JPH0256183B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0256183B2 JPH0256183B2 JP59158284A JP15828484A JPH0256183B2 JP H0256183 B2 JPH0256183 B2 JP H0256183B2 JP 59158284 A JP59158284 A JP 59158284A JP 15828484 A JP15828484 A JP 15828484A JP H0256183 B2 JPH0256183 B2 JP H0256183B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- molten metal
- alloy
- metallic
- molten
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/20—Measures not previously mentioned for influencing the grain structure or texture; Selection of compositions therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は強度及び靭性の優れたAl合金鋳造品
の製造方法に関し、詳細には共晶組織の微細化を
最終鋳造品全体に行き亘らせて強度及び靭性の改
善不足部分を発生させない様なAl合金鋳造品の
製造方法に関するものである。尚本発明における
Al合金とはSiを５〜13％含むAl―Si系合金（JIS
―AC2B，AC3A，AC4A，AC4B，AC4C，
AC8A，AC8B，AC8C等）を意味する。 〔従来の技術〕 Al合金鋳造品の製造において、Al合金地金を
溶解・脱ガスした溶湯をそのまま鋳型に流し込ん
で冷却凝固させると針状（第４図参照）の共晶Si
が晶出して機械的性質の低い鋳造品しか得られな
いということが知られている。そこで上記製造に
当たつては溶解炉内の溶湯に金属Na及び／又は
Na塩を主成分とする混合物を添加することによ
つて共晶Siを微細な粒状組織（第５図参照）にす
るという所謂機械的性質向上のための改良処理を
施している。尚上記改良処理に有効な元素はNa
だけであり、Li，Ｋ等では改良効果は発揮されな
い。 ところで鋳込重量の小さい鋳造品を製造する場
合には特に問題は発生しなかつたが、近年に至つ
て船舶部品や原子力関連部品等の様に鋳造品の大
型化が進む傾向が表われ数百Kg〜数tanの大型鋳
造品を鋳造によつて製造する機会が多くなりつつ
ある。しかるに該大型鋳造品の凝固末期において
は改良処理の効果が十分に発揮されきらず末期凝
固部分の機械的性質が低いという問題が生じてい
る。 そこで本発明者等は上記問題を解決すべく研究
を重ねた。 第６図はAC3A合金鋳造品（鋳込重量2ton）の
製造に際して改良処理後の経過時間と溶湯中の
Na含有量及び溶湯温度の相関を調査した結果を
示すグラフであり、Na含有量は１時間当たり20
〜30ppmの割合で減少している。しかも注湯時に
はNa含有量が一挙に20〜30ppmも減少している。
尚第６図に示される様に当該鋳造品の製造に際し
ては注湯開始から凝固完了までに３時間余りを要
している。 しかるに文献等によれば改良処理効果を安定し
て発揮させる為には溶湯中のNa含有量は少なく
とも20ppm必要であることが分かつている。そこ
で例えば上記第６図に示す鋳造例における溶湯中
のNa量変化を追跡すると注湯開始から約１時間
を経過した後にはNa量は20ppmより低いレベル
まで低下しており、従つて１時間経過後に凝固す
る部分については十分な改良処理効果を得ること
ができないと判することができる。即ち大型鋳造
品の製造においては鋳造開始から鋳造完了までの
時間が長時間に及ぶので凝固完了までの間にNa
含有量が低下して特に鋳造末期には改良処理効果
に失なわれた部分が発生する。尚溶解炉において
