(57)【要約】【課題】高品質なスポット溶接が実現可能な薄肉部を有するアルミニウム鋳物構造体を、高い生産性で、しかも低コストで製造できるアルミニウム鋳物構造体の製造方法、アルミニウム鋳物構造体の溶接方法、及び鋳造金型、並びにアルミニウム鋳物構造体を提供する。【解決手段】厚さが３ｍｍ以下の薄肉部を有するアルミニウム鋳物構造体の造形空間であり、少なくとも一部に薄肉部を造形する薄肉キャビティを有する鋳型のキャビティ４５に、アルミニウム材の溶湯を注入する。キャビティ４５から溢れ出る溶湯の一部を、キャビティ４５に接続されたオーバーフロー５１，５７，５９へ排出させる。そのときに、鋳型の少なくとも薄肉キャビティを、溶湯の凝固温度より高い温度に加熱又は保温する。【選択図】図４
2020163463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さが３ｍｍ以下の薄肉部を有するアルミニウム鋳物構造体の製造方法であって、
前記アルミニウム鋳物構造体の造形空間であり、少なくとも一部に前記薄肉部を造形する薄肉キャビティを有する鋳型のキャビティに、アルミニウム材の溶湯を注入する溶湯注入工程と、
前記キャビティから溢れ出る前記溶湯の一部を、前記キャビティに接続されたオーバーフローへ排出させるオーバーフロー工程と、を含み、
前記溶湯注入工程及び前記オーバーフロー工程において、前記鋳型の少なくとも前記薄肉キャビティを、前記溶湯の凝固温度より高い温度に加熱又は保温するアルミニウム鋳物構造体の製造方法。
【請求項２】
前記オーバーフローは、オーバーフローゲートを介して前記キャビティに接続され、
前記薄肉キャビティは、前記キャビティの前記オーバーフローゲートが接続された外縁に沿って設けられ、
前記キャビティから溢れ出る前記溶湯を、前記薄肉キャビティを通じて前記オーバーフローゲートに流入させる請求項１に記載のアルミニウム鋳物構造体の製造方法。
【請求項３】
前記キャビティに前記溶湯を注入する注入ゲートにおける溶湯流れを、前記キャビティに沿って延長して、溶湯流れの延長先がキャビティ壁面に突き当たる位置に、前記オーバーフローゲートを設ける請求項２に記載のアルミニウム鋳物構造体の製造方法。
【請求項４】
前記キャビティの前記注入ゲートにおける溶湯流れの方向に逆行する側のキャビティ壁面に、前記オーバーフローゲートを設ける請求項３に記載のアルミニウム鋳物構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウム鋳物構造体の製造方法により得られた前記アルミニウム鋳物構造体の溶接方法であって、
前記アルミニウム鋳物構造体の前記薄肉キャビティにより鋳造された前記薄肉部と、被溶接部材とを重ね合わせて溶接するアルミニウム鋳物構造体の溶接方法。
【請求項６】
厚さが３ｍｍ以下の薄肉部を有するアルミニウム鋳物構造体を鋳造する鋳造金型であって、
前記アルミニウム鋳物構造体の造形空間であって、少なくとも一部に前記薄肉部を造形する薄肉キャビティを有するキャビティと、
前記キャビティに接続されるオーバーフローゲートと、
前記オーバーフローゲートを通じて前記キャビティに接続されるオーバーフローと、
前記鋳造金型の前記薄肉キャビティを、アルミニウム材の溶湯の凝固温度より高い温度に加熱又は保温する加熱部と、を備える鋳造金型。
【請求項７】
前記薄肉キャビティは、前記キャビティの前記オーバーフローゲートが接続された外縁に沿って設けられた請求項６に記載の鋳造金型。
【請求項８】
前記薄肉キャビティは、前記キャビティに注入される前記溶湯の注入方向の延長線上に配置される請求項６又は７に記載の鋳造金型。
【請求項９】
前記薄肉キャビティは、前記キャビティにおける前記溶湯の注入方向に逆行する方向の延長線上に、さらに配置される請求項８に記載の鋳造金型。
【請求項１０】
厚さが３ｍｍ以下の薄肉溶接部と、前記薄肉溶接部に連接する鋳物構造部とが一体的に鋳造されたアルミニウム鋳物構造体であって、
前記薄肉溶接部は、前記鋳物構造部よりもポロシティが少ないアルミニウム鋳物構造体。
【請求項１１】
厚さが３ｍｍ以下のアルミニウム鋳物である薄肉溶接部と、前記薄肉溶接部に接合されたアルミニウム鋳物である鋳物構造部とを有するアルミニウム鋳物構造体であって、
前記薄肉溶接部は、前記鋳物構造部よりもポロシティが少ないアルミニウム鋳物構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム鋳物構造体の製造方法、アルミニウム鋳物構造体の溶接方法、及び鋳造金型、並びにアルミニウム鋳物構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の更なる軽量化のため、ドア等の車体各部における構造体の全体をアルミニウムで作製することが検討されている。その場合、構造体にはアルミニウム展伸材であるアルミニウム板やアルミニウム押出材が主に使用されるが、軽量化と高剛性化を同時に達成するためには、構造体を様々な形状に成形する必要がある。しかし、アルミニウム板やアルミニウム押出材では、成形性及び生産性の観点から、現実的には適用可能な形状が限られる。そのため、形状の設計自由度が高いアルミニウム鋳物を構造体に併用することが望まれる。
【０００３】
一般に、上記の構造体の組み立てや接合には、鉄系材料については溶接（スポット溶接）が多用されており、最近ではアルミニウム展伸材等についての溶接も普及しつつある。しかし、アルミニウム鋳物は、鋳造時にガスの巻き込み等によってポロシティが生じた場合に、スポット溶接が困難となる。また、ポロシティは、薄肉材（厚さが３ｍｍ以下程度）を鋳造する場合に特に発生しやすくなる。
