JP2005246448A - 鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材及び鋳包み鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋳造成形される車両用ホイール等の、比較的厚肉形状の部位を適正に肉盗みすることができる鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材及び該被鋳包み材を用いた鋳包み鋳造方法を提案する。
【解決手段】 被鋳包み材１５を、金属溶湯からの伝熱作用により磁気特性の著しい劣化を生じない鉄・クロム・コバルト合金系磁石からなる耐熱性磁石が、該磁石の両磁極面１９ａ，１９ｂ間で成形金型４を介して磁力線が流れる磁気回路を形成するように設けられ、成形金型４に磁気吸着する磁気吸着面部１６と、テーパー形状の傾斜側周部１７とを備えている構成とする。また、耐熱製磁石を、アルニコ磁石からなるものとした構成、又は、耐熱製磁石を、サマリウム・コバルト系の焼結磁石からなるものとした構成である。さらに、このような被鋳包み材を用いて鋳包み鋳造成形する方法である。このような被鋳包み材及び鋳造方法にあっては、例えば、自動車用ホイールの鋳造成形に、適正かつ容易に実用でき得る。
【選択図】 図８

Description

本発明は、凝固速度の遅い厚肉部位の、肉盗みと冷却速度の向上とを目的として、予めキャビティ内に配置されて、鋳造成形を行うようにした鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材及び鋳包み鋳造方法に関する。

例えば、自動車や二輪車等の車両にあって、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽金属合金で成形される部品は、近年、環境性を配慮し、燃費向上を目的として高強度化、薄肉化、軽量化への要求が大きい。そして、このような軽金属合金製の部品の製造方法としては、重力鋳造、低圧鋳造、吸引鋳造、ダイカスト等の鋳造方法がよく知られている。

このような車両用の部品として、自動車用ホイールは、図１３のように、鋳造金型１の下方に設けられた、アルミニウム合金（又はマグネシウム合金）の溶湯が保持された保持炉１３に、内圧を加えることにより、該鋳造金型１のキャビティ５に該溶湯を充填して成形する低圧鋳造方法によって製造されることが一般的である。ここで、自動車用ホイールの、比較的薄肉形状のスポーク部とリム部とが交差するリブ部は、厚肉形状に成形されていることから、図１４に示すように、該リブ部周りの他部位に比して凝固時間が遅い。このため、指向性凝固が崩れて凝固収縮への溶湯補給が不充分となり、引け巣等の鋳造欠陥を生じ易い。このリブ部には、車両走行中に、主に曲げモーメントが作用することから、高い強度が要求されている。したがって、リム部は、鋳造欠陥が生じた場合でも、充分な強度を発揮することができるように厚肉化されており、自動車用ホイールの軽量化に限界を生じさせることともなっている。

ここで、自動車用ホイールの鋳造成形は、一般的に、図１３に示すように、ホイール意匠面側を成形する下成形金型２と、リム部外周を成形する横成形金型３と、ホイール裏面側を成形する上成形金型４とによりキャビティ５を形成し、金属溶湯を充填するようにしている。このため、上記したリブ部を薄肉化するために、上成形金型４や横成形金型３の形状を変更しようとしても、これらが脱型できる程度にしか形状変更できない。このように、金型形状の面からも薄肉化することには限界がある。

このため、上述の自動車用ホイールの鋳造方法として、キャビティの略中央とリブ部とにそれぞれ通ずる湯口を設け、各湯口から溶湯を注入することにより、厚肉形状のリブ部に凝固収縮への溶湯補給が充分に行われるようにした方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

また、自動車用ホイールを成形する金型の、リブ部を形成する部分に、予め磁石式中子を磁力により吸着させて、溶湯をこのキャビティ内に充填するようにした方法も提案されている（例えば、特許文献２）。この方法によれば、キャビティの、リブ部を形成する部位が狭窄化されることとなるため、該リブ部の凝固速度を周囲の部位と近いレベルにできるから、指向性凝固が適正に行われて凝固収縮への溶湯補給も充分となり、鋳造欠陥の発生を防ぐことが可能となる。また、冷却後に磁石式中子を取り除くことにより、リブ部が薄肉化され、当該自動車用ホイールを軽量化することができ得る。
特開２００３−１７０２６３号公報 特開平８−２５７６８２号公報

ところで、上述した従来の、リブ部に通ずる湯口を設けた鋳造成形方法にあっては、該リブ部に高温の金属溶湯が直接流入するから、冷却に要する時間が長くなる。このため、凝固時間も長くなり、該凝固により形成される金属結晶が粗大化して鋳物の強度が低下することともなり得る。このように強度が低下すると、リブ部を薄肉化することは難しく、これによる軽量化もできない。また、このように冷却時間や凝固時間が長くなると、製造工程におけるサイクルタイムが長くなるため、生産性を低下させることともなる。

一方、磁石式中子を予め磁気吸着させるようにした方法にあっては、上述したように、鋳造欠陥が生じることを防止でき、薄肉化と軽量化とを行うことが可能である。ところが、これを表した特許文献２では、磁石式中子を吸着して金属溶湯をキャビティ内に充填することは示されていても、具体的に実用可能な構成はなんら提案されていない。すなわち、この磁石式中子に、最も一般的なフェライト磁石や、最も磁気特性に優れたネオジウム・鉄・ボロン系焼結磁石を用いても、該磁石式中子は金属溶湯の充填によって成形金型から離れてキャビティ内を移動してしまう。このため、磁石式中子が鋳包まれる位置を特定できず、自動車用ホイールの成形に利用することはできない。而して、この従来の方法は、優れた効果を期待できるが、特許文献２の記載事項だけでは実用に供し得ないものである。

本発明は、磁石を用いて肉盗みを行うことが実用上可能である鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材及び鋳包み鋳造方法を提案するものである。

本発明の第１発明は、所要成形面を成形する成形金型の型面に取り付けられ、キャビティ内に金属溶湯が充填されることにより鋳包まれて、冷却後に取り除かれることによって、該所要成形面に肉盗み凹部を形成する鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材において、キャビティ内に充填される金属溶湯からの伝熱作用によって磁気特性の著しい劣化を生じない鉄・クロム・コバルト合金系磁石からなる耐熱性磁石が、成形金型の型面に磁気吸着された場合に、該磁石の両磁極面間で成形金型を介して磁力線が流れる磁気回路を形成するように設けられ、該磁気回路により成形金型に磁気吸着する磁気吸着面部と、該磁気吸着面と直交する方向に鋳抜き可能なテーパー形状の傾斜側周部とを備えていることを特徴とする鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材である。

また、第２発明は、上記した第１発明の耐熱製磁石を、アルニコ磁石からなるものとした被鋳包み材である。さらに、第３発明は、上述した第１発明の耐熱製磁石を、サマリウム・コバルト系の焼結磁石からなるものとした被鋳包み材である。

一般的に、磁石はキュリー点以上の高温となると、強磁性から常磁性に変態する。したがって、成形金型に磁気吸着された磁石は、高温の金属溶湯から受ける伝熱作用によって、キュリー点を超える温度に加熱されると、磁力を失い、該成形金型から離れてキャビティ内を移動することとなってしまう。このため、キュリー点が比較的低い、最も一般的なフェライト磁石や、最も磁気特性に優れたネオジウム・鉄・ボロン系焼結磁石（図１参照）を用いた場合には、約６５０℃〜７００℃に熱されたアルミニウム合金の溶湯によって、該キュリー点以上に加熱されることとなるため、これら磁石は使用できないことを確認した。また、発明者らは、さらに鋭意研鑽を重ねた結果、キュリー点以上に加熱されなくとも、金属溶湯からの伝熱作用により著しく磁気特性が低下するものがあることもわかった。そして、鋳造成形に用いる場合には、金属溶湯により加熱されても、該金属溶湯が充填される場合の流入圧力に対して、充分な磁力を発揮でき得る磁気特性を保持していることが必要であるということを見出した。このような磁気特性を有する磁石として、鉄・クロム・コバルト合金系磁石、アルニコ磁石、サマリウム・コバルト系の焼結磁石のいずれかからなる耐熱性磁石を選定し、本発明にかかる被鋳包み材を構成するようにしている。

そして、本発明の被鋳包み材にあっては、上記した耐熱性磁石を、成形金型の型面に磁気吸着した場合に、該磁石の両磁極面間で成形金型を介して磁力線が流れる磁気回路を形成するように設ける。この構成により、当該被鋳包み材を、成形金型に強い磁力により磁気吸着させることができるから、金属溶湯の流入圧力にも充分耐えることができると共に、該金属溶湯からの伝熱作用によって磁気特性がある程度低下しても充分な磁力を発揮できる。

