JP2979492B2 - 鉄鋼部材を複合化する方法とアルミニウム鋳物。 - Google Patents

鉄鋼部材を複合化する方法とアルミニウム鋳物。

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、アルミウム鋳物に薄
板鉄板のような熱歪みを生じ易い鉄鋼部材をその一面が
露出した状態で複合化する方法に関し、特に電磁調理器
で加熱するアルミニウム製の調理器具の製造に好適であ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、アルミニウム鋳物に鉄などの鉄鋼
部材を鋳くるむ場合、鋳型に注ぎ込まれるアルミニウム
又はアルミニウム合金(両者を含めて以下「アルミ合
金」と略記する。)の溶湯(以下「アルミ合金溶湯」と
略記する。)が、鋳型内に置かれた鉄鋼部材の表面に直
接触れながら流れて、鋳型の一部から全体へと順次充填
されるような鋳造方法がとられていた。したがって、鋳
くるまれる鉄鋼部材は、その一部から全体へと順次アル
ミ合金溶湯によって熱を受けることになる。このため、
鉄鋼部材が歪みにくい円筒材や肉厚の厚い板材である場
合には、熱歪みが生じにくく、うまく鋳くるむことがで
きたが、鉄鋼部材が例えば肉厚が1mm以下、直径が5
0mm以上の薄板材で、しかも、その一面が鋳物から露
出した状態に鋳くるむ場合には、アルミ合金溶湯が鉄鋼
部材の他面の一端部に触れると同時に、鉄鋼部材が熱に
よって歪み、平らに鋳くるむことができなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルミニウ
ム鋳物に鉄鋼部材をその一面が露出した状態で複合化す
るに際し、鉄鋼部材に熱歪みを生じさせず、また、両者
の高い密着性が得られる複合化方法およびアルミニウム
鋳物を提供しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明では、鉄鋼部材の
他面を無機質又は金属からなる多孔質材で覆い、アルミ
ニウム又はアルミニウム合金の溶湯を鋳型内に充填した
のち、溶湯に高圧を加えて、溶湯を上記多孔質材の気孔
内に浸透させて、上記多孔質材および鉄鋼部材をアルミ
ニウム鋳物に複合化する構成とした。アルミニウム鋳物
と鉄鋼部材との接合面の密着性をより高めるため、鉄鋼
部材の上記他面にアルミニウム又はアルミニウム合金と
合金を作る材料からなる金属層を形成すると良い。 ここで、「鉄鋼部材」は、SS材、SCM材、SUS
材、Fe材等の鉄系材料からなる部材、特に板材であ
る。 「無機質又は金属からなる多孔質材」は、アルミナ繊維
やセラミック繊維のマット状のもの、各種ウイスカーの
成形物、各種粉末の成形物、金属繊維の成形物、セラミ
ックスの多孔質体等で例示されるもので、内部に多数の
気孔を有するものである。 「アルミニウム又はアルミニウム合金と合金を作る材
料」は、亜鉛、アルミニウムと亜鉛の合金、アルミニウ
ムとマグネシウムの合金、錫などの融点の低い金属材料
等である。そのような金属材料からなる金属層は、鉄鋼
部材の溶湯と触れる表面に形成される。 「鉄鋼部材の他面」は、具体的には、鉄鋼部材の鋳物か
ら露出する一面と反対側の表面をいい、鋳くるむ形態に
よっては周縁端面も含まれる。 「溶湯に高圧を加え」とは、鋳型内に充填した溶湯に、
鋳造成形に必要で、かつ、多孔質材の気孔内に充分に浸
透しうる圧力を加えることをいい、例えば、溶湯に10
0kg/cm2 の高圧を加えることをいう。
【0005】
【0006】
【作用】前述したように、従来の方法では、鉄鋼部材が
例えば肉厚が1mm以下、直径が50mm以上の薄板材
で、かつ、その一面が鋳物から露出した状態に鋳くるむ
場合には、鉄鋼部材が熱によって歪み、平らな状態では
鋳くるむことができなかった。その原因は、薄板材とい
う形状が変形を生じ易いこと、また、アルミ合金溶湯が
短時間ではあるが、薄板材の一端から、しかも他面だけ
に順次触れてゆくため、薄板材が熱で歪んでしまうため
であると思われる。
【0007】そこで、本発明は、鉄鋼部材の上記他面
多孔質材で覆い、溶湯が鋳型内に注がれる際、一時的に
溶湯と鉄鋼部材の上記他面との間に多孔質材による断熱
層を形成し、この断熱層で溶湯の熱が鉄鋼部材の上記他
に急激に伝わらないようにして、鉄鋼部材の熱による
歪みを防止した。そして、このようにして鉄鋼部材の熱
による歪みを防止しつつ、溶湯を鋳型内に充填し、その
後、溶湯に高圧を加え、溶湯を多孔質材の気孔内に一気
