(57)【要約】【課題】生産効率の向上を図りつつ、良好な片状黒鉛が略均等に分布する品質に優れた片状黒鉛鋳鉄の円筒部材を得ることが可能な遠心鋳造方法を提供する。【解決手段】筒状金型１８内に注湯した溶湯Ｌを、筒状金型１８の回転時の遠心力によって、筒状金型１８の内周面１８ａに沿わせながら凝固させて、片状黒鉛鋳鉄の円筒部材１０を得る。この際、溶湯Ｌが、Ａ型黒鉛を主成分とする片状黒鉛が溶湯Ｌ中に晶出する温度域（晶出温度）である間は、筒状金型１８を第１回転数で回転させて冷却する。そして、溶湯Ｌの温度が下降して晶出温度未満になった後は、筒状金型１８を第１回転数より大きい第２回転数で回転させて溶湯Ｌ冷却する。【選択図】図４
2014226707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状金型内に注湯した鋳鉄の溶湯を、前記筒状金型の回転時の遠心力によって該筒状金型の内周面に沿わせながら凝固させ、片状黒鉛鋳鉄からなる円筒部材を得る遠心鋳造方法であって、
前記溶湯が、該溶湯中に片状黒鉛が晶出する晶出温度である間、前記筒状金型を、前記片状黒鉛の主成分がＡ型黒鉛となる冷却速度が得られる第１回転数で回転させて前記溶湯を冷却する工程と、
前記溶湯の温度が下降して前記晶出温度を下回った後、前記筒状金型を前記第１回転数より大きい第２回転数で回転させて前記溶湯をさらに冷却することを特徴とする遠心鋳造方法。
【請求項２】
請求項１記載の遠心鋳造方法において、前記溶湯の温度が共晶温度に到達した時点で、前記筒状金型の回転数を前記第１回転数から前記第２回転数へと変化させることを特徴とする遠心鋳造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の遠心鋳造方法において、前記第１回転数は、前記筒状金型の相対遠心加速度が９０〜１２０Ｇとなる値であり、前記第２回転数は、前記筒状金型の相対遠心加速度が１３０〜１５０Ｇとなる値であることを特徴とする遠心鋳造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の遠心鋳造方法において、前記筒状金型内に前記溶湯を注湯する前に、前記筒状金型の内周面に塗型材を塗布し、前記円筒部材の外周面に、互いに独立して点在する複数の凸部が形成されるように、前記塗型材に凹部を形成することを特徴とする遠心鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片状黒鉛鋳鉄からなる円筒部材を得る遠心鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
片状黒鉛鋳鉄（ＦＣ）は、減衰能が高く、耐摩耗性や加工性にも優れるため、例えば、内燃機関用シリンダブロックのシリンダボアに配置されるシリンダスリーブ等の円筒部材として好適に用いることができる。特に、ＦＣの組織中に片状黒鉛が無秩序且つ略均等に分布している場合、すなわち、黒鉛組織の主成分がＡ型黒鉛である場合に、その機械的性質がとりわけ良好となる。
【０００３】
ＦＣの黒鉛組織の形態は、ＦＣの溶湯の冷却速度によって相違する。具体的には、溶湯の冷却速度が大きくなるに従って、黒鉛組織は、片状黒鉛から共晶状黒鉛を経てチル（セメンタイト）へと遷移してしまう。つまり、良好な片状黒鉛がＦＣ全体に略均等に分布する優れた品質の円筒部材を得るためには、溶湯全体を略均等に且つ低速で冷却する必要がある。しかしながら、溶湯の冷却速度を小さくすると、円筒部材の生産効率が低下するといった問題がある。
【０００４】
ところで、生産効率の向上を図りつつ、主にはダクタイル鋳鉄（球状黒鉛鋳鉄、ＦＣＤ）の円筒部材を高品質に鋳造するための技術として、例えば、特許文献１に示す遠心力鋳造方法が提案されている。この方法では、筒状金型と、該筒状金型の外周を包囲するスリーブとを有する遠心力鋳造機を用いて円筒部材を製造する。
【０００５】
