JP2024039255A - Die-cast product production method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内部空間を有するダイカスト製品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a die-cast product having an internal space.
現在広く用いられている金属の成型法の一つにダイカストがある。ダイカストによれば、溶湯を金型に圧入することで、寸法精度が高い金属部材を短時間(高サイクル)で製造することが可能である。 Die casting is one of the metal forming methods currently widely used. According to die casting, metal members with high dimensional accuracy can be manufactured in a short time (high cycle) by press-fitting molten metal into a mold.
ダイカストにより製造された金属製品(以下、ダイカスト製品という。)は、寸法精度の高さを活かして、そのまま又は簡単な加工や処理を施されるのみで最終的な製品として扱われることが多い。一方、ダイカストも金型鋳造法の一つであるため、製造できるダイカスト製品の形状には制限がある。例えば、複雑な内部空間(例えば、曲がりくねった熱交換媒体流路)を有するダイカスト製品は、一般的なダイカストで製造することは困難又は不可能である。 Metal products manufactured by die-casting (hereinafter referred to as die-cast products) take advantage of their high dimensional accuracy and are often treated as final products as they are or after being subjected to simple processing and treatment. On the other hand, since die casting is also one of the metal mold casting methods, there are restrictions on the shapes of die-cast products that can be manufactured. For example, die cast products with complex interior spaces (eg, tortuous heat exchange medium channels) are difficult or impossible to manufacture with conventional die casting.
内部空間を有するダイカスト製品を製造するための技術としては、例えば、製品を複数に分割した形状でかつダイカスト鋳造可能な形状の部材を、各部材の接合部側に印籠嵌合(凸型形状と凹型形状とによる嵌合)可能な形状に鋳造する部材鋳造工程と、各部材を各接合部で印籠嵌合することにより基体とし、基体の対向面を所定間隔を保って囲繞し所定外形を成形可能とするキャビティを設けた接合金型に基体を挿入し、キャビティに溶融金属を充填して基体に溶融金属を一体固化してなる製品を成形する接合工程とを備えたダイカスト鋳物製造方法が知られている(特許文献1参照。)。
As a technique for manufacturing a die-cast product having an internal space, for example, the product is divided into a plurality of parts, and a member with a shape that can be die-casted is inro-fitted (with a convex shape) on the joint side of each member. A component casting process in which parts are cast into a shape that can be fitted (fitting with a concave shape), and each component is made into a base by inro fitting at each joint, and the opposing surfaces of the base are surrounded at a predetermined interval to form a predetermined external shape. A die-casting manufacturing method is known which includes a bonding step of inserting a substrate into a bonding mold provided with a cavity to enable the bonding, filling the cavity with molten metal, and forming a product by integrally solidifying the molten metal on the substrate. (See
従来のダイカスト鋳物製造方法(以下、単に「従来の方法」という。)によれば、各部材を印籠嵌合した基体の内部に内部空間を設けることにより、複雑な内部空間を有するダイカスト製品を製造することが可能となる。 According to the conventional method for manufacturing die-cast castings (hereinafter simply referred to as the "conventional method"), die-cast products with complex internal spaces are manufactured by providing an internal space inside a base body into which each member is inro-fitted. It becomes possible to do so.
しかしながら、従来の方法でダイカスト製品を実際に製造した場合、基体を構成する各部材間に意図しない隙間が残存するという問題がある。当該隙間は、例えば内部空間を熱交換媒体流路として用いるときに、熱交換媒体(例えば、水)の漏れやダイカスト製品の破損といった深刻な事態が発生する原因となる。 However, when a die-cast product is actually manufactured using the conventional method, there is a problem in that unintended gaps remain between the members constituting the base body. For example, when the internal space is used as a heat exchange medium flow path, the gap causes serious problems such as leakage of the heat exchange medium (for example, water) and damage to the die-cast product.
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、複雑な内部空間を有するダイカスト製品を製造することが可能であり、かつ、意図しない隙間が残存することを抑制することが可能なダイカスト製品の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a die-casting product that can manufacture die-cast products having complex internal spaces and can suppress the unintended gaps from remaining. The purpose is to provide a method for manufacturing products.
本発明のダイカスト製品の製造方法は、接合することで内部空間を有するインサート部材となる、複数のインサート部材形成用部材をダイカストにより形成する第1工程と、前記複数のインサート部材形成用部材を接合することで前記インサート部材を形成する第2工程と、前記インサート部材を鋳包み部材で鋳包んだダイカスト製品をダイカストにより形成する第3工程とを含むことを特徴とする。 The manufacturing method of the die-cast product of the present invention is characterized by including a first step of forming, by die casting, a plurality of insert member forming members which become an insert member having an internal space when joined together, a second step of forming the insert member by joining the plurality of insert member forming members, and a third step of forming, by die casting, a die-cast product in which the insert member is cast-in with a cast-in member.
本発明のダイカスト製品の製造方法によれば、内部空間を有するインサート部材を鋳包み部材で鋳包んだダイカスト製品をダイカストにより形成する第3工程を含むため、従来の方法と同様に複雑な内部空間を有するダイカスト製品を製造することが可能となる。 According to the method for manufacturing a die-cast product of the present invention, since it includes the third step of forming a die-cast product by die-casting, in which an insert member having an internal space is cast in a cast-in member, the method for manufacturing a die-cast product has a complicated internal space as in the conventional method. It becomes possible to manufacture die-cast products with
また、本発明のダイカスト製品の製造方法においては、複数のインサート部材形成用部材を接合することでインサート部材を形成する第2工程を含むため、複数のインサート部材形成用部材は接合で一体のインサート部材となる。このため、本発明のダイカスト製品の製造方法によれば、意図しない隙間が残存することを抑制することが可能となる。 Furthermore, since the method for manufacturing a die-cast product of the present invention includes the second step of forming an insert member by joining a plurality of insert member forming members, the plurality of insert member forming members are joined to form a single insert. Becomes a member. Therefore, according to the method for manufacturing a die-cast product of the present invention, it is possible to prevent unintended gaps from remaining.
