JPH04251656A - アルミニウム又はアルミニウム合金から作られ且つ一体化チャネルを有する鋳造部品の製造方法 - Google Patents
アルミニウム又はアルミニウム合金から作られ且つ一体化チャネルを有する鋳造部品の製造方法Info
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- JPH04251656A JPH04251656A JP3188818A JP18881891A JPH04251656A JP H04251656 A JPH04251656 A JP H04251656A JP 3188818 A JP3188818 A JP 3188818A JP 18881891 A JP18881891 A JP 18881891A JP H04251656 A JPH04251656 A JP H04251656A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
-
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- B22D19/0072—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making objects with integrated channels
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- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
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- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム又はアル
ミニウム合金から作られ且つ潤滑剤又は液体冷却材の循
環の観点から一体化チャネルを有する鋳造部品の製造方
法に係わる。本発明は特にシリンダヘッドの製作に応用
し得る。
ミニウム合金から作られ且つ潤滑剤又は液体冷却材の循
環の観点から一体化チャネルを有する鋳造部品の製造方
法に係わる。本発明は特にシリンダヘッドの製作に応用
し得る。
【０００２】
【従来の技術】このタイプの方法が知られており、それ
が日本特許公開ＪＡ−第５５− ７３４５５号及びＪＡ
−第５５− ６８１６８号に記述されている。その場合
砂又は同様材料で満たされた金属チューブが鋳造部品の
中に埋められている。凝固後に砂が除去される。しかし
この方法は次のような欠点がある。
が日本特許公開ＪＡ−第５５− ７３４５５号及びＪＡ
−第５５− ６８１６８号に記述されている。その場合
砂又は同様材料で満たされた金属チューブが鋳造部品の
中に埋められている。凝固後に砂が除去される。しかし
この方法は次のような欠点がある。
【０００３】−鋳造の前に該チューブを砂で充填する必
要があり、チューブが短く且つ曲りくねっている場合は
特にこの作業は追加の且つ熟練した操作を必要とする。
要があり、チューブが短く且つ曲りくねっている場合は
特にこの作業は追加の且つ熟練した操作を必要とする。
【０００４】−鋳造後はチャネルの中に含まれている砂
を除かなければならず、この作業もチャネルが短く且つ
曲りくねっている場合は困難となる。
を除かなければならず、この作業もチャネルが短く且つ
曲りくねっている場合は困難となる。
【０００５】−チューブの内壁上に付着し残留している
砂粒を除くことは可能性がなく、しかもこれら粒子が次
に（例えば潤滑又は冷却）の適用系中に引込まれた際は
難題が発生する。
砂粒を除くことは可能性がなく、しかもこれら粒子が次
に（例えば潤滑又は冷却）の適用系中に引込まれた際は
難題が発生する。
【０００６】−鋳造中の該チューブの冷却は困難である
。
。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本出願人は前記のよう
