(57)【要約】【課題】鋳造工程と鍛造工程を一の装置でできるとともに、成形品の製造コストを削減でき、かつ、大量に製品を製造することのできる高圧鋳鍛造機及び高圧鋳鍛造品の製造方法を提供する。【解決手段】内部空間を形成する複数の金型用部材を有し、高圧鋳造品を成形するための高圧鋳鍛造用金型を備え、前記複数の金型用部材が、上金型と、下金型と、第１の可動金型と、第２の可動金型と、第３の可動金型とを少なくとも備えたものであり、前記第１の可動金型を前記内部空間に押し込む方向に加圧する第１の加圧装置と、前記第２の可動金型を前記内部空間に押し込む方向に加圧する第２の加圧装置と、前記第３の可動金型を前記内部空間に押し込む方向に加圧する第３の加圧装置とをさらに備えている。【選択図】図２
2008290131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を形成する複数の金型用部材を有し、高圧鋳造品を成形するための高圧鋳造用金型を用いる鋳造品成形工程を有している高圧鋳鍛造品の製造方法であって、
前記高圧鋳造用金型が、前記内部空間を型締め後の内部空間よりも広く保持することができるとともに脱着自在な保持手段を有しており、
前記高圧鋳造用金型で鋳造品を鋳造成形する前に前記保持手段を装着しておいて、前記鋳造品成形工程後に前記保持手段を取り外してから、前記高圧鋳造用金型を型締めして鍛造する工程を有していることを特徴とする高圧鋳鍛造品の製造方法。
【請求項２】
内部空間を形成する複数の金型用部材を有し、高圧鋳造品を成形するための高圧鋳鍛造用金型を備え、
前記高圧鋳鍛造用金型が、前記内部空間を型締め後の内部空間よりも広く保持することができるとともに脱着自在な保持手段を有していることを特徴とする高圧鋳鍛造機。
【請求項３】
内部空間を形成する複数の金型用部材を有し、高圧鋳造品を成形するための高圧鋳鍛造用金型を備え、
前記複数の金型用部材が、上金型と、下金型と、第１の可動金型と、第２の可動金型とを少なくとも備えたものであり、
前記第１の可動金型を前記内部空間に押し込む方向に加圧する第１の加圧装置と、
前記第２の可動金型を前記内部空間に押し込む方向に加圧する第２の加圧装置とをさらに備えていることを特徴とする高圧鋳鍛造機。
【請求項４】
前記複数の金型用部材が、第３の可動金型をさらに有しており、
前記第３の可動金型を前記内部空間に押し込む方向に加圧する第３の加圧装置をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の高圧鋳鍛造機。
【請求項５】
前記第１の可動金型、前記第２の可動金型のうちいずれか１つを固定し、該固定した可動金型以外の可動金型を開放又は固定する部材をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の高圧鋳鍛造機。
【請求項６】
前記第１の可動金型、前記第２の可動金型、及び前記第３の可動金型のうちいずれか１つを固定し、該固定した可動金型以外の２つの可動金型を単独又は同時に、開放又は固定する部材をさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の高圧鋳鍛造機。
【請求項７】
前記高圧鋳造用金型の締め付け力、前記第１の加圧装置の加圧力、及び前記第２の加圧装置の加圧力を検知する検知手段と、
前記検知手段で得られた情報をもとに、前記高圧鋳造用金型の締め付け力、前記第１の加圧装置の加圧力、及び前記第２の加圧装置の加圧力の総和を調整する調整手段とを備えていることを特徴とする請求項３に記載の高圧鋳鍛造機。
【請求項８】
前記高圧鋳造用金型の締め付け力、前記第１の加圧装置の加圧力、前記第２の加圧装置の加圧力、及び前記第３の加圧装置の加圧力を検知する検知手段と、
前記検知手段で得られた情報をもとに、前記高圧鋳造用金型の締め付け力、前記第１の加圧装置の加圧力、前記第２の加圧装置の加圧力、及び前記第３の加圧装置の加圧力の総和を調整する調整手段とを備えていることを特徴とする請求項４又は６に記載の高圧鋳鍛造機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧鋳鍛造品を製造するための高圧鋳鍛造機及び高圧鋳鍛造品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アルミニウム等の成形品の製造に際して、鋳造機で射出成形による鋳造品を製造し（例えば、下記特許文献参照）、この鋳造品を鋳造機から取り出し、別の装置で鍛造して、成形品を製造する方法が知られている。
【特許文献１】特開平０８−２１５８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、近年、アルミニウム等の成形品の製造に際して、製造コストのさらなる低下が要求されている。
【０００４】
そこで、本発明は、鋳造工程と鍛造工程とを一の装置でできるとともに、成形品の製造コストを削減でき、かつ、製品を大量に製造できる高圧鋳鍛造機及び高圧鋳鍛造品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００５】
（１）  本発明の高圧鋳鍛造品の製造方法は、内部空間を形成する複数の金型用部材を有し、高圧鋳造品を成形するための高圧鋳造用金型を用いる鋳造品成形工程を有している高圧鋳鍛造品の製造方法であって、前記高圧鋳造用金型が、前記内部空間を型締め後の内部空間よりも広く保持することができるとともに脱着自在な保持手段を有しており、前記高圧鋳造用金型で鋳造品を鋳造成形する前に前記保持手段を装着しておいて、前記鋳造品成形工程後に前記保持手段を取り外してから、前記高圧鋳造用金型を型締めして鍛造する工程を有している。
