JPS59189055A - 気孔巣の少ないダイカスト品の製造方法 - 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】 この発明は、気孔束の発生が少なく、強度特性の優れた
ダイカスト品の製造方法に関する。

自動車用、建設機械用、電気機器用等々の各種部品の製
造に際しては、切削加工、プレス加工。

塑性加工、鋳造等の各種加工法の中から適宜選択して行
われ、鋳造だけを取り上げてもロストワックス鋳造やダ
イカス）・などの種々の鋳造法の中から適宜選択して行
われる。これらのうち、ダイカストにおっては、所望の
製品形状の鋳造空間が刻設されている金型内へ、通常の
場合、Ａ１合金溶湯を数１００　ｋｇｆ　／　ｃｍ２の
充填圧力で且つ数１０ｍ／ｓｅｃのゲート速度で急速充
填するのが一般的であった。このような急速充填を行う
ことによって、金型内の鋳造空間のすみずみまでＡ文合
金溶湯を充填することが可能であり、大物部品であって
も鋳肌のきれいなダイカスト品を製造することができる
。しかし、他方では、このような急速充填によって、射
出スリーブ内および金型内で空気の巻き込みを生じやす
いため、ダイカスト品の内部には気孔束が数多く発生し
、強度部品には適さないものとなる。また、ダイカスト
品に対してＴ６処理等の熱処理を行うと、気孔束が多く
存在しているため、巻き込んだ空気あるいは各種離型材
などから生ずるガスが膨張し、これがダイカスト表面に
膨れとなってあられれる。そのため、油圧部品には適さ
ないものとなる。

したがって、従来のＡ文ダイカスト品は、強度がさほど
要求されず且つ油圧を使用しない部品たとえばトランス
ミンション等のハウジング類や自動車外装品などにその
適用が限定されていた。

しかしなから、Ａｆｌダイカスト品は鋳造温度か低く、
生産性が良好であり、しかも軽量であることから、従来
のハウジング類や外装品だけでなく、高強度を必要とす
る部品や耐油性が要求される部品（例えはブレーキ用油
圧シリンダ）などにも適用できるようにすることが望ま
れていた。

そこで、例えは、タイカスト金型に特殊なバルブを設け
、合金溶湯の充填時に金型内の空気を１ノ１出させるよ
うにする考え（特開昭“５６−４７２５７号）もあるが
、この場合にも合金溶湯を急速充填するために例えは真
空ポンプによる強制排気のタイミングが難しく、また製
品形状によってはバルブの取（＝１位置を考處せねばな
らないなどの問題が残っていた。

この発明は、上述したような従来の問題点に着目してな
されたもので、Ａ１合金の組成にあまり大きな制限を伴
うことなく、また特殊なバルブ等を使用することなく、
気孔巣の発生が少なく且つ強度特性にも優れたダイカス
ト品を得ることができる方法を提供することを目的とし
ている。

この発明によるタイカスト部品の製造方法は、少なくと
もＳｉを４〜１６単量％含有する人文合金溶湯をｌ　２
００　ｋｇｆ　／　ｃｍ２以上の充填圧力で且つ０　、
０５〜０　、８ｍ／ｓｅｃのゲート速度でタイカスト鋳
造するようにしたことを特徴としている。

この発明か適用されるＡ９Ｌ合金溶渇は、少なくともＳ
ｉを４〜１６重呈％含有するものであるが、そのほか、
例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ。

Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ等の１種または２種以上を適宜含有す
るものであっても良い。

