(57)【要約】      （修正有）【課題】マグネシウム合金、亜鉛合金、アルミニウム合金、又は、真鍮などの銅合金、の機器部材の中子抜きダイキャスト鋳造及びチクソモールドにおいて、鋳造金型に抜き取り勾配を付与せず、鋳造終了後直ちにストレート抜きが可能になる方法を提供する。【解決手段】ダイキャスト鋳造中子心棒に超音波振動を加振することにより、鋳造終了後、製品機器部材のストレート抜きが可能となる。このため、製品機器部材のアト加工が不要になり、製造原価を大幅に引き下げる。鋳造終了後の内壁壁面の仕上がりは、超音波振動加振なしに鋳造した場合よりも、凸凹の少ない緻密な完成製品となる。鋳造中子以外にも、湯口ゲートや溶湯自身にも超音波振動を加振することにより、微細結晶粒組織の、溶湯充填率が高く、ピンホールや巣の少ない他品目のダイキャスト薄肉鋳造製品を得ることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
中子抜き製品部材のダイキャスト鋳造及びチクソモールドにおいて、鋳造中子に超音波振動を与え中子に付する抜き勾配を不要にして鋳造後のストレート抜きを可能にし、製品に必要なアト加工を不必要にする超音波利用ダイキャスト鋳造法及びチクソモールド法。
【請求項２】
中子抜き製品部材のダイキャスト鋳造及びチクソモールドにおいて、鋳造中子に超音波振動を与え中子に付する抜き勾配を不要にして鋳造後のストレート抜きを可能にし、製品に必要なアト加工を不必要にする超音波利用ダイキャスト鋳造法及びチクソモールド法において、湯口ゲートに超音波振動を与える超音波利用ダイキャスト鋳造法及びチクソモールド法。
【請求項３】
中子抜き製品部材のダイキャスト鋳造及びチクソモールドにおいて、鋳造中子に超音波振動を与え中子に付する抜き勾配を不要にして鋳造後のストレート抜きを可能にし、製品に必要なアト加工を不必要にする超音波利用ダイキャスト鋳造法及びチクソモールド法において、溶湯に超音波振動を与える超音波利用ダイキャスト鋳造法及びチクソモールド法。
【請求項４】
中子抜き製品部材のダイキャスト鋳造及びチクソモールドにおいて、鋳造中子及び成形中子に超音波振動を与え中子に付する抜き勾配を不要にして鋳造後のストレート抜きを可能にし、製品に必要なアト加工を不必要にする超音波利用ダイキャスト鋳造法及びチクソモールド法における超音波鋳造装置及び超音波成形装置。
【請求項５】
中子抜き製品部材のダイキャスト鋳造及びチクソモールドにおいて、鋳造中子に超音波振動を与え中子に付する抜き勾配を不要にして鋳造後のストレート抜きを可能にし、製品に必要なアト加工を不必要にする超音波利用ダイキャスト鋳造法及びチクソモールド法において、湯口ゲートに超音波振動を与える超音波利用ダイキャスト鋳造法及びチクソモールド法の湯口ゲートに超音波振動を加振する装置。
【請求項６】
中子抜き製品部材のダイキャスト鋳造及びチクソモールドにおいて、鋳造中子成形中子に超音波振動を与え中子に付する抜き勾配を不要にして鋳造後のストレート抜きを可能にし、製品に必要なアト加工を不必要にする超音波利用ダイキャスト鋳造法及びチクソモールド法において、溶湯に超音波振動を与える超音波利用ダイキャスト鋳造法及びチクソモールド法の溶湯に超音波振動を与える装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、マグネシウム合金、亜鉛合金、アルミニウム合金、又は、銅合金の機器部材の中子抜きダイ・キャスト鋳造及びチクソモールドする際の超音波利用に関する。
【背景技術】