【０００４】
ポロシティを抑制する鋳造方法として、真空ダイキャスト法や無孔性ダイキャスト法等がある。アルミニウム薄肉材の製造に適用したダイキャスト法としては、例えば、特許文献１〜３に記載の技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２１８３５７号公報
【特許文献２】特開２００３−４８０４７号公報
【特許文献３】特開２００５−１３８１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スポット溶接においては、溶接する部材の表面状態に応じて溶接時の通電状態が変化する。そのため、アルミニウム鋳物を溶接する場合には、鋳物表面のポロシティが高いと溶接品質が不安定となる。仮に、特許文献１〜３に記載の製法で薄肉材の構造体を製造したとしても、薄肉部の表面のポロシティを低減できなければ、高品質なスポット溶接を安定して実現することはできない。
また、特許文献１〜３に記載の製法では生産性が低く、コストが高くなるため、高い生産性を維持しつつ、ポロシティを低減できる鋳造方法の実現が望まれる。
このように、形状の設計自由度が高いアルミニウム鋳物構造体をスポット溶接することは、依然として課題が多いのが実情である。
【０００７】
本発明の目的は、高品質なスポット溶接が実現可能な薄肉部を有するアルミニウム鋳物構造体を、高い生産性で、しかも低コストで製造できるアルミニウム鋳物構造体の製造方法、アルミニウム鋳物構造体の溶接方法、及び鋳造金型、並びにアルミニウム鋳物構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は下記の構成からなる。
（１）  厚さが３ｍｍ以下の薄肉部を有するアルミニウム鋳物構造体の製造方法であって、
前記アルミニウム鋳物構造体の造形空間であり、少なくとも一部に前記薄肉部を造形する薄肉キャビティを有する鋳型のキャビティに、アルミニウム材の溶湯を注入する溶湯注入工程と、
前記キャビティから溢れ出る前記溶湯の一部を、前記キャビティに接続されたオーバーフローへ排出させるオーバーフロー工程と、を含み、
前記溶湯注入工程及び前記オーバーフロー工程において、前記鋳型の少なくとも前記薄肉キャビティを、前記溶湯の凝固温度より高い温度に加熱又は保温するアルミニウム鋳物構造体の製造方法。
（２）  （１）に記載のアルミニウム鋳物構造体の製造方法により得られた前記アルミニウム鋳物構造体の溶接方法であって、
前記アルミニウム鋳物構造体の前記薄肉キャビティにより鋳造された前記薄肉部と、被溶接部材とを重ね合わせて溶接するアルミニウム鋳物構造体の溶接方法。
（３）  厚さが３ｍｍ以下の薄肉部を有するアルミニウム鋳物構造体を鋳造する鋳造金型であって、
前記アルミニウム鋳物構造体の造形空間であって、少なくとも一部に前記薄肉部を造形する薄肉キャビティを有するキャビティと、
前記キャビティに接続されるオーバーフローゲートと、
前記オーバーフローゲートを通じて前記キャビティに接続されるオーバーフローと、
前記鋳造金型の前記薄肉キャビティを、アルミニウム材の溶湯の凝固温度より高い温度に加熱又は保温する加熱部と、を備える鋳造金型。
（４）  厚さが３ｍｍ以下の薄肉溶接部と、前記薄肉溶接部に連接する鋳物構造部とが一体的に鋳造されたアルミニウム鋳物構造体であって、
前記薄肉溶接部は、前記鋳物構造部よりもポロシティが少ないアルミニウム鋳物構造体。
（５）  厚さが３ｍｍ以下のアルミニウム鋳物である薄肉溶接部と、前記薄肉溶接部に接合されたアルミニウム鋳物である鋳物構造部とを有するアルミニウム鋳物構造体であって、
前記薄肉溶接部は、前記鋳物構造部よりもポロシティが少ないアルミニウム鋳物構造体。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高品質なスポット溶接が実現可能な薄肉部を有するアルミニウム鋳物構造体を、高い生産性で、しかも低コストで製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１構成例のアルミニウム鋳物構造体の斜視図である。
【図２】図１に示すアルミニウム鋳物構造体の側面図である。
【図３】アルミニウム鋳物構造体を鋳造する鋳造金型の要部断面図であって、図１のIII−III線断面に対応する断面図である。
【図４】鋳造金型のキャビティへアルミニウム材の溶湯を注入した際の溶湯の流れを説明するキャビティの概略斜視図である。
【図５】鋳造された構造体本体の拡大斜視図である。
【図６】図５に示す構造体本体が他の部材に接合された組立体の斜視図である。
【図７】第２構成例のアルミニウム鋳物構造体の斜視図である。
【図８】図７に示す構造体本体が他の部材に接合された組立体の斜視図である。
【図９】自動車用サイドドアのドアパネルの概略図である。
【図１０】窓枠を単体で示す正面図である。
【図１１】プロテクションビームを単体で示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１構成例のアルミニウム鋳物構造体＞
図１は第１構成例のアルミニウム鋳物構造体１００の斜視図である。図２は図１に示すアルミニウム鋳物構造体１００の側面図である。
【００１２】