なこれら欠点を除くことを意図して本発明による次の方
法を開発した。
なこれら欠点を除くことを意図して本発明による次の方
法を開発した。
【０００８】
【課題を解決するための手段】アルミニウム又はその合
金で作られ、且つ予め成形されて追加的に１つ以上のタ
ップを具備した１つ以上のメインチューブが、鋳型内の
特定位置に配置され、その場合該チューブの端部は鋳型
を通り又はコア部分を通って鋳型の外部に相当する位置
にあることができ、また閉鎖端部はコア部分内に埋めら
れていてもよい。
金で作られ、且つ予め成形されて追加的に１つ以上のタ
ップを具備した１つ以上のメインチューブが、鋳型内の
特定位置に配置され、その場合該チューブの端部は鋳型
を通り又はコア部分を通って鋳型の外部に相当する位置
にあることができ、また閉鎖端部はコア部分内に埋めら
れていてもよい。
【０００９】該チューブ又はチューブのシステムを埋め
るべく、鋳型を開鎖した後において該鋳型の中に部品の
合金を注湯する。
るべく、鋳型を開鎖した後において該鋳型の中に部品の
合金を注湯する。
【００１０】チューブを構成する合金及びそれらの厚さ
は、鋳型を液体合金で充填している間にチューブに局所
点融解がどこにも生じないように特定されている。Ａ５
（ＡＦＮＯＲ−ＮＦ−５７７０２ 標準）のチューブで
、その厚みが１ｍｍより大きいものが一般に好適である
。チューブの曲がり半径は、例えばエルボの伸長した繊
維において厚みの減少が余りに著しく、従って鋳型に充
填中のチューブ強度が不適合であってはならない。好ま
しくは曲がりの半径が、チューブ外径の３倍以上がよい
。
は、鋳型を液体合金で充填している間にチューブに局所
点融解がどこにも生じないように特定されている。Ａ５
（ＡＦＮＯＲ−ＮＦ−５７７０２ 標準）のチューブで
、その厚みが１ｍｍより大きいものが一般に好適である
。チューブの曲がり半径は、例えばエルボの伸長した繊
維において厚みの減少が余りに著しく、従って鋳型に充
填中のチューブ強度が不適合であってはならない。好ま
しくは曲がりの半径が、チューブ外径の３倍以上がよい
。
【００１１】タップがメインチューブの上に固定される
。
。
【００１２】ａ） カラーを介する場合は、該カラー
はチューブの横方向圧縮により得られてメインチューブ
の外径にほぼ等しく成形される。次に該タップが接着又
は溶接によって固定される。位置付けはカラーによって
付与されメインチューブ内にタップがはめ合わされる（
図２）。
はチューブの横方向圧縮により得られてメインチューブ
の外径にほぼ等しく成形される。次に該タップが接着又
は溶接によって固定される。位置付けはカラーによって
付与されメインチューブ内にタップがはめ合わされる（
図２）。
【００１３】ｂ） タップの面取り端部が、０．５ｍ
ｍ までの範囲の正の過剰サイズをもってメインチュー
ブの開口内に圧入ばめされる。位置決めはタップの縦方
向リブの端部によって与えられ横方向での不動が保証さ
れる。
ｍ までの範囲の正の過剰サイズをもってメインチュー
ブの開口内に圧入ばめされる。位置決めはタップの縦方
向リブの端部によって与えられ横方向での不動が保証さ
れる。
【００１４】ｃ） タップを直接に溶接にしてもよい
。
。
【００１５】メインチューブ内へのタップの侵入深さは
、該チューブの内面に関しては約１ｍｍである。この位
置付けはａ）の場合はカラーによって、ｂ）の場合はエ
ンボス加工で設けた外側の縦方向リブを端部ではめ合い
することによって得られる。後者の場合は結果としての
寸法拡大が横方向不動を保証し、リブの端部フランジが
チューブ上へのはめ合いの軸方向位置付けを確実にする
。チューブ（又はチューブのシステム）の鋳型内での位
置決めは、チューブの基準位置に関してその調心を確実
にすることで、これによりチューブの軸方向膨脹とその
回転阻止が許可される。
、該チューブの内面に関しては約１ｍｍである。この位
置付けはａ）の場合はカラーによって、ｂ）の場合はエ