【０００２】例えば鋳造により成型品を成形するには、溶解炉によって鋳造用合金を溶融し、その溶湯を鋳型や金型に注入して凝固させることにより行われる。溶解炉において鋳造に適した溶湯をつくり、それを鋳型や金型に注入するまでには、溶解雰囲気や注湯条件の管理や複雑な技術が必要であるが、溶湯が凝固する際に発生するガスによるピンホールや巣の発生を防止することも必要である。また特に高粘性溶湯を用いる場合鋳造製品への型転写性が劣るため、溶湯注入や凝固時に高圧負荷などが必要になる。【０００３】特開平２−９９２６０号公報などでは、鋳型内に金属塊をいれておき、高周波誘導加熱によって金属塊を溶融するとともに、鋳型に超音波振動を加えながら溶湯を鋳型の空間部に真空吸引する方法が示されている。この方法によれば溶解炉が不用となり、設備が簡素化でき溶湯の管理も不要となる。また超音波振動により溶湯が鋳型の隅々まで充填するので品質が安定し、ピンホールや巣の発生も防止できるという利点があるという。【０００４】また、高温でも安定で硬く微細な粒子を金属マトリックス中に分散させる分散強化型合金が知られている。分散強化型合金を製造するには強化粉末を混合した溶湯を凝固成形するのであるが、粉末の均一散が困難である。特開２０００−２３８０４１号公報によれば、予め粉末成形品を金型内に配置しておき、溶湯を高圧で注入して粉末成形品に含浸固化させる溶浸法などが考えられている。このとき、強化粉末を混合した溶湯に超音波振動を加えて粉末の均一分散をはかることが考えられている。【０００５】また同公報には、薄肉や中小型の成形品を雄型、雌型の金型で成形する際に、雄型に超音波振動を与えながら溶湯に浸すと、雄型表面に付着し表面を濡らす溶湯の量が増すことに着目し、該雄型を雌型に圧着して成形材料を製造するという超音波利用の成型方法が開示されている。【０００６】直径１ｍ程度の大型のシームレス鋼管の連続鋳造装置ではあるが、電磁力のピンチ力と併用して鋳造中子へ超音波振動を付与しつつ、優れた内壁表面形状をもつ中空鋼を連続製造する連続鋳造装置が、特開２００３−２６６１５１号公報に開示されている。タンデッシュからモールドと水冷中子の中間部へ鋼の溶湯を注入させ凝固させる位置において、電磁コイルによるピンチ力を凝固しつつある溶湯へ加え、振動源からの超音波振動を水冷中子へ附加すれば、当該連続鋳造で得られる中空鋼は、格別の内面仕上げ加工を必要としない、優れた内面表面形状を持つという。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】例えば、外径１７ｍｍφ、内径１２ｍｍφ、長さ１００ｍｍ程度のマグネシウム合金製、或いは／および、アルミニウム合金製の小型薄肉円管を中子抜きダイキャスト鋳造で製造する場合、現状では円管内壁用鋳型中子に抜き勾配を設けて、鋳造終了後の製品の抜き取りを可能にしている。このため、鋳造後に製品の当該抜き勾配テーパー部分の除去のためのアト加工が、個々の製品一つ一つに必要になる。このため小型薄肉円管の鋳造製作は、このアト加工の必要のために非常に原価の高いものになる。
【０００８】円管に限らず、ダイキャスト鋳造法で製造する類の薄肉のマグネシウム合金、亜鉛合金  或いは  アルミニウム合金機器部材製品には、鋳造時に超音波振動を積極的に利用する方法はまだ行われていない。
【０００９】前記０００３項乃至０００６項に述べた超音波振動の鋳造への応用性にかんがみて、請求項１では、機器部材の中子抜きダイ・キャスト鋳造に際して、抜き取り勾配を設けない鋳造中子に超音波振動を付与しつつ鋳造をおこない、鋳造終了後に製品のストレート抜きを実現して、当製品の抜き勾配テーパー部分除去のためのアト加工が不必要になるダイキャスト鋳造法及びチクソモールド法を考案発明した。この方法によれば、機器部材のアト加工が不要となり、製造原価を大幅に引き下げることが出来る。