これらの化学成分のうち、ＳｉはＡ文合金溶湯の流動性
および充填性を確保するためにダイカストにおいては必
須の成分であり、このような効果を得るためには４〜１
６重量％の範囲で含有することが必要である。すなわち
、Ｓｉか４重量％未満では鋳造性が低下し、１２００ｋ
ｇｆ　７ｃｍ２以」−の高圧充填を行ったとしても成形
父１１となるので好ましくない。反対にＳｔが１６重量
％を超えると融液中の初晶Ｓｉの発生頻度が高くなり、
融点も１ｊ’＋’ｊいことから鋳造性に悪影響を及はす
ので好ましくない。いいかえれば、Ｓｉ量が多すぎると
射出成形中の一部の凝固が開始され、充填能に支障をき
たすようになるばかりでなく、前記凝固片が製品部内に
４１シ入する率が高くなるので好ましくない。

また、ＣｕはＴ６処理で代表される熱処理による機械的
性質の改善に寄与する元素であるので、必要に応じて含
有させることも望ましい。゛もっとも、この発明によれ
は気孔巣の少ない健全な鋳物か得られるため、強度も改
善されることとなるか、熱処理によってさらに強度の向
上をはかることも可能であり、この場合にはＣｕのもつ
熱処理による機械的性質の改善効果を期待することも必
要に応じて望ましい。そして、Ｃｕを多量に添加したと
きでも気孔巣のない健全なダイカスト品を得ることが可
能であるが、Ａ９Ｌ２Ｃｕのマクロ偏析が形成されるよ
うになってくる。このＡｌ、Ｃｕの微細な分散が熱処理
による機械的性質の向上となってあられれてくるのであ
るが、この発明による１　２００ｋｇｆ　／ｃｒａ２以
上の充填圧力とした場合にＣｕ含有量か多いと、Ａ、１
４ｃｕのマクロ偏析が生じるようになる。このマクロ偏
析は、溶体化処理によって基地中に固溶させて均質化さ
せることは困難である。このようなＡｌ２Ｃｕのマクロ
偏析は、充填圧力を１２００ｋｇｆ／Ｃｍ２以上とした
場合にＣｕ量が２重量％を超えると発生しやすくなる。

したがって、Ｃｕを添加する場合には２重量％以下とす
ることがより望ましい。

一方、Ｍｇも熱処理による機械的性質の改善に効果があ
り、Ｍｇ２Ｓｉの析出による時効硬化によって機械的性
質の改善が得られる。この発明では、前述のように気孔
巣の少ない健全な鋳物が得られるため、強度も改善され
ることとなるが、Ｍｇを含有させることによってさらに
強度の向上をはかることも可能であり、この場合には０
．５重量％まで含有可能である。すなわち、Ｍｇが０゜
５重量％を超えるとＡ文合金溶湯の粘度が高くなってそ
の流動性が著しく悪くなり、１２００ｋｇｆ　７０ｍ２
以」二の高い充填圧力で鋳造してもンｇ境いや渇しわ等
か発生するので好ましくない。したかって、Ｍｇを添加
する場合には０．５重量％以↑゛とすることがより望ま
しい。

他方、Ｆｅはダイカストに際して合金溶湯の金型への焼
付きを防止するという効果を有している。もっとも、こ
の発明においては、充填圧力を１２００ｋｇｆ　／ａｍ
２以上とし且つゲート速度を０．０５〜０．８ｍ／ｓｅ
ｃとしているため、合金溶湯が噴流となって金型内に充
填されることがないので、金型への焼付はＦ、ｅの添加
がなくとも十分に回避される。しかし、Ｆｅは通常の場
合再生地金中に含有されるものであり、実操業において
Ｆｅを含有するＡ文合金を使用することが多いと考えら
れるので、Ｆｅの含有を強いてなくす必要もない。そこ
で、Ｆｅ含有量の上限を実験により調べた結果、０．９
重量％までは何ら悪影響がなく、０．９重量％を超える
とダイカスト品の機械的性質とくに伸びが低下すること
が明らかとなった。したがって、Ｆｅを含有させる場合
には０．９重量％以下とすることがより望ましい。

