JPWO2013128500A1 - ダイカスト製品の強度評価方法及びダイカスト製品 - Google Patents

Abstract

ダイカスト製品の強度を適正に評価することができるダイカスト製品の強度評価方法及びその強度評価方法によって強度が評価されたダイカスト製品を提供する。そのために、鋳造後に簡易強度試験機により破断試験を行った後、破面観察することにより得られた破断面に占める破断チル層面積率を元に強度低下率を推定する。又は、予め応力解析で求めたダイカスト製品の高応力部の所定範囲の内部欠陥を超音波探傷し、当該所定範囲の内部欠陥の合計面積を全探傷面積で除した欠陥率が所定値以下であるときにダイカスト製品が所定の強度を有すると評価する。

Description

本発明は、ダイカスト製品の強度評価方法、及び車両の電動パワーステアリング装置に用いられるダイカスト製品（例えば、アルミダイカスト製コラムハウジング）に関するものである。

従来より、自動車の盗難防止のため、イグニッションスイッチのキーを抜いた場合にエンジンを停止させるだけでなく、ステアリングホイールを回転不能とするステアリングロック装置が一般的に便用されている。
このように使用されるステアリングロック装置の本体及び取付部であるステアリングコラムは、堅ろうで容易に破壊できないものである必要がある。例えば、ＪＩＳ Ｄ５８１２等には、ステアリングシャフトをロック状態にして、２００Ｎｍのトルクを当該ステアリングシャフトに加えても機能に異常なきことと規定されている。

ここで、ステアリングコラムは軽量化のため、例えば、アルミやマグネシウムのような軽金属のダイカストで作製される場合が多く、内部欠陥を有しているため、過大なトルクが付加されると破断してしまう恐れがあり、いかにして強度評価するかが重要となる。
特に、ダイカストの内部欠陥として破断チル層による強度低下が知られており、強度評価のためには破断チル層の検査が必要となる。

このような破断チル層の検査方法としては、特許文献１〜３に以下のような開示がある。
まず、特許文献１には、放射線、磁気、超音波等の破断チル層検出装置で検出し易い成分（Ｐｂ）をスリーブ潤滑剤に混ぜスリーブ内面に塗布し、Ｐｂが破断チル層と伴にキャビティー内に入ることで破断チル層の検出感度を上げる技術が開示されている。

また、特許文献２には、超音波探傷法やＸ線ＣＴスキャンを組み合わせた測定により、破断チル層の分散情報を非破壊状態で得る技術が開示されている。
具体的には、アルミダイカスト製品に超音波を照射してアルミダイカスト製品からの音波情報に基づいてアルミダイカスト製品の鋳巣と破断チル層を検出して第１の内部欠陥３次元分布データを取得し、同じアルミダイカスト製品をＸ線ＣＴ測定してアルミダイカスト製品の複数の断面画像からアルミダイカスト製品の鋳巣を検出して第２の内部欠陥３次元分布データを取得し、第１の内部欠陥３次元分布データと第２の内部欠陥３次元分布データを比較してアルミダイカスト製品の破断チル層の３次元分布データを取得する。

また、特許文献３には、ランナー部から検査片を切出して切断面を研磨、腐食した後、破断チル層を観察し破断チル層面積率を算出する簡易的な破断チル層検査方法が開示されている。
また、アルミダイカスト製品の他の強度評価方法として、特許文献４では、内部に複合部材を有するアルミダイカスト製品に対して超音波探傷を行い、表面から複合部材までの距離、複合部材に対するアルミニウム溶湯の含浸状態、割れの状態などを測定し、良否の判別を行う技術が開示されている。

特開平３−２２６６６８号公報 特開２００５−９１２８８号公報 特開２００７−１１１７２８号公報 特開２００４−１４４４８９号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３では、いずれも特殊な検査装置が必要なため、作業時間も多くかかり、鋳造現場で強度評価できない上、測定検出精度が十分でないため、精度良く強度評価することができなかった。
具体的には、特許文献１は、非破壊検査できるメリットがあるが、鋳造後に放射線、磁気、超音波等の特殊機器を用いた調査を行う必要があり、作業時間も多くかかり、鋳造現場で強度評価できない上、測定検出精度が十分でないため、精度良く強度評価することができなかった。

