JPH04309451A - 加圧付加鋳造方法 - Google Patents
加圧付加鋳造方法Info
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- JPH04309451A JPH04309451A JP7142891A JP7142891A JPH04309451A JP H04309451 A JPH04309451 A JP H04309451A JP 7142891 A JP7142891 A JP 7142891A JP 7142891 A JP7142891 A JP 7142891A JP H04309451 A JPH04309451 A JP H04309451A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミ合金を大気ある
いは不活性雰囲気の加圧下において鋳造を行う加圧付加
鋳造方法に関する。
いは不活性雰囲気の加圧下において鋳造を行う加圧付加
鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、信頼性の高いアルミニウム合金（
以下アルミ合金という）鋳物の製造法が、種々開発実用
化されつつある。自動車部品の重要保安部品等も、軽量
化を目的に鉄系鋳物からアルミ合金鋳物に代わるものも
ある。比較的大型のアルミ合金鋳物を寸法精度良く能率
的に生産する鋳造方法として低圧鋳造法がある。
以下アルミ合金という）鋳物の製造法が、種々開発実用
化されつつある。自動車部品の重要保安部品等も、軽量
化を目的に鉄系鋳物からアルミ合金鋳物に代わるものも
ある。比較的大型のアルミ合金鋳物を寸法精度良く能率
的に生産する鋳造方法として低圧鋳造法がある。
【０００３】一方、鋳型をも圧力容器内に置いて鋳造す
る方法として、特公平１ー４６２２５号公報や特公平１
ー４６２２６号公報がある。この公報には、上下に分離
結合可能な鋳造装置で、上部のストッパー付きタンディ
ッシュ内で溶湯金属を保持し、ストッパーを開放して下
部の鋳型内へ鋳込み、容器内を大気圧以上にして鋳造す
る方法が開示されている。
る方法として、特公平１ー４６２２５号公報や特公平１
ー４６２２６号公報がある。この公報には、上下に分離
結合可能な鋳造装置で、上部のストッパー付きタンディ
ッシュ内で溶湯金属を保持し、ストッパーを開放して下
部の鋳型内へ鋳込み、容器内を大気圧以上にして鋳造す
る方法が開示されている。
【０００４】また、特開平１ー３０９７７６号公報には
、溶湯を鋳型に注湯後、少なくとも凝固開始から凝固完
了までの間、２〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２ の圧力を付加し
つつ、かつ、０．６℃／ｓ以上の冷却速度で溶湯を冷却
・凝固させ、ミクロ結晶の粒径を７０μｍより細かくす
る高力アルミ合金鋳物の製造方法が開示されている。
、溶湯を鋳型に注湯後、少なくとも凝固開始から凝固完
了までの間、２〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２ の圧力を付加し
つつ、かつ、０．６℃／ｓ以上の冷却速度で溶湯を冷却
・凝固させ、ミクロ結晶の粒径を７０μｍより細かくす
る高力アルミ合金鋳物の製造方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】特公平１ー４６２２５
号公報および特公平１ー４６２２６号公報に示す鋳造方
法では、アルミ合金鋳物を含め、いろいろな鋳造材に対
応して鋳造欠陥を防止するのは難かしい。
号公報および特公平１ー４６２２６号公報に示す鋳造方
法では、アルミ合金鋳物を含め、いろいろな鋳造材に対
応して鋳造欠陥を防止するのは難かしい。
【０００６】また、特開平１ー３０９７７６号公報に示
す、ただ単に加圧下で凝固させると同時にミクロ結晶の
粒径を細かくする鋳造方法では、薄肉や厚肉部分を含む
複雑形状のアルミ合金鋳物を鋳造する場合やアルミ合金
難鋳造材を鋳造する場合には、鋳造欠陥を防止するのは
難かしい。
す、ただ単に加圧下で凝固させると同時にミクロ結晶の
粒径を細かくする鋳造方法では、薄肉や厚肉部分を含む
複雑形状のアルミ合金鋳物を鋳造する場合やアルミ合金
