(57)【要約】      （修正有）【課題】良好な鋳ぐるみ界面を得ることが可能な材料結合方法を提供する。【解決手段】アルミニウム合金ダイカスト材２の温度が凝固点以下の温度で、アルミニウム合金ダイカスト材２の塑性流動部面積のパンチ作用面積に対する比が一定の値で、且つアルミニウム合金ダイカスト材２の圧縮率が座屈限界以下である条件下で、ダイカスト型によって拘束されたアルミニウム合金ダイカスト材２の、鋳ぐるみ材に隣接する特定部位を一対のパンチ１１，１２によって加圧して、塑性流動部に、当該温度における引張り強さに対応する塑性流動圧力を作用させる。これにより、アルミニウム合金ダイカスト材２と鋳ぐるみ材との間に良好な鋳ぐるみ界面を形成することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造材と異種材料からなる鋳ぐるみ材とを結合させる方法であって、
鋳造型によって拘束された鋳造材をパンチによって加圧して塑性流動させることにより鋳造材と鋳ぐるみ材とを塑性流動結合させる塑性流動結合ステップを含み、
前記塑性流動結合ステップでは、
鋳造材の温度を凝固点以下の一定の温度とし、鋳造材の塑性流動部面積のパンチ作用面積に対する比を一定の面積比とし、且つ鋳造材の圧縮率を座屈限界以下の一定の圧縮率とする条件下で、鋳造材の前記凝固点以下の一定の温度における引張り強さに対応する塑性流動圧力を、鋳造材の塑性流動部に作用させることを特徴とする材料結合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料結合方法に関し、特に、鋳造材と鋳ぐるみ材とを結合させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車部品においては、数多くのアルミニウム合金ダイカスト製品が使用されている。アルミニウム合金ダイカストにおいては、より高い機械強度が要求される部位に鋼鉄製の部材を鋳ぐるむ技術が周知である。ところで、鋼鉄製の部材（以下「鋳ぐるみ材」という）をそのまま鋳ぐるんでアルミニウム合金ダイカストを製造する場合、鋼鉄製の鋳ぐるみ材と基幹となるアルミニウム合金ダイカスト材（鋳造材）との接合性が問題となる。特許文献１には、アルミナイズド処理された鋳ぐるみ材を使用することで、鋳ぐるみ材とアルミニウム合金ダイカスト材との界面（以下「鋳ぐるみ界面」という）の接合性を向上させる技術が開示されている。
【０００３】
しかしながら、アルミナイズド処理には、専用の溶解炉が必要であり、設備コストが増大する。また、アルミナイズド処理においては、鋳ぐるみ材表面に形成されるアルミニウム拡散浸透層の厚さを適正に制御および管理するのが困難である。そこで、ダイカスト時の加圧力を高めて、鋳ぐるみ材に形成された結合溝へダイカスト材（溶湯）を流入させる（押し込む）ようにして、鋳ぐるみ材のアルミナイズド処理を廃止することが試みられたが、高められた圧力によって鋳ぐるみ材が変形することで機械加工代が大きくなる等の問題が発生する。また、ダイカスト時の加圧力を高めたとしても、鋳ぐるみ材とプランジャチップとの距離が離れている場合、鋳ぐるみ界面まで作用（塑性流動圧力）が及ばないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１７９５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、良好な鋳ぐるみ界面を得ることが可能な材料結合方法を提供することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の材料結合方法は、鋳造材と異種材料からなる鋳ぐるみ材とを結合させる方法であって、鋳造型によって拘束された鋳造材をパンチによって加圧して塑性流動させることにより鋳造材と鋳ぐるみ材とを塑性流動結合させる塑性流動結合ステップを含み、前記塑性流動結合ステップでは、鋳造材の温度を凝固点以下の一定の温度とし、鋳造材の塑性流動部面積のパンチ作用面積に対する比を一定の面積比とし、且つ鋳造材の圧縮率を座屈限界以下の一定の圧縮率とする条件下で、鋳造材の前記凝固点以下の一定の温度における引張り強さに対応する塑性流動圧力を、鋳造材の塑性流動部に作用させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、良好な鋳ぐるみ界面を得ることが可能な材料結合方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の材料結合方法が適用される鋳造品として例示されたコンバータハウジングの背面図である。
【図２】図１のコンバータハウジングの鋳造に使用されるダイカストマシンの一部を示す図である。