スリーブの周面には、多数の貫通孔が設けられている。この貫通孔を介して、スリーブと筒状金型との間に冷却水を供給することで、筒状金型を冷却する。具体的には、回転する筒状金型内に溶湯を注湯してから、該溶湯が凝固を開始する温度まで、スリーブと筒状金型の間に貫通孔から冷却水を供給して筒状金型内の溶湯を急冷する。そして、溶湯が凝固を開始してから完了するまでの間は、冷却水の供給を止めて溶湯を自然冷却する。これによって、鋳造組織中にセメンタイトが形成されることを抑制して溶湯の冷却時間を短縮しつつ、得られる鋳造品の耐食性を向上させることを試みている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１０３３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１記載の遠心力鋳造方法は、上記の通り、ＦＣＤからなる円筒部材の品質向上を図るべく、冷却水を用いて筒状金型の冷却速度を変化させるものである。すなわち、晶出物は球状黒鉛である。このため、如何にすれば片状黒鉛（Ａ型黒鉛）が略均等に分布する品質に優れた円筒部材が得られるか等に関する知見を得ることはできない。
【０００８】
また、特許文献１記載の遠心力鋳造方法では、注湯前、及び溶湯が凝固している最中には冷却水の供給を停止し、注湯直後、及び溶湯が凝固して鋳造品となった後に、室温程度の冷却水を供給する（換言すれば、冷却水を間欠供給する）ようにしているので、数百℃程度の高温となった筒状金型や、鋳造品である円筒部材が急冷されることになる。このため、円筒部材に残留応力が発生してしまい、円筒部材の加工時等に変形が生じる可能性がある。また、この温度差によって筒状金型が変形して、筒状金型の寿命が縮まることも懸念される。
【０００９】
さらに、冷却水で冷却速度を制御しようとする場合、冷却水の流量が筒状金型の長手方向でばらつくこと等によって、筒状金型の冷却が不均等となることがある。この場合、溶湯ないし円筒部材の冷却速度がばらつき、その結果、円筒部材中の片状黒鉛の分布が不均等になり、高品質の円筒部材を得ることが困難になる懸念がある。
【００１０】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、筒状金型や溶湯を略均等に冷却でき、生産効率の向上を図りつつ、良好な片状黒鉛が略均等に分布する品質に優れた片状黒鉛鋳鉄からなる円筒部材を得ることが可能な遠心鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明は、筒状金型内に注湯した鋳鉄の溶湯を、前記筒状金型の回転時の遠心力によって該筒状金型の内周面に沿わせながら凝固させ、片状黒鉛鋳鉄からなる円筒部材を得る遠心鋳造方法であって、
前記溶湯が、該溶湯中に片状黒鉛が晶出する晶出温度である間、前記筒状金型を、前記片状黒鉛の主成分がＡ型黒鉛となる冷却速度が得られる第１回転数で回転させて前記溶湯を冷却する工程と、
前記溶湯の温度が下降して前記晶出温度を下回った後、前記筒状金型を前記第１回転数より大きい第２回転数で回転させて前記溶湯をさらに冷却することを特徴とする。
【００１２】
なお、「片状黒鉛の主成分がＡ型黒鉛となる冷却速度」とは、下記の式（１）で算出されるＡ型黒鉛率が５０％以上であることを意味する。
Ａ型黒鉛率＝（Ａ型黒鉛の面積／全黒鉛の面積）×１００  …（１）
【００１３】
Ａ型黒鉛の面積、及び全黒鉛の面積は、顕微鏡の観察視野から求めることができる。
【００１４】
この遠心鋳造方法では、溶湯が、片状黒鉛が晶出する温度域（晶出温度）である間は、筒状金型の回転数を第１回転数とし、溶湯が晶出温度を下回った後は、筒状金型の回転数を第２回転数とする。本発明者らの鋭意検討によれば、筒状金型が高速で回転するほど筒状金型の内周面に対する溶湯の接触圧が大きくなるため、溶湯の温度が低下し易い。すなわち、溶湯の冷却速度は、筒状金型の回転数に応じて変化し、該回転数が大きくなるほど冷却速度も大きくなる。
【００１５】
