JP2629602B2 - 複合鋳造方法 - Google Patents

複合鋳造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、異種材料を複合化(積
層化)することによって、製品に新たな機能を付加する
ための複合化方法に関し、特に、異種材料によって形成
される複数の鋳造部品を積層(複合)させて単一の鋳造
品(複合鋳造品)を成形する複合鋳造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、電子機器、冶金及び重工業等の分
野では、異種材料を複合化することによって、製品に新
たな機能を付加することが行なわれている。例えば、電
子機器の分野では、電子部品等の成形品の中に金具等を
埋め込んだものがある。これは金具等のインサート(埋
込部材)を、あらかじめ鋳型の中に配置しておき、この
インサートの周りに溶融した材料を注湯して鋳造品と一
体化させる複合化方法によって製造されていた(ダイカ
スト技術便覧:日刊工業新聞社発行 昭和40年2月2
8日初版)。
【0003】また、冶金工業の分野では、異種金属によ
って形成された複数の板材等を重ね合わせて圧延圧着す
ることにより、これら板材等を複合化する方法がある。
特開平3−106577号では、特定温度範囲で熱的に
安定な金属部材の両面を、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金シートで覆い、これらをグラッド圧延し、特定温
度範囲で拡散熱処理をすることにより、心材と鋳造アル
ミニウム又はアルミニウム合金母材との接合強度を大き
くすることを可能とする複合化方法が提案されている。
【0004】さらに、重工業の分野では、構造物の表面
に異種材料をメッキ、塗装、蒸着及び溶射などによって
被覆(複合)し、前記構造物の表面の性質を目的に応じ
て変更させる複合化方法がある。特開昭58−5245
1号では、鋳型内の所定の位置に耐熱性繊維を配置した
状態で、前記鋳型内に軽合金溶湯を注湯し、溶湯鍛造を
行なって前記耐熱性繊維の繊維間に軽合金を充填させ、
これにより繊維と軽合金が複合一体化された繊維/軽合
金複合層を表面に有するブロック(構造物)を形成し、
次いで、前記繊維/軽合金複合層の上に耐熱性合金を溶
射し、さらに、この耐熱性合金溶射層の上にセラミック
を主体とするセラミック基材料を溶射する複合化方法が
提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来のインサートを用いる複合化方法では、インサートを
鋳造品の内部に埋め込む状態でしか複合できず、本体と
なる鋳造部品の上に鋳造部品を積層して複合鋳造品を形
成することはできなかった。また、積層される前記他の
鋳造部品の一部が前記本体となる鋳造部品内部に埋め込
まれることとすれば、外観上、本体となるの鋳造部品の
上に他の鋳造部品を積層することも可能となるが、この
場合、積層する他の鋳造部品を鋳型内の所定位置にあら
かじめ設置しておく必要があり、手間がかかるという問
題があった。さらに、従来のインサートを用いる複合化
方法では、鋳造品と複合されるインサートの形状が、一
般的にピン状又は棒状に限られ、本体となる鋳造部品の
上に任意の形状の他の鋳造部品を積層することはできな
かった。
【0006】上述した従来の圧延圧着による複合化方法
では、複合化の対象となる材料が板状のものに限られ、
複合できる材料の形状の自由度が制限されていた。この
ため、従来の圧延圧着による複合化方法によって、本体
となる鋳造部品の上に任意の形状の他の鋳造部品を積層
することはできなかった。
【0007】上述した従来の構造物の表面に異種材料を
メッキ、塗装、蒸着及び溶射などによって被覆(複合)
する複合化方法では、前記構造物の表面に異種材料をせ
いぜい数μm〜数10μmの膜厚でしか被覆できず、し
たがって、この複合方法によっても、本体となる鋳造部
品の上に、ある程度の厚みや任意の形状を有する他の鋳
造部品を積層することはできなかった。
【0008】なお、本体となる鋳造部品の上に他の鋳造
部品を積層する場合、これら鋳造部品を別個に成形し、
その後、これら鋳造部品を接合することが考えられる。
しかし、この方法では、最終鋳造品である複合鋳造品を
完成させるまでの工程数が増加し、また、複数の鋳造部
品を一鋳造サイクルで成形することができないという問
題がある。また、本体となる鋳造部品と他の鋳造部品を
別々に鋳造し、その後、接合する方法とすると、各鋳造
部品の寸法精度、平面度などの形状公差を向上させなけ
ればならず、製造が非常に困難であるという問題があ
る。
【0009】本発明は、上記問題点にかんがみてなされ
たものであり、異種材料からなる複数かつ任意形状の鋳
造部品を積層(複合)させて、複合鋳造品を成形するこ
