JP4836244B2 - 鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋳造方法に関するものであり、特に不純物等の他の元素を多く含む金属の鋳造に適した鋳造方法に関する。

金属は、結晶が粗大であると機械的特性が低下する原因となる。例えばアルミニウム以外の元素（銅、珪素、鉄など）を含むアルミニウム合金を鋳造すると、凝固する過程でアルミニウムに比して非常に硬度が高い金属間化合物が形成される。これらの金属間化合物は、機械的強度等を向上させる作用もあるが、この金属間化合物が粗大であると、破壊の起点となり、アルミニウム合金の伸びが大きく低下してしまう。金属間化合物は、他の元素量が多いほど粗大化しやすい傾向にあり、金属製品を製造する場合には、不可避的に混入する他の元素量や特性向上のため添加する他の元素量を制限することが行われている。このため、不可避的に他の元素が混入しやすいスクラップ等のリサイクルには制限があった。

アルミニウム合金の凝固時（すなわち、液相線温度から固相線温度の間）に高周波の振動（超音波振動）を付与することで粗大な金属間化合物の生成を抑制する鋳造方法が特許文献１に開示されている。この鋳造方法は、鋳型に注入したアルミニウム合金に超音波振動を付与することで、凝固する過程で生成された金属間化合物（初晶）を微細化し、もって粗大な金属間化合物の生成を抑制するものである。
特開２００４−２０９４８７号公報

特許文献１の鋳造方法においては、超音波振動を発生する振動発生器（超音波振動ホーン）を鋳型に設ける必要があるが、鋳型の構造が複雑である場合やキャビティ形状が複雑で狭小である場合などには、振動発生器を設置することができない場合もある。また、アルミニウムの連続鋳造（ＤＣ鋳造等）のように、多数の鋳型に同時に鋳込む場合には、個々の鋳型ごとに振動発生器を設置しなければならない。なお、振動発生器を鋳型に設置することができない場合には、当然のことながら特許文献１の鋳造方法を実施することができない。

また、特許文献１の鋳造方法では、凝固したアルミニウム合金に振動発生器が埋没しないように、鋳型内のアルミニウム合金に流動性があるうちに振動発生器を取り外す必要があるので、手順が煩雑になるし、キャビティ形状やアルミニウム合金の種類ごとに凝固が完了するまでの時間が異なるので、キャビティ形状等が変わる度に手間と時間とをかけて振動発生器を取り外すタイミングを設定し直さなければならない。

さらに、特許文献１の鋳造方法においては、振動発生器の取り外しを可能とするための機構を鋳型に設ける必要があるが、このような機構を設けると、鋳型の構造が複雑になり、コストの上昇を招来することになる。

また、超音波振動を付与する時間が短いと、金属間化合物の微細化が不十分になる虞があるので、凝固時間の短い金型鋳造法（重力金型鋳造法、ダイカスト法など）において凝固時に超音波振動を付与するのは、至難の業である。

また、凝固時に超音波振動を付与すると、金属間化合物の晶出が促進されて溶湯の流動性が低下するので、キャビティ形状が複雑である場合やキャビティに狭小部分がある場合には、湯回り不良を起こす虞もある。

なお、前記した問題は、アルミニウム合金の場合に限らず、純アルミニウム、鉄（鋳鉄）、銅、亜鉛その他の金属・合金を鋳造する際に共通して当てはまる問題である。

このような観点から、本発明は、金属間化合物やα相結晶粒の粗大化を抑制することが可能な鋳造方法であって、連続鋳造法、重力鋳造法、ダイカスト法、低圧鋳造法、プロペルチ法その他の鋳造法に容易に適用することが可能な鋳造方法を提供することを課題とする。

前記したように、粗大な金属間化合物の生成を抑制するためには、アルミニウム合金の凝固時（すなわち、液相線温度から固相線温度の間）に超音波振動を付与するこが必要であると考えられていたところ、本発明者らは、鋭意研究を行った結果、溶湯に金属間化合物（初晶）が生成される前に超音波振動を付与することでも、粗大な金属間化合物の生成を抑制できることを見出し、本発明を創案するに至った。すなわち、本発明に係る鋳造方法は、溶湯が液相線温度を下回る前に、前記溶湯に超音波振動を付与し、その後、前記溶湯を凝固させることを特徴とする。