このように、本発明にかかる被鋳包み材は、成形金型の型面に磁気吸着してキャビティ内に高温の金属溶湯を充填した場合にあっても、該金属溶湯からの伝熱作用により磁化特性が著しく劣化せず、かつ、磁気回路による強い磁気吸着力を発揮することから、当初磁気吸着した所定の位置から移動することなく該位置で保持され、鋳包まれることとなる。そして、冷却後に成形金型を脱型し、被鋳包み材を取り除くことによって、肉盗み凹部を所望の位置に正確に形成することができ得る。また、キャビティの、この被鋳包み材が鋳包まれた部位は、狭窄化されることとなるため、凝固速度も向上する。したがって、上述した自動車用ホイールの鋳造成形にあって、キャビティの、リブ部が成形される部位に本構成の被鋳包み材を磁気吸着して鋳包むことにより、冷却速度が速くなる冷やし金的な作用を生じ、厚肉形状のリブ部でも指向性凝固を適正に進行させることができ、鋳造欠陥の発生を防止することができる。さらに、凝固速度が速くなることにより、金属結晶を小さく凝固生成することができるから、当該リブ部の強度を向上させ得る。そして、冷却後に、この被鋳包み材を取り除くことによって、部分的に薄肉化されたリブ部が形成され、当該自動車用ホイールを軽量化することもできる。このように、本発明の被鋳包み材は、自動車用ホイールの鋳造成形にも適用することができる、充分に実用可能なものである。

また、このような被鋳包み材にあっては、冷却後に、所要成形面から取り除くことができるように、テーパー形状の傾斜側周部が形成されている。この傾斜側周部のテーパー角度としては、約５度以上とすることにより比較的容易に取り除くことができる。さらに容易に取り除くには、テーパー角を約１５度に設定することが好適である。

ここで、上述した耐熱性磁石にあっても、一度鋳造成形を行うと、磁化特性が少し低下することとなる。したがって、磁化特性の低下した状態で、幾度か連続して鋳造成形を行うと、金属溶湯の充填に抗して磁気吸着することができる磁化特性を有しなくなってしまう。このため、鋳造成形する毎に、耐熱性磁石を再着磁する。この耐熱性磁石は、磁化特性の低下が比較的少ないことから、再着磁することにより当初の磁化特性に戻ることができる。而して、鋳造成形毎に再着磁することによって、当初の磁化特性を発揮して連続して鋳造成形に供することができ得る。

上述した第１の発明にあって、被鋳包み材を構成する鉄・クロム・コバルト合金系磁石としては、ＪＩＳ Ｃ ２５０２に分類されるＲ２−０−２やＲ２−１−４等のいずれを用いても良い。このなかでも、真の保磁力（固有保磁力とも言う、ｉＨｃ）が比較的高い磁石が好適であり、さらには、真の保磁力（ｉＨｃ）が０．６ｋＯｅ（４８ｋＡ／ｍ）以上のものが望ましい。このように、真の保磁力（ｉＨｃ）の高いものを使用することにより、金属溶湯の伝熱作用により磁化特性が低下しても、充分な磁気吸着力を保持することができ、上述した本発明の作用効果を確実に発揮させ得る。

一方、上述した第２の発明にあって、被鋳包み材を構成するアルニコ系磁石としては、等方性のもの、異方性のもののいずれを用いることもできる。なかでも、総じて真の保磁力（ｉＨｃ）が高い異方性磁石が好適である。さらに望ましくは、上記した鉄・クロム・コバルト合金系磁石と同様に、真の保磁力（ｉＨｃ）が０．６ｋＯｅ以上のものが適する。具体的には、ＪＩＳ Ｃ ２５０２に分類されるＲ１−１−２やＲ１−１−７等が好ましい。

さらに、上述した第３の発明にあって、被鋳包み材を構成するサマリウム・コバルト系の焼結磁石としては、１−５系焼結磁石（以下、ＳｍＣｏ₅系焼結磁石）、２−１７系焼結磁石（以下、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石）等様々なものを用いることができる。なかでも、磁化特性に優れたＳｍＣｏ₅系焼結磁石、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石が好適に用い得る。ここで、上述した自動車用ホイールの鋳造成形にあって、マグネシウム合金の溶湯を充填する場合には、このＳｍＣｏ₅系焼結磁石、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石を用いることにより、上述した本発明の作用効果を適正に発揮することができる。一方、マグネシウム合金に比して溶湯温度の高いアルミニウム合金の場合には、溶湯による伝熱作用により、磁化特性が著しく低下しないＳｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石が好適である。

また、上述した鉄・クロム・コバルト合金系磁石、又はアルニコ磁石のいずれかからなる耐熱性磁石を備えた被鋳包み材にあって、耐熱性磁石が、両磁極面を夫々に被覆する強磁性体と、該磁極面以外の非磁極面を被覆する非磁性体とにより内包されると共に、成形金型に磁気吸着する磁気吸着面部を、成形金型面に沿って相互に面一となる非磁性体の着座面と、各強磁性体の着座面とで構成し、各強磁性体の着座面の着座面積が、磁極面の面積の約５０％〜１００％の範囲となるように形成されてなる構成が提案される。

かかる構成にあっては、耐熱性磁石が強磁性体と非磁性体とにより内包されることにより、該耐熱性磁石がキャビティ内に充填される金属溶湯に直接触れることを防ぐようにしたから、該金属溶湯による伝熱作用を軽減でき、磁化特性の低下を抑制することができる。ここで、鉄・クロム・コバルト合金系磁石やアルニコ磁石は、比較的脆く欠け易いことから、このように内包されることにより、被鋳包み材として高い耐久性を有するものとなる。したがって、鋳造成形に連続して使用する場合にも、充分な耐久性を有し、適正に肉盗み凹部を形成することができ得る。また、かかる構成の被鋳包み材にあっては、成形金型の型面に磁気吸着された場合に、両磁曲面を被覆する各強磁性体が、それぞれの着座面で成形金型に磁気吸着することとなる。これにより、大多数の磁力線が、磁石のＮ極面からこの強磁性体を通じ、成形金型を介して、他方の強磁性体を通じてＳ極面に流れる磁気回路が形成される。この磁気回路によって、耐熱性磁石が内包された本構成にあっても、当該被鋳包み材が成形金型の型面に強い磁力により磁気吸着され得る。ここで、強磁性体の着座面の着座面積を、磁極面の面積に対して、約５０％〜１００％の範囲とすることにより、大多数の磁力線が効率良く流れ、高い磁気吸着作用を発揮し得る。尚、着座面積を５０％より小さくしたり、１００％より大きくすると、逆に磁力線の密度が低くなり、磁気吸着力も低下する。而して、この被鋳包み材は、高温の金属溶湯の伝熱作用や金属溶湯の流入圧力によっても、充分な磁気吸着力を保持でき、成形金型の型面の所要位置にしっかりと固定されることとなり、上述した本発明にかかる作用効果を一層適正に発揮することができ得る。尚、磁極面以外の他面を非磁性体で被覆することにより、該磁極面間で流れる磁力線が優先的に磁気回路に従って流れることとなるため、前述のように強い磁気吸着力を発揮できる。

さらにまた、上述した鉄・クロム・コバルト合金系磁石、又はアルニコ磁石のいずれかからなる耐熱性磁石が、磁石の磁化方向に沿った長尺寸法Ｌと、該磁石の磁極面積Ｓとが式（１）を満足するものとし、湾曲状の所要成形面を成形する場合にあっては、前記耐熱性磁石を、その磁化方向が成形金型の湾曲型面に対する接線方向に沿うように配置されるようにした構成が提案される。
Ｌ／Ｓ^1/2≧１ （１）
かかる構成にあっては、耐熱性磁石を、式（１）を満足する、磁化方向に沿った長尺形状とすることにより、見かけ上の残留磁束密度を大きくできるから、充分な磁力により成形金型の型面に磁気吸着することができ得る。そして、上述した自動車用ホイールのリブ部を形成する成形金型の湾曲型面に磁気吸着させる場合に、当該耐熱性磁石を、その長手方向がリブ部成形金型の湾曲型面に対して接線方向（すなわち、自動車用ホイールの周方向）に配置することにより、キャビティ内に充填される金属溶湯の流入圧力に対して、充分な磁気吸着力により保持させ得る。而して、湾曲状の所要成形面にも、肉盗み凹部を正確かつ容易に形成することができ得る。

一方、上述したサマリウム・コバルト系の焼結磁石からなる耐熱性磁石を備えた被鋳包み材にあって、耐熱性磁石が、一方の磁極面及び磁極面以外の非磁極面を被覆する非磁性体と、他方の磁極面を被覆し、かつ前記非磁性体の非磁極面を被覆する部位に外嵌される強磁性体とにより内包されると共に、成形金型に磁気吸着する磁気吸着面部に、成形金型面に沿って相互に面一となる、非磁性体の磁極面を被覆する着座面と、各強磁性体の着座面とを備え、該強磁性体の着座面の着座面積が、磁極面の面積の約５０％〜１００％の範囲となるように形成されてなる構成が提案される。

