JPH0433761A - 加圧付加鋳造方法 - Google Patents
加圧付加鋳造方法Info
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- JPH0433761A JPH0433761A JP14025690A JP14025690A JPH0433761A JP H0433761 A JPH0433761 A JP H0433761A JP 14025690 A JP14025690 A JP 14025690A JP 14025690 A JP14025690 A JP 14025690A JP H0433761 A JPH0433761 A JP H0433761A
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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
［産業上の利用分Ｕ１
本発明は、主としてアルミニウム合金、マグネシウム合
金、チタン合金等の金属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鋳造方法に関するものである
。 ［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）綺耐の製造法が種々開発され多用化しつつあり
、自動車部品の内の重要保安部品の材料も鉄鋼からアル
ミ合金鋳物に代えて軽量化が図られている。このため、
従来は比較的大型の製品まで寸法精度良く、能率的に生
産できる低圧鋳造法による鋳造が行われている。 特註公報平＋−４８２２５，４５２２Ｂ二 上下に分
離結合できる鋳造装置で、上部のストッパー付きタンデ
イツ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する加圧
鋳造法。 特許開報平１−３０９７７６： 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〜ＩＯ
ｋｇｆ／ｃ−２の圧力を負荷しつつ、かつ、０．８℃７
ｓｅｃ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７０μ囮より細かくすることを特徴とする裏
カアルミニウム合金鋳物の製造方法。 ［発明が解決しようとする１Ｌ 上記低圧鋳造法による鋳造においては、複雑な形状の薄
肉あるいは縁間鋳物を製造する場合、 または難鋳造材
を適用する場合、鋳造欠陥を完全に防止することは困ｎ
である。そしてこれらを改善するための種☆の使用材料
に対応して、 ピンホール発生やミクロシュリンケージ
欠陥発生を防止する凝固制御手段がない。 本発明は、注入された溶湯が鋳型内で凝固して行く過程
で、製品形状、重量に合わせ適宜に圧力を加えることに
より、凝固収縮時の空間部に溶湯を適切に？ｉ給するこ
とができ、溶湯中のガスを凝固後の鋳物中に残さないこ
とによって、上記従来の低圧鋳造法における問題点を解
消し、種々の使用材質に対応して上記鋳造欠陥の発生を
抑制して、裏品質の鋳物をＸＮ度かつ高能率に製造する
ことができる鋳造方法を提供することを目的とするもの
である。 ｃｔｘｕを解決するための手段］ 金属は凝固時に収縮するためにピンホールや引は巣（以
後ポロシティと呼ぶ）を防止するためには、図１で説明
するｉうに溶湯補結されなくてはならない。凝固があま
り進んでいないす塚では液相補給、凝固がかなり進んだ
領域ではデンドライト間流動ＩＮによってポロシティ発
生が抑えられる。ポロシティはデンドライトの樹間の根
元で水素ガス気胞が核生成し、 それが凝固の進行と共
にデンドライトから分離して、凝固末期にはデンドライ
ト間の粒間に位置し、凝固収縮作用によって形状は大き
なものになる。ｌｓ物中の溶製圧力（Ｐ）が水素ガス圧
力（Ｐｃ）より小さくなったｕｎｉ Ｃ図１の斜線部分
）でポロシティが核生成して成長する。ここで、凝固時
に不活性ガスで加圧することによって斜線部の傾城がな
くなり、ポロシティが発生しなくなる０本発明はこの効
果を狙ったものである。 鋳物中の液相の水素ガス圧力Ｐａは次のように表される
。 Ｐ Ｇ： ［［Ｈｓｌハ（１−ｆＬ）Ｋｓｏ＋ｆｕＫｔ
ｅ）］ ２（＋ ）但し、［）ｌａｌ： 溶湯中の初
期水素ガス濃度（に） ｆＬ： 液相率 Ｋｉｎ ： 係数（０’、０６ｃｃ／＋００ｇ ＠