難鋳造材を鋳造する場合には、鋳造欠陥を防止するのは
難かしい。
【０００７】何れにしても、特公平１ー４６２２５号公
報、特公平１ー４６２２６号公報および特開平１ー３０
９７７６号公報に示す鋳造方法では、複雑な形状の薄肉
あるいは厚肉のアルミ合金鋳物を鋳造する場合またはア
ルミ合金難鋳造材を鋳造する場合、いろいろな鋳造材に
対応して凝固制御手段を用いても、ピンホール発生やミ
クロシュリンケージの欠陥発生を防止するのは難かしく
、何れの材質においても、常にＪＩＳ規格を満足する安
定した引張り強さは期待できない。
報、特公平１ー４６２２６号公報および特開平１ー３０
９７７６号公報に示す鋳造方法では、複雑な形状の薄肉
あるいは厚肉のアルミ合金鋳物を鋳造する場合またはア
ルミ合金難鋳造材を鋳造する場合、いろいろな鋳造材に
対応して凝固制御手段を用いても、ピンホール発生やミ
クロシュリンケージの欠陥発生を防止するのは難かしく
、何れの材質においても、常にＪＩＳ規格を満足する安
定した引張り強さは期待できない。
【０００８】本発明は、上記従来の鋳造方法における問
題点を解決し、注入された溶湯が鋳型内で凝固して行く
過程で、適宜に圧力を加えることで凝固収縮時の空間部
に溶湯を適切に補給して溶湯中のガスが凝固後のアルミ
合金鋳物中への残存することを少なくし、加圧力、デン
ドライトセル・サイズおよびポロシティ率を制御して、
何れのアルミ合金鋳物にも引張り強さがＪＩＳ規格を満
足する鋳造方法を提供することを目的とする。
題点を解決し、注入された溶湯が鋳型内で凝固して行く
過程で、適宜に圧力を加えることで凝固収縮時の空間部
に溶湯を適切に補給して溶湯中のガスが凝固後のアルミ
合金鋳物中への残存することを少なくし、加圧力、デン
ドライトセル・サイズおよびポロシティ率を制御して、
何れのアルミ合金鋳物にも引張り強さがＪＩＳ規格を満
足する鋳造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ＪＩＳ規格
の引張り強さを絶えず満足する得るアルミ合金鋳物の鋳
造方法を鋭意研究した。
の引張り強さを絶えず満足する得るアルミ合金鋳物の鋳
造方法を鋭意研究した。
【００１０】その結果、アルミ合金鋳物は、デンドライ
トセル・サイズが小さいだけでなく、ポロシティ率が引
張り強さに与える影響が大きいことの知見を得た。
トセル・サイズが小さいだけでなく、ポロシティ率が引
張り強さに与える影響が大きいことの知見を得た。
【００１１】そして、この要求するデンドライトセル・
サイズとポロシティ率を得るためには、圧力容器内に鋳
型を設け、溶湯の水素ガス濃度と鋳造時の圧力容器内加
圧を適当な範囲に設定することで得ることができること
を究明した。
サイズとポロシティ率を得るためには、圧力容器内に鋳
型を設け、溶湯の水素ガス濃度と鋳造時の圧力容器内加
圧を適当な範囲に設定することで得ることができること
を究明した。
【００１２】即ち、本発明の加圧付加鋳造方法は、圧力
容器内の溶解炉または保持炉の溶湯を圧力を付加し圧力
容器内の鋳型空洞部に注湯してアルミ合金鋳物とする加
圧付加鋳造方法において、注湯直前の溶湯中の水素ガス
濃度を０．０５〜０．１８ｃｃ／１００ｇにし、０．４
〜１．５ＭＰａを加圧して圧力容器内で鋳造し、デンド
ライトセル・サイズが２０〜１００μｍとなる冷却速度
で凝固させるとともに、鋳物のポロシティ率（１−鋳物
の密度／理想密度）を０．０１以下にすることを特徴と
する。
容器内の溶解炉または保持炉の溶湯を圧力を付加し圧力
容器内の鋳型空洞部に注湯してアルミ合金鋳物とする加
圧付加鋳造方法において、注湯直前の溶湯中の水素ガス
濃度を０．０５〜０．１８ｃｃ／１００ｇにし、０．４
〜１．５ＭＰａを加圧して圧力容器内で鋳造し、デンド
ライトセル・サイズが２０〜１００μｍとなる冷却速度
で凝固させるとともに、鋳物のポロシティ率（１−鋳物
の密度／理想密度）を０．０１以下にすることを特徴と
する。
【００１３】
【作用】圧力容器内の溶解炉または保持炉の溶湯を圧力
を付加し圧力容器内の鋳型空洞部に注湯してアルミ合金
鋳物とする加圧付加鋳造方法において、前記各構成の作
用を説明する。
を付加し圧力容器内の鋳型空洞部に注湯してアルミ合金
鋳物とする加圧付加鋳造方法において、前記各構成の作
用を説明する。
