JPH04327356A - Ｍｇ合金製二輪ホイールの低圧鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マグネシウムまたはマ
グネシウム合金（以下Ｍｇ合金と言う）製の二輪ホイー
ルの低圧鋳造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｍｇ合金は、実用合金中、最も軽くまた
比剛性に優れているため、航空機部品等には多く使用さ
れている。一方近年、軽量化を目的として、自動車部品
へも適用されつつあり、今後Ｍｇ合金の自動車部品が増
加するものと推定されている。

【０００３】一般に鋳造では、凝固時に溶湯金属が収縮
するため、溶湯の補給が無いと引け巣を生じる。この引
け巣を防止するためには、その収縮分に見合う量の溶湯
を補給する必要がある。そのため、鋳造方案作成時に部
分的に押し湯を鋳物製品面に付けなければならない。し
かし、この押し湯は、鋳物製品と共に鋳造されるが製品
ではないから、鋳物製品より切除しなくてはならない。 またこの切除によって押し湯の付いていた部分は、切断
面となるため仕上げを行う必要がある。したがってコス
ト面よりみると、押し湯は無い方が望ましい。

【０００４】ところでＭｇ合金の鋳物製品を鋳造により
得る場合、Ｍｇ合金は凝固範囲が広く、比重が小さいた
め押し湯の効きが悪い。そのため、鋳鉄や鋳物用アルミ
ニウム（Ａｌ）合金などと比較して、同一肉厚の鋳物製
品に対して同じ大きさの押し湯を付けたのでは引け巣を
生じることから、非常に大きな押し湯を設けることにな
る。しかし、このような大きな押し湯は、従来よりＭｇ
合金鋳物製品のコストアップの原因にもなっており、Ｍ
ｇ合金を自動車部品に適用させる障害の一つになってい
る。

【０００５】一般にＭｇ合金の鋳造方法として、よく知
られているのはダイカスト鋳造方法である。ダイカスト
法は高圧・高速で溶湯を金型に充填して鋳造する方法で
ある。高圧で溶湯を射出するため、ダイカスト法の金型
費は非常に高価であるが、量産効果により、その金型費
をカバーし、１個当たりのコストを大幅に下げることが
できる鋳造方法である。そのため、従来生産されている
四輪ホイールなど自動車部品の多くはダイカスト法にて
製造されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の如きＭｇ合金鋳
物の自動車部品への適用状況下にあって、本発明者等は
、Ｍｇ合金の二輪ホイールへの適用を検討した。その結
果、二輪ホイールは、二輪車の生産台数が四輪車に比べ
てかなり少なく、また価格も安いため、四輪ホイールよ
り量産数が少なくダイカスト法を適用した場合に金型費
をカバーできるほどの量産効果が得られず、コスト的に
ダイカスト法の適用が困難であることを知見した。

【０００７】そこで、本発明者等は、金型費が比較的安
価である低圧鋳造法に着目した。しかしこの低圧鋳造法
は、溶湯を低圧で静かに充填するため溶湯の湯廻りが前
記ダイカスト法に比べて悪く、しかもダイカスト法より
時間当たりの生産量が小さいなどの理由から、湯流れが
悪く鋳造が難しいＭｇ合金への適用は殆どなされていな
いのが実状である。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑み、二輪ホイー
ルを対象とし、溶湯の湯廻りを改善して材料歩留りを向
上させるとともに、後工程の切削、仕上げ等をできるだ
け省き、コストの低減を図ったＭｇ合金製二輪ホイール
の低圧鋳造方法を提供することを目的とするものである
。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明に係わるＭｇ合金製二輪ホイールの低圧鋳造方
法は、二輪ホイールのキャビティを有する金型の、リム
部キャビティの一部全周またはスポーク付け根部に余肉
部を設ける一方、スポークの本数と同数の湯口をリム部
とスポークとの接合部分に設け、該湯口よりＭｇ合金溶
湯を注湯するものである。

【００１０】

【作用】以下、本発明について構成および作用を説明す
る。本発明者等は、Ｍｇ合金製二輪ホイールの鋳造方法
として低圧鋳造方法を低コストで適用するためには、■
不良率をできるだけ低くする。■材料歩留りをできるだ
け高くする。■切削、仕上げ等の後工程をできるだけ省
く。の３項目を達成する鋳造方案が必要であると考え、
これらを達成させるために、鋭意検討、研究を行った。

【００１１】〔■不良率をできるだけ低くする。〕従来
の、Ｍｇ合金の四輪ホイールダイカストまたはＡｌ合金
の四輪ホイール低圧鋳造では、ハブ部に１ヶ所湯口を設
け、そこより溶湯を充填させている。この場合、溶湯は
ハブ部より流入し、スポーク部を通って、リム部まで充
填される。しかしＭｇ合金の二輪ホイールの場合は、ス
ポーク部分の肉厚が薄く、ハブ部より流入した溶湯がス
ポーク部分で凝固し不廻りとなる恐れが大きい。また材
料自体も湯流れの悪いＭｇ合金であるため、その傾向は
強い。そのためハブ部に１ヶ所湯口を設ける、通常と同
様の方案では製造が難しくなる。

