JP2008260048A - Casting method - Google Patents
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Abstract
【課題】 引け巣の発生を防ぎあるいは引け巣の発生位置を制御可能な鋳造方法を提供する。
【解決手段】 熱伝導率の低い材料(SKD61相当)を使用した場合には、引け巣3は表層部にかかる位置にあるが、熱伝導率の高い材料からなる入れ子2を使用した場合には表層部から肉厚の中心部に向かって移動していることが分かる。
これは熱伝導率の高い材料からなる入れ子2に接触する部分が他の部分よりも早く冷却されるためである。
【選択図】 図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a casting method capable of preventing the generation of a shrinkage nest or controlling the generation position of the shrinkage nest.
When a material with low thermal conductivity (equivalent to SKD61) is used, the shrinkage nest 3 is located at the surface layer portion, but when a nesting 2 made of a material with high thermal conductivity is used. It turns out that it is moving toward the center part of thickness from a surface layer part.
This is because the portion in contact with the insert 2 made of a material having a high thermal conductivity is cooled earlier than the other portions.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、例えばアルミニウム合金などの溶湯を加圧鋳造するのに好適な鋳造方法に関する。 The present invention relates to a casting method suitable for pressure casting a molten metal such as an aluminum alloy.
環境に対する負荷軽減のため、エンジンなどには軽量化が要求され、アルミニウム合金の適用が拡大している。また、生産性向上の要求から加圧鋳造による鋳造時間の短縮も図られている。 In order to reduce the burden on the environment, weight reduction is required for engines and the like, and the application of aluminum alloys is expanding. Moreover, the casting time by pressure casting is shortened from the request | requirement of productivity improvement.
しかしながら、鋳造には引け巣の問題があり、これを解消する提案が例えば特許文献1〜3に提案されている。
特許文献1には、上型、下型及び摺動型の夫々を熱伝導率の異なる材料で構成し、鋳造品の薄肉部に対応する型については熱伝導率の低い部材を配置して指向性凝固を行わせることが提案されている。
However, casting has a problem of shrinkage cavity, and proposals for solving this problem have been proposed in
In
特許文献2には、金型内に冷却水が流通する冷却管を挿通し、冷却水の流量を制御することで、引け巣などの発生を防止する技術が開示されている。
特許文献3には、軸受けホルダーの肉抜きを行うための金型の成形面からの突出量を調整できる冷やし金を設け、軸受けホルダー厚肉部の溶湯の凝固速度をコントロールする指向性凝固を行うことで鋳造欠陥が発生しにくくなる鋳造方法が提案されている。
上述した特許文献1に開示される方法は、上型、下型または摺動型の全体の熱伝導率が同じであるため、細かな指向性凝固の制御ができない。また鋳造品の薄肉部に熱伝導率の低い材料からなる型を配置するため、ホイールのような断面形状が単純な製品にしか対応できない。
In the method disclosed in
特許文献2及び特許文献3にあっては、冷却管が挿入できないような箇所については指向性凝固を行うことができず、構造が複雑な鋳造品にあっては、表層部の緻密化が図れず、表層部に引け巣が発生してしまう問題を完全に解決することができない。
In
上記課題を解決するため本発明に係る鋳造方法は、金型内に画成されたキャビティに溶湯を充填して凝固せしめる鋳造方法であって、組織が緻密で且つ引け巣がないことが要求される鋳物表層部に対向する部分の金型材料として、他の部位の金型材料よりも熱伝導率の高い材料を用いて指向性凝固を行うようにした。 In order to solve the above problems, the casting method according to the present invention is a casting method in which a cavity defined in a mold is filled with molten metal and solidified, and is required to have a dense structure and no shrinkage. Directional solidification is performed using a material having a higher thermal conductivity than the mold material of the other part as the mold material of the part facing the casting surface layer.
前記他の部位の金型材料よりも熱伝導率の高い材料として、入れ子またはピンの形態として金型の一部に装着するようにすれば、複雑構造の鋳造品にも対応できる。 If a material having a higher thermal conductivity than that of the other part of the mold material is attached to a part of the mold in the form of a nest or a pin, it can be applied to a cast product having a complicated structure.
また、前記指向性凝固にあっては、当該熱伝導率の高い材料と接触している表層部から凝固するので引け巣が生じるとしても本来生ずる部分よりも鋳物中心部に向かって移動した箇所に生じる。 Also, in the directional solidification, since it solidifies from the surface layer portion that is in contact with the material having high thermal conductivity, even if shrinkage occurs, it is in a place moved toward the center of the casting from the originally generated portion. Arise.
本発明に係る鋳造方法によれば、複雑構造の鋳造品であっても、細部まで指向性凝固が可能であるので、必要とされる箇所の表層部の組織の緻密性を高め且つ必要とされる箇所の表層部に引け巣が発生しないようにすることができるので、機能性に優れた鋳造品を得ることができる。 According to the casting method of the present invention, even a cast product having a complicated structure can be directional solidified to the finest detail, so that it is necessary to increase the density of the structure of the surface layer portion where it is required. As a result, it is possible to prevent the formation of shrinkage cavities in the surface layer portion of the portion to be obtained, so that a cast product having excellent functionality can be obtained.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る鋳造方法を実施する鋳造装置の断面図であり、実施例ではシリンダブロック鋳造用としている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a casting apparatus for carrying out a casting method according to the present invention. In the embodiment, the casting apparatus is used for casting a cylinder block.
