(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型内に断熱材としての珪藻土を２０質量％〜３５質量％、粘結剤としてのベントナイトを１質量％〜７質量％、離型剤を１質量％〜５質量％、界面活性剤を５ｐｐｍ〜５０ｐｐｍ含み、残部が水である塗型材を塗布し、前記界面活性剤の作用下に、該塗型材の塗型面から突出してアンダーカット部を有する球状部を複数個設ける工程と、
前記金型内を不活性ガス雰囲気に置換する工程と、
前記塗型材が塗布された前記金型を回転させながら、前記金型内に鋳鉄の溶湯を注湯することにより、前記塗型面に突出形成された前記球状部を該溶湯に転写して、鋳ぐるみ表面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突起を設ける工程と、
を有することを特徴とする鋳鉄製鋳ぐるみ部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法において、前記金型のモールド回転数が、前記塗型材塗布時にＧＮｏ．２５〜ＧＮｏ．３５に設定されることを特徴とする鋳鉄製鋳ぐるみ部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、他金属、例えば、アルミニウム合金に鋳ぐるまれる鋳鉄製鋳ぐるみ部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車用エンジンを構成するシリンダブロックでは、一般的に、軽量化のためにアルミニウム合金製シリンダブロックが採用されている。その際、耐摩耗性等が要求される摺動面に対応して、鋳鉄製のシリンダライナ（鋳ぐるみ部材）が組み込まれている。また、ブレーキドラムにおいても同様に、鋳鉄製シュー（鋳ぐるみ部材）が用いられている。
【０００３】
ところで、鋳鉄製の鋳ぐるみ部材を、他金属、例えば、アルミニウム合金で鋳ぐるむ際、前記鋳ぐるみ部材と前記アルミニウム合金との密着性および該アルミニウム合金の充填性が要求されている。そこで、例えば、特開２００１−１７０７５５号公報に開示されているように、表面粗さの最大高さが６５μｍ〜２６０μｍ、凹凸の平均間隔が０．６ｍｍ〜１．５ｍｍである鋳ぐるみ面を有する鋳ぐるみ用鋳鉄部材が知られている。
【０００４】
これにより、鋳ぐるみ部材の外周にアルミニウム合金をダイカストした際に、凹凸部へのアルミニウム合金の充填性がよく、かつ、アルミニウム合金との密着性に優れた鋳ぐるみ製品を得ることができる、としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来技術では、所望の鋳ぐるみ面を形成する際に、塗型材として平均粒径が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの珪砂を２０質量％〜４５質量％、平均粒径が０．１ｍｍ以下のシリカフラワを１０質量％〜３０質量％、粘結剤を２質量％〜１０質量％、および水を３０質量％〜６０質量％混合した混濁液が用いられている。
【０００６】
従って、この従来技術では、加熱された鋳型内面に塗布剤を塗布した後乾燥させる際に、この塗型材から発生する蒸気の抜け穴によって無数の微細な窪みが発生し、溶融鋳鉄を注湯することによって前記窪みに対応する針状の突起部を有する鋳ぐるみ面が形成されている。
【０００７】
この場合、図８に示すように、鋳ぐるみ部材１には、針状突起２を有する鋳ぐるみ面３が形成されており、この鋳ぐるみ面３がアルミニウム合金材４に鋳ぐるまれて鋳ぐるみ製品５が得られている。その際、鋳ぐるみ面３に複数の針状突起２が設けられているため、矢印Ａ方向への相対的なずれが発生することがなく、残留応力の低減を図ることができる。
【０００８】
しかしながら、上記の鋳ぐるみ製品５では、針状突起２に平行する矢印Ｂ方向に沿って、鋳ぐるみ部材１とアルミニウム合金材４との間に剥離が発生し易い。これにより、鋳ぐるみ部材１とアルミニウム合金材４との密着性が低下するとともに、前記鋳ぐるみ部材１と前記アルミニウム合金材４との接触面積が低下して、熱伝導性が低下するという問題が指摘されている。
