JP2003053483A - アルミホイールの還元鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品質のアルミホイールを歩留まりよく生産
できるアルミホイールの還元鋳造方法を提供する。 【解決手段】 金属ガスと反応性ガスとを反応させて生
成した還元性化合物をアルミホイール成形型１２のキャ
ビティ１２ｂ内に導入して、該還元性化合物により溶湯
表面の酸化皮膜を還元してアルミホイールを鋳造するア
ルミホイールの還元鋳造方法であって、アルミホイール
のデザイン部を有する一側面側である外観上重視される
製品面を形成するキャビティ１２ｂの内表面に断熱性を
有する塗型剤を設けないで、キャビティ１２ｂ内に溶湯
を充填することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアルミホイールの還
元鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウムの鋳造方法には、重力鋳造
法（ＧＤＣ）、低圧鋳造法（ＬＰＤＣ）、ダイキャスト
（ＤＣ）、スクイズ（ＳＣ）、チクソモールド等があ
る。これらの鋳造方法は、いずれも成形型のキャビティ
内にアルミニウム溶湯を注湯して鋳造するものである。
典型的なアルミニウム製品である車輛用のアルミホイー
ルも上記いずれかの方法で鋳造されている。ところで、
一般に、アルミニウム又はその合金は、酸化被膜をつく
り易い性質があるため、アルミニウム鋳造過程では、ア
ルミニウムの溶湯表面に簡単に酸化被膜が生成される。
その結果、アルミニウム溶湯の表面張力が大きくなっ
て、アルミニウム溶湯の流動性が低下し、湯周り不良に
よる湯ジワ、湯境等種々の鋳物欠陥が生じる。そのため
に、成形型の温度を３２０℃程度の高温に維持すると共
に、キャビティ内面に断熱性を有する塗型剤により塗型
層を形成し、成形型側に急激に熱を奪われないようにし
て、溶湯の流動性を高めるようにしている。このことは
逆に溶湯の凝固速度が遅くなり、特にＧＤＣやＬＰＤＣ
の場合、指向性凝固、すなわち、断面積の大きな所と小
さな所とで大きな温度差が生じ、凝固速度が一様でなく
なるので、各所に引けを防止するための押し湯を持たせ
るのが一般的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のア
ルミホイールの鋳造方法では、上記のような手段を講じ
ても、アルミニウムの溶湯表面の酸化被膜に起因してア
ルミホイールに発生する湯ジワ、湯境、微少な未充填や
引けを解消することは至難のことであった。特に、ＧＤ
ＣやＬＰＤＣの場合には、歩留まりが５０％以下となる
ことも稀ではない。アルミホイールの場合、特にアルミ
ホイールのデザイン部を有する一側面側は、タイヤが嵌
められ、車両に装着されても外部から見える部分であ
り、この部位に上記欠陥が生じているとその商品的価値
が下落する。そのため、鋳造後、上記製品面に切削加工
を施して、酸化皮膜と共に、微小な凹凸を除去し、さら
にクリアー塗装を行って、外観を改善しているものが多
い。しかし、このような表面加工はアルミホイールのコ
ストアップの要因ともなり、また傷が深い場合には、表
面加工をしても欠陥が除去できないという課題がある。
また、厚い断熱層からなる塗型層がすぐにボロボロにな
るため、この塗型層のメンテナンスが極めて厄介な作業
であり、成形型の寿命が短いだけでなく、多大の工数を
要するという課題があった。そこで、本発明は、上記課
題を解決すべくなされ、その目的とするところは、溶湯
の流動性、成形型との濡れ性が向上し、湯周り不良によ
る湯ジワ、湯境等種々の鋳物欠陥が解消し、高品質のア
ルミホイールを歩留まりよく生産できると共に、成形型
を高温にすることも、断熱性塗型層を設けなくともよ
く、作業性が大幅に向上し、コストの低減化が図れるア
ルミホイールの還元鋳造方法を提供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミホイ
ールの還元鋳造方法では、少なくとも溶湯の金属よりも
還元性の強い金属ガスをキャビティ内に導入し、溶湯表
面の酸化皮膜を前記金属ガスにより還元して鋳造する還
元鋳造方法であって、前記アルミホイールのデザイン部
を有する一側面側である外観上重視される製品面を形成
するキャビティの内表面に塗型処理を行わないで、キャ
ビティ内に溶湯を充填することを特徴とする。前記アル
ミホイール成形型は、前記製品面の中央に対応するキャ
ビティ内表面に押湯部が開口された上型と、該上型との
間でキャビティを形成する下型とを具備し、前記押湯部
内壁に塗型処理をした成形型を用いると好適である。あ
るいは前記アルミホイール成形型は、前記製品面の中央
に対応するキャビティ内表面に押湯部が開口された上型
と、該上型との間でキャビティを形成する下型とを具備
し、前記上型が前記下型よりも断熱性に優れる材料で形
成された成形型を用いると好適である。

