WO2009119701A1 - マグネシウム合金用鋳型及びマグネシウム合金鋳造方法 - Google Patents

Abstract

　鋳造装置の製造コスト及び加熱することによって生じるエネルギーコストを低減しつつマグネシウム合金溶湯の流動性を確保できるマグネシウム合金用鋳型及びその鋳型を利用したマグネシウム合金鋳造方法を提供すること　　マグネシウム合金用鋳型１は、型１１が通気性のある素材で形成されており、通気性のある素材は、網体、複数の孔を有する板又は布のいずれか若しくはその組み合わせから構成されている。マグネシウム合金用鋳型１の型１１が通気性のある素材で形成されていることによって、溶湯３とマグネシウム合金用鋳型１との間のみかけの熱伝導係数が小さくなる。みかけの熱伝導係数が小さくなることにより、溶湯３がマグネシウム合金用鋳型１に接触しても瞬時に固まることがなく溶湯３の流動性が確保される。

Description

明細書

マグネシウム合金用铸型及びマグネシウム合金铸造方法 技術分野

本発明は、 マグネシウム合金用铸型及びマグネシウム合金铸造方法に関し、 詳しくはマグネシウム合金の溶湯の流動性を確保すること力できるマグネシウム 合金用铸型及びマグネシウム合金铸造方法に関する。 背景技術

マグネシウムは実用金属としては最も軽い材料であり、 比強度及び比剛性が 鋼やアルミニウムより優れていることや、 電磁波シールド性、 切削性、 騰吸収 性、 耐くぼみ性及びリサイクル性も優れていることにより、 マグネシウムの適用 範囲が拡大している。

特に、 マグネシウム合金は自動車や携帯用端末の部品の材料として使用され 急激に需要が伸びている。

従来、 このような部品を製造する際には、 マグネシウム合金を铸造によって 成形する方法が採用されている。 しかしながら、 マグネシウム合金を金属製の 铸型を用いて铸造する際には、 マグネシウム合金の単位体積あたりの潜熱が小さ く、 溶湯と金属製の铸型との間の熱伝導率力 s大きいため、 マグネシウム合金の溶 湯が金属製の铸型に接触すると瞬時に凝固し流動性を失い、 铸型全体に溶湯が行 き渡らせることが困難であるという問題があつた。

特に小さな部品や薄肉の部品の铸造する場合には、 凝固したマグネシウム合 金力 s溶湯が流れる空間を塞いでしまい、 铸型全体に溶湯力行き渡らせることが困 難であった。

そのため、 金属の铸型を加熱することによって、 マグネシウム合金の溶湯の 流動性を確保する方法で铸造が行われてきた。 このように金属の铸型を加熱し て行われる铸造は、 特開 2 0 0 2— 1 2 9 2 7 2に開示されている。 特開 2 0 0 2— 1 2 9 2 7 2では、 金属製の銬型を 2 0 0でに加熱して溶湯 の流動性を確保して铸造を行つている。

特許文献 1 ： 特開 2 0 0 2— 1 2 9 2 7 2 号公報 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

しかしながら、 金属の铸型を加熱して行われる铸造では、 金属製の铸型を加 熱する発熱体及び温度測定装置が必要になるため、 铸造装置の製造コス卜が増大 し、 さらに加熱することによってエネルギーコストも増大するという問題があつ た。

上記点より本発明は、 铸造装置の製造コスト及び加熱することによって生じ るエネルギーコストを低減しつつマグネシウム合金溶湯の流動性を確保できるマ グネシゥム合金用铸型及びその铸型を利用したマグネシウム合金铸造方法を提供 することを目的とする。 発明が解決しょうとする手段

