JPH02133162A - 合金鋳物 - Google Patents

合金鋳物

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JPH02133162A
JPH02133162A JP28517688A JP28517688A JPH02133162A JP H02133162 A JPH02133162 A JP H02133162A JP 28517688 A JP28517688 A JP 28517688A JP 28517688 A JP28517688 A JP 28517688A JP H02133162 A JPH02133162 A JP H02133162A
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JP
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alloy
molten metal
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molten
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JP28517688A
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Satoru Ishizuka
哲 石塚
Shinji Yamamoto
真二 山本
Nobuhiro Fujita
伸弘 藤田
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Suzuki Motor Corp
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Suzuki Motor Corp
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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】 a、 産業上の利用分野 本発明は、合金鋳物に関するものである。
b、 従来の技術 従来より、合金鋳物としてはA ff1−Mg合金の如
き軽合金が広く使用されている。この種の合金鋳物の場
合は、溶湯を自gl固(91通凝固)させると、結晶粒
が方向性を持ち、大きく成長しようとする。
このように方向性を持った材料は、強度や靭性が方向性
を有することとなり、弱い方向ができる。
そこで、このような不都合を解消するために、合金の溶
湯を急冷凝固させて、結晶粒を微細化し、これにより方
向性を無くすと共に強度及び靭性を高めるようにしてい
る。また、Affi合金の場合には、強度及び靭性のよ
り一層の向上のために、PやNaを0,01〜0.1重
量%添加するようにしている。
一方、低融点(660″C)合金(例えば、Al、Mg
Zn、 pb、 Sn+ Bi等)鋳物の場合には、溶
湯ノ象、冷凝固を行なうと共に、熱処理(例えば、A1
合金では、溶体化処理後に自然時効させるようなJIS
規格のT4処理、又は溶体化処理後に人工時効硬化させ
るようなJIS規格のT6処理)を行なうようにしてい
る。なお、加圧鋳造(溶湯鍛造)により繊維状物質(例
えば、アルミナ、カーボン等)や短繊維(ウィスカー)
に合金を含浸させて強化を図ることも行なわれている。
C1発明が解決しようとする課題 しかしながら、溶湯を急、冷凝固させて得られる鋳物は
、表面の結晶が微細であっても、内部は急。
冷されないため内部結晶は微細とならず、従って鋳物全
体が均一な結晶径をしたものは得られない。
また、PやNaの添加による結晶粒微細化の効果はあま
り大きくないのが実情である上に、Pは単体では扱いに
くいため、P−Fe、 P−Cu、 P−Ni等の形で
添加するので成分管理が極めて困難である。その上、P
を添加すると合金性能が劣化するといった問題点もある
。一方、Naは反応性が高いので、その取扱いが難しい
。
また、既述の如き加圧鍛造を行なう場合には、強大な加
圧力(例えば50kg/c−程度)が必要である。しか
も、加圧鍛造を行なう際、繊維状物質に引張力を付与し
ておくとか、短繊維を互いにからませてバインダーで成
形するとかのセツティング作業を行なわなければならず
、この作業が非常に難しいのが実情である。
本発明は、このような種々の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、結晶粒が均一に微細化されか
つ方向性を持たない強度並びに靭性の優れた合金鋳物を
提供することにある。
また、本発明の別の目的は、加圧鍛造のように高圧力を
加えることなく繊維状の金属又は合金を複合できて充分
な強度並びに靭性を有する合金鋳物を提供することにあ
る。
d、 課題を解決するための手段 上述の目的を達成するために、本発明では、合金の溶湯
に濡れ性の良い粒子を添加し、この溶湯に機械的撹拌を
加えて急冷凝固させるようにしている。また、本発明で
は、低融点合金の溶湯に繊維状の高融点金属又は高融点
合金を添加し、この溶湯に機械的撹拌を加えて急冷凝固
させるようにしている。
以下、本発明の実施例に付き図面を参照して説明する。
第1図〜第3図は本発明の第1実施例を示すものであっ
て、A ff1−Mg軽合金等からなるA2合金鋳物の
製造工程を概略的に図示したものである。
まず、第1図に示すように、坩堝1内に固形のA1合金