ンボス加工で設けた外側の縦方向リブを端部ではめ合い
することによって得られる。後者の場合は結果としての
寸法拡大が横方向不動を保証し、リブの端部フランジが
チューブ上へのはめ合いの軸方向位置付けを確実にする
。チューブ（又はチューブのシステム）の鋳型内での位
置決めは、チューブの基準位置に関してその調心を確実
にすることで、これによりチューブの軸方向膨脹とその
回転阻止が許可される。
【００１６】鋳型内の該チューブ（又はチューブのシス
テム）の位置決めが、例えば鋳造部品の有用部分の外部
に９０度曲ったエルボによった達成され、該エルボは、
１〜２ｍｍ範囲の隙間をとって約５０ｃｍ長さの鋳型で
あり得る鋳型に隣接したコア中に挿入される。チューブ
の他の端部は円筒状ハウジングコア内に挿入され、この
場合にはチューブの自由な軸方向膨脹は可能で、しかも
鋳型内でのチューブのシステムの完全な中心合わせが保
証されている。鋳型自体は、アルミニウム合金の鋳造の
通常条件下では、砂、金属又は混合物などから形成され
ている。 適用される合金は、Ｙ２０、２３又はＹ３０、Ｙ３３状
態のＡＳ７Ｇ又はＡＳ５Ｕ３Ｇで、ＡＦＮＯＲＮＦ−Ａ
−５７７０２ 標準に従うものである。
テム）の位置決めが、例えば鋳造部品の有用部分の外部
に９０度曲ったエルボによった達成され、該エルボは、
１〜２ｍｍ範囲の隙間をとって約５０ｃｍ長さの鋳型で
あり得る鋳型に隣接したコア中に挿入される。チューブ
の他の端部は円筒状ハウジングコア内に挿入され、この
場合にはチューブの自由な軸方向膨脹は可能で、しかも
鋳型内でのチューブのシステムの完全な中心合わせが保
証されている。鋳型自体は、アルミニウム合金の鋳造の
通常条件下では、砂、金属又は混合物などから形成され
ている。 適用される合金は、Ｙ２０、２３又はＹ３０、Ｙ３３状
態のＡＳ７Ｇ又はＡＳ５Ｕ３Ｇで、ＡＦＮＯＲＮＦ−Ａ
−５７７０２ 標準に従うものである。
【００１７】タップ中心間の距離は、鋳造の間における
メインチューブの変形及び部品の凝固における変形など
を考慮して所望の大きさに調節される。即ち液体金属の
熱の効果による伸び及び部品が凝固する際の縮み量など
が考慮される。
メインチューブの変形及び部品の凝固における変形など
を考慮して所望の大きさに調節される。即ち液体金属の
熱の効果による伸び及び部品が凝固する際の縮み量など
が考慮される。
【００１８】部品の鋳造温度は部品の正確な製造が可能
である限りの最低温度であり、またチューブの融解が起
こらぬよう選ばれる。鋳造温度は ７６０℃以下であり
、好ましくは７２０ 〜 ７４０℃である。
である限りの最低温度であり、またチューブの融解が起
こらぬよう選ばれる。鋳造温度は ７６０℃以下であり
、好ましくは７２０ 〜 ７４０℃である。
【００１９】好ましい処置の例として、使用されるチュ
ーブの通常の内径は３〜１５ｍｍである。
ーブの通常の内径は３〜１５ｍｍである。
【００２０】チューブ及びさらにタップを含むチューブ
のシステムのための合金、及び鋳造部品の合金の選択は
、鋳造される合金の融点がチューブ又はチューブのシス
テムを構成する金属（又は合金）の融点以下で行なわれ
る。
のシステムのための合金、及び鋳造部品の合金の選択は
、鋳造される合金の融点がチューブ又はチューブのシス
テムを構成する金属（又は合金）の融点以下で行なわれ
る。
【００２１】充填段階においては、チューブシステムと
融解金属との間の接触時間は１０秒以下、好ましくは５
秒である。
融解金属との間の接触時間は１０秒以下、好ましくは５
秒である。
【００２２】前記チューブ（又はチューブのシステム）
はさらに、鋳造作業の間において、圧縮空気又は液体窒
素蒸気のような冷却流体の循環によって冷却されること
もできる。
はさらに、鋳造作業の間において、圧縮空気又は液体窒
素蒸気のような冷却流体の循環によって冷却されること
もできる。
【００２３】
【実施例】本発明は、図１から図３に例示的に掲示され
た添付図面を参照しシリンダヘッドの鋳造を例により十