したがって、本発明のダイカスト製品の製造方法は、複雑な内部空間を有するダイカスト製品を製造することが可能であり、かつ、意図しない隙間が残存することを抑制することが可能なダイカスト製品の製造方法となる。 Therefore, the method for manufacturing a die-cast product of the present invention is capable of manufacturing a die-cast product having a complicated internal space, and is capable of suppressing the unintended gap from remaining. becomes.
なお、従来の方法においては、鋳造した各部材を各接合部で印籠嵌合することにより基体(本発明のインサート部材に相当する。)としている。このため、嵌合後、そしてその後の製品製造後においても、基体を構成する各部材間に意図しない隙間が残存する。 In addition, in the conventional method, each cast member is formed into a base body (corresponding to the insert member of the present invention) by inro-fitting each joint part. For this reason, even after fitting and subsequent product manufacturing, unintended gaps remain between the members constituting the base body.
以下、本発明のダイカスト製品の製造方法について、図に示す実施形態に基づいて説明する。各図面は模式図であり、必ずしも実際の構造、構成、比率等を厳密に反映したものではない。以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが本発明に必須であるとは限らない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the manufacturing method of the die-cast product of this invention is demonstrated based on embodiment shown in a figure. Each drawing is a schematic diagram and does not necessarily strictly reflect the actual structure, composition, ratio, etc. The embodiments described below do not limit the claimed invention. Furthermore, not all of the elements and combinations thereof described in the embodiments are essential to the present invention.
[実施形態]
図1は、実施形態に係るダイカスト製品の製造方法のフローチャートである。
実施形態に係るダイカスト製品の製造方法は、図1に示すように、第1工程S10と、第4工程S20と、第2工程S30と、第3工程S40とを含む。以下、各工程について説明する。
[Embodiment]
FIG. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a die-cast product according to an embodiment.
As shown in FIG. 1, the method for manufacturing a die-cast product according to the embodiment includes a first step S10, a fourth step S20, a second step S30, and a third step S40. Each step will be explained below.
1.第1工程S10
図2は、実施形態の第1工程S10で形成されるインサート部材形成用部材10を説明するために示す図である。図2(a)はインサート部材形成用部材10の平面図であり、図2(b)は図2(a)のA1-A1断面図である。
図3は、実施形態の第1工程S10で形成されるインサート部材形成用部材20を説明するために示す図である。図3(a)はインサート部材形成用部材20の平面図であり、図3(b)は図3(a)のA2-A2断面図である。
1. First step S10
FIG. 2 is a diagram shown to explain the insert
FIG. 3 is a diagram shown to explain the insert
第1工程S10は、接合することで内部空間32を有するインサート部材30(後述)となる、複数のインサート部材形成用部材をダイカストにより形成する工程である。このため、第1工程S10は、「インサート部材形成用部材形成工程」と表現することもできる。実施形態においては、複数のインサート部材形成用部材として、インサート部材形成用部材10(図2参照。)及びインサート部材形成用部材20(図3参照。)を形成する。
The first step S10 is a step of forming a plurality of insert member forming members by die-casting, which become an insert member 30 (described later) having an
インサート部材形成用部材10には、図2に示すように、インサート部材30としたときに後述する凹部22と共に内部空間32となる凹部12が形成されている。凹部12は、曲がりくねった溝状の形状からなる。また、凹部12の両側の端部には、それぞれ連通口14が形成されている。図2において符号16で示す面は、第2工程S30で接合される面である接合予定面である。
As shown in FIG. 2, the insert
インサート部材形成用部材20には、図3に示すように、インサート部材30としたときに凹部12と共に内部空間32となる凹部22が形成されている。凹部22は、曲がりくねった溝状の形状からなる。なお、インサート部材形成用部材20には、連通口14は形成されていない。図3において符号26で示す面は、第2工程S30で接合される面である接合予定面である。
As shown in FIG. 3, the insert
上記したインサート部材形成用部材10,20は、一般的なダイカストにより容易に形成可能な形状からなる。このため、インサート部材形成用部材10,20の形成自体に関する詳細な説明は省略する。なお、凹部12,22及び連通口14の一部又は全部は、ダイカスト後の後加工(切削や穴開け)により形成されたものであってもよい。
The insert
第1工程S10において複数のインサート部材形成用部材(インサート部材形成用部材10,20)を形成するのに用いる材料は、第3工程S40においてダイカスト製品40(後述)を形成するのに用いる材料と同じである。本明細書でいう材料の同一性は、日本産業規格(JIS)による分類に準じる程度の同一性のことをいう。
The material used to form the plurality of insert member forming members (insert
第1工程S10において複数のインサート部材形成用部材(インサート部材形成用部材10,20)を形成するのに用いる材料及び第3工程S40においてダイカスト製品40を形成するのに用いる材料は、アルミニウム系材料である。本明細書における「アルミニウム系材料」とは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる材料のことをいう。アルミニウム系材料としては、ダイカスト用の合金であるADC系の材料(ADC12等)を好適に用いることができる。
The material used to form the plurality of insert member forming members (insert
2.第4工程S20
図4は、実施形態の第4工程S20を実施した後におけるインサート部材形成用部材10,20の接合予定面16,26の一部を拡大して示す断面図である。図4(a)は接合予定面16の一部を拡大して示す断面図であり、図4(b)は接合予定面26の一部を拡大して示す断面図である。