【０００９】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な工程で、他の金属との密着性を有効に向上させるとともに、所望の熱伝導性を維持することが可能な鋳鉄製鋳ぐるみ部材の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る鋳鉄製鋳ぐるみ部材の製造方法では、金型内に断熱材、粘結剤、離型剤、界面活性剤および水を含む塗型材が塗布された後、前記金型内が不活性ガス雰囲気に置換される。この状態で、金型が回転されながら、前記金型内に鋳鉄の溶湯が注湯されることにより、鋳ぐるみ表面には、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突起が設けられる。
【００１１】
すなわち、金型内に塗型材が塗布される際、この塗型材に含まれる界面活性剤の作用下に、前記塗型材の一部が表面張力によって球状部を構成する。このため、塗型材には、金型内面に対応する塗型面からアンダーカット部を有する球状部が多数設けられる。
【００１２】
次に、金型内が不活性ガス雰囲気に置換されるため、溶湯の表面に酸化膜が形成されることを阻止することができ、前記金型内での湯流れ性が有効に向上する。従って、溶湯は、塗型材の球状部を覆ってアンダーカット部まで円滑かつ確実に充填され、前記塗型材の形状を正確に転写することが可能になる。
【００１３】
これにより、鋳鉄製鋳ぐるみ部材は、鋳ぐるみ表面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突起を確実に設けることができ、例えば、アルミニウム合金等の他の金属との密着性および熱伝導性が有効に向上する。
【００１４】
また、塗型材は、断熱材として珪藻土が２０質量％〜３５質量％、粘結剤としてベントナイトが１質量％〜７質量％、離型剤が１質量％〜５質量％、界面活性剤が５ｐｐｍ〜５０ｐｐｍ、残部が水に設定されている。
【００１５】
珪藻土が２０質量％未満では、断熱材としての効果が得られない一方、３５質量％を超えると、粘度が上昇して流動性が低下してしまう。ベントナイトが１質量％未満では、十分な粘結性が得られずに他の物質が分離する一方、７質量％を超えると、粘度が高くなって崩壊性が低下する。
【００１６】
離型剤が１質量％未満では、離型剤としての効果が得られなくなる一方、５質量％を超えると、鋳造時の溶湯の熱によって、その組成に含まれる構造水がガスとなり、鋳鉄製鋳ぐるみ部材にガス欠陥が発生するおそれがある。また、界面活性剤が５ｐｐｍ未満では、形状維持効果が得られなくなる一方、５０ｐｐｍを超えると、発泡してしまう。
【００１７】
さらにまた、金型のモールド回転数が、塗型材塗布時にＧＮｏ．２５〜ＧＮｏ．３５に設定されている。モールド回転数がＧＮｏ．２５未満では、塗型材の球状部の潰れが小さくなり、前記球状部同士の間隔が広くなってしまう。このため、鋳鉄製鋳ぐるみ部材の突起に、所望のアンダーカット量を確保することができず、十分な密着性が得られない。一方、モールド回転数がＧＮｏ．３５を超えると、塗型材の球状部の潰れが大きくなり、前記球状部同士の間隔が狭くなってしまう。従って、鋳鉄製鋳ぐるみ部材の突起は、小径部の径が球状部間に対応して相当に小さくなり、この小径部が破断するおそれがある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係る鋳鉄製鋳ぐるみ部材の製造方法により製造されるシリンダライナ（鋳鉄製鋳ぐるみ部材）１０を鋳ぐるむシリンダブロック１２の一部分解斜視説明図である。
【００１９】
シリンダブロック１２は、軽量化を図るため、例えば、アルミニウム合金製ブロック１４を備える。鋳鉄製のシリンダライナ１０を鋳ぐるんでアルミニウム合金製ブロック１４が鋳造されることにより、シリンダブロック１２が製造されている。
【００２０】
シリンダライナ１０は、後述するように、遠心鋳造法により鋳鉄を用いて製造されている。図２に模式的に示すように、シリンダライナ１０の外周面に設けられている鋳ぐるみ表面１６には、外方に向かって拡開する略円錐状のアンダーカット部１８を有する複数の突起２０が設けられている。