また、特許文献２は、特許文献１と同様に非破壊検査できるメリットがあるが、鋳造後に超音波探傷やＣＴスキャンといった特殊機器を用いた調査を行う必要があり、作業時間も多くかかり、鋳造現場で強度評価できない上、測定検出精度が十分でないため、精度良く強度評価することができなかった。
さらに、特許文献３は、特殊な検査設備を必要としないメリットがあるが、研磨、腐食が必要で作業時間が多くかかり、さらには、製品ではなくランナー部から検査片を切出すため、精度良く強度評価することができない。

また、特許文献４に記載されるアルミダイカスト製品の強度評価方法は、あくまでも内部に複合部材を有するアルミダイカスト製品に対する、含浸度合や割れの測定を行うものであり、複合部材を有さないアルミダイカスト製品の強度を評価するものではない。

これに対し、特許文献２に記載されるアルミダイカスト製品の強度評価方法は、複合部材のないアルミダイカスト製品の評価を可能とするが、例えば大きなアルミダイカスト製品や複雑なアルミダイカスト製品の全ての部分について検査を行うのは実質的に困難である。実際のアルミダイカスト製品は、鋳巣などの内部欠陥を回避することができず、この内部欠陥を起点として破壊することがある。また、アルミダイカスト製品は、多くの場合、複雑な形状をしており、例えば超音波探傷によって内部欠陥を探傷することが難しく、また、どの部分で強度を評価すべきなのか、明らかとなっていない。

本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、作業時間を短縮し、鋳造現場で都度強度評価（強度保証）でき、強度評価を高い精度で得られるダイカスト製品の強度評価方法及びダイカスト製品を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、実際のダイカスト製品の強度を適正に評価することができ、所定の強度のダイカスト製品を得ることが可能なダイカスト製品の強度評価方法及びダイカスト製品を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のある実施形態のダイカスト製品の強度評価方法は、ダイカスト製品を鋳造する鋳造工程と、
鋳造後のダイカスト製品の破断試験を行う破壊工程と、
該破壊工程における上記ダイカスト製品の破断面に存在する破断チル層の面積率を測定し、上記破壊工程における捻り破断トルク値と上記面積率との関係から強度低下率を算出する強度低下率算出工程と、
上記強度低下率を平均値として、−３σ（σ：標準偏差）の閾値を求め、この閾値と、予め設定された強度の範囲とから上記ダイカスト製品の強度評価面積率を算出する強度評価面積率算出工程とを含む。

また、上記ダイカスト製品の強度評価方法は、上記鋳造工程がＪＩＳ Ｄ５８１２に基づく鋳造工程であり、上記ダイカスト製品がアルミ製コラムハウジングであり、上記破断試験が上記ダイカスト製品の捻り試験であることが好ましい。
また、上記ダイカスト製品の強度評価方法は、上記ダイカスト製品が自動車用ステアリングのイグニッションスイッチ付きステアリングロックに使用されることが好ましい。

また、本発明のある実施形態のアルミダイカスト製コラムハウジングは、上記ダイカスト製品の強度評価方法によって、強度が評価されたアルミダイカスト製コラムハウジングであって、
ステアリングロック用穴が形成され、
上記捻り試験によって上記ステアリングロック用穴を破断させたときの破断起点から応力解析により求めた上記破断起点に働く応力最大値の１／２以上となる応力範囲までの破断面の面積に占める破断チル層の面積率が１０％未満である。

また、本発明の他の実施形態のダイカスト製品の強度評価方法は、ダイカスト製品の強度を評価する方法であって、上記ダイカスト製品を予め応力解析して求めた高応力部に対し、当該高応力部の所定範囲の内部欠陥を超音波探傷し、当該所定範囲の内部欠陥の合計面積を全探傷面積で除した欠陥率が予め設定した所定値以下であるときに当該ダイカスト製品が所定の強度を有すると評価する。

また、上記高応力部の所定範囲は、当該高応力部の最大応力の５０％以上の応力の範囲であることが好ましい。
また、上記ダイカスト製品は、上記ダイカスト製品の強度評価方法で強度が評価されたダイカスト製品であって、上記欠陥率が０．５％以下である。
また、上記ダイカスト製品が、車両の電動パワーステアリング装置に用いられるコラムハウジングであり、上記高応力部が上記コラムハウジングのキーロック部であることが好ましい。