上記課題を解決するため、 請求項 1のマグネシウム合金用铸型は、 型及び Z 又は中子が通気性のある素材で形成されている。

請求項 2のマグネシウム合金用铸型は、 通気性のある素材が網体、 複数の孔 を有する板又は布のいずれか若しくはその組み合わせから構成されている。

請求項 3のマグネシウム合金用铸型は、 網体、 板又は布が金属、 化学繊維、 セラミックスのレ ^ずれか若しくはその組み合わせからなる。

請求項 4のマグネシウム合金用铸型は、 網体、 板及び布が可撓性を有する。 請求項 5のマグネシウム合金铸造方法は、 型及びン又は中子が通気性のある 素材で形成されている踌型を使用する。

請求項 6のマグネシウム合金銬造方法は、 通気性のある素材型及び Z又は中 子が、 網体、 複数の孔を有する板又は布のいずれか若しくはその組み合わせから 構成されている。 発明の効果

請求項 1のマグネシウム合金用铸型によれば、 マグネシウム合金用铸型の型 及び Z又は中子が通気性のある素材で形成されていることによって、 溶湯とマグ ネシゥム合金用铸型との間のみかけの熱伝導係数が小さくなる。

みかけの熱伝導係数が小さくなることにより、 溶湯がマグネシウム合金用铸 型に接触しても瞬時に固まることがなく溶湯の流動性が確保され、 マグネシウム 合金用铸型全体に溶湯が行き渡るようになる。

したがって、 マグネシウム合金用铸型を加熱する発熱体及び温度測定装置が 必要ないので、 铸造装置の製造コストを低減することができる。

さらに、 铸造の際にマグネシウム合金用铸型を加熱する必要がないので、 加熱す ることによって生じるエネルギーコストを低減すること力 Sできる。

請求項 2のマグネシウム合金用铸型によれば、 通気性のある素材は網体、 複 数の孔を有する板又は布のいずれか若しくはその組み合わせから構成されている ので、 マグネシウム合金の溶湯の単位体積あたりの潜熱の小ささ及び表面張力の 影響によって、 マグネシウム合金用铸型と接触した溶湯は網の間、 ？し 織目及び の間等から流出することなく凝固する。

また、 通気性のある素材は網体、 複数の孔を有する板又は布のいずれか若し くはその組み合わせから構成されているので、 マグネシウム合金用铸型に空気を 抜くための穴を新たに設ける必要がない。

さらに、 溶湯の熱による線膨張の影響をマグネシウム合金用铸型全体で緩和 吸収し、 型及び Z又は中子が歪みにくい。

請求項 3のマグネシウム合金用铸型によれば、 マグネシウム合金の組成、 铸 造品の大きさや形状等を考慮して、 铸造に最適な網体、 板又は布の材料を選択す ることができる。 請求項 4のマグネシウム合金用铸型によれば、 網体、 板及び布が可撓性を有 することによって、 マグネシウム合金用铸型の製造を容易に行うことができる。

さらに、 マグネシウム合金用铸型の形状を変更することによって、 マグネシ ゥム合金の铸造品の形状を変更することも容易に行うことができる。

請求項 5のマグネシウム合金铸造方法によれば、 マグネシウム合金用铸型の 型及び Z又は中子が通気性のある素材で形成されていることによって、 溶湯とマ グネシゥム合金用铸型との間のみかけの熱伝導係数が小さくなる。

みかけの熱伝導係数が小さくなることにより、 溶湯がマグネシウム合金用铸 型に接触しても瞬時に固まることがなく溶湯の流動性が確保され、 マグネシウム 合金用铸型全体に溶湯が行き渡るようになる。

したがって、 マグネシウム合金用铸型を加熱する発熱体及び温度測定装置が 必要ないので、 铸造装置の製造コストを低減することができる。

さらに、 铸造の際にマグネシウム合金用铸型を加熱する必要がないので、 加 熱することによって生じるエネルギーコストを低減すること力できる。

請求項 6のマグネシウム合金铸造方法によれば、 通気性のある素材は網体、 複数の孔を有する板又は布のいずれか若しくはその組み合わせから構成されてい るので、 マグネシウム合金の溶湯の単位体積あたりの潜熱の小ささ及び表面張力 の影響によって、 マグネシウム合金用铸型と難した溶湯は網の間、 孔、 織目及 び の間等から流出することなく凝固する。