【０００６】
上記（１）の構成によれば、所定の材料を高圧鋳造した直後に鍛造できる高圧鋳鍛造品の方法を提供できる。
【０００７】
（２）  本発明の高圧鋳鍛造機は、内部空間を形成する複数の金型用部材を有し、高圧鋳造品を成形するための高圧鋳鍛造用金型を備え、前記高圧鋳鍛造用金型が、前記内部空間を型締め後の内部空間よりも広く保持することができるとともに脱着自在な保持手段を有している。
【０００８】
上記（２）の構成によれば、前記高圧鋳造用金型で鋳造品を鋳造成形する前に前記保持手段を装着しておいて、前記鋳造品成形工程後に前記保持手段を取り外してから、前記高圧鋳造用金型を型締めして鍛造することができる。したがって、所定の材料を高圧鋳造した直後に鍛造できる高圧鋳鍛造機を提供できる。
【０００９】
（３）  また、別の観点として、本発明の高圧鋳鍛造機は、内部空間を形成する複数の金型用部材を有し、高圧鋳造品を成形するための高圧鋳鍛造用金型を備え、
前記複数の金型用部材が、上金型と、下金型と、第１の可動金型と、第２の可動金型とを少なくとも備えたものであり、前記第１の可動金型を前記内部空間に押し込む方向に加圧する第１の加圧装置と、前記第２の可動金型を前記内部空間に押し込む方向に加圧する第２の加圧装置とをさらに備えているものであってもよい。
【００１０】
上記（３）の構成によれば、所定の材料を高圧鋳造した直後に鍛造できる高圧鋳鍛造機を提供できる。また、前記内部空間内で高圧鋳造後、前記第１の加圧装置によって前記第１の可動金型を前記内部空間に押し込む方向に加圧して、前記第１の可動金型を前記内部空間に押し込んだ際、前記第２の加圧装置を用いて前記第２の可動金型に前記内部空間に押し込む方向に所定の力で加圧しつつ、前記第２の可動金型を前記内部空間から遠ざかるように移動させることができる。その結果として、前記第２の可動金型の移動した分の空間に、高圧鋳造した後の部材が押し込まれ、該箇所を鍛造することができる。
【００１１】
（４）  上記（３）の高圧鋳鍛造機においては、前記複数の金型用部材が、第３の可動金型をさらに有しており、前記第３の可動金型を前記内部空間に押し込む方向に加圧する第３の加圧装置をさらに備えていることが好ましい。
【００１２】
上記（４）の構成によれば、前記第３の可動金型を前記内部空間に押し込んで、前記第２の可動金型の移動した分の空間に、高圧鋳造した後の材料が押し込まれ、さらに該箇所周辺を鍛造することができる。又は、前記第１の可動金型を前記内部空間に押し込んだ際、前記第３の加圧装置を用いて前記第３の可動金型に前記内部空間に押し込む方向に所定の力で加圧しつつ、前記第２の可動金型とともに前記第３の可動金型を前記内部空間から遠ざかるように移動させることができるので、前記第２の可動金型及び前記第３の稼動金型の移動した分の空間に、高圧鋳造した後の材料が押し込まれ、該箇所を鍛造することができる。
【００１３】
（５）  また、別の観点として、上記（３）の高圧鋳鍛造機においては、前記第１の可動金型、前記第２の可動金型のうちいずれか１つを固定し、該固定した可動金型以外の可動金型を開放又は固定する部材をさらに備えているものであってもよい。
【００１４】
上記（５）の構成によれば、第１、第２の可動金型のうちいずれか１つを固定するとともに、固定していない他の可動金型が所定位置まで移動できるようにすることができる。その結果として、押し込むための空間を容易且つ確実に形成でき、所望する部位の鍛造を容易且つ確実に行うことができる。
【００１５】
（６）  上記（４）の高圧鋳鍛造機においては、前記第１の可動金型、前記第２の可動金型、及び前記第３の可動金型のうちいずれか１つを固定し、該固定した可動金型以外の２つの可動金型を単独又は同時に、開放又は固定する部材をさらに備えていることが好ましい。
【００１６】
上記（６）の構成によれば、第１〜第３の可動金型のうちいずれか１つを固定するとともに、固定していない他の２つの可動金型が所定位置まで移動できるようにすることができる。その結果として、押し込むための空間を容易且つ確実に形成でき、所望する部位の鍛造を容易且つ確実に行うことができる。
【００１７】
（７）  また、別の観点として、上記（３）の高圧鋳鍛造機においては、前記高圧鋳造用金型の締め付け力、前記第１の加圧装置の加圧力、及び前記第２の加圧装置の加圧力を検知する検知手段と、前記検知手段で得られた情報をもとに、前記高圧鋳造用金型の締め付け力、前記第１の加圧装置の加圧力、及び前記第２の加圧装置の加圧力の総和を調整する調整手段とを備えていることが好ましい。
【００１８】
（８）  また、上記（４）又は（６）の高圧鋳鍛造機においては、前記高圧鋳造用金型の締め付け力、前記第１の加圧装置の加圧力、前記第２の加圧装置の加圧力、及び前記第３の加圧装置の加圧力を検知する検知手段と、
前記検知手段で得られた情報をもとに、前記高圧鋳造用金型の締め付け力、前記第１の加圧装置の加圧力、前記第２の加圧装置の加圧力、及び前記第３の加圧装置の加圧力の総和を調整する調整手段とを備えていることが好ましい。
【００１９】