かかる構成にあっては、耐熱性磁石が強磁性体と非磁性体とにより内包されることにより、該耐熱性磁石がキャビティ内に充填される金属溶湯に直接触れることを防ぐようにしたから、該金属溶湯による伝熱作用を軽減でき、磁化特性の低下を抑制することができる。ここで、サマリウム・コバルト系の焼結磁石は、該磁石の表面に塗型を塗布して直接成形金型の型面に磁気吸着した場合には、アルミニウム合金と反応して初期形状で取り出すことが難しく、一回の鋳造成形毎に新しい磁石を使用する場合は良いが、繰り返し使用することは実用的でない。而して、このように内包させた構成とすることにより、金属溶湯との反応を防ぐことができるから、冷却後の取り出しも容易に行うことができ、鋳造成形に繰り返し使用することも可能となる。また、このサマリウム・コバルト系の焼結磁石は、上述した鉄・クロム・コバルト合金系磁石やアルニコ磁石に比して高い磁化特性を有していることから、磁極面が非磁性体に被覆されていても、該非磁性体が比較的薄肉である場合には、大多数の磁力線がこの非磁性体を通過することが可能である。したがって、かかる構成にあっては、成形金型に磁気吸着された場合に、例えば、Ｎ極面から発した大多数の磁力線が、強磁性体を通じて該強磁性体の着座面から成形金型に流れ、非磁性体の着座面を通過してＳ曲面に流れる磁気回路を形成できる。このような磁気回路が形成されることにより、本構成の被鋳包み材は成形金型の型面に強い磁力により磁気吸着されることとなる。尚、磁極面以外の他面では、該磁極面に比して磁力線の密度が低いことから、該磁力線が非磁性体の外側に通過することを妨げ得る。このため、該非磁性体を外嵌する強磁性体を流れる磁力線が優先的に成形金型に流れ、他方の磁極面との間で大多数の磁力線が流れる磁気回路を形成できるため、高い磁気吸着力を発揮できる。また、ここで、強磁性体の着座面の着座面積を、磁極面の面積に対して、約５０％〜１００％の範囲とすることにより、大多数の磁力線が効率良く流れ、高い磁気吸着作用を発揮し得る。尚、着座面積を５０％より小さくしたり、１００％より大きくすると、逆に磁力線の密度が低くなり、磁気吸着力も低下する。而して、この被鋳包み材は、高温の金属溶湯の伝熱作用や金属溶湯の流入圧力によっても、充分な磁気吸着力を保持でき、成形金型の型面の所要位置にしっかりと固定されることとなり、上述した本発明にかかる作用効果を一層適正に発揮することができ得る。

一方、本発明は、上述した鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材を、所要成形面を成形する成形金型の型面に磁気吸着して、キャビティ内に突出するように配置し、該キャビティ内に金属溶湯を充填して前記被鋳包み材を鋳包み、冷却後に該成形金型を脱型した後に、被鋳包み材を所要成形面から取り除くことにより肉盗み凹部を形成するようにしたことを特徴とする鋳包み鋳造方法である。かかる方法により、強い磁力によって磁気吸着した被鋳包み材は、高温の金属溶湯が充填された場合にも磁気吸着位置に留まり、鋳包まれることとなるから、予め設計等により定めた位置に所望の肉盗み凹部を正確に成形することができる。さらに、この被鋳包み材が磁気吸着され、狭窄化されたキャビティ内部位は、冷やし金的作用により、指向性凝固が適正に進行することとなり得るから、鋳造欠陥の発生を防ぐことができ、健全な鋳造成形を行うことができる。また、冷却速度が向上することにより、凝固速度が速くなるから、金属結晶も小さく凝固生成され、強度を向上できる。而して、従来、充分な強度を保持するために、厚肉形状とせざるを得なかった成形品も、薄肉化と軽量化とを容易かつ適正に行うことが可能となる。かかる方法は、上述した車両用ホイールの鋳造成形で実用でき、該ホイール軽量化と、この車両の走行性能を向上させることを実現し得る方法である。

また、被鋳包み材を、金属箔を介して成形金型の型面に磁気吸着するようにした鋳包み鋳造方法が提案される。ここで、被鋳包み材の磁気吸着面部を、成形金型の型面に、高精度で整一に接触させ得るように成形することは難しい。また、被鋳包み材を鋳造成形に供する回数が増加することによって、該被鋳包み材の磁気吸着面に凹凸が生成されることもあり得る。このため、被鋳包み材の磁気吸着面部と成形金型の型面との間には、僅かな隙間を生じ易い。この隙間に、金属溶湯が差し込むと、被鋳包み材を取り除く前に、差し込んで固化した金属の除去作業が必要となり、該作業効率が低下する。また、除去作業時に被鋳包み材に欠けや割れ等の損傷を生じると、この損傷によって一層溶湯の差し込みが発生することとなるため、再使用することができなくなってしまう。かかる構成にあっては、被鋳包み材を、金属箔を介して磁気吸着することによって、該被鋳包み材の磁気吸着面部と成形金型の型面との間に隙間が生じることを防ぎ、金属溶湯の差し込みを防止できる。これにより、被鋳包み材の容易な除去と、該被鋳包み材の繰り返し使用と、良好な鋳造成形品の鋳造とを適切に行い得る。尚、また、類似形状の成形金型に、被鋳包み材を応用する場合にも、金属溶湯の差し込みを防止でき、被鋳包み材の適応性を拡大できる。

本発明の第１は、上述したように、キャビティ内に充填される金属溶湯からの伝熱作用によって磁気特性の著しい劣化を生じない鉄・クロム・コバルト合金系磁石からなる耐熱性磁石が、成形金型の型面に磁気吸着された場合に、該磁石の両磁極面間で成形金型を介して磁力線が流れる磁気回路を形成するように設けられ、該磁気回路により成形金型に磁気吸着する磁気吸着面部と、該磁気吸着面と直交する方向に鋳抜き可能なテーパー形状の傾斜側周部とを備えていることを特徴とする鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材である。また、この他の第２発明として、耐熱製磁石を、アルニコ磁石からなるものとした被鋳包み材である。さらにまた、第３発明として、耐熱製磁石を、サマリウム・コバルト系の焼結磁石からなるものとした被鋳包み材である。
このような本発明の被鋳包み材にあっては、次の効果を発揮し得る。
（１）キャビティ内に高温の金属溶湯が充填された場合でも、該金属溶湯からの伝熱作用により磁化特性が著しく劣化せず、かつ、磁気回路により強い磁気吸着力を発揮でき、予め設定された位置に鋳包むことができるため、肉盗み凹部を所望の位置に正確に形成することができる。而して、この鋳包み材は、例えば、自動車用ホイールの鋳造成形に、適正かつ容易に実用可能である。
（２）この被鋳包み材が鋳包まれることにより、キャビティを狭窄化できるため、冷やし金的な作用を生じ、例えば、自動車用ホイールのリブ部でも指向性凝固を適正に進行させることができ、鋳造欠陥の発生を防止することができる。さらに、凝固速度が速くなることにより、金属結晶を小さく凝固生成することができるから、当該リブ部の強度を向上させ得る。而して、自動車用ホイールを軽量化できる。
（３）本発明の耐熱性磁石にあっては、一度鋳造成形により低下した磁化特性を、再着磁することにより当初の磁化特性に戻すことができ、鋳造成形に繰り返し使用することができる。

また、耐熱性磁石を、鉄・クロム・コバルト合金系磁石、又はアルニコ磁石のいずれかによるものとした被鋳包み材にあって、耐熱性磁石が、両磁極面を夫々に被覆する強磁性体と、該磁極面以外の非磁極面を被覆する非磁性体とにより内包されると共に、成形金型に磁気吸着する磁気吸着面部を、成形金型面に沿って相互に面一となる非磁性体の着座面と、各強磁性体の着座面とで構成し、各強磁性体の着座面の着座面積が、磁極面の面積の約５０％〜１００％の範囲となるように形成されてなるものとした構成にあっては、耐熱性磁石が金属溶湯に直接触れることを防ぎ、磁化特性の低下を抑制することができると共に、該耐熱性磁石の欠損を防ぎ、耐久性を向上させ得る。また、磁極面間で各強磁性体の着座面から成形金型を介して磁力線の流れる磁気回路が形成されることから、耐熱性磁石が内包されていても、当該被鋳包み材が成形金型の型面に強い磁力により磁気吸着できる。而して、高温の金属溶湯の伝熱作用や金属溶湯の流入圧力によっても、充分な磁気吸着力を保持でき、成形金型の型面の所要位置にしっかりと固定されることとなり、上述した本発明にかかる作用効果を一層適正に発揮することができ得る。

さらにまた、鉄・クロム・コバルト合金系磁石、又はアルニコ磁石のいずれかの耐熱性磁石が、磁石の磁化方向に沿った長尺寸法Ｌと、該磁石の磁極面積Ｓとが式（１）を満足するものとし、湾曲状の所要成形面を成形する場合にあっては、前記耐熱性磁石を、その磁化方向が成形金型の湾曲型面に対する接線方向に沿うように配置されるようにしたものとした構成が提案される。
Ｌ／Ｓ^1/2≧１ （１）
かかる構成にあっては、耐熱性磁石の見かけ上の残留磁束密度を大きくできるから、充分な磁力により成形金型の型面に磁気吸着することができ得る。また、例えば、自動車用ホイールのリブ部を形成する成形金型の湾曲型面に磁気吸着させる場合にあって、キャビティ内に充填される金属溶湯の流入圧力に対して、充分な磁気吸着力により保持され、湾曲状の所要成形面にも、肉盗み凹部を正確かつ容易に形成できる。