分に理解されよう。
た添付図面を参照しシリンダヘッドの鋳造を例により十
分に理解されよう。
【００２４】図１は鋳型の中に配置されたチューブとタ
ップの断面図であって、図１のＡは図１のＢのＩＩ−Ｉ
Ｉ線に沿う正面図であり、また図１のＢは図１のＡのＩ
−Ｉ線に沿う横断平面図である。
ップの断面図であって、図１のＡは図１のＢのＩＩ−Ｉ
Ｉ線に沿う正面図であり、また図１のＢは図１のＡのＩ
−Ｉ線に沿う横断平面図である。
【００２５】図面の簡略化のために重力鋳造用の溶湯供
給システムは図示されていない。
給システムは図示されていない。
【００２６】閉鎖タップ２を３つ備えたチューブ１が鋳
型３内に配置されており、鋳型は下型４及び上型５から
構成されて、これらの型は分離線６において相互に静置
されている。チューブ１は外内径において１２×８ｍｍ
の寸法を、またタップ２は外内径において６×４ｍｍを
有している。鋳型はＡＳＨＬＡＮＤ ＡＶＥＢＥＮＥ
会社からのＰＥＴ−ＳＥＴ混合物で、その組成は、−５
５ＡＦＡシリカ −イソシアネート ０．６％（重量で）−フェノール樹
脂 ０．６％（重量で）−ＰＰ ３／４ カタリス
ト＝樹脂の量２０％（重量で）タップ２はカラー７を備
え、カラー７は成形され且つシアノアクリール接着剤１
０（ＬＯＣＴＩＴＥ会社からのＢｌａｃｋ Ｍａｘ）に
よってメインチューブ１の上に固着されている。
型３内に配置されており、鋳型は下型４及び上型５から
構成されて、これらの型は分離線６において相互に静置
されている。チューブ１は外内径において１２×８ｍｍ
の寸法を、またタップ２は外内径において６×４ｍｍを
有している。鋳型はＡＳＨＬＡＮＤ ＡＶＥＢＥＮＥ
会社からのＰＥＴ−ＳＥＴ混合物で、その組成は、−５
５ＡＦＡシリカ −イソシアネート ０．６％（重量で）−フェノール樹
脂 ０．６％（重量で）−ＰＰ ３／４ カタリス
ト＝樹脂の量２０％（重量で）タップ２はカラー７を備
え、カラー７は成形され且つシアノアクリール接着剤１
０（ＬＯＣＴＩＴＥ会社からのＢｌａｃｋ Ｍａｘ）に
よってメインチューブ１の上に固着されている。
【００２７】メインチューブ１は、鋳型３のコア部分９
中に配置された端部エルボ８を有し、ここでの間隙１２
は１〜２ｍｍであって、タップ付きチューブ１を鋳型３
内に正確に位置付けることができる。長さが５０ｃｍあ
るチューブ１の別の偏平化端部１３は、まっ直ぐであり
且つ鋳型３のコア部分１０内で滑動可能である（即ち鋳
型の外へ自由膨脹が可能である）。
中に配置された端部エルボ８を有し、ここでの間隙１２
は１〜２ｍｍであって、タップ付きチューブ１を鋳型３
内に正確に位置付けることができる。長さが５０ｃｍあ
るチューブ１の別の偏平化端部１３は、まっ直ぐであり
且つ鋳型３のコア部分１０内で滑動可能である（即ち鋳
型の外へ自由膨脹が可能である）。
【００２８】図２は、タップ２がカラー７を介してメイ
ンチューブ１へ結合される詳細断面図を示し、種々の成
形段階を経て（図２のＡから図２のＤ参照）カラーが成
形され且つ接合される。
ンチューブ１へ結合される詳細断面図を示し、種々の成
形段階を経て（図２のＡから図２のＤ参照）カラーが成
形され且つ接合される。
【００２９】図２のＡから図２のＣに示すように、例え
ばカラー７はタップ２を構成すべきチューブをある部分
で膨脹させ、次に膨脹部を織り畳んでフランジ状にし、
こうした成形後にこれらカラーがチューブ１へ固着され
る（図２のＤ参照）。
ばカラー７はタップ２を構成すべきチューブをある部分
で膨脹させ、次に膨脹部を織り畳んでフランジ状にし、
こうした成形後にこれらカラーがチューブ１へ固着され
る（図２のＤ参照）。
【００３０】タップ２のチューブ１内への侵入は、ほぼ
１ｍｍである図示の長さｌ にわたって行なう。
１ｍｍである図示の長さｌ にわたって行なう。
【００３１】チューブ１及びそのタップ２は前述のよう
に鋳型３内に配置され、次にＡＳ５Ｕ３Ｇ合金が、温度
７３０℃で １２０ｌ ／分の速度で注湯される。