前記内部空間内の高圧鋳造した後の材料は液相から固相になり、必要な前記高圧鋳造用金型の締め付け力は減少するが、上記（７）又は（８）の構成によれば、前記締め付け力が減少した分、鍛造力を増加させることができるので、高圧鋳造した後の材料をより大きな力で鍛造でき、従来より品質の高い高圧鋳鍛造品を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る高圧鋳鍛造品の製造方法を図１〜図１５に示す。まず、図１に示すように下金型２０１、上金型２０２、ステム２０３、マンドレル２０４およびカラーリング２０２の各々が固定され、スリーブ２０７の中にエヤー給湯された溶湯が画成された金型キャビティーの中に射出ピストン２０６により層流充填され、最後に増圧機により約１，０００ｋｇ／ｃｍ２まで増圧され、図１に示す通り、高圧鋳造によるホイールの高圧鋳造成形をし、高圧鋳造方式で擬似鍛造組織となったものの内、重要な部分を更に信頼性を高めるために同一設備で部分鍛造しようとするものである。なお、同じ数字の符号でダッシュが付されているものは、付されていないものとほぼ同構成であるので、その説明を省略することがある。
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１は、金型内のキャビティーを固定し、その空間へ溶湯を高圧で射出し、全体をあらかた擬似鍛造品質のものに成形した所謂高圧鋳造工程である。以下、第１実施形態に係る高圧鋳造工程と呼ぶスタートの工程である。
【００２２】
次工程からが本発明に関わる鍛造工程に入るが、この場合、可動可能な工程としては、ステム２０３、マンドレル２０４およびカラーリング２０５の３種類があり、その組み合わせによって、図２（第２実施形態に係る鍛造工程）から図１３（第１３実施形態に係る鍛造工程）に示す１２通りの様式が選択できるようになっている。なお、ここでは、符号２０９のものを成形体として表しているが、説明の便宜上、他の実施形態において変形させた成形体も、符号２０９を付している。
【００２３】
＜第２実施形態＞
図２に示す鍛造工程では、金型の一部でもあるステム２０３およびマンドレル２０４を開錠（開放）(図示しない加圧装置によってバックアップ圧を加えながらメタルフローにより上方へ移動できる状態)し、金型の一部でもあるカラーリング２０５に図示しない加圧装置によって鍛造力量を負荷し、ホイールのリムとスポークとの付け根部分のメタル（成形体２０９）を矢印に示すように塑性変形を与え、リム、スポーク及びハブ部を鍛造組織に組成変化させようとする工程である。その後、リム部は鋳造組織のまま残るが、図１５に示すようにスピニング加工により、塑性加工され鍛造組織へと変貌する。
【００２４】
＜第３実施形態＞
図３に示す本発明の第３実施形態に係る鍛造工程では、マンドレル２０４を高圧鋳造時の位置で固定し、ステムのみを開錠して、カラーリング２０５を下方へ押し込み、リムとスポークの付け根部分のメタルを矢印に示す通りスポーク部へフローさせ、リム、スポークの付け根部分およびスポーク部の外周部分を鍛造組織に変換しようとする工程である。その後、リム部は第１鍛造工程で説明した通りスピニング加工により鍛造組織化されることは言うまでもないことである。
【００２５】
＜第４実施形態＞
図４に示す第４実施形態では、ステム２０３を高圧鋳造時の状態で固定し、マンドレル２０４を開錠後、カラーリング２０５を下方へ押し込み、リム部及びスポーク部の付け根部をスポーク部を介してスポーク及びハブ部の付け根までメタルフローさせ鋳造組織を鍛造組織に転換しようとするものである。
【００２６】
＜第５実施形態＞
図５に示す第５実施形態では、図１に示す第４実施形態に係る高圧鋳造工程で高圧鋳造により成形した後、マンドレル２０４およびカラーリング２０５を開錠後、上方へ移動(僅かなバックアップ圧を残存)させ、ステム２０３に鍛造荷重を加え下方へ移動させることにより、ホイールリム部の余肉がリム部及びスポーク部の付け根へとリム部及びハブ部の付け根へとの両方向へメタルフローし、塑性変形により鋳造組織が鍛造組織に強化される。
【００２７】
図５では、ステム２０３の下降によりメタルフローは矢印に示すように左右へ同時に行なわれるようになっているが、実際には抵抗が大きくメタルフローし難いマンドレル部を先ず開錠し、スポーク部余肉をスポーク部からハブ部へ先ずメタルフローさせ鍛造組織化した後、タイムラグをおいてカラーリング２０５を開錠し、抵抗が小さくメタルフローし易いスポーク部とリム部の鍛造組織化による強化を計る微妙な操作が必要となるものと思われる。
【００２８】
＜第６実施形態＞
図６に示す第６実施形態では、高圧鋳造後カラーリング２０５を高圧鋳造時の位置で固定された状態で、マンドレル２０４を開錠、ステム２０３により鍛造負荷を与えていくようにした工程で、この場合、リム部の余肉はリム部及びハブ部の根元へメタルフローし、その部分が鋳造組織から鍛造組織に転換され強化される。
【００２９】
＜第７実施形態＞
図７に示す第７実施形態では、マンドレル２０４を高圧鋳造時の固定状態を保持し、カラーリング２０５を開錠、ステム２０３に負荷を加え、下降させることにより、スポーク部の余肉はスポーク部とリム部との付け根に向けメタルフローし、その部分が鍛造組織化し強化される。
【００３０】
＜第８実施形態＞
図８に示す第８実施形態では、高圧鋳造後ステム２０３およびカラーリング２０５を共に開錠し、マンドレル２０４に鍛造負荷を掛け、下方に移動させることにより、ハブ部の部材はスポーク部およびリム部にメタルが流れ、それらの部分は鍛造組織化され強化される。この場合も各部の抵抗の強弱があり、先ずステム２０３を固定しておき、メタルがスポーク部を介してスポーク部とリム部との付け根に達したタイミングでステム２０３を開放し、スポーク部にも塑性加工を与え強化する工程である。
【００３１】
＜第９実施形態＞
図９に示す第９実施形態では、ステム２０３を高圧鋳造時の固定状態を保持して、カラーリング２０５を開錠し、マンドレル２０４を下降させ鍛造負荷を加えることにより、ハブ部とスポーク部付け根との余肉はリム部を介してスポーク部とリム部の付け根とへ流動し、メタルフローが与えられた部分は鍛造組織化され強化される。
【００３２】
＜第１０実施形態＞