また、耐熱性磁石を、サマリウム・コバルト系の焼結磁石からなるものとした被鋳包み材にあって、耐熱性磁石が、一方の磁極面及び磁極面以外の非磁極面を被覆する非磁性体と、他方の磁極面を被覆し、かつ前記非磁性体の非磁極面を被覆する部位に外嵌される強磁性体とにより内包されると共に、成形金型に磁気吸着する磁気吸着面部に、成形金型面に沿って相互に面一となる、非磁性体の磁極面を被覆する着座面と、各強磁性体の着座面とを備え、該強磁性体の着座面の着座面積が、磁極面の面積の約５０％〜１００％の範囲となるように形成されてなる構成にあっては、耐熱性磁石が金属溶湯に直接触れることを防ぐことができ、磁化特性の低下を抑制することができると共に、サマリウム・コバルト系の焼結磁石が金属溶湯と反応することを防ぎ、耐久性を向上できる。また、強磁性体の着座面と非磁性体の着座面とにより、成形金型を介して大多数の磁力線が流れる磁気回路を形成することができるから、この被鋳包み材は、高温の金属溶湯の伝熱作用や金属溶湯の流入圧力によっても、充分な磁気吸着力を保持でき、成形金型の型面の所要位置にしっかりと固定されることとなり、上述した本発明にかかる作用効果を一層適正に発揮することができ得る。

一方、本発明は、上述した鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材を、所要成形面を成形する成形金型の型面に磁気吸着して、キャビティ内に突出するように配置し、該キャビティ内に金属溶湯を充填して前記被鋳包み材を鋳包み、冷却後に該成形金型を脱型した後に、被鋳包み材を所要成形面から取り除くことにより肉盗み凹部を形成するようにした鋳包み鋳造方法にあっては、高温の金属溶湯が充填された場合にも、被鋳包み材が予め設計等により定めた位置に留まり、鋳包まれることとなるから、所望の肉盗み凹部を正確に成形することができる。そして、被鋳包み材が磁気吸着された部位では、指向性凝固が適正に進行して、鋳造欠陥の発生を防ぎ、健全な鋳造成形を行うことができると共に、凝固速度が速くなることにより、金属結晶も小さく生成され、強度を向上できる。而して、従来、充分な強度を保持するために、厚肉形状とせざるを得なかった成形品も、薄肉化と軽量化とを容易かつ適正に行うことが可能となり、上述した車両用ホイールの鋳造成形で実用上極めて有効な方法である。

ここで、被鋳包み材を、金属箔を介して成形金型の型面に磁気吸着するようにした鋳包み鋳造方法にあっては、金属箔により、該被鋳包み材の磁気吸着面部と成形金型の型面との間に隙間が生じることを防ぎ、金属溶湯の差し込みを防止でき、被鋳包み材の容易な除去と、該被鋳包み材の繰り返し使用と、良好な鋳造成形品の鋳造とを適切に行い得る。

本発明の実施形態例を添付図面を用いて詳述する。
本実施形態例として、図７に示すようなアルミニウム合金製の自動車用ホイール５１を鋳造成形する場合について例示する。そして、自動車用ホイール５１の鋳造金型１は、図６（及び、図１３）のように、意匠面形状を成形する下成形金型２と、リム外周形状を成形する横成形金型３と、該ホイールの裏側形状を成形する上成形金型４とが組み合わされてなり、その内部にキャビティ５が形成される。このキャビティ５は、自動車用ホイール５１のハブ部５５を成形するハブ形成部６、スポーク部５６を成形するスポーク形成部７、リム部５７を成形するリム形成部８、該スポーク部５６とリム部５７とが交差するリブ部５２を成形するリブ形成部９等から構成されている。尚、下成形金型２、横成形金型３、上成形金型４はそれぞれ分離することができ、キャビティ５に金属溶湯を充填し、冷却した後、成形品を取り出せるようになっている。

また、下成形金型２には、略中央に湯口１０が形成されており、この湯口１０は鋳造金型１の下方に配設された保持炉１３（図１３参照）内に設けられたストークス１２と連結されている。そして、鋳造成形時には、保持炉１３内を加圧することによって、保持炉１３内に保持されているアルミニウム合金の金属溶湯を、ストークス１２から湯口１０を通じてキャビティ５内に注入する。このキャビティ５内に流入した金属溶湯は、ハブ形成部６からスポーク形成部７、リブ形成部９、リム形成部８に順次流れていき、キャビティ最奥部まで進行する。こうして、金属溶湯をキャビティ５に鋳込み、鋳造成形が行われる。

本実施形態例にあって、このように鋳造成形される自動車用ホイール５１は、図７のように、リブ部５２のホイール裏面側に肉盗み凹部５３が形成されるように、上成形金型４の、リブ形成部９を成形する位置に、本発明にかかる被鋳包み材１５（又は２５，３５）を磁気吸着する（図６参照）。そして、アルミニウム合金の金属溶湯を充填することにより鋳包み、冷却後、上成形金型４を脱型した後に当該被鋳包み材１５を取り除き、肉盗み凹部５３が形成されたリブ部５２を形成する。尚、この被鋳包み材は、上成形金型４の脱型方向（上方向）と異なる方向に突出させて配置できることから、様々な大きさに設定することが可能である。

次に、本発明にかかる被鋳包み材を構成する耐熱性磁石として、鉄・クロム・コバルト合金系磁石、アルニコ磁石、サマリウム・コバルト系焼結磁石について、上述した自動車用ホイール５１の鋳造金型１を用いて、該自動車用ホイール５１の鋳造成形に実用可能とするための予備試験を行った。
尚、本実施形態例にあって、鉄・クロム・コバルト合金系磁石には、図２の磁気特性を示す図表のように、二種類の磁石（Ｋ−５，ＫＸ−４：ＮＥＣトーキン製）を用い、アルニコ磁石には、一種類の磁石（ＮＫＳ−１０００：住友特殊金属製）を用いた。また、サマリウム・コバルト系焼結磁石には、二種類のＳｍＣｏ₅系焼結磁石（Ｈ１８Ｃ：日立金属製、ＲＥＣ−２０Ｈ：ＴＤＫ製）と、四種類のＳｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石（ＲＥＣ−２２、ＲＥＣ−２６ＡＨ、ＲＥＣ−３２ＡＨ：以上ＴＤＫ製、Ｒ−２８ＨＳ：信越化学製）を用いた。

先ず、第１の予備試験として、製造工程で脱型した直後の上成形金型４に、上記各磁石と、最も一般的なフェライト磁石及び最も優れた磁化特性を有するネオジウム・鉄・ボロン系焼結磁石とをそれぞれ磁気吸着させて、３分経過後の磁気特性を測定した。ここで、上成形金型４の型面温度は約４７０℃であり、各磁石は、該上成形金型４のリブ形成部９を形成する辺りに磁気吸着した。この試験で、ネオジウム・鉄・ボロン系焼結磁石は、磁気吸着開始から１分も経過しないうちに落下した。これは上成形金型４からの伝熱作用により、磁石の温度が上昇してキュリー点近傍に達したことによる（図１参照）。一方、その他の各磁石について、３分後の磁気特性を測定した。ここで、この第１予備試験に用いた鉄・クロム・コバルト合金系磁石（Ｉ）は、残留磁束密度の低下が約１５％だけであった（図４参照）。また、アルニコ磁石も、ほぼ同様の結果であった。一方、サマリウム・コバルト系焼結磁石にあっては、ＳｍＣｏ₅系焼結磁石が約２５％低下し、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石が約１０％低下するに留まり、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石の耐熱性の高さがわかる（図２及び図３（イ）参照）。ところが、フェライト磁石は、残留磁束密度が約７０％〜９０％低下し、磁化特性が著しく劣化していた。このように磁化特性が著しく劣化すると、金属溶湯の流入圧力によって磁気吸着されている状態を維持できないと思われる。これにより、被鋳包み材には、鉄・クロム・コバルト合金系磁石、アルニコ磁石、サマリウム・コバルト系焼結磁石が適用可能であることが判断された。