に鋳型３内に配置され、次にＡＳ５Ｕ３Ｇ合金が、温度
７３０℃で １２０ｌ ／分の速度で注湯される。
【００３２】凝固後に、一体化チャネルのシステムを備
えた部品が鋳型から外され、例えば８、１３のような無
用の余剰長さ部分が続いて除去される。
えた部品が鋳型から外され、例えば８、１３のような無
用の余剰長さ部分が続いて除去される。
【００３３】タップ２をチューブ１に結合する別の方法
が図３に詳しく示され、これは圧入ばめによるもので、
図３のＡはタップの正面図を、図３のＢはその端面図、
また図３のＣは得られた圧入ばめの軸方向断面図である
。
が図３に詳しく示され、これは圧入ばめによるもので、
図３のＡはタップの正面図を、図３のＢはその端面図、
また図３のＣは得られた圧入ばめの軸方向断面図である
。
【００３４】タップ２の端部においてはエンボス加工が
施されておって、その外面には複数の縦方向リブ２０が
設けられ、該リブは、約０．３ｍｍ の高さの細い縦方
向フランジ２１と端部フランジ２２を形成している。
施されておって、その外面には複数の縦方向リブ２０が
設けられ、該リブは、約０．３ｍｍ の高さの細い縦方
向フランジ２１と端部フランジ２２を形成している。
【００３５】タップのチューブは端がほぼ１ｍｍの長さ
ｂの部分で面取りされており、次にタップはチューブ１
の開口２３の中に圧入ばめされるが、端部フランジ２２
はストッパとして働いて所望の深さｌ だけ侵入するよ
うに作用する。
ｂの部分で面取りされており、次にタップはチューブ１
の開口２３の中に圧入ばめされるが、端部フランジ２２
はストッパとして働いて所望の深さｌ だけ侵入するよ
うに作用する。
【００３６】本発明は、複雑な形態を持つかも知れぬ内
部チャネルのシステムを有する部品を得ることを可能に
させる。従って本方法は、特殊な機械による精密且つ長
時間の機械加工に依存することはなく、また使用時には
有効でなくただ単に穿孔の段階でだけ必要だったような
機械加工チャネル部分を再び封止しなくてならぬといっ
た無駄がなくなる。
部チャネルのシステムを有する部品を得ることを可能に
させる。従って本方法は、特殊な機械による精密且つ長
時間の機械加工に依存することはなく、また使用時には
有効でなくただ単に穿孔の段階でだけ必要だったような
機械加工チャネル部分を再び封止しなくてならぬといっ
た無駄がなくなる。
【００３７】簡単且つ安価な本方法は、シリンダヘッド
、コンプレッサシリンダ、及びバルブ、潤滑システム、
コンベクタその他のような各種の鋳造部品の大量生産に
好適である。
、コンプレッサシリンダ、及びバルブ、潤滑システム、
コンベクタその他のような各種の鋳造部品の大量生産に
好適である。
【図１】鋳型内に配置されたタップ付きチューブの断面
図で、Ａは図１のＢのＩＩ−ＩＩ線に沿う正面図、Ｂは
ＡのＩ−Ｉ線に沿う横断平面図である。
図で、Ａは図１のＢのＩＩ−ＩＩ線に沿う正面図、Ｂは
ＡのＩ−Ｉ線に沿う横断平面図である。
【図２】タップがカラーを介してメインチューブに結合
される詳細断面図で、Ａ、Ｂ、Ｃの夫々は成形段階を、
またＤは接合済みの段階を示す図である。
される詳細断面図で、Ａ、Ｂ、Ｃの夫々は成形段階を、
またＤは接合済みの段階を示す図である。
【図３】タップとチューブの別の結合実施例で、Ａはタ
ップ正面図、Ｂはその端面図、Ｃは得られた圧入ばめの
軸方向断面図である。
ップ正面図、Ｂはその端面図、Ｃは得られた圧入ばめの
軸方向断面図である。
１ チューブ
２ タップ
３ 鋳型
７ カラー
９，１０ コア部分
２０ リブ
２２ 端部フランジ
Claims (17)
- 【請求項１】 アルミニウムまたはアルミニウム合金
から作られ且つ一体化チャネルを有する鋳造部品の製造
方法であって、−厚さが１ｍｍ以上のアルミニウム又ア
ルミニウム合金から作られ、且つ予め成形されてある１
つのチューブ（又は複数チューブのシステム）が、鋳型
内で特定の位置に配置され、該チューブ（又はチューブ
のシステム）の両端部が、鋳型の外部又は鋳型に挿入さ