また、 通気性のある素材は網体、 複数の孔を有する板又は布のいずれか若し くはその組み合わせから構成されているので、 マグネシウム合金用铸型に空気を 抜くための穴を新たに設ける必要がない。

さらに、 溶湯の熱による線膨張の影響をマグネシウム合金铸型全体で緩和 吸収し、 型及びン又は中子が歪みにくい。 図面の簡単な説明 【図 1】 柱状のマグネシウム合金铸造品を铸造する過程を示す断面図 【図 2】 中空の球体状のマグネシウム合金铸造品を铸造する過程を示す断 面図 ' 符号の説明

1 型

2 中子

3 溶湯

4 坩堝

1 1 上型

1 2 下型

3 1 マグネシウム合金铸造！ 発明を実施するための最良の形態

錄造装置の製造コスト及び加熱することによって生じるエネルギーコストを 低減しつつマグネシウム合金溶湯の流動性を確保できるという目的を、 型及び, 又は中子が通気性のある素材からなるマグネシウム合金用铸型、 並びに、 その铸 型を利用したマグネシウム合金铸造方法で実現した。

以下、 本発明の実施例を図面に基づき説明する。 実施例 1

図 1は、柱状のマグネシウム合金铸造品を铸造する過程を示す断面図である。 本実施形態で使用するマグネシウム合金は、 A Z 9 1 Dである。

図 1 ( a) に示すように、 マグネシウム合金用铸型の型 1は、 通気性のある 素材の網体から構成されている。

網体はステンレスから形成されており、 網の線径は 0. 3 0 mm, メッシュ は 2 0である。 型 1は上型 1 1及び 型 1 2から構成されている。

図 1 (b) に示すように、 上型 1 1及び下型 1 2で形成される空間に、 坩堝 4で溶融させたマグネシウム合金の溶湯 3を流し込む。

溶湯の温度は 5 6 0 ：〜 8 0 0でである。

上型 1 1及び 型 1 2は通気性のある網体から構成されていることによって、 溶湯 3と上型 1 1及び下型 1 2との間のみかけの熱伝導係数が小さくなる。

みかけの熱伝導係数が小さくなることにより、 溶湯 3が上型 1 1及び下型 1 2に接触しても瞬時に固まることなく溶湯 3の流動性が確保され、 上型 1 1及び 下型 1 2で形成される空間全体に溶湯 3力桁き渡る （図 1 ( c ) 参照)。

冷却後、 上型 1 1及び下型 1 2を外せば柱状のマグネシウム合金铸造品 3 1 力 S得られる （図 1 (d) 参照)。 実施例 2

図 2は、 中空の球体状のマグネシウム合金铸造品を铸造する過程を示す断面 図である。

マグネシウム合金は、 図 1と同様 A Z 9 1 Dである。

図 2 ( a) に示すように、 マグネシウム合金用铸型の型 1及び中子 2は、 通 気性のある素材の網体から構成されている。

網体はステンレスから形成されており、 網の線径は 0. 3 0 mm, メッシュ は 2 0である。

型 1は上型 1 1及び 型 1 2から構成されている。

図 2 (b) に示すように、 上方 1 1及び下型 1 2と中子 2とによって形成さ れる空間に、 坩堝 4で溶融させたマグネシウム合金の溶湯 3を流し込む。

溶湯 3の温度は 5 6 0で〜 8 0 Ot:である。

上型 1 1、 下型 1 2及び中子 2は通気性のある網体から構成されていること によって、 溶湯 3と上型 1 1、 下型 1 2及び中子 2及び中子との間のみかけの熱 伝導係数が小さくなる。 みかけの熱伝導係数力小さくなることにより、 溶湯 3が上型 1 1、 下型 1 2 及び中子 2に接触しても瞬時に固まることなく溶湯 3の流動性が確保され、 上型 1 1、下型 1 2及び中子 2で形成される空間全体に溶湯 3力行き渡る（図 2 ( c ) 参照)。