【００１０】超音波振動を行いつつある鋳造中子から超音波振動が注入溶湯へ伝達するので、溶湯の鋳型内充填充実がよくなり、製品のピンホールや引け巣が少なくなり、製品歩留まりが上がる。
【００１１】さらには中子が抜けた後の製品内壁は、超音波振動を加えられつつ溶湯が凝固固化したものであり、その鋳造組織は、振動を加振しないものに比べ、表面が緻密で、より平滑化され、優れたものになる。したがって製品の実用価値が向上する。
【００１２】溶湯の凝固に際して含有不純物が集合偏析しやすい凝固チル層が、超音波振動により拡散分散する。このことは、製品の性能を向上させるためには重要であり、特に薄い製品の歩留まりを上げるために特に有効である。
【００１３】請求項２のように、湯口ゲートに超音波振動を加振すると、湯口を経て鋳型内に流入する溶湯の流動性が高くなって溶湯製品の充填率がよくなり、引け巣やピンホールが少なくなる。このことは、特に薄肉の製品の製造に重要である。
【００１４】請求項３のように、溶湯自身に超音波振動を加振すれば溶湯の充実充填率が高くなり、引け巣やピンホールの少ない製品を得ることが出来る。
【課題を解決するための手段】
【００１５】請求項０００１、請求項０００２、請求項０００３のように、機器部材の中子抜きダイキャスト鋳造製作へは、鋳造中子の超音波振動加振を中心に、種々の超音波振動の応用利用が可能である。機器部材製品の材質は、マグネシウム合金、亜鉛合金、アルミニウム合金、および  真鍮などの銅合金等が考えられる。以下にその応用例の一つとして、マグネシウム合金製薄肉円管の超音波振動加振ダイ・キャストの実施例１を説明する。実施例１はマグネシウム合金中子抜きダイキャスト鋳造の中子に超音波振動を加振付加する場合である。
【実施例１】
【００１６】実施例１として、外径１７ｍｍφ、内径１２ｍｍφ、長さ１００ｍｍの寸法をもつマグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）製薄肉円管のアト加工不要超音波振動利用ダイキャスト鋳造を実施した。第１図に実施例１のダイキャスト鋳造における、超音波加振金型とダイキャスト鋳造装置の概観図を示す。ハッチングを施した１と２は、それぞれ超音波加振金型の下型・上型を示し、下型１には超音波振動子電源へ繋ぐ電気導線が示してある。５はダイキャスト鋳造装置開閉のためのトグル機構であり、左方に動いて鋳造鋳型１、２内へ注入した溶湯を、注入時支持する。４は溶湯の注入口で、溶湯注入時ピストンにより金型下型１に設けてある溶湯のランナー７（第２図に表示）へ連通する。６は射出ピストン用の窒素ガスの容器ボンベである。金型を破線ＡＡで示す平面で開いて、金型の内部を以下に示す。【００１７】第２図は、開放分割した鋳造金型下型１の上面図である。太線の大きな矩形で示す下型外周の内側に細線で描かれている小さな矩形内の領域は、精密な平面仕上げを施してあり、第３図の金型上型２に同様に示す細線の矩形内の平面仕上げ領域と精密に密着する。  第２図の７は、溶湯注入口４へ連通する金型上型２に開いた開口部１３（第３図に図示）の、金型下型１に対峙する位置であり、上下に二本ある溶湯ランナー８の切り込み溝へ通ずる湯口ゲートの上面である。【００１８】記号９で示す二本の黒い塗りつぶしの部分は、鋳込みが終わったマグネシウム合金製小型薄肉円管の断面である。第２図では、鋳造が終わり引き抜き中途の鋳造中子１０の先端を、マグネシウム合金製小型薄肉円管の左端から約１０ｍｍ右方に移動した位置に示してある。