要するに、本発明は、超音波振動を付与した溶湯を凝固させる鋳造方法であって、液相線温度以上に保たれた溶湯に超音波振動を付与する振動付与過程を含むことを特徴とする。すなわち、本発明は、生成した晶出物（金属間化合物やα相結晶粒）を超音波振動で粉砕するのではなく、液相線温度よりも高温の溶湯中においてエンブリオの数を増大させることで、晶出物の微細化を図るものである。溶湯を液相線温度以下に冷却すると、溶湯内に存在するエンブリオが結晶核に成長し、この結晶核を核として金属間化合物の晶出物が生成されることになるので、エンブリオの数が増大すれば、一つ一つの金属間化合物が微細化し、金属間化合物やα相結晶粒の粗大化が抑制されることになる。そして、粗大な金属間化合物の生成が抑制されれば、靭性の高い鋳造品（鋳物）を得ることが可能となる。

従来の鋳造方法においては、溶湯が液相線温度を下回って凝固を開始する時点では超音波振動を付与している必要があったことから、超音波振動を発生する振動発生器（超音波振動ホーンなど）の設置位置が鋳型に限定されていたのに対し、本発明においては、溶湯が液相線温度以上となっている位置で超音波振動を付与すればよいので、振動発生器の設置位置が鋳型に限定されることはなく、溶湯が液相線温度以上となる保持炉、保持炉から鋳型へ至る流路、保温炉、ラドルなどに設置することもできる。したがって、例えば、鋳型の構造が複雑である場合やキャビティ形状が複雑で狭小な場合には、振動発生器を保持炉や保温炉に設置することで、簡単且つ確実に超音波振動を付与することができる。このように、本発明によれば、超音波振動を発生する振動発生器の設置位置を比較的自由に設定することができるので、連続鋳造法、重力鋳造法、ダイカスト法、低圧鋳造法その他の鋳造法において、粗大な金属間化合物の少ない鋳造品を簡単に得ることが可能となる。

溶湯を連続的に鋳込む連続鋳造法などに本発明を適用する場合には、保持炉、保持炉から鋳型に至る流路、保持炉から鋳型に至る流路に設けた貯留槽などにおいて超音波振動を付与することが望ましい。また、重力鋳造法に本発明を適用する場合には、保温炉、ラドルおよび湯溜りの少なくとも一箇所において超音波振動を付与することが望ましいが、重力鋳造法であっても砂型などのように冷却能の低い鋳型を用いる場合には、鋳型に注湯した後に、押湯部にて超音波振動を付与してもよい。また、砂型に比べて冷却能が高い金型を用いる場合（重力金型鋳造法、ダイカスト法など）には、保温炉、ラドルおよび湯溜りの少なくとも一箇所において超音波振動を付与することが望ましい。

本発明に係る鋳造方法によれば、種々の鋳造法において金属間化合物やα相結晶粒の粗大化を抑制することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。また、以下の各実施形態においては、アルミニウム合金を鋳造する場合を例示するが、アルミニウム合金に限らず、純アルミニウム、鉄（鋳鉄）、銅、亜鉛その他の金属・合金を鋳造する際に応用できることは言うまでもない。

（第一の実施形態）
第一の実施形態では、本発明に係る鋳造方法をＤＣ連続鋳造法に適用した場合を例示する。図１は、第一の実施形態に係る鋳造方法を実施可能なＤＣ連続鋳造装置１を示す模式図である。ＤＣ連続鋳造装置１は、アルミニウム合金製の地金を溶解して溶湯１０を生成する溶解炉１１と、この溶解炉１１で生成された溶湯１０の成分調整、脱ガス処理、静置などを行う保持炉１２と、鋳型１３と、保持炉１２から鋳型１３に至る樋（流路）１４と、保持炉１２に設けられた振動発生器１５と、を備えている。

