WO2008075491A1

WO2008075491A1 - アルミダイカスト製品およびその製造方法

Info

Publication number: WO2008075491A1
Application number: PCT/JP2007/068935
Authority: WO
Inventors: Masafumi Hamasaki; Kazuhiko Inoguchi; Masaya Hatanaka; Masaki Kawasaki; Shinji Saho
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2008-06-26
Also published as: US20090120538A1; EP2095895A1; EP2095895A4; CN101432087B; JP4043502B1; CA2631229A1; CN101432087A; JP2008149369A; EP2095895B1

Abstract

　高い気密性を必要とする圧力容器等のアルミダイカスト製品において、圧力漏れやガス漏れ率を低減し、その歩留まりを向上させることができるアルミダイカスト製品およびその製造方法を提供することを目的とする。他の部分より肉厚とされた肉厚部分（４）に、鋳抜きピン（５）により鋳抜き孔（２Ａ）が成形されるアルミダイカスト製品において、鋳抜き孔（２Ａ）の表面に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも５．５μｍ以下のチル層（２Ｂ）が、一定厚さ以上設けられる。

Description

明細書

アルミダイカスト製品およびその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、圧縮機ハウジングのように高い気密性を必要とする圧力容器等に用いて好適なアルミダイカスト製品およびその製造方法に関するものである。

背景技術

[0002] アルミダイカスト製品では、ダイカスト成形時に、金型に射出された溶湯の凝固収縮に伴い凝固収縮空間が発生することが知られている。アルミ合金の場合、凝固時に約 6%の体積収縮が生じる。この収縮空間が製品内部に内包されることにより引け巣が発生し、これが铸造欠陥となる。引け巣は、铸造部の肉厚が厚ぐ冷却速度が小さいほど、広範囲に広がる傾向がある。

一般に、ダイカスト製品は、金型に接触する面（铸造表面）に近い部分の冷却速度が速いため、铸造表面にチル層と呼ばれる欠陥の少ない領域が形成される力肉厚部の内部は冷却速度が遅いため、凝固収縮により発生する引け巣が形成される。この引け巣は、三次元的に広がりをもって形成される場合が多い。

[0003] 例えば、圧力容器の 1つである圧縮機ハウジングの場合、ハウジングの他の部分よりも肉厚とした肉厚部分に、冷媒ガスを吸入あるいは吐出するためのポート孔およびこのポート孔に配管を接続するためのフイッテングを取り付けるネジ孔等が設けられる。これらのポート孔およびネジ孔は、通常、铸抜きピンを用いてダイカスト铸造される铸抜き孔が下孔とされ、铸造のままでは寸法精度がないため、一般に 0. 5mm程度の切削代を以て切削加工を施してレ、る。

この際、铸造表面には欠陥がなく外観上は奇麗であっても、内部に上記のように引け巣欠陥が発生している場合があるため、引け巣欠陥のない領域の厚さが切削代よりも小さいと、切削加工した後の切削面に引け巣欠陥が露出され、この引け巣欠陥を介してハウジングの内外あるいはポート孔とネジ孔同士がつながってしまうおそれがある。これが圧力漏れゃ冷媒ガス漏れが生じる原因であり、製品としての歩留まり低下の大きな要因となっている。 [0004] 一方、肉厚部分における引け巣欠陥の発生を抑える方法として、局部加圧法や局部冷却法等が知られており（例えば、特許文献 1参照）、局部冷却を強化することによつて、引け巣欠陥の発生を抑制できることも経験的に知られている。

また、铸抜き孔をダイカスト铸造する铸抜きピンにおいて、铸抜きピン本体の内部に冷却水パイプを遊嵌することにより冷却水通路を画成し、冷却水を流通させるようにした構成の铸抜きピンが提案されており（例えば、特許文献 2参照）、シリンダブロックに設けられるボルト孔の下孔を局部冷却して铸造するようにしたものが例示されてい

