JP2000218343A

JP2000218343A - 車両用軽合金ホイールの鋳造方法および鋳型

Info

Publication number: JP2000218343A
Application number: JP11023149A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Imai; 井郁夫今
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2000-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】凝固収縮巣（引け巣）や湯廻り不良などの鋳
造欠陥を防止することができ、肉厚を薄くすることによ
って、製品のさらなる軽量化を達成することができる車
両用軽合金ホイールの鋳造方法、およびこのような鋳造
方法に用いる鋳型を提供する。【解決手段】鋳型１内の鋳造空間Ｃに連通する湯道４
１および５１に押湯空間４１２および５１２を形成する
と共に、当該押湯空間内に鋳型材よりも保温性の高い材
料からなるインサート材６，６を挿入した状態で注湯す
ることによって鋳型内の溶湯を押湯空間４１２，５１２
内で最終凝固させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用ホイールを
アルミニウムなどの軽合金を用いて鋳造する技術に係わ
り、特に、引け巣や湯廻り不良などの鋳造欠陥の発生を
防止して、製品の軽量化が可能な車両用軽合金ホイール
の鋳造方法、およびこのような鋳造に用いられる鋳型に
関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば、アルミニウム
合金のような軽合金によって、車両用ホイールを鋳造す
る場合、押湯効果を維持するためには、注湯時間を長く
することが必要であるが、注湯時間を長くすることによ
って押湯効果を得る方法は、製品の生産性に重大な影響
を与えるため、必ずしも最良の方法とは言えない。

【０００３】鋳造空間内に充填された溶湯が最も収縮す
るのは、半凝固状態から完全に凝固するまでの期間であ
るから、押湯空間内に充填された溶湯には、鋳造空間内
の溶湯が液体から半凝固状態に変化する間であっても、
鋳造空間内の溶湯より凝固が進むことなく、溶湯の状
態、すなわち完全な液体に限りなく近い状態にあること
が要求される。したがって、押湯空間内の溶湯の凝固が
進まないように押湯空間内面の塗型を厚くするような手
段が考えられるが、押湯部分の塗型を厚くしただけで
は、鋳型によって溶湯の熱が奪われ、押湯空間内の溶湯
も鋳造空間内の溶湯と同様に充填直後から凝固が進んで
しまい、鋳造空間内の溶湯が半凝固状態から完全な凝固
状態になるまでの一番押湯効果が必要な時期に、押湯空
間内の溶湯も半凝固に近い状態となるため、押湯からの
溶湯の供給を十分に行うことができず、鋳造空間の最終
凝固部に凝固収縮巣（引け巣）が発生するという問題点
がある。

【０００４】また、鋳造空間内への注湯に際しては、鋳
造空間内の空気が出口を失うことにより背圧抵抗が生
じ、湯廻り不良による鋳造欠陥を増加させる要因となっ
ており、これらの問題点を解消することが車両用軽合金
ホイールの欠陥をなくし、薄肉化によるホイールのさら
なる軽量化を達成するうえでの課題となっていた。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、従来の車両用軽合金ホイール
の鋳造における上記課題に着目してなされたものであっ
て、凝固収縮巣や湯廻り不良などの鋳造欠陥を防止する
ことができ、軽合金ホイールの肉厚を薄くし、より一層
の軽量化が可能な車両用軽合金ホイールの鋳造方法、お
よびこのような鋳造方法に用いるための鋳型を提供する
ことを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
る車両用軽合金ホイールの鋳造方法は、車両用軽合金ホ
イールの鋳造に際し、鋳造空間に連通する湯道に押湯空
間を形成し、注湯された溶湯を前記押湯空間内で最終凝
固させる構成とし、本発明による車両用軽合金ホイール
の鋳造方法の実施態様として請求項２に係わる鋳造方法
においては、前記押湯空間内に鋳型材よりも保温性の高
い材料からなるインサート材を挿入した状態で注湯する
構成としたことを特徴としており、車両用軽合金ホイー
ルの鋳造方法におけるこのような構成を前述した従来の
課題を解決するための手段としている。