本発明のある実施形態によれば、作業時間を短縮し、鋳造現場で都度強度評価でき、強度評価を高い精度で得られるダイカスト製品の強度評価方法及びダイカスト製品を提供することができる。 また、本発明の他の実施形態のダイカスト製品の強度評価方法によれば、予め応力解析で求めたダイカスト製品の高応力部に対し、当該高応力部の所定範囲の内部欠陥を超音波探傷し、当該所定範囲の内部欠陥の合計面積を全探傷面積で除した欠陥率が予め設定した所定値以下であるときに当該ダイカスト製品が所定の強度を有すると評価することとしたため、実際のダイカスト製品の強度を適正に評価することができる。

また、高応力部の所定範囲を、当該高応力部の最大応力の５０％以上の応力の範囲としたことにより、ダイカスト製品の強度をより一層適正に評価することができる。
また、本発明の他の実施形態のダイカスト製品によれば、本発明のある実施形態のダイカスト製品の強度評価方法で強度評価し、高応力部の所定範囲の内部欠陥の合計面積を全探傷面積で除した欠陥率を０．５％以下としたことにより、所定の強度のダイカスト製品を得ることができる。

ダイカスト製品の強度評価方法の第１実施形態におけるプロセスを示すフローチャートである。 ダイカスト製品の強度評価方法の第１実施形態におけるステアリングコラムハウジングの構成を示す斜視図である。 ダイカスト製品の強度評価方法の第１実施形態における捻り試験機の構成を示す概略図である。 ダイカスト製品の強度評価方法の第１実施形態における破断面の破断チル層の面積率の観察例を示す実体顕微鏡写真である。 ダイカスト製品の強度評価方法の第１実施形態における破断チル層面積率と捻り破断トルク（要求強度の範囲）との関係を示すグラフである。 ダイカスト製品の強度評価方法の第２実施形態を示す説明図である。 図６のダイカスト製品の強度評価方法における内部欠陥探傷の説明図である。 ダイカスト製品の高応力部の説明図である。 ダイカスト製品の高応力部の内部欠陥探傷範囲の説明図である。 図６の内部欠陥探傷で得られる画像の説明図である。 図６の内部欠陥探傷で得た探傷画像である。 図１１の探傷画像を二値化した画像である。 図１２の二値化探傷画像から画像解析により内部欠陥面積を抽出した画像である。 図９の探傷範囲における内部欠陥の欠陥率と捻り試験における破壊時捻り回数の関係を示す説明図である。 ダイカスト製品の高応力部の内部欠陥探傷範囲の説明図である。 図１５の探傷範囲における内部欠陥の欠陥率と捻り試験における破壊時捻り回数の関係を示す説明図である。 ダイカスト製品の高応力部の内部欠陥探傷範囲の説明図である。 図１７の探傷範囲における内部欠陥の欠陥率と捻り試験における破壊時捻り回数の関係を示す説明図である。

（第１実施形態）
以下、ダイカスト製品の強度評価方法の第１実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態は、図１に示すように、鋳造工程（Ｓ１）と、破壊工程（Ｓ２）と、強度低下率算出工程（Ｓ３）と、強度評価面積率算出工程（Ｓ４）とから構成される。

＜鋳造工程＞
本実施形態における鋳造工程は、例えば、ＪＩＳ Ｈ５３０２のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系アルミニウム合金ＡＤＣ１２を用いて、ダイカスト鋳造する工程である。この工程で得られるダイカスト製品は、図２に示す自動車操舵装置のステアリングコラムハウジング３であることが好ましい。

＜破壊工程＞
本実施形態における破壊工程は、上記鋳造工程で得られたダイカスト製品に対して、その鋳造現場において破断試験を行う工程である。この破断試験は、捻り試験であることが好ましい。
この捻り試験は、具体的には、図３に示すように、ステアリングコラムハウジング（ダイカスト製品）３にボルト締結されたキーロック冶具１は、ステアリングコラムハウジング３のキー穴から、ステアリングコラムハウジング３の内径側に突出する凸形状のキー部を有しており、トルク伝達用シャフト２にはキー部と嵌め合う凹部が形成されている。トルク伝達用シャフト２から入力されたトルクはキーロック冶具１の凸形状キー部を介してステアリングコラムハウジング３のキー穴部４に伝達され、キー穴部４の角部を起点としてステアリングコラムハウジングを破断する。

