JPH04262846A - マグネシウム合金製車輪の鋳造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用車輪、特に、
マグネシウム合金製車輪の製造方法に関するものであっ
て、金型を用いて車輪を鋳造する方法に関する。

【０００２】

【従来技術及び課題】最近は、自動車用車輪の軽量化の
要求が強く、従来のアルミニュウーム製の自動車用車輪
から、軽量且強度の高いマグネシウム合金製の車輪へと
移行する趨勢にある。一般に、マグネシウム合金の塑性
加工性能が不十分であることから、この合金を用いた車
輪は鋳造と切削加工によって製作することとなる。とこ
ろが、マグネシウム合金は、溶融状態にあるとき空気中
の酸素と結合しやすく、鋳造の際の危険がある。このよ
うな理由から、マグネシウム合金製の車輪の量産化が困
難であると言われてきた。本発明は、『車輪鋳造用の金
型内の製品成形空間内に溶湯を注入して車輪を鋳造する
自動車用車輪の鋳造方法』において、上記危険を回避す
ることを課題とするものであり、このために、溶融状態
のマグネシウム合金と空気とを非接触状態とした条件下
で鋳造できるようにするものである。［請求項１の発明
］

【０００３】

【技術的手段】上記課題を解決するための本発明の技術
的手段は、『車輪鋳造用の金型（１）を、相互に対向し
且車輪のディスク部からリム内周部までの範囲に対応す
る下型（１ａ）及び上型（１ｂ）と、車輪のリム外周面
に対応する割型（１ｃ）とから構成し、前記下型（１ａ
）又は上型（１ｂ）の何れか一方を固定金型としてこの
固定金型内又はこれに続けてマグネシウム合金を溶融す
る加熱溶融室（３）を形成し、この加熱溶融室（３）の
湯出口（３１）を前記金型（１）の製品形成空間（２）
に連通させるとともに、前記加熱溶融室（３）はシリン
ダ部（３２）内にプランジャ（３３）が進退自在に収容
された構成とし、前記製品形成空間（２）及び加熱溶融
室（３）を真空状態又はマグネシウム合金に対して不活
性なガス体を充填した状態として、この条件下で前記加
熱溶融室（３）内でマグネシウム合金を溶融させ、所定
のマグネシウム合金が溶融状態となったとき、前記プラ
ンジャ（３３）を進出させて溶湯を製品形成空間（２）
内に充填するようにした』ことである。

【０００４】

【作用】上記技術的手段は次のように作用する。加熱溶
融室（３）内で溶融状態となったマグネシウム合金が、
プランジャ（３３）によってそのまま金型（１）の製品
形成空間（２）内に充填されて製品が鋳造される。この
マグネシウム合金溶融の際、この加熱溶融室（３）内及
びこれに連通する製品形成空間（２）内が真空状態又は
不活性ガス充填状態となっていることから、溶湯が空気
とは非接触状態となっている。従って、この溶湯のマグ
ネシウム成分が空気中の酸素と結合する事態が解消され
る。

【０００５】

【効果】溶湯のマグネシウム成分が空気中の酸素と反応
する事態が生じないから、鋳造途中において前記マグネ
シウム成分が反応することによる危険が防止できる。 又、加熱溶融室（３）の構成壁がそのまま移動して溶湯
が製品形成空間（２）内に加圧充填されるから、この時
点での危険も防止できると共に、溶湯が確実に製品形成
空間（２）内に充填される。［請求項２の発明］この発
明は、上記請求項１の発明と同様の課題を解決すると共
に、より簡単な金型構造で自動車用車輪を鋳造できるよ
うにするものである。

【０００６】

【技術的手段】このために採用される本発明の技術的手
段は、『車輪鋳造用の金型（１）を、相互に対向し且車
輪のディスク部からリム内周部までの範囲に対応する下
型（１ａ）及び上型（１ｂ）と、車輪のリム外周面に対
応する割型（１ｃ）とから構成し、前記下型（１ａ）上
型（１ｂ）内には製品形成空間（２）の下方の構成壁と
なる金型面（２１）に続けてその中央にマグネシウム合
金を溶融する加熱溶融室（３）を形成し、前記下型（１
ａ）上型（１ｂ）相互を外周気密状態で接離自在とする
とともに、製品形成空間（２）の上方構成壁となる金型
面（２２）の中央に前記加熱溶融室（３）内に突出する
軸部（２３）を設け、前記下型（１ａ）及び上型（１ｂ
）を鋳造位置よりも離反させた状態で製品形成空間（２
）となる空間及び加熱溶融室（３）を真空状態又はマグ
ネシウム合金に対して不活性なガス体を充填した状態と
して、この条件下で前記加熱溶融室（３）内でマグネシ
ウム合金を溶融させ、所定のマグネシウム合金が溶融状
態となったとき、下型（１ａ），上型（１ｂ）相互を鋳
造位置に相対接近させ、この位置において軸部（２３）
が加熱溶融室（３）内に押込まれて加熱溶融室（３）内
の溶湯が製品形成空間（２）内に押出されるようにした
』ことである。