アルミニウム鋳物構造体１００は、後述の鋳造金型のキャビティに注入したアルミニウム材の溶湯が凝固した構造体であり、ダイカスト、高圧鋳造等の金型鋳造、重力鋳造等の砂型鋳造等の各種鋳造方法により製造される。
【００１３】
図１及び図２に示すアルミニウム鋳物構造体１００は、鋳型から取り出された状態を示している。鋳造造形体であるアルミニウム鋳物構造体１００は、スプルー部１１、ランナー部１３、構造体本体１５、オーバーフローゲート部１７，１９，２１、オーバーフロー部２３，２５，２７を有する。本明細書においては、アルミニウム鋳物構造体１００の各部位を上記のとおりに呼称し、それぞれに対応する鋳型側の空間を、後述する図４に示すように、ランナー４７、キャビティ４５（構造体本体に対応）、オーバーフローゲート４９，５３，５５、オーバーフロー５１，５７，５９と呼称する。
【００１４】
一例として示す構造体本体１５は、側面視でＬ字形に屈曲した板状の部材であり、平坦状の第１板状部３１及び第２板状部３３と、屈曲部３５とを有する。屈曲部３５は、第１板状部３１と第２板状部３３の板面を、互いに直交するように屈曲させている。
【００１５】
第１板状部３１における屈曲部３５と反対側の外縁部３１ａには、オーバーフローゲート部１７が接続される。オーバーフローゲート部１７は、図１の上方に延び、その延長方向の途中にオーバーフロー部２３が設けられる。
【００１６】
第２板状部３３における屈曲部３５と反対側の外縁部３３ａには、ランナー部１３が接続される。第２板状部３３のランナー部１３との接続位置の両脇側には、オーバーフローゲート部１９，２１が接続される。オーバーフローゲート部１９，２１の延長方向の途中には、オーバーフロー部２５，２７が設けられる。
【００１７】
本構成のオーバーフローゲート部１７，１９，２１は、それぞれ図１の上方又は下方に延長して配置されているが、延長方向はこれに限らず適宜変更が可能である。
【００１８】
構造体本体１５は、その全体が板状の薄肉部であって、図２に示す第１板状部３１の厚さ（板厚）ｔ１と第２板状部３３の厚さ（板厚）ｔ２は、それぞれ等しくされ、３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下、さらに好ましくは１．５ｍｍ以下である。
【００１９】
上記した構成のアルミニウム鋳物構造体１００は、構造体本体１５に接続されたオーバーフローゲート部１７，１９，２１とオーバーフロー部２３，２５，２７、及び構造体本体１５に接続されたランナー部１３とスプルー部１１を、構造体本体１５から除去した状態で、構造用部材として供される。
【００２０】
また、アルミニウム鋳物構造体１００のように、アルミニウム材の溶湯を鋳造金型のキャビティに流し込んで一体的に造形する製造方法によれば、複雑な形状であっても製造が容易となり、剛性の高い構造体を比較的安価に得られる。このアルミニウム鋳物構造体１００の材質としては、例えば、ＡＣ４Ｃ、ＡＣ４ＣＨ、ＡＣ２Ｂ（ＪＩＳ  Ｈ  ５２０２）、又はＡＤＣ１２（ＪＩＳ  Ｈ  ５３０２）等が挙げられる。
【００２１】
本構成のアルミニウム鋳物構造体１００の構造体本体１５（薄肉部）は、鋳造により製造された鋳造体ではあるが、高品質でポロシティが低く、他の部材（後述する図６に示す被取付部材７０）にスポット溶接する際に、高い溶接品質でスポット溶接が可能となる。この理由ついての詳細は後述する。
【００２２】
＜鋳造金型＞
次に、上記のアルミニウム鋳物構造体１００を鋳造する鋳造金型について説明する。
図３はアルミニウム鋳物構造体１００を鋳造する鋳造金型２００の要部断面図であって、図１のIII−III線断面に対応する断面図である。
【００２３】
鋳造金型２００は、第１金型４１と、第２金型４３とを有する。鋳造金型２００は、第１金型４１と第２金型４３とが型締めされることで、アルミニウム鋳物構造体１００の造形空間となるキャビティ４５が形成される。この場合、キャビティ４５の全体が、厚さｔ１，ｔ２の薄肉キャビティ部となる。
【００２４】
キャビティ４５の一方の縁部（図３の下端）には、注入ゲート６５を介してランナー４７が接続される。ランナー４７には、スプルー部１１（図１参照）からのアルミニウム材の溶湯が送り込まれる（矢印ＦＬ１）。そして、キャビティ４５には、ランナー４７から溶湯が注入される。キャビティ４５に注入された溶湯は、キャビティ４５の下方から上方へ、更に右側に向かって流れ（矢印ＦＬ２）、キャビティ４５内の全体に充填される。
【００２５】
キャビティ４５の他方の縁部（図３の右端）には、オーバーフローゲート４９のゲート開口４９ａが接続される。オーバーフローゲート４９の湯流れ方向先方（図３の上方）には、オーバーフロー５１が設けられる。オーバーフロー５１には、キャビティ４５に供給される溶湯の流れ始めの部分が貯留される（矢印ＦＬ３）。オーバーフロー５１に、不純物や異物等が多く含まれる流れ始めの溶湯が排出されることで、キャビティ４５内に不純物や異物等が残存することが抑制される。
【００２６】
オーバーフローゲート４９は、図１に示す第１板状部３１の外縁部３１ａに沿ってフィルム状に設けられる。つまり、オーバーフローゲート４９のゲート開口４９ａは、外縁部３１ａに沿って連続した細長形状の開口である。オーバーフローゲート４９（オーバーフローゲート部１７）の幅Ｌｗは、キャビティ４５の溶湯の流れ方向遠端における一辺（外縁部３１ａ）の長さＬｃの５０〜１００％であり、好ましくは６０〜９５％、さらに好ましくは７０〜９０％である。また、オーバーフローゲート４９は、上記以外にも、ダイレクトゲート、サイドゲート、ジャンプゲート等の種々の形態が採用できる。