＜強度低下率算出工程＞
強度低下率算出工程は、上記破壊工程における上記ダイカスト製品の破断面に存在する破断チル層の面積率を測定し、上記破壊工程における捻り破断トルク値と上記面積率との関係から強度低下率を算出する工程である。

＜強度評価面積率算出工程＞
強度評価面積率算出工程は、上記強度低下率算出工程において算出された強度低下率に基づいて上記ダイカスト製品の強度評価面積率を算出する工程である。具体的には、まず、上記強度低下率算出工程において算出された上記強度低下率を平均値として、−３σ（σ：標準偏差）の閾値を求める。そして、この閾値と、予め設定された強度の範囲とから上記ダイカスト製品の強度評価面積率を算出する工程である。

以下、第１実施形態のダイカスト製品の強度評価方法及びその強度評価方法によって強度が評価されたダイカスト製品（アルミダイカスト製コラムハウジング）の実施例について説明する。表１は、本実施例における鋳造工程における条件と、ダイカスト製品の強度と、破断チル層の面積率との関係を示す表である。

＜鋳造工程＞
まず、ＪＩＳ Ｈ５３０２のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系アルミニウム合金ＡＤＣ１２を用いて、表１に示す条件にてダイカスト鋳造して、実施例１〜１６及び比較例１〜６のステアリングコラムハウジングを得た。
＜破壊工程＞
次に、実施例１〜１６及び比較例１〜６の各ステアリングコラムハウジング１を、図３に示す捻り試験機を用いて捻って破断させ、破断時の捻りトルク値を測定した。測定結果を表１に示す。

＜強度低下率算出工程＞
次に、破断面の起点部近傍を実体顕微鏡で観察し、破断チル層を識別し、破断チル層面積率を算出した。算出結果を表１に示す。このとき、破断面は予め応力解析により起点に働く応力値を算出し、その応力値の１／２となるまでの応力範囲を破断面観察範囲とする。本実施例では、破断チル層の面積率の観察範囲は、起点部から１５ｍｍ位置までとした。

また、破断面の観察例を図４に示す。図４（ａ）は表１の「実施例１」の破断面であり、図４（ｂ）は表１の「比較例１」の破断面である。図４（ｂ）の破線で囲んだ部分が破断チル層の面積（率）を観察（算出）する部分である。なお、実際に鋳造現場で破断チル層面積率を概算する場合は、予め限度見本を作製するなどすれば簡略化が可能となる。
ここで、強度低下率算出工程で得られた捻り破壊トルク値と破断チル層の面積率との関係が図５に示すグラフのようにプロットできる。なお、図５中、実施例１〜１６は「○」で示し、比較例１〜６は「◆」で示した。

そして、図５に示すように、プロットされた各実施例及び比較例から「強度低下率」を示す直線Ｌ１を規定する。この直線Ｌ１は、各実施例及び比較例に基づく最小二乗法による回帰直線によって求められる。このようにして、対象となるダイカスト製品の強度低下率が直線Ｌ１という態様で算出される。

＜強度評価面積率算出工程＞
その後、図５に示すように、「強度低下率」を示す直線Ｌ１上の各点を平均値として、−３σ（σ：標準偏差）で規定される下部管理限界線Ｌ２を「閾値」として規定する。そして、この下部管理限界線Ｌ２と「要求強度の範囲（図５中、Ｒ２で表示）」とから、強度評価面積率（実施例として好適な破断チル層の面積率の範囲（図５中、Ｒ１で表示））を算出する。例えば、対象となるダイカスト製品の「要求強度の範囲」として、捻り破壊トルク値が「２６０Ｎｍ以上」と設定された場合、実施例として好適なダイカスト製品は、下部管理限界線Ｌ２に基づいて、破断チル層の面積率が１０％以下（強度評価面積率）のダイカスト製品が強度評価される。

以上説明したように、本実施形態によれば、破断試験を行ったダイカスト製品を破面観察し、得られた破断面に占める破断チル層面積率を元に強度低下率を推定することで、簡便的かつ信頼性のある強度評価方法を提供することができる。これにより、切断面を磨いて光学顕微鏡で観察したり、超音波探傷を用いるといった従来の破断チル層検査による強度評価方法のように、検査に必要な装置が特殊で作業時間も多くかかることを解消できる。また、従来では、捻り破壊トルク値だけで強度評価していたので、冶具の変形、製品のセット誤差、手動トルク付加速度の変動が原因で信頼性が十分ではなかったが、本発明によって、精度良く強度評価することができる。

