JP2003112254A - 軽合金鋳物の鋳巣の解消・低減方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは低減すること
ができる方法を提供する。 【解決手段】 液相が発生する温度よりも5〜１００℃低
い温度に加熱された軽合金鋳物を液状の圧力媒体により
加圧して、軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは低減するこ
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、アルミニウム合金
鋳物やマグネシウム合金鋳物等の軽合金鋳物における鋳
巣を解消あるいは低減するのに好適な方法およびその装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミニウム合金鋳物やマグネシ
ウム合金鋳物の鋳造方法としては，砂型，金型を用いた
重力鋳造法，低圧鋳造法，および高圧のダイカスト法，
スクイ−ズダイカスト法などがある。しかし，どの鋳造
方法で鋳造された鋳物も、鋳巣の問題があり，機械部品
としての信頼性が、例えば，鍛造品に比べ劣る。そのた
め，鋳造技術者は鋳造方案，鋳造条件，押し湯等を種々
検討したり，また，キャビテイ内を減圧真空にしたりし
て対策を講じている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ニウム合金鋳物やマグネシウム合金鋳物における大なり
小なりの鋳巣の発生は、避けられないのが現状である。
一方，ニッケル合金やチタン合金等の融点の高い合金の
航空機部品などにおいては，アルゴンや窒素などのガス
を圧力媒体としたいわゆるＨＩＰ（熱間静水圧プレス）
処理により，鋳巣の低減を行い、機械部品としての信頼
性の向上が図られている。しかし、ＨＩＰ装置は、高価
でかつ１回の処理時間が長く、しかも、使用するガスの
コストが高いためにランニングコストが嵩み、したがっ
て、アルミニウム合金鋳物等の軽合金鋳物における鋳巣
の解消等にＨＩＰ装置を使用することは適当でなかっ
た。

【０００４】本発明は，上記の事情に鑑みて成されたも
ので、その目的は、軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは低
減することができる方法およびその装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明における軽合金鋳物の鋳巣の解消・低減方
法は、軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは低減する方法で
あって、液相が発生する温度よりも5〜１００℃低い温
度に加熱された前記軽合金鋳物を液状の圧力媒体により
加圧して、前記軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは低減す
ることを特徴とする。

【０００６】本発明は，上記課題を解決するために，一
般のＨＩＰ処理で用いられるアルゴン等のガスに代えて
塩類を活用して軽合金鋳物をＨＩＰ処理するようにした
ものである。すなわち，固体状態のアルミニウム合金鋳
物やマグネシウム合金鋳物などの軽合金鋳物の内部に存
在する引け巣、空孔等を押しつぶすべく、液相が発生す
る温度よりも5〜１００℃低い温度に軽合金鋳物を加熱
するとともに、この軽合金鋳物を液状圧力媒体により加
圧して圧縮する。そして、液状圧力媒体としては、温度
の点および大気中での安定性の点から，オーステンパー
処理時のソルトバスに用いる塩類を用いる。塩類として
は、硝酸ナトリウム，硝酸カリウム，硝酸バリウムなど
の単味、またはこれらを混合した混合塩を用い，さらに
安定剤として重クロム酸ナトリウムや重クロム酸カリウ
ム等を添加する。常温で溶融している塩，例えば、塩化
アルミ系の常温溶融塩でもよい。溶融塩は、熱伝達媒体
として急速に所定の温度に加熱でき，温度分布が均一で
温度調整も精密にできるなどの特長がある。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用したＨＩＰ装
置の一実施例について、図１に基づき詳細に説明する。
本ＨＩＰ装置は、軽合金鋳物と液状圧力媒体を収納する
２個の圧力容器１・２と、２個の圧力容器１・２に高圧
の液状圧力媒体を交互に供給する増圧装置３と、２個の
圧力容器１・２内の液状圧力媒体を交互に減圧する減圧
装置４と、前記増圧装置３および前記減圧装置４に連通
されかつ塩類を溶解させて液状にするとともに貯蔵する
溶融塩溶解・貯蔵装置５と、で構成してある。そして、
前記２個の圧力容器１・２のそれぞれには、電気ヒータ
６が装着してある。

【０００８】このように構成したものは、増圧装置３か
ら一方の圧力容器１に液状圧力媒体を供給してＨＩＰ処
理している間に、他方の圧力容器２ではＨＩＰ処理済の
軽合金鋳物の取り出して別の未ＨＩＰ処理の軽合金鋳物
をセットして加熱を行っておく。これにより、一方の圧
力容器１でＨＩＰ処理が済めば，すぐに他方の圧力容器
２でＨＩＰ処理に入ることができ，装置全体の生産性が
向上し，軽合金鋳物１ヶ当たりの処理費用を低減するこ
とができる。