【０００７】

【作用及び効果】上記技術的手段は次のように作用する
。加熱溶融室（３）内で溶融状態となったマグネシウム
合金が、上型（１ｂ）と下型（１ａ）が相対的に接近し
たとき、軸部（２３）が加熱溶融室（３）内に押込まれ
てこの加熱溶融室（３）と軸部（２３）との間隙から製
品形成空間（２）内に押出される。これにより溶湯がそ
のまま金型（１）の製品形成空間（２）内充填されて製
品が鋳造される。このマグネシウム合金溶融の際及び溶
湯を製品形成空間（２）内へ充填する際、溶湯が空気と
は非接触状態となることは請求項１の発明と同様である
。従って、上記請求項１の発明と同様の効果を有する。 加えて、溶湯を製品形成空間（２）内に押出すための特
別な装置を用意する必要がない。

【０００８】

【実施例】次に、上記した本発明の実施例を図面に従っ
て詳述する。 実施例１について 図１及び図２に示す実施例は、金型（１）の下型（１ａ
）の中心に加熱溶融室（３）を形成したものであり、こ
の加熱溶融室（３）の上端開放部がそのまま湯出口（３
１）となっている。この加熱溶融室（３）は、円柱状の
空室の底壁がプランジャ（３３）となっており、このプ
ランジャ（３３）はエアーシリンダ（３４）の出力によ
って同図の初期位置（最降下位置）から一定ストローク
上昇するようになっている。前記加熱溶融室（３）の周
壁にはヒーター（４１）が内蔵されており、加熱溶融室
（３）内はこれによりマグネシウム合金の溶融温度に加
熱される。上記構造の金型（１）では、下型（１ａ）は
固定され、これに対して上型（１ｂ）が割型（１ｃ）か
ら完全に離反する位置にまで昇降装置（図示せずによっ
て）上昇駆動されるようになっている。また、割型（１
ｃ）は、半円形の一対の型半体（１１）及び型半体（１
２）からなり、これらは開閉装置（図示せず）によって
半径方向に開閉される。尚、各金型の接合面の気密は所
定の度合に設定されており、図１のように金型（１）が
結合された状態ではその内部に形成される製品形成空間
（２）及び加熱溶融室（３）が気密状態となる。この気
密空室内を真空状態とするため、下型（１ａ）には、空
気吸引回路（１３）が形成されて外部の負圧源（５）に
接続されている。又、空気吸引回路（１３）の製品形成
空間（２）側の端部には通気製があって且溶融したマグ
ネシウム合金が透過しない通気性材（１５）が挿入され
ている。

【０００９】上記構成の金型（１）を用いてマグネシウ
ム合金製の自動車用車輪を製造するには、つぎの工程に
よる。先ず、金型（１）を開いた状態として、加熱溶融
室（３）内に自動車用車輪の鋳造に要する量の、マグネ
シウム合金インゴット又はビレット等の鋳造用素材（Ｍ
）を収容する。ついで、各金型を閉じ、製品形成空間（
２）を形成して、空気吸引回路（１３）から負圧源（５
）への回路に挿入した開閉弁（１４）を開放して製品形
成空間（２）及び加熱溶融室（３）内を真空状態とする
。その後、ヒーター（４１）を「オン」にして発熱させ
加熱溶融室（３）内のマグネシウム合金からなる鋳造用
素材（Ｍ）を加熱する。マグネシウム合金が所定の溶融
状態になると、開閉弁（１４）を閉じ、図２のように、
エアーシリンダ（３４）の出力軸を進出駆動させてプラ
ンジャ（３３）を押出し、加熱溶融室（３）内の溶湯を
湯出口（３１）から製品形成空間（２）内に抽出する。 なお、このとき、空気吸引回路（１３）には通気性材（
１５）が挿入されていることから、溶湯が空気吸引回路
（１３）側に侵入する心配がない。その後、製品形成空
間（２）内に充填された溶湯が冷却されて硬化した時点
でプランジャ（３３）を初期位置に復帰させると鋳造が
完了する。上記実施例では、ヒーター（４１）によって
加熱溶融室（３）内のマグネシウム合金を加熱溶融させ
るようにしたが、これを電磁誘導加熱方式の加熱装置と
することも可能である。