ａｔ１１”’）ＫＬＨ： 係数（０，６ｃｃ／１００
ｇｅ ｇｔｍ”２）残留液相中の水素ガス圧力と初期水
素ガス圧力と初期水素ガス１度、液相率の関係を表１に
、初期水素ガス１度が０．２ｃｃ／ １００ｇの時のガ
ス圧力の変化を図２に示す。液相率の減少と共に水素ガ
ス圧力は急激に増大する。 表１ 残留液相中の水素ガス圧力と初期水素ガス圧力と
初期水素ガス濃度、液相率の関係〔実施例コ 図３に示すような＋ＯＯｘ＋ＯＯｘ３０Ｉ１ｍの平板状
試験片鋳物の中央に押湯を付けた絹物を鋳造した。押湯
下の平板の肉厚中心を原点にして上方向の液相率（ｆ
Ｌ）、圧力（Ｐ）、デンドライト間の液相流動の速度（
Ｕ）を図４に示した。Ｌは押湯の高さであ る。 Ｕは次式で表される。 βは凝固に伴う収縮量でＡＣＩＢの場合は０．０５９で
ある。 （２）式を積分して、ｕ：ｏ（ｘ：０）とすれば、次式
が得られる。 ｕ ： ａ ＋本ｘ
（３）また、デンドライト
ａの液相流動の速度と溶製圧力とは次のような［１ａｒ
ｃｙの式が成り立つ。 但し、ｋ： 透過率 μ： 液相の粘性係数（ＡＣＩＢの場合には ４．５９
零１０−”ｋｇ−ｓ／ｃ■２）（３）式と（４）式から
、次式が得られる。 但 し、 ａ ２ニー ａ ＋寥ａ ｆ
Ｌ／ ｋ（５）式を、 Ｐ ＝Ｐａ（ｘ＝Ｏ）、
Ｐ＝Ｐａ（ｘ＝し）として積分すると次式が得られ
る。 Ｐ 、＝ ０．５零ａ ２Ｌ ２＋ Ｐ 、
（６）（６）式が、
ポロシティが発生しないために必要な加圧力Ｐａの式で
ある。 Ｐａを計算するためには、あらかじめｆＬを実験または
コンピュータ・シミュレーションで求めておく。 透過率ｋについては、次式で計算しておく。 但 し、 ｄ： ７．５零１０−４Δ θ 、＠
、２ＧΔθｌ：Ｌ／２の位置での部分凝固 時間 ｆＬ：Ｌ／２の位置での液相率 ポロシティ発生抑制に必要な加圧力を表２に示す、初期
水素ガス濃度０．２ｃｃ／１００ｇの場合の液相率と加
圧力との関係を図５に、初期水素ガス濃度０．６ｃｃ／
＋００ｇの場合を図６に示す。本実験の場合には残留液
相が０．２で加圧力が４ｋｇｆ／ｃｉ２以上あればポロ
シティ発生が抑制される。実隙に、表３に引張性質と加
圧力との関係を示すが、加圧力を６及び９ｋｇｆ／ａ１
１２加えた場合には著しく機械的性質が向上した。 表２ ポロシティ発生抑制に必要な加圧力表３ 引張性
質と加圧力との関係
金、チタン合金等の金属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鋳造方法に関するものである
。 ［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）綺耐の製造法が種々開発され多用化しつつあり
、自動車部品の内の重要保安部品の材料も鉄鋼からアル
ミ合金鋳物に代えて軽量化が図られている。このため、
従来は比較的大型の製品まで寸法精度良く、能率的に生
産できる低圧鋳造法による鋳造が行われている。 特註公報平＋−４８２２５，４５２２Ｂ二 上下に分
離結合できる鋳造装置で、上部のストッパー付きタンデ
イツ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する加圧
鋳造法。 特許開報平１−３０９７７６： 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〜ＩＯ
ｋｇｆ／ｃ−２の圧力を負荷しつつ、かつ、０．８℃７
ｓｅｃ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７０μ囮より細かくすることを特徴とする裏
カアルミニウム合金鋳物の製造方法。 ［発明が解決しようとする１Ｌ 上記低圧鋳造法による鋳造においては、複雑な形状の薄
肉あるいは縁間鋳物を製造する場合、 または難鋳造材
を適用する場合、鋳造欠陥を完全に防止することは困ｎ
である。そしてこれらを改善するための種☆の使用材料
に対応して、 ピンホール発生やミクロシュリンケージ
欠陥発生を防止する凝固制御手段がない。 本発明は、注入された溶湯が鋳型内で凝固して行く過程
で、製品形状、重量に合わせ適宜に圧力を加えることに
より、凝固収縮時の空間部に溶湯を適切に？ｉ給するこ
とができ、溶湯中のガスを凝固後の鋳物中に残さないこ
とによって、上記従来の低圧鋳造法における問題点を解
消し、種々の使用材質に対応して上記鋳造欠陥の発生を
抑制して、裏品質の鋳物をＸＮ度かつ高能率に製造する
