなとの方法で行っている
。例えば、工作機械のベツドの慴動面には、硬質のレー
ルや鋼板を取り付ける方法や、摺動面全体を熱処理によ
り硬化させる方法を行っている。

史に、これらを解決する鋳造方法として、特開昭６２−
２４８３７号公報には、発泡成形用金型内で金属部品を
仮止めした状態で発泡成形を行って、金属部品が埋め込
まれた発泡成形品を製造し、この発泡成形品をｆＭ造用
消火型として鋪物砂内に埋め込んだ後、溶融金属を流し
込み発泡形成品を消失させて、発泡成形品に対応する形
状の鋳物部品を製造する方法が記載されている。この鋳
造過程で鋳造部分と前記金属部品とを一本化する袋属部
分の埋め込み鋳造方法である。

［発明が解決しようとする問題点］ 前記した界なる金属部品の機械的接続や金属の性質を変
えるための熱処理などは、加工や熱処理に非常に手間が
かかる。特開昭６２−２４８３７号公報に記載のものは
、発泡成形品を作る工程が必要なことと、消失型となる
発泡成形品が鋳造の際に溶融金属の熱によって完全に消
失せず、鋳造部分の品質に悪影響を与えたりする問題点
がある。また、大型の金属部品の場合、変形などの問題
を生じる。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解消し、鋳造
部分と金属部品とか容易に確実に接合できる溶着鋳造法
を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、接合する金属部品の変形を少
なくする溶着鋳造法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段コ 本発明は、前記問題点を解決するため次のような手段を
採る。

第１の手段は、鋳物砂１１内に空間である第１の鋳型１
２を形成し、該第１の鋳型１２と隣接する第２の鋳型１
３を形成し、前記第１の鋳型１２と前記第２の鋳型１３
との境界に金属部品２を埋め込み、前記第１の鋳型１２
に溶融金属を流し込み前記金属部品２と溶着させないで
加熱しがっ前記金属部品２を保持固定し、前記第１の鋳
型１２の溶湯か固まった直後に前記第２の鋳型に鋳造金
属を流し込む工程からなることを特徴とする鋳型内にお
ける金属部品の溶着鋳造法である。

第２の手段は、ｉ＾鞠砕砂１１内空間である第１の鋳型
１２を形成し、該第１の鋳型１２と隣接する第２の鋳型
１３を形成し、前記第１の鋳型１２と前記第２の鋳型１
３との境界に金属部品２を埋め込み、該金属部品２と前
記第２の鋳型１３に隣接して加熱手段２６．４０を設け
、前記第１の鋳型に溶融金属を流し込み前記金属部品２
と溶着さυ゛ないて加熱しかつ前記金属部品２を保持固
定し、前記第１の鋳型１２が固ま−）だ直後に前記第２
の鋳型１３に鋳造金属を流し込’ｔｒ　工程からなるこ
とを特徴とする鋳型内における金属部品の溶着鋳造法で
ある。

［実施例の作用］ 本発明の実施例の作用は次のように行う。

鋳枠１０内の鋳物砂ｌｌ内に空間である第１−の鋳型１
２を形成し、該第１の鋳型１２と隣接する第２の鋳型１
３を形成し、前記第１の鋳型１２と前記第２のｌｔｉ　
）Ｔｉｑ、１３との境界に金属部品２を埋め込み、該金
属部品２と前記第２の鋳型１３に隣接してテルミットな
どの発熱手段２６を設け、前記第１の鋳型１２に溶融金
属を流し込み前記金属部品２と溶着させないで溶融熱で
加熱しがつ溶湯金属を固まちせて前記金属部品２を保持
同定し、前記第１の鋳型１２が固まった直後に前記第２
の鋳型１３に′ｉ８造金属を流し７込む工程からなる鋳
型内における金属部品の溶着鋳造法。