図１０に示す第１０実施形態では、カラーリング２０５を高圧鋳造時の固定状態を保持し、ステム２０３を開錠し、マンドレル２０４を押し込むことにより、ハブ部及びスポーク部の内側を鍛造組織化し強化しようとするものである。
【００３３】
＜第１１実施形態＞
図１１に示す第１１実施形態では、図１に示した第１実施形態に係る高圧鋳造工程後、マンドレル２０４を開錠し、次いでステム２０３およびカラーリング２０５に負荷を与え、下方に移動させれば、リブ部の余肉はスポーク部およびハブ部へメタルフローし、リム部およびスポーク部が鍛造組織化され強化される。
【００３４】
この場合にも、メタルフロー中の抵抗のアンバランスがあり、抵抗の高いハブ部へ先にメタルフローを与えるために、ステム２０３を高圧鋳造時の締め切り状態を保持しておいて、抵抗の低いと思われるリム部は、ハブ部が強化された後ステム２０３を開錠しスポーク部およびスポーク部とリム部との鍛造組織化を計り、強化することができる。
【００３５】
＜第１２実施形態＞
図１２に示す第１２鍛造工程では、図１に示す第１実施形態に係る高圧鋳造工程からカラーリング２０５を開錠、次いでステム２０３およびマンドレル２０４に鍛造負荷を与え下降することによって、ハブ部およびスポーク部の余肉は各々矢印で示すようにスポーク部とリム部の付け根部とへ流れ、スポーク付け根部およびスポーク部が鍛造組織化され強化される。
【００３６】
この場合、メタルフローの抵抗を配慮して、マンドレル２０４から押し込み、その後ステム２０３を押し込む２段押し込み方式を適用することもできる。
【００３７】
＜第１３実施形態＞
図１３に示す第１３実施形態では、図１に示す第１実施形態に係る高圧鋳造工程後、直ちにステム２０３を開錠し、マンドレル２０４およびカラーリング２０５に鍛造負荷を与え、矢印に示す通り外側と内側からリム部とハブ部とのメタル余肉をスポークに流し、鍛造組織化しようとするものである。
【００３８】
＜変形例に係る鍛造工程＞
以上１２通りの組み合わせがあるが、これ以外にも高圧鋳造時約１，０００ｋｇ／ｃｍ２で金型キャビティーに溶湯を射出するピストン２０６は鍛造加圧用としては耐圧力不足のため、鍛造時は常に閉鎖しておくことが必要である。したがって、加圧手段としては使用できないが、空間を設ける開錠手段としては、機能的な価値は別として使用できなくはなく、これを開錠手段として用いれば、更に工程は多くなる。代表的には下記の通りである。
＜第１変形例＞
射出ピストン２０６を開錠し、ステム２０３、マンドレル２０４及びカラーリング２０５を鍛造負荷加圧する。
＜第２変形例＞
射出ピストン２０６を開錠し、ステム２０３及びマンドレル２０４を鍛造負荷加圧し、カラーリング２０５を開錠する。
＜第３変形例＞
射出ピストン２０６を開錠し、ステム２０３及びカラーリング２０５を鍛造負荷加圧し、マンドレル２０４を開錠する。
＜第４変形例＞
射出ピストン２０６を開錠し、マンドレル２０４及びカラーリング２０５を鍛造負荷加圧し、ステム２０３を開錠する。
＜第５変形例＞
射出ピストン２０６を開錠し、ステム２０３を鍛造負荷加圧し、マンドレル２０４及びカラーリング２０５を開錠する。
＜第６変形例＞
射出ピストン２０６を開錠し、マンドレル２０４を鍛造負荷加圧し、ステム２０３及びカラーリング２０５を開錠する。
＜第７変形例＞
射出ピストン２０６を開錠し、カラーリング２０５を鍛造負荷加圧し、ステム２０３及びマンドレル２０４を開錠する。
【００３９】
なお、以上の変形例となる７工程の内、第１変形例に係る鍛造工程、第２変形例に係る鍛造工程、第４変形例に係る鍛造工程及び第６変形例に係る鍛造工程はマンドレル２０４と射出ピストン２０６とが各々中央で加圧と開錠となるので種々な組み合わせの中でも最も効果の薄い工程である。
【００４０】
＜第２実施形態に係る変形例＞
また、図１４〜図１６に示す工程は、図２に示す第１鍛造工程及び図１２に示す第１１鍛造工程において、ステム２０３およびマンドレル２０４が同時に開錠或いは加圧されることからステム２０３およびマンドレル２０４を一体化し、図１４ではカップ状のものを高圧鋳造した状態を示し、図１５に示す第１３鍛造工程は、カラーリング２０５で加圧し、ステム２０３が開錠された状態を示す。また、図１６に示す第２実施形態に係る他の変形例に係る鍛造工程では、ステム２０３で加圧し、カラーリング２０５が開錠した状態を示す。
【００４１】
図１に示す第１実施形態に係る高圧鋳造工程で高圧鋳造された鋳造ブランク図１７（ａ）の成形体２０９は、その状態で図２から図１３に示す１２通りの工程の内、目的に応じた工程で重要部位を部分鍛造(この場合、図１７（ｂ）の２０９)した後、図１７（ｃ）に示すように必要部位のＮＣ加工を施した後、図１７（ｄ）に示す通り、主としてホイールのリム部はマルティロール形の立形スピニング機で圧延され、その後熱処理工程、最終機械加工、塗装工程を経て、図１８に示す１体鍛造ホイールに仕上げられるのである。
【００４２】
この間、高圧鋳造工程１、部分鍛造工程２、ＮＣ加工工程３、スピニング工程４、熱処理工程５、最終機械加工工程６および塗装工程７と主要な工程が大幅に削減されることが判る。
【００４３】
次に、高圧鋳鍛造機の構造について説明する。
【００４４】
上述した通り、高圧鋳造後の鍛造工程には、目的に応じて１２通りの工程があることが判明した。これらを総て１機種で具現化することは不可能であり、条件を整理して、最大公約数的にメカニズムを集約すれば、図１９に示す第１４実施形態に係る高圧鋳鍛造機、図２０に示す第１４実施形態の変形例に係る高圧鋳鍛造機、図２１に示す第１５実施形態に係る高圧鋳鍛造機、図２２に示す第１６実施形態に係る高圧鋳鍛造機及び図２３に示す第１７実施形態に係る高圧鋳鍛造機の５種類の構造を創出することができる。