ことができる鋳造方法を提供することを目的とするもの
である。 ｃｔｘｕを解決するための手段］ 金属は凝固時に収縮するためにピンホールや引は巣（以
後ポロシティと呼ぶ）を防止するためには、図１で説明
するｉうに溶湯補結されなくてはならない。凝固があま
り進んでいないす塚では液相補給、凝固がかなり進んだ
領域ではデンドライト間流動ＩＮによってポロシティ発
生が抑えられる。ポロシティはデンドライトの樹間の根
元で水素ガス気胞が核生成し、 それが凝固の進行と共
にデンドライトから分離して、凝固末期にはデンドライ
ト間の粒間に位置し、凝固収縮作用によって形状は大き
なものになる。ｌｓ物中の溶製圧力（Ｐ）が水素ガス圧
力（Ｐｃ）より小さくなったｕｎｉ Ｃ図１の斜線部分
）でポロシティが核生成して成長する。ここで、凝固時
に不活性ガスで加圧することによって斜線部の傾城がな
くなり、ポロシティが発生しなくなる０本発明はこの効
果を狙ったものである。 鋳物中の液相の水素ガス圧力Ｐａは次のように表される
。 Ｐ Ｇ： ［［Ｈｓｌハ（１−ｆＬ）Ｋｓｏ＋ｆｕＫｔ
ｅ）］ ２（＋ ）但し、［）ｌａｌ： 溶湯中の初
期水素ガス濃度（に） ｆＬ： 液相率 Ｋｉｎ ： 係数（０’、０６ｃｃ／＋００ｇ ＠
ａｔ１１”’）ＫＬＨ： 係数（０，６ｃｃ／１００
ｇｅ ｇｔｍ”２）残留液相中の水素ガス圧力と初期水
素ガス圧力と初期水素ガス１度、液相率の関係を表１に
、初期水素ガス１度が０．２ｃｃ／ １００ｇの時のガ
ス圧力の変化を図２に示す。液相率の減少と共に水素ガ
ス圧力は急激に増大する。 表１ 残留液相中の水素ガス圧力と初期水素ガス圧力と
初期水素ガス濃度、液相率の関係〔実施例コ 図３に示すような＋ＯＯｘ＋ＯＯｘ３０Ｉ１ｍの平板状
試験片鋳物の中央に押湯を付けた絹物を鋳造した。押湯
下の平板の肉厚中心を原点にして上方向の液相率（ｆ
Ｌ）、圧力（Ｐ）、デンドライト間の液相流動の速度（
Ｕ）を図４に示した。Ｌは押湯の高さであ る。 Ｕは次式で表される。 βは凝固に伴う収縮量でＡＣＩＢの場合は０．０５９で
ある。 （２）式を積分して、ｕ：ｏ（ｘ：０）とすれば、次式
が得られる。 ｕ ： ａ ＋本ｘ
（３）また、デンドライト
ａの液相流動の速度と溶製圧力とは次のような［１ａｒ
ｃｙの式が成り立つ。 但し、ｋ： 透過率 μ： 液相の粘性係数（ＡＣＩＢの場合には ４．５９
零１０−”ｋｇ−ｓ／ｃ■２）（３）式と（４）式から
、次式が得られる。 但 し、 ａ ２ニー ａ ＋寥ａ ｆ
Ｌ／ ｋ（５）式を、 Ｐ ＝Ｐａ（ｘ＝Ｏ）、
Ｐ＝Ｐａ（ｘ＝し）として積分すると次式が得られ
る。 Ｐ 、＝ ０．５零ａ ２Ｌ ２＋ Ｐ 、
（６）（６）式が、
ポロシティが発生しないために必要な加圧力Ｐａの式で
ある。 Ｐａを計算するためには、あらかじめｆＬを実験または
コンピュータ・シミュレーションで求めておく。 透過率ｋについては、次式で計算しておく。 但 し、 ｄ： ７．５零１０−４Δ θ 、＠
、２ＧΔθｌ：Ｌ／２の位置での部分凝固 時間 ｆＬ：Ｌ／２の位置での液相率 ポロシティ発生抑制に必要な加圧力を表２に示す、初期
水素ガス濃度０．２ｃｃ／１００ｇの場合の液相率と加
圧力との関係を図５に、初期水素ガス濃度０．６ｃｃ／
＋００ｇの場合を図６に示す。本実験の場合には残留液
相が０．２で加圧力が４ｋｇｆ／ｃｉ２以上あればポロ
シティ発生が抑制される。実隙に、表３に引張性質と加
圧力との関係を示すが、加圧力を６及び９ｋｇｆ／ａ１
１２加えた場合には著しく機械的性質が向上した。 表２ ポロシティ発生抑制に必要な加圧力表３ 引張性
質と加圧力との関係
上述のように本発明によると、使用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軸性の高い優れた品質を有し、
かつ裏精度のものを能率よく製造できうるものである。 なお１本発明はアルミ合金に限らずマグネシウム合金、
チタン合金等の鋳造に用いても上記同様の効果を達成す
ることができる。
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軸性の高い優れた品質を有し、
かつ裏精度のものを能率よく製造できうるものである。 なお１本発明はアルミ合金に限らずマグネシウム合金、
チタン合金等の鋳造に用いても上記同様の効果を達成す
ることができる。
１１図 鋳物内のポロシティ生成の説明図菓２ＷＡ 凝
