[发明专利]薄壁空心铸件用型芯以及通过使用该型芯的制造方法制造的薄壁空心铸件

说明书

技术领域

本发明涉及在安装了型芯撑(型芯撑或者芯撑、chaplet)的空心铸件的制造中使用的薄壁空心铸件用型芯以及通过使用该型芯的制造方法制造的薄壁空心铸件。

背景技术

在铸件的制造中，一般使用型芯在铸件内部形成空心部分而谋求铸件自身的轻量化。例如，构成汽车发动机的凸轮轴和曲轴等虽然以往为实心构造，但近年来成为使用型芯在内部形成空心部的空心构造，从而谋求大幅度的轻量化。在全长如同这样的凸轮轴和曲轴一样的长铸件的铸造中有必要使用长型芯。在使用长型芯的铸造中，在将型芯设置于铸型中时，有可能因型芯自身的长度和重量而在型芯产生挠曲或型芯发生弯曲。另外，在浇铸时型芯有可能受到因熔融金属产生的浮力而在铸型内浮起，从而铸件厚度不均或型芯折损而得不到制品。

作为其对应，使用各种形态的型芯撑。依照非专利文献1，型芯撑的作用为：(1)支撑型芯的重量，保持尺寸；(2)浇铸时，用熔融金属的压力抵抗型芯的浮起；(3)铸物以某种程度凝固而坚持到自身能够防止型芯的移动为止；(4)尽量与熔融金属熔融结合而成为铸件的一部分。这些作用为本领域普通技术人员的技术常识。在全长如同凸轮轴和曲轴一样的长铸件的制造中，例如，在专利文献1中，示出了使具备沿着型芯外周延伸并且一部分具有沿着型芯外周的切口部的圆环状本体部和从本体部以放射状延设的脚部的型芯撑抵接在铸型壁面上，型芯撑在熔融金属凝固时成为工件的一部分。另外，在专利文献2中，示出了具备由1根线材组成并且嵌入型芯的槽部的本体部、从本体部以放射状延设并且抵接在铸型壁面上的多个抵接部以及2个抵接部之间的开口部的型芯撑的安装构造，示出了型芯的槽部成为由用于插入型芯撑的型芯撑插入部以及使插入的型芯撑沿轴方向移动而固定的型芯撑固定部组成的槽部。

非专利文献1：金属工学讲座5加工卷1，今井勇之进编辑，朝仓书店，昭和47年2月15日发行，124-125页。

专利文献1：日本特开2004-66249号公报

专利文献2：日本特开2006-102750号公报

发明内容

本发明要解决的课题

当然，如果所述技术常识(1)～(3)不能发挥作用，则无法铸造铸件，但是对于所述技术常识(4)的“与熔融金属熔融结合而成为铸件的一部分”，即使外观上没有问题，内部也会存在因型芯撑和铸件本体之间的结合不好而使机械强度降低的课题。在专利文献1的型芯撑沿着型芯外周的安装中，从型芯外周突出而被包围的圆环状型芯撑本体部有这样的课题，即，因为在铸造薄壁铸件时阻碍了铸型内熔融金属的流动，所以如果不将浇注温度等铸造条件管理在狭小的范围内，则容易出现流动性不好。另外，因为如果将从型芯外周突出的圆环状型芯撑本体部浇铸到铸件内，则型芯撑的圆环部的外周部和两侧面部的表面与熔融金属接触，型芯撑表面和铸件的接触面增多，所以在型芯撑和铸件本体之间的结合性提高方面存在课题，并且存在对凸轮轴和曲轴等制品的旋转弯曲强度等的机械特性有影响的可能性。

一方面，在型芯上形成由型芯撑插入部和型芯撑固定部组成的槽部，使由一根线材形成的型芯撑在插入型芯撑插入部后沿轴向移动而固定在型芯撑固定部上，使圆弧状型芯撑本体部从型芯外周突出，在 专利文献2的这种安装构造中，确认在型芯撑固定部向型芯外周突出的圆弧状型芯撑本体部阻碍铸型内熔融金属的流动而容易引起流动性不好和由于进入型芯撑插入部的熔融金属因槽宽很窄而迅速冷却并且热容量也很小而产生的型芯撑和铸件本体的结合不好。由于在构造上型芯撑整体未成为铸件的一部分，则推测出一定不满足所述技术常识(4)的“与熔融金属熔融结合而成为铸件的一部分”的结果。

本发明的目的是提供在解决上述课题并且防止流动性不好的同时不会产生旋转弯曲强度等机械特性的下降的薄壁空心铸件用型芯和通过使用该型芯的制造方法制造的薄壁空心铸件。

本发明是为解决上述课题而做出的，本发明的发明者专心研究的结果为沿着与所述技术常识(4)完全相反的方向找到了解决方法。即，本发明的薄壁空心铸件用型芯构造为型芯撑的圆弧部完全收纳于在型芯上设置的圆弧部插入槽中但不成为铸件本体的一部分。本发明的薄壁空心铸件用型芯安装有具备具有切口部的圆弧部和在圆弧部的外周上与铸型内壁接触的多个突起部的型芯撑，型芯撑构造为在形成于型芯本体的外径部的槽中插入并收纳型芯撑的整个圆弧部，并且从型芯本体仅突出型芯撑的突起部而使型芯撑突起部抵接并保持在铸件内壁上。在本发明中，所谓薄壁是指薄壁空心部的最小壁厚为5mm以下，特别是3mm以下。