【０００７】本発明の請求項３に係わる鋳型は、本発明
に係わる車両用軽合金ホイールの鋳造に好適なものであ
って、鋳造空間に連通する湯道に押湯空間を備えた鋳型
であって、当該鋳型を形成する鋳型材よりも保温性の高
い材料からなるインサート材が前記押湯空間内に挿入さ
れている構成とし、本発明による鋳型の実施態様として
請求項４に係わる鋳型においては、押湯空間の容積がイ
ンサート材を挿入した状態において湯道空間の１０〜５
０％の容積を有している構成とし、このような鋳型の構
成を前述した従来の課題を解決するための手段としたこ
とを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に係わる車両用軽合金ホイ
ールの鋳造方法は、鋳型の湯口から鋳造空間に連通する
湯道の途中に押湯空間を形成すると共に、当該押湯空間
内に、例えば請求項２に記載しているように、鋳型を構
成している鋳型材よりも保温性の高い材料からなるイン
サート材を挿入した状態で注湯することによって、押湯
空間内の溶湯の冷却および凝固を遅らせ、鋳型内に注湯
された溶湯を押湯空間内で最終的に凝固させるようにし
ており、これによって鋳造空間内の溶湯が完全に凝固す
るまでの間、鋳造空間内に押湯空間から溶湯の供給が継
続され、凝固収縮巣の発生が防止される。

【０００９】このとき、押湯空間内に挿入されるインサ
ート材の素材としては、上記のように鋳型材よりも保温
性の高い材質のものが選択されるが、具体的には例えば
アンビロイ（三菱マテリアル（株）製タングステン・モ
リブデン合金）のような合金の多孔質焼結体、サイアロ
ンのようなセラミックス類、などを用いることができ
る。

【００１０】また、鋳型内に形成する押湯空間の容積と
しては、上記のような押湯効果を十分に発揮すると共
に、注湯時の鋳造空間内における空気背圧抵抗を低減す
る観点から、請求項４に記載しているようにインサート
材を挿入した状態で湯道空間の１０％〜５０％の範囲と
することが望ましい。すなわち、押湯空間の容積が湯道
空間容積の１０％に満たない場合には、押湯効果および
空気背圧抵抗の低減効果が十分に発揮されず、逆に押湯
空間容積が湯道空間容積の５０％を超えた場合には、製
品以外の部分の体積が増して鋳造歩留りが低下すると共
に、製品との切除に要する工数が増大することによる。

【００１１】

【発明の効果】本発明に係わる車両用軽合金ホイールの
鋳造方法においては、上記構成、すなわち鋳型内の鋳造
空間に連通する湯道に押湯空間を形成し、鋳型内に注湯
された溶湯を押湯空間内で最終凝固させるようにしてい
るので、鋳造空間内の溶湯が完全に凝固するまでの間、
溶湯の凝固に伴う収縮量に見合った量の溶湯を押湯空間
から鋳造空間内に供給することができ、凝固収縮巣の発
生の防止が可能になると共に、押湯空間という空気の溜
り場を作ることにより、鋳造空間内における注湯時の空
気背圧抵抗を低減して湯廻り不良の発生を防止すること
ができる。さらに、このような鋳造欠陥が発生しなくな
ることから、より薄肉の製品にも対応することができる
ようになり軽合金ホイールのより一層の軽量化が可能に
なるという極めて優れた効果がもたらされる。

【００１２】本発明による車両用軽合金ホイールの鋳造
方法の実施態様として請求項２に係わる鋳造方法におい
ては、押湯空間内に鋳型材よりも保温性の高い材料から
なるインサート材を挿入した状態で注湯するようにして
いるので、押湯空間内の溶湯の熱が鋳型の壁面から直接
奪われることがなくなり溶湯の冷却を抑制して凝固を遅
らせることができ、鋳型内に注湯された溶湯を押湯空間
内で最終凝固させて凝固収縮巣の発生を防止することが
できる。

【００１３】本発明に係わる鋳型は、鋳造空間に連通す
る湯道に押湯空間を備えると共に、この押湯空間内に鋳
型材よりも保温性の高い材料からなるインサート材が挿
入されているので、押湯空間内に流入した溶湯の熱が鋳
型に直接奪われることがなく、溶湯の凝固を遅らせて鋳
型内の溶湯をこの押湯空間内で最終凝固させることによ
って凝固収縮巣の発生を防止することができ、本発明に
よる鋳型の実施態様として請求項４に係わる鋳型におい
ては、押湯空間がインサート材を挿入した状態において
湯道空間の１０〜５０％の容積のものとなっているの
で、鋳造歩留りを劣化させたり、仕上げ加工工数を増加
させることなく、押湯効果および注湯時の空気背圧抵抗
の低減効果を確実なものとすることができるというさら
に優れた効果がもたらされる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて、さらに具体
的に説明する。