冷却後、 上型 1 1及び下型 1 2を外せば中空の球状のマグネシウム合金铸造 品 3 1が得られる （図 2 (d) 参照)。

中子 2はマグネシウム合金铸造品 3 1の内部にあるので、 出来上がった铸造 品は、 マグネシゥム合金とステンレスとの複合材料の成形品である。

中子 2の材料を換えることによって、 マグネシウム合金と中子 2の材料との 複合材料の成形品を铸造することができる。

上記のように、 型 1及び中子 2が網体から構成されていることによって、 型 1及び中子 2を加熱しなくても溶湯 3の流動性が確保される。

したがって、 マグネシウム合金用铸型 1を加熱する発熱体及び温度測定装置 が必要ないので、 铸造装置の コストを低減することができる。

さらに、 铸造の際にマグネシウム合金用铸型 1を加熱する必要がないので、 加熱することによって生じるエネルギーコストを低減することができる。

型 1及び中子 2力網体から構成されていても、 マグネシウム合金の溶湯 3の 単位体積あたりの潜熱の小ささ及び表面張力の影響によって、 型 1及び Z又は中 子 2と接触した溶湯 3は網の間から流出することなく凝固する。

また、 マグネシウム合金用铸型の型 1及び中子 2が網体から構成されている ので、 型 1及び中子 2に空気を抜くための穴を新たに設ける必要がない。

さらに、 溶湯 3の熱による網の線膨張の影響をマグネシウム合金用铸型全体 で緩和吸収し、 マグネシウム合金用铸型の型 1及び中子 2が歪みにくい。

上記実施例では、 柱状及び中空の球体状のマグネシウム合金铸造品 3 1を铸 造する場合について説明したが、 これに限定されることなく、 マグネシウム合金 用铸型の形状を変えることによって、 本発明で铸造される铸造品の形状を任意に 変えることができる。 上記実施例では、 通気性のある素材として網体を使用し、 铸型全体が通気性 のある素材で形成されている場合について説明したが、 これに限定されることな く、 例えば、 铸型の一部が通気性のある素材で形成されていてもよい。

铸型の一部が通気性のある素材で形成されていることによって、 溶湯の流動性 力失われやすい細部や薄肉部にも溶湯が行き渡るようになる。

上記実施例では、 通気性ある素材として網体を使用したが、 これに限定され ることなく、 複数の孔を有する板 （パンチングメタル） 又は布若しくは網体、 複 数の孔を有する板 （パンチングメタル） 又は布の組み合わせから構成されていて fcよい。

これらのような通気性ある素材を使用しても、 みかけの熱伝導係数が小さく なることにより、 溶湯 3が型 1及び中子 2の铸型に ¾ しても瞬時に固まること なく溶湯 3の流動性が孩保され、 型 1及び中子 2全体に溶湯 3が行き渡る。 上記実施例では、 マグネシウム合金は AZ 9 1 Dを使用したが、 これに限定さ れることなく、 マグネシウムにアルミニウム、 亜鉛、 マンガン、 希土類、 重希土 類、 イットリウム、 カルシウム、 ストロンチウム、 銀、 珪素、 ジルコニウム、 ベ リリゥム、 ニッケル、 鉄、 銅、 コノルト、 ナトリウム、 カリウム、 バリウムの中 力、ら ϋ :選択し添加したマグネシウム合金を使用してもよい。

また、 網体は、 平織、 綾織、 撚線織、 杉綾織、 襦子織、 平畳織、 , 逆 畳織、 延織、 鎖状縦三本織スダレ織等の織り方で織られたものを使用することが できる。