第２予備試験として、上成形金型４のリブ形成部９を形成する、周方向に湾曲する形状の型面に磁気吸着させる場合における、上記した耐熱性磁石の形状効果について検討した。この予備試験には、丸棒状の鉄・クロム・コバルト合金系磁石（Ｉ）を用い、この形状として、外径が約５ｍｍであり、長さが約４ｍｍ、１５ｍｍ、３５ｍｍの三種類を準備した。ここで、各磁石は、長さ方向に着磁されており、両側端面が磁極面となっている。これら磁石に、予めアルミナ系塗型を磁石表面に約０．３ｍｍ厚に塗布し、上成形金型４のリブ形成部９を形成する型面に磁気吸着させる。そして、キャビティ５を形成した後、約７００℃のアルミニウム合金（ＡＣ４ＣＨ）の溶湯を該キャビティ５内に充填させ、この溶湯を直接磁石に触れさせるようにして鋳造成形を行った。先ず、各磁石を、一方の磁極面を上成形金型４の型面に磁気吸着させるようにして、前記のようにアルミニウム合金の溶湯を充填した。その結果、長さ約１５ｍｍ及び約３５ｍｍの磁石は、磁気吸着させた位置から移動しており、また、長さ約４ｍｍのものでも僅かに移動していた。これは、一方の磁極面では、上成形金型４を介して磁力線が入力（又は、出力）されるが、他方の磁極面は、上成形金型４と接触していないから、両磁曲面と上成形金型４との間で、金属溶湯の流入圧力に抗するに必要な強い磁気回路を形成できないためであると推察される。次に、各磁石を、長さ方向（磁化方向）が、上成形金型４の周方向に対する接線方向に沿うように磁気吸着させ、アルミニウム合金の溶湯を充填させた。この結果、長さ約１５ｍｍ、約３５ｍｍのものでは磁気吸着させた位置から移動していなかった。しかし、長さ約４ｍｍのものでは磁気吸着させた位置から極僅かなズレが生じている場合もあった。これにより、磁極面の大きさに対して磁石の長さが短い場合には、金属溶湯の充填時の流入圧力に対して充分な磁気吸着力が発揮できないことがわかった。したがって、この結果から、棒状の耐熱性磁石は、磁化方向に沿った長尺寸法Ｌと、該磁石の磁極面積Ｓとが次式（１）を満足するものであることが好適である。
Ｌ／Ｓ^1/2≧１ （１）
さらに、湾曲形状の部位に磁気吸着させる場合には、金属溶湯の充填時における流入圧力に対して充分な磁気吸着力を発揮できるように、その接線方向と、磁石の磁化方向とが平行となるように磁気吸着することが好適である。尚、このように磁石を配置した場合には、両磁極面が直接上成形金型４に接触していないものの、接触する部位を通じて上成形金型４を介して磁力線の流れる磁気回路が形成されることから、金属溶湯の流入圧力に充分に抗し得る磁気吸着力を発揮できる。

第３予備試験として、上述した第２予備試験結果に従う耐熱性磁石を、上成形金型４の、リブ形成部９を形成する型面の所定部位に磁気吸着し（図６参照）、約７００℃のアルミニウム合金の溶湯をキャビティ５内に充填し、冷却後に取り出し、磁気特性を測定した。ここで、耐熱性磁石には、外径４ｍｍ、長さ１６ｍｍの丸棒形状の鉄・クロム・コバルト合金系磁石（Ｉ）を用い、予め表面に約０．３ｍｍの厚さにアルミナ系塗型を塗布している。図４が、この結果を示す磁化曲線である。鋳造後の磁石は、残留磁束密度４．４ｋＧ（０．４４Ｔ）、最大エネルギ積１．１ＭＧＯｅ（８．８ｋＪ・ｍ³）であった。これを、５ｋＯｅ（４００ｋＡ／ｍ）以上の磁場中で、 再着磁すると鋳造前の初期状態と同等の残留磁束密度１４．０ｋＧ（１．４Ｔ)、最大エネルギ積５．６ＭＧＯｅ（４５ｋＪ・ｍ³）になった。磁束の値は、鋳造後には４８３Ｍｘ（４８３×１０^-6Ｗｂ)、再着磁後には９６６Ｍｘ（９６６×１０^-6Ｗｂ)である。尚、この耐熱性磁石の外観形状は、塗型を塗布していることから、殆ど変化は見られなかった。これにより、鋳造成形により鋳包まれても、磁化特性の著しい低下がなく、さらに、一回の鋳造成形毎に、再着磁することで繰り返し使用することが可能であることがわかった。

上述した第２予備試験及び第３予備試験を、アルニコ磁石についても同様におこなったところ、鉄・クロム・コバルト合金系磁石とほぼ同等の結果が得られた。すなわち、アルニコ磁石にあっても、上述したような形状効果を有し、鋳包まれた場合にも著しい磁化特性の低下を生じず、鋳造成形毎に再着磁して繰り返し使用することが可能である。

一方、サマリウム・コバルト系焼結磁石についても、上成形金型４のリブ形成部９を形成する、周方向に湾曲する形状の型面に磁気吸着させる第４予備試験を行った。
サマリウム・コバルト系焼結磁石は、上記の鉄・クロム・コバルト合金系磁石やアルニコ磁石に比して、高い磁化特性を有していることから（図１及び図２参照）、外径約１０ｍｍ、高さ約７ｍｍの円柱形状（磁化方向＝高さ方向）のものを用いて、一方の磁極面を、上成形金型４の型面に磁気吸着させるようにした（図示省略）。そして、約７００℃のアルミニウム合金（ＡＣ４ＣＨ）の溶湯を該キャビティ５内に充填させ、この溶湯を直接磁石に触れさせるようにして鋳造成形を行った。ここで、サマリウム・コバルト系焼結磁石として、上述した二種類のＳｍＣｏ₅系焼結磁石と、四種類のＳｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石とを試験に供し、各磁石表面には、予め表面に約０．３ｍｍの厚さにアルミナ系塗型を塗布して行った。この結果、ＳｍＣｏ₅系焼結磁石では、二種類いずれも磁気吸着した位置から移動しており、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石では、四種類全て磁気吸着位置で存在していた。これにより、アルミニウム合金の溶湯を充填する鋳造成形の場合には、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石が適していることがわかった。尚、アルミニウム合金に比して溶湯温度の低いマグネシウム合金の鋳造成形の場合には、ＳｍＣｏ₅系焼結磁石及びＳｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石のいずれも好適に用いることができる。

上記の第４予備試験では、いずれの磁石も、鋳包まれた状態から取り除くことが難しく、塗型を塗布していてもアルミニウム合金と反応を生じており、元の形状を維持できなかった。しかたがって、サマリウム・コバルト系焼結磁石は、直接鋳包むようにした場合、一回の鋳造成形では有効に使用できるが、繰り返し利用することには向かないこともわかった。そこで、第５予備試験として、上記した円柱形状の磁石が、円柱状の保護ケースに内包されたものを、第４予備試験と同様に鋳造成形を行った（図１１参照）。ここで、円柱状の保護ケースにあっては、上側のかぶせ蓋と下側の受け器とから成るかぶせふた形状の箱であり、該受け器の側周部に、かぶせ蓋の側周部が外嵌するようになっている。そして、受け器にかぶせ蓋を嵌め合わされた状態で、受け器の底面とかぶせ蓋の側周部の端面とが、上成形金型４の型面に等しく接触できるように、該型面に沿って相互に面一な形成となっている。ここで、受け器は、非磁性のステンレス鋼から形成されており、かぶせ蓋は強磁性のステンレス鋼から形成されている。この保護ケースに、円柱形状の磁石を、かぶせ蓋の上面、受け器の下面に各磁極面がそれぞれ被覆されるように配する。すなわち、磁石の磁化方向が保護ケースの開閉方向となるように内包させる。このように、サマリウム・コバルト系焼結磁石を内包した保護ケースを、受け器の底面が、上成形金型４の型面に磁気吸着させるようにして、約７００℃のアルミニウム合金（ＡＣ４ＣＨ）の溶湯を該キャビティ５内に充填させる鋳造成形を行った。尚、保護ケース表面には、予めアルミナ系塗型を塗布している。ここで、保護ケースが上成形金型４に磁気吸着された場合には、一方の磁極面が、かぶせ蓋の上面部から側周部を介して上成形金型４に通じ、他方の磁極面が、受け器の底面部を介して上成形金型４に通じることにより、磁気回路が形成されることとなる。尚、サマリウム・コバルト系焼結磁石は、強い磁気特性を有していることから、非磁性体の受け器の底面部を磁力線が通過することができる。

このような第５予備試験を行った結果、第４予備試験と同様に、ＳｍＣｏ₅系焼結磁石は磁気吸着した位置から移動しており、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石は磁気吸着位置で存在していた。また、この保護ケースは、比較的容易に鋳包まれた状態から取り出すことができた。そして、この保護ケースから磁石を取り出し、磁気特性を測定した結果を図３（ロ）の図表に示す。ＳｍＣｏ₅系焼結磁石（Ｉ）では、磁束が６Ｍｘ（試験前の０．２％）に低下し、ＳｍＣｏ５系焼結磁石（ＩＩ）では８２Ｍｘ（試験前の２％）に低下しており、ほとんど磁石としての特性を示していなかった。このことから、鋳造成形時に、アルミニウム合金の溶湯の流入圧力に、磁気吸着力が耐えられなくなったと考えられる。一方、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石（III）〜（IV）は、充分な磁気特性を有していることがわかった。これは、図５に例示した、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石（III）の磁化曲線からも明らかである。また、これらＳｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石を再着磁した結果、図３（ロ）のように、初期状態とほぼ同レベルの磁気特性に戻る。このように、サマリウム・コバルト系焼結磁石が、保護ケースに内包されることにより、鋳造成形に繰り返し使用することが可能となる。尚ここで、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石にあっても、鋳包み鋳造成形には、真の保磁力が比較的高い（IV）、（Ｖ）、（VI）が好適である。