【００１４】（１） ポロシティ率：０．０１以下図
１のポロシティ率と各アルミ合金鋳物毎の引張り強さの
関係を示す図より説明する。
１のポロシティ率と各アルミ合金鋳物毎の引張り強さの
関係を示す図より説明する。
【００１５】ポロシティ率は、（１−鋳物の密度／理想
密度）であり、ＡＣ４Ｃ（Ｔ６），ＡＣ４Ｂ（Ｔ６）お
よびＡＣ４Ｃ（Ｔ６）材の各アルミ合金鋳物とも、ポロ
シティ率が小さくなるに従い引張り強さが向上し、逆に
ポロシティ率が大きくなるに従い引張り強さが低下する
。そして、各鋳物材質ともＪＩＳ規格の引張り強さが得
られるポロシティ率の上限は０．０１以下である。
密度）であり、ＡＣ４Ｃ（Ｔ６），ＡＣ４Ｂ（Ｔ６）お
よびＡＣ４Ｃ（Ｔ６）材の各アルミ合金鋳物とも、ポロ
シティ率が小さくなるに従い引張り強さが向上し、逆に
ポロシティ率が大きくなるに従い引張り強さが低下する
。そして、各鋳物材質ともＪＩＳ規格の引張り強さが得
られるポロシティ率の上限は０．０１以下である。
【００１６】（２） 注湯直前の溶湯中の水素ガス濃
度：０．０５〜０．１８ｃｃ／１００ｇ水素ガスは、鋳
造後のピンホールやミクロシュリンケージの発生を促し
、アルミ合金鋳物の引張り強さに悪影響を与える。
度：０．０５〜０．１８ｃｃ／１００ｇ水素ガスは、鋳
造後のピンホールやミクロシュリンケージの発生を促し
、アルミ合金鋳物の引張り強さに悪影響を与える。
【００１７】通常の溶解での脱ガス法においては溶湯中
の水素濃度を０．０５ｃｃ／１００ｇ以下にすることは
困難であるので水素ガス濃度の最低値を０．０５ｃｃ／
１００ｇとする。加圧力を０．４〜１．５ＭＰａの範囲
で付加しての溶湯からの水素ガスの除去効果により、注
湯直前の溶湯中の水素ガス濃度が０．１８ｃｃ／ｇでも
、ポロシティ率を０．０１以下にすることができる。 従って、注湯直前の溶湯中の水素ガス濃度は、０．０５
〜０．１８ｃｃ／１００ｇとする。
の水素濃度を０．０５ｃｃ／１００ｇ以下にすることは
困難であるので水素ガス濃度の最低値を０．０５ｃｃ／
１００ｇとする。加圧力を０．４〜１．５ＭＰａの範囲
で付加しての溶湯からの水素ガスの除去効果により、注
湯直前の溶湯中の水素ガス濃度が０．１８ｃｃ／ｇでも
、ポロシティ率を０．０１以下にすることができる。 従って、注湯直前の溶湯中の水素ガス濃度は、０．０５
〜０．１８ｃｃ／１００ｇとする。
【００１８】（３） 圧力容器内での加圧付加：０．
４〜１．５ＭＰａ 図２により説明する。図２は、ＡＣ１Ｂのアルミ合金鋳
物で、デンドライトセル・サイズが８０μｍの場合の、
水素ガス濃度ごとの加圧力とポロシティ率との関係を示
す図である。
４〜１．５ＭＰａ 図２により説明する。図２は、ＡＣ１Ｂのアルミ合金鋳
物で、デンドライトセル・サイズが８０μｍの場合の、
水素ガス濃度ごとの加圧力とポロシティ率との関係を示
す図である。
【００１９】加圧付加は、押し湯効果を高めアルミ合金
鋳物の粒界の微小な引け巣を低減する効果がある。下限
の０．４ＭＰａは、通常の溶解での脱ガス法で管理でき
る最小の水素ガス濃度０．０５ｃｃ／１００ｇ時の、引
張り強さがＪＩＳ規格を満足するポロシティ率の最大値
０．０１である。また、上限の１．５ＭＰａは、上限の
水素ガス濃度０．１８ｃｃ／１００ｇ時の、引張り強さ
がＪＩＳ規格を満足するポロシティ率の最大値０．０１
である。上限の加圧圧力は、高い程効果が大きいが、１
．５ＭＰａを越えると装置が大型で高価になる。ＪＩＳ
規格を満足する引張り強さのアルミ合金鋳物は、水素ガ
ス濃度の範囲、デンドライトセル・サイズとポロシティ
率および加圧付加の関係で得られる。従って、圧力容器
内での加圧付加は、０．４〜１．５ＭＰａとする。
鋳物の粒界の微小な引け巣を低減する効果がある。下限
の０．４ＭＰａは、通常の溶解での脱ガス法で管理でき
る最小の水素ガス濃度０．０５ｃｃ／１００ｇ時の、引
張り強さがＪＩＳ規格を満足するポロシティ率の最大値
０．０１である。また、上限の１．５ＭＰａは、上限の
水素ガス濃度０．１８ｃｃ／１００ｇ時の、引張り強さ
がＪＩＳ規格を満足するポロシティ率の最大値０．０１
である。上限の加圧圧力は、高い程効果が大きいが、１
．５ＭＰａを越えると装置が大型で高価になる。ＪＩＳ
規格を満足する引張り強さのアルミ合金鋳物は、水素ガ
ス濃度の範囲、デンドライトセル・サイズとポロシティ