大量の金属Na及び／又はNa塩を主成分とする混
合物の投入を行ない、溶湯中のNa含有量を高め
ておく方法も考えられるが、Naの減少度合は初
期含有量に対応して大きくなるので凝固完了時点
において必要量を確保しようとする溶解炉への投
入量は膨大なものとなり経済性は極めて悪いもの
となる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 大型のAl合金鋳造品の製造においても、改良
処理効果の失われた部分の発生を招かず鋳造品の
全部位において改良効果を十分に発揮することの
できる方法を提供することが本発明の目的であ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 Al合金溶湯に金属Na及び／又はNa塩を主成
分とする混合物を添加してNaを含むAl合金鋳造
品を製造するに当たり、Al合金溶湯に鋳型への
注入が完了した後該溶湯が凝固するまでの間に、
金属Na及び／又はNa塩を該溶湯中へ追加して
Naによる共晶組織微細化効果を凝固末期まで持
続させる点に本発明の要旨が存在する。 〔作用〕 一般にAl合金鋳造品を製造するに当たつては
鋳込重量が500〜600Kgまでの場合には溶解炉から
るつぼにとり出した溶湯を、るつぼから鋳型に直
接注入し、一方鋳込重量が上記範囲を超える場合
にはるつぼ内の溶湯を鋳型注湯口上に配設した鋳
型ホツパーへ一旦注入し、鋳型ホツパー内の貯湯
量が一定量に達した段階で鋳型ホツパー底部の栓
を抜いて鋳型内に溶湯を注入する方法が採られて
いる。又鋳型内に予め溶湯を充填して、製品形状
を有す中子を後から溶湯に挿入する方法も採られ
ている。 第１図は直接注入、第２図はホツパーを使用し
ての注入法、第３図は中子を後から挿入する方法
に適用される鋳型の模式図で本発明はいずれの場
合にも実施することができるが、まず始めに第１
図に沿つて前者の場合を説明する。 第１図において鋳型１は下型２と上型３に分割
可能に構成されており、鋳型１内には製品部４、
押湯部５及び湯道６に相当する空洞部分が設けら
れている。本発明方法を実施するに当たつては注
湯開始前の押湯部５の中間部７及び／又は下部８
には、金属Naを収納して真空パツクしたAl缶を
配置する。次いで溶解炉において溶解並びに脱ガ
スすると共にNa成分を添加して改良処理を施し
たAl合金溶湯をるつぼ９から鋳型１の注湯口１
０へ注入する。そして押湯部５まで溶湯を注入し
終わると上記の如く配置したAl缶が溶湯に接触
して溶解し、Al缶内に収納されていた金属Naが
溶湯中に溶解する。その結果押湯部５近傍の溶湯
中のNa含有量が上昇し、これが拡散して溶湯全
体のNa含有量が上昇する。これによつて注湯時
のNa消失分を補充し、ときとして減少前より高
い値までNa含有量を上昇させることができ、数
時間経過後の凝固完了段階まで改良処理効果を十
分に残存させることができる。 尚上記における金属Na収納Al缶の配置部位は
当該説明位置とすることが望ましく、押湯部５の
下部以外の製品部、例えば7aで示す様な位置に
前記Al缶を配置した場合には金属Na添加によつ
て生成した酸化物が浮上せずに製品内に取り残さ
れる恐れがあるので製品部に余肉を設けて、その
位置に金属Naを設置することが望ましい。又押
湯面上にNa塩を主成分とする混合物を散布する
方法も考えられるが、この場合には表面の溶湯温
度が低い為に金属Naに較べて反応の遅いNa塩の
還元反応が十分に進行せず溶湯中のNa含有量を
高めることができない。 次に第２図を参照しながら第２番目の方法につ
いて説明する。 第２図において第１図の例と同様に構成される
鋳型１の注湯口１０上には、底部に栓１１を取付
けた鋳型ホツパ１２を載置しており、本発明方法
を実施するに当たつては溶解炉において溶解並び
に脱ガスすると共にNa成分で改良処理を施した
Al合金溶湯をつるぼ９から鋳型ホツパ１２へ溶
湯を注入する。注湯が完了すると鋳型ホツパ１２
内へNa塩を主成分とする混合物を投入し、必要
により撹拌して鋳型ホツパ１２内における改良処
