JP3617825B2

JP3617825B2 - 軽合金鋳物の鋳巣の解消・低減方法およびその装置

Info

Publication number: JP3617825B2
Application number: JP2001305967A
Authority: JP
Inventors: 龍彦加藤
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2021-10-02
Also published as: CN100366783C; CN100345650C; JP2003112254A; CN1781628A; CN1762620A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金鋳物やマグネシウム合金鋳物等の軽合金鋳物における鋳巣を解消あるいは低減するのに好適な方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミニウム合金鋳物やマグネシウム合金鋳物の鋳造方法としては，砂型，金型を用いた重力鋳造法，低圧鋳造法，および高圧のダイカスト法，スクイ−ズダイカスト法などがある。しかし，どの鋳造方法で鋳造された鋳物も、鋳巣の問題があり，機械部品としての信頼性が、例えば，鍛造品に比べ劣る。そのため，鋳造技術者は鋳造方案，鋳造条件，押し湯等を種々検討したり，また，キャビテイ内を減圧真空にしたりして対策を講じている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アルミニウム合金鋳物やマグネシウム合金鋳物における大なり小なりの鋳巣の発生は、避けられないのが現状である。一方，ニッケル合金やチタン合金等の融点の高い合金の航空機部品などにおいては，アルゴンや窒素などのガスを圧力媒体としたいわゆるＨＩＰ（熱間静水圧プレス）処理により，鋳巣の低減を行い、機械部品としての信頼性の向上が図られている。しかし、
ＨＩＰ装置は、高価でかつ１回の処理時間が長く、しかも、使用するガスのコストが高いためにランニングコストが嵩み、したがって、アルミニウム合金鋳物等の軽合金鋳物における鋳巣の解消等にＨＩＰ装置を使用することは適当でなかった。
【０００４】
本発明は，上記の事情に鑑みて成されたもので、その目的は、軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは低減することができる方法およびその装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明における軽合金鋳物の鋳巣の解消・低減方法は
、軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは低減する方法であって、液相が発生する温度よりも５〜１００℃低い温度に加熱された前記軽合金鋳物を液状の圧力媒体により加圧して、前記軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは低減することを特徴とする。
【０００６】
本発明は，上記課題を解決するために，一般のＨＩＰ処理で用いられるアルゴン等のガスに代えて塩類を活用して軽合金鋳物をＨＩＰ処理するようにしたものである。すなわち，固体状態のアルミニウム合金鋳物やマグネシウム合金鋳物などの軽合金鋳物の内部に存在する引け巣、空孔等を押しつぶすべく、液相が発生する温度よりも５〜１００℃低い温度に軽合金鋳物を加熱するとともに、この軽合金鋳物を液状圧力媒体により加圧して圧縮する。そして、液状圧力媒体としては、温度の点および大気中での安定性の点から，オーステンパー処理時のソルトバスに用いる塩類を用いる
。塩類としては、硝酸ナトリウム，硝酸カリウム，硝酸バリウムなどの単味、またはこれらを混合した混合塩を用い，さらに安定剤として重クロム酸ナトリウムや重クロム酸カリウム等を添加する。常温で溶融している塩，例えば、塩化アルミ系の常温溶融塩でもよい。溶融塩は、熱伝達媒体として急速に所定の温度に加熱でき，温度分布が均一で温度調整も精密にできるなどの特長がある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したＨＩＰ装置の一実施例について、図１に基づき詳細に説明する。本ＨＩＰ装置は、軽合金鋳物と液状圧力媒体を収納する２個の圧力容器１・２と、２個の圧力容器１・２に高圧の液状圧力媒体を交互に供給する増圧装置３と、２個の圧力容器１・２内の液状圧力媒体を交互に減圧する減圧装置４と、前記増圧装置３および前記減圧装置４に連通されかつ塩類を溶解させて液状にするとともに貯蔵する溶融塩溶解・貯蔵装置５と、で構成してある。そして、前記２個の圧力容器１・２のそれぞれには、電気ヒータ６が装着してある。
【０００８】
このように構成したものは、増圧装置３から一方の圧力容器１に液状圧力媒体を供給してＨＩＰ処理している間に、他方の圧力容器２ではＨＩＰ処理済の軽合金鋳物の取り出して別の未ＨＩＰ処理の軽合金鋳物をセットして加熱を行っておく。これにより、一方の圧力容器１でＨＩＰ処理が済めば，すぐに他方の圧力容器２でＨＩＰ処理に入ることができ，装置全体の生産性が向上し，軽合金鋳物１ヶ当たりの処理費用を低減することができる。
【０００９】
上述したＨＩＰ装置を用いて上述の方法により軽合金鋳物についてＨＩＰ処理を行った。すなわち、軽合金鋳物として、鋳造アルミニウム材料ＡＣ４Ｃを砂型で鋳造して作成した、平行部が直径８ｍｍである引張り試験棒状の供試材を用いた。この供試材について、液状圧力媒体の圧力を１００ＭＰａの一定にした状態で液状圧力媒体の温度を色々変えてＨＩＰ処理を行い，その後、その供試材の密度と、供試材を切断してその切断面に存在する０．２ｍｍ以上の鋳巣の数で評価した。その結果を表１に示す。
【００１０】
【表１】