【０００５】また本発明に係るアルミホイールの還元鋳
造方法では、少なくとも溶湯の金属よりも還元性の強い
金属ガスをキャビティ内に導入し、溶湯表面の酸化皮膜
を前記金属ガスにより還元して鋳造する還元鋳造方法で
あって、前記成形型のキャビティの成形型温度を３００
℃未満の低温に保持して溶湯をキャビティ内に供給する
ことを特徴とする。キャビティの成形型温度を２３０℃
以下、好ましくは２００℃以下の低温に保持すると好適
である。また、前記成形型に冷却装置を接続し、該冷却
装置により前記キャビティを前記成形型温度に冷却、保
持するようにするとよい。前記金属ガスにマグネシウム
ガスを用い、前記反応性ガスに窒素ガスを用いて、マグ
ネシウム窒素化合物からなる前記還元性化合物を生成さ
せるようにする。なお、本発明において「アルミニウ
ム」と言う場合は、純粋なアルミニウムは勿論のこと、
アルミニウムを基材に、例えば、シリコン、マグネシウ
ム、銅、ニッケル、錫等を含有するアルミニウム合金も
含む。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面を参照して詳細に説明する。本発明方法に用
いる鋳造装置の一例を図１に示す。図１に示す鋳造装置
１０には、アルミホイールの成形型１２が設けられてお
り、この成形型１２には、アルミニウム又はその合金の
溶湯が注湯される注湯口１２ａに接続されたキャビティ
１２ｂが形成されている。かかるキャビティ１２ｂの内
壁面は、金属製の下型１４ａと上型１４ｂとを形成する
金属の金属面が露出している。成形型１２には、配管２
２によって窒素ガスボンベ２０と接続され、配管２２の
バルブ２４を開放することにより、窒素ガス導入口１２
ｄからキャビティ１２ｂ内に窒素ガスを注入し、キャビ
ティ１２ｂ内を窒素ガス雰囲気として実質的に非酸素雰
囲気とすることができる。また、アルゴンガスボンベ２
５は、配管２６によって金属ガスを発生する発生器とし
ての加熱炉２８に接続されており、配管２６に設けられ
たバルブ３０を開放することによって加熱炉２８内にア
ルゴンガスを注入できる。この加熱炉２８内は、ヒータ
３２によって加熱可能に形成されており、炉内温度は、
後述する金属ガスとしてマグネシウムガスを発生させる
べく、マグネシウム粉末が昇華する８００℃以上とされ
ている。この配管２６のバルブ３０と加熱炉２８との間
にも、アルゴンガスの流量が所定流量となるように、バ
ルブ３０によって加熱炉２８に注入されるアルゴンガス
量を調整できる。

【０００７】かかるアルゴンガスボンベ２５は、バルブ
３３が介装された配管３４によって、マグネシウム粉末
が収容されているタンク３６に接続され、タンク３６は
配管３８によって、バルブ３０よりも下流側の配管２６
に接続されている。この配管３８にもバルブ４０が介装
されている。加熱炉２８は、配管４２を介して成形型１
２の金属ガス導入口１２ｃに接続されており、加熱炉２
８でガス化された金属ガスは金属ガス導入口１２ｃを介
してキャビティ１２ｂ内に導入される。この配管４２に
も、バルブ４５が介装されている。アルゴンガスボンベ
２５から加熱炉２８を経由してアルゴンガスを成形型１
２のキャビティ１２ｂに注入する際に、バルブ４５によ
ってキャビティ１２ｂに注入されるアルゴンガス量を調
整できる。