理を行なう。これによつて溶湯中のNa含有量を
十分に高めることができる。次いで鋳型ホツパ１
２底部の栓１１を抜いて鋳型１内へ溶湯を注入す
る。尚このとき、鋳型ホツパ１２の底部から抜き
出される溶湯の注入状態は比較的穏やかであるの
でNa成分の消失を抑えることができ、Na含有量
の高い溶湯を鋳型１へ注入することができる。そ
の結果注湯完了から凝固完了段階まで継続して改
良処理効果を発揮させることができる。尚鋳型ホ
ツパ１２内における改良処理に際してはNa塩を
主成分とする混合物の代わりに金属Naあるいは
前記で使用した金属NaのAl真空パツク缶等を溶
湯内へ投入してもよい。又注湯前の押湯部５に前
記Al缶を配置する方法を併用すると一層確実に
改良処理効果を維持させることができる。更に前
記説明では鋳型注湯口又は鋳型ホツパへ注入する
溶湯を、予め溶解炉において改良処理を施したも
のとしたが、鋳型１内あるいは鋳型ホツパ１２内
における改良処理を強化することによつて溶解炉
における改良処理を軽減あるいは省略することも
できる。 次に第３図を参照して中子を後から挿入する方
法について説明する。前記と同様溶解炉において
溶解並びに脱ガスすると共にNa成分で改良処理
を施したAl合金を、第３図ａに示す如くるつぼ
９からホツパー１２を介して鋳型１に注入してお
く。注入に際してNa量が減少するので、第３図
ｂに示すように、鋳型１内で改良処理の為の治具
１４を用いて金属Na又はNa塩を主成分とする混
合物１５による改良処理を施すことにより減少し
た量を補充する。改良処理後除滓して溶湯を清浄
にし、その後第３図ｃに示す様に鋳型１内のAl
合金溶湯に製品形状を有する中子１３を挿入す
る。この方法をとれば中子の挿入速度は自由に制
御できるので、第１図、第２図に示した方法より
も更に溶湯を静かに充填でき、Naの減少量も少
なく、改良処理効果が増大する。 〔実施例〕 Al合金（AC4A，AC4C）1Tonを溶解炉にて
溶解し、脱滓及び脱ガスした。得られた溶湯を押
湯部は断熱材によつて押湯効果を増すようにした
大型クランクケースの砂型に投入して鋳型を行な
つた。またAC3A合金1.5Tonを溶解して第３図
に示す原子力部品鋳型に注入して鋳造を行つた。
改良処理条件及び鋳型結果は第１表(A)，(B)に示す
通りであつた。
の製造方法に関し、詳細には共晶組織の微細化を
最終鋳造品全体に行き亘らせて強度及び靭性の改
善不足部分を発生させない様なAl合金鋳造品の
製造方法に関するものである。尚本発明における
Al合金とはSiを５〜13％含むAl―Si系合金（JIS
―AC2B，AC3A，AC4A，AC4B，AC4C，
AC8A，AC8B，AC8C等）を意味する。 〔従来の技術〕 Al合金鋳造品の製造において、Al合金地金を
溶解・脱ガスした溶湯をそのまま鋳型に流し込ん
で冷却凝固させると針状（第４図参照）の共晶Si
が晶出して機械的性質の低い鋳造品しか得られな
いということが知られている。そこで上記製造に
当たつては溶解炉内の溶湯に金属Na及び／又は
Na塩を主成分とする混合物を添加することによ
つて共晶Siを微細な粒状組織（第５図参照）にす
るという所謂機械的性質向上のための改良処理を
施している。尚上記改良処理に有効な元素はNa
だけであり、Li，Ｋ等では改良効果は発揮されな
い。 ところで鋳込重量の小さい鋳造品を製造する場
合には特に問題は発生しなかつたが、近年に至つ
て船舶部品や原子力関連部品等の様に鋳造品の大
型化が進む傾向が表われ数百Kg〜数tanの大型鋳
造品を鋳造によつて製造する機会が多くなりつつ
ある。しかるに該大型鋳造品の凝固末期において
は改良処理の効果が十分に発揮されきらず末期凝
固部分の機械的性質が低いという問題が生じてい
る。 そこで本発明者等は上記問題を解決すべく研究
を重ねた。 第６図はAC3A合金鋳造品（鋳込重量2ton）の
製造に際して改良処理後の経過時間と溶湯中の
Na含有量及び溶湯温度の相関を調査した結果を
示すグラフであり、Na含有量は１時間当たり20