【００２１】
図３に示すように、シリンダブロック１２では、シリンダライナ１０の各突起２０の間隙に、アルミニウム合金製ブロック１４が充填されて球状接合部２２が形成されている。
【００２２】
次に、このように構成されるシリンダライナ１０を製造する方法について、説明する。
【００２３】
まず、図４に示すように、遠心鋳造装置を構成する鋳型（金型）３０は、例えば、円筒形状を有しており、図示しない駆動部を介して回転自在に支持されている。
【００２４】
そこで、鋳型３０をモールド回転数がＧＮｏ．２５〜ＧＮｏ．３５の範囲内で回転させながら、この鋳型３０の内周面３４には、塗型材３６が塗布される。この塗型材３６は、断熱材、粘結剤、離型剤、界面活性剤および水を含んでいる。具体的には、断熱材として、例えば、珪藻土が２０質量％〜３５質量％、粘結剤として、例えば、ベントナイトが１質量％〜７質量％、離型剤が１質量％〜５質量％、界面活性剤が５ｐｐｍ〜５０ｐｐｍ、残部が水に設定されている。
【００２５】
塗型材３６の塗布時には、この塗型材３６に含まれる界面活性剤の作用下に、前記塗型材３６の一部が表面張力によって塗型面３６ａから外部に膨出する球状部３６ｂが構成される。このため、塗型材３６には、金型面である内周面３４に対応する塗型面３６ａからアンダーカット部３６ｃを有する球状部３６ｂが多数設けられる。
【００２６】
次いで、鋳型３０内の雰囲気が、例えば、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気に置換される。この状態で、鋳型３０をモールド回転数がＧＮｏ．１００〜ＧＮｏ．１３５の範囲内で回転するとともに、鋳型３０内に鋳鉄の溶湯４０が注湯される。
【００２７】
このため、溶湯４０は、塗型材３６の球状部３６ｂを覆って充填され、この塗型材３６の形状が転写される。これにより、鋳型３０内には、円筒形状を有して外周面に複数の突起２０を有する鋳ぐるみ表面１６が形成されたシリンダライナ１０が製造される。
【００２８】
この場合、本実施形態では、塗型材３６が断熱材、粘結剤、離型剤、界面活性剤および水を含んでいる。断熱材は、例えば、珪藻土であり、鋳型３０内に注湯される溶湯４０の温度を最適に保持する機能を有する。珪藻土は、２０質量％〜３５質量％に設定される。珪藻土が２０質量％未満では、断熱材としての効果が得られない一方、３５質量％を超えると、粘度が上昇して流動性が低下してしまう。
【００２９】
粘結剤は、塗型材３６の球状部３６ｂの形状を保持する機能を有し、例えば、ベントナイトが使用される。このベントナイトは、１質量％〜７質量％に設定される。ベントナイトが１質量％未満では、十分な粘結性が得られずに他の物質が分離する一方、７質量％を超えると、粘度が高くなって崩壊性が低下する。
【００３０】
離型剤は、１質量％〜５質量％に設定される。離型剤が１質量％未満では、離型剤としての効果が得られなくなる一方、５質量％を超えると、鋳造時の溶湯４０の熱によってその組成に含まれる構造水がガスとなり、シリンダライナ１０にガス欠陥が発生するおそれがある。
【００３１】
界面活性剤は、塗型材３６の表面張力を増加させて球状部３６ｂの形状を維持する機能を有する。界面活性剤は、５ｐｐｍ〜５０ｐｐｍに設定される。この界面活性剤が５ｐｐｍ未満では、形状維持効果が得られなくなる一方、５０ｐｐｍを超えると、発泡してしまう。
【００３２】
また、本実施形態では、鋳型３０の内周面３４に塗型材３６の塗布が終了した後、この鋳型３０内が不活性ガス雰囲気に置換された状態で、溶湯４０が注湯される。このため、鋳型３０内に注湯される溶湯４０の表面に酸化膜が形成されることがなく、前記鋳型３０内での前記溶湯４０の湯流れ性が有効に向上する。従って、溶湯４０は、塗型材３６の球状部３６ｂを覆ってアンダーカット部３６ｃまで円滑かつ確実に充填され、前記塗型材３６の形状を正確に転写することが可能になる。
【００３３】