さらなる試験検討を重ねた結果、上述のように、磁石を保護ケースに内包する場合にあっては、かぶせ蓋を、磁極面の被覆面積に対して、側周面の端面の面積が約５０％〜１００％の範囲にあるようにすることが好適であることがわかった。この範囲から外れると、磁気吸着力が充分に発揮し得なくなる。また、受け器の底面部は、磁力線が充分に通過できるように、薄くすることが望ましい。上記の予備試験に供した寸法形状のＳｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石であれば、約１ｍｍ以下の厚みが好適である。

次に、上述した各予備試験の結果に基づき、自動車用ホイール５１のリブ部５２に肉盗み凹部５３を形成するため（図７参照）、被鋳包み材を用いて鋳包み鋳造成形を行った実施例を以下に詳説する。

（実施例１）
この実施例１にあっては、被鋳包み材１５を、図８（イ）に示すように、鉄・クロム・コバルト合金系磁石（ＩＩ）が、頭部を截断された角錐、いわゆる截頭矩形角錐形状に形成されてなるものとしている。この被鋳包み材１５は、上成形金型４の、リブ形成部９を形成する湾曲形状部分とほぼ同じ湾曲形状の磁気吸着面部１６と、該磁気吸着面部１６に対向し、キャビティ５内に突出する突出面部１８と、該磁気吸着面部１６と直交する方向に鋳抜き可能となるように、側面にテーパー角を設けた傾斜側周面部１７とから構成されている。この被鋳包み材１５は、長手方向が磁化方向であり、長手方向両端がＮ極の磁極面１９ａとＳ極の磁極面１９ｂとなっている。尚、本実施例１でも、予備試験と同様に、ＫＸ−４（ＮＥＣトーキン製）の鉄・クロム・コバルト合金系磁石（ＩＩ）を用いている。

ここで、本実施例にあって、被鋳包み材１５は、突出面部１８の長尺寸法を約３５ｍｍ、該突出面部の短尺寸法を約１０ｍｍとしている。また、磁気吸着面部１６の短尺寸法を約１５ｍｍとしており、湾曲弧長を約４１ｍｍとしている。さらに、傾斜側周面部１７は四面のテーパー角をそれぞれ約１５度としている。この被鋳包み材１５は、磁極面１９ａ，１９ｂの面積Ｓ＝１３７．５ｍｍ²と平均長尺寸法Ｌ＝３８ｍｍとの関係が、
Ｌ／Ｓ^1/2＝３８／１３７．５^1/2＝３．２４＞１
である。

このような被鋳包み材１５の表面に、予めアルミナ系塗型剤を約０．３ｍｍの厚みでほぼ均一に塗布する。そして、図８（ロ）のように、上成形金型４の、リブ形成部９を形成する湾曲形状の型面の所定位置に、この被鋳包み材１５の磁気吸着面部１６とほぼ等しい形状の、厚み約１２μｍ〜１８μｍのアルミニウム箔２０を敷き、該アルミニウム箔２０の外側に、被鋳包み材１５を磁気吸着させる。ここで、被鋳包み材１５は、磁化方向が、上成形金型４の周方向に対する接線方向に沿って配置される。尚、この被鋳包み材１５を、上成形金型４の周方向に亘ってほぼ均等間隔で複数個磁気吸着するようにし、自動車用ホイールが周方向でほぼ均等に軽量化されるようにする。

この上成形金型４は、下成形金型２及び横成形金型３と共に、キャビティ５を形成する（図６参照）。このキャビティ５にあって、リブ形成部９は、被鋳包み材１５が配置された場所では狭窄化されており、該リブ形成部９全体としての容積を減少させている。そして、鋳造金型１の下方に配設された保持炉１３（図１３参照）内に保持されたアルミニウム合金の溶湯を、ストークス１２から湯口１０を通じてキャビティ５内に流入する。このように流入した溶湯は、ハブ形成部６からスポーク形成部７を介して、リブ形成部９に進入し、さらにリム形成部８に進み、溶湯は最奥方に向かって充填されていく。このように充填された溶湯は、最奥部から順に冷却され徐々に凝固していく。この凝固過程は、順次流入されてくる溶湯の押湯作用により、凝固時に引け巣等の欠陥が発生することを防止でき得る指向性凝固によって進行する。ここで、リム形成部８及びスポーク形成部７に比して容積が大きいリブ形成部９にあっては、被鋳包み材１５が鋳包まれて該容積が減少されていると共に、該被鋳包み材１５による冷やし金効果によって、前記指向性凝固が適正に進み、かつ凝固速度も比較的速くなる。これにより、引け巣の発生を防止できると共に、結晶粒も小さくなって強度が向上することとなり、健全な鋳物を成形することができる。

そして、冷却した後に、上成形金型４、下成形金型２、横成形金型３をそれぞれ脱型する。その後、当該自動車用ホイールの鋳物に鋳包まれている被鋳包み材１５を取り除く。ここで、上成形金型４との間にアルミニウム箔２０を配したことから、充填時における溶湯の差し込みを生じない。これにより、この被鋳包み材１５は比較的容易に取り除くことができる。こうして、自動車用ホイール５１のリブ部５２内側に、肉盗み凹部５３を形成することができ（図７参照）、当該自動車用ホイール５１を軽量化することができ得る。

このように、取り除いた被鋳包み材１５を、再着磁した後再び鋳造成形に用いる。ここで、再着磁には５ｋＯｅ以上の磁場中に曝すことにより行った。そして、上述と同様の鋳造成形を行い、取り除いた後に、さらに再着磁して鋳造成形に繰り返し供した。この時の磁束変化を図９に示す。このように被鋳包み材１５の磁力は、当初の磁束を１００％とすると、鋳造成形毎に約１５％〜２０％低下するが、再着磁によりほぼ１００％に戻る。したがって、本実施例１の被鋳包み材１５は、上述したように、健全かつ優れた鋳物を成形する鋳包み鋳造成形に繰り返し使用可能なものである。而して、この鋳包み鋳造成形は、自動車用ホイールの製造工程で使用することが充分に可能であり、実用上の有用性が極めて高い。

尚、このような実施例１に対して、アルミニウム箔２０を敷かず、直接磁気吸着面部を上成形金型４に磁気吸着して鋳造成形を行った。これにより、アルミニウム箔２０の作用効果を検証した。この場合には、被鋳包み材１５の磁気吸着面部１６と上成形金型４の型面との間に溶湯の差し込みが発生し易くなった。そして、この差し込みが生じた場合には、当該被鋳包み材１５を取り除く作業に比較的多くの時間を要し、また、取り除く際に、被鋳包み材１５を損傷していまい、繰り返して使用することができなった。而して、被鋳包み材１５と上成形金型４の型面との間に配するアルミニウム箔２０は、該被鋳包み材１５を取り除くための作業性の向上と、被鋳包み材１５を繰り返し使用するために必要であり、実用上有効なものである。

（実施例２）
実施例２にあっては、磁化方向に長尺な長方体形状の鉄・クロム・コバルト合金系磁石２１を、図１０のように、両磁極面２９ａ、２９ｂを強磁性のステンレス鋼からなる強磁性体２２ａ，２２ｂで覆い、磁極面以外を非磁性のステンレス鋼からなる非磁性体２３で覆うようにして内包した被鋳包み材２５とする。この被鋳包み材２５は、上記実施例１と同様の截頭矩形角錐形状となっており、被鋳包み材２５の磁気吸着面部２６にあっては、上成形金型４の型面に等しく接触するように、互いに面一な、磁石の下面を被覆する非磁性体底面の着座面３０と、該着座面３０の両側に配された強磁性体２２ａ，２２ｂの着座面２８ａ，２８ｂとからなる。そして、本実施例２にあって、鉄・クロム・コバルト合金系磁石２１は、磁化方向の長尺寸法Ｌが約３８ｍｍ、短尺寸法及び厚みが約８ｍｍである。また、被鋳包み材２５は、テーパー角が約５度の傾斜側周面部２７を有し、非磁性体２３の、磁石２１の下面を被覆する非磁性体２３の厚みを約１ｍｍ、強磁性体の着座面２８ａ，２８ｂの面積をそれぞれ約４０ｍｍ²としている。すなわち、磁石２１の磁極面の面積に対して、強磁性体２２ａ，２２ｂの着座面２８ａ，２８ｂの各面積は、約０．６倍である。尚、本実施例２でも、鉄・クロム・コバルト合金系磁石２１には、上述と同様の、ＫＸ−４（ＮＥＣトーキン製）を用いている。