図5は、残留応力の付与及び格子欠陥について説明するために示す図である。図5(a)はインサート部材形成用部材10の接合予定面16に残留応力を付与する前の原子の並びを模式的に示す図であり、図5(b)は接合予定面16に残留応力を付与した後の原子の並びを模式的に示す図であり、図5(c)は格子欠陥である転移を説明するために示す模式図であり、図5(d)は格子欠陥である空孔を説明するために示す模式図である。図5(a)及び図5(b)は斜投影図的な図となっており、立方体状に並んだ丸いものは原子である。図5(c)は斜投影図的な図となっており、図5(d)は平面図的な図となっている。図5(c)及び図5(d)において白丸で示すのは原子である。図5はあくまで模式図であり、接合予定面16における具体的な結晶構造等を示すものではない。図5においては原子が単純立方格子状の構造を取っているように図示されているが、これは図をわかりやすくするための便宜的なものであり、インサート部材形成用部材10における原子が実際にこのような構造を取っていることを示すものではない。図5(a)及び図5(b)において符号10で示すのはインサート部材形成用部材10の一部である。
2. Fourth step S20
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a part of the joining
FIG. 5 is a diagram shown for explaining the application of residual stress and lattice defects. FIG. 5(a) is a diagram schematically showing the arrangement of atoms before applying residual stress to the joining
第4工程S20は、インサート部材形成用部材10,20の少なくとも接合予定面16,26に、表面のチル層を残しつつ残留応力を付与する工程である。このため、第4工程S20は、「残留応力付与工程」と表現することもできる。第4工程S20は、第1工程S10と第2工程S30との間に実施する。
The fourth step S20 is a step of applying residual stress to at least the joining
本明細書における「チル層」とは、ダイカストで形成した部材(以下、ダイカスト部材という。)における特徴的な構造であって、ダイカスト部材の表面付近に形成される比較的高強度の構造のことをいう。ダイカスト部材は、溶湯を金型に高圧で注入することにより形成されるが、ダイカスト部材の表面となる部分は、金型との接触等の関係でダイカスト部材の内部となる部分と比較して急冷される。このため、ダイカスト部材の表面には内部と比較して高密度の(空隙が少ない)構造であるチル層が形成される。チル層は明確な境界を有するものではないが、例えば、アルミニウム系材料を用いて形成したダイカスト部材においては、表面から0.3mm程度の範囲をチル層として扱うことが妥当であると考えられている。 The term "chill layer" as used herein refers to a characteristic structure of a die-cast member (hereinafter referred to as a die-cast member), and a relatively high-strength structure formed near the surface of the die-cast member. means. Die-cast parts are formed by injecting molten metal into a mold at high pressure, but the surface part of the die-cast part is cooled more rapidly than the inner part of the die-cast part due to contact with the mold, etc. be done. Therefore, a chill layer is formed on the surface of the die-cast member, which has a structure with higher density (fewer voids) than the inside. Although the chill layer does not have clear boundaries, for example, in die-cast members formed using aluminum-based materials, it is considered appropriate to treat the range of about 0.3 mm from the surface as the chill layer. There is.
本明細書における「残留応力」とは、物体内に存在(残存)する応力のことをいう。ダイカストで製造しただけでもダイカスト部材内に応力は残留するため、本明細書における「残留応力を付与する」とは、「残留応力を増加させる」ということもできる。 "Residual stress" as used herein refers to stress that exists (remains) within an object. Since stress remains in a die-cast member even if it is manufactured by die-casting, "applying residual stress" in this specification can also be referred to as "increasing residual stress."
第4工程S20においては、対象面(少なくとも接合予定面16,26)の表面を塑性変形させることで残留応力を付与する。具体的には、第4工程S20においては、ショットブラストによる処理により残留応力を付与する。ショットブラストによる処理とは、対象の表面に投射材(粒体)を衝突させる処理のことをいう。投射材の材料、粒径や投射材を衝突させる速さ等の条件は、インサート部材形成用部材10,20を構成する材料の種類等に応じて任意に決定することができる。ただし、当該条件の設定に当たっては、接合予定面16,26の表面が削れてチル層が無くなってしまうことがないように留意する必要がある。投射材の材料に関しては、例えば、アルミニウム系材料や鉄鋼材料を好適に用いることができる。ショットブラストによる処理を実施すると、投射材の衝突により接合予定面16,26の表面に細かな凹凸が形成される(図4参照。)。なお、図4は模式図であるため、表面の凹凸の大きさ、比率、形状等は図示したものに限られない。
In the fourth step S20, residual stress is applied by plastically deforming the surface of the target surface (at least the surfaces to be joined 16, 26). Specifically, in the fourth step S20, residual stress is applied by shot blasting. The shot blasting process refers to a process in which a projecting material (granules) collides with the surface of an object. Conditions such as the material of the shot material, the particle size, and the speed at which the shot material is made to collide can be arbitrarily determined depending on the type of material constituting the insert
なお、第4工程S20においては、インサート部材形成用部材10,20の接合予定面16,26以外の面についても残留応力を付与してもよい。
In addition, in the fourth step S20, residual stress may be applied to surfaces other than the joining
ここで、残留応力の付与について、インサート部材形成用部材10を例にとって説明する。接合予定面16に残留応力を付与することで、接合予定面16における原子レベルの構造(特に金属結晶構造)に影響を与え(図5(a)及び図5(b)参照。)、原子配列の乱れである格子欠陥の発生を促進させることができる。特に、接合予定面16の表面を塑性変形させることで接合予定面16に残留応力を付与することにより、原子配列が列単位でずれる線状の格子欠陥である転移d1(図5(c))を多く発生させることが可能となる。また、残留応力の付与により、点状の格子欠陥である空孔d2(図5(d)参照。)や面状の格子欠陥も発生し得る。上記の事項はインサート部材形成用部材20においても同様である。