【０００８】図１に示す鋳造装置に用いられている成形
型１２は、図２（ａ）に示す様に、金属製の下型１４
ａ、上型１４ｂ、及び硫酸カルシウムを焼成して形成し
たアダプター１８とに分割できる分割型である。かかる
下型１４ａと上型１４ｂとによって、所望形状の成形品
が鋳造されるキャビティ１２ｂが形成される。下型１４
ａはまた、複雑な形状をなすアルミホイールを型内から
取り出せるように、図示しないが適宜な分割型に形成さ
れている。上記アダプター１８に形成されたアルミニウ
ム又はその合金の溶湯を注湯する注湯口１２ａとキャビ
ティ１２ｂとの間には、注湯口１２ａに注湯された溶湯
をキャビティ１２ｂに案内する湯路２１と押湯部１６と
が形成されている。押湯部１６は、その横断面の面積が
湯路２１の横断面の面積よりも大きく、押湯部１６の体
積をキャビティ１２ｂの体積に対して５〜２０％とする
ことが好ましい。かかる湯路２１には、加熱炉２８にガ
ス化された金属ガスが導入される金属ガス導入口１２ｃ
からの金属ガス導入路２３が繋ぎ込まれている。また、
アダプター１８と上型１４ｂとには、キャビティ１２ｂ
内の気体を排気する排気孔２５，２５・・が形成され、
下型１４ａには、窒素ガス導入口１２ｄが形成されてい
る。排気孔２５は、図２（ｂ）に示す様に、横断面形状
が円形の孔であって、孔内に横断面形状が四角形の柱状
挿入体３１が挿入され、蒲鉾形の通路２９，２９・・を
通じてキャビティ１２ｂ内に通じている。

【０００９】アダプター１８を、下型１４ａ及び上型１
４ｂと同様に、金属製としてもよいが、硫酸カルシウム
を焼成して形成したアダプター１８を用いることによっ
て、湯路２１等の形成を容易とすることができる。前記
上型１４ｂに形成された押湯部１６は、得るべきアルミ
ホイールのデザイン部を有する一側面側である外観上重
視される製品面の中央に対応するキャビティ１２ｂの内
表面に開口されている。そして、成形型１２では、押湯
部１６がキャビティ１２ｂよりも高断熱性に形成されて
いる。すなわち、押湯部１６の内壁面には、断熱性塗型
剤の塗布等の断熱処理を施し、一方、キャビティ１２ｂ
の内壁面は、金属製の下型１４ａと上型１４ｂ成形型１
２を形成する金属の金属面が露出している状態である。
すなわち、少なくとも、得るべきアルミホイールのデザ
イン部を有する一側面側である外観上重視される製品面
を形成するキャビティ１２ｂの内表面には断熱性を有す
る塗型剤を塗布する塗型処理を行わないようにするので
ある。ここで、断熱性塗型剤としては、高断熱性の塗型
剤、例えばセラミックが配合された塗型剤を使用でき
る。

【００１０】この様に、成形型１２の押湯部１６をキャ
ビティ１２ｂよりも高断熱性に形成することによって、
図３に示す様に、押湯部１６に充填した溶湯の冷却速度
を、キャビティ１２ｂに充填した溶湯よりも容易に遅く
でき、押湯部１６とキャビティ１２ｂとの間に大きな冷
却速度差を付与できる。図３において、Ａ点は成形型１
２に注湯する溶湯温度であり、Ｂ点は溶湯が完全に凝固
する温度である。従って、押湯部１６に充填された溶湯
が、キャビティ１２ｂに流入し有功な押湯効果を奏し得
る領域は、図３に示す斜線の領域である。このように押
湯部１６とキャビティ１２ｂとの冷却速度差が大きいの
で、押湯部１６を小形化しても、キャビティ１２ｂ内の
溶湯が凝固したときに、押湯部１６内の溶湯は容易に凝
固せず、したがって、押湯の機能を維持できる。押湯部
１６は製品として不用で除去する部分であるが、小形化
することで、材料の無駄が省けるだけでなく、除去作業
や、仕上げ作業も容易となる。