［実、横倒ｊ 以下、本発明の実施例を図面とともに説明する。第１図
（ａ＞、（ｌ〕）１２１に示ずものは、本発明の釣造法
によりつくられたＴ作！ｉ！ｔｖＡのヘッド１を示す。

工作機械のベツド１は、周知のように鋳鉄系の材質でつ
くられることが多い。すなわち、５ｊｊ鉄系は、複雑な
ものでも比較的容懇に一体構造に製造できる点、被加工
性が良く仕上げコストが低減する点、鋼材に比べて著し
くＡ食性に富むことなどの初点があるので、工作機械の
機体に採用されている。反面、鋳造案内面は、そのまま
では耐摩耗性が低い欠点がある。

案内面に耐摩耗性を与え、かつすべり運動を円滑にする
ために、案内面をベツド１と材質が違う銅帯（本例では
８５０Ｃ）などのガイドレール２を張り付けることが多
い。ベツド１．ガイドレール２とを一体構造とするため
の鋳造型の断面を第２図に示す、ガイドレール２は、予
め切削加工などの別工程でつくられている。鋳枠１０内
には、鋳物砂１１が詰めである。この鋳物砂１１内に前
記ベツド１が倒置する形で鋳込まれる。

ガイドレール２が鋳枠１０の下方に水平に配置されてい
る。ガイドレール２の下方には、空間部である第１の鋳
型１２が形成されている。ガイドレール２の上方には、
空間部である第２の鋳型１３すなわちベツド１が構成し
である。第１の鋳型１２と第２の鋳型１３とは連通して
ζ゛まいない。第１の鋳型１２には、湯口１４．縦湯道
１５．せき１６を通じて第１の鋳型１２に湯が供給され
る。

第２の鋳型１３には、湯口１７．せきを通じて湯が供給
される。第２の鋳型１３の上部には、溶湯が凝固ず−る
際収縮するので、これを防ぐための押湯２０が設けられ
ている。

第３図に示す断面図は、第２図のガイドレール２の断面
である。第２の鋳型１３とガイドレール２との接ぎ部の
ガイドレール２には、靴型の凹型２５に形成し・である
、このなめ第２の鋳型１３の、湯が冷えて固まった凸部
２７と凹型２５とは機械的にも強固に接合される。カイ
トレール２と第２の鋳型１３とに隣接し、た空間の必要
箇所には、チルミツ１〜剤２６が配置しである。テルミ
ツト剤２６は、テルミット反応を利用して熱を発生され
るものである。

通常、鉄スケール３〜４とＡＩ約１の割合で混合したも
のである。用途に応じてくず鉄、　Ｃ，Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔ
ｉ　、Ｖ、Ｍｏ、Ｎ　ｉなどが添加される周知のテルミ
ット剤である。反応温度１２００°Ｃであるのでｇｊ造
時の湯の温度で反応する。ただし、テルミツト剤２６は
、後述するように必ずしも必要不可欠なムのではない。

第４図に示す断面図は、第２図の他の部分の断面図であ
り、当て金３０がガイドレールと鋳物砂１１との間に当
てられている状態を示している。

鋳造時にガイドレール２の曲がりを防ぐものである。当
て金３０の下端には、湯を流す貫通穴３１が形成してあ
り、第１の鋳型１２の湯が流れる。

当て金３０の貫通穴３１は、第１の鋳型の鋳造金属が貫
通し固まったとき当て金３０を強固に固定する。貫通穴
３１部分の周辺が早く固まり当て金３０を固定する。当
て金３０の上端は、係止部３２が形成しである。

係止部３２は、ガイドレール２の上端に引っ掛けである
。また、当て金３０は、溶接などの仮止め部３３で固定
されている。したがって、第２の鋳型に湯を注入すると
きガイドレール２の曲がり。

が防止できる。第６図に示す斜軸投影図は、鋳物砂を排
除したガイドレール２付近の鋳造の空間を示す図である
。以上のような鋳型において、次のようなｆＡ　造法を
採用した。