鋳造装置は熱伝導率の低い材料(JIS:SKD61相当)からなる金型1と熱伝導率の高い材料からなる入れ子2からなる。金型1は可動型と固定型に分けられる。また入れ子2の代わりに熱伝導率の高い材料からなるピンを用いてもよい。
The casting apparatus includes a
上記した熱伝導率の高い材料としては例えば以下に挙げる組成のものが好ましい。
質量含有率で、0.15%以上0.35%以下のCと、0.05%以上0.20%未満のSiと、0.05%以上1.50%以下のMnと、0.020%以下のPと、0.013%以下のSと、0.10%以下のCuと、0.20%以下のNiと、0.20%以上2.50%以下のCrと、0.50%以上3.00%以下のMoと、合わせて0.05%以上0.30%以下のV及びNbと、0.020%以上0.040%以下のAlと、0.003%以下のOと、0.010%以上0.020%以下のNとを含有して残部が実質的にFeからなり、30HRC以上40HRC以下のロックウェル硬さを有する組成のものが好ましい。
As the above-described material having high thermal conductivity, for example, materials having the following compositions are preferable.
In terms of mass content, 0.15% or more and 0.35% or less of C, 0.05% or more and less than 0.20% of Si, 0.05% or more and 1.50% or less of Mn, and 0.020 % P, 0.013% S or less, 0.10% or less Cu, 0.20% or less Ni, 0.20% or more and 2.50% or less Cr, 0.50% or less, % To 3.00% Mo, together with 0.05% to 0.30% V and Nb, 0.020% to 0.040% Al and 0.003% O Further, a composition containing 0.010% or more and 0.020% or less of N and the balance being substantially made of Fe and having a Rockwell hardness of 30 HRC or more and 40 HRC or less is preferable.
更に、0.0002%以上0.0020%以下のBと、0.0005%以上0.0100%以下のCaと、0.01%以上0.15%以下のSeと、0.01%以上0.15%以下のTeと、0.003%以上0.20%以下のZrを含有するものがより好ましい。 Further, 0.0002% to 0.0020% B, 0.0005% to 0.0100% Ca, 0.01% to 0.15% Se, 0.01% to 0% It is more preferable to contain Te of 15% or less and Zr of 0.003% to 0.20%.
図2(a)は熱伝導率の高い材料からなる入れ子を使用した場合の引け巣の位置を示す図、(b)は熱伝導率の低い材料(SKD61相当)を使用した場合の引け巣の位置を示す図である。 FIG. 2 (a) is a diagram showing the position of the shrinkage nest when a nesting made of a material with high thermal conductivity is used, and FIG. 2 (b) is the shrinkage nest when a material with low thermal conductivity (equivalent to SKD61) is used. It is a figure which shows a position.
尚、鋳造条件は以下の通りである。
3,500tonのダイカストマシーンにて、低速射出0.3±0.1m/s、高速射出3±0.1m/s、最高圧力860±50kgf/cm2まで昇圧し、高速射出から型開きまでのキュアリングタイムを25±3secとした。
The casting conditions are as follows.
In a 3,500 ton die-casting machine, the pressure is increased to 0.3 ± 0.1 m / s for low speed injection, 3 ± 0.1 m / s for high speed injection, and 860 ± 50 kgf / cm 2 for maximum pressure. The curing time was 25 ± 3 sec.
図2から明らかなように、熱伝導率の低い材料(SKD61相当)を使用した場合には、引け巣3は表層部にかかる位置にあるが、熱伝導率の高い材料からなる入れ子2を使用した場合には表層部から肉厚の中心部に向かって移動していることが分かる。
As is apparent from FIG. 2, when a material with low thermal conductivity (equivalent to SKD61) is used, the
これは熱伝導率の高い材料からなる入れ子2に接触する部分が他の部分よりも早く冷却されるため、この部分には引け巣ができず、仮に引け巣ができる場合には、肉厚の中心部に向かって移動した箇所になる。引け巣が表層部に表れると鋳造欠陥となるが、それが解消される。
This is because the portion in contact with the
図3(a)は熱伝導率の高い材料からなる入れ子と接触している表層部の組織を示す顕微鏡写真、(b)は熱伝導率の低い材料(SKD61相当)と接触している表層部の組織を示す顕微鏡写真であり、この写真から明らかなように、熱伝導率の高い材料からなる部分に接触する溶湯は他の部分の溶湯よりも急冷されるため、組織が小さく緻密になる。 FIG. 3A is a photomicrograph showing the structure of the surface layer portion in contact with the insert made of a material having high thermal conductivity, and FIG. 3B is the surface layer portion in contact with a material having low thermal conductivity (equivalent to SKD61). As is apparent from this photograph, the molten metal that contacts the portion made of the material having a high thermal conductivity is cooled more rapidly than the molten metal in the other portion, so that the structure becomes small and dense.
因みに、冷却速度が速くなると、凝固組織が緻密になることは、Spear et Modern castings43(1963)に開示されている。 Incidentally, it is disclosed in Spear et Modern castings 43 (1963) that the solidification structure becomes dense as the cooling rate increases.
本願発明に係る鋳造方法は、アルミニウム合金の加圧鋳造方法に好適であるが、その他の鋳造方法にも適用できる。 The casting method according to the present invention is suitable for an aluminum alloy pressure casting method, but can also be applied to other casting methods.
1…熱伝導率の低い材料(SKD61相当)からなる金型、2…熱伝導率の高い材料からなる入れ子、3…引け巣。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
The casting method according to claim 1, wherein the shrinkage cavity is moved from the surface layer portion toward the casting center portion by the directional solidification.
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2007
- 2007-04-13 JP JP2007105409A patent/JP2008260048A/en active Pending
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