(57)【要約】【課題】  鋳造可動型と鋳造固定型とによって狭持される幅木部の部分に割れが生ずることを防止することができる砂中子、及び当該砂中子を製造するための製造方法の提供。【解決手段】  砂中子１の幅木部１１内には、幅木部１１が鋳造固定型と鋳造可動型とによって挟持されることにより押圧される方向において、幅木部１１の互いに対向する一対の壁部１１Ｆ、１１Ｇ間を掛渡すリブ１１Ｅが設けられている。砂中子の製造方法では、砂中子キャビティを画成する砂中子固定型の内壁又は砂中子可動型の内壁であって、幅木部１１の一対の壁部１１Ｆ、１１Ｇにそれぞれ対向する部分にピンを設ける。シェル砂焼成工程では、ピンの周囲のシェル砂を焼成結合部の一部として、幅木部１１の一対の壁部１１Ｆ、１１Ｇ間を掛渡すリブを幅木部１１内部に設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造固定型と鋳造可動型とを備える鋳造金型に形成される鋳造キャビティ内に配置され、中空の幅木部を有し、該幅木部は該鋳造キャビティ内において該鋳造固定型と該鋳造可動型とによって挟持される砂中子において、
該幅木部内には、該幅木部が該鋳造固定型と該鋳造可動型とによって挟持されることにより押圧される方向において、該幅木部の互いに対向する壁部間を掛渡すリブが設けられていることを特徴とする砂中子。
【請求項２】
砂中子固定型と砂中子可動型とを備える砂中子金型に形成された砂中子キャビティ内に、該砂中子キャビティに連通する砂中子金型開口部を該砂中子キャビティに対して略鉛直上方に位置させて、該砂中子金型開口部からシェル砂を該砂中子キャビティ内に充填するシェル砂充填工程と、
充填された該シェル砂を該砂中子金型内において焼成し、該砂中子キャビティ内における該シェル砂の金型接触位置近傍部分を焼成結合部とするシェル砂焼成工程と、
該砂中子金型を反転させ該砂中子金型開口部を該砂中子キャビティに対して略鉛直下方へ位置させることにより、該砂中子キャビティ内の該シェル砂のうちの該焼成結合部をなす部分以外の部分を該砂中子金型開口部から該砂中子金型の外部へ排出させるシェル砂排出工程とを備える砂中子の製造方法であって、
該砂中子には、該シェル砂排出工程によりシェル砂が排出されることにより中空の幅木部が設けられ、該砂中子は、該焼成結合部により外形が規定され、鋳造固定型と鋳造可動型とを備える鋳造金型に形成される鋳造キャビティ内に配置され、該幅木部は、該鋳造キャビティ内において該鋳造固定型と該鋳造可動型とによって挟持される砂中子の製造方法において、
該砂中子キャビティを画成する該砂中子固定型の内壁又は該砂中子可動型の内壁のうちの少なくとも一方であって、該幅木部が該鋳造固定型と該鋳造可動型とによって挟持されることにより押圧される方向における該幅木部の互いに対向する一対の壁部にそれぞれ対向する部分に、一方の該内壁から他方の該内壁へ向けて所定の位置に至るまで延出するピンを設け、
該シェル砂焼成工程において該ピンの周囲の該シェル砂を該焼成結合部の一部とすることによって、該幅木部の該一対の壁部間を掛渡し該焼成結合部からなるリブを該幅木部内部に設けることを特徴とする砂中子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は砂中子及び砂中子の製造方法に関し、特に、鋳造を行うための鋳造金型を構成する鋳造可動型と鋳造固定型とによって幅木部が狭持された状態で、当該鋳造金型内に形成される鋳造キャビティ内に配置されて鋳造が行われる砂中子及び当該砂中子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンを構成するシリンダヘッド等を鋳造する際には、当該シリンダヘッドに吸気のポート等を形成するために砂中子が用いられる。砂中子は、鋳造を行うための鋳造金型内に形成される鋳造キャビティ内に配置され、鋳造キャビティに溶湯が充填されてシリンダヘッドが鋳造される。
【０００３】