鋳物材料2を入れ、ヒーター3にて560〜1000℃
程度に加熱保持する。これにより、合金鋳物材料2は坩
堝l内で溶融されA1合金の溶湯2a(第2図参照)に
なる。しかる後、第2図に示すように、この溶湯2aに
濡れ性が良く(濡れ角度100”以下)粒径が0.05
〜10μ−の粒子4を0.5〜20容量%添加する。な
お、この粒子4としては、融点が1000℃以上のもの
、例えばZr+ Fe、 Co+ Ni、 Ti。
V+ Cr、 Mo+−等の如き純金属や合金又はセラ
ミックスであって、溶湯2aには濡れるがそれ自身は完
全溶融しないものを用いる。
次に、第3図に示すように、粒子4を添加した溶湯2b
を機械的な撹拌手段5にて撹拌する。この撹拌手段5は
、棒体から成るストッパ6と、このストッパ6の周囲に
おいて平行状に配置されかつ下端に螺旋状溝部7をそれ
ぞれ有する複数の撹拌部材8とから成り、これらの部材
6,8は図外の昇降手段にて上下方向に一緒に昇降され
るようになっている。さらに、上述の撹拌部材8は図外
の駆動手段にてその軸心を中心に回転駆動されるように
構成されている。しかして、撹拌手段5が下降されてス
トッパ6の下端が坩堝lの底部に当接すると、その下降
動作が停止されると共に撹拌部材8が100〜IO+0
00r、p、s+、の回転速度で回転駆動され、これに
より溶湯2b内に粒子4が均一に分散される。
このようにして、粒子4を添加した溶湯2bに機械的撹
拌を与えた後に、坩堝lの底壁の栓9を抜いて給湯口1
0を介して溶湯2bを鋳型11内に流し込み、水冷筒1
2による冷却作用にて前記溶湯2bを急冷凝固させ、塊
状の集合体すなわち合金鋳物13として回収する。この
ようにすれば、均一分散された粒子4が凝固時の初晶結
晶粒の核となるため、従来の場合に比べてより微細な結
晶粒を有する合金鋳物13を得ることができる。
なお、溶湯2bを急冷せずに自然(9通)凝固させた場
合には、第4図に示すように、結晶粒14は鋳型11の
内壁面11aから最終凝固部となる上面中央部Aに向け
て長く成長することとなり、微細な結晶粒とはならない
。
本実施例において粒子4に高硬度()IV250以上)
のものを用いるようにすれば耐摩耗性を改善することが
でき、また自己潤滑性のある粒子(例えば大方晶の窒化
ホウ素やカーボン)を用いれば耐摩耗性並びに潤滑性の
双方を改善することができる。
ところで、従来より、鉄系の炭素鋼や合金鋼の切削性を
改善するためにCa(0,001〜0.01重量%)や
S(0,04〜0.12重量%)やPb(0,04〜0
.30重量%)を添加するようにしているが、Sやpb
はA2合金には容易に添加することができず、またCa
はA2合金の性能を劣化させるという事情から、A2合
金鋳物に関しては素材自体に快削性を持たせるべく添加
物を加えるようにした例はないのが実状である。
そこで、次に、上述の如き本発明の合金鋳物製造方法を
用いて、自己潤滑性のある粒子を添加することにより、
切削性の改善されたAffi合金鋳物を製造する場合に
付き述べる。
まず、坩堝1内のAn合金鋳物材料2をヒーター3にて
加熱保持(570〜900°C)シ、これに自己潤滑性
のある六方晶窒化ホウ素(h BN)の粒子(粒径:0
.1〜500 μ論)4を0.05〜3重量%添加する
。この場合、A1合金鋳物材料2の上記温度域での比重
は2.3〜2.7程度であり、六方晶窒化ホウ素粒子4
は真比重が2.27で見掛は密度はもっと小さくなるの
に加えて、濡れ性も良くないので浮遊してしまう、従っ
て、普通鋳造では、六方晶窒化ホウ素粒子4をA2合金
鋳物材料2に複合することは不可能である。そこで、本
例においては、ヒーター3で加熱保持中の六方晶窒化ホ
ウ素粒子4を添加したAl1合金鋳物材料2の溶湯2a
又は半溶融状態のA2合金鋳物材料に、下向きの力が加
わるような形状の1〜3個の撹拌部材8(例えば、逆ネ
ジ方向に加工したスクリュー、へりカルギヤー、スパイ
ラルギヤー等)により、100〜10.00Or、p、
m、の機械的撹拌を加え、六方晶窒化ホウ素粒子4をA
I!、合金鋳物材料2の溶湯2a又は半溶融状態のAI
1合金鋳物材料2に強制的に複合化せしめる。そして、
この複合化された八1合金の溶湯2aを、撹拌中順次或
いは一度に全てを、坩堝1の給湯口10を介して鋳型1
1内に注入して象、冷凝固させる。
このようにして得られた八1合金鋳物13は自己潤滑性
を具備することとなるため、切削性の改善が図られる。
因に、AC9A(JIS規格で規定されたA1−5i 
−Cu−Ni−Mg系のアルミニウム合金鋳物の1分類
)で厚さ50閣程度のAj!合金を5LNa円板砥石(
00φ200 x t2)で連続的に切削する場合の切
削速度は3m/S程度であるが、上述のように六方晶窒
化ホウ素粒子4を複合したものは5〜20M/S程度で
切削が可能である。なお、六方晶窒化ホウ素粒子4の添
加量と切削速度との間には、相関関係があり、その相関
関係は第5図において斜線で示すゾーンである。斯くし
て、六方晶窒化ホウ素粒子の添加により従来のA1合金
に比べて切削速度を数倍〜10倍程変向上させることが
できる。
また、第6図〜第8図は本発明の第2実施例を示すもの
であって、低融点合金に繊維状の高融点金属又は合金を
添加複合化して成る合金鋳物の製造工程を概略的に図示
したものである。
まず、第6図に示すように、融点が700℃以下の低融
点合金(例えば、Al2. Mg、 Zn、 Pbn 
Sn、 Bi等の合金)から成る合金鋳物材料15を坩
