JP2008149369A - アルミダイカスト製品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い気密性を必要とする圧力容器等のアルミダイカスト製品において、圧力漏れやガス漏れ率を低減し、その歩留まりを向上させることができるアルミダイカスト製品およびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 他の部分より肉厚とされた肉厚部分４に、鋳抜きピン５により鋳抜き孔２Ａが成形されるアルミダイカスト製品において、鋳抜き孔２Ａの表面に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層２Ｂが、一定厚さ以上設けられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、圧縮機ハウジングのように高い気密性を必要とする圧力容器等に用いて好適なアルミダイカスト製品およびその製造方法に関するものである。

アルミダイカスト製品では、ダイカスト成形時に、金型に射出された溶湯の凝固収縮に伴い凝固収縮空間が発生することが知られている。アルミ合金の場合、凝固時に約６％の体積収縮が生じる。この収縮空間が製品内部に内包されることにより引け巣が発生し、これが鋳造欠陥となる。引け巣は、鋳造部の肉厚が厚く、冷却速度が小さいほど、広範囲に広がる傾向がある。
一般に、ダイカスト製品は、金型に接触する面（鋳造表面）に近い部分の冷却速度が速いため、鋳造表面にチル層と呼ばれる欠陥の少ない領域が形成されるが、肉厚部の内部は冷却速度が遅いため、凝固収縮により発生する引け巣が形成される。この引け巣は、三次元的に広がりをもって形成される場合が多い。

例えば、圧力容器の１つである圧縮機ハウジングの場合、ハウジングの他の部分よりも肉厚とした肉厚部分に、冷媒ガスを吸入あるいは吐出するためのポート孔およびこのポート孔に配管を接続するためのフィッテングを取り付けるネジ孔等が設けられる。これらのポート孔およびネジ孔は、通常、鋳抜きピンを用いてダイカスト鋳造される鋳抜き孔が下孔とされ、鋳造のままでは寸法精度がないため、一般に０．５ｍｍ程度の切削代を以て切削加工を施している。
この際、鋳造表面には欠陥がなく外観上は奇麗であっても、内部に上記のように引け巣欠陥が発生している場合があるため、引け巣欠陥のない領域の厚さが切削代よりも小さいと、切削加工した後の切削面に引け巣欠陥が露出され、この引け巣欠陥を介してハウジングの内外あるいはポート孔とネジ孔同士がつながってしまうおそれがある。これが圧力漏れや冷媒ガス漏れが生じる原因であり、製品としての歩留まり低下の大きな要因となっている。

一方、肉厚部分における引け巣欠陥の発生を抑える方法として、局部加圧法や局部冷却法等が知られており（例えば、特許文献１参照）、局部冷却を強化することによって、引け巣欠陥の発生を抑制できることも経験的に知られている。
また、鋳抜き孔をダイカスト鋳造する鋳抜きピンにおいて、鋳抜きピン本体の内部に冷却水パイプを遊嵌することにより冷却水通路を画成し、冷却水を流通させるようにした構成の鋳抜きピンが提案されており（例えば、特許文献２参照）、シリンダブロックに設けられるボルト孔の下孔を局部冷却して鋳造するようにしたものが例示されている。

特開２００４−２２３６１０号公報 特開平９−３２３１４９号公報

上記のように、引け巣欠陥の発生を抑制するには、局部冷却の強化が有効であることが当業者において認識されているところである。
しかしながら、引け巣欠陥の発生を抑えるには、冷却を如何に強化すればよいのか、冷却の強化により引け巣欠陥のない領域がどの程度形成されるのか、冷却の強化と溶湯が凝固収縮時のデンドライト樹枝の発達との相関関係はどうなのか、あるいはデンドライト樹枝の発達を如何に制御すれば圧力漏れやガス漏れの原因となる引け巣欠陥が生じないのか等については、必ずしも明らかにされていないのが現状であり、圧縮機ハウジングのように高い気密性が要求される圧力容器等の製造に当り、圧力漏れやガス漏れ率を低減し、製品の歩留まりを向上させることができる技術の確立が待望されている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高い気密性を必要とする圧力容器等のアルミダイカスト製品において、圧力漏れやガス漏れ率を低減し、その歩留まりを向上させることができるアルミダイカスト製品およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のアルミダイカスト製品およびその製造方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるアルミダイカスト製品は、他の部分より肉厚とされた肉厚部分に、鋳抜きピンにより鋳抜き孔が成形されるアルミダイカスト製品において、前記鋳抜き孔の表面に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層が設けられることを特徴とする。