〜30ppmの割合で減少している。しかも注湯時に
はNa含有量が一挙に20〜30ppmも減少している。
尚第６図に示される様に当該鋳造品の製造に際し
ては注湯開始から凝固完了までに３時間余りを要
している。 しかるに文献等によれば改良処理効果を安定し
て発揮させる為には溶湯中のNa含有量は少なく
とも20ppm必要であることが分かつている。そこ
で例えば上記第６図に示す鋳造例における溶湯中
のNa量変化を追跡すると注湯開始から約１時間
を経過した後にはNa量は20ppmより低いレベル
まで低下しており、従つて１時間経過後に凝固す
る部分については十分な改良処理効果を得ること
ができないと判することができる。即ち大型鋳造
品の製造においては鋳造開始から鋳造完了までの
時間が長時間に及ぶので凝固完了までの間にNa
含有量が低下して特に鋳造末期には改良処理効果
に失なわれた部分が発生する。尚溶解炉において
大量の金属Na及び／又はNa塩を主成分とする混
合物の投入を行ない、溶湯中のNa含有量を高め
ておく方法も考えられるが、Naの減少度合は初
期含有量に対応して大きくなるので凝固完了時点
において必要量を確保しようとする溶解炉への投
入量は膨大なものとなり経済性は極めて悪いもの
となる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 大型のAl合金鋳造品の製造においても、改良
処理効果の失われた部分の発生を招かず鋳造品の
全部位において改良効果を十分に発揮することの
できる方法を提供することが本発明の目的であ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 Al合金溶湯に金属Na及び／又はNa塩を主成
分とする混合物を添加してNaを含むAl合金鋳造
品を製造するに当たり、Al合金溶湯に鋳型への
注入が完了した後該溶湯が凝固するまでの間に、
金属Na及び／又はNa塩を該溶湯中へ追加して
Naによる共晶組織微細化効果を凝固末期まで持
続させる点に本発明の要旨が存在する。 〔作用〕 一般にAl合金鋳造品を製造するに当たつては
鋳込重量が500〜600Kgまでの場合には溶解炉から
るつぼにとり出した溶湯を、るつぼから鋳型に直
接注入し、一方鋳込重量が上記範囲を超える場合
にはるつぼ内の溶湯を鋳型注湯口上に配設した鋳
型ホツパーへ一旦注入し、鋳型ホツパー内の貯湯
量が一定量に達した段階で鋳型ホツパー底部の栓
を抜いて鋳型内に溶湯を注入する方法が採られて
いる。又鋳型内に予め溶湯を充填して、製品形状
を有す中子を後から溶湯に挿入する方法も採られ
ている。 第１図は直接注入、第２図はホツパーを使用し
ての注入法、第３図は中子を後から挿入する方法
に適用される鋳型の模式図で本発明はいずれの場
合にも実施することができるが、まず始めに第１
図に沿つて前者の場合を説明する。 第１図において鋳型１は下型２と上型３に分割
可能に構成されており、鋳型１内には製品部４、
押湯部５及び湯道６に相当する空洞部分が設けら
れている。本発明方法を実施するに当たつては注
湯開始前の押湯部５の中間部７及び／又は下部８
には、金属Naを収納して真空パツクしたAl缶を
配置する。次いで溶解炉において溶解並びに脱ガ
スすると共にNa成分を添加して改良処理を施し
たAl合金溶湯をるつぼ９から鋳型１の注湯口１
０へ注入する。そして押湯部５まで溶湯を注入し
終わると上記の如く配置したAl缶が溶湯に接触
して溶解し、Al缶内に収納されていた金属Naが
溶湯中に溶解する。その結果押湯部５近傍の溶湯
中のNa含有量が上昇し、これが拡散して溶湯全
体のNa含有量が上昇する。これによつて注湯時
のNa消失分を補充し、ときとして減少前より高
い値までNa含有量を上昇させることができ、数
時間経過後の凝固完了段階まで改良処理効果を十
分に残存させることができる。 尚上記における金属Na収納Al缶の配置部位は
当該説明位置とすることが望ましく、押湯部５の
下部以外の製品部、例えば7aで示す様な位置に
前記Al缶を配置した場合には金属Na添加によつ
