JPH11291017A - アルミニウム鋳造品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム鋳造体の内部に流路等の中空部
を容易に形成することができ、アルミニウム鋳造品の廃
棄物の再利用を容易に可能にする。 【解決手段】 アルミニウムあるいはアルミニウム合金
によって形成された鋳包み材２４がアルミニウムの鋳造
体と一体に鋳包まれて鋳造体の内部に流体の流路２０等
の中空部が形成されたアルミニウム鋳造品であって、前
記鋳包み材として表面に人工的にアルミニウムの酸化被
膜を形成された材料が使用されている。鋳包み材の表面
に酸化被膜を形成する方法として、アルミニウムの陽極
酸化法を利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム鋳造品
及びその製造方法に関し、より詳細にはアルミニウムあ
るいはアルミニウム合金の鋳造体内に油圧流路等の長孔
が形成されたアルミニウム鋳造品とその好適な製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は油圧シリンダの構成の一例を示
す。この油圧シリンダはシリンダ部１０の両端に設けた
ヘッドカバー１２とロッドカバー１４の各々にシリンダ
内に連通する供給口１６、１８を設け、各々の供給口１
６、１８に配管を接続するように構成されている。この
例のように、ヘッドカバー１２とロッドカバー１４に別
々に供給口１６、１８を設けた場合は、シリンダの外部
に配管が配置されることになるから、装置に油圧シリン
ダを組み込んだ際に配管が外部に露出して見栄えが良く
なかったり、コンパクトに装着できないという問題があ
った。

【０００３】これに対して、図１に示す油圧シリンダは
シリンダ部１０のヘッド側の側面で２つの供給口１６、
１８を開口させたものである。この油圧シリンダの場合
はヘッド側の側面のみで配管が接続できることから、油
圧シリンダを容易に装置に組み込むことができ、見栄え
もよくなるという特徴がある。この油圧シリンダではシ
リンダ部１０のヘッド側の側面に設けた供給口１８に連
通する流路２０をシリンダ部１０の内部に設けて、ピス
トン１９が往復動するシリンダ内と供給口１８とが連絡
するようにしている。シリンダ部１０はアルミニウムあ
るいはアルミニウム合金の鋳造により一体に形成され、
流路２０はドリル加工等の機械加工によって形成され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようにシリンダ部
とヘッド部とを鋳造によって一体に形成した場合、ヘッ
ド側の供給口１６についてはヘッド部分の肉厚がそれほ
ど厚くないから、ドリル等の機械加工によって容易に形
成することができる。これに対して、シリンダ部１０の
長手方向に形成する流路２０については、かなりの長さ
で孔をあける必要があり、ドリル等の機械加工によって
流路２０を加工することは、相当に加工コストがかかる
ものとなる。

【０００５】なお、アルミニウムあるいはアルミニウム
合金を用いた鋳造品には上記のような油圧シリンダに限
らす、空圧シリンダその他の多様な製品があり、これら
の製品のなかには、鋳造体の内部に流路等の中空部分を
有するものがある。このような製品の場合、機械加工に
よって長尺な孔を加工することは上記の油圧シリンダの
場合と同様に加工コストがかかるから、これらの鋳造品
で、より簡単に長尺な孔を形成する方法が求められる。

【０００６】本発明は、このようなアルミニウムあるい
はアルミニウム合金を用いた鋳造品で鋳造体内部に流体
の流路等の中空部分を容易にかつ確実に形成することが
でき、これによって種々用途のアルミニウム鋳造品とし
て容易に提供することができ、また、アルミニウム鋳造
品の生産性を高め、製品の製造コストを効果的に引き下
げることができるアルミニウム鋳造品とその好適な製造
方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、アルミニウムあ
るいはアルミニウム合金により形成された鋳包み材が、
アルミニウムあるいはアルミニウム合金の鋳造体と一体
に鋳包まれ、前記鋳包み材により鋳造体の内部に中空部
が形成されたアルミニウム鋳造品において、前記アルミ
ニウムあるいはアルミニウム合金の鋳包み材が、表面に
人工的にアルミニウムの酸化被膜が形成されたものであ
ることを特徴とする。また、前記鋳包み材としては、ア
ルミニウムの陽極酸化法により表面に酸化被膜が形成さ
れたもの、また前記鋳包み材が、アルミニウムの陽極酸
化法により表面に硬質酸化被膜が形成されたものが好適
に使用できる。また、前記鋳包み材が、前記中空部の形
状に合わせてあらかじめ成形されたパイプであることを
特徴とする。