Ａ型黒鉛を晶出させるためには冷却速度を小さくする必要があり、このためには、片状黒鉛の晶出温度である間の筒状金型の回転数（第１回転数）を小さくする必要がある。そこで、本発明では、溶湯の温度が片状黒鉛の晶出温度を下回った後の筒状金型の回転数（第２回転数）を大きくするようにしている。これによって、溶湯の冷却速度、すなわち、片状黒鉛（主にはＡ型黒鉛）が晶出した後の冷却に要する時間を短縮することができる。その結果、Ａ型黒鉛を主成分とする片状黒鉛が分散して機械的性質が良好な片状黒鉛鋳鉄を効率よく得ることができる。換言すれば、生産効率を向上させつつ、円筒部材の品質を向上させることができる。
【００１６】
さらに、冷却速度を大きくすることによって円筒部材の凝固収縮を促進できるため、筒状金型から円筒部材を容易に離型することが可能になる。
【００１７】
また、筒状金型の回転数を調節することによって冷却速度を制御するようにしているので、冷却水を間欠的に供給する場合のように円筒部材（鋳造品）が急冷されることを回避できる。これによって、円筒部材に残留応力が発生することを抑制できるため、円筒部材の加工時の変形等を抑制することができる。
【００１８】
加えて、回転数の制御による冷却では、冷却水を用いた筒状金型の冷却に比して、筒状金型ないし溶湯を略均等に冷却することができる。すなわち、冷却速度のばらつきを抑制できるため、全体にわたって良好な片状黒鉛（主にはＡ型黒鉛）が略均等に分布し、優れた品質の円筒部材を得ることが可能である。また、筒状金型に温度差による変形が生じることを抑制でき、筒状金型の耐久性を向上させることができる。
【００１９】
上記の遠心鋳造方法において、前記溶湯の温度が共晶温度に到達した時点で、前記筒状金型の回転数を前記第１回転数から前記第２回転数へと変化させることが好ましい。この場合、片状黒鉛鋳鉄（ＦＣ）の共晶凝固時は、良好な片状黒鉛が晶出するように筒状金型を小さい速度で冷却することができる。また、この片状黒鉛の晶出を終えた後は、筒状金型を大きい速度で冷却して、冷却に要する時間を短縮することができる。従って、円筒部材の生産効率を向上させつつ、優れた品質の円筒部材を得ることができる。
【００２０】
上記の遠心鋳造方法において、前記筒状金型内に前記溶湯を注湯する前に、前記筒状金型の内周面に塗型材を塗布し、前記円筒部材の外周面に、互いに独立して点在する複数の凸部が形成されるように、前記塗型材に凹部を形成することが好ましい。上記のように円筒部材の外周面に凸部を形成することによって、該凸部を形成しない場合に比して、円筒部材の表面積を増大させることができる。なお、これによって、例えば、円筒部材を鋳ぐるむ場合等に他の金属の溶湯との密着性を向上させることができる。
【００２１】
このように表面積を増大させた円筒部材では、筒状金型との接触面積も増大する。このため、溶湯の冷却速度が大きくなる。従って、筒状金型の回転数を、表面積が小さな円筒部材を作製するときと同一とすると、片状黒鉛の主成分がＥ型黒鉛やＢ型黒鉛となり、Ａ型黒鉛が得られ難くなる。しかしながら、本発明の遠心鋳造方法では、上記の通り溶湯が片状黒鉛の晶出温度である間、筒状金型の回転数を小さくするため、溶湯の冷却速度を効果的に小さくすることができる。その結果、表面積を増大させた円筒部材であっても、Ａ型黒鉛を主成分とする片状黒鉛を略均等に分布させることができ、優れた品質の円筒部材を効果的に得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、鋳鉄の溶湯を用いて遠心鋳造を行う際、片状黒鉛が晶出する温度域ではＡ型黒鉛が主成分となるように筒状金型の回転数を小さくして冷却速度を小さくしているものの、片状黒鉛の晶出が終了した後（片状黒鉛の晶出温度を下回った後）は筒状金型の回転数を大きくして冷却速度を大きくするようにしている。これによって、良好な片状黒鉛が略均等に分布して優れた機械的性質を示す円筒部材を効率よく得ることが可能になる。
【００２３】
しかも、筒状金型を回転によって冷却するため、円筒部材の冷却速度を略均等とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る遠心鋳造方法によって得られる円筒部材の概略斜視図である。