固時の水素ガス圧力の変化側３図 鋳物形状 第４図 鋳物中のデンドライト間液相の流速・圧力０液
相率 第５１ｇ 初期水素ガス濃度０．２ｃｃ／１０（Ｉｇ
の場合の液相率と加圧力との関係 第６図 初期水素ガス濃度０．６ｃｃ／＋ＯＯＫの場合
の液相率と加圧力との関係 第１図 第６図 第２図 ｆＬ 第４ 第３図 ｕ、ｐ、ｔＬ
固時の水素ガス圧力の変化側３図 鋳物形状 第４図 鋳物中のデンドライト間液相の流速・圧力０液
相率 第５１ｇ 初期水素ガス濃度０．２ｃｃ／１０（Ｉｇ
の場合の液相率と加圧力との関係 第６図 初期水素ガス濃度０．６ｃｃ／＋ＯＯＫの場合
の液相率と加圧力との関係 第１図 第６図 第２図 ｆＬ 第４ 第３図 ｕ、ｐ、ｔＬ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 圧力容器内に溶解炉または保持炉および鋳型を設け、
前記圧力容器内で鋳造し、鋳物の凝固の進行に連動せし
めて下記の圧力で加圧することを特徴とする加圧付加鋳
造方法。 Ｐ＿ａ≧０．５＊ａ＿２＊Ｌ＾２＋Ｐ＿Ｑ 但し、Ｐ＿ａ：加圧力 ａ＿２＝β＊■＿ｓ＊μ＊ｆ＿Ｌ／ｋ β：凝固収縮率 ■＿ｓ：単位時間当りの凝固率の変化 μ：粘性係数 ｆ＿Ｌ：液相率 ｋ：透過率 Ｌ：鋳物の中心から押湯頂部までの距離 Ｐ＿Ｑ：鋳物中心の液相中の平衡Ｈ＿２ガス圧力
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14025690A JPH0433761A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 加圧付加鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14025690A JPH0433761A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 加圧付加鋳造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0433761A true JPH0433761A (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=15264556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14025690A Pending JPH0433761A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 加圧付加鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0433761A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0572683A4 (en) * | 1992-01-13 | 1994-06-29 | Honda Motor Co Ltd | Method for casting aluminum alloy casting and aluminum alloy casting |
| US7299163B2 (en) * | 2002-08-05 | 2007-11-20 | Denso Corporation | Device, method, and program for design-aiding of casting product |
-
1990
- 1990-05-30 JP JP14025690A patent/JPH0433761A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0572683A4 (en) * | 1992-01-13 | 1994-06-29 | Honda Motor Co Ltd | Method for casting aluminum alloy casting and aluminum alloy casting |
| US7299163B2 (en) * | 2002-08-05 | 2007-11-20 | Denso Corporation | Device, method, and program for design-aiding of casting product |
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