【００４５】
第１４実施形態〜第１７実施形態の基本的構成は変わらず、主としてベースフレーム３１１、４１１、５１１、６１１、金型形締めフレーム３１２、４１２、５１２、６１２、形締め兼鍛造用クロスヘッド３１３、４１３、５１３、６１３、全長に違いがあるが４本のコラム３１４、４１４、５１４、６１４、４組の主ジャッキシリンダー３１５、４１５、５１５、６１５、４組のハーフナット装置３１６、４１６、５１６、６１６、２本の金型形締め用コラム３１７、４１７、５１７、６１７、ベースフレーム３１１、４１１、５１１、６１１の下方に設けられた２組の形締め用ジャッキシリンダー３１８、４１８、５１８、６１８、２組のハーフナット装置３１９、４１９、５１９、６１９、形締め兼鍛造用クロスヘッド用リフティングシリンダー３２３、４２３、５２３、６２３、金型形締めフレーム用リフティングシリンダー３２４、４２４、５２４、６２４、金型締めフレームと形締め兼鍛造用クロスヘッドのスペース保持装置３３７、４３７、５３７、６３７、ロッカープレート３３９、４３９、５３９、６３９およびベースフレーム３１１、４１１、５１１、６１１の下方に設けられている高圧鋳造用溶湯射出アッセンブリー等から構成されている。
【００４６】
金型および成形工具としては下金型３０１、４０１、５０１、６０１、上金型３０２、４０２、５０２、６０２、各々形状は異なるがステム３０３、４０３、５０３、６０３、マンドレル３０４、４０４、５０４、６０４とそのホルダー３３３、４３３、５３３、６３３、カラーリング３０５、４０５、５０５、６０５から構成されている。
【００４７】
図１９〜図２３に示す５機種は、図２〜図１３、図１５及び図１６に示す鍛造工程に各々対応するための構造である。
【００４８】
上記５機種の内、図１９に示す第１４実施形態が最も汎用性のあるもので、第２実施形態〜第１３実施形態の１２種類の工程の内、各々適性機種を示せば、次の通りである。第１４実施形態は、図２に示す第２実施形態に係る鍛造工程、図５に示す第５実施形態に係る鍛造工程、図８に示す第８実施形態に係る鍛造工程、図１１に示す第１１実施形態に係る鍛造工程、図１２に示す第１２実施形態に係る鍛造工程及び図１３に示す第１３実施形態に係る鍛造工程が好ましい。次に、第１５実施形態は、図４に示す第４実施形態に係る鍛造工程及び図９に示す第９実施形態に係る鍛造工程が好ましい。次に、第１６実施形態は、図３に示す第３実施形態に係る鍛造工程及び図７に示す第７実施形態に係る鍛造工程が好ましい。次に、第１７実施形態は、図６に示す第６実施形態に係る鍛造工程及び図１０に示す第１０実施形態に係る鍛造工程が好ましい。
【００４９】
先ず、図１９に示す第１４実施形態に係る高圧鋳鍛造機について説明する。金型形締めフレーム３１２は、その下方に上金型３０２が取り付けられ、両端で金型形締め用コラム３１７と連結され、ベースフレーム３１１の裏面に設けられた金型形締め用ジャッキシリンダー３１８、およびハーフナット装置３１９とが金型形締めフレーム３１２の無負荷上下可動の作用により、噛合するようになっている。この構造は、図２０に示す第１４実施形態の変形例に係る高圧鋳鍛造機、図２１に示す第１５実施形態に係る高圧鋳鍛造機、図２２に示す第１６実施形態に係る高圧鋳鍛造機及び図２３に示す第１７実施形態に係る高圧鋳鍛造機共に同等の構造となっている。
【００５０】
また、ベースフレーム３１１の中央下方には高圧鋳造時、給湯管３１０を介して給湯炉（図示していない）からスリーブ３０７に溶湯３０８が供給され下金型３０１、上金型３０２やステム３０３、マンドレル３０４及びカラーリング３０５の高圧鋳造位置で画成されたキャビティーの中へ溶湯を層流充填する射出ピストン３０６とそれを駆動するシリンダー装置３２１やシリンダー下方には溶湯圧力を昇圧する増圧装置（図示していない）等からなる高圧鋳造用射出アッセンブリーが設けられており、これについても、図２０に示す第１４実施形態の変形例に係る高圧鋳鍛造機、図２１に示す第１５実施形態に係る高圧鋳鍛造機、図２２に示す第１６実施形態に係る高圧鋳鍛造機及び図２３に示す第１７実施形態に係る高圧鋳鍛造機共に同等の構造となっている。
【００５１】
金型形締めフレーム３１２の上方には２段ストローク機能を有する形締め兼鍛造用クロスヘッド３１３があり、スペース保持装置３３７により、一定のスペースが保持され、高圧鋳造時にはスペース保持装置３３７を介して金型形締めフレーム３１２に最高で鍛造力量までの負荷を形締め荷重として加勢できるようになっている。勿論型締め兼用鍛造用クロスヘッド３１２のこの状態でステム３０３、マンドレル３０４およびカラーリング３０５は各々高圧鋳造時の金型キャビティーを形成する位置に配置されるようになっている。
【００５２】
型締め兼鍛造クロスヘッド３１３にはステム３０３、マンドレル３０４およびカラーリング３０５を可動させるために、その上方にタイロッド３４５によって結合されたクロスヘッド延長フレーム３３４が設けられ、このフレーム３３４の下面にマンドレル３０４、マンドレルホルダー３３３及びカラーリング３０５を鍛造工程に応じて着脱できるロッカープレート３３５、３３６が設けられている。また、カラーリング３０５は型締め兼鍛造用クロスヘッド３１２の上下にあり且つクロスビーム３２６、３２７がタイバー３２８で結合されラーメン状の構造を有するクロスビーム３２６の下方に取り付けられ下方クロスビーム３２６は型締め兼鍛造用クロスヘッドを貫通してガイドされ、また上方クロスビーム３２７はタイロット３４５によりガイドされ、内臓装置の剛性・精度・耐熱影響を保持できるような構造となっている。
【００５３】