このような被鋳包み材２５を、上述した実施例１と同様に、その表面にアルミナ系塗型剤を約０．３ｍｍの厚みでほぼ均一に塗布した後、アルミニウム箔２０を介して、上成形金型４のリブ形成部９を形成する型面の所定位置に磁気吸着する。そして、下成形金型２及び横成形金型３と共にキャビティ５を形成し、アルミニウム合金の溶湯を充填する鋳造成形を行う。ここで、本実施例２の被鋳包み材２５にあっては、上成形金型４の型面に磁気吸着された場合に、Ｎ極の磁極面２９ａから発した大多数の磁力線が、強磁性体２２ａを通じて着座面２８ａから上成形金型４に流れ、該上成形金型４を介して、他方の着座面２８ｂから強磁性体２２ｂに通じ、Ｓ極の磁極面２９ｂに入る磁気回路が形成されることとなる。このように、両磁極面２９ａ，２９ｂが上成形金型４を介して大多数の磁力線が通じた磁気回路が形成されることにより、当該被鋳包み材２５は上成形金型４に強い磁力でしっかりと固定されることとなり、溶湯の流入圧力に充分に耐えることができる。

そして、アルミニウム合金の溶湯が湯口１０を通じて順次充填されていく過程にあっては、上述した実施例１と同様に、リブ形成部９の狭窄化と、冷やし金効果とにより、指向性凝固が適正に進行することとなり得る。これにより、リブ部に、引け巣等の欠陥を生じることを防ぎ、かつ、結晶粒の小さい高強度に形成することができ、健全な鋳物を成形することができる。

この鋳造成形によって、被鋳包み材２５が鋳包まれて冷却した後に、各成形金型２，３，４を脱型した後、該被鋳包み材２５を取り除くことにより、リブ部５２に肉盗み凹部５３を形成することができる（図７参照）。ここで、被鋳包み材２５は、アルミニウム箔２０を敷いて磁気吸着されていることから、溶湯の差し込みもなく、比較的容易に取り除くことができる。この鋳造成形後に、被鋳包み材２５から磁石２１を取り出して磁気特性を調べたところ、上述の実施例１と同様に、磁気特性が僅かに低下していたため、再着磁して磁気特性を回復させた。そして、再び、被鋳包み材２５として、上述したような鋳包み鋳造成形に供した。このように、鋳造成形を行う毎に再着磁することにより、繰り返し使用することができ得る。

尚、この実施例２にあっては、上述した実施例１と被鋳包み材の構成を変更した以外は、同じ鋳造金型１及び鋳造成形方法を用いており、同じ説明は省略した。

（実施例３）
この実施例３にあっては、サマリウム・コバルト系焼結磁石３１が内包された被鋳包み材３５を用いて、鋳包み鋳造成形を行っている。この被鋳包み材３５は、図１１のように、サマリウム・コバルト系焼結磁石３１と、該サマリウム・コバルト系焼結磁石３１を内包する保護ケース３２と、該保護ケース３２のかぶせ蓋３３が内嵌される鋳包み本体４３とから構成されている。ここで、サマリウム・コバルト系焼結磁石３１には、図２の（IV）のＳｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石３１を用いた。このＳｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石３１は、外径約１０ｍｍ、高さ約７ｍｍの円柱形状としている。このＳｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石３１を内包する保護ケース３２は、上述した第５予備試験と同様の、円柱状のかぶせふた形状であり、上側のかぶせ蓋３３と下側の受け器３４とから構成される。そして、受け器３４の側周部４２に、かぶせ蓋３３の側周部４１が外嵌し、該受け器３４に該かぶせ蓋３３を嵌め合わされた状態で、受け器３４の底面とかぶせ蓋３３の側周部４１の円環状端面とが相互に面一であり、上成形金型４の型面に等しく接触できるようになっている。すなわち、かぶせ蓋３３の側周部４１の円環状端面が、強磁性体の着座面３８であり、受け器３４の底面が、非磁性体の着座面４０である。ここで、かぶせ蓋３３が強磁性のステンレス鋼からなる強磁性体であり、受け器３４が非磁性のステンレス鋼からなる非磁性体である。また、鋳包み本体４３は、非磁性のステンレス鋼で形成されている。

この保護ケース３２に、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石３１を、Ｎ極の磁極面３９ａが受け器３４の底面部に被覆され、Ｓ極の磁極面３９ｂがかぶせ蓋３３の上面部に被覆されるように内包させる。すなわち、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石３１は、その磁化方向が保護ケース３２の開閉方向（図１１中の上下方向）となるように配されている。さらに、この保護ケース３２は、鋳包み本体４３に、かぶせ蓋３３が内嵌されて、本実施例３の被鋳包み材３５を構成する。この鋳包み本体４３は、略載頭矩形角錐形状となっており、上成形金型４の型面に磁気吸着する磁気吸着面部３６に、前記保護ケース３２のかぶせ蓋３３（強磁性体）の着座面３８と受け器３４（非磁性体）の着座面４０とが、該磁気吸着面部３６を面一な形状とするように配されている。そして、この鋳包み本体４３は、長手方向の平均長さが約４０ｍｍ、傾斜側周面３７のテーパー角が約５度に形成されている。尚、鋳包み本体４３には、長手方向に二個の保護ケース３２が配設されるようになっている。

このような被鋳包み材３５にあって、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石３１を内包する保護ケース３２は、かぶせ蓋３３及び受け器３４の各厚みを約１ｍｍとしている。したがって、かぶせ蓋３３（強磁性体）の着座面３８の着座面積は、約４１ｍｍ²であり、磁極面３９ｂの面積に対して約５２％となっている。尚、受け器３４の底面部（着座面４０を構成する部位）の厚みも約１ｍｍである。

そして、この被鋳包み材３５に、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石３１を内包した保護ケース３２を嵌め込み、上述した実施例１と同様に、上成形金型４のリブ形成部９を形成する型面の所定位置に磁気吸着させる。ここで、二個のＳｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石３１，３１は、それぞれの磁化方向が同向きとなるように、Ｎ極の磁極面が、受け器３４の着座面４０に被覆されるように配する。また、この被鋳包み材３５の表面には、アルミナ系塗型材を約０．３ｍｍの厚みでほぼ均一に塗布している。さらに、この被鋳包み材３５は、アルミニウム箔２０を介して、上成形金型４の型面に磁気吸着させている。ここで、本実施例３の被鋳包み材３５にあっては、上成形金型４の型面に磁気吸着された場合に、受け器３４の底面により被覆されたＮ極の磁極面３９ａから発せられた大多数の磁力線が、この受け器３４を通過して着座面４０から上成形金型４に流れる。そして、この磁力線は、上成形金型４を介してかぶせ蓋３３の着座面３８から入り、該かぶせ蓋３３の側周部４１を通じてＳ極の磁極面３９ｂに流れることとなる。このような、両磁極面間に、上成形金型４を介して大多数の磁力線の通ずる磁気回路が形成されることにより、当該被鋳包み材３５は上成形金型４に強い磁力でしっかりと固定されることとなり、溶湯の流入圧力に充分に耐えることができる。

このように被鋳包み材３５を磁気吸着した上成形金型４と、上述した実施例１と同様に、下成形金型２及び横成形金型３と共にキャビティ５を形成し、アルミニウム合金の溶湯を充填する鋳造成形を行う。そして、アルミニウム合金の溶湯が湯口１０を通じて順次充填されていく過程にあっては、上述した実施例１と同様に、リブ形成部９の狭窄化と、冷やし金効果とにより、指向性凝固が適正に進行することとなり得る。これにより、リブ部に引け巣等の欠陥を生じることを防ぎ、かつ、金属結晶が小さく凝固生成された高い強度を発揮するものとして形成することができ、健全な鋳物を成形することができる。

この鋳造成形によって、被鋳包み材３５が鋳包まれて冷却した後に、各成形金型２，３，４を脱型した後、該被鋳包み材３５を取り除くことにより、リブ部５２に所望の肉盗み凹部５３を形成することができる（図７参照）。ここで、被鋳包み材３５は、アルミニウム箔２０を敷いていることから、溶湯の差し込みもなく、比較的容易に取り除くことができる。この鋳造成形後に、被鋳包み材３５からＳｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石３１を取り出して磁気特性を調べたところ、磁気特性が僅かに低下していたため、再着磁して磁気特性を回復させた。そして、再び、被鋳包み材３５として、上述したような鋳包み鋳造成形に供した。このように、鋳造成形を行う毎に、再着磁することにより、繰り返し使用することができ得る。尚、この実施例３のように、各磁石の磁化方向を等しくしている場合には、被鋳包み材３５のままで、真の保磁力の１．５倍以上の磁場でパルス着磁することにより再着磁することが可能であるため、この再着磁作業も効率化することができる。

尚、この実施例３にあっても、上述した実施例１と被鋳包み材を変更した以外は、同じ鋳造金型１及び鋳造成形方法を用いており、同じ説明は省略した。

このように、本実施形態例に例示した実施例１〜実施例３にあっては、実際の自動車用ホイールの製造工程にかかる鋳造成形に適用することができ、比較的厚肉形状のリブ部に所望の肉盗み凹部を形成することを容易に行い得る。而して、本発明にかかる被鋳包み材及び、該被鋳包み材を用いた鋳包み鋳造方法は、実用上の有用性が極めて高いものである。