本発明者らの実験によって、局部冷却を強化することにより、溶湯が凝固収縮時のデンドライトの発達を抑制し、そのデンドライト二次アーム間隔を少なくとも５．５μｍ以下にすれば、鋳造表面に圧力漏れやガス漏れの原因となる引け巣欠陥が発生しないチル層を形成できることが見出された。本発明では、鋳抜きピンにより鋳抜き孔が成形されるアルミダイカスト製品において、鋳抜き孔の表面に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層が設けられるので、該鋳抜き孔を下孔としても、引け巣欠陥がその表面に露出することがなく、鋳抜き孔を介しての圧力漏れやガス漏れの発生を確実に抑制することができる。従って、圧力容器等の製造に際し、その歩留まりを大幅に向上させることができる。
なお、デンドライト二次アーム間隔とは、隣り合うデンドライト二次アームの中心間の距離であり、デンドライト二次アームが連続して４つ以上並んでいる部分におけるデンドライト二次アーム間隔の平均値とする。具体的には、デンドライト二次アームが４つ以上並んでいる部分を選択し、デンドライト二次アーム間隔のｎ個（ｎは４以上）分の間隔ｌを測定し、ｌ／（ｎ−１）を求める。測定を３個所以上行い、その結果の相加平均をとったものである。

さらに、本発明のアルミダイカスト製品は、上記のアルミダイカスト製品において、前記デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層の厚さが、予め設定される前記鋳抜き孔の切削加工代よりも大きくされることを特徴とする。

本発明によれば、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層の厚さが、予め設定される鋳抜き孔の切削加工代よりも大きくされるので、鋳抜き孔を下孔として切削加工しても、その加工面を引け巣欠陥が発生していないデンドライト二次アーム間隔が５．５μｍ以下のチル層の範囲内に納めることができる。従って、引け巣欠陥が切削加工面に露出することがなく、鋳抜き孔部から直接あるいはそれに隣接するネジ孔等を介して圧力漏れやガス漏れが発生するのを確実に抑制することができる。

さらに、本発明のアルミダイカスト製品は、上記のアルミダイカスト製品において、前記切削加工代による切削加工後に、前記デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層が残されることを特徴とする。

本発明によれば、切削加工代による切削加工後に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層が残されるので、切削加工後の製品において、鋳抜き孔の表面に引け巣欠陥が発生していないチル層を残すことができる。従って、引け巣欠陥の切削加工面への露出を確実に防止し、鋳抜き孔部から直接あるいはそれに隣接するネジ孔等を介して圧力漏れやガス漏れが発生するのを確実に抑制することができる。

さらに、本発明のアルミダイカスト製品は、上述のいずれかのアルミダイカスト製品において、前記デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層の厚さが、少なくとも０．５ｍｍ以上設けられることを特徴とする。

本発明によれば、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層の厚さが、少なくとも０．５ｍｍ以上設けられるので、デンドライト二次アーム間隔が５．５μｍ以下のチル層の厚さを、一般に０．５ｍｍ以下に設定されるアルミダイカスト製品の切削加工代よりも大きくすることができる。これにより、切削加工後の鋳抜き孔の表面に確実に引け巣欠陥が発生していないチル層を残すことができる。従って、引け巣欠陥が切削加工面に露出することがなく、鋳抜き孔部から直接あるいはそれに隣接するネジ孔等を介して圧力漏れやガス漏れが発生するのを確実に抑制することができる。