溶解炉１１は、アルミニウムの地金やスクラップを液相線温度以上に熱して溶解させ、溶湯１０を生成するものである。溶湯１０は、脱滓処理後に保持炉１２に移湯される。移湯完了後、保持炉１２において、成分調整、脱ガス処理等が行われる。溶湯１０は、保持炉１２でしばらく静置された後、樋１４を通って、鋳型１３に注がれる。

振動発生器１５は、超音波振動（１６ＫＨｚ以上の弾性振動波）を発生するものであり、高周波の電気信号を生成する発振器、この発振器により生成された電気信号を機械的な振動に変換する振動子、この振動子の振動を増幅するホーンなどを備えて構成されている。なお、ホーンは、溶湯１０に浸漬されるためセラミック（サイアロン等）で形成することが望ましい。

次に、本実施形態に係る鋳造方法を詳細に説明する。本実施形態に係る鋳造方法は、アルミニウム合金の溶湯１０が液相線温度を下回る前に、溶湯１０に超音波振動を付与し、その後、溶湯１０を凝固させるものであり、溶解過程と、振動付与過程と、注湯過程と、凝固過程とを含んでいる。

溶解過程は、アルミニウムやスクラップの地金から溶湯１０を生成する過程であり、溶解炉１１にて実行される。溶解過程で生成された溶湯１０は、保持炉１２に送られる。

振動付与過程は、液相線温度以上に保たれた溶湯１０に超音波振動を付与する過程であり、保持炉１２にて実行される。超音波振動を付与するには、保持炉１２に貯留された溶湯１０に振動発生器１５のホーンを浸漬し、かかる状態でホーンを振動させればよい。本実施形態では、溶湯１０への超音波振動の付与は、溶湯１０が保持炉１２に滞留している間中、継続して行われる。液相線温度よりも高温の溶湯１０に超音波振動を付与すると、結晶核の素となるエンブリオの生成が促進される。なお、超音波付与過程は、鋳造の際に行っても良い。その場合は、図示は省略するが、樋１４への出湯口付近で超音波振動を付与することが好ましい。保持炉１２の出湯口付近は、狭くなっているので、超音波振動を効率的に溶湯１０に付与することが可能となる。

なお、保持炉１２に貯留される溶湯１０の温度Ｔが液相線温度Ｔ_０よりも１００℃を超えて高くなると、溶湯１０内に形成されたエンブリオが消滅する虞があるので、保持炉１２に貯留される溶湯１０の温度Ｔは、Ｔ_０＜Ｔ≦Ｔ_０＋１００℃の範囲に調節することが望ましい。また、保持炉１２に貯留される溶湯１０の温度Ｔが液相線温度Ｔ_０よりも５０℃を超えて高くなると、鋳型１３における冷却時間が長くなるので、より好適には、Ｔ_０＜Ｔ≦Ｔ_０＋５０℃の範囲に調節することが望ましい。また、超音波振動の付与時間は、５秒を下回ると、エンブリオの増加が期待できないので、５秒以上であることが望ましく、また、６００秒を上回ると、製造時間が延びる場合があるので、６００秒以下であることが望ましい。

注湯過程は、超音波振動が付与された溶湯１０を鋳型１３に鋳込む過程である。保持炉１２から流出した溶湯１０（すなわち、超音波振動が付与された溶湯１０）は、樋１４を通って鋳型１３に注湯される。

凝固過程は、超音波振動が付与された溶湯１０を凝固させる過程である。本実施形態においては、鋳型１３が常に水冷されているので、鋳型１３に接触した溶湯１０は、急冷されて鋳塊１０’となる。鋳塊１０’は、引出装置１６により下方に引き出される。なお、溶湯１０を液相線温度以下に冷却すると、溶湯１０に存在するエンブリオが結晶核に成長し、この結晶核を核として金属間化合物やα相結晶粒の晶出物が生成される。

以上説明したように、本実施形態に係る鋳造方法においては、液相線温度以上に保持された溶湯１０に超音波振動を付与し、溶湯１０中のエンブリオの数を増大させることに特徴がある。すなわち、本実施形態に係る鋳造方法は、生成した晶出物（金属間化合物やα相結晶粒）を超音波振動で粉砕するのではなく、液相線温度よりも高温の溶湯中においてエンブリオの数を増大させることで、金属間化合物やα相結晶粒の晶出物の微細化を図るものである。このようにすると、金属間化合物やα相結晶粒が微細化し、粗大な金属間化合物やα相結晶粒の生成が抑制されるので、靭性の高い鋳造品（鋳物）を得ることが可能となる。