[0005] 特許文献 1 :特開 2004— 223610号公報

特許文献 2：特開平 9 323149号公報

発明の開示

[0006] 上記のように、引け巣欠陥の発生を抑制するには、局部冷却の強化が有効であることが当業者において認識されているところである。

しかしな力 Sら、引け巣欠陥の発生を抑えるには、冷却を如何に強化すればよいのか、冷却の強化により引け巣欠陥のない領域がどの程度形成されるの力、、冷却の強化と溶湯が凝固収縮時のデンドライト樹枝の発達との相関関係はどうなの力、、あるいはデンドライト樹枝の発達を如何に制御すれば圧力漏れやガス漏れの原因となる引け巣欠陥が生じな!/、のか等につ!/、ては、必ずしも明らかにされて!/、な!/、のが現状であり、圧縮機ハウジングのように高い気密性が要求される圧力容器等の製造に当り、圧力漏れやガス漏れ率を低減し、製品の歩留まりを向上させることができる技術の確立が待望されている。

[0007] 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高い気密性を必要とする圧力容器等のアルミダイカスト製品において、圧力漏れやガス漏れ率を低減し、その歩留まりを向上させることができるアルミダイカスト製品およびその製造方法を提供することを目白勺とする。

[0008] 上記課題を解決するために、本発明のアルミダイカスト製品およびその製造方法は、以下の手段を採用する。

すなわち、本発明に力、かるアルミダイカスト製品は、他の部分より肉厚とされた肉厚部分に、铸抜きピンにより铸抜き孔が成形されるアルミダイカスト製品において、前記铸抜き孔の表面に、デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5· δ πι以下のチル層が設けられることを特徴とする。

[0009] 本発明者らの実験によって、局部冷却を強化することにより、溶湯が凝固収縮時のデンドライトの発達を抑制し、そのデンドライトニ次アーム間隔を少なくとも 5· 5 111以下にすれば、铸造表面に圧力漏れやガス漏れの原因となる引け巣欠陥が発生しないチル層を形成できることが見出された。本発明では、铸抜きピンにより铸抜き孔が成形されるアルミダイカスト製品において、铸抜き孔の表面に、デンドライトニ次ァーム間隔が少なくとも 5. 5 m以下のチル層が設けられるので、該铸抜き孔を下孔としても、引け巣欠陥がその表面に露出することがなぐ铸抜き孔を介しての圧力漏れやガス漏れの発生を確実に抑制することができる。従って、圧力容器等の製造に際し、その歩留まりを大幅に向上させることができる。

なお、デンドライトニ次アーム間隔とは、隣り合うデンドライトニ次アームの中心間の距離であり、デンドライトニ次アームが連続して 4つ以上並んでいる部分におけるデンドライトニ次アーム間隔の平均値とする。具体的には、デンドライトニ次アームが 4 つ以上並んで!/、る部分を選択し、デンドライトニ次アーム間隔の n個（nは 4以上）分の間隔 1を測定し、 l/ (n—l)を求める。測定を 3個所以上行い、その結果の相加平均をとつたものである。

[0010] さらに、本発明のアルミダイカスト製品は、上記のアルミダイカスト製品において、前記デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5. 5 m以下のチル層の厚さが、予め設定される前記铸抜き孔の切削加工代よりも大きくされることを特徴とする。

[0011] 本発明によれば、デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5. 5 111以下のチル層の厚さが、予め設定される铸抜き孔の切削加工代よりも大きくされるので、铸抜き孔を下孔として切削加工しても、その加工面を引け巣欠陥が発生して!/、な!/、デンドライト二次アーム間隔が 5. 5 m以下のチル層の範囲内に納めることができる。従って、引け巣欠陥が切削加工面に露出することがなぐ铸抜き孔部から直接あるいはそれに隣接するネジ孔等を介して圧力漏れやガス漏れが発生するのを確実に抑制すること力 Sできる。 [0012] さらに、本発明のアルミダイカスト製品は、上記のアルミダイカスト製品において、前記切削加工代による切削加工後に、前記デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5. 5 m以下のチル層が残されることを特徴とする。

[0013] 本発明によれば、切削加工代による切削加工後に、デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5. 5 m以下のチル層が残されるので、切削加工後の製品において、 m 抜き孔の表面に引け巣欠陥が発生していないチル層を残すことができる。従って、引け巣欠陥の切削加工面への露出を確実に防止し、铸抜き孔部から直接あるいはそれに隣接するネジ孔等を介して圧力漏れやガス漏れが発生するのを確実に抑制すること力 Sでさる。

[0014] さらに、本発明のアルミダイカスト製品は、上述のいずれかのアルミダイカスト製品において、前記デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5. 5 m以下のチル層の厚さ力少なくとも 0. 5mm以上設けられることを特徴とする。

