(57)【要約】【課題】  鋳造時に高い融着性が得られる円筒部材を鋳ぐるむ鋳造方法および誘導加熱装置【解決手段】  鋳造鋳型１０の所定位置に円筒部材２を装着し、該円筒部材２の内周に誘導加熱コイル２１を挿入して、該円筒部材２を内周から所定温度に誘導加熱した後、鋳造鋳型１０に注湯して鋳造する。誘導加熱コイル２１は、両端部のコイルピッチが中央部ピッチより小さく、軸方向のコイル長さが前記円筒部材の長さより長くされ、該コイル両端部がそれぞれ前記鋳造鋳型に配置された円筒部材２の両端から軸方向に所定長さ突出するようにして円筒部材２内に配設される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造鋳型の所定位置に円筒部材を装着し、該円筒部材の内周に誘導加熱コイルを挿入して、該円筒部材を内周から所定温度に誘導加熱した後、鋳造鋳型に注湯することを特徴とする円筒部材を鋳ぐるむ鋳造方法。
【請求項２】
前記円筒部材を、その内周に所定厚さの中空中子を挿入して鋳造鋳型に位置決めし、該中子を介在させて該円筒部材を内周から誘導加熱することを特徴とする請求項１に記載の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造方法。
【請求項３】
前記誘導加熱コイルは、両端部のコイルピッチが中央部ピッチより小さく、軸方向のコイル長さが前記円筒部材の長さより長くされ、該コイル両端部がそれぞれ前記鋳造鋳型に配置された円筒部材両端から軸方向に所定長さ突出するようにして円筒部材内に配設されることを特徴とする請求項１または２に記載の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造方法。
【請求項４】
１又は２以上の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造において、各円筒部材の中心位置に配設された円筒部材の内周を加熱する１又は２以上の誘導加熱コイルと、該１又は２以上の誘導加熱コイルを円筒部材の内周の所定位置に挿入・抽出する誘導加熱コイル移動手段とを備え、該円筒部材を内周から所定温度に誘導加熱した後、鋳造鋳型に注湯することを特徴とする円筒部材を鋳ぐるむ鋳造における誘導加熱装置。
【請求項５】
前記誘導加熱コイルは、両端部のコイルピッチが中央部ピッチより小さく、軸方向のコイル長さが前記円筒部材の長さより長くされ、該コイル両端部がそれぞれ前記鋳造鋳型に配置された円筒部材両端から軸方向に所定長さ突出するようにして円筒部材内に配設されることを特徴とする請求項４に記載の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造における誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンやコンプレッサのシリンダブロックの鋳造において、シリンダブロックにシリンダライナのような円筒部材を鋳造品に鋳ぐるむ鋳造方法およびその円筒部材を加熱する誘導加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンやコンプレッサなどのシリンダブロックの製造において、シリンダブロックの鋳造の際にライナを同時に鋳ぐるむなど、鋳造品に円筒部材を鋳ぐるむ鋳造が行われている。この鋳ぐるむ際に鋳造品と円筒部材の融着性を増すように円筒部材を加熱して温度を上げた状態で注湯することが望ましい。このために、円筒部材を加熱炉で加熱して鋳型に配置したり、鋳型に配置した円筒部材をバーナーで加熱することなどが行われる。
【０００３】
しかしながら、上記従来の加熱炉から取り出した円筒部材を鋳型に配置して注湯する鋳造方法では、高温の円筒部材を鋳型に配置するのに手間がかかり、円筒部材の温度が低下して鋳造時の円筒部材温度を一定温度に保持することが困難である。また、鋳型に配置した円筒部材をバーナーで加熱する方法は、多数個の円筒部材を均一温度に加熱することが困難であるという問題点がある。
【０００４】
このために、鋳ぐるむ部材を誘導加熱により加熱する発明が開示されている（特許文献１及び２）。しかしながら、これら従来の方法は、鋳型の外部から誘導加熱するものであり、大型の鋳型では適用が困難である。
【特許文献１】特開昭５３−８８６２８号公報
【特許文献２】特開昭５４−１０２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、円筒部材を鋳造鋳型に設置した状態で、鋳ぐるむ円筒部材の内周に加熱コイルを挿入して円筒部材を内周から誘導加熱することにより、多数個の円筒部材を同時に均一加熱できて円筒部材と鋳造品との融着性を向上させた円筒部材を鋳ぐるむ鋳造方法と誘導加熱装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造方法は、鋳造鋳型の所定位置に円筒部材を装着し、該円筒部材の内周に誘導加熱コイルを挿入して、該円筒部材を内周から所定温度に誘導加熱した後、鋳造鋳型に注湯して該円筒部材を鋳ぐるむことを特徴とするものである。
【０００７】