堝1内に入れ、これをヒーター3にて加熱溶解して保持
する。なおこの際の加熱温度は完全溶融温度域(例えば
、八It :660℃以上、 Mg:650°C以上、
 Zn:420℃以上、 Pb:328℃以上、 Sn
:232 ’C以上、 Bi:272℃以上)、或いは
部分溶融温度域(例えば、AN −Cu合金では548
〜660°C)に設定する。これにより、合金鋳物材料
15は坩堝l内で溶融されて溶湯15a(第2図参照)
となる。
次に、第7図に示すように、断面積がlXl0−’〜1
m”で長さが0.1〜ioamの短繊維状の高融点金属
(例えば、融点が800℃以上のW、 Ni+ Ti+
 Fe。
Cu)又は合金(以下において、繊維状物質16という
)を上述の溶湯15aに5〜25容量%添加する。
なお、この添加は、合金鋳物材料15の溶解後に限らず
、合金鋳物材料15の加熱前又は加熱中に行なってもよ
い。
しかる後、繊維状物質16を添加した溶湯15bを既述
の実施例の場合と同様に機械的撹拌手段5にて100 
N10.0OOr、p、m、の機械的撹拌を加える。こ
れにより、添加した繊維状物質(短繊維)16が互いに
からみ合わせられると共に、溶湯15a内に均一に分散
された状態で複合される1次いで、坩堝1の給湯口10
を介して鋳型11内に注入して急冷凝固させ、得られた
塊状の集合体を合金鋳物17として回収する。これによ
り、マトリックス合金の結晶粒を微細化でき、より強靭
な複合化鋳物を得ることができる。
以上、本発明の実施例に付き述べたが、本発明は既述の
実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想
に基いて各種の変更が可能である。
例えば、母体である合金鋳物材料としては各種の合金で
あってよく、機械的撹拌手段5の構成も適宜変更可能で
ある。
e、 発明の効果 以上の如く、本発明は、合金の溶湯に濡れ性の良い粒子
を添加し、機械的撹拌を加えて唐、冷凝固させるように
したものであるから、合金鋳物の結晶粒を微細化できひ
いては強度及び靭性を高めることができると共に、結晶
粒の方向性を無くすことができひいては強度や靭性の劣
る方向を無くすことができる。さらに、硬度の高い粒子
を添加することで、耐摩耗性も高めることができ自己潤
滑性のある粒子(例えば、六方晶窒化ホウ素やカーボン
等)を添加することで耐摩耗性並びに潤滑性も高めるこ
とができる。
また、本発明は、低融点合金の溶湯に繊維状の高融点金
属又は高融点合金を添加し、機械的撹拌を加えて急冷凝
固するようにしたものであるから、上述の金属又は合金
から成る繊維状物質の複合化により合金鋳物の強度及び
靭性を高めることができ、しかも機械的撹拌により繊維
状物質が互いにからみ合った状態にすることができ、強
度及び靭性のより優れた合金鋳物を提供できる。さらに
、添加する繊維状物質は金属又は合金なので、母合金に
対する濡れ性(なじみ性)が良いので、i8 ?J)鍛
造(圧力鍛造)のように高圧力(50kgf/c4以上
)を加えなくてもよいので製造が容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明の一実施例を示すものであって
、第1図は坩堝内に合金鋳物材料を入れた状態を示す断
面図、第2図は合金鋳物材料の溶湯に粒子を添加する状
態を示す断面図、第3図は溶湯の機械的撹拌及び鋳型に
おける急冷凝固の状態を示す断面図、第4図は溶湯を鋳
型内で自然凝固させた場合の結晶粒を示す断面図、第5
図は六方晶窒化ホウ素粒子の添加量と切削速度との相関
関係を示すグラフ、第6図〜第8図は本発明の第2実施
例を示すものであって、第6図は第1図と同様の断面図
、第暑図は第2図と同様の断面図、第8図は第3図と同
様の断面図である。 1・・・坩堝、      2・・・合金鋳物材料、2
a、 2b・・・ン容湯、     3・・・ヒーター
、4・・・粒子、       5・・・機械的撹拌手
段、11・・・鋳型、      12・・・水冷筒、
13・・・合金鋳物、 15・・・低融点合金から成る合金鋳物材料、15a、
 15b・・・溶湯、   17・・・合金鋳物。 第4図 を1肖’Ju& (mm/s)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)合金の溶湯に濡れ性の良い粒子を添加し、この溶
    湯に機械的撹拌を加えて急冷凝固させて成る合金鋳物。
  2. (2)低融点合金の溶湯に繊維状の高融点金属又は高融
    点合金を添加し、この溶湯に機械的撹拌を加えて急冷凝
    固させて成る合金鋳物。
JP28517688A 1988-11-11 1988-11-11 合金鋳物 Pending JPH02133162A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0444529A (ja) * 1990-06-08 1992-02-14 Misawa Homes Co Ltd コンクリート製組立型地下室およびその施工方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0444529A (ja) * 1990-06-08 1992-02-14 Misawa Homes Co Ltd コンクリート製組立型地下室およびその施工方法

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