JP2015042416A - 鋳ぐるみ方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載の鋳ぐるみ方法によれば、被鋳ぐるみ材の47〜70重量倍あるいは鋳造材重量に対する押し湯重量が2〜7倍の金属溶湯を注湯するので、一つの製品を鋳造するために大量の金属溶湯が必要であるとともに、鋳造型のサイズも大型化する。このため材料コストおよび設備コストの高騰を招く。また、特許文献2に記載の鋳ぐるみ方法によれば、被鋳ぐるみ材の表面が鏡面加工できるような形状に限定されるため、さまざまな形状の被鋳ぐるみ材に対してこの工法を適用することができず、汎用性に乏しい。また、複雑な形状の被鋳ぐるみ材に鏡面加工を施した場合、被鋳ぐるみ材の製造コストが高騰する。
本発明は、被鋳ぐるみ材を鋳造用金属により鋳ぐるむ鋳ぐるみ方法であって、液体と固体粒子との混合液を被鋳ぐるみ材の表面に吹き付けることにより被鋳ぐるみ材の表面をウェットブラスト処理する第1工程と、ウェットブラスト処理された被鋳ぐるみ材の表面に鋳造用金属の溶湯を接触させて被鋳ぐるみ材を鋳ぐるむ第2工程と、を含む、鋳ぐるみ方法を提供する。
第1実施形態に係る鋳ぐるみ方法は、第1工程と第2工程とを含む。第1工程では、被鋳ぐるみ材の表面がウェットブラスト処理される。第2工程では、ウェットブラスト処理された被鋳ぐるみ材の表面に鋳造用金属の溶湯が接触される。本実施形態に係る鋳ぐるみ方法は、第1工程と第2工程を実施することにより得られる後述の作用効果を喪失しない限りにおいて、他の工程を含んでも良い。また、被鋳ぐるみ材は、鋳造部材でもよいし、切削加工やその他の方法により成形された金属部材でもよい。好ましくは、被鋳ぐるみ材は、その表面に鋳造用金属の溶湯が接触されたときに、鋳造用金属溶湯の熱によって表面が溶融する程度の融点を有する金属部材である。
第1工程にて実施するウェットブラスト処理による被鋳ぐるみ材表面への凹凸の形成及び表面からの膜類や不純物等の除去を確認するために、以下のような試験を行った。
次に、本実施形態に係る鋳ぐるみ方法により、鋳造用金属の溶湯と被鋳ぐるみ材との接触時に鋳造用金属から被鋳ぐるみ材への受熱効率が向上することを確認するために、図2に示す砂型1を用いて鋳造用金属の溶湯を被鋳ぐるみ材に接触させた。そして、その際における受熱効率を測定した。
また、図2に示す砂型1を用いて第1ワークW1をアルミニウム合金(SiC20vol%含有)で鋳ぐるんだサンプルを切断し、第1ワークW1(被鋳ぐるみ部材)と鋳造用金属(SiC20vol%含有アルミニウム合金)との接触界面を電子顕微鏡(SEM)で観察するとともに、EDXにより接触界面付近の元素を調べた。図5は、第1ワークW1と鋳造用金属との接触界面付近を切断した断面のSEM画像であり、図6は、接触界面付近を切断した断面のEDXによる元素分析結果を示す画像である。
第2実施形態に係る鋳ぐるみ方法は、第1工程と、メッキ工程と、第2工程を含む。メッキ工程は、第1工程と第2工程との間に実施される。第1工程では、被鋳ぐるみ材の表面がウェットブラスト処理される。メッキ工程では、ウェットブラスト処理された被鋳ぐるみ材の表面(ウェットブラスト処理面)に錫メッキ皮膜が形成される。第2工程では、被鋳ぐるみ材のウェットブラスト処理面に形成された錫メッキ皮膜に鋳造用金属の溶湯を接触させて被鋳ぐるみ材を鋳造用金属で鋳ぐるむ。
上記した本実施形態に係る鋳ぐるみ方法により鋳ぐるまれた被鋳ぐるみ材と鋳造用金属との接合強度が高いことを確認するため、以下に示すような実験を行った。
アルミニウム合金(AC4C材)の溶湯を砂型のキャビティに流し込み、直径50mm、高さ50mmの円柱状金属部材を鋳造により6個作製した。作製した6個の円柱状金属部材の外周面にウェットブラスト処理(投射圧:0.45MPa)を施した。この場合において、研磨剤として60メッシュの大きさのアルミナ粉を使用した。
次に、図9に示す実験装置を用い、作製した各サンプルのウェットブラスト処理面(外周面)に鋳造用金属の溶湯を接触させてサンプルを鋳造用金属で鋳ぐるんだ。この実験装置3は、内径100mm、高さ115mmのSiC坩堝4を備える。このSiC坩堝4内に鋳造用金属の溶湯としてSiC10vol%含有のアルミニウム複合材の溶湯(アルミニウム合金溶湯)が充填される。充填されたアルミニウム合金溶湯の温度は720℃〜750℃に調整される。そして、作製した各サンプルを150℃程度に予熱するとともに、予熱した各サンプルをSiC坩堝4内のアルミニウム合金溶湯内に浸漬した。これにより各サンプルのウェットブラスト処理面(外周面)にアルミニウム合金溶湯が接触されて、サンプルがアルミニウム合金に鋳ぐるまれる。
各部位の観察結果に基づいて、各部位の接合状態のそれぞれに評価点数を付した。この場合において、接合界面に隙間が全く形成されていないような接合状態である部位に100点を付し、部分的に隙間が形成されている(部分的に接合されている)ような接合状態である部位に50点を付し、全体的に隙間が形成されている(接合されていない)ような接合状態である部位に0点を付した。そして、4箇所の部位に付された評価点数の合計を4で除すことにより、それぞれのサンプルを用いて成形した成形体の界面接合率(%)を算出した。
Claims (4)
- 被鋳ぐるみ材を鋳造用金属により鋳ぐるむ鋳ぐるみ方法であって、
液体と固体粒子との混合液を被鋳ぐるみ材の表面に吹き付けることにより被鋳ぐるみ材の表面をウェットブラスト処理する第1工程と、
前記ウェットブラスト処理された被鋳ぐるみ材の前記表面に前記鋳造用金属の溶湯を接触させて、被鋳ぐるみ材を鋳ぐるむ第2工程と、
を含む、鋳ぐるみ方法。 - 請求項1に記載の鋳ぐるみ方法において、
前記第1工程にて、被鋳ぐるみ材の表面の算術平均粗さが4.0μm以上となるように、被鋳ぐるみ材がウェットブラスト処理される、鋳ぐるみ方法。 - 請求項1または2に記載の鋳ぐるみ方法において、
前記第1工程と前記第2工程との間に実施される工程であり、前記第1工程にてウェットブラスト処理された前記被鋳ぐるみ材の表面に錫メッキ皮膜を形成するメッキ工程をさらに含み、
前記第2工程にて、前記被鋳ぐるみ材の表面に形成された前記錫メッキ皮膜に前記鋳造用金属の溶湯を接触させる、鋳ぐるみ方法。 - 請求項3に記載の鋳ぐるみ方法において、
前記第2工程にて、前記鋳造用金属の溶湯の熱によって前記錫メッキ皮膜が溶融するとともに、溶融した前記錫メッキ皮膜の熱によって、前記第1工程にて前記被鋳ぐるみ材の表面に形成されている凹凸部分が溶融し、前記凹凸部分を構成していた溶融成分が前記鋳造用金属の溶湯と混ざり合う、鋳ぐるみ方法。
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