この発明は、上記した化学成分のＡ文合金溶湯に対して
適用できるが、適切なダイカスト条件は次に例示するよ
うな実験を繰返した結果から求めた。

この実験に際しては表１に示す化学成分のＡ１合金溶湯
な用いた。また、ダイカスト鋳造には横型ダイカスト機
を使用した。

表１；Ａ文合金溶湯の化学成分 まず、表１に示す化学成分のＡ１合金を溶製し、いずれ
も７２０　’Ｃ！に溶解保持し、脱ガス処理を行ったの
ち６９０　’Ｃの鋳込温度でダイカストｍ！ｊ造を行っ
た。このときのダイカスト品は、通常のダイカストにお
いて肉厚限界とされている５ｍｍを越えた３０ｍｍの肉
厚をもつ直径１００ｍｍの円板形のものである。そして
、このようなダイカストにおいて、各供試材（Ｎｏ、　
　１〜９）毎に射出充填圧力を変えて鋳造を行い、鋳造
後のダイカスト品を加熱して膨れの発生状況を調べ、こ
の膨れの発生状況から気孔巣の量を推定した。この場合
、Ａ１合金溶湯のゲート速度を一定値の１．’Ｏｍ／ｓ
ｅｃとした。また、膨れの発生状況は、ダイカスト品を
５００’Ｃで１時間加熱し、その表面に発生する膨れの
占有面積率によって表２に示す基準で評価した。その結
果を代表的に供試材Ｎｏ、　　ｌの場合を第１図に示す
。

表２：膨れ評価基準（５００°ＣＸ　ｌｈｒ加熱後）第
１図より明らかなように、ゲート速度を１　、０　ｍ／
ｓｅｃ　と一定値とした場合には、充填圧力を通常の６
００〜８００ｋｇｆ　７０ｍ２よりも高い９００　ｋｇ
ｆ　／　Ｃｍ２以上とすることによって膨れ評価値が次
第に低下してきており、ダイカスト品の気孔巣発生は漸
減する傾向にあるが、充填圧力を１２００ｋｇｆ　７０
ｍ２　とかなり高くしたときでも膨れ部面積は２０％前
後生じていることが明らかであり、気孔巣を少なくする
ためには充填圧力をさらに高める必要のあることがわか
る。

そこでこんどは、各供試材（Ｎｏ、　　１〜９）毎に射
出充填圧力を１２００ｋｇｆ　７ｃｍ２と一定にし、ゲ
ート速度を変えて鋳造を行い、鋳造後のダイカスト品を
加熱して前記と同様に膨れの発生状況を調べた。その結
果を代表的に供試材ＮＯ３２の場合を第２図に示す。

第２図に示す結果から明らかなように、ゲート速度が０
　、０５ｍ／ｓｅｃよりも小さい場合には、膨れの発生
はないものの湯口り不良となり、直径１００＋ｎ＋＋＋
、肉厚３０ｍｍのダイカスト品の一部が欠損する不良品
が発生した。この結果、ゲート速度は０　、０５　ｍ／
ｓｅｅ以上とする必要があることが明らかとなった。他
方、ゲート速度が０．８ｍ／ｓｅｃであると中には若干
の膨れを生ずる鋳造品が出ることもあるが、おおよそは
満足できる結果が得られた。しかし、Ｏ’、　９　ｍ　
／　ｓｅｃ以」二であると膨れが急激に増大し、溶湯の
充填時に空気の巻き込みが多量になることが推察された
。したがって、ゲート速度は０　、８　ｍ／ｓａｃ以下
とする心霊があることか明らかとなった。

なお、本実験では円似状のものを作成したので、湯口り
には問題歴かったか、複雑な形状のものを成形する場合
も考慮に入れるとゲート速度は０．２ｍ／ｓｅｃ以上が
特に好ましく、また空気の巻き込みをより確実になくす
ために０．３５ｍ／５ｅｃｕｎることが特に好ましし１
ことがわ力１つだ。