上記実施例では、 メッシュが 2 0の網体を使用した力 メッシュは 1 . 5〜 3 6 0 0の範囲で選択することができる。

また、 上記実施例では網の線径が 0. 3 O mmの網体を使用したが、 網の線 径は 0. 0 2 mm〜 6 mmの範囲で選択することができる。

これにより、マグネシウム合金の組成、铸造品の大きさや形状等を考慮して、 铸造に最適な網体を選択することができる。

複数の孔を有する板を使用する場合は、 板厚、 通気性に影響を及ぼす孔の形 状及び開口率を任意の値に設定することができる。

これにより、マグネシウム合金の組成、铸造品の大きさや形状等を考慮して、 铸造に最適な複数の孔を有する板を選択することができる。

布を使用する場合は、 通気性がある織布及び不織布を使用すること力 Sでき、 任意の織布の織り方、 不織布の製法及び繊維の径を選択することができる。 通気性がある織布としては、 例えば、 通気性のある炭素繊維のプリプレダ等が ある。

これにより、マグネシウム合金の組成、铸造品の大きさや形状等を考慮して、 铸造に最適な布を選択することができる。

上記実施例では、 網体はステンレスから形成されている力 これに限定され ることなく、網体が例えば、 アルミニウム合金、ニッケル、モネル、難、丹銅、 燐青銅、 銅、 銀、 金、 鉄、 チタン、 ニクロム、 ハステロィ又はインコネル等の金 属、 P B O、 炭素繊維又はメタ系ァラミド繊維等の耐熱性のある化学繊維、 カー ボン、 ムライト、 アルミナ及びジルコニァ等の耐熱性のあるセラミックスのいず れか若しくはその組み合わせから形成されていてもよい。

同様に、 複数の孔を有する板及び布も上記金属、 化学繊維及びセラミックス のいずれかもしくはその組み合わせから形成されていてもよい。

これにより、マグネシウム合金の組成、铸造品の大きさや形状等を考慮して、 铸造に最適な網体、 板又は布の材料を選択することができる。

また、 網体、 板及び布は可撓性を有していてもよい。

これにより、 網体、 板及«が可撓性を有することによって、 マグネシウム 合金用铸型の製造を容易に行うことができる。

さらに、 型の形状を変更することによって、 マグネシウム合金の铸造品の形 状を変更することも容易に行うこと力できる。

なお、 本発明は、 連続铸造にも適用することができ、 連続铸造に適用する場 合は例えば、 連続铸造装置の铸型、 連続铸造ロール及びべルトを通気性のある素 材で形成する。 産業上の利用分野

铸造装置の製造コスト及び加熱することによって生じるエネルギーコスト を低減しつつマグネシウム合金溶湯の流動性を確保できるマグネシウム合金用铸 型及びその铸型を利用したマグネシウム合金铸造方法を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 型及び/又は中子は、 通気性のある素材で形成されていることを特徴とする マグネシウム合金用铸型。

2 . 通気性のある素材は、 網体、 複数の孔を有する板又は布のいずれか若しくは その組み合わせから構成されていることを特徴とする請求項 1に記載のマ グネシゥム合金用铸型。

3 . 網体、 板又は布は、 金属、 化学緒雜及びセラミックスのいずれか若しくはそ の組み合わせからなることを特徴とする請求項 2に記載のマグネシウム合 金用踌型。

4. 網体、 板及び布は可撓性を有することを特徴とする請求項 2又は 3に記載の マグネシウム合金用鍀型。

5. 型及び Z又は中子が通気性のある素材で形成されている铸型を使用すること を特徴とするマグネシウム合金铸造方法。

6 . 通気性ある素材は、 網体、 複数の孔を有する板又は布のいずれか若しくはそ の組み合わせから構成されていることを特徴とする請求項 5に記載のマグ ネシゥム合金铸造方法。