【００１９】細棒１０は前述のように、当該小型薄肉円管ダイキャスト鋳造のための鋳造中子である。該中子細棒は、長さが、右側へ伸ばして超音波振動子のホーン１１Ａへネジこみ結合するまでの距離をもつ耐熱鋼の丸棒である。１１Ａは超音波振動子のホーンである。【００２０】該超音波ダイキャスト法で使う超音波振動発生装置を１１に示す。当該発生装置は、いわゆるランジュバン型の超音波発生装置である。図に示すように、左端にホーン１１Ａと右端にバランサー１１Ｂがあり、左から右方へ交互に、円盤状電極板１１Ｃ、圧電素子１１Ｄ、円盤状電極板１１Ｅ、圧電素子１１Ｆ、円盤状電極板１１Ｇ、そして、スプリングワッシャー１１Ｈ、バランサー１１Ｂがあり最後に締め付けボルト１２が配置されている。ホーン１１Ａには雌ネジを切ってあり、ボルト１２を締め付けることで、これらはすべて固定一体化される。鋳造中子１０は、ホーン１１Ａに切ってある。雌ネジへ締めこむことで超音波振動子１１と一体化結合される。【００２１】円盤状電極板１１Ｅは圧電素子１１Ｄと圧電素子１１Ｆに共通の電極板である。該円盤状電極板１１Ｅと円盤状電極板１１Ｃおよび円盤状電極板１１Ｇを使って圧電素子１１Ｄと圧電素子１１Ｆを並列に電気結合し、導線を締め付けボルト１２の頭部へ導く。該ボルト１２の頭部からは、対応する超音波発生電源（図示せず）の出力端子へ結線する（図１を参照）。スプリングワッシャー１１Ｈはこれら電極板と圧電素子、ホーンを圧迫一体化するためのものである。【００２２】電気的結線端子１２へつなぐ超音波発生装置の電源は、周波数８０００Ｈｚ、１６０００Ｈｚ、２４０００Ｈｚ、出力電力５０ワットのものを用いている。【００２３】第３図は超音波金型の上型２の上面図である。上型の外郭の内側に細線で示す矩形の領域は精密に表面仕上げをしてあり、第１図の同様な矩形領域と密着して、鋳造空間を形成する。【００２４】１３は上型２中、紙面垂直にあいた穴で、紙面向側は溶湯の注入口４へ連通し、紙面上では湯口７にあい対峙し、第２図に示した溶湯ランナー８へ開いている。水平方向に走る窪み１４と１６は、鋳造中子１０が収まる窪みであり、該中子１０の先端部は１４に位置する。窪み１５の鋳造中子１０を除いた空間は、第２図に黒く塗りつぶして示した製品、すなわち溶湯が充填凝固してマグネシウム合金製薄肉円管９ができ上がる空間であり、超音波ダイキャスト鋳造完了後に中子１０を抜き取とって鋳型を開くと、製品である中空薄肉円管９が取り出せる。【００２５】超音波振動を加振した鋳造と、加振しない従来のダイキャスト鋳造で製作したマグネシウム合金中空薄肉円管製品の切断断面の金属組織を、金属顕微鏡で観察比較した。第４図に完成製品中の観察断面サンプルの採取位置を示す。薄肉円管の両端から中ほどの位置でリング状に円管を切り取り、第４図の右方に顕微鏡写真撮影位置を、撮影位置Ａ、撮影位置Ｂ、撮影位置Ｃで示す。撮影位置Ａは薄肉円管の中心軸に垂直な断面で、管肉厚の中央部である。撮影位置Ｂは同じ断面上、管の内壁を含む表面に近い位置で、超音波振動を行う鋳造中子に接触している位置である。撮影位置Ｃは、中空細管の中心軸に平行な断面で、円管肉厚の中央の位置である。【００２６】第５図に、超音波振動を加振した鋳造中子を用いてダイキャスト製造したマグネシウム薄肉円管の、撮影位置Ａの金属組織写真を示す。これに比較して、第６図に鋳造中子に超音波振動を加振しないでダイキャスト鋳造したマグネシウム合金中空細管の同じ撮影位置Ａの金属組織写真を示す。両者を比較すると、超音波を加えた組織の方が、マグネシウム金属粒が発達して均一に揃っており、写真の黒い部分、いわゆるチル層、の占有面積が少ない。