JPH02160163A - アルミニウム合金部材の鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野） 本発明は部分的に硬さを高めたアルミニウム合金部材の
鋳造方法に関する。

〈従来の技術） 従来より、Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウム合金部材の硬さを
高める方法として一般的に熱処理が採用されている。ま
たごく限られた部位のみ硬さを高める方法としては、強
化繊維や硬質粒子又は金属多孔体（特開昭６０−１１８
３６７号、同６１−７８５５２号参照）等の補強材を鋳
ぐるむという方法が代表的である。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、硬さを高めるために熱処理を行なうこと
や補強材を鋳ぐるむことは、アルミニウム合金部材を鋳
造するにあたり、生産性の悪化や製造コストの上昇を招
くという問題がある。特に熱処理ではエネルギーコスト
の上昇が、また補強材の鋳ぐるみでは作業性の悪化が著
しい。

本発明は上記問題を解決する目的で為されたものであり
、その解決しようとする課題は、熱処理を行なったり、
補強材を鋳ぐるんだりすることなしに、所望する部分の
硬さを高めたアルミニウム合金部材の鋳造方法を提供す
ることである。

〈課題を解決するための手段〉 上記課題を解決できる本発明のアルミニウム合金部材の
鋳造方法は、セラミックヒータを組みこんだ鋳型に、　
Ａｌ−３ｉ系アルミニウム合金溶湯を注湯し、鋳造品の
硬さを高める部位を上記ヒータで保温し、その部位を最
終凝固部位とすることを特徴とする。

ここで“セラミックヒータを鋳型に組み込む°゛という
のは、セラミックヒータをそのまま鋳物形状を形成する
型の一部として用いることを意味する。即ちセラミック
ヒータに加熱機能と成形機能の両方を持たせる。セラミ
ックヒータは耐熱性、耐摩耗性、耐熱衝撃性に優れ高温
強度が高いことから充分に型の一部となりえる。アルミ
ニウム合金部材の特に硬さの要求される部位、例えばボ
ルト等の締結部や耐摩耗性が要求される部位をセラミッ
クヒータで形成するとよい。

上記の°°上ヒータ加熱された部位を最終凝固部位とす
る”というのは、ヒータで人為的に且つ部分的に凝固を
遅らせることを意味する。そのためにはアルミニウム合
金部材の大きさにもよるが少なくとも凝固直前から数分
〜数十分経過するまでの間ヒータで保温する。保温温度
は砂型では約４００℃前後であり、金型では型温に応じ
て設定する必要がある。

〈作用〉 Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウム合金溶湯で鋳造を行なう際、
部分的に最終凝固部位を作るとそこに共晶Ｓｉが偏析す
る。従って上記構成の鋳造方法によれば、鋳造品の表面
のヒータで加熱された部位に共晶Ｓｉが偏析し、その偏
析によって硬化層が形成される。

〈実施骨） 以下、本発明な一実施例により説明するが、これにより
本発明は何ら限定されるものではない。

まず本実施例で用いられる、アルミニウム合金部材（試
験片）を製造するための鋳型を第１図により説明する。

該鋳型は砂型であって、上型ｌと下型２よりなり、湯口
４．４と押湯３を有する。

型の底中央部６にはセラミックヒータ７が設置されてい
る。このセラミックヒータ７は、セラミックとしては一
般的な炭化珪素（ＳｉＣ：良導体）９と窒化珪素（Ｓｉ
ｓＮ４：不良導体）８を組み合わせて製作されている。

その炭化珪素９は一般的な粉末成形で製造したものであ
るが、窒化珪素８は粉末成形した炭化珪素を窒素ガス雰
囲気中、１３００℃で４時間程度焼成して製造したもの
である。

セラミックヒータ７の下型２への設置は、溶湯と接する
側を窒化珪素８とし、その反対側に炭化珪素９を張り合
せ、炭化珪素９に電極（図示せず）を設けてヒータとし
、予め下型２内に埋設しである導電線ｌＯと接続するこ
とにより行なう、該ヒータ７は加熱するためのものであ
ることは勿論、成形型としての機能も果たすように形状
が整えられている。なお型２外へ伸びる導電線１Ｏ１ｌ
Ｏは図示しない電源に接続される。