【図２】図１の円筒部材を得るための遠心鋳造装置の要部概略斜視図である。
【図３】図２の遠心鋳造装置の要部概略縦断面図である。
【図４】本実施形態に係る遠心鋳造方法及び比較例の遠心鋳造方法における溶湯温度と冷却時間との関係をそれぞれ示すグラフである。
【図５】実施例１ａ〜１ｃ、２ａ〜２ｃ及び３ａ〜３ｃの円筒部材について、筒状金型の相対遠心加速度と、黒鉛組織観察箇所と、Ａ型黒鉛率との関係を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る遠心鋳造方法につき好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
本発明に係る遠心鋳造方法は、例えば、片状黒鉛鋳鉄（ＦＣ）からなる円筒部材として、シリンダスリーブを作製する場合に好適に適用することができる。
【００２７】
具体的には、シリンダスリーブは、シリンダブロックのボア内に配置され内燃機関を構成するものであり、該シリンダスリーブの内周壁にボア内で往復動作するピストンの側周壁部が摺接する。従って、シリンダスリーブには、良好な摺動性や耐摩耗性等を有することが求められる。そこで、本実施形態では、これらの特性に優れるＦＣから、図１に示すシリンダスリーブ１０を作製する場合を例示して説明する。
【００２８】
先ず、シリンダスリーブ１０について説明する。図１に模式的に示すように、シリンダスリーブ１０は、外周面に設けられている鋳ぐるみ表面１２に、外方に向かって拡開する略円錐状のアンダーカット部を有する複数の凸部１４（スパイニー）が設けられている。シリンダスリーブ１０は、この鋳ぐるみ表面１２が、例えば、アルミニウム合金からなるブロック本体（不図示）に鋳ぐまれることで、シリンダブロックを構成する。
【００２９】
凸部１４は、先端が前記アンダーカット部に対応して平坦に形成されている。また、凸部１４の鋳ぐるみ表面１２からの高さは、シリンダスリーブ１０の外径に応じて設定される。例えば、シリンダスリーブ１０の外径が６０〜１００ｍｍである場合、各凸部１４の前記高さは０．５〜１．２ｍｍの範囲内に設定されればよい。
【００３０】
このように設けられた凸部１４によって、シリンダスリーブ１０の鋳ぐるみ表面１２と、前記ブロック本体との密着性を向上させることができる。さらに、シリンダスリーブ１０は、凸部１４が設けられた分、表面積が増加しているため、実際にシリンダスリーブ１０が使用される際に、摺動等によってシリンダスリーブ１０に発生する熱をブロック本体に良好に伝達することができ、放熱性を向上させることができる。
【００３１】
上記のシリンダスリーブ１０は、図２及び図３に示す遠心鋳造装置１６によって製造することができる。次に、本実施形態に係る遠心鋳造方法につき、遠心鋳造装置１６を使用する場合を例示して説明する。
【００３２】
遠心鋳造装置１６は、略水平方向に沿って横臥した筒状金型１８と、該筒状金型１８の温度を検出する不図示の温度検出器とを備えている。筒状金型１８の外周壁には、該外周壁を周回方向に沿って切り欠くようにして２本の環状溝２０が設けられている。この環状溝２０の底部には、一対のローラ２２の外周壁がそれぞれ摺接する。ローラ２２は不図示の回転駆動源に連結されている。この回転駆動源の作用下にローラ２２の各々が回転動作することに伴って、筒状金型１８が回転する。
【００３３】
筒状金型１８の一端部には円環状閉塞部材２４が嵌着されており、一方、他端部には円環状枠体２６が取着されている。円環状枠体２６は貫通孔２８が設けられることで開口している。この貫通孔２８から筒状金型１８の内部にトラフ３０の注湯管３２を挿入する。これによって、トラフ３０から注湯管３２を介して筒状金型１８内にＦＣの溶湯Ｌを注湯することができる。
【００３４】
シリンダスリーブ１０を製造するに際しては、先ず、溶解炉で調製された溶湯Ｌがトラフ３０内に移される。その一方で、約２００℃に加熱された筒状金型１８の内周面１８ａ（図３）に不図示の塗型材を塗布する。この塗型材は、断熱材、粘結剤、離型剤、界面活性剤及び水を含んでいる。