【図３】ダイカスト型によって拘束されたコンバータハウジング全体を加圧する工程の説明図である。
【図４】ダイカスト型によって拘束されたコンバータハウジングの一部を一対のパンチによって加圧する工程の説明図である。
【図５】アルミニウム合金ダイカスト材（ＡＤＣ１２）の温度と、該温度におけるアルミニウム合金ダイカスト材の引張り強さに対応する塑性流動圧力との関係を示す図である。
【図６】アルミニウム合金ダイカスト材の温度が凝固点以下の各温度であるときの、各温度に対応するアルミニウム合金ダイカスト材の引張り強さ、各引張り強さに対応する必要な塑性流動圧力、アルミニウム合金ダイカスト材の塑性流動部面積のパンチ作用面積に対する比、アルミニウム合金ダイカスト材の圧縮率を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。
図１は、本実施形態の材料結合方法が適用される自動車部品を例示したものであり、詳細には、アルミニウム合金ダイカスト製コンバータハウジング１の背面図である。なお、コンバータハウジング１は、基幹となるアルミニウム合金ダイカスト材２（鋳造材）にＡＤＣ１２（アルミニウム合金ダイカスト１２種）が使用され、該アルミニウム合金ダイカスト材２に鋳ぐるまれる鋳ぐるみ材３，４にＳ４５Ｃ（炭素鋼）が使用されるが、材料を限定することを意図するものではない。
【００１０】
図２に示されるのは、コンバータハウジング１の鋳造に使用されるダイカストマシン５の一部である。ダイカストマシン５は、ダイカスト型８（鋳造型）の固定型９が取り付けられる固定盤６と、ダイカスト型８の可動型１０が取り付けられる可動盤７とを含む。なお、ダイカストマシン５は、既存のコールドチャンバ型ダイカストマシンをそのまま使用することができる。ここでは、明細書の記載を簡潔にするため、ダイカストマシン５の詳細な説明を省略する。
【００１１】
ダイカスト型８は、注湯後のキャビティ内で凝固したアルミニウム合金ダイカスト材２、換言すると、ダイカスト型８によって拘束されたアルミニウム合金ダイカスト材２、の特定位置１５，１６（図１参照）を加圧する加圧機構を有する。図４に示されるように、加圧機構は、可動型１０によって支持される一対のパンチ１１，１２と、該一対のパンチ１１，１２を可動型１０に対して型締め方向（図４における左右方向）へ駆動する駆動機構とを有する。なお、駆動機構は、例えば、可動型１０に設けられた押出ピン（図示省略）を駆動する機構と同様の機構で、一対のパンチ１１，１２を駆動するように構成することができるが、これに限定されない。
【００１２】
次に本実施形態の作用を説明する。
まず、型締めされたダイカスト型８（鋳造型）のキャビティに注湯して、アルミニウム合金ダイカスト材２（鋳造材）に鋳ぐるみ材３，４を鋳ぐるんだコンバータハウジング１を鋳造する。鋳造完了後、ダイカスト型８内のアルミニウム合金ダイカスト材２の温度が凝固点以下の一定の温度T1に到達した時点で、可動型１０の入子を駆動して、ダイカスト型８によって拘束されたコンバータハウジング１全体を一定期間加圧する（図３参照）。これにより、アルミニウム合金ダイカスト材２が塑性流動して鋳ぐるみ材３に形成された結合溝に流入し、アルミニウム合金ダイカスト材２と鋳ぐるみ材３との間に良好な鋳ぐるみ界面が形成される。なお、鋳ぐるみ材３は、円環形状の部材であり、該鋳ぐるみ材３の外周面には、周方向へ延びる結合溝が形成される。
【００１３】
（塑性流動結合ステップ）
ところで、本実施形態において、可動型１０の入子を駆動してコンバータハウジング１全体を加圧した場合、構造上、鋳ぐるみ材４界面のアルミニウム合金ダイカスト材２に作用する圧力は、鋳ぐるみ材３界面のアルミニウム合金ダイカスト材２に作用する圧力よりも小さくなる。すなわち、鋳ぐるみ材４界面のアルミニウム合金ダイカスト材２の塑性流動部に、必要な塑性流動圧力を作用させることができない。
【００１４】
そこで、本実施形態では、ダイカスト型８によって拘束されたコンバータハウジング１全体を加圧する一方で、一定の条件下で、鋳ぐるみ材４直近のアルミニウム合金ダイカスト材２、換言すると、鋳ぐるみ材４に隣接するアルミニウム合金ダイカスト材２、の一部１５，１６を一対のパンチ１１，１２によって加圧して、鋳ぐるみ材４界面にあるアルミニウム合金ダイカスト材２の塑性流動部に、温度T1におけるアルミニウム合金ダイカスト材２の引張り強さに対応する塑性流動圧力を作用させる。
【００１５】