砂中子は、幅木部と製品形成部とブロー部とを備えており、当該砂中子にかかるコスト低減を図るため、また、鋳込むときに砂中子が焼成することによりガスが発生することを極力抑えるために内部が中空とされる。従って、幅木部の内部も中空になっている。幅木部の部分が鋳造キャビティ内において、鋳造金型を構成する鋳造可動型と鋳造固定型とによって狭持されることにより、砂中子は鋳造キャビティ内において移動不能に固定され鋳造が行われる。このように内部が中空となっている砂中子は、例えば特開平８−３００１０１号公報に記載されている。
【０００４】
内部が中空の砂中子は、以下のようにして製造される。先ず、砂中子金型内に形成された砂中子キャビティに連通する砂中子金型開口部を、砂中子キャビティに対して略鉛直上方に位置させた状態とし、シェル砂を砂中子金型開口部から砂中子キャビティ内に充填する。次に、充填されたシェル砂を砂中子金型内において焼成し、砂中子キャビティ内におけるシェル砂の金型接触位置近傍部分を焼成結合部とする。
【０００５】
次に、砂中子金型を反転させ、砂中子金型開口部を砂中子キャビティに対して略鉛直下方へ位置させる。このことにより、砂中子キャビティ内のシェル砂のうちの焼成結合部をなす部分以外の部分を、その自重により砂中子金型開口部から落とすことにより砂中子金型の外部へ排出させる。そして型開きを行い砂中子を取出して、砂中子が製造される。
【特許文献１】特開平８−３００１０１号公報（２頁〜４頁、図２、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の砂中子は上述のように中空であり、外周面と内周面との距離、即ち厚さは略３ｍｍ程度と薄い。また、鋳造を行うことによりシリンダヘッドの吸気のポートを形成する砂中子の部分が動いてしまうことを防止するために、鋳造金型の鋳造キャビティ内において、鋳造可動型と鋳造固定型とによって砂中子の幅木部は強い力で押さえつけられた状態で狭持される。このため、砂中子に割れが生じてしまうという問題が生じていた。
【０００７】
そこで、本発明は、鋳造可動型と鋳造固定型とによって狭持される幅木部の部分に割れが生ずることを防止することができる砂中子、及び当該砂中子を製造するための製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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、鋳造固定型４１と鋳造可動型４２とを備える鋳造金型４に形成される鋳造キャビティ４ａ内に配置され、中空の幅木部１１を有し、該幅木部１１は該鋳造キャビティ４ａ内において該鋳造固定型４１と該鋳造可動型４２とによって挟持される砂中子１において、該幅木部１１内には、該幅木部１１が該鋳造固定型４１と該鋳造可動型４２とによって挟持されることにより押圧される方向において、該幅木部１１の互いに対向する壁部１１Ｆ、１１Ｇ間を掛渡すリブ１１Ｅが設けられている砂中子１を提供している。
【０００９】
また、本発明は、砂中子固定型２１と砂中子可動型２２とを備える砂中子金型２に形成された砂中子キャビティ２ａ内に、該砂中子キャビティ２ａに連通する砂中子金型開口部２ｂを該砂中子キャビティ２ａに対して略鉛直上方に位置させて、該砂中子金型開口部２ｂからシェル砂３を該砂中子キャビティ２ａ内に充填するシェル砂充填工程と、充填された該シェル砂３を該砂中子金型２内において焼成し、該砂中子キャビティ２ａ内における該シェル砂３の金型接触位置近傍部分を焼成結合部３Ａとするシェル砂焼成工程と、該砂中子金型２を反転させ該砂中子金型開口部２ｂを該砂中子キャビティ２ａに対して略鉛直下方へ位置させることにより、該砂中子キャビティ２ａ内の該シェル砂３のうちの該焼成結合部３Ａをなす部分以外の部分を該砂中子金型開口部２ｂから該砂中子金型２の外部へ排出させるシェル砂排出工程とを備える砂中子の製造方法であって、該砂中子１には、該シェル砂排出工程によりシェル砂３が排出されることにより中空の幅木部１１が設けられ、該砂中子１は、該焼成結合部３Ａにより外形が規定され、鋳造固定型４１と鋳造可動型４２とを備える鋳造金型４に形成される鋳造キャビティ４