Here, the application of residual stress will be explained using the insert
なお、接合予定面16,26は、それぞれ所定の面粗度を有することが好ましい。本明細書における「所定の面粗度」とは、第2工程において接合のために接合予定面に圧力をかけたときに、接合予定面における凹凸の変形、破壊、滑り等の表面微細構造の変化を発生させやすい粗さのことをいう。材料の種類や必要な接合強度等によって所定の面粗度の好適な数値は異なってくるが、一般にRa=0.05μm以上とすることが好ましいと考えられる。なお、本明細書における「表面微細構造」とは、原子スケールの表面構造のことをいう。
Note that it is preferable that the
3.第2工程S30
図6は、実施形態の第2工程S30においてインサート部材30を形成する様子を示す図である。図6(a)はインサート部材形成用部材10とインサート部材形成用部材20とを相対的に押圧している状態を示す断面図であり、図6(b)は押圧時における接合予定面16,26の様子を示す拡大断面図であり、図6(c)は拡散接合により形成されたインサート部材30を示す断面図であり、図6(d)は接合後における接合界面の様子を示す拡大断面図である。図6(a)における符号P及び太矢印は、インサート部材形成用部材10とインサート部材形成用部材20とを相対的に押圧していることを表すものである。
3. Second step S30
FIG. 6 is a diagram showing how the
第2工程S30は、複数のインサート部材形成用部材(インサート部材形成用部材10,20)を接合することでインサート部材30を形成する工程である。このため、第2工程S30は、「接合工程」と表現することもできる。第2工程S30においては、複数のインサート部材形成用部材(インサート部材形成用部材10,20)を拡散接合することでインサート部材30を形成する。
The second step S30 is a step of forming the
第2工程S30においては、接合予定面16と接合予定面26とを接触させた状態で、接合予定面16,26に圧力がかかるようにインサート部材形成用部材10,20を相対的に押圧し(図6(a)参照。)、インサート部材形成用部材10,20を拡散接合する。その結果、インサート部材30が形成される(図6(c)及び図6(d)参照。)。なお、図6(c)等において符号10aで表示するのはインサート部材30におけるインサート部材形成用部材10であった部分であり、符号20aで表示するのはインサート部材30におけるインサート部材形成用部材20であった部分である。図6(c)における二点鎖線は接合界面を示すものであるが、当該二点鎖線は接合界面が残存していることを示すものではなく、図示する物が複数の部材から形成されたものであることをわかりやすく示すためのものである。これは、後述する図10及び図11においても同様である。
In the second step S30, the insert
第2工程S30においては、インサート部材形成用部材10,20を相対的に押圧することにより、接合予定面16,26に表面微細構造の変化を発生させながら、インサート部材形成用部材10,20を拡散接合してインサート部材30を形成する。表面微細構造の変化とは凹凸の変形、破壊、滑り等であり(図6(b)参照。)、これらと接合予定面16,26に付与された残留応力との組み合わせにより拡散接合が促進される。
In the second step S30, the insert
なお、残留応力を付与した接合予定面の間で拡散接合が促進される原理については、以下のとおりであると考えられる。各接合予定面に残留応力を付与することで、上記したように各接合予定面において格子欠陥の発生を促進させることができる。格子欠陥が増加することで、各接合予定面は原子が移動しやすい状態となる。その結果、接合予定面の間(接合界面)における原子の拡散や金属結合の確立を活発化させることが可能となる。 The principle by which diffusion bonding is promoted between the surfaces to be joined to which residual stress has been applied is believed to be as follows. By applying residual stress to each surface to be joined, it is possible to promote the occurrence of lattice defects in each surface to be joined, as described above. As the number of lattice defects increases, each surface to be joined becomes in a state in which atoms can easily move. As a result, it is possible to activate the diffusion of atoms and the establishment of metallic bonds between the surfaces to be joined (the joint interface).
本明細書における「インサート部材形成用部材10,20を相対的に押圧する」とは、あるインサート部材形成用部材(例えば、インサート部材形成用部材20)を固定して別のインサート部材形成用部材(例えば、インサート部材形成用部材10)に移動力をかけることにより押圧することのみをいうものではない。移動力をかけるインサート部材形成用部材は上記と逆でもよい。また、インサート部材形成用部材10,20の両方に移動力をかけることにより押圧してもよい。なお、図6(a)においては、太矢印Pにより押圧を表現しているが、これは模式的な表現であり、インサート部材形成用部材の特定の点に圧力を集中させることを示すものではない。
In this specification, "relatively pressing the insert
第2工程S30においては、拡散接合を促進させるためにインサート部材形成用部材10,20を加熱し、インサート部材形成用部材10,20をある程度の温度(ただし、融点以下の温度)に保ちながら実施することが好ましい。すなわち、第2工程S30においては、インサート部材形成用部材10,20が拡散接合可能な温度条件の下で(好ましくは拡散接合に適した温度条件の下で)、インサート部材形成用部材10,20を相対的に押圧することが好ましい。
In the second step S30, the insert
拡散接合に適した温度条件は、主にインサート部材形成用部材10,20を構成する材料の種類により異なってくる。例えば、当該材料がアルミニウム系材料のADC12である場合には、500~550℃程度の温度とすることができる。また、かけるべき圧力については、インサート部材形成用部材10,20を構成する材料の種類、インサート部材形成用部材10,20の形状、接合温度等により最適値が大きく変わってくるため適切な数値を挙げることは難しいが、おおむねMPaオーダーの圧力が必要となると考えられる。
Temperature conditions suitable for diffusion bonding differ mainly depending on the type of material constituting the insert
インサート部材形成用部材10,20を拡散接合する場合、高い接合力を得るためには、温度及び圧力をある程度保持する必要がある。当該時間はインサート部材形成用部材10,20を構成する材料の種類、インサート部材形成用部材10,20の形状、接合温度、圧力等により異なってくるが、例えば、10分~3時間程度とすることができる。
When the insert
第2工程S30は、真空中や不活性ガス中で実施することが好ましい。なお、第2工程S30は、空気存在下で実施することも可能であると考えられる。 The second step S30 is preferably carried out in vacuum or in an inert gas. Note that it is considered that the second step S30 can also be performed in the presence of air.