なお、本実施形態に係るＤＣ連続鋳造装置１は、既存の連続鋳造装置に軽微な改造を施すだけで得ることができる。すなわち、既存の連続鋳造装置の保持炉に振動発生器１５を設置するだけで本実施形態に係る鋳造方法を実施することができる。

本実施形態においては、保持炉１２に振動発生器１５を設け、保持炉１２にて溶湯１０に超音波振動を付与したが、これに限定されることはなく、例えば、図２に示すように、樋１４に複数の振動発生器１５を設け、樋１４にて溶湯１０に超音波振動を付与してもよいし、図示は省略するが、保持炉１２と樋１４とに振動発生器１５を設け、保持炉１２と樋１４にて超音波振動を付与してもよい。なお、樋１４にて超音波振動を付与する場合には、樋１４を流れる溶湯１０が液相線温度以上となるように、保持炉１２の温度を管理する。

また、図示は省略するが、樋１４に溶湯１０を貯留する貯留槽を設け、この貯留槽にて溶湯１０に超音波振動を付与してもよい。貯留槽を設ければ、溶湯１０の温度を保持炉１２と異なる温度に設定することが可能となるので、保持炉１２での超音波振動の付与が効果的でないと予測される場合（例えば、保持炉１２における溶湯１０の滞留時間が短い場合、保持炉１２に貯留される溶湯１０の温度が液相線温度よりも低い場合、液相線温度よりも１００℃を超えて高い場合など）には、貯留槽に貯留される溶湯１０の温度を超音波振動の付与に適した温度に調節することで、超音波振動を付与したことによる効果を向上させることが可能となる。

（第二の実施形態）
第二の実施形態では、本発明に係る鋳造方法をダイカスト法に適用した場合を例示する。本発明に係る鋳造方法をダイカスト法に適用する場合には、図３に示すように、保温炉（「手元炉」とも言う）２１にて溶湯１０に超音波振動を付与するとよい。

保温炉２１は、図示せぬ溶解炉等で生成された溶湯１０を液相線温度以上に保持するものである。保温炉２１の内部は、内壁２２によって、貯留室２３と振動付与室２４とに区分けされている。貯留室２３と振動付与室２４とは、内壁２２に形成された開口２２ａを介して連通していて、振動付与室２４に貯留された溶湯１０がラドル２５により汲み出されると、貯留室２３に貯留された溶湯１０が振動付与室２４に供給されるようになっている。また、振動発生器１５は、振動付与室２４に設置されていて、振動付与室２４に流入した溶湯１０に超音波振動を付与する。保温炉２１に内壁２２を設けて振動付与室２４を形成し、振動付与室２４にて超音波振動を限定的に付与すれば、超音波振動が付与された溶湯１０（すなわち、エンブリオの濃度が高い溶湯１０）が保温炉２１の全体に拡散することを防止することができるので、エンブリオの濃度が高い溶湯１０を確実に汲み出すことが可能となる。

鋳型２６は、可動ダイス２６ａと、この可動ダイス２６ａと型合せされる固定ダイス２６ｂと、この固定ダイス２６ｂが固定されるダイス取付板２６ｃと、固定ダイス２６ｂに形成された湯道２６ｄに連通するシリンダ２６ｅと、このシリンダ２６ｅに挿入されたプランジャ２６ｆとを備えて構成されている。

次に、本実施形態に係る鋳造方法を詳細に説明する。本実施形態に係る鋳造方法は、振動付与過程と、注湯過程と、凝固過程とを含んでいる。

振動付与過程は、液相線温度以上に熱せられた溶湯１０に超音波振動を付与する過程であり、保温炉２１の振動付与室２４にて実行される。

なお、振動付与室２４に貯留される溶湯１０の温度Ｔは、Ｔ_０＜Ｔ≦Ｔ_０＋１００℃の範囲に調節することが望ましいが、より好適には、Ｔ_０＜Ｔ≦Ｔ_０＋５０℃の範囲に調節することが望ましい。