[0015] 本発明によれば、デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5. 5 111以下のチル層の厚さが、少なくとも 0. 5mm以上設けられるので、デンドライトニ次アーム間隔が 5. 5 111以下のチル層の厚さを、一般に 0. 5mm以下に設定されるアルミダイカスト製品の切削加工代よりも大きくすることができる。これにより、切削加工後の铸抜き孔の表面に確実に引け巣欠陥が発生していないチル層を残すことができる。従って、引け巣欠陥が切削加工面に露出することがなぐ铸抜き孔部から直接あるいはそれに隣接するネジ孔等を介して圧力漏れやガス漏れが発生するのを確実に抑制することができる。

[0016] さらに、本発明のアルミダイカスト製品は、上述のいずれかのアルミダイカスト製品において、前記アルミダイカスト製品が、圧力容器であることを特徴とする。

[0017] 本発明によれば、アルミダイカスト製品が圧力容器であるので、铸抜き孔から引け巣欠陥を介して内部流体漏れが生じることのな!/、圧力容器とすること力できる。従つて、アルミダイカスト製圧力容器の製造に際し、その歩留まりを大幅に向上し、低コストで高品質の圧力容器を得ることができる。

[0018] さらに、本発明のアルミダイカスト製品は、上記のアルミダイカスト製品において、前記圧力容器が、圧縮機ハウジングであることを特徴とする。 [0019] 本発明によれば、圧力容器が圧縮機のハウジングであるので、铸抜き孔から引け巣欠陥を介して内部の冷媒ガスが漏洩することのな!/、気密性の高レ、圧縮機ハウジングとすること力 Sできる。従って、アルミダイカスト製圧縮機ハウジングの製造に際し、その歩留まりを大幅に向上し、低コストで高品質の圧縮機ハウジングを得ることができる。

[0020] また、本発明に力、かるアルミダイカスト製品の製造方法は、他の部分より肉厚とされた肉厚部分に、铸抜きピンにより铸抜き孔が成形されるアルミダイカスト製品の製造方法において、前記铸抜きピンに、冷却媒体を流通させ、前記铸抜き孔を局部冷却することにより、該铸抜き孔の表面に、デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5 · 5 β m以下のチル層を一定厚さ以上形成することを特徴とする。

[0021] 本発明によれば、ダイカスト成形時に、铸抜きピンに冷却媒体を流通させ、铸抜きピンによる局部冷却能力を向上させることにより、溶湯が凝固収縮時の温度勾配を大きくすること力できるため、デンドライトの発達を抑制し、铸抜き孔の表面に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも 5. 5 m以下のチル層を確実に一定厚さ以上形成すること力 Sできる。従って、铸抜き孔を下孔として用いても、引け巣欠陥がその表面に露出することがなぐ铸抜き孔を介しての圧力漏れやガス漏れの発生を確実に抑制すること力 Sできるとともに、圧力容器等のアルミダイカスト製品の製造に際し、その歩留まりを大幅に向上させることができる。

[0022] さらに、本発明のアルミダイカスト製品の製造方法は、上記のアルミダイカスト製品の製造方法において、前記铸抜きピンに、中空の铸抜きピン本体内に中心パイプを揷入した二重管構造の铸抜きピンを用い、その中心パイプから铸抜きピン先端部に前記冷却媒体を供給し、前記中心パイプと前記ピン本体間の冷却媒体流路へと前記冷却媒体を流通させ、前記铸抜き孔を局部冷却することを特徴とする。

[0023] 本発明によれば、铸抜きピンに、中空の铸抜きピン本体内に中心パイプを揷入した二重管構造の铸抜きピンを用い、その中心パイプカも铸抜きピン先端部に冷却媒体を供給し、中心パイプとピン本体間の冷却媒体流路へと冷却媒体を流通させるため、冷却媒体流路を全周にわたり均一に形成し、冷却媒体の流量を安定化させることができるとともに、铸抜き孔を均一に局部冷却することができる。これにより、铸抜き孔の表面に全周にわたり均一に、デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5. 5 111以下のチル層を確実に一定厚さ以上形成することができる。従って、铸造されるアルミダイカスト製品の品質を安定化させ、その歩留まりを向上させることができる。

[0024] さらに、本発明のアルミダイカスト製品の製造方法は、上記のアルミダイカスト製品の製造方法において、前記冷却媒体が、 12cc/_S以上の流量で流通されることを特徴とする。