第2工程S30においては、インサート部材30として、内部空間32が2つの連通口14により外部と連通しているものを形成する(図6(c)参照。)。
In the second step S30, an
4.第3工程S40
図7は、実施形態の第3工程S40で用いる製品用金型100を説明するために示す図である。図7(a)は製品用金型100の平面図であり、図7(b)は図7(a)のA3-A3断面図である。
図8は、実施形態の第3工程S40で用いる製品用金型200を説明するために示す図である。図8(a)は製品用金型200の平面図であり、図8(b)は図8(a)のA4-A4断面図である。
図9は、実施形態の第3工程S40で用いる製品用金型100,200を組み合わせた様子を示す断面図である。
図10は、実施形態の第3工程S40においてダイカスト製品40を形成する様子を示す図である。図10(a)~図10(d)は各工程図である。
図11は、実施形態の第3工程S40で形成されるダイカスト製品40を説明するために示す図である。図11(a)はダイカスト製品40の平面図であり、図11(b)は図11(a)のA5-A5断面図である。
4. Third step S40
FIG. 7 is a diagram shown to explain the
FIG. 8 is a diagram shown to explain the
FIG. 9 is a cross-sectional view showing how the
FIG. 10 is a diagram showing how a die-
FIG. 11 is a diagram shown to explain the die-
第3工程S40は、インサート部材30を鋳包み部材42aで鋳包んだダイカスト製品40をダイカストにより形成する工程である。このため、第3工程S40は、「ダイカスト製品形成工程」と表現することもできる。「インサート部材を鋳包み部材で鋳包んだダイカスト製品」は、「インサート部材の一部又は全部が鋳包み部材で覆われた構造を有するダイカスト製品」と表現することもできる。
The third step S40 is a step of forming, by die-casting, a die-
まず、第3工程S40で用いる製品用金型100,200について説明する。なお、製品用金型100,200のうちどちらが可動型でどちらが固定型であるかは本発明の本質に関係しないため、説明を省略する。また、図7~図10で示すのは、製品用金型100,200の構造の一部であり、製品用金型100,200は図示又は説明した以外の構造等を有していてもよい。当該構造としては、例えば、固定用のねじ穴、各種ピンを通すための孔、熱交換媒体流路、脱気のための空間又は孔を挙げることができる。
First, the
製品用金型100は、図7に示すように、ダイカスト製品40の形状の一部に対応する製品対応部102を有する。製品対応部102には、インサート部材30の一部(連通口14付近の部分)の形状に対応し、型締め時にインサート部材30を保持するためのインサート部材保持部104が形成されている。また、製品用金型100には、湯道106(ランナー)が形成されている。
The
製品用金型200は、図8に示すように、ダイカスト製品40の形状の一部に対応する製品対応部202を有する。製品対応部202には、インサート部材30の一部(連通口14付近の部分)の形状に対応し、型締め時にインサート部材30を保持するためのインサート部材保持部204が形成されている。また、製品用金型200には、湯道206(ゲート)が形成されている。製品用金型100と製品用金型200とを組み合わせる(型締めする)ことで、ダイカスト製品40の形状に対応したキャビティCが形成される(図9参照。)。
The
次に、製品用金型100,200を用いたダイカスト製品40の形成について説明する。なお、ダイカストよる成型には、金型以外にも、金型を開閉する開閉装置、溶湯を金型内に注入する注入装置等が必要となるが、これらは一般的なものであるため、図示及び説明を省略する。
Next, the formation of the die-
まず、製品用金型200の製品対応部202内の所定の位置に、インサート部材30を配置する(図10(a)参照。)。実施形態においては、インサート部材30の連通口14付近の部分がインサート部材保持部104(図10においては符号を図示せず。)と接触するようにインサート部材30を配置する。
First, the
次に、製品用金型200と製品用金型100とを組みあわせて(型締めして)、キャビティCを形成する(図10(b)参照。)。このとき、インサート部材30の連通口14付近の部分をインサート部材保持部104とインサート部材保持部204(図10においては符号を図示せず。)とで挟むようにする。このようにすることで、製品用金型100,200のキャビティCに少なくとも一部(実施形態においては、連通口14付近の部分以外の部分)が接するようにインサート部材30を配置することができる。また、製品用金型100,200により(具体的には、インサート部材保持部204により)、連通口14が仮に閉塞される。
Next, the
次に、湯道106,206(図10においては図示せず。)を介して、鋳包み用溶湯42をキャビティC内に導入する(図10(c)参照。)。実施形態においては、製品用金型100,200により(具体的には、インサート部材保持部204により)連通口14を仮に閉塞した状態でダイカスト製品40を形成する。本明細書における「連通口を仮に閉塞した状態」は、ダイカスト製品を形成した後で閉塞を解除できるように連通口を閉塞した状態のことをいう。
Next, the cast-in
その後、鋳包み用溶湯42を固化させて鋳包み部材42aとすることでダイカスト製品40を形成する(図10(d)参照。)。ダイカストでは比較的短時間で鋳包み用溶湯42が冷却されるため、インサート部材30が溶融することはない。一方、鋳包み用溶湯42が固化する過程において収縮するため、熱と圧力により、インサート部材30と鋳包み用溶湯42との間に拡散接合又はこれに近い現象が発生すると考えられる。このため、インサート部材30は鋳包み部材42aと一体となる。なお、図10(d)等において符号30aで示すのは、ダイカスト製品40におけるインサート部材30であった部分である。
Thereafter, the die-
図示による説明は省略するが、製品用金型100,200を型開きすることでダイカスト製品40を取り出すことができる。ダイカスト製品40を取り出した後においては、湯道106,206で固化した金属材の除去やバリ取り等、ダイカストの分野において通常行われる処理を実施することができる。
Although explanations using illustrations are omitted, the die-
上記の工程により、複雑な内部空間32を有するダイカスト製品40を製造することができる(図11参照。)。なお、ダイカスト製品40における内部空間32は熱交換媒体流路である。連通口14を介して内部空間32に熱交換媒体(例えば、水、油等の液体や空気、不活性ガス等の気体)を流通させることで、ダイカスト製品40やダイカスト製品40と接触している物を冷却したり加温したりすることが可能である。
Through the above steps, a die-
ダイカスト製品40のような、本発明のダイカスト製品の製造方法により製造したダイカスト製品(内部空間を熱交換媒体流路として利用できるもの)は、例えば、動力発生装置(エンジン、モーター等)、動力交換・伝達装置(ロボットの関節、変速機、軸受け等)、電子部品・モジュール(集積回路、半導体装置、これらのモジュール等)、照明装置(車両等のヘッドライト、テールライト等)又は蓄電装置(バッテリー、キャパシタ等)の温度を調節するための温度調節部材として用いることができる。 A die-cast product manufactured by the method for manufacturing a die-cast product of the present invention, such as the die-cast product 40 (in which the internal space can be used as a heat exchange medium flow path), can be used, for example, as a power generator (engine, motor, etc.), a power exchanger, etc.・Transmission devices (robot joints, transmissions, bearings, etc.), electronic components/modules (integrated circuits, semiconductor devices, these modules, etc.), lighting devices (vehicle headlights, taillights, etc.) or power storage devices (batteries) , a capacitor, etc.).