また、ステム３０３は型締め兼鍛造クロスヘッド３１３に直接取り付けられ、内蔵されているクッションシリンダーとロッカープレート３４１の操作で着脱自由な構造としている。また、マンドレル系３０４、３３３の着脱のためにはロッカープレート３３６と上部クロスビーム３２７に内蔵されたクッションシリンダー３３２との操作により、着脱自由となる構造としている。更に、カラーリングの着脱についても左右に設けられているロッカープレート３３５と型締め兼鍛造用クロスヘッドに内蔵された左右のクッションシリンダー３３０の操作により行なわれるようになっている。
【００５４】
なお、機能概念を示す本図では上述したステム３０３、マンドレル３０４およびカラーリング３０５の上下動用クッションシリンダー３３０は、フレーム内蔵構造としているが、実際には、保守点検・コスト面等を考慮して単独シリンダー形式が採用されるものと思われるが、機能は変わらない。
【００５５】
図１９では、正に高圧鋳造工程が終了して、鍛造工程に移行する直前の状態を示している。先ず、スペース保持装置３３７を型締め兼鍛造用クロスヘッド３１３に内蔵された(これについては単独配置でもよい)クッションシリンダー３３８およびロッカープレート３３９の操作によりスペース保持装置３３７は上昇し、金型形締めフレーム３１２との間にＨ分のスペースがうまれる。このＨ分ストロークが鍛造ストロークとなる。このようにスペース保持装置３３７による鍛造ストロークの形成と共に上述した本実施形態に係る高圧鋳鍛造機種に適した第６鍛造工程の内、実施する工程に応じて、ステム３０３、マンドレル系３０４、３３３、カラーリング系３０５、３２６、３２７、３２８、３２９の各々クッションシリンダー３３０、３３２とロッカープレート３３５、３３６との操作により必要な着脱作動を行い、ハーフナット装置３１６によって支持され、型締め兼鍛造用の４本の主ジャッキシリンダー３１５の下降により、金型キャビティー内にある高圧鋳造品１３０９が鍛造され部分鍛造品へと内部組織が変化し、強化されるのである。
【００５６】
図１９に示す第１４実施形態が第６鍛造工程に適していることを説明してきたが、第６鍛造工程の内、３０９はステム３０３およびマンドレル３０４が、同時に着脱されるため、ステム３０３およびマンドレル３０４を一体化し、マンドレル系部材マンドレル３０４、クッションシリンダー３３２、マンドレルホルダー３３３およびマンドレルロッカープレート３３６等を省略したもので、図２０は第１４実施形態の変形例として作成したものである。このように構成することによりステム３０３の内部に水冷機構を設けやすくなる等メリットの1つと言える。このマンドレル系以外の構成については図１９に示す第１４実施形態に係る高圧鋳鍛造機と何ら変わるところは無い。
【００５７】
次いで、図２１に示す第１５実施形態に係る高圧鋳鍛造機は、図４に示す第４実施形態に係る鍛造工程、図９に示す第９実施形態に係る鍛造工程に対応するためにステム系を固定するために、金型形締めフレーム４１２と直結するクロスビーム４３４を設け、タイバー４４５とクロスビーム４３４と金型形締めフレーム４１２を締結し、クロスビーム４３４の下方にステム４０３を固定する構造となっている。この場合も、ステム系、マンドレル系、カラーリング系、スペース保持装置系の各々クッションシリンダー４３０、４３１、４３２、４３８は、内蔵形としてその機能を示しているが、実際には、保守、コスト等勘案して個別の標準シリンダーが使用されることには何ら問題はない。構造としては、ステム４０３を固定するクロスビーム４３４およびタイバー４４５を設けたところが、第１４実施形態と異なる点で、その他は第１４実施形態とその機能に変更は無い。
【００５８】
図２２に示す第１６実施形態に係る高圧鋳鍛造機は、図３に示す第３実施形態に係る鍛造工程および図７に示す第７実施形態に係る鍛造工程に適したもので、第１５実施形態と同様に、タイバー５４５により、金型形締めフレーム５１２とクロスビーム５３４を締結し、クロスビーム５３４の下方にマンドレル系を固定するようにした構造となっている。その他の基本機能は第１４実施形態と何ら変わるところはない。
【００５９】
図２３に示す第１７実施形態に係る高圧鋳鍛造機は、図６に示す第６実施形態に係る鍛造工程及び図１０に示す第１０実施形態に係る鍛造工程に適した構造としたもので、カラーリング６０５を固定するために、金型形締めフレーム６１２とクロスビーム６２７をタイバー６４５で締結し、カラーリング６０５を直接固定するクロスビーム６２６と上部クロスビーム６２７はタイロッド６２８で締結され、固定する構造を採ったものである。その他の機能については、基本的には第１４実施形態と何ら変わるところはない。
【００６０】
次に、高圧鋳鍛造機の駆動形式およびその構造について説明する。
【００６１】
特に立形プレス機においては、駆動装置が上方にあるか下方にあるかによってプッシュダウン方式あるいはプルダウン方式と呼称されている。高圧鋳鍛造機においても型締めと鍛造工程に必要な負荷工程と負荷工程の前段となる無負荷工程があり、プレスの全ストロークを構成している。
【００６２】
プレス機のような往復作動する機構を駆動する手段としては、全ストロークを同じ直径を有する液圧シリンダーで行なう場合、無負荷工程を機械式（クランクモーション、スクリューモーション等）で行い大きな力量を必要とする負荷工程に液圧シリンダーに切り替え使用される場合もある。
【００６３】
最近では金型締め付け機構として射出成形機やダイキャスト機等では電気サーボ駆動やハーフナット（ハーモニックロック方式）と液圧シリンダー駆動が採用されている。
【００６４】
