JP4068139B2 - ダイカスト部品の製造方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、軽合金からダイカスト製品を製造する方法に関する。例えば、自動車産業あるいは器具の生産等の産業上のいろいろな用途に対して軽金属部品を生産するダイカスト法は、近年、特に、経済的な価格で多数の品目を提供する目的から、さらに開発を遂げてきている。そのような製法の内の１つは、鋳型内の加圧を伴うスクイズキャスト法、または、本発明の出願人により開発され、ＤＥ−ＯＳ ２３ ２３ ４２６及びＤＥ−ＰＳ ３０ ０２ ８８６で開示される、鋳型室の排気を促進するために非常に貢献した、いわゆるＭＦＴ法として参照される。その結果、注入操作（一般に射出と呼ばれる）をより早く行うことができるため、生産数が増加する。
さらに、鋳型内部及びプランジャーに対する離型化合物及び潤滑剤に関して生産方法が改良されてきたので、生産性も同様に増加している。
発明の背景
例えば米国特許第５，０７６，３４４号では、溶融標準アルミニウム合金を吸引管を通して鋳造室または充填室に供給する工程が開示されている。そこから、溶融アルミニウム合金は、ピストン手段によって鋳造室及び排気された鋳型室に充填される。前記鋳型室内部の離型化合物、即ちアルカリハロゲン化物の濃度は、０．５〜３重量％である。一方、鋳造室内では同時に潤滑剤となるこの離型化合物の濃度は、２〜７重量％である。この工程で好ましい離型化合物は、カリウムヨウ化物の水溶液である。鋳型及びプランジャーに塗布される離型化合物は、アルミニウム合金が鋳型室またはプランジャーピストン、各々及び鋳造室の内壁に固着するのを防止する。従って、離型化合物は、本工程の連続的かつスムーズな流れに貢献する。
アルカリハロゲン化物の使用に伴う不利益は、この塩が前記工程を実施する装置の鋼含有部品を腐食する傾向があることである。さらに、吸引管を通して行う供給法は、不便である。この従来技術の工程に関連する別の問題は、他の不純物と同様にガスの介在物により、ダイカスト製品の品質が損なわれることである。鋼の腐食は、腐食された小片及び粒子が鋼の表面から離脱するので、合金中の不純物に達する可能性がある。
さらに、公知の工程は、しばしば複雑であるため、これらの工程の全てを不経済にする、高い補修コストになる複雑な構造の機械も必要となる。
その間、そのような軽金属部品をさらに加工する産業においては、高強度化、軽量化、薄肉化、形状の複雑化、溶接性のようなさらなる加工性、熱処理性、または、そのような部品の組み立てもしくは設置及び分解あるいは取り外し時の近代的連結技術の使用可能性のような付加的に改良された材料特性が要望されるようになった。
発明の開示
それゆえ、本発明の目的は、上記の要件を満たす工程を提供することにある。この目的は、以下の特徴の組み合わせによる本発明に従って達成される。
− 主合金を使用する。これらは、銅，鉄及び亜鉛の比率を限定した一定の組成から成る。そのような主合金の原料は、例えば約３５％の共晶組成を有し、共晶またはほとんどが共晶のＡｌ−Ｓｉ合金、様々なＡｌ−Ｍｇ合金及び高純度のＭｇ合金と同様に、高延性及び高疲労強度を示すＡｌＳｉ７Ｍｇ０．３である。
− これらの合金は、注入される前に、脱ガスかつ／または濾過のような精錬処理を受ける。
− 溶融合金が注入される時、鋳型室内の真空度は５０ｍｂａｒ以下に達する。− 溶融合金が注入される前に、鋳型表面に塗布される離型化合物は、アルカリハロゲン化物及び防食添加材を含む。
この組み合わせは、新しい工程とその系列に適用可能なほとんどすべての一般的なダイカストマシンを用いて、本要件を満たす。好ましくは、鋳造室を重力で満たす機械を使用する。
本発明によれば、本工程の装置の鋼含有部品に及ぼすアルカリハロゲン化物の有害な影響は、軽減できるか、または防食添加材を添加して、離型化合物のｐＨ値を少なくとも８に調整する場合には、全く避けることができることが判明した。このことは、本工程を長期間にわたって連続的かつより効果的に実行することを可能にする。その添加材は、例えば、ヘキサメチレンテトラミン、ジシクロヘキシルアミン亜硝酸塩、または水酸化カリウムである。ヘキサメチレンテトラミン、ジシクロヘキシルアミン亜硝酸塩は、上述したように、０．０２〜０．５体積％の濃度、好ましくは０．０５〜０．２５％の濃度で、離型化合物に添加する。
