JPH04506935A - 金属鋳造品の鋳造のための低圧チル鋳造方法 - 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】 金属鋳造品の鋳造のための低圧チル鋳造方法本発明は、内燃機関のシリンダヘッ ドまたはエンジンブロックのような金属鋳造品を鋳造するための低圧チル鋳造方 法に関するものである。これら鋳造部品は他の部分よりもかなり薄い壁を有する 鋳造部品であって、かかる方法においては、ガス圧力により液状金属を溶湯容器 から上昇管を介してモールド内に圧送することを行なう。

このような方法はたとえばＤＥ−Ａ−３２４７１２９号において知られている。

公知の重力チル鋳造法において充填中金属はモールドの全高さを落下するように なっており、それによって上記金属構造に公知の不利益な結果を伴う。モールド 内において強い乱流が起こるが、下方からモールド内に金属を導入しそれをモー ルド内で上昇させて静かな金属流を達成する公知の低圧チルキャスティング法に おいては各段階において鋳造速度を所望のモールド充填に適合させることができ る。このような一般に受け入れられている方法に従えば、公知の低圧鋳造法にお いて鋳造モールドはゲートの近傍には鋳造部品の最も厚い壁の部分が存在し、他 方薄い壁部分はそこから間隔をおいて存在しているというように配置される。こ れによって上昇管から続いて圧送される溶湯によってもっばらその凝固中におい て鋳造成分の供給を可能とすると考え方が起こる。すなわち、ゲートから離れた 鋳造成分域において凝固を始めるべきであり、そして凝固はそのゲート部分に伝 わる（ｒＫｏｋｉｌｌｅｕ　ｆｕｒ　Ｌｅｉｃｈｔｍｅｔａｌ１ｇｕｓｓＪフィ リップ・シュナイダー教授著　Ｇｔｅｓｓｅｒｅｉ−Ｖｅｒｌａｇ　１９８６年 ２０５〜２０６頁）参照）。

モールドに対するこのような状態において、ゲートの近傍にある鋳造部品の圧倒 的に厚い壁域はモールド中で比較的ゆっくりと凝固し、鋳造のこの部分において 粗い金属間化合物の沈澱によって粗い結晶構造の形成が起こることになる。しか しながら、これによって内燃機関のシリンダヘッドにおける場合と同様に、これ ら圧倒的に厚い壁部分の地域に使用時に高い荷重に付される鋳造部品にとっては 全く不満足なものであることがわかる。このような公知の操作方法のさらに欠点 は、薄い壁部分に対してトラブルフリーなモールド充填を達成するためには対応 して増加する鋳造温度で作業する必要があり、この増加した鋳造温度は全体の凝 固時間に対し不利に働くことになる。すなわち鋳造サイクルの期間および鋳造品 質に対しても不利に作用することになる。

本発明の目的は従来公知の低圧チル鋳造法における欠点を排除することにある。

これは本発明によれば、この鋳造法においてモールドをそのモールドキャビテイ 地域が鋳造部品の比較的厚い壁部分を形成するところをゲートから離して存在さ せ、比較的薄い壁部分を形成するモールドキャビティ地域をゲートの近くに位置 するように配置することによって達成される。ここでは液状金属はゲートの近く に位置するモールドの地域においてまたはその近傍において比較的薄い壁部分を 形成するモールドキャビティ地域に導入されることになる。通常、これに関連し てゲートから離れたモールドキャビティ地域は最も上方に、ゲート近くのモール ドキャビティの地域はすぐ下方に位置させる。従来厳格に維持されてきたプラク チスとは反対にこの方法の操作においては、特に欠陥のない鋳造部品を有利な生 産条件下に得ることができる。低圧鋳造法において乱流フリーなモールド充填を 使用すると、これに関連して気泡の形成および酸化物の内包が防止され、高品質 鋳造部品の生産に好ましい必要条件が形成されることになる。

ゲート近くに位置し、かつ鋳造部品の比較的薄い壁部分を形成するモールドキャ ビティの地域は比較的小さな断面積を有しておりここに金属溶湯を導入すること によって、導入された金属はモールド内で上昇するとモールド内のこの地域にお いて導入された金属は冷却され、その結果比較的低い温度によって、その導入さ れた金属は最も上方に位置しかつ鋳造部品の比較的厚い壁部分を形成する比較的 大きなモールドキャビティ地域に到達し、モールドキャビティのいずれの部分に も不十分な充填ができないようにすることができる。