に浸透させて、多孔質材および鉄鋼部材をアルミニウム
鋳物に複合化した。
【0008】具体的には、まず、鋳型内にセットされた
鉄鋼部材の上記他面を多孔質材で覆う。この鋳型内にア
ルミ合金溶湯が注がれると、この溶湯は多孔質材の表面
には触れるが、溶湯の表面張力のために、多孔質材の気
孔内には浸透しない。そのため、鉄鋼部材の上記他面
溶湯との間には多孔質材による断熱層が一時的に形成さ
れる。この断熱層は、多孔質材の基材層と、溶湯が浸透
していない気孔内の気体層からなり、溶湯の熱が鉄鋼部
材の上記他面に急激に伝わるのを防止し、もって鉄鋼部
材の熱による歪みを防止する。つぎに、鋳型内に溶湯が
充填されると、ただちに溶湯に高圧を加え、多孔質材の
気孔内に(多孔質材と鉄鋼部材の上記表面との間に隙間
ができている場合はその隙間内にも)溶湯を一気に浸透
させて、溶湯を鉄鋼部材の上記他面の全面に一気に行き
渡らせると同時に、溶湯の圧力によって鉄鋼部材の一面
を鋳型面に押しつけつつ、溶湯をそのまま凝固凝着させ
る。
【0009】こうすることによって、鉄鋼部材は、上記
他面の全面が一気に溶湯に触れ、熱による歪みを生じる
ことなく加熱され、アルミ合金と融着される。こうし
て、鉄鋼部材は、上記他面がアルミ合金と密着し、その
一面が鋳物から露出した状態で、かつ、熱による歪みを
生じることなく複合化される。
【0010】多孔質材によって形成される断熱層の厚さ
は、鋳型内に溶湯が充填され、溶湯に高圧が加えられる
までの短時間、鉄鋼部材が溶湯から受ける伝導熱でひど
く歪まない程度の断熱効果が保たれる厚さであれば良
い。尚、多孔質材の材質によっては、高圧の溶湯に押圧
されて、その厚さが減少する。
【0011】また、多孔質材は、その気孔内にアルミ合
金溶湯が浸透することによって、アルミ合金と複合化さ
れ、鉄鋼部材の上記他面に複合材層を形成する。この複
合材層の熱膨張率は、多孔質材がアルミ合金よりも熱膨
張率の小さな材料で形成されるとき、アルミ合金の熱膨
張率よりも小さくなる。したがって、複合材層が、複合
化される鉄鋼部材に近い熱膨張率となるように、多孔質
材の種類を選択して用いることにより、鉄鋼部材とアル
ミニウム鋳物とが熱膨張率の差によって剥離するのを防
止することが可能である。
【0012】鉄鋼部材とアルミ合金との密着性をより高
めるため、鉄鋼部材の上記他面にアルミ合金(アルミニ
ウム又はアルミニウム合金)と合金を作る材料からなる
金属層を形成することができる。この場合、多孔質材の
気孔内に浸透した溶湯が上記金属層に触れることによっ
て、両者の合金層が形成される。したがって、鉄鋼部材
上記他面に、上記金属層とアルミ合金との合金層が形
成され、この合金層の上層に、上記複合材層が形成され
る。尚、鉄鋼部材の材質としては、SS、SCM、SU
S、Fe等の鉄系材料を用いることができる。多孔質材
としては、アルミナ繊維やセラミック繊維のマット状の
もの、各種ウイスカーの成形物、各種粉末の成形物、金
属繊維の成形物、セラミックスの多孔質体等を用いるこ
とができる。アルミニウム又はアルミニウム合金と合金
を作る材料としては、亜鉛、アルミニウムと亜鉛の合
金、アルミニウムとマグネシウムの合金、錫などの低融
点金属等を用いることができる。
【0013】
【実 施 例】以下、図面に示す実施例についてさらに
詳細に説明する。
【0014】図1に示す実施例は、本発明の方法を用い
て、平板状の鉄鋼部材1を複合化したアルミニウム鋳物
4の縦断面を示している。このアルミニウム鋳物4は、
電磁調理器で加熱して用いる調理器具であって、鉄鋼部
材1の一面が底部裏面に露出し、鉄鋼部材1の他面およ
び周縁端面が鋳物の底部に密着した状態で複合化されて
いる。この実施例において、鉄鋼部材1の他面には、ア
ルミ合金(アルミニウム又はアルミニウム合金)と合金
を作る材料からなる金属層と鋳物材であるアルミ合金と
の合金層2が形成され、さらのこの合金層2の上層に、
無機質又は金属からなる多孔質材とアルミ合金との複合
材層3が形成されている。また、鉄鋼部材1の周縁端面
には、無機質又は金属からなる多孔質材とアルミ合金と
の複合材層3のみが形成されている。
【0015】このアルミニウム鋳物4は、次のような製
造工程を経て製造されたものである。まず、高圧鋳造用
鋳型の下型に、厚さが0.5mm、直径が20cmで、
かつ、その他面に亜鉛メッキを施した鉄鋼部材1を、亜
鉛メッキを施した他面を上にして鋳型の底面に直接置
く。つぎに、アルミナ繊維からなる厚さ2〜3mmのマ