【００１１】図３に示す様に、押湯部１６に充填された
溶湯とキャビティ１２ｂに充填された溶湯との凝固時間
差を充分に確保するには、キャビティ１２ｂに注湯され
た溶湯の冷却速度を、５００℃／分以上（更に好ましく
は７００℃／分以上）とすると共に、押湯部１６に注湯
された溶湯の冷却速度を、５００℃／分未満（更に好ま
しくは３００℃／分以下）とすることによって達成でき
る。特に、両者の冷却速度差を２００℃／分以上とする
ように調整することが好ましい。ここで、溶湯として、
アルミニウムの溶湯を用い、キャビティ１２ｂに注湯さ
れた溶湯の冷却速度及び押湯部１６に注湯された溶湯の
冷却速度を種々変更することによって、キャビティ１２
ｂ及び押湯部１６に充填されて凝固されたアルミニウム
の一部分を採取し、電子顕微鏡によって樹枝状結晶（デ
ンドライト）の間隔を測定した。その結果を図４に示
す。図４は、横軸に冷却速度を示し、縦軸に凝固された
アルミニウム又はその合金の樹枝状結晶（デンドライ
ト）の間隔を「ＤＡＳＩＩ値」として示した。図４から
明らかな様に、冷却速度が５００℃／分以上に調整され
たキャビティ１２ｂに充填されて凝固されたアルミニウ
ムの樹枝状結晶（デンドライト）の間隔は平均で２５μ
ｍ未満となり、冷却速度が５００℃／分未満に調整され
た押湯部１６に充填されて凝固されたアルミニウムの樹
枝状結晶（デンドライト）の間隔は平均で２５μｍ未満
となる。かかるアルミニウムの樹枝状結晶（デンドライ
ト）の間隔が小さくなることは、アルミニウムの結晶構
造が緻密となり、得られたアルミニウム鋳物の機械的強
度等を向上でき有利である。このため、キャビティ１２
ｂに充填されて凝固されたアルミニウムの樹枝状結晶
（デンドライト）の間隔を２３μｍ以下、特に２０μｍ
以下とすることが好ましい。尚、押湯部１６に充填され
て凝固されたアルミニウムの部分は、その樹枝状結晶
（デンドライト）の間隔がキャビティ１２ｂに充填され
て凝固されたアルミニウムよりも大きく、機械的強度等
も劣るが、キャビティ１２ｂに充填されて凝固された製
品となる部分から切り離されるため、何等問題とならな
い。

【００１２】図１及び図２に示す鋳造装置１０を用いて
アルミニウム鋳造する際には、先ず、バルブ２４を開放
し、窒素ガスボンベ２０から配管２２を経て成形型１２
のキャビティ１２ｂ内に窒素ガスを注入し、キャビティ
１２ｂ内の空気を窒素ガスによってパージする。キャビ
ティ１２ｂ内の空気は成形型１２の排気孔２５，２５・
・から排出され、キャビティ１２ｂ内を窒素ガス雰囲気
とし、実質的に非酸素雰囲気とすることができる。その
後、バルブ２４を一端閉じる。成形型１２のキャビティ
１２ｂ内の空気をパージしている際に、バルブ３０を開
放して加熱炉２８内に、アルゴンガスボンベ２０からア
ルゴンガスを注入し、加熱炉２８内を無酸素状態とす
る。次いで、バルブ３０を閉じ、バルブ４０を開放し、
アルゴンガス圧によりタンク３６内のマグネシウム粉末
をアルゴンガスと共に加熱炉２８内に送り込む。加熱炉
２８は、ヒータ３２によりマグネシウム粉末が昇華する
８００℃以上の炉内温度になるように加熱されている。
このため、加熱炉２８に送り込まれたマグネシウム粉末
は昇華してマグネシウムガスとなる。

【００１３】次に、バルブ４０を閉じてバルブ３０及び
バルブ４５を開放し、アルゴンガスの圧力、流量を調節
しつつ、配管４２、成形型１２の金属ガス導入口１２
ｃ、金属ガス導入路２３、湯路２１及び押湯部１６を経
てマグネシウムガスをキャビティ１２ｂ内に注入する。
キャビティ１２ｂ内にマグネシウムガスを注入した後、
バルブ４５を閉じ且つバルブ２４を開放し、窒素ガス導
入口１２ｄからキャビティ１２ｂ内に窒素ガスを注入す
る。この様に、成形型１２内に窒素ガスを注入すること
によって、マグネシウムガスと窒素ガスとをキャビティ
１２ｂ内で反応させてマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ₃
Ｎ₂）を生成する。このマグネシウム窒素化合物は、キ
ャビティ１２ｂ内壁面に粉体として析出する。窒素ガス
をキャビティ１２ｂ内に注入する際には、窒素ガスの圧
力及び流量を適宜調節して行う。窒素ガスとマグネシウ
ムガスとが反応し易いように窒素ガスを予熱して成形型
１２の温度が低下しないようにして注入することも好ま
しい。反応時間は５秒〜９０秒程度（好ましくは１５秒
〜６０秒程度）でよい。反応時間を９０秒よりも長くし
ても、成形型１２の型温が低下し反応性が低下する傾向
にある。