【００３５】
筒状金型１８に塗布された塗型材は、筒状金型１８の熱と界面活性剤の作用下に、その一部が表面張力によって該塗型材の表面から外部に球状に膨出する。この球状の膨出部同士の間に、上記の複数の凸部１４（図１）にそれぞれ対応する、複数の凹部が形成される。すなわち、筒状金型１８の内周面１８ａ上の塗型材の塗型面に凹部を複数設けることができる。
【００３６】
その後、図３に示すように、貫通孔２８を介してトラフ３０の注湯管３２が筒状金型１８の内部に挿入される。この状態でローラ２２の回転が開始され、これに追従して筒状金型１８が回転動作する。その後、溶湯Ｌの所定量がトラフ３０から筒状金型１８の内部に供給され、該筒状金型１８の長手方向に沿って流動する。溶湯Ｌは、さらに、遠心力の作用によって筒状金型１８の内周面１８ａに沿って円筒形状をなすように偏在する。
【００３７】
この際、筒状金型１８が高速で回転するほど遠心力が大きくなる。このために筒状金型１８の内周面１８ａに対する溶湯Ｌの接触圧が大きくなるので、溶湯Ｌの温度が低下し易い。すなわち、溶湯Ｌの冷却速度は、筒状金型１８の回転数に応じて変化し、該回転数が大きくなるほど溶湯Ｌの冷却速度も大きくなる。従って、筒状金型１８の回転数を調整することで、筒状金型１８（溶湯Ｌ）の冷却速度を調整することができる。
【００３８】
本実施形態では、前記温度検出器によって検出された筒状金型１８の温度に基づいて、筒状金型１８の回転数を変化させる。筒状金型１８の温度は、該筒状金型１８内に注湯された溶湯Ｌの温度に応じて変化する。従って、温度検出器の測定結果に基づいて、溶湯Ｌの温度を検出することができる。この溶湯Ｌの温度が、該溶湯Ｌ中にＡ型黒鉛を主成分とする片状黒鉛が晶出する温度域（晶出温度）であるとき、筒状金型１８を第１回転数で回転させる。すなわち、例えば、溶湯Ｌの温度が、ＦＣの共晶温度（１１４７℃）である間、筒状金型１８の回転数を第１回転数とする。
【００３９】
注湯を行った後、溶湯Ｌが晶出温度に達するまでの間、すなわち、溶湯Ｌが液相である間は、第１回転数よりも大きな回転数で筒状金型１８を回転させるようにしてもよい。この場合、溶湯Ｌが晶出温度に降温するまでの時間が短くなるからである。
【００４０】
ただし、本実施形態では、注湯を行う前の筒状金型１８の温度が上記の通り略２００℃であるため、筒状金型１８内に注湯された溶湯Ｌの温度は、速やかに共晶温度付近まで降下する。すなわち、溶湯が注湯されてから、該溶湯の温度が黒鉛の晶出温度に至るまでは比較的短時間である。このため、上記のようにすることで注湯から晶出温度に至る時間を短縮しても、全鋳造作業に要するサイクルタイムに大差はない。そこで、本実施形態では、図４に実線で示すように、溶湯Ｌの注湯時から、該溶湯Ｌが共晶温度である間は、筒状金型１８を第１回転数で回転させている。
【００４１】
第１回転数は、回転する筒状金型１８の相対遠心加速度（ＲＣＦ）が９０〜１２０Ｇとなる値とすることが好ましい。これにより、全体にわたってＡ型黒鉛率が９０％以上であるシリンダスリーブ１０を得ることができるからである。ここで、ＲＣＦは、次式（２）で表すことができる。ただし、ｒは回転半径（ｃｍ）であり、Ｎは１分間あたりの回転数（ｒｐｍ）である。
ＲＣＦ＝１１１８×ｒ×Ｎ2×１０-8  ……（２）
【００４２】
このため、第１回転数は、筒状金型１８の外周半径に応じて、ＲＣＦが上記の値となるように調整されればよい。
【００４３】
筒状金型１８を第１回転数で回転させることで、該第１回転数に応じた速度で溶湯Ｌを冷却する。これによって、溶湯Ｌ中にＡ型黒鉛を良好に晶出させることができる。さらに、回転によって冷却される筒状金型１８の冷却速度は、該筒状金型１８の全体で略均等となるため、溶湯Ｌの全体に略均等にＡ型黒鉛を晶出させることができる。
【００４４】
ここで、Ａ型黒鉛とは、ＩＳＯ規格に準拠したものであり、互いに略等しい大きさの黒鉛が無秩序且つ略均等に分布した形態である。このＡ型黒鉛が組織中に略均等に分布することで、ＦＣの機械的性質をとりわけ良好とすることができる。