れたコア部分の外部に位置付けられ、−部品の合金が鋳
型のキャビティ内に注入され、−鋳型が外された後で、
該チューブ（又はチューブのシステム）の余剰の部分が
除去されることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 アルミニウム又はアルミニウム合金か
ら作られる鋳造部品がシリンダヘッドであることを特徴
とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 チューブのシステムが、１つ以上のタ
ップを具備した１つのチューブであることを特徴とする
請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項４】 タップが、成形され且つ接着されたカ
ラーを介してチューブ上に固定されることを特徴とする
請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 タップが、圧入ばめによってチューブ
上に固定されることを特徴とする請求項３に記載の方法
。 - 【請求項６】 タップの端部には、圧入ばめ以前にエ
ンボス加工によって得られる縦方向リブが設けられるこ
とを特徴とする請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 直径の過剰サイズが正であって、その
過剰分が１ｍｍの５／１０までの範囲であることを特徴
とする請求項５又は６に記載の方法。 - 【請求項８】 タップが、チューブの中に侵入してい
ることを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記
載の方法。 - 【請求項９】 侵入の深さｌ が約１ｍｍであること
を特徴とする請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 鋳造の以前に鋳型内で該チューブ（
又はチューブのシステム）が、完全に中心合わせされて
おり且つチューブの軸方向膨脹と回転の阻止とが可能で
あるように位置付けられることを特徴とする請求項１又
は２に記載の方法。 - 【請求項１１】 該チューブ（又はチューブのシステ
ム）の位置付けが、鋳造部品の有用部分の外部にあって
且つ隙間をとって鋳型の外部のコア部分内に挿入されて
いるエルボと、該チューブの偏平化端部とによって達成
されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 部品の鋳造中、冷却流体が該チュー
ブ（又はチューブのシステム）内で循環されることを特
徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法
。 - 【請求項１３】 該チューブ（又はチューブのシステ
ム）の融点が、鋳造部品を構成する鋳造合金の融点に等
しいか又は以上であることを特徴とする請求項１から１
２のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項１４】 鋳造部品を構成する合金が、市販さ
れている純度のアルミニウム（タイプＡ５）であること
を特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の
方法。 - 【請求項１５】 鋳造温度が ７６０℃以下であるこ
とを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載
の方法。 - 【請求項１６】 鋳造温度が７２０ 〜 ７４０℃で
あることを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 該チューブ（又はチューブのシステ
ム）と溶融金属との接触時間が、１０秒以下、好ましく
は５秒間であることを特徴とする請求項１５又は１６に
記載の方法。
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