【００１４】キャビティ１２ｂの内壁面にマグネシウム
窒素化合物が付着した状態で、注湯口１２ａからアルミ
ニウムの溶湯を注湯し、湯路２１及び押湯部１６を経由
してキャビティ１２ｂ内に溶湯を注入する。溶湯の注入
は、キャビティ１２ｂ、押湯部１６及び注湯口１２ａが
溶湯で充填されるまで続行する。かかる溶湯の注入の際
に、キャビティ１２ｂ内に注湯された溶湯は、キャビテ
ィ１２ｂの内壁面に付着しているマグネシウム窒素化合
物と接触し、マグネシウム窒素化合物が溶湯表面の酸化
被膜から酸素を奪うことによって、溶湯表面が純粋なア
ルミニウムに還元される。更に、キャビティ１２ｂ内に
残存する酸素は、マグネシウム窒素化合物と反応し酸化
マグネシウム又は水酸化マグネシウムとなって溶湯中に
取り込まれる。この様にして生成される酸化マグネシウ
ム等は少量であり、且つ安定な化合物であるため、得ら
れるアルミホイール鋳造品の品質に悪影響は与えること
はない。この様に、マグネシウム窒素化合物がアルミニ
ウムの溶湯表面の酸化皮膜から酸素を奪いとって純粋な
アルミニウムを形成するため、溶湯表面に酸化皮膜を形
成することなく鋳造できる。このため、鋳造工程中に溶
湯の表面張力が酸化皮膜によって増大することを防止で
き、溶湯の濡れ性、流動性、湯周り性を良好にできる。
その結果、キャビティ１２ｂの内壁面との決めの転写性
（平滑性）に優れ、且つ湯ジワ等が生じない良好なアル
ミホイール鋳造品を得ることができる。

【００１５】ところで、キャビティ１２ｂや押湯部１６
等に充填された溶湯は、冷却されて凝固されるが、押湯
部１６の内壁面には、断熱性塗型剤が塗布されて断熱処
理が施されている。一方、キャビティ１２ｂの内壁面
は、金属製の下型１４ａと上型１４ｂとを形成する金属
の金属面が露出している。このため、キャビティ１２ｂ
に充填された溶湯の冷却速度は、図３に示す様に、押湯
部１６に充填された溶湯よりも速い。従って、キャビテ
ィ１２ｂに充填された溶湯は、押湯部１６に充填された
溶湯よりも早く凝固される。かかるキャビティ１２ｂの
溶湯が凝固する際に、溶湯の凝固に伴なう収縮によって
キャビティ１２ｂの押湯部１６側に隙間が形成される。
一方、キャビティ１２ｂよりも冷却速度の遅い押湯部１
６には依然として溶湯が残留しているため、押湯部１６
の残留溶湯がキャビティ１２ｂの押湯部１６側に隙間に
流入し、ヒケ等のない良好なアルミホイールを鋳造する
ことができる。更に、キャビティ１２ｂの内壁面には、
酸化皮膜が表面に形成された溶湯の流動性等を向上し得
る塗型剤を塗布する塗型処理がなされていないため、表
面が極めて平滑なアルミホイールを得ることができる。
特に、押湯部１６が、アルミホイールのデザイン部を有
する一側面側である外観上重視される製品面の中央に対
応するキャビティ１２ｂ内表面に開口されてるので、該
製品面には押湯部１６から確実に溶湯が供給され、した
がって、ヒケ等のない良好な製品面とすることができ
る。

