JP3086711B2

JP3086711B2 - 鋳造方法

Info

Publication number: JP3086711B2
Application number: JP03089960A
Authority: JP
Inventors: 幹人笹辺
Original assignee: 松尾工業株式会社
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 2000-09-11
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JPH04300062A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金型鋳造方法に関する
ものであり、特に、略円筒形或いは略碗形などのよう
な、回転体形状を有する物品の製造に適した新規鋳造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】この種の物品の代表的存在である自動車の
軽合金ホイールについて説明すると、アルミニウムホイ
ールは、回転荷重の軽減、車両重量の軽減、美観の向上
等の目的から、使用されているが、安全性に直接関係す
る部品であるため、品質が高く、より強度に優れたもの
が、望まれている。アルミニウム合金やマグネシウム
合金に代表される軽合金ホイールの製造方法としては、
重力金型鋳造法、低圧鋳造法、溶湯鍛造法（スクイズ鋳
造法）などが、一般に行われている。

【０００３】上述の製法の中で、重力金型鋳造法は、設
備や金型が安価であるため、最も広く行われているが、
図３に示すように、目的成型物Ｐが略円筒形であるの
に、湯口５０を、該円筒形成型物の側方に設けざるを得
ないので、注湯に時間がかかり、しかも、金型は、湯口
に近い部分が、溶湯から熱を奪って相当高温になるのに
対して、湯口から遠い側では、逆に低くなるので、凝固
が不安定になり、製品に欠陥が生じやすいという欠点が
ある。又、重力金型鋳造においては、湯廻りをよくする
ために、金型温度を高温に維持しないと、薄肉の製品や
形状の複雑な製品は、製造が難しいが、このことは、製
品の冷却に長時間を必要とし、生産性が悪くなる上に、
高温に維持される時間が長くなるので、鋳物の組織が粗
大化してしまいチューブレスタイヤの場合空気漏れが発
生してしまう欠点がある。５１は、押し湯部である。

【０００４】低圧鋳造法は、図４に示すように、下型６
４、水平分割型６１，６２、上型６３とによって、目的
の軽合金ホイール形状をなす、密閉状のキャビティ６０
を形成し、この金型の下方に密閉された保持炉６６を設
け、該保持炉の溶湯面に、０.１〜０.３気圧の圧力をか
けて、溶湯をストーク中を上昇させて、下型中央に設け
た湯口６５を通して、キャビティ６０に給湯するもので
ある。この方法は、自動化が容易であり、凝固中、溶湯
が加圧されているため押し湯が不要であり、また形状の
複雑な製品にも対応できる等、前記重力金型鋳造法に比
べて、有利な点も多いが、一方、得られる生産性のわり
には金型や機械装置の費用が高いこと、金型の合わせ面
にバリが発生するため、バリ取り作業が避けられないこ
と、鋳込みを行うごとにストーク中を溶湯が上下動する
が、それに伴って、ストーク内の汚れやストーク内面に
付着した溶湯が酸化してできる酸化膜が、剥離して製品
中に混入し易いこと、凝固時に溶湯に圧力かかっている
ので、溶湯の種類によっては、製品欠陥となるような有
害な異常偏析が生じる等の欠点もあり、重力金型鋳造に
比しても、一長一短である感は免れない。

【０００５】又、溶湯鍛造法は、密閉した金型中におい
て、５００〜１０００Ｋｇ／ｃｍ²の高圧で溶湯を加圧
しつつ、凝固を完成させるもので、金型や機械設備に、
膨大な費用がかかる上に、高圧下の凝固であるため、溶
湯の組成によっては、有害な偏析が生じるので、使用で
きる合金の種類が制限される等の難点がある。

【０００６】更に、これら上述の諸方法や特殊ダイキャ
スト法等は、いずれも、注湯に際して、湯口部を通して
所定量の給湯を、温度が下がらないように、素早く行う
ことを必須の構成としているので、断面積の小さい湯口
部を、溶湯が高速で通り抜ける際、溶湯に乱流が発生
し、金型内部の空気を成型時に製品内に巻き込む虞れが
大きく、製品に、ピンホールやブローホールなどの欠陥
が発生しやすかった。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、このような従来の鋳造方法の
問題点を解消し、過大な設備費用を必要とせず、軽合金
ホイールなどに代表される、回転体形状を有する製品
を、高品質に、かつ、効率良く生産できる、新規鋳造方
法を開示することを目的とするものである。