即ち、本発明の鋳造方法では、鋳造鋳型に円筒部材を装着した状態で円筒部材を内周から誘導加熱により加熱するので、従来の円筒部材をバーナーで加熱する方法等に比して均一に加熱できることはもとより、円筒部材からの距離が遠い鋳型の外側から誘導加熱する公知の方法に比しても小電力で多数の円筒部材を同時に容易に均等に加熱できる。このように円筒部材が均一に加熱された状態で鋳型に注湯されるので、多数の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造の場合でも鋳造品と円筒部材の融着性のよい鋳造を行うことができる。
【０００８】
本発明の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造方法は、前記円筒部材を、その内周に所定厚さの中空中子を挿入して鋳造鋳型に位置決めし、該中子を介在させて該円筒部材を内周から誘導加熱することが望ましい。このようにすれば、複数の円筒部材の位置決めが確実にでき、かつ円筒部材の内部側に湯漏れすることが防止できる利点がある。
【０００９】
また本発明の前記誘導加熱コイルは、両端部のコイルピッチが中央部ピッチより小さく、軸方向のコイル長さが前記円筒部材の長さより長くされ、該コイル両端部がそれぞれ前記鋳造鋳型に配置された円筒部材両端から軸方向に所定長さ突出するようにして円筒部材内に配設されることが望ましい。即ち加熱する円筒部材は端部で鋳型に接触しており、この部から熱を奪われるので端部近傍のコイルピッチを狭くするとともにコイル端を円筒部材より突出させて端部を加熱し易くするものである。この適正なコイルピッチ間隔、コイル端の突出量は実験的に定められる。
【００１０】
本発明の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造における誘導加熱装置は、１又は２以上の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造において、各円筒部材の中心位置に配設された円筒部材の内周を加熱する１又は２以上の誘導加熱コイルと、該１又は２以上の誘導加熱コイルを円筒部材の内周の所定位置に挿入・抽出する誘導加熱コイル移動手段とを備え、該円筒部材を内周から所定温度に誘導加熱した後、鋳造鋳型に注湯して該円筒部材を鋳ぐるむことを特徴とするものである。
【００１１】
上記本発明の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造における誘導加熱装置においても、前記誘導加熱コイルは、両端部のコイルピッチが中央部ピッチより小さく、軸方向のコイル長さが前記円筒部材の長さより長くされ、該コイル両端部がそれぞれ前記鋳造鋳型に配置された円筒部材両端から軸方向に所定長さ突出するようにして円筒部材内に配設されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造方法と誘導加熱装置は、鋳ぐるまれる円筒部材の内周位置に誘導加熱コイルを入れて円筒部材を内周から誘導加熱して鋳造することができるので、公知発明の鋳型外部から誘導加熱する場合に比して加熱コイルと円筒部材の距離が小さくなり小電力で均一に加熱され、複数の円筒部材を鋳ぐるむ大型の鋳造品の鋳造にも複数の円筒部材の加熱が同時に容易かつ迅速に均一に加熱でき、鋳造品と円筒部材の融着性のよい鋳造を行うことができる。これにより、従来のバーナーによる加熱や外部の誘導加熱方法などに比し加熱時間が短縮されて量産ができ、かつコストが低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を図示の一実施形態の４個の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造について具体的に説明する。図１は本発明実施形態の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造における円筒部材の誘導加熱装置を鋳型に配置した状態の断面図、図２は本発明の誘導加熱装置の正面図、図３は本発明の誘導加熱コイルと円筒部材の関係を示す詳細断面図である。
【００１４】
図１に断面を示すように、鋳造品１を鋳造する鋳型１０は湯口鋳型１１、下部鋳型１２、胴部鋳型１３、および鋳造品の内部形状を形成させる蓋中子１４とから構成されて鋳物砂により造形されている。胴部鋳型１３には蓋中子１４と併せて鋳造品１の形状を構成する空間が形成され、所定のピッチ間隔に４個の円筒部材２が配列されて中空円筒の中空中子１５により所定位置に位置決めされて装着されている。蓋中子１４には、配列された円筒部材に同心の位置に前記中空中子１５の内径とほぼ同径の貫通孔１４ａが設けられ、その下部の拡径部１４ｂと下部鋳型１２の袋孔１２ａにより中空中子１５が保持される。貫通孔１４ａと中空中子１５の内周を通して誘導加熱コイル２１が挿通される。円筒部材２は鋳鉄製で、湯口鋳型の湯口１１ａ，および下部鋳型１２の複数の湯道１２ｂを通して鋳造品鋳型１０にアルミニュウム合金が注湯され、円筒部材２を鋳ぐるんで鋳造される。
【００１５】
誘導加熱コイル２１は、図３に示すように中空中子１５を介して円筒部材内周との間に所定の間隔が得られる外径を有する複巻円筒コイルで、両端部のコイルピッチｔ2 が中央部ピッチｔ1 より小さくされている。誘導加熱コイル２１のコイル長さｌは円筒部材２の長さＬより長くされ、コイル両端部がそれぞれ前記鋳造品鋳型１０に置かれた円筒部材２両端から軸方向に所定長さ突出するように配設される。誘導加熱コイル２１は支持棒２２に支持されてブスバー２３に連接され、誘導電源２０から高周波電流が付加されるようになっている。４個の誘導加熱コイル２１は図２に示すように、それぞれ４個の円筒部材の配列ピッチ間隔Ｐに合わせて中心を一致させて配設されている。