【００１２】本発明は、この点に着目し、溶湯を十分に
充填させるためにリム部に湯口を設けることとし、なお
かつ、湯口からの押し湯効果を期待するため、スポーク
の本数と同数の湯口をリム部とスポークとの接合部分に
設け、複数のストークで直接溶湯が型内を充填する鋳造
方案とした。従来の低圧鋳造法では、このように湯口を
複数付ける鋳造方案は少なく、また通常の場合は、１本
のストークにて溶湯をボールフィーダと呼ばれる湯溜め
に溶湯を充填させ、その湯溜めを介して型内に溶湯を充
填させる方法を用いてきた。しかし、この湯溜めを用い
ると、むしろ湯溜め内で溶湯温度が低下し、不廻りが生
じ易くなったり、湯溜め内で溶湯が乱れ酸化物が発生し
、鋳物の品質が低下したりする。そこで、本発明におい
ては、このような理由のため、湯溜めは用いず複数のス
トークにより直接型内に溶湯を充填させることにしたの
で、湯廻りが向上し、かつ鋳物の品質も向上させること
ができた。

【００１３】〔■材料歩留りをできるだけ高くする。〕
材料歩留りとは、鋳込み重量と製品重量との比で表され
る。鋳造では前述のように押し湯等があるため、材料歩
留りを　１００％とするのは不可能である。しかし材料
歩留りを高くすることは、溶解費の低減から仕上げ費の
低減まで、製造工程全てに良好な結果を与える。

【００１４】本発明においては、この材料歩留りを向上
させるため、リム部の一部全周またはスポーク付け根部
に余肉部を設けることにより、押し湯無しとした。これ
までのＭｇ合金の鋳造方案では、リム部を健全に製造す
るため、リム部に押し湯を設ける例は有った。しかし、
本発明者等が行った凝固解析の結果、リム部を健全に製
造するためには、必ずしも押し湯は必要なく、リム部に
余肉を設けることで健全性は確保できることが判明した
。しかも、そのリム部の余肉の肉厚は、スポーク間だけ
に付けるなら　８〜１６ｍｍ程度必要であり、全周に付
けるなら、　４ｍｍ前後でよいことが判明した。また余
肉を付けることにより湯廻りもよくなる。

【００１５】〔■切削、仕上げ等の後工程をできるだけ
省く。〕リムは、機械加工を行うのが一般的であるため
、上述のリム部に付けた余肉はリムの加工と同時に一度
に切削できる。特にリム部の一部全周に付けた余肉は連
続切削できるため、スポーク間だけに付けた場合の断続
切削より効率的な切削が可能となる。また従来の押し湯
を設ける場合より、本発明における余肉の方が少ない量
で済むため、鋳造歩留りも向上する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は、
本発明に係わるＭｇ合金製二輪ホイールの低圧鋳造方法
に適用した低圧鋳造装置の断面概要図である。

【００１７】二輪ホイールのキャビティＣは、上型１、
下型２、横型３および中子４により形成されている。上
型１は可動プラテン５に設けられ昇降可能となっている
。下型２は固定プラテン６に設けられている。また横型
３は、６つ割りに形成され図外の押圧手段により押しつ
けられて環状に構成されて下型２の上面に設けられてい
る。中子４はハブ部７の車軸を形成するために上下型１
，２のハブ部の中心に埋設されている。

【００１８】キャビティＣのスポーク部８の付け根に該
当するリム部９には、下型２を貫通して湯口１０が設け
られるとともに、その湯口１０にはストーク１１が接続
されている。そしてストーク１１は、蓋１２を挿通して
加圧チャンバ１３内に設置されているルツボ１４の溶湯
１５内に浸漬されている。

【００１９】加圧チャンバ１３には、低圧鋳造するため
の加圧弁と排気弁（図示せず）に接続する加圧口１６と
排気口１７が設けられている。また内周面にはルツボ１
４の間にヒータ１８が設けられている。

【００２０】図２は、ホイール径　６２０ｍｍ、リム９
’の厚さ４０ｍｍ、スポーク８’の厚さ　７ｍｍ、スポ
ーク８’の本数　６本の二輪ホイールＷの全体概要図お
よび断面図で、この図に示す二輪ホイールＷを上述した
低圧鋳造装置により、一つはスポークの付け根のみ　８
ｍｍの余肉を設けた構成の金型で（本発明例１）、一つ
はリム部の外周面に全周に４ｍｍの余肉を設けた構成の
金型で（本発明例２）それぞれ鋳造を行った。