さらに、本発明のアルミダイカスト製品は、上述のいずれかのアルミダイカスト製品において、前記アルミダイカスト製品が、圧力容器であることを特徴とする。

本発明によれば、アルミダイカスト製品が圧力容器であるので、鋳抜き孔から引け巣欠陥を介して内部流体漏れが生じることのない圧力容器とすることができる。従って、アルミダイカスト製圧力容器の製造に際し、その歩留まりを大幅に向上し、低コストで高品質の圧力容器を得ることができる。

さらに、本発明のアルミダイカスト製品は、上記のアルミダイカスト製品において、前記圧力容器が、圧縮機ハウジングであることを特徴とする。

本発明によれば、圧力容器が圧縮機のハウジングであるので、鋳抜き孔から引け巣欠陥を介して内部の冷媒ガスが漏洩することのない気密性の高い圧縮機ハウジングとすることができる。従って、アルミダイカスト製圧縮機ハウジングの製造に際し、その歩留まりを大幅に向上し、低コストで高品質の圧縮機ハウジングを得ることができる。

また、本発明にかかるアルミダイカスト製品の製造方法は、他の部分より肉厚とされた肉厚部分に、鋳抜きピンにより鋳抜き孔が成形されるアルミダイカスト製品の製造方法において、前記鋳抜きピンに、冷却媒体を流通させ、前記鋳抜き孔を局部冷却することにより、該鋳抜き孔の表面に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層を一定厚さ以上形成することを特徴とする。

本発明によれば、ダイカスト成形時に、鋳抜きピンに冷却媒体を流通させ、鋳抜きピンによる局部冷却能力を向上させることにより、溶湯が凝固収縮時の温度勾配を大きくすることができるため、デンドライトの発達を抑制し、鋳抜き孔の表面に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層を確実に一定厚さ以上形成することができる。従って、鋳抜き孔を下孔として用いても、引け巣欠陥がその表面に露出することがなく、鋳抜き孔を介しての圧力漏れやガス漏れの発生を確実に抑制することができるとともに、圧力容器等のアルミダイカスト製品の製造に際し、その歩留まりを大幅に向上させることができる。

さらに、本発明のアルミダイカスト製品の製造方法は、上記のアルミダイカスト製品の製造方法において、前記鋳抜きピンに、中空の鋳抜きピン本体内に中心パイプを挿入した二重管構造の鋳抜きピンを用い、その中心パイプから鋳抜きピン先端部に前記冷却媒体を供給し、前記中心パイプと前記ピン本体間の冷却媒体流路へと前記冷却媒体を流通させ、前記鋳抜き孔を局部冷却することを特徴とする。

本発明によれば、鋳抜きピンに、中空の鋳抜きピン本体内に中心パイプを挿入した二重管構造の鋳抜きピンを用い、その中心パイプから鋳抜きピン先端部に冷却媒体を供給し、中心パイプとピン本体間の冷却媒体流路へと冷却媒体を流通させるため、冷却媒体流路を全周にわたり均一に形成し、冷却媒体の流量を安定化させることができるとともに、鋳抜き孔を均一に局部冷却することができる。これにより、鋳抜き孔の表面に全周にわたり均一に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層を確実に一定厚さ以上形成することができる。従って、鋳造されるアルミダイカスト製品の品質を安定化させ、その歩留まりを向上させることができる。

さらに、本発明のアルミダイカスト製品の製造方法は、上記のアルミダイカスト製品の製造方法において、前記冷却媒体が、１２ｃｃ／ｓ以上の流量で流通されることを特徴とする。

本発明によれば、冷却媒体が、１２ｃｃ／ｓ以上の流量で流通されるので、溶湯が凝固収縮時の温度勾配を十分に大きくし、デンドライトの発達を抑制することにより、鋳抜き孔の表面に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層を確実に一定厚さ以上形成することができる。

さらに、本発明のアルミダイカスト製品の製造方法は、上記のアルミダイカスト製品の製造方法において、前記鋳抜きピンに、中空の鋳抜きピン本体内部にピン軸方向に沿う仕切り板を挿入した仕切り板構造の鋳抜きピンを用い、前記仕切り板で仕切られた一方の冷却媒体流路から前記冷却媒体を供給し、前記他方の冷却媒体流路へと前記冷却媒体を流通させ、前記鋳抜き孔を局部冷却することを特徴とする。