ａ内に配置され、該幅木部１１は、該鋳造キャビティ４ａ内において該鋳造固定型４１と該鋳造可動型４２とによって挟持される砂中子の製造方法において、該砂中子キャビティ２ａを画成する該砂中子固定型２１の内壁又は該砂中子可動型２２の内壁のうちの少なくとも一方であって、該幅木部１１が該鋳造固定型４１と該鋳造可動型４２とによって挟持されることにより押圧される方向における該幅木部１１の互いに対向する一対の壁部１１Ｆ、１１Ｇにそれぞれ対向する部分に、一方の該内壁から他方の該内壁へ向けて所定の位置に至るまで延出するピン２３を設け、該シェル砂焼成工程において該ピン２３の周囲の該シェル砂３を該焼成結合部３Ａの一部とすることによって、該幅木部１１の該一対の壁部１１Ｆ、１１Ｇ間を掛渡し該焼成結合部３Ａからなるリブ１１Ｅを該幅木部１１内部に設ける砂中子の製造方法を提供している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１記載の砂中子によれば、幅木部内には、幅木部が鋳造固定型と鋳造可動型とによって挟持されることにより押圧される方向において、幅木部の互いに対向する壁部間を掛渡すリブが設けられているため、当該押圧される方向において幅木部の強度を高めることができ、幅木部の割れを防止することができる。
【００１１】
本発明の請求項２記載の砂中子の製造方法によれば、砂中子キャビティを画成する砂中子固定型の内壁又は砂中子可動型の内壁であって、幅木部が鋳造固定型と鋳造可動型とによって挟持されることにより押圧される方向における幅木部の互いに対向する一対の壁部にそれぞれ対向する部分に、一方の内壁から他方の内壁へ向けて所定の位置に至るまで延出するピンを設け、シェル砂焼成工程においてピンの周囲のシェル砂を焼成結合部の一部とすることによって、幅木部の一対の壁部間を掛渡し焼成結合部からなるリブを幅木部内部に設けるようにしたため、幅木部が押圧される方向において幅木部の強度が高められ、幅木部の割れを防止する砂中子を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態による砂中子及び砂中子の製造方法について図１乃至図３に基づき説明する。砂中子はより具体的には、自動車のエンジンを構成するシリンダヘッドを鋳造する際に、当該シリンダヘッドに吸気のポート等を形成するために用いられる。図１に示されるように、砂中子１は、幅木部１１と製品形成部１２とブロー部１３とからなり、製品形成部１２、ブロー部１３は、それぞれ幅木部１１から延出している。
【００１３】
幅木部１１は、後述のように砂中子１が鋳造キャビティ４ａ（図３）内に配置されているときに、鋳造固定型４１と鋳造可動型４２とによって挟持される。製品形成部１２は鋳造品たる図示せぬシリンダヘッドに図示せぬ吸気のポートを形成する。ブロー部１３は、砂中子金型２（図２）の砂中子金型開口部２ｂ近傍部分で形成される部分である。
【００１４】
砂中子１は内部が中空になっている。従って、砂中子１を構成する幅木部１１と製品形成部１２とブロー部１３とはそれぞれ中空になっており、外形が略直方体形状をした幅木部１１の図１に示される上面１１Ａから、２本の管状の製品形成部１２がその内部を幅木部１１の内部に連通させて延出した形状をなしている。ブロー部１３は、その延出方向に垂直に切った断面が略長方形状をなし、外形が略直方体形状をした幅木部１１の図１に示される下面１１Ｂから延出し、その内部は幅木部１１の内部に連通している。内部が中空の砂中子１の外周面と内周面との距離、即ち、後述する焼成結合部３Ａ（図２（ｃ））により構成される部分の厚さは、何れの位置においても略３ｍｍ程度である。砂中子１内部の空間は、ブロー部１３のブロー部開口部１３ａのみにおいて砂中子１の外部へ開口する。
【００１５】
略直方体形状をした幅木部１１を規定する４つの側面のうちの一対の側面１１Ｃ、１１Ｄには、鋳造金型４を構成する鋳造固定型４１（図３）と鋳造可動型４２とが鋳造時にそれぞれ当接し、鋳造固定型４１と鋳造可動型４２とが当該一対の側面１１Ｃ、１１Ｄにおいて幅木部１１を押圧することにより、砂中子１は鋳造固定型４１と鋳造可動型４２とによって鋳造キャビティ４ａ内において挟持される。