これに関連して、ゲートの近傍にあるすべての金属溶湯が横断する比較的薄いモ ールド断面部分の加熱はゲート近くにおけるモールドキャビティ地域の速すぎる 凝固を防止する。低圧鋳造法においては重力チル鋳造に比して比較的大きなモー ルド充填速度を乱流の危険なく可能とするので、もし強度の考慮の点から鋳造さ れる部品にとって許容できるものであるならば通常よりこの地域をより薄い鋳造 部品の壁部分として構成することを許容する。それによって多量生産される鋳造 部品の材料コストを節約することか可能となる。少なくとも局部的に薄い壁部分 を有する鋳造部品の製造は全体として比較的小さな金属容量が必要でかつ凝固中 は比較的小さな容量が供給される必要があるだけで、全体としての鋳造サイクル はモールド充填時間、凝固時間およびセットアツプ時間からなり、短縮されると いう利点を有している。本発明による方法においては、上昇する低圧モールド鋳 造において上方の大きなモールドキャビティ部分に到達する金属はすでに非常に 冷却されており、その金属の迅速な凝固がこの地域において達成され、これによ って微細な結晶構造が鋳造部品内に形成され、これにより最善の強度特性を有す る可能性を与えることになる。結果として、本発明による方法によれば、シリン ダヘッド、エンジンブロックのような負荷の掛かる部分でさえ現状よりも壁厚み の小さい鋳造部品を製造することができ、その製造において使用中の十分な強度 にとって必要な条件にもはや適応しなくなるような鋳造部品を製造する危険もな い。これら地域においてさえ鋳造部品の壁厚をより小さくすることはより迅速な モールド充填およびより迅速な鋳造部品の凝固および良好な材料特性が得られる ことを意味する。

本発明にかかる方法において、便宜上液状金属は複数のゲート位置においてベー スランナーを介してゲート近くに位置するモールド地域に導入され、鋳造部品の 比較的薄い壁部分を形成するモールドキャビティ地域に導入される。このゲート に近いモールドキャビティの地域は流れる金属によって比較的断面積は小さいけ れども凝固せずに比較的長（それらを維持する程度に加熱され、少なくとも局部 。

的にさらに供給されることによってゲートから最後の加圧段階の間行なわれるこ とになる。

必要ならばさらにゲートから離れたモールドのサイド部分の幾つかにおいて金属 溶湯によるトッピングが、鋳造部品の比較的薄い壁を形成する比較的大きなモー ルドキャビティ地域にフィーダを用いることによって可能となる。このトッピン グアップは通常小さな範囲の比較的小さなフィーダで十分であるが、モールド全 体の好ましくない加熱、特にモールド上方域における加熱がフィーダ内に位置す る液状金属によって防止されることになる。

公知の低圧鋳造法（原則として上昇管の口に位置する鋳造部品の最終部分として 鋳造モールドの入口断面部分の凝固を行なわせるように配置されている）と比較 して、本発明による方法においては、この入口断面部分は通常鋳造部品の離れた 地域より以前に凝固することになる。これは特に低圧鋳造炉が強固に鋳造モール ドに結合されないときは有利であって、サイクル変更における数個の鋳造モール ドを供給するのに利用することになる。鋳造モールドの入口断面部分が速く凝固 すればするほど、低圧炉の上昇管は鋳造モールドからより速く切り離すことがで き、次の鋳造サイクルのための他の鋳造モールドにより速く結合させることがで きる。

次に本発明にかかる鋳造方法を添付図面に基づき詳細に説明する。

第１図は、シリンダへノドを鋳造するための低圧チル鋳造機の上昇管に接続され たモールドの断面図で、第２図はシリンダプロ、りを鋳造するための低圧チル鋳 造機の上昇管に接続するモールドの部分の２つの異なる部分断面図である。