本発明によれば、鋳抜きピンに、中空の鋳抜きピン本体内部にピン軸方向に沿う仕切り板を挿入した仕切り板構造の鋳抜きピンを用い、仕切り板で仕切られた一方の冷却媒体流路から冷却媒体を供給し、他方の冷却媒体流路へと冷却媒体を流通させるため、冷却媒体流路を均一に形成し、冷却媒体の流量を安定化させることができるとともに、冷却能力を向上させることができる。これにより、鋳抜き孔の表面に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層を確実に一定厚さ以上形成することができる。従って、鋳造されるアルミダイカスト製品の品質を安定化させ、その歩留まりを向上させることができる。

さらに、本発明のアルミダイカスト製品の製造方法は、上述のいずれかのアルミダイカスト製品の製造方法において、前記冷却媒体を、溶湯の射出完了と同時またはその直前に流通開始させることを特徴とする。

本発明によれば、冷却媒体を、溶湯の射出完了と同時またはその直前に流通開始させるので、金型が冷えすぎて湯流れ不良を起こす等、溶湯の射出に影響を及ぼすことがなく、しかも射出完了と同時に急速冷却することができる。これにより、溶湯が凝固収縮時の温度勾配を十分大きくし、デンドライトの発達を抑制することができる。従って、鋳抜き孔の表面に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層を確実に一定厚さ以上形成することができる。

本発明のアルミダイカスト製品およびその製造方法によれば、鋳抜き孔の表面に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層を確実に一定厚さ以上形成することができる。このため、鋳抜き孔を下孔としても、引け巣欠陥がその表面に露出することがなく、鋳抜き孔を介しての圧力漏れやガス漏れの発生を確実に抑制することができる。また、圧力容器等の製造に際し、その歩留まりを大幅に向上させ、低コストで高品質のアルミダイカスト製品を製造することができる。

以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態にかかる圧縮機ハウジング１の斜視図が示され、図２には、図１のＹ−Ｙ矢視断面図が示されている。なお、本実施形態では、アルミダイカスト製品について、気密性を必要とする圧力容器の一種である圧縮機ハウジング１を例に説明するが、本発明のアルミダイカスト製品は、これに限定されるものではない。

圧縮機ハウジング１は、圧縮機の外殻を構成するもので、その内部には、図示省略の圧縮機構が組み込まれる。この圧縮機構は、圧縮機ハウジング１の外部からポート孔２を経て吸い込まれた低圧の冷媒ガスを圧縮し、その高圧冷媒ガスを圧縮機ハウジング１に設けられている図示省略のポート孔を経て外部へと吐出するものである。圧縮機ハウジング１は、冷媒ガスが吸入、圧縮、吐出される間に、外部に漏洩されないように圧縮機構の外周を覆う密閉された圧縮機収容空間を形成するものであり、圧力容器として機能する。

上記のポート孔２は、図２に示されるように、圧縮機ハウジング１を貫通するよう設けられるものであり、このポート孔２には、図示省略の冷媒配管が接続される。
ポート孔２は、圧縮機ハウジング１の外周部に他の部分よりも肉厚とされた肉厚部分４を設け、その肉厚部分４に冷媒配管接続用フィッテングを取り付けるネジ孔３と共に設けられるのが通常である。しかし、このネジ孔３は、必ず必要とするものではなく、なくてもよい。
上記圧縮機ハウジング１は、軽量化のためアルミ合金製とされ、ダイカスト鋳造によって製造される。また、ポート孔２およびネジ孔３は、下孔がダイカスト鋳造時に鋳抜きピンにより鋳抜き孔２Ａおよび３Ａとして成形され、ダイカスト鋳造後、所定寸法に切削加工して仕上げられる。

図３に、ポート孔２およびネジ孔３のための鋳抜き孔２Ａおよび３Ａを、鋳抜きピン５および６によりダイカスト鋳造する状態の概略断面図が示されている。固定金型７および可動金型８により、鋳抜き孔２Ａおよび３Ａを成形する肉厚部分４の成形空間９が形成される。この成形空間９に対して鋳抜き孔２Ａおよび３Ａを成形する鋳抜きピン５および６が固定金型７側から突出配置される。ダイカスト鋳造時、上記成形空間９に溶湯を充填することによって、鋳抜きピン５および６によりポート孔２およびネジ孔３の下孔となる鋳抜き孔２Ａおよび３Ａが成形される。