【０００８】また、アルミニウムあるいはアルミニウム
合金により形成された鋳包み材を鋳型内に配置し、鋳型
にアルミニウムあるいはアルミニウム合金の溶湯を注入
して前記鋳包み材を鋳包むことにより製造するアルミニ
ウム鋳造品の製造方法であって、前記アルミニウムある
いはアルミニウム合金の鋳包み材として、表面に人工的
にアルミニウムの酸化被膜を形成した材料を使用するこ
とを特徴とする。また、前記鋳包み材として、アルミニ
ウムの陽極酸化法により表面に酸化被膜を形成した材料
を使用することにより、鋳造体と同材のアルミニウムあ
るいはアルミニウム合金を鋳包み材として用いたアルミ
ニウム鋳造品を確実に製造することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るアルミニウム
鋳造品の製造方法について、添付図面とともに詳細に説
明する。図１は本発明に係るアルミニウム鋳造品の製造
方法を適用した例として、アルミニウムの鋳造体によっ
てシリンダ部１０を一体に形成した実施形態を示す。同
図で１０はアルミニウムの鋳造によって一体形成したシ
リンダ部であり、ヘッド側を閉止し、他端側にロッドカ
バー１４を装着してピストン１９が摺動するシリンダを
形成している。

【００１０】シリンダ部１０のヘッド側に供給口１６、
１８を開口させ、供給口１６はシリンダのヘッド側に連
通し、供給口１８は流路２０を介してシリンダの他端側
に連通する。なお、連絡流路２２は流路２０の他端側で
流路２０の長手方向に直交するように交差させて設け、
シリンダ内に連通する。２１は流路２０の端部を閉止す
る止め栓、２３は連絡流路２２の外端を閉止する止め栓
である。流路２０および連絡流路２２、止め栓２１、２
３によってシリンダの他端側は供給口１８のみによって
外部に連通することになる。

【００１１】本実施形態の製品で特徴的な構成は、アル
ミニウムを鋳造してシリンダ部１０を成形する際に、ア
ルミニウムパイプ２４を鋳型内に配置してアルミニウム
パイプ２４を鋳包むことにより流路２０を形成した点に
ある。図１はアルミニウムパイプ２４がシリンダ部１０
と一体に鋳包まれていることを示す。

【００１２】鋳造品の製造方法に、鋳型内に中空パイプ
等の鋳包み品を配置して溶湯とともに一体に鋳造する方
法がある。鋳包み法によって鋳造する場合、溶湯によっ
て鋳包み品が溶融しないように鋳包み品には溶湯温度よ
りも融点が高いものを使用する。本実施形態の油圧シリ
ンダの場合も、アルミニウムの融点よりも高い融点の素
材で形成した中空パイプを使用して鋳包むことは可能で
ある。たとえば、鉄、銅といったアルミニウムよりも融
点の高いパイプを鋳型内に配置し、アルミニウムの溶湯
を鋳型に注入して鋳包むことは容易にできる。

【００１３】このように、融点が異なることを利用して
鋳包み法によって製造することはそれほど困難ではない
が、異なる素材が混在したものは、鋳造時に生じる不良
品等をスクラップ材として再利用する場合に大きな問題
となる。アルミニウムの鋳造に限らず、鋳造作業におい
て不良品が発生することはしばしばであり、これらの不
良品等はスクラップ材として再使用される。とくにアル
ミニウム材は資源を有効利用する点からも、確実にリサ
イクルできることが望まれるものである。ところが、ア
ルミニウム材に鉄、銅等の異素材が混入したものは、ア
ルミニウム材としての利用価値はなくなり、鉄、銅等の
不純物を取り除くこともきわめて困難である。

【００１４】このように、鋳包み法を適用して製品を製
造する場合は、スクラップ材として再利用が可能である
ことが重要な条件であり、とくにアルミニウムの鋳造に
おいては異物が入り込まない方法での鋳包み方法が求め
られる。本願実施形態で、アルミニウムパイプ２４を鋳
包み材として使用するのは、鋳造時に不良品が発生した
ような場合でも、スクラップ材として容易に利用するこ
とが可能であり、製品のリサイクルに容易に対応するこ
とができるからである。

【００１５】しかしながら、アルミニウムパイプ２４を
鋳包み材としてアルミニウムで鋳包む場合、単にアルミ
ニウムパイプ２４を鋳型内に配置して鋳造するのではア
ルミニウムの溶湯の熱容量によってアルミニウムパイプ
２４が局部的に溶融し、流路２０が塞がってしまうとい
う問題が生じる。このように溶湯と同材質のものを鋳包
む方法としては、鋳型内の熱バランス、溶湯の流路の制
御等によってある程度解決することは可能であるが、鋳
包み品を確実に溶損させないようにして鋳造することは
きわめて困難である。