て生成した酸化物が浮上せずに製品内に取り残さ
れる恐れがあるので製品部に余肉を設けて、その
位置に金属Naを設置することが望ましい。又押
湯面上にNa塩を主成分とする混合物を散布する
方法も考えられるが、この場合には表面の溶湯温
度が低い為に金属Naに較べて反応の遅いNa塩の
還元反応が十分に進行せず溶湯中のNa含有量を
高めることができない。 次に第２図を参照しながら第２番目の方法につ
いて説明する。 第２図において第１図の例と同様に構成される
鋳型１の注湯口１０上には、底部に栓１１を取付
けた鋳型ホツパ１２を載置しており、本発明方法
を実施するに当たつては溶解炉において溶解並び
に脱ガスすると共にNa成分で改良処理を施した
Al合金溶湯をつるぼ９から鋳型ホツパ１２へ溶
湯を注入する。注湯が完了すると鋳型ホツパ１２
内へNa塩を主成分とする混合物を投入し、必要
により撹拌して鋳型ホツパ１２内における改良処
理を行なう。これによつて溶湯中のNa含有量を
十分に高めることができる。次いで鋳型ホツパ１
２底部の栓１１を抜いて鋳型１内へ溶湯を注入す
る。尚このとき、鋳型ホツパ１２の底部から抜き
出される溶湯の注入状態は比較的穏やかであるの
でNa成分の消失を抑えることができ、Na含有量
の高い溶湯を鋳型１へ注入することができる。そ
の結果注湯完了から凝固完了段階まで継続して改
良処理効果を発揮させることができる。尚鋳型ホ
ツパ１２内における改良処理に際してはNa塩を
主成分とする混合物の代わりに金属Naあるいは
前記で使用した金属NaのAl真空パツク缶等を溶
湯内へ投入してもよい。又注湯前の押湯部５に前
記Al缶を配置する方法を併用すると一層確実に
改良処理効果を維持させることができる。更に前
記説明では鋳型注湯口又は鋳型ホツパへ注入する
溶湯を、予め溶解炉において改良処理を施したも
のとしたが、鋳型１内あるいは鋳型ホツパ１２内
における改良処理を強化することによつて溶解炉
における改良処理を軽減あるいは省略することも
できる。 次に第３図を参照して中子を後から挿入する方
法について説明する。前記と同様溶解炉において
溶解並びに脱ガスすると共にNa成分で改良処理
を施したAl合金を、第３図ａに示す如くるつぼ
９からホツパー１２を介して鋳型１に注入してお
く。注入に際してNa量が減少するので、第３図
ｂに示すように、鋳型１内で改良処理の為の治具
１４を用いて金属Na又はNa塩を主成分とする混
合物１５による改良処理を施すことにより減少し
た量を補充する。改良処理後除滓して溶湯を清浄
にし、その後第３図ｃに示す様に鋳型１内のAl
合金溶湯に製品形状を有する中子１３を挿入す
る。この方法をとれば中子の挿入速度は自由に制
御できるので、第１図、第２図に示した方法より
も更に溶湯を静かに充填でき、Naの減少量も少
なく、改良処理効果が増大する。 〔実施例〕 Al合金（AC4A，AC4C）1Tonを溶解炉にて
溶解し、脱滓及び脱ガスした。得られた溶湯を押
湯部は断熱材によつて押湯効果を増すようにした
大型クランクケースの砂型に投入して鋳型を行な
つた。またAC3A合金1.5Tonを溶解して第３図
に示す原子力部品鋳型に注入して鋳造を行つた。
改良処理条件及び鋳型結果は第１表(A)，(B)に示す
通りであつた。
【表】
【表】
本発明は以上の様に構成されており、鋳型又は
鋳型ホツパへの投入以後、溶湯の凝固が完了する
までの間に金属Na及び／又はNa塩を主成分とす
る混合物を溶湯中に添加するので鋳造品が全て凝
固するまで改良効果を発揮させることができる。
即ち鋳造品全体に亘つて共晶Si組織の微細化を図
ることができ、強度・靭性の優れた鋳造品を得る
ことがきる。尚本発明の適用合金をSi含有量が５
〜13％のAl―Si系合金としたのはSi含有量が５
％未満では元々改良処理効果が少ないからであ
り、一方13％を超えると改良処理効果の及ばない
初晶Siが晶出するからである。
鋳型ホツパへの投入以後、溶湯の凝固が完了する
までの間に金属Na及び／又はNa塩を主成分とす
る混合物を溶湯中に添加するので鋳造品が全て凝