[0025] 本発明によれば、冷却媒体が、 12cc/_S以上の流量で流通されるので、溶湯が凝固収縮時の温度勾配を十分に大きくし、デンドライトの発達を抑制することにより、 m 抜き孔の表面に、デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5. 5 m以下のチル層を確実に一定厚さ以上形成することができる。

[0026] さらに、本発明のアルミダイカスト製品の製造方法は、上記のアルミダイカスト製品の製造方法において、前記铸抜きピンに、中空の铸抜きピン本体内部にピン軸方向に沿う仕切り板を揷入した仕切り板構造の铸抜きピンを用い、前記仕切り板で仕切られた一方の冷却媒体流路から前記冷却媒体を供給し、前記他方の冷却媒体流路へと前記冷却媒体を流通させ、前記铸抜き孔を局部冷却することを特徴とする。

[0027] 本発明によれば、铸抜きピンに、中空の铸抜きピン本体内部にピン軸方向に沿う仕切り板を揷入した仕切り板構造の铸抜きピンを用い、仕切り板で仕切られた一方の冷却媒体流路から冷却媒体を供給し、他方の冷却媒体流路へと冷却媒体を流通させるため、冷却媒体流路を均一に形成し、冷却媒体の流量を安定化させることができるとともに、冷却能力を向上させることができる。これにより、铸抜き孔の表面に、デンドライト二次アーム間隔が少なくとも 5. 5 m以下のチル層を確実に一定厚さ以上形成すること力 Sできる。従って、铸造されるアルミダイカスト製品の品質を安定化させ、その歩留まりを向上させることができる。

[0028] さらに、本発明のアルミダイカスト製品の製造方法は、上述のいずれかのアルミダイカスト製品の製造方法において、前記冷却媒体を、溶湯の射出完了と同時またはその直前に流通開始させることを特徴とする。

[0029] 本発明によれば、冷却媒体を、溶湯の射出完了と同時またはその直前に流通開始させるので、金型が冷えすぎて湯流れ不良を起こす等、溶湯の射出に影響を及ぼすこと力 Sなく、し力、も射出完了と同時に急速冷却することができる。これにより、溶湯が凝固収縮時の温度勾配を十分大きくし、デンドライトの発達を抑制することができる。従つて、铸抜き孔の表面に、デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5· δ πι以下のチル層を確実に一定厚さ以上形成することができる。

[0030] 本発明のアルミダイカスト製品およびその製造方法によれば、铸抜き孔の表面に、デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5. 5 m以下のチル層を確実に一定厚さ以上形成することができる。このため、铸抜き孔を下孔としても、引け巣欠陥がその表面に露出することがなぐ铸抜き孔を介しての圧力漏れやガス漏れの発生を確実に抑制すること力 Sできる。また、圧力容器等の製造に際し、その歩留まりを大幅に向上させ、低コストで高品質のアルミダイカスト製品を製造することができる。