以上、ダイカスト製品の強度評価方法の第１実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。例えば、上述したように、単なる強度評価だけでなく、適正ダイカスト条件の設定にも適用可能である。具体的には、本実施例で示したように、溶湯温度を６７０℃以上、好ましくは６８０℃以上とすることで、破断チル層面積率を１０％以下とし十分な強度を確保できる。

（第２実施形態）
次に、ダイカスト製品の強度評価方法の第２実施形態について図面を参照しながら説明する。
図６は、本実施形態のダイカスト製品の強度評価方法で用いられる６軸可動超音波探傷装置の説明図であり、図６ａは装置の全体図、図６ｂは被探傷物とターンテーブルの詳細図、図６ｃは内部欠陥探傷の説明図である。図中の符号１１は、本実施形態で強度を評価する対象となるアルミダイカスト製品であり、例えば電動パワーステアリング装置のコラムハウジングである。

本実施形態では、ターンテーブル１２の上にアルミダイカスト製品（コラムハウジング）１１を搭載し、ターンテーブル１２を回転させながら探触子（プローブ）１３を上方から下方に移動し、アルミダイカスト製品（コラムハウジング）１１の内側を螺旋状に探傷する。本実施形態のダイカスト製品（コラムハウジング）１１は、円筒部を有するので、この円筒部の後述する高応力部を超音波探傷装置で探傷し、内部欠陥を検出する。

探傷にあたっては、図７ａに示すように、アルミダイカスト製品（コラムハウジング）１１の表面エコーと底面エコーの間に評価ゲートを設定した。評価ゲートは、超音波照射方向又は反射方向の探傷範囲を意味する。超音波探傷では、探触子１３から発振された超音波はアルミダイカスト製品（コラムハウジング）１１の表面と底面で反射して戻ってくる。その反射波が夫々表面エコー、底面エコーとなる。図７ｂに示すように、アルミダイカスト製品（コラムハウジング）１１の探傷範囲内部に内部欠陥１４が存在する場合、表面エコーと底面エコーの間、即ち評価ゲートの範囲に欠陥エコーが表れる。表面エコーの時刻と底面エコーの時刻は予め分かっているので、二つの時刻の間に存在するエコーが欠陥エコーとなる。そして、その欠陥エコーの最も大きなものをアルミダイカスト製品（コラムハウジング）１１の内部に図示化する手法を用いた。なお、本実施形態のダイカスト製品１１であるコラムハウジングの円筒部の内径はφ３８ｍｍであり、後述するように探傷範囲を当該円筒部の軸線方向１２ｍｍの範囲とした。また、アルミダイカスト製品（コラムハウジング）１１の円筒部の内周面を旋削加工した方が内周面表面で超音波が乱反射しにくくなるため欠陥エコーを検出しやすい。

探傷に先立ち、本実施形態のダイカスト製品１１であるコラムハウジングのキーロック部にキーを装入して捻り方向の負荷をかける捻り試験と同様の負荷条件で応力解析を行った結果、図８に示すＡの部分、即ちキーロック部が最も応力の高い部分であることが分かった。また、従来の捻り試験でもコラムハウジングのキーロック部で破壊が発生している。即ち、この高応力部（キーロック部）では、例えば内部欠陥を起点とする破壊が生じやすいことから、高応力部の内部欠陥を探傷することとした。

図９には、本実施形態のダイカスト製品（コラムハウジング）１１の高応力部（キーロック部）１５の探傷範囲を示す。本実施形態では、前述した最も応力の高い部分を含めて、コラムハウジングの円筒部の軸線方向に１２ｍｍの範囲を内部探傷する。この内部探傷範囲は、最大応力の５０％以上の応力範囲である。この高応力部（キーロック部）１５を含む内部探傷範囲でアルミダイカスト製品（コラムハウジング）１１の内部を超音波探傷し、図１０に示すように、当該アルミダイカスト製品（コラムハウジング）１１をスリットの部分から切り割って内部を展開した図の上に内部欠陥を図示化する。