ポート孔２およびネジ孔３が設けられる肉厚部分４は、他の部分よりも肉厚とされており、ダイカスト鋳造時に、溶湯の凝固収縮に伴って凝固収縮空間が発生し、内部に引け巣欠陥が生じ易い。上記のように鋳抜きピン５および６により成形された鋳抜き孔２Ａおよび３Ａを、ポート孔２およびネジ孔３に仕上げるため、その鋳造表面のチル層２Ｂを切削すると、引け巣欠陥が切削面に露出することがあり、この引け巣欠陥を介して圧縮機ハウジング１の内外、あるいはポート孔２およびネジ孔３同士が繋がってしまうことがある。これが圧縮機ハウジング１内の圧力や冷媒ガスが外部に漏洩する原因であることは、既述の通りである。

この圧力や冷媒ガスの漏洩を防止するには、鋳造表面に引け巣欠陥が発生していないチル層２Ｂを一定厚さ以上形成し、所定の切削加工代により切削加工しても、その切削面に引け巣欠陥が露出されないようにすることである。さらに、引け巣欠陥が発生していないチル層２Ｂを切削加工代以上の厚さに形成するには、鋳抜きピンにより鋳抜き孔を局部冷却することが有効と考えられる。上記鋳抜きピン５および６のうち、ネジ孔３用の鋳抜きピン６は、ピン自体が細く、内部に冷却媒体の流路を設けることが困難なため、ポート孔２を成形する比較的太い鋳抜きピン５の内部に、冷却媒体（水）を流す流路を設け、鋳抜きピン５による局部冷却能力を強化して、引け巣欠陥が発生しない領域（チル層２Ｂ）を厚くできるようにする。

図４に、内部に冷却媒体（水）の流路を設けた鋳抜きピン５の構成が示されている。鋳抜きピン５は、中空とされたピン本体５Ａと、ピン本体５Ａの上部にネジ５Ｂを介して連結されたホルダ５Ｃと、ホルダ５Ｃの端部にねじ込まれたプラグ５Ｄと、ホルダ５Ｃ内の上下仕切部に一端が保持され、他端が中空のピン本体５Ａ内部の先端部で開口された中心パイプ５Ｅと、中空のピン本体５Ａと中心パイプ５Ｅとの間に形成され、冷却媒体（水）が流通される冷却媒体流路５Ｆと、ホルダ５Ｃ内の上部空間に接続された冷却媒体供給管５Ｇと、ホルダ５Ｃ内の下部空間に接続された冷却媒体排出管５Ｈと、から構成された二重管構造の鋳抜きピン５とされている。この鋳抜きピン５には、送水装置１０から冷却媒体供給管５Ｇおよび冷却媒体排出管５Ｈを介して冷却媒体（水）が設定された流量で流通可能とされている。

なお、上記鋳抜きピン５は、図５に示された鋳抜きピン５０によって代替可能である。この鋳抜きピン５０は、鋳抜きピン５の中心パイプ５Ｅを仕切り板５０Ｅに代え、仕切り板５０により仕切られた一方の流路を冷却媒体供給側流路５０Ｉ、他方の流路を冷却媒体排出側流路５０Ｊとした仕切り板構造の鋳抜きピンであり、他の構成は鋳抜きピン５と同様につき、同じ符号を付し説明は省略する。

つぎに、上記鋳抜きピン５または５０を用いて、ポート孔２の下孔となる鋳抜き孔２Ａの表面に、引け巣欠陥が発生していない一定厚さ以上のチル層２Ｂを形成する方法および該チル層２Ｂを備えた圧縮機ハウジング１の構成について説明する。まず、図６および図７に示す、溶湯が凝固収縮時のデンドライト樹枝の成長と温度勾配との関係を説明する。
図６および図７に示すように、溶湯の凝固は、固相側から伸びるデンドライト樹枝２０間に、凝固に伴う体積収縮を補うように液相側から溶湯が補給されながら進行する。凝固収縮空間（引け巣）を発生させないようにするには、デンドライト樹枝２０間に十分に溶湯を補給する必要があり、そのためにはデンドライト樹枝２０の発達を抑制することが重要となる。つまり、デンドライト樹枝２０が発達すると、その間に溶湯を十分に補給することができなくなり、引け巣となる凝固収縮空間Ｘ（図６参照）が発生してしまう。