固するまで改良効果を発揮させることができる。
即ち鋳造品全体に亘つて共晶Si組織の微細化を図
ることができ、強度・靭性の優れた鋳造品を得る
ことがきる。尚本発明の適用合金をSi含有量が５
〜13％のAl―Si系合金としたのはSi含有量が５
％未満では元々改良処理効果が少ないからであ
り、一方13％を超えると改良処理効果の及ばない
初晶Siが晶出するからである。
第１，２，３図は本発明方法の実施に適用する
鋳型を示す断面説明図、第４図は共晶Siの針状組
織を示す図面代用写真、第５図は共晶Siの微細粒
状組織を示す図面代用写真、第６図は改良処理後
経過時間と溶湯中のNa量及び溶湯温度の相関を
示すグラフである。 １……鋳型、２……下型、３……上型、５……
押湯部、９……るつぼ、１２……鋳型ホツパ。
鋳型を示す断面説明図、第４図は共晶Siの針状組
織を示す図面代用写真、第５図は共晶Siの微細粒
状組織を示す図面代用写真、第６図は改良処理後
経過時間と溶湯中のNa量及び溶湯温度の相関を
示すグラフである。 １……鋳型、２……下型、３……上型、５……
押湯部、９……るつぼ、１２……鋳型ホツパ。
Claims (1)
- １ Al合金溶湯に金属Na及び／又はNa塩を主
成分とする混合物を添加してNaを含むAl合金鋳
造品を製造するに当たり、Al合金溶湯の鋳型へ
の注入が完了した後該溶湯が凝固するまでの間
に、金属Na及び／又はNa塩を該溶湯中へ追加し
てNaによる共晶組織微細化効果を凝固末期まで
持続させることを特徴とするAl合金鋳造品の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15828484A JPS6137359A (ja) | 1984-07-28 | 1984-07-28 | Ａ１合金鋳造品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15828484A JPS6137359A (ja) | 1984-07-28 | 1984-07-28 | Ａ１合金鋳造品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6137359A JPS6137359A (ja) | 1986-02-22 |
| JPH0256183B2 true JPH0256183B2 (ja) | 1990-11-29 |
Family
ID=15668230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15828484A Granted JPS6137359A (ja) | 1984-07-28 | 1984-07-28 | Ａ１合金鋳造品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6137359A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0673740B2 (ja) * | 1987-05-15 | 1994-09-21 | トヨタ自動車株式会社 | アルミニウム合金鋳物のナトリウム元素添加方法 |
| JPH02108434A (ja) * | 1988-10-16 | 1990-04-20 | Asahi Tec Corp | 薄肉鋳物用鋳型 |
| US5584334A (en) * | 1994-12-06 | 1996-12-17 | Ford Motor Company | Method of increasing strength of cast aluminum components |
-
1984
- 1984-07-28 JP JP15828484A patent/JPS6137359A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6137359A (ja) | 1986-02-22 |
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