図１１は、前述したアルミダイカスト製品（コラムハウジング）１１の探傷範囲の超音波探傷による探傷画像である。探傷範囲は、前述したように、高さ方向に１２ｍｍ、円筒部の内周全周であるから、画像の横軸は１１９ｍｍ（内径φ３８ｍｍの内周）、縦軸は１２ｍｍである。この探傷画像に対し、５０％エコー強度を閾値とし、それ以上とそれ以下で二値化して色分けしたのが図１２である。図中の薄い灰色部分が、エコー強度５０％以上の内部欠陥である。５０％エコー強度とは、欠陥面積０．２ｍｍ^２のマスターテストピースが、後述の画像解析でも同じ面積となるように合わせた際のエコー強度である。更に、図１２に示すエコー強度５０％以上の内部欠陥の夫々の面積を画像解析したのが図１３である。なお、画素数にして２０ｐｉｘｅｌ以下（面積０．２ｍｍ^２以下）は強度的に問題ないと判断し、内部欠陥の評価対象から排除した。

下記表２は、このようにして解析された全ての内部欠陥の面積である。これらの内部欠陥の合計面積は４．９９ｍｍ^２、全探傷面積は１４００ｍｍ^２である。本実施形態では、内部欠陥の合計面積を全探傷面積で除し、その値を欠陥率と定義し、その欠陥率の大きさで内部欠陥状態及びアルミダイカスト製品の強度を評価した。この例では、欠陥率は４．９９／１４００×１００＝０．３６％となる。

このようにして７個のアルミダイカスト製品（コラムハウジング）１について、同様に超音波探傷によって高応力部（キーロック部）の内部欠陥を検出し、検出された内部欠陥の面積を画像解析によって求め、それら内部欠陥の合計面積を全探傷面積で除して欠陥率を求めた。更に、それらのアルミダイカスト製品（コラムハウジング）１１に対して捻り試験を行い、破壊に至るまでの捻り回数を検出した。この捻り試験は、道路運送車両法 道路運送車両の保安基準１１条の２ 細目告示別添第１節の７ 別添７ 四輪自動車等の施錠装置の技術基準 に付記されている。その別紙２ トルク制限装置を備えたかじ取り装置に作用する施錠装置の試験手順を元に行った。但し、本実施形態では、安全係数をみて、トルクの値を規定の１００Ｎｍの二倍の２００Ｎｍとし、サイクルを繰り返して破壊するまでの捻り回数を求めた。下記表３に、高応力部（キーロック部）１５内の内部欠陥の欠陥率と捻り試験の破壊時の捻り回数の関係を示す。また、表３の結果をグラフに表したのが図１４である。

図１４から明らかなように、欠陥率０．５％を超えると、捻り試験の破壊時の捻り回数が大幅に低下することが分かった。これに対し、超音波探傷範囲、特にコラムハウジングの円筒部軸線方向への範囲を変化させて検証を行った。まず、前述の応力解析で求めた最大応力の８０％以上の応力の範囲について内部欠陥の超音波探傷を行った。コラムハウジングの円筒部軸線方向の内部欠陥探傷範囲は図１５に示すように４ｍｍとなった。また、内部欠陥を探傷したコラムハウジングに対し、前述と同様の捻り試験を行い、破壊するまでの捻り回数を求めた。下記表４に高応力部（キーロック部）１５内の内部欠陥の欠陥率と捻り試験の破壊時の捻り回数の関係を示す。また、表４の結果をグラフに表したのが図１６である。

図１６から明らかなように、最大応力の８０％以上の応力の範囲について内部欠陥の超音波探傷を行った場合では、欠陥率と破壊時捻り回数の関係にバラツキがみられる。この原因として、破壊基点の要因となった内部欠陥を捉えていなかったり、データ量として不十分であったりしたことが考えられる。次に、前述の応力解析で求めた最大応力の５％以上の応力の範囲について内部欠陥の超音波探傷を行った。コラムハウジングの円筒部軸線方向の内部欠陥探傷範囲は図１７に示すように６０ｍｍとなった。また、内部欠陥を探傷したコラムハウジングに対し、前述と同様の捻り試験を行い、破壊するまでの捻り回数を求めた。下記表５に高応力部（キーロック部）１５内の内部欠陥の欠陥率と捻り試験の破壊時の捻り回数の関係を示す。また、表５の結果をグラフに表したのが図１８である。