第６図の方はマグネシウム合金結晶粒の大きさが不均一で、チル層の部分が大半を占める。【００２７】鋳造中子に接している部分すなわち第４図の撮影位置Ｂを、超音波振動加振した中子と加振無しの中子の場合とを比較して、それぞれ第７図と第８図に示す。両図の右端には薄肉円管の内壁が見える。００２６項に述べたマグネシウム合金結晶粒発達の傾向は、この鋳造中子に接している内壁撮影位置Ｂでは一層顕著になっている。すなわち超音波振動をしている鋳造中子のほうが結晶粒が揃って成長し、黒色のチル層の占有面積が少ない。【００２８】第９図に超音波振動を加振しながら放冷冷却凝固したマグネシウム合金金属の金属組織写真を、それに比較して、第１０図に超音波振動を加振しないで他の条件は第９図と全く同じくして放冷冷却凝固したマグネシウム金属の金属写真を示す。超音波を加振したマグネシウム合金の方が、加振しないマグネシウム合金よりも、粒径が小さい結晶粒が整合的に詰まっていることが見てとれる。【００２９】マグネシウム合金の超音波振動加振中子を用いたダイキャスト鋳造は、鋳造後の製品のストレート抜きが可能になり、従来のように鋳造中子に抜き勾配を付与する必要がない。したがって製品のアト加工も必要でなく、製造原価を大幅に引き下げることが出来る。
【実施例２】
【００３０】００１６項に述べた寸法とは別に、外径８ｍｍφ、内径６ｍｍφ、長さ２５ｍｍのマグネシウム合金製薄肉円管の同様な超音波振動ダイキャスト鋳造を行った。抜き勾配無しの振動加振中子を用い、アト加工の必要でないすぐれた内壁表面をもつ製品を実施例１と同様に製造することができた。
【実施例３】
【００３１】実施例３として、第２図の振動中子の先端が製品中心を貫かず、鋳造鋳型１と２を対応するように変更して、底のあるマグネシウム合金有底円筒の超音波振動ダイキャスト鋳造を行った。底部の厚さが１．５ｍｍであることを除いて、他の寸法は００１６項と同様である。当該製品の断面図を第１１図に示す。図には、製品に挿入された振動鋳造中子をも示してある。この場合もアト加工用のテーパー部分を中子に設けず、製品のストレート抜きが可能であった。図には、製品の側面内壁および底面内壁の表面写真の撮影位置を、それぞれ撮影位置Ｄと撮影位置Ｅとして示してある。底面の断面、撮影位置Ｆ、撮影位置Ｇ、および撮影位置Ｈについては、後の００３６項に述べる。【００３２】第１２図に高速で超音波振動加振ダイキャスト鋳造したマグネシウム合金有底円筒の撮影位置Ｄの表面写真を示す。これに対して、第１３図は、超音波振動を加振せずに従来の高速ダイキャスト鋳造法で製造した製品の同じ撮影位置Ｄの表面写真である。同様に、第１４図と第１５図はそれぞれ、超音波加振したものと、超音波加振なしで低速ダイキャストしたマグネシウム合金有底円筒の撮影位置Ｄの表面写真である。【００３３】これら４枚の写真を比べると、高速ダイキャスト、低速ダイキャストの速度の違いは、あまり表面の形状に大きな差異は与えない。しかし、超音波振動加振の効果は、高速ダイキャスト、低速のダイキャスト鋳造両方に大きな違いを与えている。第１３図、第１５図両者に水平方向に見られる暗く深い引き抜き痕が、第１２図、第１４図の超音波振動を加振して高速ダイキャスト、低速ダイキャスト鋳造した有底円筒の内側側面にはあまり見られない。このことは中子引抜時に中子の微細な研磨傷の影響を受けない。また、Ｍｇ合金が中子につきにくいことを示している。【００３４】第１６図、第１７図は、それぞれ超音波振動加振した、および超音波振動加振なしに高速ダイキャストしたマグネシウム合金有底円筒の撮影位置Ｅ、すなわち円筒底部の内側表面の写真である。