本発明においても無負荷上下動を両サイドに設けたリフティングシリンダー２２３、２２４で行い、大きな力量を必要とする型締め工程および鍛造工程には、そのストロークが僅かであるためハーフナット方式のシリンダー機構（主ジャッキシリンダー２１５及びハーフナット装置２１６）を採用している。しかし本発明の趣旨から言って、このシリンダー形式に限定されるものではなく目的に応じた形式であれば、その構造については何ら制約されるものではない。
【００６５】
本発明に対しては、図２４〜図２６に示すように金型形締め機構には、ベースフレーム２１１の下方にハーフナット方式（形締め用ジャッキシリンダー２１８及びハーフナット装置２１９）をプルダウン方式として配置し、金型形締めをアシストし、鍛造負荷を与えるハーフナット方式（ジャッキシリンダー２１５及びハーフナット装置２１６）をプッシュダウン方式として配置してある。ハーフナット方式としては、コラム２１４、２１７の負荷開始位置でコラム２１４、２１７に切り込まれた歯形溝に噛合する２割ナット機構（ハーフナット装置２１６、２１９）とそれをつっかえとして負荷力量を発揮するジャッキシリンダー２１５、２１８とから構成されている。
【００６６】
まず、この形式の駆動方法では図２５及び図２６に示すＸ１およびＸ２は各々無負荷ストローク、Ｙ１およびＹ２は各々負荷ストローク（最大でナット１ピッチ分の遊びストロークはある。)に分けられ、図２４右側および図２６右側に示す無負荷上昇ストロークでは、ハーフナット２１６ａ、２１６ｂ、２１９ａおよび２１９ｂが各々開錠とされ、力量の小さいリフティングシリンダー２２３、２２４で行い、次いでハーフナット２１６ａ、２１６ｂ、２１９ａおよび２１９ｂをコラム２１４、２１７の段付き部と噛み合わせジャッキシリンダー２１５、２１８に高圧の液圧が供給され、ジャッキシリンダーのラム部２１５ｂ、２１８ｂがハーフナットをつっかえとして金型形締めフレーム２１２や形締め兼鍛造用クロスヘッド２１３へ所定の負荷が加えられるようになっている。
【００６７】
図２４の左側は金型形締め状態、右側は型締め兼鍛造用クロスヘッド２１３および金型形締めフレーム２１２が各々上昇位置へ移動した状態を示す。
【００６８】
図２５の左側は、金型形締めフレーム２１２および型締め兼鍛造用クロスヘッド２１３は高圧鋳造後の鍛造直前状態を、右側はスペース保持装置２３７用ロッカープレート２３９が左右に開錠され、ジャッキシリンダーによりＨに相当した鍛造ストロークが与えられている状態を示す。
【００６９】
なお、図２５では、スペース保持装置２３７は、垂直に作動する軸上の端面に溝が設けられ、型締め兼鍛造用フレームの下面の設けられた２割ロッカーシャフト２３９が開錠（開放）したり、閉錠（固定）したりして鍛造ストロークＨ分を与える構造としてあり、また以前のものでは、ロッカープレート（スペーサープレート）の着脱のみで、金型の高圧鋳造位置とその後の鍛造ストロークを与える構造としているが、この２つの金型形締めフレーム２１２および形締め兼鍛造用クロスヘッド２１３の間隔を保持したり、両者の間隔Ｈ分の鍛造ストロークを与える機能はこの鋳鍛造プロセスならびに鋳鍛造機の機能上、最も重要なメカニズムであり、構造としても、図面以外にスクリュー方式、トグル方式、リンク方式、偏心輪シャフト方式又はベアロック方式等大きな力量を支えて間隔Ｈを保持し、鍛造時その保持を解除できるメカニズムであれば何れでも差し支えは無い。
【００７０】
図２６は、ベースフレーム２１１の下方に設けられた金型形締め用ハーフナット方式（形締め用ジャッキシリンダー２１８及びハーフナット装置２１９）を示し、左側は型締め状態、右側は金型形締めフレーム２１２が上昇した状態を各々示す。
【００７１】
以上は、高圧鋳鍛造機の駆動形式及びその構造について、立形を対象に列挙したが、本高圧鋳鍛造機の本質から言えば、立形に拘ることなく、製造する成形体形状により横型が選択される場合も包含するものである。
【００７２】
次に、本発明に係る高圧鋳鍛造機における、圧力補正系について説明する。
【００７３】
本発明に係る高圧鋳鍛造機においては、高圧鋳造工程の際、溶湯が高圧で注湯されることから金型の締め付け力量は、高圧鋳造体の投影面積と溶湯圧力との積よりも若干大きめの荷重で金型を締め付けておく必要がある。一方、高圧鋳造後の鍛造工程では、金型に締め付け荷重を与えながら、可能な限りの大きな荷重を与え鍛造したいと言う本プロセス特有の必要性がある。
【００７４】
高圧鋳造工程後、金型キャビティー内の高圧鋳造体は冷却され、固相域に入ることから鍛造工程に切り替わり、それが進行するにしたがって、必要な金型締め付け力は減少して行くため、減少分を鍛造力量に付加できるようにすれば理想系に一歩近づくこととなる。それを自動的に行なおうとするのが、図２７に示す圧力補正系ある。
【００７５】
高圧鋳造直後からタイミングを見計らい、先ずジャッキシリンダー２１５で金型形締め兼鍛造用クロスヘッド２１３を僅かに上昇させ、スペース保持装置２３７のロッカープレート２３９を開錠すれば、ストロークＨ分のストロークが与えられ、金型形締め状態を保持したままで、鍛造工程に入ることができる。この時、金型形締め力と鍛造力の総和はプレス能力として一定である。一方、鍛造時には、出来るだけ大きな鍛造力となることが望ましい。
【００７６】
図２７に示す圧力補正系、左側液圧室、右側圧室およびアキュムレーター駆動対抗シリンダーとの間には次の関係が成り立つ。
Ｐ３＝（Ａ１×Ｐ１）−（Ａ２×Ｐ２）／Ａ３
上式の関係から、必要金型締付力が降圧すれば鍛造力量が増加することになる。なお、Ａ１はアキュムレーター側シリンダーの受圧面積、Ｐ１はアキュムレーター側液圧力、Ａ２は右側液圧室のシリンダー面積、Ｐ２は右側液圧室の液圧力、Ａ３は左側液圧室のシリンダー面積、Ｐ３は左側液圧室の液圧力である。