図１８から明らかなように、最大応力の５％以上の応力の範囲について内部欠陥の超音波探傷を行った場合では、破壊時捻り回数に関係なく、欠陥率がほぼ一様となっている。この原因として、探傷範囲が広く、破壊部以外のデータを多く検出しているためと考えられる。実際に、同程度の欠陥率で破壊時捻り回数が異なるもの（欠陥率：０．５４％で捻り回数：３３回のものと欠陥率：０．６０で捻り回数：４回のもの）の双方を比較してみたところ、後者は起点近傍に内部欠陥が生じていたのに対し、前者は内部欠陥が分散していた。探傷範囲を広げた結果、欠陥率が一様になった例と考えられる。

このように、本実施形態のダイカスト製品の強度評価方法では、予め応力解析で求めたコラムハウジング（ダイカスト製品）１１の高応力部に対し、当該高応力部の所定範囲の内部欠陥を超音波探傷し、当該所定範囲の内部欠陥の合計面積を全探傷面積で除した欠陥率が予め設定した所定値以下であるときに当該コラムハウジング（ダイカスト製品）１１が所定の強度を有すると評価することとしたため、実際のコラムハウジング（ダイカスト製品）１１の強度を適正に評価することができる。

また、高応力部の所定範囲を、当該高応力部の最大応力の５０％以上の応力の範囲としたことにより、コラムハウジング（ダイカスト製品）１１の強度をより一層適正に評価することができる。
また、本実施形態のダイカスト製品によれば、上記の強度評価方法で強度評価し、高応力部の所定範囲の内部欠陥の合計面積を全探傷面積で除した欠陥率を０．５％以下としたことにより、所定の強度のコラムハウジング（ダイカスト製品）１１を得ることができる。
以上、ダイカスト製品の強度評価方法の第２実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。

１ キーロック治具
２ トルク伝達用シャフト
３ ステアリングコラムハウジング
４ キー穴部
１１ ダイカスト製品（コラムハウジング）
１２ ターンテーブル
１３ 探触子
１４ 内部欠陥
１５ 高応力部（キーロック部）

Claims (8)

1. ダイカスト製品を鋳造する鋳造工程と、
   鋳造後のダイカスト製品の破断試験を行う破壊工程と、
   該破壊工程における前記ダイカスト製品の破断面に存在する破断チル層の面積率を測定し、前記破壊工程における捻り破断トルク値と前記面積率との関係から強度低下率を算出する強度低下率算出工程と、
   前記強度低下率を平均値として、−３σ（σ：標準偏差）の閾値を求め、この閾値と、予め設定された強度の範囲とから前記ダイカスト製品の強度評価面積率を算出する強度評価面積率算出工程とを含むことを特徴とするダイカスト製品の強度評価方法。
2. 前記鋳造工程がＪＩＳ Ｄ５８１２に基づく鋳造工程であり、前記ダイカスト製品がアルミ製コラムハウジングであり、前記破断試験が前記ダイカスト製品の捻り試験であることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト製品の強度評価方法。
3. 前記ダイカスト製品が自動車用ステアリングのイグニッションスイッチ付きステアリングロックに使用されることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイカスト製品の強度評価方法。
4. 請求項３に記載のダイカスト製品の強度評価方法によって、強度が評価されたダイカスト製品であって、
   ステアリングロック用穴が形成され、
   前記捻り試験によって前記ステアリングロック用穴を破断させたときの破断起点から応力解析により求めた前記破断起点に働く応力最大値の１／２以上となる応力範囲までの破断面の面積に占める破断チル層の面積率が１０％未満であることを特徴とするダイカスト製品。
5. ダイカスト製品の強度を評価する方法であって、前記ダイカスト製品を予め応力解析して求めた高応力部に対し、当該高応力部の所定範囲の内部欠陥を超音波探傷し、当該所定範囲の内部欠陥の合計面積を全探傷面積で除した欠陥率が予め設定した所定値以下であるときに当該ダイカスト製品が所定の強度を有すると評価することを特徴とするダイカスト製品の強度評価方法。
6. 前記高応力部の所定範囲は、当該高応力部の最大応力の５０％以上の応力の範囲であることを特徴とする請求項５に記載のダイカスト製品の強度評価方法。
7. 請求項５又は６のダイカスト製品の強度評価方法で強度が評価されたダイカスト製品であって、前記欠陥率が０．５％以下であることを特徴とするダイカスト製品。
8. 前記ダイカスト製品が、車両の電動パワーステアリング装置に用いられるコラムハウジングであり、前記高応力部が前記コラムハウジングのキーロック部であることを特徴とする請求項７に記載のダイカスト製品。

Images