【００２７】
なお、図３には図示していないが、キャビティ４５の一方の縁部（図３における下端）には、図１に示すオーバーフローゲート部１９，２１とオーバーフロー部２５，２７に対応するオーバーフローゲートとオーバーフローが接続される。
【００２８】
また、第１金型４１と第２金型４３の少なくとも一方は、加熱部６１を備える。加熱部６１は、図１に示す構造体本体１５の薄肉部となる領域（この場合は構造体本体１５の全体）に対応するキャビティ４５に対面して配置される。図３に示す加熱部６１は、金型に埋め込まれた複数本の伝熱ヒータ６３により構成されるが、これに限らない。例えば、シート状のヒータや、加熱した流体を流動させる空洞部等であってもよい。伝熱ヒータ６３を用いた加熱部６１では、給電により発熱し、金型の薄肉キャビティ部を、溶湯の凝固温度より高い温度に加熱又は保温する。
【００２９】
このように、本構成の鋳造金型２００には、湯流れ方向に沿って直列に接続されたオーバーフローゲートとオーバーフローの組が、キャビティ４５の複数箇所（本構成では３箇所）に配置され、薄肉部となるキャビティ４５には加熱部６１が配置される。
【００３０】
なお、キャビティ４５の内壁面、すなわち、第１金型４１と第２金型４３の内壁面に、物理的にシワ模様（シボ）を付けるシボ加工を施してもよい。金型表面にシボ加工を施すことで、溶湯の流動性を向上させることができる。
【００３１】
＜鋳造工程＞
次に、上記の鋳造金型２００を用いてアルミニウム鋳物構造体１００を製造する鋳造工程とその作用について説明する。
【００３２】
（型締め工程）
図３に示す鋳造金型２００をダイカストマシンにセットし、第１金型４１と第２金型４３とを型締めしてキャビティ４５を画成させる。なお、ダイカストマシンとしては、ダイカスト鋳造に用いられる一般的なものがそのまま使用可能である。
【００３３】
（溶湯注入工程）
次に、鋳造金型２００のキャビティ４５内へランナー４７を通じてアルミニウム材の溶湯を注入する。
図４は鋳造金型２００のキャビティ４５へアルミニウム材の溶湯を注入した際の溶湯の流れを説明するキャビティの概略斜視図である。
【００３４】
ランナー４７では、溶湯がキャビティ４５に向かって流動する（矢印ＦＬ１）。そして、二股に分かれたランナー４７の溶湯は、キャビティ４５の一端側（図４の下方）の２箇所からキャビティ４５に注入され、キャビティ４５の他端側に向けて流れる（矢印ＦＬ２）。このようにして、ランナー４７から供給される溶湯がキャビティ４５内に充填される。
【００３５】
この溶湯注入工程の際、図３に示す第１金型４１を加熱部６１により加熱して、薄肉部を形成するキャビティ４５の周囲を、溶湯の凝固温度より高い温度に加熱又は保温する。これにより、充填途中にキャビティ４５内を流れる溶湯に、温度低下による粘度の低下や、部分的な凝固による流動不良を生じさせず、円滑な流れを形成できる。加熱部６１による加熱の設定温度は、薄肉部の形状、厚さ、湯流れの状態に応じて変更してもよい。また、場所に応じて異なる設定温度にしてもよい。その場合、複雑な形状の薄肉部であっても均一な湯流れが得られる。
【００３６】
（オーバーフロー工程）
キャビティ４５内が溶湯で充填された後、更にキャビティ４５内に溶湯が継続して供給されると、溶湯は、オーバーフローゲート４９，５３，５５からオーバーフロー５１，５７，５９に向けて流れ出る（図４の矢印ＦＬ３，ＦＬ４）。そして、オーバーフローゲート４９，５３，５５に流れ出た溶湯は、オーバーフロー５１，５７，５９に貯留される。
【００３７】
ここで、キャビティ４５への溶湯の注入方向（矢印ＦＬ２）延長線上の終端（図１に示す第１板状部３１の外縁部３１ａに対応する位置）には、キャビティ４５の外縁に沿ってオーバーフローゲート４９が配置される。つまり、キャビティ４５のランナー４７と接続される注入ゲート６５での溶湯流れを、キャビティ４５に沿って延長し、この延長した溶湯流れがキャビティ壁面に突き当たる位置にオーバーフローゲート４９が配置される。ここで、溶湯流れの延長方向とは、キャビティ４５の形状に応じて溶湯が流れる流れ方向であって、図３に示す場合ではＬ字状に屈曲する。また、オーバーフローゲート４９は、溶湯流れに突き当たる位置で、溶湯流れの方向の直交方向に延びて配置されるのが好ましい。
【００３８】
そのため、キャビティ４５の図１に示す第１板状部３１に対応する部位では、溶湯がオーバーフローゲート４９に向けて一方向に揃った状態で流れ、流動途中で淀みを生じることがない。また、流動初期（流動する溶湯の先頭部）の溶湯には、不純物、異物等が多く含まれるが、流動初期の溶湯はキャビティ４５内に残存することなくオーバーフロー５１に排出される。このため、溶湯が凝固して形成される第１板状部３１は、品質が向上してポロシティが低減される。
【００３９】
また、キャビティ４５内の注入ゲート６５からの溶湯流れに逆行する方向の終端（図１に示す第２板状部３３の外縁部３３ａに対応する位置）にも、オーバーフローゲート５３，５５が配置される。つまり、キャビティ４５の注入ゲート６５における溶湯流れの流れ方向に逆行する側のキャビティ壁面にもオーバーフローゲート４９が配置される。ここで、溶湯流れに逆行する方向とは、キャビティ４５の注入ゲート６５が配置された溶湯流れの起点側となるキャビティ壁面に向かう方向であり、注入ゲート６５における溶湯流れの流れ方向を０°とした場合、その流れ方向から１８０°反転した方向、又は±９０°以上方向転換した方向（９０°〜２７０°の方向）を意味する。