ット状の多孔質材を鉄鋼部材1の上に敷きつめ、鉄鋼部
材1の他面および周縁端面を多孔質材で覆う。そして、
JIS AC7A溶湯(アルミ合金溶湯)を鋳型内に注
ぎ入れる。この溶湯は多孔質材の表面には触れるが、溶
湯の表面張力のために、多孔質材の気孔内には浸透しな
い。そのため、鉄鋼部材1の他面および周縁端面と溶湯
との間には多孔質材による断熱層が一時的に形成され
る。鋳型内に溶湯が充填された後、ただちに100kg
/cm2の高圧を溶湯に加え、凝固させる。以上の工程
で、図1に示す形態のアルミニウム鋳物4を製造するこ
とができる。
【0016】また、鋳型にアルミ合金溶湯を注ぎ入れた
のち、湯面上に多孔質材を浮かせ、この多孔質材の上に
鉄鋼部材を載せ、高圧を加え鋳造することもできる。こ
のようにすれば、アルミニウム鋳物の一方の面には多孔
質材を、もう一方の面には鉄鋼部材を複合化することが
できる。
【0017】また、食器の表面に、実公昭63−459
83に示される、ナイフやフォークでも傷つかない表面
処理を施し、食器の裏面に本発明による方法で鉄板を固
着すれば、電磁調理器で加熱することができる鉄製より
軽いアルミニウム製ステーキ皿を、安価に作ることがで
きる。また、アルミ合金鋳物製フライパンや鍋の底面に
も、本発明による方法で、薄い鉄板を複合化させること
が出来るから、電磁調理器で加熱することができるよう
になる。また、お好み焼きの鉄板、グリドルなどをアル
ミ合金鋳物で作る場合、電磁調理器で加熱できるよう
に、薄い鉄板を固着させることができる。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による方法を
用いると、電磁調理器用アルミニウム製の食器や厨房用
の器具を、容易に、コストを押さえて製造することがで
きる。しかも、高圧鋳造であるため、鋳物に巣が発生す
ることがなく、発熱体となる鉄板とアルミニウム鋳物と
の間に、隙間が全くできないから、電磁調理器用の加熱
体取り付け方法としては理想的である。また、鉄鋼部材
にステンレスを用いると、錆の心配もなく、きれいな外
観とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 鉄鋼部材 2 金属層とアルミ合金との合金層 3 多孔質材とアルミ合金との複合材層 4 アルミニウム鋳物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B22D 27/09 B22D 27/09 A (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 19/00 B22D 19/16 B22D 19/14 B22D 27/09 A47G 19/00 A47J 36/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム鋳物に鉄鋼部材をその一面
    が露出した状態で複合化する方法において、鉄鋼部材の
    前記一面と反対側の他面にアルミニウム又はアルミニウ
    ム合金と合金を作る材料からなる金属層を形成すると共
    に、鉄鋼部材の前記他面を無機質又は金属からなる多孔
    質材で覆い、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯
    を鋳型内に充填したのち、溶湯に高圧を加え、溶湯を上
    記多孔質材の気孔内に浸透させて、上記多孔質材および
    鉄鋼部材をアルミニウム鋳物に複合化することを特徴と
    する鉄鋼部材を複合化する方法。
  2. 【請求項2】 鉄鋼部材をその一面が露出した状態で複
    合化したアルミニウム鋳物において、鉄鋼部材の前記一
    面と反対側の他面に形成した金属層が鋳物材であるアル
    ミニウム又はアルミニウム合金と合金層を作り、この合
    金層の上層に、無機質又は金属からなる多孔質材とアル
    ミニウム又はアルミニウム合金との複合材層が形成され
    ていることを特徴とするアルミニウム鋳物。
  3. 【請求項3】 電磁調理器で加熱する調理器具としての
    請求項2記載のアルミニウム鋳物であって、鉄鋼部材
    が、その一面が底部裏面に露出し、前記一面と反対側の
    他面が鋳物の底部に密着した状態で複合化されたアルミ
    ニウム鋳物。
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