図面において、図面の鮮明さに影響を与えないように一方のピースはコアを有す るモールドの多くの部分を示している。

第１図に断面をもって示されたモールド１はシリンダヘッドを鋳造するためのも ので、このシリンダヘッドは一般に燃焼室に隣接する側面にかつその反対側面お よびその隣接する地域に比較的壁厚の部分を有する。このシリンダヘッドの燃焼 室はこの比較的厚い壁部分によって区画され、その部分はモールド内において第 １図の上部における斜め方向に延びる広いモールド室５によって形成され、取り 囲まれている。このモールドは図示しない低圧チル鋳造機の上昇管の終端４にベ ースランナ３を介して複数のゲート部分２が接続している。その接続態様は比較 的厚い壁部分を形成するモールドキャビティ地域５が上方に位置し、シリンダの 薄い壁部分を形成するモ−ルドキャビティ地域６が下方に位置している。上記ベ ースランナー３を通して、溶湯した鋳造金属がまず全体として小さなかつ薄いモ ールドキャビティ地域６（下方に位置する）に導入される。このモールドキャビ ティ地域６を通して導入された金属は実質的に乱流な（上昇し、モールド内で静 かに上昇して上方の全体として大きなまたは厚いモールドキャビティ地域５に入 り、上方モールドキャビティ地域５をトッピングするに便利なようにモールドに 装着されたフィーダ７に入る。下方のモールドキャビティ地域６への供給は上昇 管およびベースランナーを介してゲートから行なわれる。

第２図において断面として例示されたモールド１１はシリンダプロ、りを鋳造す るためのもので、このシリンダブロックはフランクシャフト室１８を区画する側 部におよびそれに隣接する地域にその上方に位置する地域よりも全体として比較 的壁の薄い部分を有す名。

またこのモールドは低圧チル鋳造機（図示しない）の端部１４においてベースラ ンナー１３を介して複数のゲート部分１２に接続している。またその接続は比較 的壁の厚い部分を形成するモールドキャビティ地域１５が上方に位置し、シリン ダの比較的壁の薄い部分を形成るモールドキャビティ地域１６が下方に位置して いる。またここにはベースランナー１３を介して溶解した鋳造材料がまず最初に 下方の全体として小さなまたは狭いモールドキャビティ地域１６に導入され、そ こを介して金属は乱流を生ずることなく静かに上方に上昇して上方の全体として 大きなモールドキャビティ地域５に入りそしてモールドに装着されたフィーダ１ ７に至る。

国際調査報告 国際調査報告 ＥＰ　９００１２２２ Ｓ＾　３８６６２

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃機関のシリンダヘッドまたはエンジンブロックのような金属鋳造品を鋳 造するための低圧チル鋳造法において、上記鋳造品が局部的に圧倒的に他の部分 よりも薄い壁部分を有し、ガス圧力によって液状金属を溶湯容器から上昇管を通 してモールド内に圧送するにあたり、上記モールドを鋳造品の比較的壁の厚い部 分がゲートから離れて鋳造し，かつ比較的薄い壁部分がゲートの近傍において鋳 造されるように配設し、上記液状金属をゲート近傍に位置するモールドの地域に おいてまたはその近くで上記比較的薄い壁部分を形成するモールドキャビティ地 域に導入することを特徴とする低圧鋳造方法。
2. ２．上記液状金属がベースランナーを介してゲートの近傍に位置するモールドの 地域に入る複数のゲート部分において比較的薄い壁部分を形成するモールドキャ ビティ地域に導入される請求項１記載の方法。
3. ３．液状金属の最後の供給を、上記ゲートから離れたモールドの側面の複数の位 置において、モールドに装着されたフィーダにより鋳造品の比較的厚い壁部分を 形成するモールドキャビティ地域に対して行なう請求項１記載の方法。
4. ４．シリンダヘッドを上方に指向する燃焼室を有するモールド内において行なう 請求項１記載のシリンダヘッドの鋳造方法。
5. ５．シリンダブロックを下方に指向するフランクシャフト室を有するモールド内 で鋳造する請求項１記載のシリンダブロック構造方法。
6. ６．低圧鋳造炉が一回の鋳造サイクルに対して各ケースにおいて鋳造モールドに 接続し、かつモールド入口断面の凝固後鋳造モールドから切り離す請求項１記載 の方法。