ダイカスト製品が動力発生装置(エンジン、モーター等)の温度を調節するための温度調節部材である場合には、使用時に発生する熱を熱交換媒体の流通により急速に除去することで、動力発生装置の性能を長時間にわたって良好に発揮させることが可能となる。
また、ダイカスト製品が動力交換・伝達装置(ロボットの関節、変速機、軸受け等)の温度を調節するための温度調節部材である場合には、使用時に発生する熱を熱交換媒体の流通により急速に除去することで、動力交換・伝達装置に長時間にわたって精密な動作を行わせることが可能となる。
また、ダイカスト製品が電子部品・モジュール(集積回路、半導体装置、これらのモジュール等)の温度を調節するための温度調節部材である場合には、使用時に発生する熱を熱交換媒体の流通により急速に除去することで、電子部品・モジュールの性能を長時間にわたって良好に発揮させることが可能となる。
また、ダイカスト製品が照明装置(車両等のヘッドライト、テールライト等)の温度を調節するための温度調節部材である場合には、使用時に発生する熱を熱交換媒体の流通により急速に除去することで、照明装置の性能を長時間にわたって良好に発揮させることが可能となる。
また、ダイカスト製品が蓄電装置(バッテリー、キャパシタ等)の温度を調節するための温度調節部材である場合には、使用時(充電時や放電時)に発生する熱を熱交換媒体の流通により急速に除去することで、蓄電装置の性能を長時間にわたって良好に発揮させることが可能となる。さらに、寒冷地等において蓄電装置の温度が低くなりすぎている場合には、ダイカスト製品内に温かい熱交換媒体を流通させて加温することで、低温による蓄電装置の性能低下を抑制することが可能となる。
If the die-cast product is a temperature regulating member for regulating the temperature of a power generating device (engine, motor, etc.), the heat generated during use can be rapidly removed through the flow of a heat exchange medium. It becomes possible to exhibit good performance over a long period of time.
In addition, if the die-cast product is a temperature regulating member for regulating the temperature of power exchange/transmission devices (robot joints, transmissions, bearings, etc.), the heat generated during use can be rapidly absorbed by the circulation of a heat exchange medium. By removing these particles, it becomes possible to allow the power exchange/transmission device to perform precise operations over a long period of time.
In addition, if the die-cast product is a temperature regulating member for regulating the temperature of electronic parts/modules (integrated circuits, semiconductor devices, these modules, etc.), the heat generated during use can be rapidly absorbed by the circulation of a heat exchange medium. By removing these particles, it is possible to maintain the performance of electronic components and modules for a long time.
In addition, if the die-cast product is a temperature regulating member for regulating the temperature of a lighting device (headlights, taillights, etc. of vehicles, etc.), the heat generated during use is rapidly removed by the circulation of a heat exchange medium. This allows the illumination device to exhibit good performance over a long period of time.
In addition, if the die-cast product is a temperature control member for regulating the temperature of a power storage device (battery, capacitor, etc.), the heat generated during use (during charging or discharging) can be rapidly absorbed by the circulation of a heat exchange medium. By removing these particles, it is possible to maintain the performance of the power storage device over a long period of time. Furthermore, if the temperature of the power storage device becomes too low in cold regions, etc., it is possible to prevent the performance of the power storage device from deteriorating due to low temperatures by circulating a warm heat exchange medium inside the die-cast product to heat it. It becomes possible.
なお、本発明のダイカスト製品の製造方法により製造したダイカスト製品である温度調節部材は熱交換媒体の流通により温度調節を行うため、既存のヒートシンクとは異なり、フィン状や剣山状のかさばる放熱構造を温度調節対象の付近に配設する必要が無い。このため、当該温度調節部材は、温度調節対象の近辺に広いスペースを確保できない場合や、温度調節対象の近辺を小型化したい場合に好適に用いることができる。なお、温度調節部材は、温度調節対象に組み込まれるものであってもよいし、外付けされるものであってもよい。 Note that the temperature control member, which is a die-cast product manufactured by the method of manufacturing a die-cast product of the present invention, adjusts the temperature by circulating a heat exchange medium, so unlike existing heat sinks, it does not have a bulky heat dissipation structure in the form of fins or crests. There is no need to install it near the temperature control target. Therefore, the temperature control member can be suitably used when a large space cannot be secured near the temperature control target or when it is desired to downsize the temperature control target. Note that the temperature adjustment member may be built into the object to be temperature adjusted, or may be attached externally.