図面の簡単な説明

[0031] [図 1]本発明の一実施形態に係るアルミダイカスト製品の 1つである圧縮機ハウジングの外観斜視図である。

[図 2]図 1に示す圧縮機ハウジングの Y— Y矢視断面図である。

[図 3]図 1に示す圧縮機ハウジングのダイカスト铸造状態の部分概略断面図である。

[図 4]図 1に示す圧縮機ハウジングのダイカスト铸造に適用される铸抜きピンの一例を示す断面図である。

[図 5]図 1に示す圧縮機ハウジングのダイカスト铸造に適用される铸抜きピンの他の例を示す断面図である。

[図 6]金型冷却の温度勾配が小さい場合における溶湯の凝固収縮時の概念図である

[図 7]金型冷却の温度勾配が大きい場合における溶湯の凝固収縮時の概念図であ [図 8]DAS測定用の光学顕微鏡による観察図である。

[図 9]冷却水流量 V(cc/s)と引け巣欠陥なし領域の厚さ t (mm)との関係を示すダラフである。

[図 10]引け巣が認められる鍀肌面からの深さ d (mm)と DAS m)との関係を示すグラフである。

符号の説明 [0032] 1 圧縮機ハウジング

2 ポート孔

2A 铸抜き孔

2B チル層

4 肉厚部分

5, 50 铸抜きピン

5A ピン本体

5E 中心ピン

5F, 501, 50J 冷却媒体流路

50E 仕切り板

20 デンドライト樹枝

21 デンドライトニ次アーム

DAS デンドライトニ次アーム間隔

発明を実施するための最良の形態

[0033] 以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図 1には、本発明の一実施形態に力、かる圧縮機ハウジング 1の斜視図が示され、図 2には、図 1の Y— Y矢視断面図が示されている。なお、本実施形態では、アルミダイカスト製品につ!/、て、気密性を必要とする圧力容器の一種である圧縮機ハウジング 1 を例に説明するが、本発明のアルミダイカスト製品は、これに限定されるものではない

[0034] 圧縮機ハウジング 1は、圧縮機の外殻を構成するもので、その内部には、図示省略の圧縮機構が組み込まれる。この圧縮機構は、圧縮機ハウジング 1の外部からポート孔 2を経て吸!/、込まれた低圧の冷媒ガスを圧縮し、その高圧冷媒ガスを圧縮機ハウジング 1に設けられている図示省略のポート孔を経て外部へと吐出するものである。圧縮機ハウジング 1は、冷媒ガスが吸入、圧縮、吐出される間に、外部に漏洩されないように圧縮機構の外周を覆う密閉された圧縮機収容空間を形成するものであり、圧力容器として機能する。

[0035] 上記のポート孔 2は、図 2に示されるように、圧縮機ハウジング 1を貫通するよう設けられるものであり、このポート孔 2には、図示省略の冷媒配管が接続される。

ポート孔 2は、圧縮機ハウジング 1の外周部に他の部分よりも肉厚とされた肉厚部分 4を設け、その肉厚部分 4に冷媒配管接続用フイッテングを取り付けるネジ孔 3と共に設けられるのが通常である。しかし、このネジ孔 3は、必ず必要とするものではなぐなくてもよい。

上記圧縮機ハウジング 1は、軽量化のためアルミ合金製とされ、ダイカスト鍀造によつて製造される。また、ポート孔 2およびネジ孔 3は、下孔がダイカスト铸造時に铸抜きピンにより铸抜き孔 2Aおよび 3Aとして成形され、ダイカスト铸造後、所定寸法に切削加工して仕上げられる。

[0036] 図 3に、ポート孔 2およびネジ孔 3のための铸抜き孔 2Aおよび 3Aを、鍀抜きピン 5 および 6によりダイカスト铸造する状態の概略断面図が示されている。固定金型 7および可動金型 8により、铸抜き孔 2Aおよび 3Aを成形する肉厚部分 4の成形空間 9が形成される。この成形空間 9に対して铸抜き孔 2Aおよび 3Aを成形する铸抜きピン 5および 6が固定金型 7側から突出配置される。ダイカスト铸造時、上記成形空間 9に溶湯を充填することによって、铸抜きピン 5および 6によりポート孔 2およびネジ孔 3の下孔となる铸抜き孔 2Aおよび 3Aが成形される。

[0037] ポート孔 2およびネジ孔 3が設けられる肉厚部分 4は、他の部分よりも肉厚とされており、ダイカスト铸造時に、溶湯の凝固収縮に伴って凝固収縮空間が発生し、内部に引け巣欠陥が生じ易い。上記のように铸抜きピン 5および 6により成形された铸抜き孔 2Aおよび 3Aを、ポート孔 2およびネジ孔 3に仕上げるため、その铸造表面のチル層 2Bを切削すると、引け巣欠陥が切削面に露出することがあり、この引け巣欠陥を介して圧縮機ハウジング 1の内外、あるいはポート孔 2およびネジ孔 3同士が繋がってしまうことがある。これが圧縮機ハウジング 1内の圧力ゃ冷媒ガスが外部に漏洩する原因であることは、既述の通りである。

[0038] この圧力ゃ冷媒ガスの漏洩を防止するには、铸造表面に引け巣欠陥が発生していないチル層 2Bを一定厚さ以上形成し、所定の切削加工代により切削加工しても、その切削面に引け巣欠陥が露出されないようにすることである。さらに、引け巣欠陥が発生していないチル層 2Bを切削加工代以上の厚さに形成するには、鍀抜きピンにより铸抜き孔を局部冷却することが有効と考えられる。上記铸抜きピン 5および 6のうち、ネジ孔 3用の铸抜きピン 6は、ピン自体が細く、内部に冷却媒体の流路を設けることが困難なため、ポート孔 2を成形する比較的太い铸抜きピン 5の内部に、冷却媒体（水）を流す流路を設け、铸抜きピン 5による局部冷却能力を強化して、引け巣欠陥が発生しな!/、領域 (チル層 2B)を厚くできるようにする。