【００４５】
上記の冷却によって筒状金型１８の温度が降下して溶湯Ｌの共晶温度未満になった時点で、筒状金型１８の回転数を第２回転数へと変化させる。
【００４６】
第２回転数は、筒状金型１８のＲＣＦが１３０Ｇ以上となる値である。すなわち、第２回転数は、第１回転数よりも大きく、筒状金型１８の回転数を第１回転数から第２回転数に変化させることで、筒状金型１８の冷却速度を大きくすることができる。従って、溶湯Ｌ中に片状黒鉛を晶出させる間は、溶湯Ｌの冷却速度を小さくし、該片状黒鉛が晶出し終えた後は、筒状金型１８の冷却速度を大きくすることができる。
【００４７】
なお、第２回転数は、筒状金型１８のＲＣＦが１５０Ｇ以下となる値であることが好ましい。この場合、シリンダスリーブ１０の組織中にセメンタイトが晶出することを効果的に抑制できる。すなわち、シリンダスリーブ１０の品質をより向上させることができる。
【００４８】
上記のように筒状金型１８内で回転しつつ冷却されることで、溶湯Ｌは、塗型材の凹部を覆って充填され、この塗型材の形状が転写される。これにより、筒状金型１８内には、円筒形状を有し、且つ外周面に複数の凸部１４を有する鋳ぐるみ表面１２が形成されたシリンダスリーブ１０が製造される。
【００４９】
次に、筒状金型１８の一端部から円環状枠体２６を取り外した後、この端部側から、シリンダスリーブ１０を引き抜いて塗型材とともに取り出す。この際、上記の通り、片状黒鉛が晶出した後の筒状金型１８の冷却速度を大きくしているため、溶湯Ｌの凝固収縮が促進されている。従って、筒状金型１８からシリンダスリーブ１０を容易に取り出すことができる。
【００５０】
その後、シリンダスリーブ１０の外周壁に付着した塗型材をショットブラスト処理等によって除去すれば、Ａ型黒鉛が略均等に分布する、優れた品質のシリンダスリーブ１０を得ることができる。
【００５１】
以上の通り、本実施形態の遠心鋳造方法では、溶湯Ｌ中に、片状黒鉛の晶出を終えた後は、筒状金型１８を大きい速度で冷却して、冷却に要する時間を短縮することができる。従って、シリンダスリーブ１０の品質を向上させるとともに、その生産効率を向上させることができる。
【００５２】
ここで、溶湯Ｌの冷却が完了するまでに要する時間についての比較結果を図４に示す。図４の実線のグラフは、本実施形態の遠心鋳造方法における溶湯Ｌの冷却時間と温度の関係を示している。また、図４の破線及び一点鎖線のグラフは、比較例の遠心鋳造方法における溶湯Ｌの冷却時間と温度との関係を示している。
【００５３】
具体的には、実線のグラフは、溶湯ＬがＦＣの共晶温度である間、筒状金型１８をＲＣＦが１００Ｇとなる第１回転数で回転させている。そして、溶湯ＬがＦＣの共晶温度未満となったとき、筒状金型１８をＲＣＦが１３０Ｇとなる第２回転数で回転させている。一点鎖線のグラフは、溶湯Ｌの注湯時から冷却が完了するまでＲＣＦが１００Ｇとなる第１回転数で筒状金型１８を回転させている。破線のグラフは、溶湯Ｌの注湯時から冷却が完了するまでＲＣＦが１３０Ｇとなる第２回転数で筒状金型１８を回転させている。
【００５４】
図４の破線に示すように、本実施形態の遠心鋳造方法では、筒状金型１８の回転数を第１回転数で一定とした場合の冷却時間に比して、第２回転数で一定とした場合の冷却時間に十分に近づけることができる。すなわち、シリンダスリーブ１０の冷却に要する時間を十分に短縮することができる。
【００５５】
次に、シリンダスリーブ１０中に形成されるＡ型黒鉛の割合について、以下に示す比較実験を行った。この比較実験では、回転する筒状金型内でＦＣの溶湯を冷却して長手方向の長さが２３６０ｍｍの試験用円筒部材を作製した。そして、筒状金型の注湯口側の試験用円筒部材の一端部から長手方向に沿って５５０ｍｍ、１４５０ｍｍ、２３５０ｍｍの箇所をそれぞれ黒鉛組織観察箇所とした。この黒鉛組織観察箇所で切断した試験用円筒部材の切断面をラップ盤で鏡面加工した後、表層から１．５ｍｍの位置を光学顕微鏡（×１００）によって観察した。そして、観察領域中の全黒鉛の面積に対するＡ型黒鉛の面積比からＡ型黒鉛率を求めた。