また、供試材Ｎ０８３〜９においても気孔巣の少ないダ
イカスト品を得るためには各々１２００ｋｇｆ　７ｃｍ
２以上の充填圧力で且つ０．０５〜０　、８　ｍ／ｓｅ
ｃのゲート速度でダイカスト鋳造する必要があることが
明らかとなった。

衷施忽 表１に示す成分のＡ４合金溶湯を用い、射出充填圧力１
２００ｋｇｆ　７ｃｍ２．ゲート速度０．５ｍ／ｓｅｃ
の条件で自動車用ブレーキコントロール／ヘルプをダイ
カスト鋳造した。そして、得られた各ダイカスト品を半
割りしてその切断面をマクロ腐食し、偏析の有無を調べ
た。その結果、供試材Ｎｏ、　　１〜８のものではいず
れも偏析は見られず、代表的に供試材Ｎ０１５の結果を
示す第３図から明らかなように、偏析の少ないダイカス
ト品を得ることができた。これに対してＣｕ含有量の多
いＮｏ、　９のダイカスト品では（：ｕＡＭ２のマクロ
偏析を生じていることが確認された。

さらにこんどは、前記工程により得られた直径１００＋
ｎｍ、肉厚ｉｏ闘のダイカスト品の一部に対φ し、５００’ＯＸ３時間の溶体化処理後、１８０°Ｃ×
２時間の時効処理を行った。そして、鋳放しままのダイ
カスト品と、上記熱処理を行ったダイカスト品の各々に
ついて引張強さを測定した。その結果を第４図に示す。

この結果、従来のダイカスト品では熱処理後の引張強さ
が１２〜２５　ｋｇｆ　／’ｍｍ２程度であったのに対
し、この発明によるダイカスト品では第４図に示すよう
に鋳放しままの状態でも２０〜３０ｋｇｆ　／ｍｍ２程
度の高い強度を得ることか可能であり、気孔巣の少ない
ダイカスト品による強度の改善が実現できたことが明ら
かであった。そして、熱処理を施すことによって引張強
さを従来品よりもさらに高い伯にまで引き上けることか
可能であることか明らかとなった。

以１．説明してきたように、この発明によれば、ＡＭ金
合金グイカスＩ・品を製造するにあたり、少なくともＳ
ｌを４〜１６重量％含有するＡＩ合金’／Ｒ？ｇを１２
００　Ｊｆ　７ｃｍ２以」二の充填圧力で且つ０　、０
５−０　、８ｍ／ｓｅｃのゲート速度でタイカスト鋳造
するようにしたから、ダイカスト時にＡ文合金溶湯中に
空気等のガス成分が巻き込まれるのを防止することがで
き、気孔巣の少ないタイカスト部品を彷ることが可能で
あり、健全なダイカスト品か得られるため強度特性の大
幅な向上をもたらし、とくに気孔巣および膨れあるいは
偏析を嫌う自動車用油圧部品、例えばブレーキ用油圧シ
リングなどの高強度部品の製造に適用することが可能で
あるという非常にすぐれた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はゲート速度を一定とした場合の射出充填圧力の
変化による（膨れ評価値への影響を調べた結果の一例を
示すグラフ、第２図は射出充填圧力を一定とした場合の
ケート速度の変化による膨れ評価値への影響を調へた結
果の一例を示すグラフ、第３図はこの発明法を適用した
ダイカスト品のマクロ腐食試験結果を示す組織写真、第
４図は引張強さの測定を行った結果を示すグラフである
。 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人弁理士　小　　塩　　　豊 第１図 た　μ塾ｉ　　力　と＃：３千ｈ１勺 第２図 ケ”〜　ｈＬＡ　　　（閃／５ｅｃ） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくともＳｉを４〜１６重量％含有するＡ交合
   全溶湯を１２００ｋｇｆ　７０ｍ２以上の充填圧力で且
   つ０　、０５−０　、８ｍ／ｓｅｅのゲート速度でダイ
   カスト鋳造することを特徴とする気孔束の少ないダイカ
   スト品の製造方法。