[0039] 図 4に、内部に冷却媒体 (水）の流路を設けた铸抜きピン 5の構成が示されている。

铸抜きピン 5は、中空とされたピン本体 5Aと、ピン本体 5Aの上部にネジ 5Bを介して連結されたホルダ 5Cと、ホルダ 5Cの端部にねじ込まれたプラグ 5Dと、ホルダ 5C内の上下仕切部に一端が保持され、他端が中空のピン本体 5A内部の先端部で開口された中心パイプ 5Eと、中空のピン本体 5Aと中心パイプ 5Eとの間に形成され、冷却媒体 (水）が流通される冷却媒体流路 5Fと、ホルダ 5C内の上部空間に接続された冷却媒体供給管 5Gと、ホルダ 5C内の下部空間に接続された冷却媒体排出管 5Hと、力、ら構成された二重管構造の铸抜きピン 5とされている。この鍀抜きピン 5には、送水装置 10から冷却媒体供給管 5Gおよび冷却媒体排出管 5Hを介して冷却媒体 (水）が設定された流量で流通可能とされて!/、る。

[0040] なお、上記铸抜きピン 5は、図 5に示された铸抜きピン 50によって代替可能である。

この铸抜きピン 50は、铸抜きピン 5の中心パイプ 5Eを仕切り板 50Eに代え、仕切り板 50により仕切られた一方の流路を冷却媒体供給側流路 501、他方の流路を冷却媒体排出側流路 50Jとした仕切り板構造の铸抜きピンであり、他の構成は铸抜きピン 5と同様につき、同じ符号を付し説明は省略する。

[0041] つぎに、上記铸抜きピン 5または 50を用いて、ポート孔 2の下孔となる铸抜き孔 2A の表面に、引け巣欠陥が発生して!/、な!/、一定厚さ以上のチル層 2Bを形成する方法および該チル層 2Bを備えた圧縮機ハウジング 1の構成について説明する。まず、図 6および図 7に示す、溶湯が凝固収縮時のデンドライト樹枝の成長と温度勾配との関係を説明する。

図 6および図 7に示すように、溶湯の凝固は、固相側から伸びるデンドライト樹枝 20 間に、凝固に伴う体積収縮を補うように液相側から溶湯が補給されながら進行する。凝固収縮空間（引け巣）を発生させないようにするには、デンドライト樹枝 20間に十分に溶湯を補給する必要があり、そのためにはデンドライト樹枝 20の発達を抑制することが重要となる。つまり、デンドライト樹枝 20が発達すると、その間に溶湯を十分に補給することができなくなり、引け巣となる凝固収縮空間 X (図 6参照）が発生してしま

5。

[0042] デンドライト樹枝 20の発達は、金型側の冷却能を向上させ、温度勾配 Gを大きくすることによって抑制すること力 Sできる。温度勾配 Gは、次式で表すことができる。

G= (T— T ) /L

L S

上記式において、 Tは液相線温度、 Τは固相線温度、 Lはデンドライト樹枝 20の

L S

長さである。

温度勾配 Gが小さいと（図 6の場合）、デンドライト樹枝 20が発達し、その長さ Lが L1 と長くなる。一方、温度勾配 Gを大きくすることによって（図 7の場合）、デンドライト樹枝 20の発達が抑制され、その長さ Lを L2と短くすることができる（L1〉L2)。

[0043] また、温度勾配 Gを大きくすることによって、デンドライトニ次アーム 21の間隔（デンドライト 'アーム'スペーシング（以下「DAS」という。））を小さくすることができる。この D ASは、図 8に示すように、凝固完了後、光学顕微鏡を用いて容易に確認することができる。 DASとは、隣り合うデンドライトニ次アームの中心間の距離であり、デンドライトニ次アームが連続して 4つ以上並んでいる部分におけるデンドライトニ次アーム間隔の平均値とする。具体的には、デンドライトニ次アームが 4つ以上並んでいる部分を選択し、デンドライトニ次アーム間隔の n個（nは 4以上）分の間隔 1を測定し、 l/ (n 1)を求める。測定を 3個所以上行い、その結果の相加平均をとつたものである。