【０００８】

【発明の構成】本発明の要旨は、下型と分割可能な横型
とを組み合わせて所望の成形内面を有する容器状型を形
成し、該容器状型中に所定量の溶湯を注入した後、該容
器状型中に、所望の成形外面を有する挿入型を前記溶湯
を排除しつつ下降させることにより、該溶湯を、前記容
器状型の内面と挿入型の外面とがなす間隙を静かに上昇
させ、前記間隙が、その上端付近において拡大するよう
に構成されることにより、上昇する溶湯によって、該間
隙上端付近を周回する押し湯部を形成し、目的物の形状
をなす位置において、前記挿入型を停止させて、前記溶
湯の上端面を大気に開放した状態で凝固させた後、常法
に基づいて、目的成形物を型から取り出し、仕上加工を
施すことを特徴とする。略碗形若しくは略円筒形などの
ように、軸方向の少なくとも一方に、挿入型の進入を許
容する開口部を有する形状の製品の鋳造方法にある。以
下、実施例に基づいて、詳細に説明する。

【０００９】図１及び図２は、本発明の一実施例にかか
る方法を、車両用軽合金ホイールの鋳造の場合を例にし
て、これを模式的に示すものである。本願方法は、ま
ず、夫々、塗型材を施した下型１と、左右方向に２分割
可能な横型２ａ，２ｂとによって、上方に開口部を有す
る容器状型Ａを組み立てて、適宜な公知手段によって、
固定する。この段階で、容器状型Ａの内面は、略有底円
筒形のアルミニウムホイールの仮想中心軸が、底部中央
に直立する位置関係で、目的のアルミニウムホイール外
形を形成している。前記塗型材は、保温性素材から成る
ものが望ましい。このような容器状型Ａ中に、所定量
のアルミニウム合金の溶湯を静かに注入することによ
り、溶湯Ｍは、まず、下型１と横型２ａ，２ｂとが予め
形成する空隙部（キャビティ）３を満たし、次いで、底
面を覆って、所定の高さになる。

【００１０】ここで、時を移さずに、素早く、予め、容
器状型の開口部上方に臨ませて、装置した挿入型Ｂを下
降させて、容器状型Ａ中に挿入し、その下端面６から、
前記溶湯Ｍ中に進入させる。それに伴って、挿入型によ
って排除される溶湯Ｍは、挿入型Ｂの側面７と容器状型
Ａの内壁面４とによって形成される間隙５を上昇する。
上昇速度は、溶湯に乱流が発生しない十分な安全速度と
なるように、挿入型の下降速度を、調節する。挿入型の
外面は、軽合金ホイールの内側面を成形すべき成形外面
となっていることは言うまでもない。かくして、溶湯Ｍ
は、上端面のみが大気に触れる状態で上昇し、間隙５の
上端付近で、その厚みを一様に急激に広げることによっ
て構成した押し湯形成部５ａに到達する。そして、挿入
型の上部に、一体的に設けられた保温蓋８の、周縁下端
部８ａが、容器状型Ａの上部周縁２ｃに当接したとき、
図２に示すように、挿入型の下端面６及び側面７と、容
器状型の内面との為す間隙が、目的成型物２０の形状を
なすと共に、前記押し湯形成部５ａに沿って、リング状
の押し湯部２１が形成される。この状態で所定時間放置
することにより、溶湯の凝固を完了させ、次いで、挿入
型が上方に移動して脱離し、横型２ａ，２ｂが分割され
て、目的の鋳物２０が取り出される。

【００１１】図５は、本発明に係る他の実施例を示す。
これは、従来、図６に示すように、一対の上下リム３
１，３２を、その合わせ目３３で、溶接することによ
り、略円筒体の内面中央付近に、ディスク３９の取付部
３４を有する車両用リム３０を製造していたものを、本
願方法を適用して、これを、一部材として鋳造する場合
を示すものである。図５において、１１は下型、１２
ａ、１２ｂは左右の横型で、１０は挿入型である。前記
実施例との相違は、下型１１には、製品のディスク取付
部を成型すべき成型部２３より下方に、所要の全溶湯量
を収納できる湯溜部１１ａが形成されており、同様に挿
入型１０には、この湯溜部１１ａに進入して溶湯Ｍを排
除して上昇させる為の排除部１０ａが設けられている点
である。この排除部は、溶湯を静かに上昇させて、つい
で、予め、下型１１と横型１２ａ，ｂとによって形成さ
れている落差の大きい薄肉の空隙部２５へ、溶湯を静か
に溢流（オーバーフロー）させることにより、空気を巻
き込むことなく、素早く、且つ、静かに流下させること
を目的としている。従って、排除部１１ａは、製品の成
型面を有するものではない。挿入型１０の動作等その他
成型方法は全く前記実施例と同一である。このように容
器状型中に予め形成されている空隙部が薄肉で給湯の為
の流路が長い場合には、湯溜部を予め設けることによっ
て、製品への空気の巻き込みのおそれは全くない。

【００１２】これらの各工程は、一般の重力金型鋳造に
おいて採用されている給湯機や、油圧シリンダ等による
金型移動機構を採用することにより、容易に自動化され
得る。このようにして得られた鋳物成型物は、切削工
具等によって、押し湯部その他を適宜除去して所定形状
に仕上加工される。更に、必要な場合は、これに、アル
マイト加工などの陽極酸化処理やその他の表面処理加工
を施す。