【００１６】このような問題を解消するため、本実施形
態では鋳型内に配置するアルミニウムパイプ２４として
あらかじめ陽極酸化処理を施したパイプを使用し、この
陽極酸化を施したアルミニウムパイプ２４を鋳型内に配
置して鋳包むようにする。アルミニウムの陽極酸化と
は、アルミニウムを陽極として電解液中で直流電流を流
すことにより、陽極（アルミニウム）の表面に酸化被膜
（アルミナ）を生成することである。このアルミニウム
の陽極酸化法はアルミニウムの表面に人工的に酸化被膜
を形成し耐蝕性、耐摩耗性を向上させる技術として知ら
れている。

【００１７】アルミニウムの陽極酸化法には使用する電
解液の種類、電解液の処理温度等によっていろいろな方
法がある。本実施形態で使用するアルミニウムパイプ２
４の陽極酸化法はとくにその方法が限定されるものでは
ない。ただし、アルミニウムの表面に形成される酸化被
膜は製法によって緻密度が異なり、膜厚も適宜調節でき
るから、溶湯温度、鋳型の形状、製品形状に応じて適宜
最適な陽極酸化法を選択するのがよい。アルミニウム材
に陽極酸化を施した後、高圧水蒸気を噴射したり沸騰水
に浸漬したりする封孔処理を施すことも有効である。ま
た、電解液の温度を低くして溶解速度を遅くすることに
よって硬質被膜を形成する方法も有効である。なお、ア
ルミニウムパイプ等のアルミニウム材の表面に人工的に
酸化被膜を形成する方法は上述した陽極酸化法に限るも
のではなく、他の方法によるものであってもよい。

【００１８】図２は実施形態の油圧シリンダを製造する
場合に鋳型３０にアルミニウムの溶湯３２を注入してア
ルミニウムパイプ２４を鋳包む方法を示す。３４はシリ
ンダの中空部を成形するための中子である。中子３４は
油圧機構に連繋して、鋳型３０に対し軸線方向に進退可
能に支持されている。鋳造する際は、まず、鋳型３０内
に陽極酸化処理を施したアルミニウムパイプ２４を配置
し、中子３４を鋳型３０内に進入させた状態で湯口３１
から鋳型３０内にアルミニウムの溶湯を注入する。

【００１９】アルミニウムの融点は純粋なアルミニウム
で６００℃程度であり、この実施形態で使用しているア
ルミニウムパイプ２４の融点は６４０℃程度である。な
お、アルミニウムパイプ２４としては肉厚１．５ｍｍ、
直径７ｍｍのものを使用した。鋳型３０に注入するアル
ミニウムの溶湯の温度は湯口部分で７２０℃〜７４０℃
程度であり、鋳型３０内で７００℃程度になる。鋳型３
０にアルミニウムの溶湯を注入した後、３分程度で５０
０℃程度まで温度が下がり、アルミニウムが凝固する。
アルミニウムが凝固したところで、中子３４を引き抜
き、型開きして鋳造品を取り出す。

【００２０】アルミニウムパイプ２４として陽極酸化し
たパイプを使用したことにより、７００℃程度の溶湯を
注入してもアルミニウムパイプ２４はまったく溶損する
ことなく鋳包むことができた。これは、陽極酸化によっ
てアルミニウムパイプ２４の表面に形成された酸化被膜
の耐熱作用および断熱作用によりアルミニウムパイプ２
４の溶損を防止できたものと考えられる。アルミニウム
パイプ等のアルミニウム材をアルミニウムの溶湯で鋳包
む場合、本実施形態のようにあらかじめ陽極酸化を施し
たアルミニウム材を使用することは、アルミニウム材を
鋳包む鋳造方法としてきわめて有効である。

【００２１】このように、アルミニウムの鋳造でアルミ
ニウム材を鋳包み材として使用することができれば、鋳
造工程で生じた不良品、また廃棄処分とされる製品をア
ルミニウムの鋳造材としてリサイクルする場合でも、不
純物が混入する心配がまったくなく、良品のアルミニウ
ム材として再利用できるという大きな利点がある。ま
た、同質の部材を鋳包むことにより、たとえば熱膨張係
数が異なることによって異種金属の部材間に熱応力が生
じるといった問題もなくなり、信頼性の高い製品として
提供することができるという利点もある。