[0044] 上記の温度勾配 Gは、金型側の冷却能を高めるほど大きくできる。従って、金型を冷却する冷却媒体の流量を増やして金型の冷却速度を高め、凝固時のデンドライト樹枝 20の発達を抑制すれば、 DASを小さくすることができ、引け巣の発生していない領域 (チル層 2B)の厚さを厚くすることができると考えられる。そこで、以下の実験を fiつた。

[0045] 実験は、図 4に示した铸抜きピン 5を用い、冷却媒体 (水）の流量 V(cc/s)を変えながら、ポート孔 2およびネジ孔 3のための铸抜き孔 2Aおよび 3Aを、铸抜きピン 5および 6によりダイカスト铸造し（図 3参照）、鍀肌面 (铸造表面)から所定深さ位置の DA S m)をリニアインターセプト法によって測定するとともに、引け巣欠陥のない領域 (チル層 2B)の厚さ t (mm)を測定した。測定結果は、表 1に示す通りである。

[表 1]

なお、上記における铸造条件は、溶湯温度が 665°C、金型温度が 200°C、射出速度は低速が 0. 2m/s、高速が 2. 3m/sである。この铸造条件は、アルミダイカスト製ハウジング 1の一般的成形条件である、溶湯温度 640°C〜690°C、金型温度 150 °C〜300°Cと同等である。また、冷却媒体（水）を流す条件は、射出完了と同時に冷却媒体 (水）の流通を開始し、流通時間を 3秒間とした。

[0048] 上記の実験結果を分析し、図 9に、冷却媒体 (水）の流量 V (cc/s)と引け巣欠陥のない領域の厚さ t (mm)との関係をグラフ化して表示した。図 9に示す太い実線は、各冷却水流量 V (cc/s)での引け巣なし領域の厚さ t (mm)の最小値を接続したもので、この結果力もも、铸抜きピン 5に流す冷却水流量 V (cc/s)を増やし、鍀抜きピン 5 による冷却能を高め、凝固時の温度勾配 Gを大きくすることにより、引け巣なし領域の厚さ t (mm)を大きくできることが明ら力、となった。特に、冷却水流量 V (cc/s)を 12. Occ/s以上とすることにより、引け巣なし領域の厚さ t (mm)を 0. 8 (mm)以上にできることが確認された。

[0049] また、図 10に、引け巣が認められる鍀肌面（铸造表面）からの深さ d (mm)と DAS ( m)との関係をグラフ化して表示した。図 10に示す太い実線の領域は、破線で示した各冷却水流量 V (cc/s)のときの成形品において、各々引け巣が認められる鍀肌面（铸造表面）からの深さ d (mm)、すなわち引け巣なし領域の厚さが最小値 (t )と mm なる領域を示しており、この領域を引け巣が認められる DASの閾値（5. 5〜6· θ , ΐη )とすること力 Sでき、引け巣が発生しない DASの条件は、 5. 5〃m以下であることが明らかにされた。

[0050] 以上から、溶湯が凝固収縮時のデンドライトの発達を抑制し、 DAS (デンドライトニ次アーム間隔）を少なくとも 5. 5 m以下にすれば、圧縮機ハウジング 1において、圧力漏れやガス漏れの原因となる引け巣欠陥が発生していないチル層 2B (図 2参照 )を一定厚さ以上形成できることが理解される。

[0051] 本実施形態では、铸抜きピン 5によって铸造されるポート孔 2用の铸抜き孔 2Aの表面に、 DASが 5· 5 m以下のチル層 2Bを、ダイカスト铸造後に切削加工するときの加工代よりも厚く形成した。つまり、切削加工代を通常の 0. 5mmとした場合、 DAS が 5. 5 111以下のチル層28を、0. 5mm以上の厚さに形成し、切削加工後その切削面に、 DASが 5. 5 m以下のチル層 2Bが残される構成としている。

[0052] これにより、铸抜き孔 2Aを下孔として用い、通常の切削代により切削加工しても、引け巣欠陥がその切削面に露出することがなぐ铸抜き孔 2Aを介しての圧力漏れゃガス漏れの発生を確実に防止することができる。従って、圧縮機ハウジング 1の製造に際し、その歩留まりを大幅に向上させ、低コストで高品質の圧縮機ハウジング 1を製造すること力 Sでさる。