第１８図、第１９図は、これも超音波振動加振した、および超音波振動加振なしに低速ダイキャストしたマグネシウム合金有底円筒の撮影位置Ｅの表面写真である。【００３５】００３３項と同様に、超音波振動加振は高速、低速のダイキャスト鋳造速度に影響していない。しかし、超音波振動を加振した円筒底部の内壁は、加振を加えない内壁に比べ、表面の凸凹が緻密で平滑な内壁を持っている。超音波振動加振を加えないで高速、低速ダイキャスト鋳造したマグネシウム合金有底円筒の底部内面、第１７図、第１９図は、表面の凹凸に対応すると思われる線状の濃淡を示している。【００３６】超音波振動をしている鋳造中子から発射される超音波と、それを反射する鋳型壁面からの超音波の鋳造凝固する溶湯組織への影響を見るために、有底円筒の底面中のマグネシウム合金組織の顕微鏡観察を行った。試料製品の金属組織撮影位置は、先の第１１図において撮影位置Ｆ、撮影位置Ｇ、および撮影位置Ｈで示してある。これらは、円筒底面の中央部を底面に垂直に切り、底面肉厚部中央を撮影位置Ｆ（中央）、超音波振動を行う鋳造中子の先端面に接触する底面最内部を撮影位置Ｇ（最右部）、静止している鋳型表面に接触している最低部表面（最左部）を撮影位置Ｈと名づける。【００３７】第２０図に撮影位置Ｆの金属組織写真を示す。写真の下辺に見られる黒い部分は、鋳型の表面に接している有底円筒の底部の表面である。マグネシウム合金結晶粒の粒径は小さい（２μ以下）。但し本サンプルは結晶粒微細化剤の入ったものであり超音波加振効果が顕著である。【００３８】第２１図は撮影位置Ｇの金属組織である。粒径１０μ以下程度の大きさのマグネシウム合金結晶粒が散在していることが明確に見て取れる。【００３９】第２２図に撮影位置Ｈの金属組織を示す。撮影位置Ｈは、超音波振動をしつつある鋳造中子の先端に接している有底円筒底部の上面付近の領域である。【００４０】これら３図、とくに第２１図と第２３図を比較して見ると、中子から発射される超音波が衝突して反射される鋳造鋳型表面近傍のマグネシウム合金金属組織、撮影位置Ｆの結晶粒径が非常に細かいことがわかる。細かい結晶粒径の金属組織をもつマグネシウム合金は優れた機械的性質と結びついていることが分かっているので、金属組織写真第２０図は、超音波加振ダイキャスト鋳造法が、鋳造製品の品質を向上させる方法であることの強力な証拠のひとつである。又、製品の内側に超音波加振することにより表面に微細化効果をもたらし、緻密で高硬度の表面が期待出来る。
【実施例４】
【００４１】実施例４として、アルミニウム金属およびアルミニウム合金の超音波振動中子を用いた超音波振動ダイキャスト鋳造試験を実施中である。以下に、現在までに得られた実施例４の結果を述べる。【００４２】アルミニウム合金の抜き勾配無しストレート抜きの薄肉円管は普通実施例４では中子にだきついて不可能であるが、超音波振動加振ダイキャスト鋳造は可能である、しかしマグネシウム合金系の場合のようには容易ではない。無人鋳造のためにはアルミニウム合金超音波振動加振ダイキャスト鋳造は、まだ、黒鉛粉のような中子と製品内壁間の潤滑剤の選択、超音波振動子投入電力のワット数、鋳造鋳型の温度など鋳造環境の研究が必要である。【００４３】アルミニウム合金でも、実施例１と同様な超音波加振薄肉円管のダイキャスト鋳造を行った。得られた製品の第４図の撮影位置Ａにおける金属組織写真を第２３図と第２４図に示す。第２３図は鋳造中子に超音波振動を加振してダイキャストした薄肉円管の撮影位置Ａであり、第２４図は該中子に超音波振動を加振しない場合の製品撮影位置Ａである。