【００２２】なお、図１、２に示す実施形態は、油圧シ
リンダをアルミニウムの鋳造品として製造する場合にア
ルミニウムパイプ２４を鋳包むことによってシリンダ部
１０の内部に流路２０を形成したものであるが、本発明
に係るアルミニウムの鋳造品でアルミニウム材を鋳包む
製造方法は上記製品に限らず、種々の製品に応用するこ
とが可能である。また、上記説明では一般的にアルミニ
ウムあるいはアルミニウム材、アルミニウムパイプ等と
称しているが、これらは純粋なアルミニウム材とアルミ
ニウム合金材をともに含む意味であり、鋳包み材と鋳造
材は純粋なアルミニウム材とアルミニウム合金を適宜組
み合わせて使用することも可能である。純粋なアルミニ
ウム材およびアルミニウム合金とも、陽極酸化法によっ
て酸化被膜を形成することができる。

【００２３】上記実施形態では流路２０を直線的に設け
るからドリル加工等で流路２０を形成することも可能で
あるが、基材の内部に流路を湾曲させて形成するような
場合に機械加工によって形成することはほとんど不可能
である。これに対して、アルミニウム材を鋳包む方法で
あれば、たとえば湾曲させたアルミニウムパイプを鋳型
内に配置して鋳包むことによって、簡単に湾曲した流路
を形成することが可能となる。

【００２４】上記のようにしてアルミニウムと同材を鋳
包む方法は機械加工によっては加工ができないもの、あ
るいは加工がきわめて困難なもの、加工コストがかかる
ものであっても容易に製造することができるという利点
がある。また、本発明に係るアルミニウムと同材を鋳包
む方法はアルミニウムの鋳造品を製造する方法として、
多種製品に汎用的に応用することが可能である。そし
て、本発明によれば、アルミニウム材に陽極酸化を施す
という簡易な方法を採用することによってアルミニウム
材のリサイクルを可能にし、製造コストを低減させるこ
とができるという大きな効果を得ることができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係るアルミニウム鋳造品及びそ
の製造方法によれば、上述したように、アルミニウムの
鋳造体中にアルミニウム材を鋳包むことによって、容易
に再利用可能な鋳造品として提供することができ、資源
の有効利用を図ることができるとともに、信頼性の高い
アルミニウム鋳造品として提供することができる。ま
た、本発明方法によれば、アルミニウムパイプ等の鋳包
み材として、陽極酸化法等の人工的な方法によってあら
かじめ表面に酸化被膜を形成したものを使用することに
より、容易にアルミニウムの鋳造体中にアルミニウム材
を鋳包むことが可能になる等の著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法によって製造した油圧シリンダの例
を示す断面図である。

【図２】本発明方法による鋳造方法を説明する説明図で
ある。

【図３】油圧シリンダの従来例の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ シリンダ部 １２ ヘッドカバー １４ ロッドカバー １６、１８ 供給口 ２０ 流路 ２１、２３ 止め栓 ２２ 連絡流路 ２４ アルミニウムパイプ ３０ 鋳型 ３１ 湯口 ３２ 溶湯 ３４ 中子

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウムあるいはアルミニウム合金
   により形成された鋳包み材が、アルミニウムあるいはア
   ルミニウム合金の鋳造体と一体に鋳包まれ、前記鋳包み
   材により鋳造体の内部に中空部が形成されたアルミニウ
   ム鋳造品において、 前記アルミニウムあるいはアルミニウム合金の鋳包み材
   が、表面に人工的にアルミニウムの酸化被膜が形成され
   たものであることを特徴とするアルミニウム鋳造品。
2. 【請求項２】 前記鋳包み材が、アルミニウムの陽極酸
   化法により表面に酸化被膜が形成されたものであること
   を特徴とする請求項１記載のアルミニウム鋳造品。
3. 【請求項３】 前記鋳包み材が、アルミニウムの陽極酸
   化法により表面に硬質酸化被膜が形成されたものである
   ことを特徴とする請求項２記載のアルミニウム鋳造品。
4. 【請求項４】 前記鋳包み材が、前記中空部の形状に合
   わせてあらかじめ成形されたパイプであることを特徴と
   する請求項１、２または３記載のアルミニウム鋳造品。
5. 【請求項５】 アルミニウムあるいはアルミニウム合金
   により形成された鋳包み材を鋳型内に配置し、鋳型にア
   ルミニウムあるいはアルミニウム合金の溶湯を注入して
   前記鋳包み材を鋳包むことにより製造するアルミニウム
   鋳造品の製造方法であって、 前記アルミニウムあるいはアルミニウム合金の鋳包み材
   として、表面に人工的にアルミニウムの酸化被膜を形成
   した材料を使用することを特徴とするアルミニウム鋳造
   品の製造方法。
6. 【請求項６】 前記鋳包み材として、アルミニウムの陽
   極酸化法により表面に酸化被膜を形成した材料を使用す
   ることを特徴とする請求項５記載のアルミニウム鋳造品
   の製造方法。