次に以上のように構成してなる鋳型を用いる鋳造方法を
説明する。

まずＡｌ−Ｓｉ系のＪＩＳ規格ＡＣ４Ｃアルミニウム合
金鋳物材（組成；　Ａｌ−７Ｓｉ−０，３Ｍｇ−０，２
Ｆｅ−０，ＩＴｉ）を別途７４０〜７６０℃で溶解し、
それを湯口４，４より注湯し、押湯３より溶湯が見える
とことで注湯を止める。注湯完了後にセラミックヒータ
７に通電を開始し、ヒータ温度が約４００℃に保たれる
よう通電を続ける０本来ならば下型２の底周縁部５ない
し底中央部６で最も早（凝固が起こり、上型１の押湯３
の所が最終凝固部となるところであるが、本実施例では
上記操作によってセラミックヒータ７との接触部（型の
底中央部６）の所が最終凝固部となる０通電停止後しば
らくしてから型を外し、アルミニウム合金試験片を得た
。

該試験片の最終凝固部である底中央部（ヒータ７で保温
されていた部分）の表面の金属組織写真を第３図として
示す、また、普通に凝固した試験片の底周縁部（型の底
周縁部５に接していた部分）の組織写真を第４図として
示す０倍率は共に５０倍である。最終凝固部である底中
央部には最表面から１５０μの深さで均一に共晶Ｓｉの
偏析が見られるが、そうでない底周縁部には全（共晶Ｓ
ｉの偏析は見られない。

次に上記試験片の底中央部と底周縁部のビッカース硬さ
を測定した。その結果を第２因に示す。

該図はビッカース硬さ試験機により荷重３００ｋｇ、荷
重時間１０秒で５点測定した結果を表わしている。最終
凝固部である底中央部は熱処理を施していないにも拘ら
ず）ｉｖｌｌＧの硬さを示した。−方、セラミックヒー
タ７と′は接していなかった底周縁部は、この合金の注
湯後放置による自然凝固時の平均的な硬さであるＨｖ６
０であった。

参考例 セラミックヒータに代えて、誘導加熱や一般的なニクロ
ム線のヒータを用いる以外は上記実施例と同様にして同
材質・同形状の試験片の鋳造を試みた。しかし、いずれ
も型の内側からの間接的な加熱となり、熱効率が悪い上
に共晶Ｓｉ偏析部位が限定できず、所望の硬さを備えた
アルミニウム合金部材は得られなかった。

〈発明の効果） 以上の如（、本発明のアルミニウム合金部材の鋳造方法
によれば、次のような効果を奏する。

まず鋳造後に熱処理で硬さを高めていた方法に比べると
、セラミックヒータによる加熱は部分的で熱効率が良（
、短時間ですむことから大掛かりな設備や大量のエネル
ギーが不要となり、コスト低減、生産性の向上を達成で
きる。

一方、補強材を用いて硬さを高めていた方法に比べると
、補強材を用いない分、原料コストが安価となる。また
補強材を鋳型にセットする工程が不要なのでラインタク
トが短くなり、生産性が良くなる。補強材は流入溶湯に
よって移動する虞れがあるが、本発明では型の形状その
ものをセラミックヒータで形成するため確実である。な
お平面部分に限らず凹凸部分にも適用できることは勿論
であり、セラミックヒータは繰り返し使用することも可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例で使用された鋳型を示す断面
図、 第２図は一実施例により鋳造された試験片の最終凝固部
である底中央部とそうでない底周縁部の硬さ測定結果を
示すグラフ、 第３図及び第４図は上記試験片の底中央部及び底周縁部
の金属組織を其れ其れ示す顕微鏡写真である。 図中： ２・・・下型　　　　　　　４・・・押湯５・・・型の
底周縁部　　　６・・・型の底中央部７・・・セラミッ
クヒータ 第１図 第２図 第４図 ＩＰ［Ｉｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミックヒータを組みこんだ鋳型に、Ａｌ−Ｓｉ系ア
   ルミニウム合金溶湯を注湯し、鋳造品の硬さを高める部
   位を上記ヒータで保温し、その部位を最終凝固部位とす
   ることを特徴とするアルミニウム合金部材の鋳造方法。