【００４４】第４図の撮影位置Ｃにおけるアルミニウム合金金属組織写真を第２５図と第２６図に示す。第２５図は超音波振動加振をしたもの、第２６図は加振しない場合のアルミニウム合金薄肉円管の撮影位置Ｃである。【００４５】第２３図と第２４図、第２５図と第２６図を比較してすぐに分かるように、超音波振動を加振した場合は、加振しない場合に比べ、アルミニウム合金結晶粒の大きさが揃っており、特別に大きく成長した結晶粒は見られない。これに比べ、加振しない場合は結晶粒の大きさが不揃いであり、中には径２０ミクロンにわたる大きな結晶粒も含まれている。アルミニウム合金の結晶系は、ＦＣＣであり、塑性変形時に活動するすべり系の数は、マグネシウム系のＨＣＰにくらべ比較できないほど多い。第２４図と第２６図に見られる巨大なマグネシウム単結晶粒が、塑性変形時に大きな役割を果たすことが考えられる。第２３図と第２５図に見られる粒径の揃った金属組織が、第２４図と第２６図に見られる粒径の不揃いな組織よりも柔らかいか硬いかは、今後の研究を待たねばならないが、第２３図と第２５図のような粒径の揃った金属組織の方が、製品の力学的性能を向上させることが期待される。
【発明の効果】
【００４６】以上述べたように、マグネシウム合金は、鋳造中子に超音波振動を加振することで、薄肉円管のストレート抜きダイキャストが可能になった。このことは、従来行われて来た鋳造中子への抜き勾配の付与と鋳造後の製品内壁のアト加工を不必要にして、製品の製造時間と製造単価とを大幅に引き下げる結果へつながる。この超音波振動ダイキャスト鋳造製品の外壁近傍の金属組織は、振動を加振しないものに比較してより均一整合的に揃った細かい結晶粒の集合からなり、製品の力学的性能を向上させる。
【００４７】アルミニウム金属、またはアルミニウム合金の、鋳造中子に超音波振動を加振するダイキャスト鋳造のストレート抜き製品製作は可能であるが、００４２項に述べたように、まだ、無人化は容易ではない。今後、鋳造中子への潤滑剤の塗布、超音波振動子への投入電力の増強、溶湯凝固時の温度調整などにより、量産時のストレート抜きが可能になる見込みである。この金属合金系では、鋳造中子への超音波振動加振の効果は、製品の金属組織において、加振無しの製品に比して、比較にならないほど顕著である。すなわち超音波振動を加振した中子を用いてダイキャストした製品は、加振しないものにくらべ、非常に均一に揃った結晶粒の集合組織を持つ。このことは、製品の力学的性能が優れていることを意味する。加振しない製品は、巨大な粒や細かい粒の混在した組織をもち、結晶粒間の非結晶性チル層の部分が占める体積比率が大きい。
【００４８】実施例３のごとく超音波振動子のホーンを近傍で、超音波振動の加振を行った。この場合、ゲート部やランナー部の溶湯の通過流入がよくなり、製品部空間への溶湯充填率が高くなる。ピンホールや巣の製品含有率が少なくなった。
【００４９】当該鋳造中子への超音波振動加振でも、湯口ゲートへの加振の場合でも、超音波振動は振動子のホーンから加振部を通って注入溶湯自身へ伝達される。援動をしない溶湯に比して、超音波振動を行う溶湯自身が、凝固固定化する際に微小ピンホールや引け巣を除去し、その含有率が少なくなることは明らかである。
【図面の簡単な説明】【図１】ダイキャスト鋳造装置に超音波鋳造金型を組み込んだ全体図「番号、符号の説明」１  超音波金型の下型２  超音波金型の上型３  台板４  溶湯の注入口５  トグル６  不活性ガス容器Ａ・・・Ａ  金型下型と上型の接合面