また、本発明のダイカスト製品の製造方法により製造したダイカスト製品は、熱交換媒体の流通により、温度が高い部位と温度が低い部位との間の熱交換を実現するための熱交換部材として用いることができる。ヒートシンクは吸収した熱を周囲に捨てることしかできないが、このような熱交換部材においては、熱交換媒体の流通により吸収した熱を加温が必要な部位に移動させることが可能となる。例えば、寒冷地で使用するハイブリッドカーにおいて、上記した熱交換部材を用いてエンジンから吸収した熱を蓄電装置や空調装置に移動させることで、エネルギーの無駄を低減しつつ各装置の温度調節を行うことが可能となる。上記熱交換部材は、熱交換媒体を流通させるための装置等と組み合わせた熱交換システムの一部であるともいえる。当該熱交換部材は、車両、工場、家屋等に適用することが可能であると考えられる。 Moreover, the die-cast product manufactured by the method for manufacturing a die-cast product of the present invention can be used as a heat exchange member for realizing heat exchange between a region with a high temperature and a region with a low temperature by circulating a heat exchange medium. I can do it. A heat sink can only dissipate the absorbed heat to the surroundings, but in such a heat exchange member, the circulation of the heat exchange medium allows the absorbed heat to be transferred to a region that requires heating. For example, in a hybrid car used in a cold region, the heat exchanger described above is used to transfer the heat absorbed from the engine to the power storage device and air conditioner, thereby reducing energy waste and regulating the temperature of each device. becomes possible. The above heat exchange member can also be said to be part of a heat exchange system combined with a device for circulating a heat exchange medium. It is thought that the heat exchange member can be applied to vehicles, factories, houses, etc.
5.実施形態に係るダイカスト製品の製造方法の効果 5. Effects of the method for manufacturing a die-cast product according to the embodiment
実施形態に係るダイカスト製品の製造方法によれば、内部空間32を有するインサート部材30を鋳包み部材42aで鋳包んだダイカスト製品40をダイカストにより形成する第3工程S40を含むため、従来の方法と同様に複雑な内部空間32を有するダイカスト製品40を製造することが可能となる。
The method for manufacturing a die-cast product according to the embodiment includes a third step S40 of forming a die-
また、実施形態に係るダイカスト製品の製造方法においては、複数のインサート部材形成用部材(インサート部材形成用部材10,20)を接合することでインサート部材30を形成する第2工程S30を含むため、複数のインサート部材形成用部材(インサート部材形成用部材10,20)は接合で一体のインサート部材30となる。このため、実施形態に係るダイカスト製品の製造方法によれば、意図しない隙間が残存することを抑制することが可能となる。
Furthermore, since the method for manufacturing a die-cast product according to the embodiment includes a second step S30 of forming the
したがって、実施形態に係るダイカスト製品の製造方法は、複雑な内部空間32を有するダイカスト製品40を製造することが可能であり、かつ、意図しない隙間が残存することを抑制することが可能なダイカスト製品の製造方法となる。
Therefore, the method for manufacturing a die-cast product according to the embodiment makes it possible to manufacture a die-
また、実施形態に係るダイカスト製品の製造方法によれば、複数のインサート部材形成用部材(インサート部材形成用部材10,20)を接合することでインサート部材30を形成する第2工程S30を含むため、ダイカスト製品40をダイカストにより形成する際における内部空間32への鋳包み用溶湯42の侵入を防ぐための構造(例えば、階段状のラビリンス構造や余計な内部空間)を形成する必要がなく、嵌合を用いる従来の方法と比較してはるかに薄型のインサート部材30を形成することが可能となる。
Furthermore, according to the method for manufacturing a die-cast product according to the embodiment, the second step S30 includes forming the
また、実施形態に係るダイカスト製品の製造方法によれば、第3工程S40においては、キャビティCを形成可能な製品用金型100,200のキャビティCに少なくとも一部が接するようにインサート部材30を配置した後、鋳包み用溶湯42をキャビティC内に導入し、鋳包み用溶湯42を固化させて鋳包み部材42aとすることでダイカスト製品40を形成するため、インサート部材30を確実に鋳包むことが可能となる。
Further, according to the method for manufacturing a die-cast product according to the embodiment, in the third step S40, the
また、実施形態に係るダイカスト製品の製造方法によれば、第1工程S10において複数のインサート部材形成用部材(インサート部材形成用部材10,20)を形成するのに用いる材料は、第3工程S40においてダイカスト製品40を形成するのに用いる材料と同じであるため、インサート部材30であった部分30aと鋳包み部材42aとの間に発生する応力(特に熱応力)を低減し、温度変化があってもインサート部材30であった部分30aと鋳包み部材42aとが剥離しにくいダイカスト製品40を製造することが可能となる。
Further, according to the method for manufacturing a die-cast product according to the embodiment, the material used to form the plurality of insert member forming members (insert
また、実施形態に係るダイカスト製品の製造方法によれば、第1工程S10において複数のインサート部材形成用部材(インサート部材形成用部材10,20)を形成するのに用いる材料及び第3工程S40においてダイカスト製品40を形成するのに用いる材料は、アルミニウム系材料であるため、アルミニウム系材料の強度や軽量さを活かして様々な分野に使用可能なダイカスト製品40を製造することが可能となる。
Further, according to the method for manufacturing a die-cast product according to the embodiment, the material used to form the plurality of insert member forming members (insert
また、実施形態に係るダイカスト製品の製造方法によれば、インサート部材形成用部材10,20の少なくとも接合予定面16,26に、表面のチル層を残しつつ残留応力を付与する第4工程S20を、第1工程S10と第2工程S30との間に含み、第2工程S30においては、複数のインサート部材形成用部材(インサート部材形成用部材10,20)を拡散接合することでインサート部材30を形成するため、一般的には高い接合強度が得られにくいとされているダイカストにより形成した複数のインサート部材形成用部材(インサート部材形成用部材10,20)を高い接合強度で接合することが可能となる。
Further, according to the method for manufacturing a die-cast product according to the embodiment, the fourth step S20 is performed in which residual stress is applied to at least the joining
また、実施形態に係るダイカスト製品の製造方法によれば、第4工程S20においては、ショットブラストによる処理により残留応力を付与するため、簡便な方法で、微細な凹凸を形成しつつ残留応力を付与することが可能となる。 Furthermore, according to the method for manufacturing a die-cast product according to the embodiment, in the fourth step S20, residual stress is applied by shot blasting, so that residual stress is applied while forming fine irregularities using a simple method. It becomes possible to do so.