【００１３】

【効果】上記方法に基づいて、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金
（ＪＩＳＡＣ−１Ｂ）を用いて、製造した軽合金ホイ
ールは、引張強度：３８〜４０Ｋｇ／ｍｍ²、０.２％耐
力：２５〜２６Ｋｇ／ｍｍ²、伸び：１８〜２２％であ
った。この数値は、ＪＩＳ６０００系鍛造品の数値を
大きく上回るものであり、又Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金
（ＪＩＳＡＣ−４Ｃ）を用いて、重力金型鋳造によっ
て製造した軽合金ホイールの最高値に近いデータであ
る、引張強度：２８Ｋｇ／ｍｍ²、０.２％耐力：２４Ｋ
ｇ／ｍｍ²、伸び：１０％に比べても、はるかに、優れ
たものである。

【００１４】本願鋳造方法は、湯口系を介さずに直接金
型内へ給湯するので、給湯時間が極めて短時間で済む上
に、金型の局部的な加熱がないこと、挿入型が溶湯に入
って行くのにつれて、挿入型が排除した溶湯分だけ、間
隙を上昇する構成であるので、溶湯が間隙を満たすとき
に、周方向の高さをそろえて、乱流を生じることなくゆ
っくり上昇し、従来の金型鋳造に見られるような湯口系
において乱流を生じて、空気を巻き込むといったことが
皆無で、ピンホール、ブローホール等の欠陥が一切発生
しないこと、給湯が速やかに且つ周方向に均一に行われ
るので、極めて薄肉の製品にも適用できること、押し湯
部は、周方向に均一に形成されるので、周方向の熱分布
が均一となり、軸方向に沿っては、ほぼ均一な温度勾配
が生じて、指向性凝固が実現されること、更に、溶湯の
凝固に際しては、重力以上の圧力がかからないので、Ｃ
ｕ系アルミニウム合金などを使用しても有害な偏析が生
じないことなどにより、例えば、前記ＡＣ−１Ｂ合金を
用いることにより、アルマイト処理が容易となり、製品
価値を高めることができること等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る鋳造方法の一実施例を模
式的に示す説明図である。

【図２】図２は、図１における容器状型と挿入型とが、
目的成型物を成形した状態を示す説明図である。

【図３】図３は、重力金型鋳造方法による成型物を示す
説明図である。

【図４】図４は、低圧鋳造方法の一例を示す説明図であ
る。

【図５】図５は、本発明の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図６】図６は、従来の方法によって製造された車両用
リムを示す断面図である。

【符号の説明】

１下型２ａ，２ｂ横型Ａ容器状型Ｂ挿入型Ｍ溶湯

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】下型と分割可能な横型とを組み合わせて
所望の成形内面を有する容器状型を形成し、該容器状型中に所定量の溶湯を注入した後、該容器状型中に、所望の成形外面を有する挿入型を前記
溶湯を排除しつつ下降させることにより、該溶湯を、前
記容器状型の内面と挿入型の外面とがなす間隙を静かに
上昇させ、前記間隙が、その上端付近において拡大する
ように構成されることにより、上昇する溶湯によって、
該間隙上端付近を周回する押し湯部を形成し、目的物の形状をなす位置において、前記挿入型を停止さ
せて、前記溶湯の上端面を大気に開放した状態で凝固さ
せた後、常法に基づいて、目的成形物を型から取り出し、仕上加
工を施すことを特徴とする鋳造方法。
【請求項２】容器状型の内底面部に湯溜部が形成され
ており、該湯溜部中に所要量の溶湯が注入された後、こ
れに進入する挿入型により排除されて上昇する溶湯が、
溢流して横型と下型とによって予め形成されている空隙
部を満たす工程を含む請求項１の鋳造方法。
【請求項３】溶湯が、軽合金の溶湯であり、目的成形
物が、車両溶軽合金ホイールである請求項１〜２のいず
れかに記載の鋳造方法。
【請求項４】下型と分割可能な横型とを組み合わせて
車両用軽合金ホイールの成形内面を有する容器状型を形
成し、該容器状型中に所定量の軽合金の溶湯を注入した後、該容器状型中に、車両用軽合金ホイールの成形外面を有
する挿入型を前記溶湯を排除しつつ下降させることによ
り、該溶湯を、前記容器状型の内面と挿入型の外面とが
なす間隙を静かに上昇させ、前記間隙が、目的物の形状
をなす位置において、前記挿入型を停止させて、前記溶
湯の上端面を大気に開放した状態で凝固させた後、常法
に基づいて、車両用軽合金ホイールの成型物を型から取
り出し、仕上加工を施すことを特徴とする鋳造方法。