率および加圧付加の関係で得られる。従って、圧力容器
内での加圧付加は、０．４〜１．５ＭＰａとする。
【００２０】（４） デンドライトセル・サイズ：２
０〜１００μｍ デンドライトセル・サイズは、２次デンドライトアーム
間隔とほぼ等価なもので、合金の種類にあまり依存せず
冷却速度のみに影響される。冷却速度の−１／３乗に比
例してデンドライトセル・サイズは減少する。
０〜１００μｍ デンドライトセル・サイズは、２次デンドライトアーム
間隔とほぼ等価なもので、合金の種類にあまり依存せず
冷却速度のみに影響される。冷却速度の−１／３乗に比
例してデンドライトセル・サイズは減少する。
【００２１】（参考文献：Ｒ．Ｅ．Ｓｐｅａｒ，Ｇ．Ｒ
．Ｇａｒｄｎｅｒ ，Ｔｒａｎｓ． Ａｍｅｒ． Ｆｏ
ｕｎｄｒｙｍｅｎ’ｓ Ｓｏｃ．， ｖｏｌ．７１（
１９６３），２０９．）図３は、ＡＣ１Ｂのアルミ合金
鋳物で、溶湯中の水素濃度が上限の０．１８ｃｃ／ｇの
場合の、加圧力が０．４ＭＰａ、１．０Ｐａおよび１．
５ＭＰａでのデンドライトセル・サイズとポロシティ率
との関係を示す。加圧力が０．４〜１．５ＭＰａでは、
デンドライトセル・サイズが２０〜１００μｍの範囲で
ポロシティ率が０．０１以下になる。従って、デンドラ
イトセル・サイズは、２０〜１００μｍとする。
．Ｇａｒｄｎｅｒ ，Ｔｒａｎｓ． Ａｍｅｒ． Ｆｏ
ｕｎｄｒｙｍｅｎ’ｓ Ｓｏｃ．， ｖｏｌ．７１（
１９６３），２０９．）図３は、ＡＣ１Ｂのアルミ合金
鋳物で、溶湯中の水素濃度が上限の０．１８ｃｃ／ｇの
場合の、加圧力が０．４ＭＰａ、１．０Ｐａおよび１．
５ＭＰａでのデンドライトセル・サイズとポロシティ率
との関係を示す。加圧力が０．４〜１．５ＭＰａでは、
デンドライトセル・サイズが２０〜１００μｍの範囲で
ポロシティ率が０．０１以下になる。従って、デンドラ
イトセル・サイズは、２０〜１００μｍとする。
【００２２】
【実施例】幅１００ｍｍ×奥行き１００ｍｍで、肉厚を
３、５、１０、１５、３０ｍｍに変化させた階段状の模
型を用い、中央部に十分なサイズの押湯を設置し、ＣＯ
２砂鋳型を造型する。一方、電気誘導炉でＡＣ１Ｂのア
ルミ合金を溶解し、水素ガス濃度を０．１８ｃｃ／ｇと
する。そして、この鋳型および坩堝に移した溶融アルミ
合金を１．２ＭＰａの加圧下で鋳造し、デンドライトセ
ル・サイズが８０μｍ近くになるよう凝固させる。鋳造
した鋳物中央部より試験片を採取し、熱処理（Ｔ６）を
した後、密度をアルキメデス法で測定し、引張り試験を
行う。
３、５、１０、１５、３０ｍｍに変化させた階段状の模
型を用い、中央部に十分なサイズの押湯を設置し、ＣＯ
２砂鋳型を造型する。一方、電気誘導炉でＡＣ１Ｂのア
ルミ合金を溶解し、水素ガス濃度を０．１８ｃｃ／ｇと
する。そして、この鋳型および坩堝に移した溶融アルミ
合金を１．２ＭＰａの加圧下で鋳造し、デンドライトセ
ル・サイズが８０μｍ近くになるよう凝固させる。鋳造
した鋳物中央部より試験片を採取し、熱処理（Ｔ６）を
した後、密度をアルキメデス法で測定し、引張り試験を
行う。
【００２３】その結果、このＡＣ１Ｂ（Ｔ６）アルミ合
金鋳物のポロシティ率は、０．００９であった。
金鋳物のポロシティ率は、０．００９であった。
【００２４】ＡＣ１Ｂ（Ｔ６）、ＡＣ４Ｂ（Ｔ６）およ
びＡＣ４Ｃ（Ｔ６）の３材質のアルミ合金を、本発明の
加圧鋳造方法で鋳造した結果を図３に示す。どのアルミ
合金鋳物の場合も、ポロシティ率が０．０１より小さい
場合に、それぞれのＪＩＳ規格値の引張り強さを上回っ
ている。
びＡＣ４Ｃ（Ｔ６）の３材質のアルミ合金を、本発明の
加圧鋳造方法で鋳造した結果を図３に示す。どのアルミ
合金鋳物の場合も、ポロシティ率が０．０１より小さい
場合に、それぞれのＪＩＳ規格値の引張り強さを上回っ
ている。
【００２５】
【発明の効果】上述のように、本発明加圧付加鋳造方法
の、圧力容器内に溶解炉または保持炉および鋳型を設け
、注湯直前の溶湯中の水素ガス濃度を０．０５〜０．１
８ｃｃ／１００ｇにし、０．４〜１．５ＭＰａの圧力で
加圧した前記圧力容器内でアルミニウム合金を鋳造し、
デンドライトセル・サイズが２０〜１００μｍの範囲の
冷却速度で凝固させ、鋳物のポロシティ率を０．０１以
下にすることにより、アルミニウム合金鋳物の材質に制