（」九Ｉ吏 前記の構成で以下、本発明の溶着鋳造法を説明する。湯
口１４から溶湯、本例ではＦｅ１２の溶湯を注ぎ込む。

湯の温度は、第２の鋳型へ注ぎ込まれる温度より低温度
である。、注ぎ込まれた湯は、縦湯道１５．せき１６を
流れ第１の鋳型１２内に流れる。第１の鋳型１２内に流
れた湯は、ガイドレール２の下方の周囲を包むように流
れる。

この状態で第１の鋳型１２内の溶湯が自然冷却するのを
待ち、第１の鋳型の湯を固める。第１の鋳型１２に流入
した湯の熱量は、ガイドレール２を温める。

第１の鋳型が固まると、本例では数分の後、ガイドレー
ル２は、下方の周囲が保持固定された状態となるので曲
がりに対して剛性を′持つ状態となる。自然の曲がり状
態で放置すると、本例のガイドレール２は、第６図の鎖
線の状態のようにＡ。

Ｂ、Ｃのように曲がる。本実施例では、仮に湯が第２幼
卓に注入されると、湯の熱はガイドレール２の内部に入
りガイドレール２の表面を熱してその表面に近い部分の
みが急速に熱膨張して、不均−な膨張となり鎖線の様に
変形する。

したがって、前記第１の鋳型１２を設けたものである。

第１の鋳型１２の注入して数分後（本例では１〜５分後
）、湯口１７から湯を注ぎこむ。

注ぎ込まれた湯は、縮湯道１８．せきを通じて第２の鋳
型Ｉ３内に入る。第２の鋳型１３内に入った湯は、第２
の鋳型１３内を充満して溢れて押湯２０内も満たした後
、湯の注入を止める最初の湯は、ガイドレール２の表面
上の不純物などを燃Ｊｆ、工、または押し流しながら流
入し、反対側の湯溜１９に流れる。

この時、第２の鋳型１３に注ぎ込まれた湯による熱の作
用で、ガイドレ・−ル２は、前記したように第６図のＡ
、Ｂ、Ｃように曲がる傾向を示す。

熱膨張によるガイドレール２の伸縮の差から生じる曲が
りである。しかし、このガイドレール２の曲がりは、第
１の鋳型１２に注ぎ込まれた湯が冷却して固まった状態
になると、ガイドレール２は第１の鋳型の鋳物金属及び
当て金３０により強固に保持固定されるので曲がりが防
止される。

このとき、ガイドレール２の近傍に設けたチルミツｌ−
剤２６が、溶湯の作用で発熱する。すなわち、金属酸化
物がＡＩにより脱酸されるとき出す反応熱が発生する。

このためガイドレール２と第２の鋳型内の凸部２７の溶
湯金属が容易に冷えないため、溶湯とガイドレール２間
の金属同士がより融合する。ただし、本実施例のテルミ
ツト剤２６は、必ずしも必要ではなく、配置しなくても
接合はできる。

第２の鋳型１３への鋳込みが完了し冷えた後、鋳物砂１
．１を取り出して、べ・・Ｉド１が完成する。

このとき、第１の鋳型の鋳物金属は、打撃などの手段で
破壊して取り除く。第１の鋳造の鋳物は、低温注入のた
めガイドレール２との接合は弱く簡単に外れる。

「他の実施例」 前記説明からも理解されるように、本発明の要旨は異種
金属を鋳造法により接合するものであり、前記実施例の
工作機械のベツドとガ・イドレール２との接合に限定さ
れるものではなく、異種金属を接合するものであれば、
接合対象はどのようなものでも良い。前記した、第１の
鋳型の鋳物は第２の鋳型に注湯とする鋳物と同一材質の
ものであるか、比較的低温性の材質でガイドレール２を
変形させないものであれば他の材質でも良い。第７国に
示す実施例は、テルミツト剤２６に換えて予熱口・１０
を設けた例である。