【００４０】
そのため、キャビティ４５の図１に示す第２板状部３３に対応する部位では、ランナー４７からの溶湯がオーバーフローゲート５３，５５に向かって逆転する急な流れが形成される。キャビティ４５のオーバーフローゲート４９に向かう流れのみでは、条件によっては第２板状部３３の外縁部３３ａの両脇部に淀みが生じるおそれがあるが、オーバーフローゲート５３，５５を設けることで溶湯の流れが促進される。これにより、キャビティ４５のオーバーフローゲート５３，５５が接続される部位においても、溶湯が淀みなく流動する。また、流動初期の溶湯は、オーバーフロー５７，６９に排出されるため、第２板状部３３のオーバーフローゲート５３，５５の近傍では、品質が向上して表面を含む全体のポロシティが低減される。
【００４１】
（離型工程）
キャビティ４５内に溶湯を充填し、オーバーフロー５１，５７，５９に溶湯が溢れ出た後、溶湯の注入を終了する。また、図３に示す加熱部６１による加熱・保温を停止する。そして、キャビティ４５内の溶湯が冷却されて、溶湯が凝固したら、第１金型４１と第２金型４３とを離間させ、鋳造されたアルミニウム鋳物構造体を取り出す。このときに取り出されるアルミ鋳物構造体は、図１に示す外観形状となる。
【００４２】
上記の鋳造金型２００を用いたアルミニウム鋳物構造体１００の製造方法によれば、キャビティ４５への溶湯の注入時に、キャビティ４５の薄肉部を加熱又は保温することで、例えば、厚さが３ｍｍ以下の薄肉部を造形する場合であっても、狭隘なキャビティ内で溶湯の一部が凝固することや、温度降下による溶湯の粘性増加に伴って溶湯が停滞することを防止できる。これにより、溶湯流動時における凝固開始を防止して、スムーズな湯流れを確実に維持させることができる。
【００４３】
また、キャビティ４５から溢れ出る溶湯の一部を、キャビティ４５の湯流れ方向の延長線上に配置されたオーバーフローゲートを介して、オーバーフローへ排出させる。このように、湯流れ方向の延長線上にオーバーフローゲートを設けることで、キャビティ４５内の溶湯の淀みを抑制でき、構造体本体１５を高品質に鋳造できる。また、オーバーフローゲートを幅広にすることで、キャビティの広い範囲にわたって湯流れを良好にでき、高品質な鋳造領域をより拡大できる。
【００４４】
以上の湯流れを実現することで、鋳造により作製された構造体本体１５であっても、薄肉部の表面のポロシティの発生が十分に抑えられる。したがって、構造体本体１５の薄肉部と他の部材とをスポット溶接しても、溶接時の通電状態が変化しにくくなり、常に安定した高品質なスポット溶接が可能となる。また、真空ダイキャスト法や無孔性ダイキャスト法等と比較して、低コストでスポット溶接が可能となる。
【００４５】
図５は鋳造された構造体本体１５の拡大斜視図である。
上記の製造方法により鋳造された図１に示すアルミニウム鋳物構造体１００は、スプルー部１１、ランナー部１３、オーバーフローゲート部１７，１９，２１及びオーバーフロー部２３，２５，２７を除去した状態で、製品として供される。除去したスプルー部１１、ランナー部１３、オーバーフローゲート部１７，１９，２１及びオーバーフロー部２３，２５，２７は、次の製品製造用の原料として再利用される。
【００４６】
この構造体本体１５には、鋳造時における溶湯の流れに淀みがなく形成された高品質領域Ａｓ（材料内の異物混入が少なく、溶接した場合に高品質な溶接部が得られる領域であって、図５に示すハッチング部分）が、オーバーフローゲート部１７，１９，２１に隣接して形成される。図５は高品質領域Ａｓを模式的に示した一例であるが、高品質領域Ａｓの内側でスポット溶接を行うことにより、高強度で信頼性の高い良好なスポット溶接が可能となる。スポット溶接を行う溶接個所（例えば、図５のＳＰ１〜ＳＰ５で示す位置）が既に決定されている場合には、その溶接箇所が高品質領域Ａｓに含まれるように、オーバーフローゲート部を配置すればよい。
【００４７】
＜組立体＞
次に、アルミニウム鋳物構造体の構造体本体１５を用いた組立体について説明する。
図６は図５に示す構造体本体１５が他の部材に接合された組立体３００の斜視図である。
組立体３００は、前述した構造体本体１５が、被取付部材７０にスポット溶接されて一体化されている。ここで示される被取付部材７０は、一軸方向に延びるアルミニウム展伸材等の構造用材料である。
【００４８】
被取付部材７０は、長手方向垂直断面が凸形状のハット型に形成されており、頂面部７１と、一対の側面部７３と、一対の側面部７３にそれぞれ接続されたフランジ部７５とを有する。構造体本体１５は、被取付部材７０の頂面部７１と一方の側面部７３に、第１板状部３１と第２板状部３３とを重ね合わせて、スポット溶接されている。
【００４９】
本構成の組立体３００によれば、図５に示す高品質領域Ａｓの内側に配置される溶接個所ＳＰ１〜ＳＰ５で、構造体本体１５が被取付部材７０にスポット溶接される。そのため、鋳造により作製された構造体本体１５であっても、被取付部材７０との接合強度が低下することなく、高い剛性の組立体３００が得られる。なお、ここで示す構造体本体１５は断面Ｌ字形の単純形状であるが、構造体本体１５は鋳造により作製するため、製造工程が煩雑化することなく、補強部や他の部材との接続部等を有するより複雑な形状にできる。そのため、より高機能で、スポット溶接も可能な構造体本体１５が得られ、組立体の設計自由度が向上する。
【００５０】