特に、铸抜きピン 5に流す冷却媒体 (水）の流量 V (cc/s)を、 12. Occ/s以上とすることによって、 DASが 5· 5〃m以下の引け巣なし領域の厚さ t (mm)を 0· 8 (mm) 以上にすることができ、圧力漏れやガス漏れの発生を確実に解消することができる。なお、上記実施形態では、ダイカスト铸造時、鍀抜きピン 5, 50に対して、溶湯の射出完了と同時に、冷却媒体を流通開始されている力必ずしも同時である必要はなく、溶湯の射出完了直前、例えば射出完了の 1秒程度前から冷却媒体を流通させるようにしてもよい。要するに、冷却媒体を流しつ放し、あるいは余り早い時期から冷却媒体を流通させると、金型が冷えすぎて、溶湯充填中にその一部が凝固開始し、湯流れ不良を起す等、溶湯の射出に影響を及ぼすので、力、かる影響を及ぼさない範囲であれば、射出完了前に冷却媒体を流通させるようにしてもよい。

また、上記の実施形態は、本発明を圧縮機ハウジング 1に適用した例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなぐ他の圧力容器やエンジンのァルミシリンダブロック、トランスミッションケース等をはじめとする広範なアルミダイカスト製品に適用できることは勿論であり、この場合も内部に封入されている流体の漏れを確実に解消することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 他の部分より肉厚とされた肉厚部分に、铸抜きピンにより铸抜き孔が成形されるァルミダイカスト製品にお!/、て、

前記铸抜き孔の表面に、デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5· δ πι以下のチル層が設けられることを特徴とするアルミダイカスト製品。

[2] 前記デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5. 5 m以下のチル層の厚さが、予め設定される前記铸抜き孔の切削加工代よりも大きくされることを特徴とする請求項 1 に記載のアルミダイカスト製品。

[3] 前記切削加工代による切削加工後に、前記デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5. 5 m以下のチル層が残されることを特徴とする請求項 2に記載のアルミダイ力スト製品。

[4] 前記デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5. 5 m以下のチル層の厚さが、少なくとも 0. 5mm以上設けられることを特徴とする請求項 1ないし 3のいずれかに記載のアルミダイカスト製品。

[5] 前記アルミダイカスト製品が、圧力容器であることを特徴とする請求項 1ないし 4のいずれかに記載のアルミダイカスト製品。

[6] 前記圧力容器が、圧縮機ハウジングであることを特徴とする請求項 5に記載のアルミダイカスト製品。

[7] 他の部分より肉厚とされた肉厚部分に、铸抜きピンにより铸抜き孔が成形されるァノレミダイカスト製品の製造方法において、

前記铸抜きピンに、冷却媒体を流通させ、前記铸抜き孔を局部冷却することにより、該铸抜き孔の表面に、デンドライトニ次アーム間隔が少なくとも 5· δ πι以下のチル層を一定厚さ以上形成することを特徴とするアルミダイカスト製品の製造方法。

[8] 前記铸抜きピンに、中空の铸抜きピン本体内に中心パイプを揷入した二重管構造の铸抜きピンを用い、その中心パイプカも铸抜きピン先端部に前記冷却媒体を供給し、前記中心パイプと前記ピン本体間の冷却媒体流路へと前記冷却媒体を流通させ、前記铸抜き孔を局部冷却することを特徴とする請求項 7に記載のアルミダイカスト製品の製造方法。

[9] 前記冷却媒体が、 12cc/_S以上の流量で流通されることを特徴とする請求項 8に記載のアルミダイカスト製品の製造方法。

[10] 前記铸抜きピンに、中空の铸抜きピン本体内部にピン軸方向に沿う仕切り板を揷入した仕切り板構造の铸抜きピンを用い、前記仕切り板で仕切られた一方の冷却媒体流路から前記冷却媒体を供給し、前記他方の冷却媒体流路へと前記冷却媒体を流通させ、前記铸抜き孔を局部冷却することを特徴とする請求項 7に記載のアルミダイカスト製品の製造方法。

[11] 前記冷却媒体を、溶湯の射出完了と同時またはその直前に流通開始させることを特徴とする請求項 7ないし 10のいずれかに記載のアルミダイカスト製品の製造方法。