注湯過程は、超音波振動が付与された溶湯１０を鋳型２６に鋳込む過程である。より具体的に、注湯過程は、保温炉２１の振動付与室２４からラドル２５を使用して溶湯１０を汲み出す過程と、汲み出した溶湯１０をシリンダ２６ｅに形成された湯口２６ｇから注湯する過程と、シリンダ２６ｅに注湯された溶湯１０をプランジャ２６ｆで押圧し、キャビティ内に溶湯１０を圧入する過程とを含んでいる。なお、超音波振動の付与を終了した時点（すなわち、ラドル２５で汲み出した時点）から鋳型２６のキャビティへの注湯が完了するまでの時間が長引くと、溶湯１０内に生成されたエンブリオが大幅に減少する虞があるので、超音波振動の付与を終了した時点から２分以内に鋳型２６への注湯を完了させることが望ましい。

凝固過程は、超音波振動が付与された溶湯１０を凝固させる過程である。本実施形態においては、鋳型２６が金型であるので、鋳型２６に接触した溶湯１０は、比較的速やかに液相線温度以下に冷却され、凝固する。なお、溶湯１０を液相線温度以下に冷却すると、溶湯１０に存在するエンブリオが結晶核に成長し、この結晶核を核として金属間化合物やα相結晶粒の晶出物が生成される。

以上説明した本実施形態に係る鋳造方法においても、金属間化合物等が微細化して粗大な金属間化合物等の生成が抑制されるので、靭性の高い鋳造品（鋳物）を得ることが可能となる。

なお、溶湯１０が液相線温度を下回って凝固を開始する時点で超音波振動を付与すると、鋳型２６のキャビティ内を充填する以前に晶出物が晶出して流動性が低下するので、キャビティ形状が複雑である場合やキャビティに狭小部分がある場合には、湯回り不良を起こす虞もあるが、本実施形態においては、液相線温度以上に保たれた保温炉２１にて超音波振動を付与しているので、液相線温度以上の温度で鋳造が可能となり、鋳型２６のキャビティ内において溶湯１０の流動性が必要以上に低下することはない。

また、保温炉２１にて超音波振動を付与すれば、構造が複雑な鋳型２６に振動発生器を設ける必要がなくなるので、鋳型２６については、既存のものをそのまま使用することができる。

なお、本実施形態では、保温炉２１にて超音波振動を付与する場合を例示したが、これに限定されることはなく、例えば、図示は省略するが、ラドル２５に振動発生器１５を設け、ラドル２５にて溶湯１０に超音波振動を付与してもよい。この場合には、ラドル２５内の溶湯１０が液相線温度以上となるように、保温炉２１の温度を管理する。ラドル２５にて超音波振動を付与すれば、鋳型２６に鋳込む直前まで溶湯１０に超音波振動を付与することが可能となるので、エンブリオの減少を最小限に抑えることが可能となる。

なお、図示は省略するが、保温炉２１とラドル２５の双方に振動発生器１５を設け、保温炉２１に貯留されている状態から鋳型２６に鋳込まれるまで継続して超音波振動を付与してもよい。

（第三の実施形態）
前記した第二の実施形態では、保温炉２１にて超音波振動を付与した溶湯１０を、ダイカスト用の鋳型２６に注湯した場合を例示したが、これに限定されることはなく、図４に示すように、溶湯鍛造用の鋳型３１に注湯しても差し支えない。なお、本実施形態に係る鋳型３１は、キャビティを形成する上型３１ａおよび下型３１ｂと、下型３１ｂに形成された湯口３１ｃに接続されるシリンダ３１ｄと、このシリンダ３１ｄに挿入されるプランジャ３１ｅとを備えている。

そして、超音波振動が付与された溶湯１０をシリンダ３１ｄに注湯したうえで、シリンダ３１ｄに注湯された溶湯１０をプランジャ３１ｅで押圧してキャビティ内に溶湯１０を圧入し、凝固させれば、所望の鋳造品を得ることができる。