【００２１】また比較のため、従来の低圧鋳造同様、ハ
ブ部に湯口を１ヶ所設けた構成の金型（従来例）と、本
発明と同様にリム部のスポークの付け根に湯口を６ヵ所
設け、且つリム部に押し湯を設けた構成の金型（比較例
１）と、リム部に湯口や押し湯を設けない構成の金型（
比較例２）とを準備し、それぞれ鋳造を行った。

【００２２】これらの金型製作、鋳造状況、鋳物製品の
品質などを評価した結果を下記表１に併せて示す。なお
表中、◎は非常に良い、○は良い、△はやや悪い、×は
非常に悪いを意味する。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１より明らかなように、従来例では、ハ
ブ部に湯口を１ヶ所設けた構成の金型であるから鋳込み
重量は少なくて済み、材料歩留りは非常によくなるが、
実際の鋳込みにおいては、スポーク部にて溶湯が凝固し
てしまい、湯の不廻りが発生して製品にはならない。

【００２５】比較例１では、リム部のスポークの付け根
に湯口を６ヵ所を設け、さらにリム部に押し湯を設けた
構成の金型としたため、鋳込み重量が多くなり、材料歩
留りが非常に悪くなる。またリム部には余肉を設けてい
ないので湯の不廻りが発生し易い。しかし押し湯が設け
られているので、内部品質はよかった。

【００２６】比較例２では、リム部に湯口や押し湯を設
けない構成の金型としたため、鋳込み重量が少なく済み
材料歩留りは非常によくなるが、実際の鋳込みにおいて
は、スポーク部にて溶湯が凝固して湯の不廻りが発生し
易く製品になりにくい。またリム部には湯口や押し湯が
なく、さらに余肉も設けていないので切削はし易い。

【００２７】上記の従来例および比較例に対し、本発明
例１では、スポークの付け根のみ　８ｍｍの余肉を設け
た構成の金型としたため、材料歩留りはよく、実際の鋳
込みにおいては、湯廻りがよく、また内部品質も非常に
よいものであったが、余肉をスポーク間に付けたためリ
ムの切削と同時に余肉の切削も行えたが、余肉部分が断
続切削となるため、余肉の切削にやや時間を必要とした
。

【００２８】本発明例２では、リム部の外周面に全周に
　４ｍｍの余肉を設けた構成の金型としたので、材料歩
留り、湯廻り、内部品質は元より、リムの切削と同時に
余肉の切削が行え、本発明例１とは異なり、余肉部分が
連続切削となるため、切削時間が短くできた。

【００２９】上述したように、本発明例では、リム部の
スポークの付け根にスポークの本数と同数の湯口が付い
ているので湯口面積が大きく溶湯の湯廻りはよい。その
上、製品形状に沿った余肉が付くことになるので、製品
の湯廻りは非常に向上するとともに、内部品質も非常に
優れたものとなる。また余肉量を薄く適切に付けられる
ので、材料歩留りが飛躍的に向上する。また余肉は、後
工程でリム部の形状に合わせ切削加工により除去できる
ので、リム部などの切削等の後工程が非常に容易に短時
間で行える。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるＭ
ｇ合金製二輪ホイールの低圧鋳造方法によれば、Ｍｇ合
金製二輪ホイールを、低圧鋳造方法により、溶湯の湯廻
りをよくして、内部品質を損なうことなくかつ後工程を
含めて生産性よく、低コストで製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる低圧鋳造装置の断面概要図であ
る。

【図２】本発明の一実施例に係わる二輪ホイールの説明
図で、（ａ）は全体概要図、（ｂ）は断面図である。

【符号の説明】

１：上型　　　　　　　　　　　　　　　　２：下型　
　　　　　　　　　　　　　３：横型 ４：中子　　　　　　　　　　　　　　　　５：可動プ
ラテン　　　　　　６：固定プラテン ７：ハブ部　　　　　　　　　　　　　　８：スポーク
部　　　　　　　　９：リム部 １０：湯口　　　　　　　　　　　　　　　　１１：ス
トーク　　　　　　　　　　１２：蓋 １３：加圧チャンバ　　　　　　　　１４：ルツボ　　
　　　　　　　　　　１５：溶湯 １６：加圧口　　　　　　　　　　　　　　１７：排気
口　　　　　　　　　　　　８’：スポーク ９’：リム　　　　　　　　　　　　　　　　Ｃ：二輪
ホイールのキャビティ Ｗ：二輪ホイール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　二輪ホイールのキャビティを有する金
   型の、リム部キャビティの一部全周またはスポーク付け
   根部に余肉部を設ける一方、スポークの本数と同数の湯
   口をリム部とスポークとの接合部分に設け、該湯口より
   Ｍｇ合金溶湯を注湯することを特徴とするＭｇ合金製二
   輪ホイールの低圧鋳造方法。