より詳細には、本実施形態では、アルミニウム合金ダイカスト材２の温度が凝固点以下の温度T1で、アルミニウム合金ダイカスト材２の塑性流動部面積A1のパンチ作用面積A2に対する比A1/A2が一定の（予め決められた）面積比で、且つアルミニウム合金ダイカスト材２の圧縮率R1が座屈限界以下である条件下で、ダイカスト型８によって拘束されたアルミニウム合金ダイカスト材２の特定部位１５，１６を一対のパンチ１１，１２によって加圧して、塑性流動部に、温度T1におけるアルミニウム合金ダイカスト材２の引張り強さに対応する塑性流動圧力P1を作用させる。
【００１６】
ここで、塑性流動部面積A1とは、塑性流動圧力P1の作用方向に対して垂直な投影面上、換言すると、鋳ぐるみ界面に対して平行な投影面上、における塑性流動部の面積である。また、パンチ作用面積A2とは、各パンチ１１，１２とアルミニウム合金ダイカスト材２との接触面積の合計である。なお、本実施形態では、図１に長方形で示された鋳ぐるみ材４に対向する壁１４の端面上の２箇所１５，１６（特定部位）が一対のパンチ１１，１２の先端によって加圧される。また、鋳ぐるみ材４の図１における左側面には、長手方向（図１における上下方向）へ沿って延びる結合溝（三角溝）が形成される。
【００１７】
また、図５は、解析ソフトによる解析結果であり、アルミニウム合金ダイカスト材２（ＡＤＣ１２）の温度T1と、アルミニウム合金ダイカスト材２の引張り強さに対応する塑性流動圧力P1（塑性流動圧力P1を鋳ぐるみ界面に作用させるために必要な鋳ぐるみ界面おける面圧）との関係を示す図である。また、図６は、アルミニウム合金ダイカスト材２の温度T1が凝固点以下の各温度であるときの、各温度におけるアルミニウム合金ダイカスト材２の引張り強さ、各引張り強さに対応する必要な塑性流動圧力P1、アルミニウム合金ダイカスト材２の塑性流動部面積A1のパンチ作用面積A2に対する比A1/A2、アルミニウム合金ダイカスト材２の圧縮率R1を示す図表である。
【００１８】
図６を参照すると、例えば、アルミニウム合金ダイカスト材２の温度T1が３００℃であるとき、対応するアルミニウム合金ダイカスト材２の引張り強さは１１０MPaであり、１１０MPaの引張り強さに対応する必要な塑性流動圧力P1は５９MPaである。さらに、アルミニウム合金ダイカスト材２の塑性流動部面積A1のパンチ作用面積A2に対する比A1/A2を７．５、且つアルミニウム合金ダイカスト材２の圧縮率R1を７％に設定し、この条件下で、ダイカスト型８によって拘束されたアルミニウム合金ダイカスト材２の２箇所１５，１６を一対のパンチ１１，１２によって加圧して、アルミニウム合金ダイカスト材２の塑性流動部に塑性流動圧力P1を作用させることにより、アルミニウム合金ダイカスト材２と鋳ぐるみ材４との間に良好な鋳ぐるみ界面を形成することが可能である。
【００１９】
この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、アルミニウム合金ダイカスト材２の温度が凝固点以下の温度で、アルミニウム合金ダイカスト材２の塑性流動部面積のパンチ作用面積に対する比が一定の値で、且つアルミニウム合金ダイカスト材２の圧縮率が座屈限界以下である条件下で、ダイカスト型８によって拘束されたアルミニウム合金ダイカスト材２の、鋳ぐるみ材４に隣接する２箇所１５，１６（特定部位）を、一対のパンチ１１，１２によって加圧して、アルミニウム合金ダイカスト材２の塑性流動部に、当該温度におけるアルミニウム合金ダイカスト材２の引張り強さに対応する塑性流動圧力を作用させる。
これにより、鋳ぐるみ材４の結合溝にアルミニウム合金ダイカスト材２の塑性流動部を流入させることが可能であり、アルミニウム合金ダイカスト材２と鋳ぐるみ材４との間に良好な鋳ぐるみ界面を形成することができる。
【００２０】
なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成することができる。
本実施形態では、一対のパンチ１１，１２によってアルミニウム合金ダイカスト材２の製品部分を加圧したが、対象となる鋳ぐるみ材４に隣接する部分であれば、例えば、アルミニウム合金ダイカスト材２の鋳造方案を加圧してもよい。
本実施形態では、可動型１０の入子によってコンバータハウジング１全体を加圧する工程と、一対のパンチ１１，１２によってコンバータハウジング１の特定部位（アルミニウム合金ダイカスト材２の２箇所１５，１６）を加圧する工程とを同時に実施する態様を説明したが、連続する２つの工程に分けることもできる。
【符号の説明】
【００２１】
１  コンバータハウジング、２  アルミニウム合金材、４  鋳ぐるみ材、８  ダイカスト型（鋳造型）、１１，１２  パンチ
【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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