限されることなく、それぞれの材質に対応してポロシテ
ィの鋳造欠陥の発生を抑制することができ、例えば自動
車用の重要保安部品として軽量で信頼性の高い優れた品
質を有し、かつ高精度のものを能率よく製造できる。
の、圧力容器内に溶解炉または保持炉および鋳型を設け
、注湯直前の溶湯中の水素ガス濃度を０．０５〜０．１
８ｃｃ／１００ｇにし、０．４〜１．５ＭＰａの圧力で
加圧した前記圧力容器内でアルミニウム合金を鋳造し、
デンドライトセル・サイズが２０〜１００μｍの範囲の
冷却速度で凝固させ、鋳物のポロシティ率を０．０１以
下にすることにより、アルミニウム合金鋳物の材質に制
限されることなく、それぞれの材質に対応してポロシテ
ィの鋳造欠陥の発生を抑制することができ、例えば自動
車用の重要保安部品として軽量で信頼性の高い優れた品
質を有し、かつ高精度のものを能率よく製造できる。
【図１】本発明の加圧付加鋳造方法のポロシティ率と引
張り強さとの関係を示す図である。
張り強さとの関係を示す図である。
【図２】本発明の加圧付加鋳造方法の加圧力とポロシテ
ィ率との関係を示す図である。
ィ率との関係を示す図である。
【図３】本発明の加圧付加鋳造方法のデンドライトセル
・サイズとポロシティ率との関係を示す図である。
・サイズとポロシティ率との関係を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 圧力容器内の溶解炉または保持炉の溶
湯を圧力を付加し圧力容器内の鋳型空洞部に注湯してア
ルミニウム合金鋳物とする加圧付加鋳造方法において、
注湯直前の溶湯中の水素ガス濃度を０．０５〜０．１８
ｃｃ／１００ｇにし、０．４〜１．５ＭＰａを加圧して
圧力容器内で鋳造し、デンドライトセル・サイズが２０
〜１００μｍとなる冷却速度で凝固させるとともに、鋳
物のポロシティ率（１−鋳物の密度／理想密度）を０．
０１以下にすることを特徴とする加圧付加鋳造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7142891A JPH04309451A (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | 加圧付加鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7142891A JPH04309451A (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | 加圧付加鋳造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04309451A true JPH04309451A (ja) | 1992-11-02 |
Family
ID=13460235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7142891A Pending JPH04309451A (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | 加圧付加鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04309451A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102699312A (zh) * | 2012-07-12 | 2012-10-03 | 上海嘉朗实业有限公司 | 铝合金转向节的低压铸造工艺及模具 |
-
1991
- 1991-04-04 JP JP7142891A patent/JPH04309451A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102699312A (zh) * | 2012-07-12 | 2012-10-03 | 上海嘉朗实业有限公司 | 铝合金转向节的低压铸造工艺及模具 |
| CN102699312B (zh) * | 2012-07-12 | 2014-08-20 | 上海嘉朗实业有限公司 | 铝合金转向节的低压铸造工艺及模具 |
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