【００１６】
図１に示されるように、幅木部１１内にはリブ１１Ｅが設けられている。リブ１１Ｅは略円筒形状をなし、その軸方向は、鋳造固定型４１と鋳造可動型４２とによって砂中子１の幅木部１１が挟持されることにより押圧される方向に一致し、一対の側面１１Ｃ、１１Ｄを規定する一対の壁部１１Ｆ、１１Ｇ間を掛渡している。リブ１１Ｅの内周面により画成される空間は、リブ１１Ｅの軸方向の一端の位置に相当する一方の壁部１１Ｆの位置において、幅木部１１の外方へ向けて開口する。リブ１１Ｅの内周面により画成される空間のリブ１１Ｅの軸方向の他端は、他方の壁部１１Ｇによって塞がれている。リブ１１Ｅの内周面により画成される空間は、リブ１１Ｅ以外の部分である砂中子１内部の空間の部分とは連通していない。
【００１７】
幅木部１１内にリブ１１Ｅが設けられているため、幅木部１１内部において、幅木部１１が鋳造固定型４１と鋳造可動型４２とによって挟持されることにより押圧される方向にあたかも柱が立ったような構成とすることができ、幅木部１１の強度を高めることができる。このため、鋳造時に鋳造固定型４１と鋳造可動型４２とによって幅木部１１が押圧されたときに、幅木部１１の割れを防止することができる。
【００１８】
砂中子の製造方法では、先ず、砂中子固定型２１と砂中子可動型２２とを備え砂中子１を製造するための砂中子金型２の砂中子固定型２１の内壁に、ピン２３を固定する。ピン２３は、砂中子固定型２１とは別体で構成され、略円柱形状をなしており、その一端が、図２（ａ）に示されるように砂中子固定型２１の内壁２１Ａに固定される。ピン２３が固定される砂中子固定型２１の内壁２１Ａは、後述のように砂中子キャビティ２ａ内で製造され未だ砂中子キャビティ２ａ内に砂中子１があるときの、当該砂中子１の幅木部１１の一方の壁部１１Ｆに対向する砂中子固定型２１の部分である。ピン２３は、砂中子固定型２１の内壁２１Ａから砂中子可動型２２の内壁２２Ａへ向けて砂中子キャビティ２ａ内の所定の位置に至るまで延出しており、砂中子可動型２２には到達していない。
【００１９】
次に、図２（ａ）に示されるように砂中子金型２の型閉めを行う。型閉めされた状態の砂中子金型２には砂中子金型開口部２ｂが形成されており、砂中子金型開口部２ｂは砂中子キャビティ２ａに連通している。そして、シェル砂充填工程を行う。シェル砂充填工程では、図２（ｂ）に示されるように、砂中子金型開口部２ｂを砂中子キャビティ２ａに対して略鉛直上方に位置させた状態として、図２（ｂ）の矢印で示されるように、砂中子金型開口部２ｂからシェル砂３を注入し、砂中子キャビティ２ａ内に充填する。
【００２０】
次に、シェル砂焼成工程を行う。シェル砂焼成工程では、図２（ｃ）に示されるように、シェル砂充填工程において充填されたシェル砂３を砂中子金型２内において焼成する。より具体的には、砂中子キャビティ２ａ内に充填されたシェル砂３に対して、エアによって樹脂を充填させた後、砂中子金型２の温度を略３００℃程度とする。
【００２１】
このことにより、砂中子金型２からの熱で、時間が経つにつれてシェル砂３が樹脂によって除々に結合してゆく。熱は砂中子金型２に接触しているシェル砂３の部分から伝達されてゆくため、砂中子キャビティ２ａ内におけるシェル砂３の金型接触位置近傍部分が焼成結合部３Ａとなる。砂中子キャビティ２ａの内方に相当するシェル砂３の部分は、熱がそれほど伝達されずに焼成結合部３Ａとはならず、流動可能な状態になっている。
【００２２】
シェル砂焼成工程を行うことによって、ピン２３の周囲に位置しているシェル砂３を焼成結合部３Ａの一部とすることができ、砂中子１に、幅木部１１の一対の壁部１１Ｆ、１１Ｇ間を掛渡す形状のリブ１１Ｅを形成することができる。
【００２３】
次に、シェル砂排出工程を行う。シェル砂排出工程では、図２（ｄ）に示されるように、砂中子金型２を反転させ砂中子金型開口部２ｂを砂中子キャビティ２ａに対して略鉛直下方へ位置させる。このことにより、砂中子キャビティ２ａ内のシェル砂３のうちの焼成結合部３Ａをなす部分以外の部分を、砂中子金型開口部２ｂから砂中子金型２の外部へ排出させる。