【００１０】実施例２について また、図３のように、加熱溶融室（３）を下型（１ａ）
の外部に配設するようにしてもよい。尚、この実施例で
は、製品形成空間（２）及び加熱溶融室（３）を不活性
ガスによって充満する構成としてあり、ガスボンベ（５
１）からのガス供給回路（１６）に開閉弁（１４）を挿
入した構成としてある。これによっても、上記実施例１
と同様に、加熱溶融室（３）内の鋳造用素材（Ｍ）を溶
融させる際及び溶湯を製品形成空間（２）内に充填させ
る際におけるマグネシウム合金の反応が防止できる。こ
のように、加熱溶融室（３）を外部に配設する方式とし
ては、図４のような装置を採用することも可能である。 このものでは、金型（１）とは別に設けた深い皿状のガ
ス室（６）に加熱溶融室（３）を収容配設したものであ
り、このガス室（６）には、金型（１）を収容した有底
筒状の金型ホルダ（Ｈ）の下部が密に嵌合され、前記ガ
ス室（６）に対して金型ホルダ（Ｈ）が昇降自在となっ
ている。ガス室（６）内の加熱溶融室（３）の上端開放
部は下型（１ａ）に形成した湯出口（３１）の下端開放
部と対向する。又、ガス室（６）の側壁にはガスボンベ
（５１）に接続されるガス供給回路（１６）が開口する
。この実施例では、同図に示すように、下型（１ａ）の
下面を加熱溶融室（３）の上端から離反させた状態で加
熱溶融室（３）内に鋳造用素材（Ｍ）を収容し、この状
態でガスボンベ（５１）から不活性ガスをガス室（６）
内に充填する。これにより、金型（１）内の製品形成空
間（２）を含めてガス室（６）内が前記不活性ガスで充
満される。そして、この状態で、鋳造用素材（Ｍ）を加
熱溶融させる。次いで、金型ホルダ（Ｈ）を降下させて
下型（１ａ）の下面と加熱溶融室（３）の上端とを対接
させ、その後、プランジャ（３３）を進出させると、上
記各実施例と同様に、製品形成空間（２）内に溶湯が充
填される。この実施例の場合、加熱溶融室（３）の上端
と下型（１ａ）の下面との対接面との間の気密を確保す
るため、同図に示すように、パッキン等の気密手段（Ｐ
）を加熱溶融室（３）の上端に配設することが有効であ
る。

【００１１】実施例３について この実施例は、下型（１ａ）の金型面（２１）に形成し
た加熱溶融室（３）内の溶湯を上型（１ｂ）の降下移動
によって製品形成空間（２）内に押出すようにしたもの
で、下型（１ａ）の中央にヒーター（４１）を具備させ
た加熱溶融室（３）が形成され、上端開放部は製品形成
空間（２）にそのまま開放する。この金型（１）では、
図５に示すように、下型（１ａ）に対して割型（１ｃ）
を所定の状態にセットして、上型（１ｂ）が前記各型に
対して昇降可能となっている。又、上型（１ｂ）の下面
側の金型面（２２）の中央で加熱溶融室（３）に対向す
る位置には、加熱溶融室（３）の内周径よりも僅かに小
さく且高さがこの加熱溶融室（３）の深さよりも僅かに
低い軸部（２３）を突出させてある。

【００１２】この実施例では、上型（１ｂ）を上方に引
き上げて加熱溶融室（３）内に鋳造用素材（Ｍ）を収容
し、その後、軸部（２３）が加熱溶融室（３）内に没入
しない程度に上型（１ｂ）を降下させて下型（１ａ）、
割型（１ｃ）及び下型（１ａ）によって囲まれる空室（
２０）に、下型（１ａ）に挿通させたガス供給回路（１
６）を介して不活性ガスを充填する。このとき、上型（
１ｂ）と割型（１ｃ）との嵌合部は密に嵌合した状態と
なっていることから、前記不活性ガスが漏れない。 この状態で加熱溶融室（３）内に収容された鋳造用素材
（Ｍ）を加熱溶融し、溶融状態で上型（１ｂ）を一定ス
トローク押し下げて空室（２０）を縮小し、金型（１）
内に製品形成空間（２）を形成する。このとき、加熱溶
融室（３）内の溶融に軸部（２３）が没入することとな
り、この没入体積に一致する体積の溶湯が、軸部（２３
）の外周間隙を介して製品形成空間（２）内に充填され
る。この後、溶湯の硬化を待って金型（１）の各型を開
放すると、自動車用車輪が鋳造できる。