【００１６】図５に成形型１２に冷却装置４７を配設し
た他の実施の形態の模式図を示す。冷却装置４７は、成
形型１２の下型１４ａに設けたウォータージャケット１
２ｅに水、油等の冷却液を循環させるものである。この
冷却装置４７により、成形型１２のキャビティ１２ｂの
温度が３００℃未満の温度、好ましくは２３０℃以下の
温度、より好ましくは２００℃以下の温度となるよう
に、成形型１２の下型１４ａを冷却し、この温度に維持
するようにする。図５では、成形型１２を模式的に示し
たが、具体的には図１、図２に示すのと同様の構造をな
し、また全体の鋳造装置も図１に示すのと同じである。

【００１７】従来の鋳造法では、成形型のキャビティ１
２ａ温度を３２０℃程度の高温に維持するものであっ
た。従来では、オーバーヒート時に冷却水を循環させる
だけの、上限温度制御でよかった。本実施の形態では、
ただ単に冷却液を循環させるだけでは、高温のアルミニ
ウム溶湯により次第に温度が上昇する成形型１２を上記
低温に維持するのは困難である。そこで、冷却装置４７
としては、強制冷却機能を備えたものを用いる。このよ
うな冷却装置は公知のものを用いることができるので、
詳細説明は省略する。

【００１８】なお、成形型１２の温度は熱電対（図示せ
ず）のような温度検出手段により、検出し、設定温度を
超えた場合に冷却装置４７を作動させ、成形型１２の温
度を所定温度範囲内となるように制御する。成形型１２
の温度の下限は特に限定されず、常温程度の低温であっ
ても構わないが、冷却装置４７による冷却コストが最も
低くなるような温度範囲に設定するのが好ましい。

【００１９】本実施の形態でも鋳造の手順は先の実施の
形態と同じである。本実施の形態では、下型１４ａを冷
却するので、やはりキャビティ１２ｂ内と押湯部１６と
に冷却速度に差をもたせることができる。また、成形型
温度を低温にできるので、凝固速度が極めて速くなり、
各部の凝固速度差も少なく、押し湯も大幅に低減できる
と共に、緻密で強度の大きなアルミホイール鋳造品を得
ることができ、さらには、鋳造のサイクルタイムが短く
なり、生産性が向上し、また成形型の寿命も伸びるなど
多くの利点がある。

【００２０】図６は冷却装置４７のさらに他の実施の形
態を示す説明図である。本実施の形態では、冷却水を一
旦水槽１００に貯留し、ポンプ１０２でウォータージャ
ケット１２ｅに循環させるようにしている。そして、こ
の水槽１００内の冷却水を公知の強制冷却機１０４によ
り冷却するようにしている。冷却機１０４により、冷却
水を−２５℃程度まで冷却可能である。したがってこの
場合、冷却水は不凍液を用いるようにする。これによ
り、成形型１２の温度を室温以下程度の低温に保持で
き、溶湯の凝固速度をより速めることで、金属の結晶粒
が微細となり、且つ、急激に冷却することで、微細な結
晶粒による組織が緻密となり、強度的に優れるアルミホ
イール鋳造品を得ることができる。

【００２１】また上記各実施の形態では、溶湯表面の酸
化皮膜を還元する物質として、金属ガスと反応性ガスと
を反応させて生成した還元性化合物を用い、キャビティ
内に導入したが、還元性物質として、溶湯の金属よりも
還元性の強い金属ガスをキャビティ内に導入してもよ
い。このような金属ガスとしてはマグネシウムガスが好
適であり、上記と同様にして発生させたマグネシウムガ
スをアルゴンガス等の不活性ガスをキャリアガスとして
キャビティ内に導入する。マグネシウムガスが還元性物
質として作用し、アルミニウムの溶湯表面に形成された
酸化皮膜から酸素を奪い、アルミニウムの溶湯表面が純
粋なアルミニウムとなって鋳造される。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、還元性化合物をキャビ
ティ表面に析出させた状態で溶湯を導入することによ
り、還元性化合物により溶湯表面の酸化皮膜が還元され
て消失する。これにより溶湯の表面張力が低減し、その
流動性、成形型との濡れ性が向上し、湯周り不良による
湯ジワ、湯境等種々の鋳物欠陥が解消し、高品質のアル
ミホイール鋳造品を歩留まりよく生産できる。その際、
酸化皮膜が消失して、溶湯の流動性が向上するので、成
形型を高温にすることも、キャビティに塗型剤を設けな
くともよく、作業性が大幅に向上し、コストの低減化が
図れる。成形型温度を低温にできるので、凝固速度が極
めて速くなり、各部の凝固速度差も少なく、押し湯も大
幅に低減できると共に、緻密で強度の大きなアルミホイ
ール鋳造品を得ることができ、さらには、鋳造のサイク
ルタイムが短くなり、生産性が向上し、また成形型の寿
命も伸びるなど多くの利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に用いる鋳造装置の一例を示す概略
図である。