デンドライト樹枝２０の発達は、金型側の冷却能を向上させ、温度勾配Ｇを大きくすることによって抑制することができる。温度勾配Ｇは、次式で表すことができる。
Ｇ＝（Ｔ_Ｌ−Ｔ_Ｓ）／Ｌ
上記式において、Ｔ_Ｌは液相線温度、Ｔ_Ｓは固相線温度、Ｌはデンドライト樹枝２０の長さである。
温度勾配Ｇが小さいと（図６の場合）、デンドライト樹枝２０が発達し、その長さＬがＬ１と長くなる。一方、温度勾配Ｇを大きくすることによって（図７の場合）、デンドライト樹枝２０の発達が抑制され、その長さＬをＬ２と短くすることができる（Ｌ１＞Ｌ２）。

また、温度勾配Ｇを大きくすることによって、デンドライト二次アーム２１の間隔（デンドライト・アーム・スペーシング（以下「ＤＡＳ」という。））を小さくすることができる。このＤＡＳは、図８に示すように、凝固完了後、光学顕微鏡を用いて容易に確認することができる。ＤＡＳとは、隣り合うデンドライト二次アームの中心間の距離であり、デンドライト二次アームが連続して４つ以上並んでいる部分におけるデンドライト二次アーム間隔の平均値とする。具体的には、デンドライト二次アームが４つ以上並んでいる部分を選択し、デンドライト二次アーム間隔のｎ個（ｎは４以上）分の間隔ｌを測定し、ｌ／（ｎ−１）を求める。測定を３個所以上行い、その結果の相加平均をとったものである。

上記の温度勾配Ｇは、金型側の冷却能を高めるほど大きくできる。従って、金型を冷却する冷却媒体の流量を増やして金型の冷却速度を高め、凝固時のデンドライト樹枝２０の発達を抑制すれば、ＤＡＳを小さくすることができ、引け巣の発生していない領域（チル層２Ｂ）の厚さを厚くすることができると考えられる。そこで、以下の実験を行った。

実験は、図４に示した鋳抜きピン５を用い、冷却媒体（水）の流量Ｖ（ｃｃ／ｓ）を変えながら、ポート孔２およびネジ孔３のための鋳抜き孔２Ａおよび３Ａを、鋳抜きピン５および６によりダイカスト鋳造し（図３参照）、鋳肌面（鋳造表面）から所定深さ位置のＤＡＳ（μｍ）をリニアインターセプト法によって測定するとともに、引け巣欠陥のない領域（チル層２Ｂ）の厚さｔ（ｍｍ）を測定した。測定結果は、図９に示す通りである。
なお、上記における鋳造条件は、溶湯温度が６６５℃、金型温度が２００℃、射出速度は低速が０．２ｍ／ｓ、高速が２．３ｍ／ｓである。この鋳造条件は、アルミダイカスト製ハウジング１の一般的成形条件である、溶湯温度６４０℃〜６９０℃、金型温度１５０℃〜３００℃と同等である。また、冷却媒体（水）を流す条件は、射出完了と同時に冷却媒体（水）の流通を開始し、流通時間を３秒間とした。

上記の実験結果を分析し、図１０に、冷却媒体（水）の流量Ｖ（ｃｃ／ｓ）と引け巣欠陥のない領域の厚さｔ（ｍｍ）との関係をグラフ化して表示した。図１０に示す太い実線は、各冷却水流量Ｖ（ｃｃ／ｓ）での引け巣なし領域の厚さｔ（ｍｍ）の最小値を接続したもので、この結果からも、鋳抜きピン５に流す冷却水流量Ｖ（ｃｃ／ｓ）を増やし、鋳抜きピン５による冷却能を高め、凝固時の温度勾配Ｇを大きくすることにより、引け巣なし領域の厚さｔ（ｍｍ）を大きくできることが明らかとなった。特に、冷却水流量Ｖ（ｃｃ／ｓ）を１２．０ｃｃ／ｓ以上とすることにより、引け巣なし領域の厚さｔ（ｍｍ）を０．８（ｍｍ）以上にできることが確認された。