高品質領域Ａｓは、スポット溶接される個々の溶接個所の面積よりも十分に広い範囲であるため、スポット溶接電極が所定の溶接個所から多少の位置ずれを生じても、スポット溶接電極（実際の溶接個所）は高品質領域Ａｓ内に配置される。つまり、スポット溶接時に高い精度で電極を位置決めする必要はなく、溶接施工性を高められる。
【００５１】
＜第２構成例のアルミニウム鋳物構造体＞
図７は第２構成例のアルミニウム鋳物構造体１２０の斜視図である。以降の説明では、図１に示す構成と同一の部位や部材について同一の符号を付与することで、その説明を省略又は簡単化する。
【００５２】
本構成のアルミニウム鋳物構造体１２０の構造体本体１５Ａは、第１板状部３１Ａと、第２板状部３３Ａと、屈曲部３５とを有する。第２板状部３３Ａには、キャビティの一端側のオーバーフローゲート部１９，２１が接続された外縁部３３ａに沿って、厚さｔ２の薄肉部８１が形成される。薄肉部８１の屈曲部３５側には、厚さｔ３の厚肉部８３が形成されている。
【００５３】
第１板状部３１Ａは、全体の殆どが厚さｔ１の薄肉部となっており、キャビティの他端側のオーバーフローゲート部１７が接続される外縁部３１ａは、オーバーフローゲート部１７に向けて突出するリブ状の厚肉部（突起部）となっている。
【００５４】
薄肉部８１は、型抜き方向に凹む凹部であり、第２板状部３３Ａを部分的に第１板状部３１の厚さｔ１と同程度に薄肉化している。つまり、第２板状部３３Ａの厚肉部８３の厚さｔ３は、薄肉部８１の厚さｔ２及び第１板状部３１の厚さｔ１よりも大きい。
【００５５】
本構成の構造体本体１５Ａでは、鋳造時にランナー（ランナー部１３）からの溶湯が、第２板状部３３Ａの薄肉部８１を通過してオーバーフローゲート（オーバーフローゲート部１９，２１）に流れ込む。これにより、薄肉部８１に対応する薄肉キャビティの部分では溶湯の流れがスムーズになり、薄肉部８１の品質を向上できる。また、薄肉部８１のポロシティを低減できる。
【００５６】
そして、第１板状部３１Ａでは、前述したように、オーバーフローゲート部１７に向かって溶湯が淀みなく流れるため、第１板状部３１Ａを高品質に形成でき、ポロシティも低減できる。なお、第１板状部３１Ａの外縁部３１ａの厚肉部は、外縁部３１ａに沿った全幅にわたり連続して形成される。そのため、薄肉な第１板状部３１Ａを流れる溶湯は、一旦この厚肉部に均等に流れ込んだ後、オーバーフローゲート部１７に向かうようになる。したがって、外縁部３１ａに連続して形成される厚肉部は、第１板状部３１Ａの品質を更に向上させる。
【００５７】
図８は図７に示す構造体本体１５Ａが他の部材に接合された組立体３２０の斜視図である。
この組立体３２０では、構造体本体１５Ａが、前述した高品質領域Ａｓの内側に配置される溶接個所ＳＰ１〜ＳＰ３、及び薄肉部８１の溶接個所ＳＰ４，ＳＰ５で、被取付部材７０にスポット溶接される。そのため、鋳造により作製された構造体本体１５Ａであっても、被取付部材７０との接合強度が低下することなく、高い剛性の組立体３２０が得られる。
【００５８】
次に、上記したアルミニウム鋳物構造体を、自動車の車体の前部側面を開閉する自動車用サイドドアに適用した応用例を説明する。
図９は自動車用サイドドアのドアパネル４００の概略図である。
ドアパネル４００は、上部側に窓枠８５が設けられたインナーパネル８７を有し、不図示のアウターパネルが、インナーパネル８７の外側（図９におけるインナーパネル８７の手前側）に取り付けられる。窓枠８５は、窓枠本体８６と、インナーパネル８７に固定するための枠固定部８９Ａ，８９Ｂとを有する。この窓枠８５は、鋳造金型のキャビティに注入したアルミニウム材の溶湯が凝固して形成された一体鋳造品である。
【００５９】
インナーパネル８７とアウターパネルとの間には、補強用のサイドインパクトプロテクションビーム（以下、プロテクションビーム９１という）が配置される。プロテクションビーム９１は、アルミニウム展伸材等の高強度部材であるビーム本体９２と、インナーパネル８７に固定するためのビーム固定部９３Ａ，９３Ｂとを有する。ビーム固定部９３Ａ，９３Ｂのそれぞれは、鋳造金型のキャビティに注入したアルミニウム材の溶湯が凝固して形成された一体鋳造品であり、ビーム本体９２に溶接等により固定される。
【００６０】
本構成の窓枠８５の枠固定部８９Ａ，８９Ｂとインナーパネル８７との接合、及びプロテクションビーム９１のビーム固定部９３Ａ，９３Ｂとインナーパネル８７との接合には、それぞれスポット溶接が適用可能となる。枠固定部８９Ａ，８９Ｂと、ビーム固定部９３Ａ，９３Ｂは、前述した構造体本体１５の第１板状部３１や第２板状部３３に対応する薄肉部であり、それぞれポロシティが低減されて形成される。そのため、鋳造品でありながら接合相手と良好に溶接することが可能となる。
【００６１】
図１０は窓枠８５を単体で示す正面図である。窓枠８５の枠固定部８９Ａ，８９Ｂは、インナーパネル８７との接合面を形成する複数の薄肉部９５を備える。薄肉部９５は、厚さが３ｍｍ以下であって、外縁部の一部にオーバーフロー５１が設けられる。また、溶湯を供給するスプルー部１１、ランナー部１３は、鋳造時に薄肉部９５に供給される溶湯の流れ方向先方にオーバーフロー５１が配置されるように、その配置位置が設定されている。なお、図１０にスプルー部１１、ランナー部１３を模式的に示しているが、スプルー部１１、ランナー部１３は、上記条件を満足するように、必要な位置に必要な数だけ設けられる。
【００６２】