【００５６】
上記の比較実験では、溶湯Ｌが晶出温度にあるときに、ＲＣＦが１１５Ｇとなる第１回転数で筒状金型を回転させることで、溶湯Ｌを冷却して試験用円筒部材を得た。これを実施例１とする。この試験用円筒部材の黒鉛組織観察箇所をそれぞれ実施例１ａ〜１ｃとして、上記の観察を行った。
【００５７】
溶湯Ｌが晶出温度にあるときに、ＲＣＦが１００Ｇとなる第１回転数で溶湯Ｌを冷却する以外、実施例１と同様に試験用円筒部材を得て実施例２とした。この試験用円筒部材の黒鉛組織観察箇所をそれぞれ実施例２ａ〜２ｃとした。また、溶湯Ｌが晶出温度にあるときに、ＲＣＦが１３０Ｇとなる第２回転数で溶湯Ｌを冷却する以外、実施例１と同様に試験用円筒部材を得て実施例３とした。この試験用円筒部材の黒鉛組織観察箇所をそれぞれ実施例３ａ〜３ｃとした。
【００５８】
図５から、実施例１〜３のいずれにおいても、Ａ型黒鉛を主成分とする片状黒鉛を含む円筒部材が得られることが明らかである。
【００５９】
また、図５からは、実施例１、２の試験用円筒部材では、各黒鉛組織観察箇所においてＡ型黒鉛率が９０％以上であるのに対し、実施例３の試験用円筒部材では、黒鉛組織観察箇所によってはＡ型黒鉛率が小さいことが認められる。このことから、筒状金型の第１回転数を適切な回転数に設定することにより、円筒部材の長手方向にわたって略均等にＡ型黒鉛を分布させられることが分かる。
【００６０】
以上のように、溶湯Ｌが片状黒鉛の晶出温度である間、筒状金型１８を適切な第１回転数で回転させることによって、溶湯Ｌ中にＡ型黒鉛を略均等に晶出させることができる。また、溶湯Ｌが前記晶出温度未満となった後、筒状金型１８の回転数を第２回転数とすることで、シリンダスリーブ１０の冷却に要する時間を十分に短縮することができる。その結果、シリンダスリーブ１０の品質及び生産効率をともに向上させることが可能になる。
【００６１】
また、筒状金型１８の回転数によって溶湯Ｌの冷却速度を調整するため、冷却水を用いる場合等に比して、溶湯Ｌの部分毎に冷却速度がばらつくこと等を効果的に抑制することができる。従って、シリンダスリーブ１０全体に良好なＡ型黒鉛を略均等に分布させて、優れた品質のシリンダスリーブ１０を得ることができる。また、筒状金型１８自体についても、全体を略均等に冷却することができるため、温度差による変形が生じることを抑制できる。その結果、筒状金型１８の耐久性を向上させることができる
【００６２】
また、冷却水の間欠供給によって溶湯Ｌが急冷されることもないため、シリンダスリーブ１０に残留応力が発生することを抑制できる。これによって、シリンダスリーブ１０の加工時等に変形が生じることを抑制できる。
【００６３】
さらに、上記の通り、鋳ぐるみ表面１２に複数の凸部１４を有する分、表面積が大きいシリンダスリーブ１０を作製する場合であっても、片状黒鉛の晶出温度である間の溶湯Ｌの冷却速度を効果的に小さくすることができる。これによって、組織中にＡ型黒鉛を略均等に分布させることができ、優れた品質の円筒部材を効果的に得ることができる。
【００６４】
その他、本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…シリンダスリーブ              １２…鋳ぐるみ表面
１４…凸部                          １６…遠心鋳造装置
１８…筒状金型                      １８ａ…内周面
２０…環状溝                        ２２…ローラ
２４…円環状閉塞部材                ２６…円環状枠体
２８…貫通孔                        ３０…トラフ
３２…注湯管
【図１】
2014226707.tif 000003
【図２】
2014226707.tif 000004
【図３】
2014226707.tif 000005
【図４】
2014226707.tif 000006
【図５】
2014226707.tif 000007