また、図１１に、引け巣が認められる鋳肌面（鋳造表面）からの深さｄ（ｍｍ）とＤＡＳ（μｍ）との関係をグラフ化して表示した。図１１に示す太い実線の領域は、破線で示した各冷却水流量Ｖ（ｃｃ／ｓ）のときの成形品において、各々引け巣が認められる鋳肌面（鋳造表面）からの深さｄ（ｍｍ）、すなわち引け巣なし領域の厚さが最小値（ｔ_ｍｉｎ）となる領域を示しており、この領域を引け巣が認められるＤＡＳの閾値（５．５〜６．９μｍ）とすることができ、引け巣が発生しないＤＡＳの条件は、５．５μｍ以下であることが明らかにされた。

以上から、溶湯が凝固収縮時のデンドライトの発達を抑制し、ＤＡＳ（デンドライト二次アーム間隔）を少なくとも５．５μｍ以下にすれば、圧縮機ハウジング１において、圧力漏れやガス漏れの原因となる引け巣欠陥が発生していないチル層２Ｂ（図２参照）を一定厚さ以上形成できることが理解される。

本実施形態では、鋳抜きピン５によって鋳造されるポート孔２用の鋳抜き孔２Ａの表面に、ＤＡＳが５．５μｍ以下のチル層２Ｂを、ダイカスト鋳造後に切削加工するときの加工代よりも厚く形成した。つまり、切削加工代を通常の０．５ｍｍとした場合、ＤＡＳが５．５μｍ以下のチル層２Ｂを、０．５ｍｍ以上の厚さに形成し、切削加工後その切削面に、ＤＡＳが５．５μｍ以下のチル層２Ｂが残される構成としている。

これにより、鋳抜き孔２Ａを下孔として用い、通常の切削代により切削加工しても、引け巣欠陥がその切削面に露出することがなく、鋳抜き孔２Ａを介しての圧力漏れやガス漏れの発生を確実に防止することができる。従って、圧縮機ハウジング１の製造に際し、その歩留まりを大幅に向上させ、低コストで高品質の圧縮機ハウジング１を製造することができる。
特に、鋳抜きピン５に流す冷却媒体（水）の流量Ｖ（ｃｃ／ｓ）を、１２．０ｃｃ／ｓ以上とすることによって、ＤＡＳが５．５μｍ以下の引け巣なし領域の厚さｔ（ｍｍ）を０．８（ｍｍ）以上にすることができ、圧力漏れやガス漏れの発生を確実に解消することができる。

なお、上記実施形態では、ダイカスト鋳造時、鋳抜きピン５，５０に対して、溶湯の射出完了と同時に、冷却媒体を流通開始されているが、必ずしも同時である必要はなく、溶湯の射出完了直前、例えば射出完了の１秒程度前から冷却媒体を流通させるようにしてもよい。要するに、冷却媒体を流しっ放し、あるいは余り早い時期から冷却媒体を流通させると、金型が冷えすぎて、溶湯充填中にその一部が凝固開始し、湯流れ不良を起す等、溶湯の射出に影響を及ぼすので、かかる影響を及ぼさない範囲であれば、射出完了前に冷却媒体を流通させるようにしてもよい。
また、上記の実施形態は、本発明を圧縮機ハウジング１に適用した例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、他の圧力容器やエンジンのアルミシリンダブロック、トランスミッションケース等をはじめとする広範なアルミダイカスト製品に適用できることは勿論であり、この場合も内部に封入されている流体の漏れを確実に解消することができる。

