JP2008260048A

JP2008260048A - 鋳造方法

Info

Publication number: JP2008260048A
Application number: JP2007105409A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Nagaoka; 輝彦長岡; Michiharu Hasegawa; 道治長谷川; Kazuaki Okuno; 和昭奥野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2008-10-30

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。

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。

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。

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。

特開平１−２３７０６７号公報特開平１−２２８６６０号公報特開平６−１２６４１１号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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／ｃｍ^２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。

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。

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。

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。

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、ＳｐｅａｒｅｔＭｏｄｅｒｎｃａｓｔｉｎｇｓ４３（１９６３）に開示されている。

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。

本発明に係る鋳造方法を実施する鋳造装置の断面図（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（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

符号の説明

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。

Claims

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ことを特徴とする鋳造方法。
請求項１に記載の鋳造方法において、前記他の部位の金型材料よりも熱伝導率の高い材料は入れ子またはピンの形態として金型の一部に装着されることを特徴とする鋳造方法。
請求項１に記載の鋳造方法において、前記指向性凝固にて表層部から引け巣を鋳物中心部に向かって移動させることを特徴とする鋳造方法。