【図２】超音波金型の下型、上面図「番号、符号の説明」７  溶湯導入口分流子位置８  溶湯導入ランナー９  製品薄肉円管の断面１０  鋳造中子、超音波振動子１１のホーン１１Ａへ結合連結している。１１  超音波振動子    １１Ａ  超音波振動子のホーン１１Ｂ  超音波振動子のバランサー１１Ｃ  円盤状電極板１１Ｄ  圧電素子１１Ｅ  円盤状電極板１１Ｆ  圧電素子１１Ｇ  円盤状電極板１１Ｈ  スプリングワッシャー１２  締め付けボルトと超音波振動子用電気結線端子
【図３】超音波金型の上型、上面図「番号、符号の説明」１３  溶湯湯鋳込口の開口部１４  鋳造中子の先端位置１５  製品薄肉円管の外壁位置１６  鋳造中子の外周側面
【図４】薄肉円管製品の金属組織写真撮影位置
【図５】鋳造中子に超音波振動を加振しつつダイキャスト鋳造したマグネシウム合金薄肉円管撮影位置Ａの金属組織。
【図６】マグネシウム合金薄肉円管撮影位置Ａの金属組織、鋳造中子に超音波振動を加振せず。
【図７】鋳造中子に超音波振動を加振しつつダイキャスト鋳造したマグネシウム合金薄肉円管    撮影位置Ｂの金属組織。
【図８】マグネシウム合金薄肉円管撮影位置Ｂの金属組織、鋳造中子に超音波振動を加振せず。
【図９】小型坩堝中の溶湯に超音波振動を加振しつつ凝固させたマグネシウム合金の金属組織。
【図１０】小坩堝中の溶湯に超音波振動を加振せず、自然放冷で凝固させたマグネシウムの金属組織。
【図１１】実施例３の製品表面写真と、断面の金属組織写真の撮影位置。
【図１２】超音波振動加振高速ダイキャスト鋳造を行ったマグネシウム合金有底撮影位置Ｄにおける表面写真。倍率×５０
【図１３】超音波振動の加振なしに高速ダイキャスト鋳造を行った、マグネシウム合金有底円筒の撮影位置Ｄにおける表面写真。倍率×５０
【図１４】超音波振動加振低速ダイキャスト鋳造を行ったマグネシウム合金有底円筒の撮影位置Ｄにおける表面写真。倍率×５０
【図１５】超音波振動の加振なしに低速ダイキャスト鋳造を行った、マグネシウム合金有底円筒の撮影位置Ｄにおける表面写真。倍率×５０
【図１６】超音波振動加振高速ダイキャスト鋳造を行ったマグネシウム合金有底円筒の撮影位置Ｅにおける表面写真。倍率×１００
【図１７】超音波振動の加振なしに高速ダイキャスト鋳造を行った、マグネシウム合金有底円筒の撮影位置Ｅにおける表面写真。倍率×１００
【図１８】超音波振動加振低速ダイキャスト鋳造を行ったマグネシウム合金有底円筒の撮影位置Ｅにおける表面写真。倍率×１００
【図１９】超音波振動の加振なしに低速ダイキャスト鋳造を行った、マグネシウム合金有底円筒の撮影位置Ｅにおける表面写真。倍率×１００
【図２０】超音波振動加振高速ダイキャスト鋳造を行ったマグネシウム合金有底円筒の撮影位置Ｆの金属組織写真。倍率×４００
【図２１】超音波振動加振高速ダイキャスト鋳造を行ったマグネシウム合金有底円筒の撮影位置Ｇの金属組織写真。倍率×４００
【図２２】超音波振動加振高速ダイキャスト鋳造を行ったマグネシウム合金有底円筒の撮影位置Ｈの金属組織写真。倍率×４００
【図２３】鋳造中子に超音波振動を加振しつつダイキャスト鋳造したアルミニウム合金薄肉円管撮影位置Ａの金属組織。
【図２４】アルミニウム合金薄肉円管撮影位置Ａの金属組織、鋳造中子に超音波振動を加振せず。
【図２５】鋳造中子に超音波振動を加振しつつダイキャスト鋳造したアルミニウム合金薄肉円管撮影位置Ｃの金属組織。
【図２６】アルミニウム合金薄肉円管撮影位置Ｃの金属組織、鋳造中子に超音波振動を加振せず。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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