本発明の一実施形態に係るアルミダイカスト製品の１つである圧縮機ハウジングの外観斜視図である。 図１に示す圧縮機ハウジングのＹ−Ｙ矢視断面図である。 図１に示す圧縮機ハウジングのダイカスト鋳造状態の部分概略断面図である。 図１に示す圧縮機ハウジングのダイカスト鋳造に適用される鋳抜きピンの一例を示す断面図である。 図１に示す圧縮機ハウジングのダイカスト鋳造に適用される鋳抜きピンの他の例を示す断面図である。 金型冷却の温度勾配が小さい場合における溶湯の凝固収縮時の概念図である。 金型冷却の温度勾配が大きい場合における溶湯の凝固収縮時の概念図である。 ＤＡＳ測定用の光学顕微鏡による観察図である。 鋳抜きピンに流す冷却水の流量を変えて鋳造した実験のＤＡＳと引け巣なし領域厚さの測定結果を示すグラフである。 冷却水流量Ｖ（ｃｃ／ｓ）と引け巣欠陥なし領域の厚さｔ（ｍｍ）との関係を示すグラフである。 引け巣が認められる鋳肌面からの深さｄ（ｍｍ）とＤＡＳ（μｍ）との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 圧縮機ハウジング
２ ポート孔
２Ａ 鋳抜き孔
２Ｂ チル層
４ 肉厚部分
５，５０ 鋳抜きピン
５Ａ ピン本体
５Ｅ 中心ピン
５Ｆ，５０Ｉ，５０Ｊ 冷却媒体流路
５０Ｅ 仕切り板
２０ デンドライト樹枝
２１ デンドライト二次アーム
ＤＡＳ デンドライト二次アーム間隔

Claims (11)

1. 他の部分より肉厚とされた肉厚部分に、鋳抜きピンにより鋳抜き孔が成形されるアルミダイカスト製品において、
   前記鋳抜き孔の表面に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層が設けられることを特徴とするアルミダイカスト製品。
2. 前記デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層の厚さが、予め設定される前記鋳抜き孔の切削加工代よりも大きくされることを特徴とする請求項１に記載のアルミダイカスト製品。
3. 前記切削加工代による切削加工後に、前記デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層が残されることを特徴とする請求項２に記載のアルミダイカスト製品。
4. 前記デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層の厚さが、少なくとも０．５ｍｍ以上設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のアルミダイカスト製品。
5. 前記アルミダイカスト製品が、圧力容器であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のアルミダイカスト製品。
6. 前記圧力容器が、圧縮機ハウジングであることを特徴とする請求項５に記載のアルミダイカスト製品。
7. 他の部分より肉厚とされた肉厚部分に、鋳抜きピンにより鋳抜き孔が成形されるアルミダイカスト製品の製造方法において、
   前記鋳抜きピンに、冷却媒体を流通させ、前記鋳抜き孔を局部冷却することにより、該鋳抜き孔の表面に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層を一定厚さ以上形成することを特徴とするアルミダイカスト製品の製造方法。
8. 前記鋳抜きピンに、中空の鋳抜きピン本体内に中心パイプを挿入した二重管構造の鋳抜きピンを用い、その中心パイプから鋳抜きピン先端部に前記冷却媒体を供給し、前記中心パイプと前記ピン本体間の冷却媒体流路へと前記冷却媒体を流通させ、前記鋳抜き孔を局部冷却することを特徴とする請求項７に記載のアルミダイカスト製品の製造方法。
9. 前記冷却媒体が、１２ｃｃ／ｓ以上の流量で流通されることを特徴とする請求項８に記載のアルミダイカスト製品の製造方法。
10. 前記鋳抜きピンに、中空の鋳抜きピン本体内部にピン軸方向に沿う仕切り板を挿入した仕切り板構造の鋳抜きピンを用い、前記仕切り板で仕切られた一方の冷却媒体流路から前記冷却媒体を供給し、前記他方の冷却媒体流路へと前記冷却媒体を流通させ、前記鋳抜き孔を局部冷却することを特徴とする請求項７に記載のアルミダイカスト製品の製造方法。
11. 前記冷却媒体を、溶湯の射出完了と同時またはその直前に流通開始させることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載のアルミダイカスト製品の製造方法。