（第四の実施形態）
第四の実施形態では、本発明に係る鋳造方法を低圧鋳造法に適用した場合を例示する。図５は、第四の実施形態に係る鋳造方法を実施可能な低圧鋳造装置４を示す模式図である。低圧鋳造装置４は、溶湯１０を液相線温度以上で貯留する保温炉４１と、この保温炉４１の開口を塞ぐ蓋体４２と、蓋体４２に設置された鋳型４３と、保温炉４１から鋳型４３の湯口に至る給湯管（流路）４４と、蓋体４２に設置された振動発生器１５，１５と、を備えている。なお、振動発生器１５のホーンは、溶湯１０に浸漬される。なお、振動発生器１５のホーンを給湯管４４の給湯口付近に設けると、超音波振動が溶湯１０に効率的付与される。

次に、本実施形態に係る鋳造方法を詳細に説明する。本実施形態に係る鋳造方法は、振動付与過程と、注湯過程と、凝固過程とを含んでいる。

振動付与過程は、液相線温度以上に熱せられた溶湯１０に超音波振動を付与する過程であり、振動発生器１５を利用して保温炉４１にて実行される。

注湯過程は、超音波振動が付与された溶湯１０を鋳型４３に鋳込む過程である。具体的には、保温炉４１の内部に供給した空気もしくは不活性ガスで溶湯１０の表面を加圧し、その圧力を利用して給湯管４４を通じて鋳型４３に溶湯１０を注湯すればよい。

凝固過程は、超音波振動が付与された溶湯１０を凝固させる過程である。本実施形態においては、鋳型４３が金型であるので、鋳型４３に接触した溶湯１０は、比較的速やかに液相線温度以下に冷却され、凝固する。

以上説明した本実施形態に係る鋳造方法においても、金属間化合物等が微細化して粗大な金属間化合物等の生成が抑制されるので、靭性の高い鋳造品（鋳物）を得ることが可能となる。

（第五の実施形態）
第五の実施形態では、本発明に係る鋳造方法を重力金型鋳造法に適用した場合を例示する。本発明に係る鋳造方法を重力金型鋳造法に適用する場合には、図６の（ａ）に示すように、液相線温度以上に熱せられた溶湯１０を湯溜り５１ａに注湯した後に、湯溜り５１ａにて振動付与過程を行ってもよい。すなわち、湯溜り５１ａは、溶湯１０に接触する部分が断熱材でコーティングされており、溶湯１０が液相線温度以上に保持されるので、湯溜り５１ａにて超音波振動を付与してもよい。図６の（ｂ）に示すように、超音波振動を付与した後、鋳型５１を傾動させ、湯溜り５１ａの溶湯１０を鋳型５１に注湯する。

このようにしても、金属間化合物が微細化して粗大な金属間化合物の生成が抑制されるので、靭性の高い鋳造品（鋳物）を得ることが可能となる。

なお、図７に示すように、鋳型５２が冷却能の低い砂型などである場合には、鋳型５２に注湯した後に、押湯部５２ａにて超音波振動を付与することも可能である。

また、図示は省略するが、保温炉やラドルの少なくとも一方において液相線温度以上に熱せられた溶湯１０に超音波振動を付与したうえで、鋳型５１，５２に注湯しても勿論差し支えない。

（変形例）
前記した各実施形態においては、液相線温度を上回っている間だけ溶湯１０に超音波振動を付与する場合を例示したが、液相線温度を下回った後まで継続して超音波振動を付与しても差し支えない。

また、前記した各実施形態においては、本発明に係る鋳造方法を、連続鋳造法、ダイカスト法、低圧鋳造法および重力鋳造法に適用した場合を例示したが、遠心鋳造法や真空鋳造法など他の鋳造法に適用できることは言うまでもない。