【０００９】上述したＨＩＰ装置を用いて上述の方法に
より軽合金鋳物について ＨＩＰ処理を行った。すなわ
ち、軽合金鋳物として、鋳造アルミニウム材料ＡＣ４Ｃ
を砂型で鋳造して作成した、平行部が直径８ｍｍである
引張り試験棒状の供試材を用いた。この供試材につい
て、液状圧力媒体の圧力を１００MＰaの一定にした状態
で液状圧力媒体の温度を色々変えてＨＩＰ処理を行い，
その後、その供試材の密度と、供試材を切断してその切
断面に存在する０．２ｍｍ以上の鋳巣の数で評価した。
その結果を表１に示す。

【００１０】

【表１】

【００１１】また、上記の供試材について、液状圧力媒
体の温度を５４０℃の一定にした状態で液状圧力媒体の
圧力を色々変えてＨＩＰ処理を行い，その後、その供試
材についての密度と、供試材を切断してその切断面に存
在する０．２ｍｍ以上の鋳巣の数で評価した。その結果
を表２に示す。

【００１２】

【表２】

【００１３】なお、液状圧力媒体としては、硝酸ナトリ
ウム５０％と硝酸カリウム５０％との混合塩に、安定剤
として重クロム酸ナトリウムを０．０３％添加したもの
を用いた。またなお、供試材の数は各１０本とし，その
平均値で評価した。

【００１４】表１および表２から次のことが分かった。
処理温度は、供試材の液相が発生しない範囲でできるだ
け高いほうがよく、一般に用いられている供試材の溶体
化温度で十分である。また，処理圧力は、９０Mpa以上
あれば供試材の鋳巣をほとんど解消できるが，実用上７
０Mpa以上あればよい。

【００１５】また、供試材の組織を観察した結果，デン
ドライト間の共晶部に共晶Ｓｉ粒子がみられ、処理済み
供試材と無処理供試材には組織的変化はほとんど認めら
れなかった。また，砂型による鋳造品に特有のデンドラ
イトアーム間のザク巣は、処理済み供試材ではほとんど
認められなかった。処理後でも鋳巣が完全に解消されて
いないものもあるが，これは鋳造時に空気の巻き込みに
よって生じたもので、窒素ガスを巻き込んだものと思わ
れる。ただし，鋳巣の大きさは処理済み供試材と無処理
供試材では処理済み供試材のほうが，明らかに小さくな
っていた。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、液相が発生する温度よりも5〜１００℃低い温度に
加熱された前記軽合金鋳物を液状の圧力媒体により加圧
して、前記軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは低減するか
ら、軽合金鋳物の鋳巣を確実かつ容易に解消あるいは低
減するできるなどの優れた実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したＨＩＰ装置の一実施例を示す
模式図である。

【符号の説明】

１；２ 圧力容器 ３ 圧力容器 ４ 減圧装置 ５ 溶融塩溶解・貯蔵装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは低減する
   方法であって、液相が発生する温度よりも5〜１００℃
   低い温度に加熱された前記軽合金鋳物を液状の圧力媒体
   により加圧して、前記軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは
   低減することを特徴とする軽合金鋳物の鋳巣の解消・低
   減方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の軽合金鋳物の鋳巣の解消
   ・低減方法において、前記液状圧力媒体の加圧用の圧力
   が６０〜１２０MＰaであることを特徴とする軽合金鋳物
   の鋳巣の解消・低減方法。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の軽合金鋳物の鋳
   巣の解消・低減方法において、前記液状圧力媒体は溶融
   塩であることを特徴とする軽合金鋳物の鋳巣の解消・低
   減方法。
4. 【請求項４】請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の
   軽合金鋳物の鋳巣の解消・低減方法において、前記軽合
   金鋳物は、アルミニウム合金鋳物またはマグネシウム合
   金鋳物あることを特徴とする軽合金鋳物の鋳巣の解消・
   低減方法。
5. 【請求項５】軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは低減する
   装置であって、軽合金鋳物と液状圧力媒体を収納する２
   個の圧力容器と、２個の圧力容器に高圧の液状圧力媒体
   を交互に供給する増圧装置と、２個の圧力容器内の液状
   圧力媒体を交互に減圧する減圧装置と、前記増圧装置お
   よび前記減圧装置に連通されかつ塩類を溶解させて液状
   にするとともに貯蔵する溶融塩溶解・貯蔵装置と、を具
   備したことを特徴とする軽合金鋳物の鋳巣の解消・低減
   装置。