予熱口４０から火炎放射、電気抵抗による加熱手段で熱
を送り込む、予熱口４０の奥には、鉄または砂で作った
栓４１を設け、直接に鋳造金属に接触しないのが望まし
い。第８図（ａ）、（ｂ）に示す例は、加熱手段の他の
実施例を示す。ガイドレール２の１ζに湯道４４を形成
し、この湯道４４に連通ずるように複数の支持部４３が
設けである。支持部４３は、ガイドレール２を下部から
包むように形成しである。支持部４３の間に加熱部４２
が形成しである。加熱部４２が形成しである。加熱部４
２には、栓４１を介して加熱口４０が形成されている。

加熱口４０には、ガス、電熱などの手段で加熱される。

加熱されているので、加熱部４２の溶湯は冷えることな
く、ガイドレール２を加熱する。一方、支持部４３は比
較的固まっており、ガイドレールを強固に保持固定する
。

第９図は融着時における金属部品の変形防止法の他の実
施例である。鋳造用のケレンなどで金属部品２に部分荷
重をかけて変形を防ぐためにケレンを砂型に埋め込むこ
とにより、変形を防止するものである。金属部品にケレ
ンを載置するのみであるから比較的取り扱いが簡単であ
る。

［発明の効果］ 以上のように構成されたこの発明の溶着鋳造法は、少な
い注湯量で鋳造品の一部にかなり大型の金属部品を確実
に溶着することができる。鋳物製品における、異なる材
質の金属部品の溶着や、複雑な形状により一体鋳造の困
難な鋳造を分割作成し、溶着により一体成型することが
可能になる。

ン容着鋳造法による一体化された製品は、機械加工によ
る位置合わせなど高精度の加工が不要であり、ネジ止め
などより高い強度を均一に有する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶着鋳造法により製造された工作機械
のベツドの例、第２図は本発明で使用する鋳造型の断面
図、第３図は第２図の部分断面図、第４図は第２図の部
分部分断面図、第５図は第１図の鋳型の立体図、第６図
は金属製品の曲がりの傾向を示す図、第７図、第８図（
ａ）、（ｂ）は加熱手段の他の実施例を示す図、第９図
は金属製品の変形防止をするための他の実施例である。 １・・・ベツド、２・・・ガイドレール、１０・・・鋳
枠、１２・・・第１の鋳型、１３・・・第２の鋳型、２
６・・・テルミット剤、４０・・・加熱口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋳物砂内に空間である第１の鋳型を形成し、該第１
   の鋳型と隣接する第２の鋳型を形成し、前記第１の鋳型
   と前記第２の鋳型との境界に金属部品を埋め込み、前記
   第１の鋳型に溶融金属を流し込み前記金属部品と溶着さ
   せないで加熱しかつ前記金属部品を保持固定し、前記第
   １の鋳型の溶湯が固まった直後に前記第２の鋳型に鋳造
   金属を流し込む工程からなることを特徴とする鋳型内に
   おける金属部品の溶着鋳造法。 ２、鋳物砂内に空間である第１の鋳型を形成し、該第１
   の鋳型と隣接する第２の鋳型を形成し、前記第１の鋳型
   と前記第２の鋳型との境界に金属部品を埋め込み、該金
   属部品と前記第２の鋳型に隣接して加熱手段を設け、前
   記第１の鋳型に溶融金属を流し込み前記金属部品と溶着
   させないで加熱しかつ前記金属部品を保持固定し、前記
   第１の鋳型の溶湯が固まった直後に前記第２の鋳型に鋳
   造金属を流し込む工程からなることを特徴とする鋳型内
   における金属部品の溶着鋳造法。 ３、特許請求の範囲第２項記載において、前記発熱手段
   がテルミットであることを特徴とする鋳型内における金
   属部品の溶着鋳造方法。