表１に示す組成を有するアルミニウム合金を使用して本発明に係る鋳造方法の効果を確認するための実験を行った。

実験では、坩堝内において表１のアルミニウム合金を液相線温度以上に熱して溶湯を生成し、自然冷却中に超音波振動を付与した後に、銅製の鋳型に注湯して凝固させた。なお、本実施例においては、溶湯が液相線温度以上にあるときに超音波振動を付与するケースＡと、溶湯が液相線温度を挟んで超音波振動を付与するケースＢと、超音波振動を付与しないケースＣとを行った。なお、図８の（ａ）〜（ｃ）は、溶湯を坩堝内において自然冷却させた際の温度変化を示すグラフである。

ケースＡでは、溶湯が７８０℃になった時点で超音波振動の付与を開始し、７４０℃になった時点で終了した（約４０秒）。なお、初晶は、液相線温度である７００℃で晶出している。ケースＢでは、溶湯が７６０℃になった時点で超音波振動の付与を開始し、７１０℃になった時点で終了した（約９０秒）。なお、初晶は、液相線温度である７２０℃で晶出している。なお、ケースＡとケースＢとで液相線温度が異なるのは、超音波振動を付加する時間によって液相線温度が変化するからである。

実験の結果得られた鋳物の金属組織写真を図９〜図１１に示す。なお、これらの写真において、白色部分がα相結晶粒であり、灰色部分がＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の金属間化合物であり、黒色部分（最も色の濃い部分）がＳｉの結晶である。これらの図に示すように、超音波振動を付与しないケースＣ（図１１参照）では、α相結晶粒とＳｉの結晶が粗大化するとともに、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の金属間化合物が針状に粗大化していることが確認された。これに対し、超音波振動を付与したケースＡ（図９参照）およびケースＢ（図１０参照）では、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の金属間化合物、α相結晶粒およびＳｉの結晶のいずれもが微細化していることが確認された。特に、溶湯が液相線温度以上にあるときだけ超音波振動を付与したケースＡが最も微細化していることが確認された。

以上の実験より、液相線温度以上に熱せられた溶湯に超音波振動を付与することで、金属間化合物やα相結晶粒が微細化することが確認された。

第一の実施形態に係る鋳造方法を説明するための模式図である。 第一の実施形態に係る鋳造方法の変形例を説明するための模式図である。 第二の実施形態に係る鋳造方法を説明するための模式図である。 第三の実施形態に係る鋳造方法を説明するための模式図である。 第四の実施形態に係る鋳造方法を説明するための模式図である。 （ａ）および（ｂ）は第五の実施形態に係る鋳造方法を説明するための模式図である。 第五の実施形態に係る鋳造方法の変形例を説明するための模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は実施例を説明するためのグラフである。 実施例のケースＡの鋳造方法により得られた鋳物の金属組織写真である。 実施例のケースＢの鋳造方法により得られた鋳物の金属組織写真である。 実施例のケースＣの鋳造方法により得られた鋳物の金属組織写真である。

符号の説明

１０ 溶湯
１２ 保持炉
１３ 鋳型
１４ 樋（流路）
１５ 振動発生器
２１ 保温炉
２５ ラドル

Claims (8)

1. 溶湯が液相線温度を下回る前に、前記溶湯に超音波振動を付与し、その後、前記溶湯を凝固させることを特徴とする鋳造方法。
2. 超音波振動を付与した溶湯を凝固させる鋳造方法であって、液相線温度以上に保たれた溶湯に超音波振動を付与する振動付与過程を含むことを特徴とする鋳造方法。
3. 鋳型に注湯する前に、前記振動付与過程を行うことを特徴とする請求項２に記載の鋳造方法。
4. 保持炉にて前記振動付与過程を行うことを特徴とする請求項３に記載の鋳造方法。
5. 保持炉から前記鋳型に至る流路にて前記振動付与過程を行うことを特徴とする請求項３に記載の鋳造方法。
6. 保持炉から前記鋳型に至る流路に溶湯を貯留する貯留槽を設け、当該貯留槽にて前記振動付与過程を行うことを特徴とする請求項３に記載の鋳造方法。
7. 保温炉、ラドルおよび湯溜りの少なくとも一箇所にて前記振動付与過程を行うことを特徴とする請求項３に記載の鋳造方法。
8. 鋳型に注湯した後に、押湯部にて前記振動付与過程を行うことを特徴とする請求項２に記載の鋳造方法。