【００２４】
シェル砂排出工程によりシェル砂３が排出されることによって、焼成結合部３Ａにより中空の幅木部１１、製品形成部１２、及びブロー部１３が形成され、砂中子１の外形が規定される。そして、砂中子金型２の型開きが行われ、図２（ｅ）に示されるように、砂中子１が取出される。以上が砂中子の製造方法である。
【００２５】
鋳造時には、製造された砂中子１は、型が開いた状態の鋳造金型４の鋳造可動型４２の所定個所に固定される。そして、型閉めを行うことにより、幅木部１１が鋳造固定型４１と鋳造可動型４２とによって、図３の矢印で示されるように押圧されて挟持された状態で、鋳造キャビティ４ａ内に配置される。このとき、砂中子金型２の砂中子金型開口部２ｂ近傍部分で形成された砂中子１のブロー部１３のブロー部開口部１３ａは、幅木部１１が鋳造固定型４１と鋳造可動型４２とによって挟持されることによって、鋳造キャビティ４ａ内に流入する溶湯に対してシールされた状態となっているため、溶湯はブロー部開口部１３ａから砂中子１内部へ流入しない。
【００２６】
本発明による砂中子及び砂中子の製造方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態では、ピン２３は、砂中子キャビティ２ａを画成する砂中子固定型２１の内壁２１Ａに設けられたが、砂中子可動型の内壁に設けられてもよい。更に、ピンは、砂中子固定型と砂中子可動型との両方に設けられ、互いに対向し当接するいわゆる突合せの構成としてもよい。
【００２７】
また、ピンは、砂中子固定型若しくは砂中子可動型、又はこれら両方に着脱可能に固定してもよく、砂中子固定型若しくは砂中子可動型、又はこれら両方に一体に設けられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の砂中子及び砂中子の製造方法は、砂中子の幅木部が鋳造固定型と鋳造可動型とによって狭持されて鋳造キャビティ内に配置された状態で鋳造が行われる分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態による砂中子を示す概略斜視図。
【図２（ａ）】本発明の実施の形態による砂中子の製造方法を実施するために用いられる砂中子金型を示す概略断面図。
【図２（ｂ）】本発明の実施の形態による砂中子の製造方法のシェル砂充填工程を行っている様子を示す概略断面図。
【図２（ｃ）】本発明の実施の形態による砂中子の製造方法のシェル砂焼成工程を行っている様子を示す概略断面図。
【図２（ｄ）】本発明の実施の形態による砂中子の製造方法のシェル砂排出工程を行っている様子を示す概略断面図。
【図２（ｅ）】本発明の実施の形態による砂中子の製造方法により製造された砂中子を示す概略断面図。
【図３】本発明の実施の形態による砂中子を鋳造金型にセットした状態を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１        砂中子
２        砂中子金型
２ａ      砂中子キャビティ
２ｂ      砂中子金型開口部
３        シェル砂
３Ａ      焼成結合部
４        鋳造金型
４ａ      鋳造キャビティ
１１      幅木部
１１Ｅ    リブ
１１Ｆ、１１Ｇ        壁部
２１      砂中子固定型
２２      砂中子可動型
２３      ピン
４１      鋳造固定型
４２      鋳造可動型
【図１】
2005334906.tif 000003
【図２（ａ）】
2005334906.tif 000004
【図２（ｂ）】
2005334906.tif 000005
【図２（ｃ）】
2005334906.tif 000006
【図２（ｄ）】
2005334906.tif 000007
【図２（ｅ）】
2005334906.tif 000008
【図３】
2005334906.tif 000009