とができるとともに、この複合鋳造品を一鋳造サイクル
で成形することができ、さらに、複合鋳造品の品質向上
を図ることができる複合鋳造方法に関する。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の複合鋳造方法は、異種材料によって
形成される複数の部品を複合鋳造する方法であって、
(A)対をなす二以上の鋳型によって形成した型内に材
料を注湯して第一部品を成形する工程と、(B)前記型
を形成する鋳型のうちの一部の鋳型のみを別形状の鋳型
に交換して前記第一部品と別形状の鋳型との間に空間を
形成し、この空間に前記第一部品より溶融点の低い材料
を注湯して、前記第一部品上に第二部品を積層する工程
とを含む方法としてある。また、請求項2記載の複合鋳
造方法は、前記(A)工程及び(B)工程の終了後、前
記(B)工程で用いた型のうち、一部の鋳型のみを別形
状の鋳型に交換して前記第一部品又は/及び第二部品と
別形状の鋳型との間に空間を形成し、この空間に前記第
二部品より溶融点の低い材料を注湯して、前記第一部品
又は/及び第二部品上に第三部品を積層する(C)工程
を付加した方法としてある。
【0011】請求項3記載の複合鋳造方法は、前記型を
形成する鋳型が上型と下型であって、別形状の鋳型に交
換されるのが、上型である方法としてあり、また、請求
項4記載の複合鋳造方法は、前記下型を各上型の下方に
移動させて第二部品及び第三部品を積層する方法として
ある。
【0012】
【作用】上記構成からなる請求項1〜4記載の複合鋳造
方法によれば、一鋳造サイクルによって、第一部品(本
体)上に任意形状の第二部品を積層(複合)でき、その
後、第一部品又は/及び第二部品上に第三部品を積層さ
せることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の複合鋳造方法の実施例につい
て、図面を参照しつつ説明する。図1は本実施例に係る
複合鋳造方法を実施するための各構成要素及び本複合鋳
造方法の各工程を示す断面図である。また、図2は本複
合鋳造方法の工程を示すフローチャートである。本実施
例では、本複合鋳造方法によって、本体(構造物)とな
る第一の鋳造部品上に第二,第三の鋳造部品を積層する
場合について説明する。
【0014】まず、本実施例における複合鋳造方法を実
施するための各構成要素について、図1を参照しつつ説
明する。同図において、1〜4は複合鋳造品100を成
形するのに必要な鋳型であり、鋳型1と2、鋳型1と
3、鋳型1と4、の組み合わせで用られる。ここで、鋳
型1は、コンベア等によって移動可能な構成となってお
り、移動することによって上型である鋳型2→鋳型3→
鋳型4を順に交換する。また、鋳型2には、材料10を
鋳型1,2内に導く湯道2a、鋳型3には、材料20を
鋳型1,3内に導く湯道3a、鋳型4には、材料30を
鋳型1,4内に導く湯道4aが形成してある。材料1
0,20,30は、複合鋳造品100を成形するための
ものであり、これら材料10,20,30の溶融点(鋳
造温度)は、材料10>材料20>材料30の関係を有
している。
【0015】次に、本実施例の複合鋳造方法について、
図1及び2を参照しつつ説明する。これら図面におい
て、まず、鋳型1と鋳型2を型締めして、材料10を注
湯する(S1,S2)。これによって、鋳型1と鋳型2
内に第一の鋳造部品11が成形される。この第一の鋳造
部品11は、複合鋳造品100の本体となる。ここで、
第一の鋳造部品11は、複合鋳造品100の本体として
機能するため、ある程度の強度を有する形状及び材質と
する。次に、鋳型1を開いて退避させ、鋳型1だけを移
動させて鋳型3の下方に位置させる(S3,S4)。次
いで、鋳型3を下降させて鋳型1を鋳型3と型締めする
(S5)。そして、鋳型1と鋳型3内に材料20を注湯
すると、この材料20が、第一の鋳造部品11と鋳型3
の間に形成された空間に流れ込み、第一の鋳造部品11
上の所定位置に第二の鋳造部品21が積層される(S
6)。次に、鋳型3を開いて退避させ、鋳型1だけを移
動させて鋳型4の下方に位置させる(S8,S7)。次
いで、鋳型4を下降させて鋳型1を鋳型4と型締めする
(S9)。そして、鋳型1と鋳型4内に材料30を注湯
すると、この材料30が、第一の鋳造部品11と鋳型4
の間に形成された空間に流れ込み、第一の鋳造部品11
上の所定位置に第二の鋳造部品31が積層される。これ
によって、鋳型1及び鋳型4内に最終鋳造品である複合
鋳造品100が成形される(S10)。
【0016】次に、鋳型4を開いて退避させるととも
に、鋳型1から複合鋳造品100を取りだし、必要な後
処理を行なうことによって、複合鋳造品100が完成す
る(S11,S12,S13)。その後、鋳型1は再び
鋳型2の下方位置まで移動し、次の複合鋳造品100の
成形が開始される(S14)。