【００１１】
また、上記の供試材について、液状圧力媒体の温度を５４０℃の一定にした状態で液状圧力媒体の圧力を色々変えてＨＩＰ処理を行い，その後、その供試材についての密度と、供試材を切断してその切断面に存在する０．２ｍｍ以上の鋳巣の数で評価した。その結果を表２に示す。
【００１２】
【表２】

【００１３】
なお、液状圧力媒体としては、硝酸ナトリウム５０％と硝酸カリウム５０％との混合塩に、安定剤として重クロム酸ナトリウムを０．０３％添加したものを用いた。またなお、供試材の数は各１０本とし，その平均値で評価した。
【００１４】
表１および表２から次のことが分かった。処理温度は、供試材の液相が発生しない範囲でできるだけ高いほうがよく、一般に用いられている供試材の溶体化温度で十分である。また，処理圧力は、９０Ｍｐａ以上あれば供試材の鋳巣をほとんど解消できるが，実用上７０Ｍｐａ以上あればよい。
【００１５】
また、供試材の組織を観察した結果，デンドライト間の共晶部に共晶Ｓｉ粒子がみられ、処理済み供試材と無処理供試材には組織的変化はほとんど認められなかった。また，砂型による鋳造品に特有のデンドライトアーム間のザク巣は、処理済み供試材ではほとんど認められなかった。処理後でも鋳巣が完全に解消されていないものもあるが，これは鋳造時に空気の巻き込みによって生じたもので、窒素ガスを巻き込んだものと思われる。ただし，鋳巣の大きさは処理済み供試材と無処理供試材では処理済み供試材のほうが，明らかに小さくなっていた。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明は、液相が発生する温度よりも５〜１００℃低い温度に加熱された前記軽合金鋳物を液状の圧力媒体により加圧して、前記軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは低減するから、軽合金鋳物の鋳巣を確実かつ容易に解消あるいは低減するできるなどの優れた実用的効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したＨＩＰ装置の一実施例を示す模式図である。
【符号の説明】
１；２圧力容器
３圧力容器
４減圧装置
５溶融塩溶解・貯蔵装置

Claims

軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは低減する方法であって、
液相が発生する温度よりも5〜１００℃低い温度に加熱された前記軽合金鋳物を液状の圧力媒体により加圧して、前記軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは低減することを特徴とする軽合金鋳物の鋳巣の解消・低減方法。
請求項１に記載の軽合金鋳物の鋳巣の解消・低減方法において、
前記液状圧力媒体の加圧用の圧力が7 ０〜１２０MＰaであることを特徴とする軽合金鋳物の鋳巣の解消・低減方法。
請求項１または２に記載の軽合金鋳物の鋳巣の解消・低減方法において、
前記液状圧力媒体は溶融塩であることを特徴とする軽合金鋳物の鋳巣の解消・低減方法
。
請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の軽合金鋳物の鋳巣の解消・低減方法において、
前記軽合金鋳物は、アルミニウム合金鋳物またはマグネシウム合金鋳物あることを特徴とする軽合金鋳物の鋳巣の解消・低減方法。
軽合金鋳物の鋳巣を解消あるいは低減する装置であって、
軽合金鋳物と液状圧力媒体を収納する２個の圧力容器と、
２個の圧力容器に高圧の液状圧力媒体を交互に供給する増圧装置と、
２個の圧力容器内の液状圧力媒体を交互に減圧する減圧装置と、
前記増圧装置および前記減圧装置に連通されかつ塩類を溶解させて液状にするとともに貯蔵する溶融塩溶解・貯蔵装置と、
を具備したことを特徴とする軽合金鋳物の鋳巣の解消・低減装置。