【００１６】
誘導電源２０は図示しない駆動手段により上下移動駆動され、図１の鎖線で示すように鋳型１０の上部の待機位置と実線で示す円筒部材２の内周位置との間を移動される。この駆動手段としては、誘導電源２０をレールにスライドさせて空圧、油圧あるいはスクリュウなどで駆動する広く使用されている駆動方法が適用できる。詳細は省略する。
【００１７】
以下、上記構成の鋳造品の鋳造における誘導加熱装置の動作について説明する。まず、円筒部材２１を鋳型１０の所定の位置に中空中子１５により位置決めして装着する。そして、誘導電源２０を図１の鎖線の待機位置まで上げ、誘導コイル２１が円筒部材中心の位置になるようにして、その下に鋳型１０を設置した後、誘導電源２０を図示しない駆動手段により下降させると、誘導コイル２１は蓋中子１４の貫通孔１４ａを通過して円筒部材２の内周を加熱する所定位置に降下する。
【００１８】
この状態で誘導電源２０から誘導加熱コイル２１に電力を付加して円筒部材２を所定温度に加熱した後、誘導加熱コイル２１を待機位置まで上昇させる。こうして円筒部材２が所定温度に加熱された状態で、湯口１１ａから溶融アルミニュウム合金をグラビティあるいは加圧により注湯する。このようにして、鋳造の際に円筒部材２が加熱された状態で溶融アルミニュウム合金と接触するので、円筒部材と鋳造品との融着性が増し信頼性の高い鋳ぐるみ鋳造が行われる。
【実施例１】
【００１９】
まず１個の円筒部材を用いて誘導加熱による円筒部材の温度分布の均一性を測定した。実験には、図３に示す外径Ｄ１＝９１ｍｍφ，内径Ｄ２＝８２．５ｍｍφ、長さＬ＝１２１ｍｍの円筒部材を使用した。コイル外径は円筒部材内径との間に１５ｍｍの隙間が形成されるようにｄ＝５２．５ｍｍφとし、コイル長さＬ＝１７５ｍｍの両端が円筒部材の長さｌの両端から均等に突出するように配設した。コイルピッチは両端部でコイル隙間が中央部のコイル隙間の１／３．５になるようにした。
【００２０】
実験は、中空中子を挿入しない場合と、円筒部材の内径に約７．５ｍｍ厚さの鋳物砂層が形成される内径Ｄ３＝６７．５ｍｍφの中空中子１５を挿入した場合とについて行った。加熱温度は円筒部材外径部の長さの５か所ＡＢＣＥＦについて測定した。その結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１の実験結果から、中空中子の装入により中空中子のない場合より加熱効率が低下するが、円筒部材の外周温度は中空中子の装入により中空中子のない場合よりやや温度の均一性が得られる。しかし、いずれの場合も４５０℃〜５００℃の仕様を満足することができた。
【実施例２】
【００２３】
上記実験結果に基づき、４個の円筒部材をピッチＰ＝９６．７ｍｍの間隔で配列した鋳造品について中空中子を用い、図２の装置を用いて４個の円筒部材を同時に加熱した。その実験結果を表２に示す。
【００２４】
【表２】
2006122942.tif 000004
【００２５】
この結果は表２に示すように、すべての円筒部材について仕様の４５０℃〜５００℃が満足され、２１％の加熱効率が得られた。そして、この加熱により鋳造した鋳造品は円筒部材との十分な融着性が得られた。
【００２６】
以上述べたように、本発明実施形態の鋳造方法および誘導加熱装置は、鋳造鋳型に装着した円筒部材の内側に誘導加熱コイルを挿入して、円筒部材を内周から加熱し、加熱した状態で鋳造する。これにより、多数の円筒部材を鋳ぐるむ場合も同時に迅速に均一に加熱でき、円筒部材と鋳造品の融着度の高い鋳造品が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上説明したように、本発明の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造方法および誘導加熱装置によれば、多数の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造においても、多数の円筒部材を同時に加熱することができ、加熱直後に迅速に鋳造できるので、円筒部材と鋳造品の融着度の高い鋳造品の量産が可能であり、鋳造コストを低減し産業の発展に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明実施形態の円筒部材を鋳ぐるむ鋳造における誘導加熱装置の構造を示す図である。
【図２】本発明実施形態の円筒部材の誘導加熱装置の正面図である。
【図３】本発明実施形態の誘導加熱コイルと円筒部材の関係を示す詳細断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  鋳造品、２  円筒部材、１０  鋳造鋳型、１１  湯口鋳型、１２  下部鋳型、１３  胴部鋳型、１４  蓋中子、１５  中空中子、２０  誘導電源、２１  誘導加熱コイル、２２  支持棒、２３  ブスバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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