【００１３】尚、上記何れの実施例でも、製品形成空間
（２）や空室（２０）内が所定の真空状態又は不活性ガ
ス充填状態となった時点で、開閉弁（１４）が閉弁状態
となってもよいが、不活性ガスを充填させる方式では、
開閉弁（１４）が開弁状態のままで溶湯を製品形成空間
（２）に加圧充填するようにしてもよい。尚、不活性ガ
ス充填方式の場合、製品形成空間（２）内の圧力が一定
圧力以上になった時点で、開弁する逃し弁（１７）をガ
ス供給回路（１６）に配設するようにすればよい。この
逃がし弁（１７）を装備させたものでは、溶融を充填す
るときの圧力によって製品形成空間（２）内の不活性ガ
スが前記逃し弁（１７）から排出され、製品内に不活性
ガスが混入しにくいからである。又、前記不活性ガスと
しては、ヘリウム等のように完全な不活性ガスを使用で
きることは勿論であるが、マグネシウム合金と反応しな
いガスであれば他の不活性ガスも使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の型構造図

【図２】この実施例の溶湯充填時の作動説明図

【図３】
本発明の実施例２の説明図

【図４】これの変形例の説明図

【図５】実施例３の説明図

【符合の説明】（１）　　・・・金型 （１ａ）・・・下型 （１ｂ）・・・上型 （１ｃ）・・・割型 （３）　　・・・加熱溶融室 （３１）・・・湯出口 （２）　　・・・製品形成空間 （３２）・・・シリンダ部 （３３）・・・プランジャ （２２）・・・金型面 （２３）・・・軸部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪鋳造用の金型内の製品成形空間内に溶
   湯を注入して車輪を鋳造する自動車用車輪の鋳造方法に
   おいて、車輪鋳造用の金型（１）を、相互に対向し且車
   輪のディスク部からリム内周部までの範囲に対応する下
   型（１ａ）及び上型（１ｂ）と、車輪のリム外周面に対
   応する割型（１ｃ）とから構成し、前記下型（１ａ）又
   は上型（１ｂ）の何れか一方を固定金型としてこの固定
   金型内又はこれに続けてマグネシウム合金を溶融する加
   熱溶融室（３）を形成し、この加熱溶融室（３）の湯出
   口（３１）を前記金型（１）の製品形成空間（２）に連
   通させるとともに、前記加熱溶融室（３）はシリンダ部
   （３２）内にプランジャ（３３）が進退自在に収容され
   た構成とし、前記製品形成空間（２）及び加熱溶融室（
   ３）を真空状態又はマグネシウム合金に対して不活性な
   ガス体を充填した状態として、この条件下で前記加熱溶
   融室（３）内でマグネシウム合金を溶融させ、所定のマ
   グネシウム合金が溶融状態となったとき、前記プランジ
   ャ（３３）を進出させて溶湯を製品形成空間（２）内に
   充填するようにしたマグネシウム合金製車輪の鋳造方法
   。
2. 【請求項２】車輪鋳造用の金型内の製品成形空間内に溶
   湯を注入して車輪を鋳造する自動車用車輪の鋳造方法に
   おいて、車輪鋳造用の金型（１）を、相互に対向し且車
   輪のディスク部からリム内周部までの範囲に対応する下
   型（１ａ）及び上型（１ｂ）と、車輪のリム外周面に対
   応する割型（１ｃ）とから構成し、前記下型（１ａ）上
   型（１ｂ）内には製品形成空間（２）の下方の構成壁と
   なる金型面（２１）に続けてその中央にマグネシウム合
   金を溶融する加熱溶融室（３）を形成し、前記下型（１
   ａ），上型（１ｂ）相互を外周気密状態で接離自在とす
   るとともに、製品形成空間（２）の上方構成壁となる金
   型面（２２）の中央に前記加熱溶融室（３）内に突出す
   る軸部（２３）を設け、前記下型（１ａ）及び上型（１
   ｂ）を鋳造位置よりも離反させた状態で製品形成空間（
   ２）となる空間及び加熱溶融室（３）を真空状態又はマ
   グネシウム合金に対して不活性なガス体を充填した状態
   として、この条件下で前記加熱溶融室（３）内でマグネ
   シウム合金を溶融させ、所定のマグネシウム合金が溶融
   状態となったとき、下型（１ａ）上型（１ｂ）相互を鋳
   造位置に相対接近させ、この位置において軸部（２３）
   が加熱溶融室（３）内に押込まれて加熱溶融室（３）内
   の溶湯が製品形成空間（２）内に押出されるようにした
   マグネシウム合金製車輪の鋳造方法。