離型化合物の沈殿または凝集を避けるために、特にカリウムヨウ化物を使用する時、本発明のより好ましい実施形態では、安定化の目的で離型化合物に添加材を添加する。好ましい安定剤は、０．０１〜０．５体積％の濃度のチオ硫酸ナトリウムである。これは、離型化合物の品質の著しい低下を防ぐことから、ダイカスト製品の品質に影響を与える。
本発明のさらに好ましい実施形態では、保存添加材を離型化合物に添加する。好ましい添加材として、紫外線光の下で離型化合物の分解を中和するチオ硫酸ナトリウム、かつ／または他の有機添加剤、あるいは菌などの形成を予防するfungicides（殺菌剤）もしくはbactericides（殺菌剤）のような混合物を、離型化合物に添加する。このことは、本発明による離型化合物の長期間の耐久性を保証する。
代替の実施形態として、アルカリハロゲン化物の代わりに黒鉛粉末を含有する離型化合物を使用できる。黒鉛ベースの離型化合物は既に２０〜３０年前から使用されていた。しかしながら、それらの使用は、鋳造装置の相当の汚れを生じ長時間の清掃及び補修作業が必要となるために、生産性向上の目的で徐々に減少してきた。しかしながら、既に述べたように、本発明による現工程の目的は、生産性の向上ではなく、ダイカスト製品の品質改良である。この点で過去のものに比べて改良されてきた黒鉛の添加材が現在使用されている。本改良の結果、熟練を要することなく黒鉛添加材の使用と同じくらいの、１〜１．５μｍのより小さい粒径になった。
さらに、代替の実施形態として、品質改良の目的、商標ＡＱＵＡＤＡＧにより保護され、米国の会社Ａｃｈｅｓｏｎにより販売される薬剤を１：７０〜１：２００の水希釈率で使用してもよい。
本発明による工程のさらなる長所は、例えば離型化合物及び潤滑剤の分離生成物からの含有物が避けられるか、または減らされているので、ダイカスト製品の品質が改良されることである。このことは、同時に製品の延性も非常に改良する。ダイカスト製品の品質のこの重要な改良は、本発明による工程で使用する真空度が従来技術の工程で使用する真空度よりずっと高いという事実によるものである。本発明による真空度は５０ｍｂａｒ以下の範囲内である。本発明による工程のこの改良された真空度は、プランジャーのピストンの動軸方向への伸長により得られる。ピストンが鋳型室の側面に退出する時、この伸長により鋳造室が密閉される。このことは、離型化合物、空気及び他のガス状の分離生成物が入口開口部を通して鋳造室へ混入するのを防止する。本真空度のさらなる改良は、鋳造室の開口部がピストンの動きに連動して閉止される手段を有していることから得られる。閉止手段の効果は、鋳型室の排気に使用できる時間を延長することと同時に、空気の吸引も防止することである。
さらに従来技術から十分に知られる問題は、溶融合金を鋳造室中に満たす時、本装置において溶融合金の一部が凝固する、冷却環境に直面することである。そのような早期の凝固は、本工程の一連の流れの中で有害な影響を有するだけでなく、同時にダイカスト材料の品質の低下を招くかもしれない。
そのような早期の凝固を避けるために、本発明工程のさらなる一面は、まず第一に、早期の凝固が生じ得ないように、溶融合金を満たす前に、鋳造室を加熱することである。さらなる代替の実施形態は、低い熱伝導率を有する材料から鋳造室を製造することである。セラミック材料の使用は、この目的に対して特に有益である。
溶融合金中の空気含有物の数をさらに減少させるために、鋳造室の断面は”バナナ”形状である。この実施形態は、鋳造室をいわば波状で通過する溶融合金流が最後に鋳造室に逆流しないという効果を有するため、攪流及び混合物の巻き込みによって生成されるかもしれない空気及びガスの含有物をさらに生じることがない。
さらに、本発明工程による（装置へ）金属を供給する技法は、従来技術から識別される供給技法に比べて有益である。従来技術ではしばしば真空吸引技法、すなわち吸引管を通した金属の供給技法が使用されるが、本発明による工程は、普通の取鍋または計量オーブンを通じて鋳造室へ金属を供給する。技術的観点から、取鍋または計量オーブンの使用は、吸引管の使用よりも取扱いが容易である。
本発明により生産された部品は、改良された強度、良好な防食特性を示すだけでなく、次の表で示されるように、さらに加工も容易にできる。