これにより、シリンダライナ１０は、鋳ぐるみ表面１６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１８を有する複数の突起２０を確実に設けることができる。このため、シリンダライナ１０を鋳ぐるむアルミニウム合金製ブロック１４との密着性および熱伝導性が有効に向上するという効果が得られる。
【００３４】
さらに、本実施形態では、図２に模式的に示すように、各突起２０のアンダーカット部１８が略円錐形状に形成され、シリンダライナ１０の周方向（矢印Ｘ方向）および軸方向（矢印Ｙ方向）に対してもアンダーカット形状を有している。従って、図３に示すように、シリンダライナ１０とアルミニウム合金製ブロック１４とは、このシリンダライナ１０の突起２０とこのアルミニウム合金製ブロック１４の球状接合部２２とが互いに密着している。
【００３５】
これにより、シリンダライナ１０とアルミニウム合金製ブロック１４とは、矢印Ａ方向の変位、すなわち、ずれを防止してシリンダブロック１２の軸間部１５に発生する残留応力の低減を図るとともに、矢印Ｂ方向のずれ、すなわち、剥がれを阻止して相互の密着強度が低下することを可及的に回避することができる。
【００３６】
しかも、シリンダライナ１０とアルミニウム合金製ブロック１４との密着表面積が増大する。このため、摺動等によってシリンダライナ１０に発生する熱を、アルミニウム合金製ブロック１４に効率よく伝えることが可能になり、放熱性を向上させることができる。
【００３７】
また、鋳型３０のモールド回転数が、塗型材３６の塗布時にＧＮｏ．２５〜ＧＮｏ．３５に設定されている。モールド回転数がＧＮｏ．２５未満では、図６に示すように、塗型材３６の球状部３６ｂの潰れが小さくなり、前記球状部３６ｂ同士の間隔Ｈ１が広くなってしまう。これにより、シリンダライナ１０の突起２０に所望のアンダーカット量を確保することができず、十分な密着性が得られない。
【００３８】
一方、モールド回転数がＧＮｏ．３５を超えると、図７に示すように、塗型材３６の球状部３６ｂの潰れが大きくなり、前記球状部３６ｂ同士の間隔Ｈ２が狭くなってしまう。従って、シリンダライナ１０の突起２０は、小径部の径が球状部３６ｂ間に対応して相当に小さくなり、この小径部が破断するおそれがある。
【００３９】
なお、本実施形態では、鋳鉄製鋳ぐるみ部材としてシリンダブロック１２のシリンダライナ１０を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ブレーキドラムのブレーキシューにも適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明に係る鋳鉄製鋳ぐるみ部材の製造方法では、簡単な工程で、鋳鉄製鋳ぐるみ部材の鋳ぐるみ表面に、略円錐状のアンダーカット部を有する球体状突起を確実に設けることができ、例えば、アルミニウム合金等の他の金属との密着性および熱伝導性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る鋳鉄製鋳ぐるみ部材の製造方法により製造されるシリンダライナを鋳ぐるむシリンダブロックの一部分解斜視説明図である。
【図２】前記シリンダライナの突起を模式的に示す一部拡大斜視図である。
【図３】前記シリンダブロックの一部断面説明図である。
【図４】鋳型に塗型材を塗布する際の説明図である。
【図５】前記鋳型に溶湯を注湯する際の説明図である。
【図６】回転数が小さい際の塗型材の説明図である。
【図７】回転数が大きい際の塗型材の説明図である。
【図８】従来の鋳ぐるみ部材の説明図である。
【符号の説明】
１０…シリンダライナ              １２…シリンダブロック
１４…アルミニウム合金製ブロック  １６…鋳ぐるみ表面
１８、３６ｃ…アンダーカット部    ２０…突起
２２…球状接合部                  ３０…鋳型
３４…内周面                      ３６…塗型材
３６ａ…塗型面                    ３６ｂ…球状部
４０…溶湯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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