また、実施形態に係るダイカスト製品の製造方法によれば、第2工程S30においては、インサート部材30として、内部空間32が2つの連通口14により外部と連通しているものを形成し、第3工程S40においては、連通口14を閉塞した状態でダイカスト製品40を形成するため、内部空間32を外部と流体をやり取り可能な空間(例えば、熱交換媒体流路)として利用することが可能となる。
Further, according to the method for manufacturing a die-cast product according to the embodiment, in the second step S30, an
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。 Although the present invention has been described above based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. It is possible to implement the present invention in various ways without departing from the spirit thereof, and for example, the following modifications are also possible.
(1)上記実施形態におけるインサート部材形成用部材10,20、インサート部材30及びダイカスト製品40の形状はあくまで例示であり、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて任意の形状とすることができる。
(1) The shapes of the insert
(2)上記実施形態においては、複数のインサート部材形成用部材は2つのインサート部材形成用部材10,20であったが、本発明はこれに限定されるものではない。複数のインサート部材形成用部材は3つ以上のインサート部材形成用部材であってもよい。なお、複数のインサート部材形成用部材が3つ以上のインサート部材形成用部材からなる場合には、第2工程においては全てのインサート部材形成用部材を一度に接合することとしてもよいし、2つずつ接合することとしてもよい。
(2) In the above embodiment, the plurality of insert member forming members are two insert
(3)上記実施形態においては、第1工程S10において複数のインサート部材形成用部材(インサート部材形成用部材10,20)を形成するのに用いる材料は、第3工程S40においてダイカスト製品40を形成するのに用いる材料と同じであるが、本発明はこれに限定されるものではない。第1工程において複数のインサート部材形成用部材を形成するのに用いる材料は、第3工程においてダイカスト製品を形成するのに用いる材料と異なる材料であってもよい。
(3) In the above embodiment, the material used to form the plurality of insert member forming members (insert
(4)上記実施形態においては、第1工程S10において複数のインサート部材形成用部材(インサート部材形成用部材10,20)を形成するのに用いる材料と、第3工程S40においてダイカスト製品40を形成するのに用いる材料とはアルミニウム系材料であったが、本発明はこれに限定されるものではない。ダイカストが可能な金属材料であれば、本発明に適用することができる。
(4) In the above embodiment, the material used to form a plurality of insert member forming members (insert
(5)上記実施形態においては、対象面の表面を塑性変形させることで残留応力を付与するが、本発明はこれに限定されるものではない。塑性変形以外の手段(例えば、急冷等の熱処理)により対象面に残留応力を付与してもよい。 (5) In the above embodiment, residual stress is applied by plastically deforming the surface of the target surface, but the present invention is not limited to this. Residual stress may be applied to the target surface by means other than plastic deformation (for example, heat treatment such as rapid cooling).
(6)上記実施形態においては、ショットブラストによる処理により残留応力を付与するが、本発明はこれに限定されるものではない。ショットブラストによる処理以外の処理により残留応力を付与してもよい。 (6) In the above embodiment, residual stress is imparted by shot blasting, but the present invention is not limited to this. Residual stress may be imparted by a treatment other than shot blasting.
(7)上記実施形態においては、第2工程S30において、インサート部材30として、内部空間32が少なくとも2つの連通口14により外部と連通しているものを形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。連通口の数は用途や内部空間の形状に応じて変更することができ、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。また、内部空間を断熱や軽量化のような用途のために形成する場合には、連通口が存在していなくてもよい。
(7) In the above embodiment, the
(8)本発明においては、第3工程の後に、内部空間を構成する壁面に保護層を形成する第5工程をさらに含んでもよい。保護層としては、樹脂層や酸化被膜層を挙げることができる。樹脂層は、ディッピング等により形成することができる。酸化被膜層は、アルマイト処理等により形成することができる。 (8) The present invention may further include a fifth step of forming a protective layer on the wall surface constituting the internal space after the third step. Examples of the protective layer include a resin layer and an oxide film layer. The resin layer can be formed by dipping or the like. The oxide film layer can be formed by alumite treatment or the like.
10,20…インサート部材形成用部材、10a,20a…インサート部材におけるインサート部材形成用部材であった部分、12,22…凹部、14…連通口、16,26…接合予定面、30…インサート部材、30a…ダイカスト製品におけるインサート部材であった部分、32…内部空間、40…ダイカスト製品、42…鋳包み用溶湯、42a…鋳包み部材、100,200…製品用金型、102,202…製品対応部、104,204…インサート部材保持部、106,206…湯道、C…キャビティ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記複数のインサート部材形成用部材を接合することで前記インサート部材を形成する第2工程と、
前記インサート部材を鋳包み部材で鋳包んだダイカスト製品をダイカストにより形成する第3工程とを含むことを特徴とするダイカスト製品の製造方法。 A first step of forming by die-casting a plurality of insert member forming members that become an insert member having an internal space by joining;
a second step of forming the insert member by joining the plurality of insert member forming members;
A method for manufacturing a die-cast product, comprising a third step of forming a die-cast product by die-casting, in which the insert member is cast into a cast-in member.
前記インサート部材形成用部材の少なくとも前記接合予定面に、表面のチル層を残しつつ残留応力を付与する第4工程を、前記第1工程と前記第2工程との間に含み、
前記第2工程においては、前記複数のインサート部材形成用部材を拡散接合することで前記インサート部材を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載のダイカスト製品の製造方法。 In each insert member forming member constituting the plurality of insert member forming members, when the surface to be joined in the second step is the planned joining surface,
a fourth step of applying residual stress to at least the surface to be joined of the insert member forming member while leaving a chilled layer on the surface between the first step and the second step;
3. The method for manufacturing a die-cast product according to claim 1, wherein in the second step, the insert member is formed by diffusion bonding the plurality of insert member forming members.
前記第3工程においては、前記連通口を仮に閉塞した状態で前記ダイカスト製品を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載のダイカスト製品の製造方法。 In the second step, forming the insert member in which the internal space communicates with the outside through at least one communication port,
3. The method for manufacturing a die-cast product according to claim 1, wherein in the third step, the die-cast product is formed with the communication port temporarily closed.
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