図１１はプロテクションビーム９１を単体で示す斜視図である。プロテクションビーム９１のビーム固定部９３Ａ，９３Ｂも同様に、インナーパネル８７との接合面を形成する複数の薄肉部９７を備える。これら薄肉部９７は、厚さが３ｍｍ以下であって、外縁部の一部にオーバーフロー５１が設けられる。そして、各オーバーフロー５１は、鋳造時に薄肉部９７に供給される溶湯の流れ方向先方に配置されている。溶湯を供給する不図示のスプルー部やランナー部は、窓枠８５の場合と同様に、上記条件を満足するように、必要な位置に必要な数だけ設けられる。
【００６３】
なお、図１０、図１１に示すオーバーフロー５１の配置位置や個数は一例であって、これに限らない。
【００６４】
上記構成の自動車用サイドドアは、アルミニウム鋳物構造体を組み合わせて構成する場合に、アルミニウム鋳物構造体の中に、接合相手になるアルミニウム材との接合用としてアルミニウム展伸材をインサート成形しておく必要がない。つまり、鋳造により形成された薄肉部９５，９７をそのまま用いて、接合相手とスポット溶接できる。したがって、アルミニウム材を用いて構成した自動車用サイドドアの組み立て工程を煩雑にすることなく、低コスト、且つ高い溶接品質で構造体同士を溶接できる。
【００６５】
上記したアルミニウム鋳物構造体である窓枠８５は、鋳物構造体である窓枠本体８６が、薄肉溶接部である厚さが３ｍｍ以下の薄肉部９５に連接して一体的に鋳造されている。これによれば、薄肉溶接部を鋳物構造部よりもポロシティを少なくした構成にできる。
【００６６】
このようなアルミニウム鋳物構造体によれば、溶接をする薄肉溶接部と鋳物構造部とを一体的に鋳造する場合や、薄肉溶接部と鋳物構造部とを接合する場合であっても、溶接する部分には、ポロシティが極めて少ないか、全くポロシティが存在しない部分を配置できる。また、ポロシティの存在が特性に影響しない部分に鋳物構造部を配置できる。これにより、部品や構造物としての剛性を確保しつつ、溶接により他の部材への良好な取り付けが可能になる。
【００６７】
また、アルミニウム鋳物構造体は、薄肉溶接部と鋳物構造部とを同時に鋳造した構成に限らず、薄肉溶接部の鋳造後に、薄肉溶接部を含めて鋳物構造部を鋳造して、薄肉溶接部と鋳物構造部とを接合する構成にしてもよい。鋳物構造部は薄肉溶接部よりも厚肉にできるため、フィンやリブ等の剛性を高める形状を鋳物構造部に付与することもできる。このような剛性を高める付加構造を、薄肉溶接部の鋳造工程で形成することもできるが、薄肉溶接部の鋳造工程後の、別の鋳造工程で形成することもできる。
また、上記した薄肉溶接部は、厚さを２ｍｍ以下にすることで、溶接に影響するポロシティを消滅させることができる。
【００６８】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【００６９】
例えば、上記例ではアルミニウム材を用いたアルミニウム鋳物構造体を示しているが、例えば、他の軽金属であるマグネシウム合金を用いたマグネシウム鋳物構造体においても、同様に製造できる。
【００７０】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）  厚さが３ｍｍ以下の薄肉部を有するアルミニウム鋳物構造体の製造方法であって、
前記アルミニウム鋳物構造体の造形空間であり、少なくとも一部に前記薄肉部を造形する薄肉キャビティを有する鋳型のキャビティに、アルミニウム材の溶湯を注入する溶湯注入工程と、
前記キャビティから溢れ出る前記溶湯の一部を、前記キャビティに接続されたオーバーフローへ排出させるオーバーフロー工程と、を含み、
前記溶湯注入工程及び前記オーバーフロー工程において、前記鋳型の少なくとも前記薄肉キャビティを、前記溶湯の凝固温度より高い温度に加熱又は保温するアルミニウム鋳物構造体の製造方法。
このアルミニウム鋳物構造体の製造方法によれば、アルミニウム鋳物構造体を鋳造する際に、キャビティから溢れ出る溶湯の一部を、オーバーフローゲートを通じてオーバーフローへ排出させ、薄肉キャビティを溶湯の凝固温度より高い温度で加熱又は保温する。これにより、厚さが３ｍｍ以下の薄肉部を造形する狭隘な薄肉キャビティにおいて、溶湯の流れをスムーズにできる。その結果、鋳造された薄肉部では、ポロシティの発生が十分に抑えられ、スポット溶接を良好に実施できるようになる。
【００７１】
（２）  前記オーバーフローは、オーバーフローゲートを介して前記キャビティに接続され、
前記薄肉キャビティは、前記キャビティの前記オーバーフローゲートが接続された外縁に沿って設けられ、
前記キャビティから溢れ出る前記溶湯を、前記薄肉キャビティを通じて前記オーバーフローゲートに流入させる（１）に記載のアルミニウム鋳物構造体の製造方法。
このアルミニウム鋳物構造体の製造方法によれば、溶湯が薄肉キャビティを通じてオーバーフローゲートに流れるため、薄肉キャビティでの溶湯の流動がスムーズとなり、薄肉部におけるポロシティを低減できる。
【００７２】
（３）  前記キャビティに前記溶湯を注入する注入ゲートにおける溶湯流れを、前記キャビティに沿って延長して、溶湯流れの延長先がキャビティ壁面に突き当たる位置に、前記オーバーフローゲートを設ける（２）に記載のアルミニウム鋳物構造体の製造方法。
このアルミニウム鋳物構造体の製造方法によれば、キャビティに注入された溶湯がそのまま注入方向に沿って流れてオーバーフローゲートに到達するため、溶湯の流れに滞留が生じにくくなる。よって、薄肉部におけるポロシティをより低減できる。
【００７３】
（４）  前記キャビティの前記注入ゲートにおける溶湯流れの方向に逆行する側のキャビティ壁面に、前記オーバーフローゲートを設ける（３）に記載のアルミニウム鋳物構造体の製造方法。