【0017】ここで、上述した本実施例の複合鋳造方法
では、複合鋳造品100を構成する第一〜第三の鋳造部
品11,21,31を互いに強固に接合させる必要があ
る。そこで、材料10,20,30を全て金属とする場
合は、各材料10,20,30が互いに拡散接合して金
属層を形成し易いものとする。また、材料10,20,
30が合金層を形成しにくいものである場合、あるい
は、金属と非金属を用いる場合は、第一の鋳造部品11
等にアンダーカット部を形成し、このアンダーカット部
に第二、第三の鋳造部品21、31を嵌合させる構成と
し、これら第一〜第三の鋳造部品11,21,31を機
械的に接合させることとする。
【0018】このような本実施例の複合鋳造方法によれ
ば、異種材料からなる複数かつ任意形状の鋳造部品1
1,21,31を積層(複合)させて、複合鋳造品10
0を成形することができるとともに、この複合鋳造品1
00を一鋳造サイクルで成形することができる。また、
第一の鋳造部品11に積層される第二及び第三の鋳造部
品21,31は、本体(構造物)としての機械的性能を
必要としないので、急激な肉厚変動を抑えて、肉厚の均
等化等を図ることができる。これによって、肉厚変動に
よる溶湯の凝固時の収縮差によって生じる鋳造不良(肉
引け)を防止でき、複合鋳造品100の品質向上を図る
ことができる。さらに、材料10,20,30の溶融点
が、材料10>材料20>材料30の関係を有するの
で、最終鋳造工程に近付く程、鋳型と材料の融着が発生
しなくなり離型性がよくなる。このような鋳造条件の向
上によって、最終鋳造品である複合鋳造品100の品質
向上及び鋳型1〜4の寿命の延長が図れる。
【0019】なお、本発明の複合鋳造方法は、上記実施
例に限定されるものではない。上記実施例では、本体と
なる第一の鋳造部品11に第二及び第三の鋳造部品2
1,31を積層することとしたが、これら第二及び第三
の鋳造部品21,31上にさらに第四〜第nの鋳造部品
を積層することもできる。また、第一の鋳造部品11の
表面に限らず、側面あるいは裏面に他の鋳造部品を複合
させることもできる。さらに、上記実施例では、二つで
一対の鋳型(鋳型1と2、鋳型1と3、鋳型1と4)に
よって各鋳造部品11,21,31を形成することとし
たが、二以上で一対をなす鋳型によって各鋳造部品を成
形することとしてもよい。
【0020】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の複合鋳
造方法によれば、異種材料からなる複数かつ任意形状の
鋳造部品を積層(複合)させて、複合鋳造品を成形する
ことができるとともに、この複合鋳造品を一鋳造サイク
ルで成形することができ、さらに、複合鋳造品の品質向
上を図ることができる複合鋳造方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る複合鋳造方法を実施する
ための各構成要素及び本複合鋳造方法の各工程を示す断
面図である。
【図2】本複合鋳造方法の各工程を示すフローチャート
である。
【符号の説明】
1,2,3,4 鋳型 2a,2b,3a,4a 湯道 10,20,30 材料 11 第一の鋳造部品 21 第二の鋳造部品 31 第三の鋳造部品 100 複合鋳造品

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 異種材料によって形成される複数の部品
    を複合鋳造する方法であって、 (A)対をなす二以上の鋳型によって形成した型内に材
    料を注湯して第一部品を成形する工程と、 (B)前記型を形成する鋳型のうちの一部の鋳型のみを
    別形状の鋳型に交換して前記第一部品と別形状の鋳型
    の間に空間を形成し、この空間に前記第一部品より溶融
    点の低い材料を注湯して、前記第一部品上に第二部品を
    積層する工程とを含むことを特徴とする複合鋳造方法。
  2. 【請求項2】 前記(A)工程及び(B)工程の終了
    後、 前記(B)工程で用いた型のうち、一部の鋳型のみを
    形状の鋳型に交換して前記第一部品又は/及び第二部品
    と別形状の鋳型との間に空間を形成し、この空間に前記
    第二部品より溶融点の低い材料を注湯して、前記第一部
    品又は/及び第二部品上に第三部品を積層する(C)工
    程を付加した請求項1記載の複合鋳造方法。
  3. 【請求項3】 前記型を形成する鋳型が上型と下型であ
    って、別形状の鋳型に交換されるのが、上型である請求
    項1又は2記載の複合鋳造方法。
  4. 【請求項4】 前記下型を各上型の下方に移動させて第
    二部品及び第三部品を積層する請求項3記載の複合鋳造
    方法。
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