【図２】図１に示す鋳造装置に用いられている成形型の
断面図および部分断面図である。

【図３】図１に示す鋳造装置に用いられている成形型の
押湯部およびキャビティに充填された溶湯の冷却速度を
示すグラフである。

【図４】アルミニウムの溶湯の冷却速度と凝固されたア
ルミニウムの樹脂状結晶の間隔との関係を示すグラフで
ある。

【図５】成形型に冷却装置を配設した他の実施の形態を
示す模式図である。

【図６】冷却装置の他の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 鋳造装置 １２ 成形型 １２ａ 注湯口 １２ｂ キャビティ １２ｃ 金属ガス導入口 １２ｄ 窒素ガス導入口 １２ｅ ウォータージャケット １６ 押湯部 １８ アダプター ２０ 窒素ガスボンベ ２１ 湯路 ２３ 金属ガス導入路 ２５ アルゴンガスボンベ ２８ 加熱炉 ３６ タンク ４７ 冷却装置 １００ 水槽 １０４ 冷却機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｄ 21/04 Ｂ２２Ｄ 21/04 Ａ 27/04 27/04 Ｇ 27/18 27/18 Ｚ Ｂ６０Ｂ 3/02 Ｂ６０Ｂ 3/02 3/06 3/06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも溶湯の金属よりも還元性の強
   い金属ガスをキャビティ内に導入し、溶湯表面の酸化皮
   膜を前記金属ガスにより還元して鋳造する還元鋳造方法
   であって、 前記アルミホイールのデザイン部を有する一側面側であ
   る外観上重視される製品面を形成するキャビティの内表
   面に塗型処理を行わないで、キャビティ内に溶湯を充填
   することを特徴とするアルミホイールの還元鋳造方法。
2. 【請求項２】 前記アルミホイール成形型は、前記製品
   面の中央に対応するキャビティ内表面に押湯部が開口さ
   れた上型と、該上型との間でキャビティを形成する下型
   とを具備し、前記押湯部内壁に塗型処理をした成形型を
   用いることを特徴とする請求項１記載のアルミホイール
   の還元鋳造方法。
3. 【請求項３】 前記アルミホイール成形型は、前記製品
   面の中央に対応するキャビティ内表面に押湯部が開口さ
   れた上型と、該上型との間でキャビティを形成する下型
   とを具備し、前記上型が前記下型よりも断熱性に優れる
   材料で形成された成形型を用いることを特徴とする請求
   項１記載のアルミホイールの還元鋳造方法。
4. 【請求項４】 少なくとも溶湯の金属よりも還元性の強
   い金属ガスをキャビティ内に導入し、溶湯表面の酸化皮
   膜を前記金属ガスにより還元して鋳造する還元鋳造方法
   であって、 前記成形型のキャビティの成形型温度を３００℃未満の
   低温に保持して溶湯をキャビティ内に供給することを特
   徴とするアルミホイールの還元鋳造方法。
5. 【請求項５】 キャビティの成形型温度を２３０℃以
   下、好ましくは２００℃以下の低温に保持することを特
   徴とする請求項４記載のアルミホイールの還元鋳造方
   法。
6. 【請求項６】 前記成形型に冷却装置を接続し、該冷却
   装置により前記キャビティを前記成形型温度に冷却、保
   持することを特徴とする請求項４または５記載のアルミ
   ホイールの還元鋳造方法。
7. 【請求項７】 前記キャビティ内表面に塗型処理を行わ
   ないことを特徴とする請求項４、５または６記載のアル
   ミホイールの還元鋳造方法。
8. 【請求項８】 前記金属ガスにマグネシウムガスを用
   い、前記反応性ガスに窒素ガスを用いて、マグネシウム
   窒素化合物からなる前記還元性化合物を生成させること
   を特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか１項記載の
   アルミホイールの還元鋳造方法。