このアルミニウム鋳物構造体の製造方法によれば、キャビティの溶湯流れに逆行する側のキャビティ壁面にオーバーフローゲートが配置されるため、キャビティ内では、溶湯の注入方向及び逆行方向との双方に溶湯が流れ、湯流れの停滞が生じにくくなる。よって、薄肉部におけるポロシティをより低減できる。
【００７４】
（５）  （１）〜（４）のいずれか１つに記載のアルミニウム鋳物構造体の製造方法により得られた前記アルミニウム鋳物構造体の溶接方法であって、
前記アルミニウム鋳物構造体の前記薄肉キャビティにより鋳造された前記薄肉部と、被溶接部材とを重ね合わせて溶接するアルミニウム鋳物構造体の溶接方法。
このアルミニウム鋳物構造体の溶接方法によれば、薄肉部を高品質に鋳造できるため、薄肉部と被溶接部材とを溶接した場合に、双方を良好に溶接することができる。
【００７５】
（６）  厚さが３ｍｍ以下の薄肉部を有するアルミニウム鋳物構造体を鋳造する鋳造金型であって、
前記アルミニウム鋳物構造体の造形空間であって、少なくとも一部に前記薄肉部を造形する薄肉キャビティを有するキャビティと、
前記キャビティに接続されるオーバーフローゲートと、
前記オーバーフローゲートを通じて前記キャビティに接続されるオーバーフローと、
前記鋳造金型の前記薄肉キャビティを、アルミニウム材の溶湯の凝固温度より高い温度に加熱又は保温する加熱部と、を備える鋳造金型。
この鋳造金型によれば、アルミニウム鋳物構造体を鋳造する際に、キャビティから溢れ出る溶湯の一部を、オーバーフローゲートを通じてオーバーフローへ排出させ、薄肉キャビティを溶湯の凝固温度より高い温度で加熱又は保温する。これにより、厚さが３ｍｍ以下の薄肉部を造形する狭隘な薄肉キャビティにおいて、溶湯の流れをスムーズにできる。その結果、鋳造された薄肉部では、表面におけるポロシティの発生が十分に抑えられ、スポット溶接を良好に実施できるようになる。
【００７６】
（７）  前記薄肉キャビティは、前記キャビティの前記オーバーフローゲートが接続された外縁に沿って設けられた（６）に記載の鋳造金型。
この鋳造金型によれば、溶湯が薄肉キャビティを通じてオーバーフローゲートに流れるため、薄肉キャビティでの溶湯の流動がスムーズとなり、薄肉部におけるポロシティを低減できる。
【００７７】
（８）  前記薄肉キャビティは、前記キャビティに注入される前記溶湯の注入方向の延長線上に配置される（６）又は（７）に記載の鋳造金型。
この鋳造金型によれば、キャビティに注入された溶湯がそのまま注入方向に沿って流れてオーバーフローゲートに到達するため、溶湯の流れに滞留が生じにくくなる。よって、薄肉部のポロシティをより低減できる。
【００７８】
（９）  前記薄肉キャビティは、前記キャビティにおける前記溶湯の注入方向に逆行する方向の延長線上に、さらに配置される（８）に記載の鋳造金型。
この鋳造金型によれば、溶湯の注入方向と逆行する側にオーバーフローゲートが配置されるため、キャビティ内では、溶湯の注入方向及び逆行方向との双方に溶湯が流れ、湯流れの停滞が生じにくくなる。よって、薄肉部のポロシティをより低減できる。
【００７９】
（１０）  厚さが３ｍｍ以下の薄肉溶接部と、前記薄肉溶接部に連接する鋳物構造部とが一体的に鋳造されたアルミニウム鋳物構造体であって、
前記薄肉溶接部は、前記鋳物構造部よりもポロシティが少ないアルミニウム鋳物構造体。
（１１）  厚さが３ｍｍ以下のアルミニウム鋳物である薄肉溶接部と、前記薄肉溶接部に接合されたアルミニウム鋳物である鋳物構造部とを有するアルミニウム鋳物構造体であって、
前記薄肉溶接部は、前記鋳物構造部よりもポロシティが少ないアルミニウム鋳物構造体。
このアルミニウム鋳物構造体によれば、溶接をする薄肉溶接部と鋳物構造部とを一体的に鋳造することで、又は薄肉溶接部と鋳物溶接部とを互いに接合することで、溶接する部分に、ポロシティが極めて少ないか、全くポロシティが存在しない部分を配置でき、ポロシティの存在が特性に影響しない部分に鋳物構造部を配置できる。これにより、部品や構造物としての剛性を確保しつつ、溶接により他の部材への良好な取り付けが可能になる。
【符号の説明】
【００８０】
１５  構造体本体
１７，１９，２１  オーバーフローゲート部
２３，２５，２７  オーバーフロー部
３１  第１板状部
３３  第２板状部
４１  第１金型（鋳造金型）
４３  第２金型（鋳造金型）
４５  キャビティ
４７  ランナー
４９  オーバーフローゲート
４９ａ  ゲート開口
５１  オーバーフロー
５３，５５  オーバーフローゲート
５７，５９  オーバーフロー
６１  加熱部
７０  被取付部材
８１，９５，９７  薄肉部（薄肉溶接部）
８６  窓枠本体（鋳物構造部）
９２  ビーム本体
１００  アルミニウム鋳物構造体
２００  鋳造金型
３００，３２０  組立体
【図１】
2020163463.tif 000003
【図２】
2020163463.tif 000004
【図３】
2020163463.tif 000005
【図４】
2020163463.tif 000006
【図５】
2020163463.tif 000007
【図６】
2020163463.tif 000008
【図７】
2020163463.tif 000009
【図８】
2020163463.tif 000010
【図９】
2020163463.tif 000011
【図１０】
2020163463.tif 000012
【図１１】
2020163463.tif 000013