【００１５】図１および図２は、本発明の一実施例に係
わる鋳型の構造を示す断面図である。

【００１６】図に示す鋳型１は、アルミニウム合金を用
いて車両用ホイールを低圧鋳造するための鋳型であっ
て、下型２と、上型３と、横型４および５から構成さ
れ、これらの型２ないし５を組合わせることによって、
各型２ないし５の間に鋳造空間Ｃが形成されるようにな
っている。

【００１７】この鋳造空間Ｃは、車両用のホイール形状
をなし、当該ホイールのハブに相当するハブ成型空間部
Ｃ1 と、ホイールのディスクに相当するディスク成型空
間部Ｃ2 と、リムに相当するリム成型空間部Ｃ3 から構
成されている。

【００１８】一方、横型４および５には、それぞれ湯道
４１および５１が形成されており、堰４１１および５１
１を介して前記鋳造空間Ｃのリム成型空間部Ｃ3 に連通
している。さらに、これら湯道４１および５１の堰４１
１および５１１寄りの位置には、それぞれ押湯空間４１
２および５１２が設けてある。

【００１９】そして、前記押湯空間４１２および５１２
内には、サイアロン（Ｓｉ₃Ｎ₄−ＡｌＮ−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｓ
ｉＯ₂）の焼結材からなり当該押湯空間４１２，５１２
の内径寸法に応じた寸法・形状を有するインサート材
６，６がそれぞれ挿入されている。なお、前記押湯空間
４１２，５１２は、インサート材６，６を挿着した状態
でそれぞれ１００ｃｍ³の容量を有し、両湯道４１，５
１のそれぞれの容積（５００ｃｍ³）の２０％の容積に
形成してある。

【００２０】このような構造を備えた鋳型１の各型２な
いし５を型締めしたのち、アルミニウム合金の注湯を開
始すると、湯口から流入した溶湯は湯道２１を経て鋳造
空間Ｃのハブ成型空間部Ｃ1 に流入すると共に、湯道４
１，５１から押湯空間４１２，５１２を通過したのち、
堰４１１，５１１を介して鋳造空間Ｃのリム成型空間部
Ｃ3 に供給される。

【００２１】鋳型１が溶湯によって満たされ注湯が終了
すると、鋳型１内に充填された溶湯は冷却され、凝固を
開始する。このとき、鋳造空間Ｃ内の溶湯は充填直後か
ら冷却された凝固し始めるのに対し、押湯空間４１２お
よび５１２内に充填された溶湯は、当該押湯空間４１
２，５１２の内部に挿着されたインサート材６，６によ
って冷却が抑制されることから、鋳造空間Ｃ内の溶湯が
半凝固状態になったときでも溶湯の状態、すなわち完全
な液体に限りなく近い状態に保持されており、鋳造空間
Ｃ内の溶湯の凝固収縮による不足分の溶湯を押湯空間４
１２および５１２から十分に供給することができ、鋳造
欠陥（凝固収縮巣）のない健全な鋳物製品、すなわち車
両用のアルミニウム合金製ホイールを得ることができ
る。

【００２２】また、注湯に際して、前記押湯空間４１２
および５１２によって鋳造空間Ｃ内の空気が押湯空間に
溜ることから、注湯時の空気背圧抵抗を低減することが
でき、溶湯の湯廻り性が向上し、湯廻り不良のような欠
陥の発生をも同時に防止することができ、環境問題等の
市場ニーズに適応した軽量化を目的とする薄肉鋳物の製
造にも容易に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる鋳型の構造を示す縦
断面図である。

【図２】図１の切断線II−IIについての水平断面図であ
る。

【符号の説明】

１鋳型４，６湯道４１２，５１２押湯空間６インサート材Ｃ鋳造空間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両用軽合金ホイールの鋳造に際し、鋳
造空間に連通する湯道に押湯空間を形成し、注湯された
溶湯を前記押湯空間内で最終凝固させることを特徴とす
る車両用軽合金ホイールの鋳造方法。
【請求項２】前記押湯空間内に鋳型材よりも保温性の
高い材料からなるインサート材を挿入した状態で注湯す
ることを特徴とする請求項１記載の車両用軽合金ホイー
ルの鋳造方法。
【請求項３】鋳造空間に連通する湯道に押湯空間を備
えた鋳型であって、当該鋳型を形成する鋳型材よりも保
温性の高い材料からなるインサート材が前記押湯空間内
に挿入されていることを特徴とする鋳型。
【請求項４】押湯空間の容積がインサート材を挿入し
た状態において湯道空間の１０〜５０％の容積を有して
いることを特徴とする請求項３記載の鋳型。