新しい工程により生産される部品は非常に薄肉でかつ大面積を有するように設計してもよい。それらの好ましい形状特性により、設計者は可能性のある多数のデザインを選択できるようになる。例えば、補強材要素を適切に形作ることにより、自動車産業における車体用のジャンクションエレメントまたはサスペンション部品の生産が可能になる。この点で重量削減による軽量材の利点は有益な用途を生む。それでも、一連の製品の一定の品質、高延性、溶接性及び同時に修復能力のような残りの要件も同時に満たされる。同時に衝撃安全要件も満たされる。様々な種類の連結技法は、この材料と金属の薄板または押し出し鋳型外形との結合を可能にする
本発明による工程で使用する潤滑剤は、従来技術から識別されるものである。しかしながら、本発明で使用する好ましい潤滑剤は、各々０．０２〜０．５体積％の濃度のヘキサメチレンテトラミン、ジシクロヘキシルアミン亜硝酸塩である。

Claims (14)

1. 充填室から溶融状態でダイカストマシンの鋳造室に重力で供給され、前記鋳造室に設けられ、かつ可動のプランジャーの位置に従って排気制御される鋳型室中に前記プランジャーによって注入される、軽合金からダイカスト製品を製造する方法において、
   少なくとも１つの鋳型の半分に離型剤を塗布する工程と、
   前記プランジャーに潤滑剤を塗布する工程とを備え、
   前記軽合金は、注入される前に、脱ガスかつ／または濾過のような精練処理を受け、
   前記溶融合金を注入する時の前記鋳型室内の真空度が５０ｍｂａｒ以下であり、
   前記離型剤はアルカリハロゲン化物及び防食添加材を含み、前記防食添加材として０．０２〜０．５体積％濃度のヘキサメチレンテトラミン、０．０２〜０．５体積％濃度のジシクロヘキシルアミン亜硝酸塩、および水酸化カリウムを含有することを特徴とするダイカスト部品の製造方法。
2. 前記鋳造室は、加熱されるか、または低熱伝導率を有する材料、例えばセラミックから作られることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記鋳造室の開口部は、ピストンの動きに連動して閉止される手段を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 安定化の目的で、前記離型剤にさらに安定剤が添加されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記離型剤を安定化するために使用される前記安定化剤は、チオ硫酸ナトリウムであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記チオ硫酸ナトリウムは、０．０１と０．５体積％の間の濃度で添加されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 保存の目的で、前記離型剤にさらに保存添加材が添加されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 保存の目的で前記離型剤に添加される前記保存添加材は、チオ硫酸ナトリウムであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 保存の目的で、前記離型剤にさらに有機添加材が添加されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記離型剤に、さらに殺菌剤及び／または殺細菌剤が添加されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記潤滑剤は、ヘキサメチレンテトラミンを０．０２〜０．５体積％の濃度で含有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記潤滑剤は、ジシクロヘキシルアミン亜硝酸塩を０．０２〜０．５体積％の濃度で含有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 前記離型剤は、水溶液中の１〜１．５μｍの粒径の黒鉛粉末を含有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記離型剤は、１：７０〜１：２００の水希釈率にグラファイトが希釈されたコロイド性水中懸濁液を含有することを特徴とする請求項１に記載の方法。