ここで、上述した実施例１及び実施例２にあっては、鉄・クロム・コバルト合金系磁石を用いた構成であるが、代わりにアルニコ磁石とした場合でも、同様に用いることができ、同じ作用効果を発揮できる。また、実施例３にあっては、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石３１が内包された保護ケース３２を被鋳包み材３５に二個配設した構成であるが、他の構成として、一個の保護ケース３２を配設しても良いし、三個や四個など複数個配設することも可能である。尚、上述した実施例１〜実施例３は一具体例であり、各構成を示す寸法数値はこれに限定するものではなく、対象とする成形品に応じて様々に設定することができる。また、磁石は、その寸法形状によって磁化特性も変化するため、上記した磁化特性を表す各特性値も、設定された寸法形状に従って変わることとなる。

一方、上述した実施例１〜実施例３にあって、上成形金型４を、被鋳包み材が磁気吸着する位置に、予め磁石を内在させる構成とし、被鋳包み材と上成形金型４とを一層強い磁力により磁気吸着させるようにすることも可能である。例えば、図１２のように、上述した実施例１にあって、上成形金型４’に、被鋳包み材１５のＳ極（磁極面１９ｂ）を磁気吸着させる位置の表層に、該Ｓ極に対峙するようにＮ極の磁極面４６ａを配する磁石４５を埋め込み、該被鋳包み材１５のＮ極（磁極面１９ａ）に対峙するように、Ｓ極の磁極面４６ｂを配した磁石４５を埋め込む。これにより、被鋳包み材１５が磁気吸着された場合に、該被鋳包み材１５のＮ極及びＳ極が、上成形金型４’を通じて、該上成形金型４’に埋め込まれた各磁石４５，４５を介して磁力線の流れる磁気回路が形成されることとなる。この磁気回路により、被鋳包み材１５を一層強い磁気吸着力によって上成形金型４’の型面に磁気吸着させることができる。また、このように予め上成形金型４の型面に磁石４５，４５を埋め込んでおくことにより、被鋳包み材１５の磁気吸着させる位置を常に特定でき、容易かつ適切に磁気吸着できるという優れた利点も有する。尚、上成形金型４’に埋め込まれる磁石４５，４５としては、本発明にかかる耐熱磁石とすることが好適である。

本発明は、上述した実施形態例に限定されるものではなく、様々な形態で実施することが可能である。上述した実施例では、アルミニウム合金の溶湯を充填することにより、自動車用ホイールの鋳造成形を例示しているが、マグネシウム合金製のホイールを鋳造成形する場合にも用いることができる。また、自動車以外にも二輪車等の車両ホイールや、その他の鋳造成形される部品にも適用可能である。

磁石の、一般的な磁気特性を示す図表である。 本実施形態例に供した磁石の、磁気特性を示す図表である。 本実施形態例に供したサマリウム・コバルト系焼結磁石の、（イ）第１予備試験の結果、及び（ロ）第４予備試験の結果を示す図表である。 本実施形態例に供した鉄・クロム・コバルト合金系磁石（Ｉ）の磁化曲線を表すデータ図である。 本実施形態例に供したＳｍ₂Ｃｏ₁₇系焼結磁石（III）の磁化曲線を表すデータ図である。 本発明にかかる、鋳包み鋳造成形を行う自動車用ホイールの鋳造金型１を示す説明図である。 本発明の鋳包み鋳造成形により成形された自動車用ホイール５１を表す縦断面図である。 実施例１の、（イ）被鋳包み材１５、及び（ロ）該被鋳包み材１５の上成形金型４への磁気吸着状態を表す説明図である。 実施例１の被鋳包み材１５を、鋳造成形と再着磁とを繰り返し行った場合の、磁束の変化を表したデータ図である。 実施例２の被鋳包み材２５を、上成形金型４に磁気吸着した状態を表す説明図である。 実施例３の被鋳包み材３５を、上成形金型４に磁気吸着した状態を表す説明図である。 表層に磁石４５を埋め込んだ上成形金型４’に、実施例１の被鋳包み材２５を磁気吸着させるようにした、他の構成を表す説明図である。 自動車用ホイールの、一般的な低圧鋳造成形を表す説明図である。 低圧鋳造成形における、各部位の冷却時間を表すデータ図である。

符号の説明

４ 上成形金型
５ キャビティ
１５，２５，３５ 被鋳包み材
１６，２６、３６ 磁気吸着面部
１７，３７ 傾斜側周面部
１９ａ，２９ａ，３９ａ 磁極面（Ｎ極）
１９ｂ，２９ｂ，３９ｂ 磁極面（Ｓ極）
２０ アルミニウム箔（金属箔）
２２ａ，２２ｂ 強磁性体
２３ 非磁性体
２８ａ，２８ｂ，３８ （強磁性体の）着座面
３０，４０ （非磁性体の）着座面
３２ 保護ケース

Claims (8)

1. 所要成形面を成形する成形金型の型面に取り付けられ、キャビティ内に金属溶湯が充填されることにより鋳包まれて、冷却後に取り除かれることによって、該所要成形面に肉盗み凹部を形成する鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材において、
   キャビティ内に充填される金属溶湯からの伝熱作用によって磁気特性の著しい劣化を生じない鉄・クロム・コバルト合金系磁石からなる耐熱性磁石が、成形金型の型面に磁気吸着された場合に、該磁石の両磁極面間で成形金型を介して磁力線が流れる磁気回路を形成するように設けられ、
   該磁気回路により成形金型に磁気吸着する磁気吸着面部と、該磁気吸着面と直交する方向に鋳抜き可能なテーパー形状の傾斜側周部とを備えていることを特徴とする鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材。
2. 所要成形面を成形する成形金型の型面に取り付けられ、キャビティ内に金属溶湯が充填されることにより鋳包まれて、冷却後に取り除かれることによって、該所要成形面に肉盗み凹部を形成する鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材において、
   キャビティ内に充填される金属溶湯からの伝熱作用によって磁気特性の著しい劣化を生じないアルニコ磁石からなる耐熱性磁石が、成形金型の型面に磁気吸着された場合に、該磁石の両磁極面間で成形金型を介して磁力線が流れる磁気回路を形成するように設けられ、
   該磁気回路により成形金型に磁気吸着する磁気吸着面部と、該磁気吸着面と直交する方向に鋳抜き可能なテーパー形状の傾斜側周部とを備えていることを特徴とする鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材。
3. 耐熱性磁石が、両磁極面を夫々に被覆する強磁性体と、該磁極面以外の非磁極面を被覆する非磁性体とにより内包されると共に、
   成形金型に磁気吸着する磁気吸着面部を、成形金型面に沿って相互に面一となる非磁性体の着座面と、各強磁性体の着座面とで構成し、
   各強磁性体の着座面の着座面積が、磁極面の面積の約５０％〜１００％の範囲となるように形成されてなるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材。
4. 耐熱性磁石が、磁石の磁化方向に沿った長尺寸法Ｌと、該磁石の磁極面積Ｓとが式（１）を満足するものとし、
   湾曲状の所要成形面を成形する場合にあっては、前記耐熱性磁石を、その磁化方向が成形金型の湾曲型面に対する接線方向に沿うように配置されるようにしたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材。
   Ｌ／Ｓ^1/2≧１ （１）
5. 所要成形面を成形する成形金型の型面に取り付けられ、キャビティ内に金属溶湯が充填されることにより鋳包まれて、冷却後に取り除かれることによって、該所要成形面に肉盗み凹部を形成する鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材において、
   キャビティ内に充填される金属溶湯からの伝熱作用によって磁気特性の著しい劣化を生じないサマリウム・コバルト系の焼結磁石からなる耐熱性磁石が、成形金型の型面に磁気吸着された場合に、該磁石の両磁極面間で成形金型を介して磁力線が流れる磁気回路を形成するように設けられ、
   該磁気回路により成形金型に磁気吸着する磁気吸着面部と、該磁気吸着面と直交する方向に鋳抜き可能なテーパー形状の傾斜側周部とを備えていることを特徴とする鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材。
6. 耐熱性磁石が、一方の磁極面及び磁極面以外の非磁極面を被覆する非磁性体と、他方の磁極面を被覆し、かつ前記非磁性体の非磁極面を被覆する部位に外嵌される強磁性体とにより内包されると共に、
   成形金型に磁気吸着する磁気吸着面部に、成形金型面に沿って相互に面一となる、非磁性体の磁極面を被覆する着座面と、各強磁性体の着座面とを備え、
   該強磁性体の着座面の着座面積が、磁極面の面積の約５０％〜１００％の範囲となるように形成されてなるものであることを特徴とする請求項５に記載の鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材。
7. 前記請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の鋳包み鋳造成形用の被鋳包み材を、
   所要成形面を成形する成形金型の型面に磁気吸着して、キャビティ内に突出するように配置し、該キャビティ内に金属溶湯を充填することにより前記被鋳包み材を鋳包み、冷却後に該成形金型を脱型した後に、被鋳包み材を所要成形面から取り除くことにより肉盗み凹部を形成するようにしたことを特徴とする鋳包み鋳造方法。
8. 被鋳包み材を、金属箔を介して成形金型の型面に磁気吸着するようにしたことを特徴とする請求項７に記載の鋳包み鋳造方法。
   
   
   

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