【００７７】
上記のように金型キャビティー内の成形体温度が液相から固相になり、温度が低下して行き、それに伴い必要金型締め付け力も減少して行くこととなりその分、液圧力Ｐ３も昇圧され、鍛造力量も増加できる。図２７では、Ｐ２側およびＰ３側の何れにもリリーフバルブが設けられているが、金型形締め用ジャッキ圧力の低下と共に金型形締め兼鍛造用ジャッキシリンダーの許容圧力は高くなり、鍛造力量がそれだけ大きくなることを示す。
【００７８】
アルミニウムやマグネシウムの１体鍛造ホイールには高強度・軽量・ファッション性・廉価性等要求されるパラメーターは数多く挙げられるが、本実施形態に係る鍛造工程および設備構成では、高圧鋳造工程と鍛造工程を同じプレス中心上で行なうこととスピニング工程を併用することによって得られる特長は画期的なものであり、次の通り特長を列挙することができる。
［１］全体が１体鍛造と同等強度を有する完成品となる。
［２］１体鍛造ホイールと同等軽量化が可能である。
［３］ニアネットシェープまでを溶湯から直接的に行うので、エネルギーコストが節減可能である。
［４］スポーク表面はファッション性が要求され、高温・高圧鋳造で成形できるので、複雑且つ美麗な地肌模様のものが得られる。
［５］これまでの１体鍛造ホイール製造用の大形鍛造プレスは不要である。
［６］設備投資額の低減、エネルギーコストの低減等で、ホイール完成品のコストは大幅に低減される。
【００７９】
なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記
実施形態や実施例に限定されるものではない。例えば、アルミニウムやマグネシウムのあらゆるコンポーネントに応用する事ができる。下記変形例においても同様である。
【００８０】
また、上述した各実施形態のうち、金型の構成及び鋳鍛造方法に関しては、以下のような変形も可能である。例えば、図２８（ａ）〜（ｅ）、図２９、又は図３０（ａ）〜（ｅ）、図３１に示すような金型を用いての鋳鍛造方法が挙げられる。まず、図２８（ａ）〜（ｅ）に示した変形例について説明する。
【００８１】
図２８（ａ）〜（ｅ）において、２１は高圧鋳造用金型、２２は給湯管、２３は加圧シリンダー、２４は加圧プランジャー、２６は溶湯、２８はプリフォームである。高圧鋳造用金型２１は上金型２１ａと下金型２１ｂとからなり、これら上金型２１ａ及び下金型２１ｂにはそれぞれ、冷却媒体を通過させる孔状の冷却孔２５が複数設けられている。給湯管２２は筒状の加圧シリンダー２３の途中部分と連通しており、溶解炉（図示せず）から溶湯２６を供給することができるようになっている。加圧プランジャー２４は、筒状の加圧シリンダー２３の内部空間を移動できる柱状部材である。なお、一変形例として、冷却孔２５は、高圧鋳造用金型２１の内部空間の周囲に張り巡らされた１本の管でもよい。プリフォーム２７は、円筒部２７ａ（図２８（ｅ）参照）を有し且つ軸方向の断面形状が略凹型又は略Ｈ型となっている車両ホイールの前駆体である。
【００８２】
次に、高圧鋳造用金型２１を用いた車両ホイールの製造方法について説明する。まず、高圧鋳造用金型２１を型開けした状態で用意する（図２８（ａ）参照）。
【００８３】
続いて、上金型２１ａ及び下金型２１ｂを型締めするとともに、スペーサプレート（保持手段）２７ａ、２７ｂを上金型２１ａと下金型２１ｂとの間に挟んでおく。このとき、高圧鋳造用金型２１の内部空間は所定温度以下に保持されている。そして、空気圧を用いて溶解炉（図示せず）から給湯管２２を介して、溶湯２６を空気に触れさせることなく加圧シリンダー２３内に層流供給する。そして、加圧プランジャー２４を加圧シリンダー２３内側に沿って上昇させて、給湯管２２と加圧シリンダー２３との連通部を加圧プランジャー２４によって塞いだ状態で、溶解炉の空気圧を下降させて給湯管２２の溶湯レベルを待機レベルまで下降させる（図２８（ｂ）参照）。このとき、予め、高圧鋳造用金型２１の内部空間を減圧した後に不活性ガスで満たしておいてもよい。
【００８４】
次いで、加圧プランジャー２４を高圧鋳造用金型２１方向に移動させ、高圧鋳造用金型２１の内部空間を溶湯２６で満たした後、溶湯２６を加圧（約８０ＭＰａ〜約２００ＭＰａ）し、この加圧状態を保持したまま、事前に十分な水などの冷却媒体を冷却孔２５内に流し続け、金型を所定温度以下に下降させることによって、金型全体が冷塊として作用し、且つ加圧によって水冷金型面と凝固シェルが密着したまま冷却が促進され、溶湯２６の過冷却凝固を行う（図２８（ｃ）参照）。
【００８５】
高圧鋳造用金型２１内の溶湯２６の凝固が完了し、プリフォーム２８が成形された後、加圧プランジャー２４を高圧鋳造用金型２１から遠ざけて、プリフォーム２８と高圧鋳造用金型２１と加圧プランジャー２４とで囲まれる所定の空間を形成するとともに、スペーサプレート２７ａ、２７ｂを上金型２１ａと下金型２１ｂとの間から取り外す（図２８（ｄ）参照）。
【００８６】
そして、上記所定の空間にプリフォーム２８を押し込むように、上金型２１ａと下金型２１ｂとを型締めしてプリフォーム２８を鍛造成形する（図２８（ｅ）参照）。このとき、加圧プランジャー２４は、高圧鋳造用金型２１から遠ざかる方向に移動しないように、図示しない部材で支持されている。その後、高圧鋳造用金型２１を型開けし、プリフォーム２８を取出す。
【００８７】
ここで、金型の形状によっては、すでにプリフォーム２８が車両ホイールの完成品である場合もあるが、必要であれば、図示しないが、プリフォーム７の円筒部７ａの外周面を所定形状まで圧延加工（例えば、スピニング加工）して、車両ホイールの完成品を製造してもよい。なお、この圧延においては、プリフォームの温度をプリフォームの再結晶温度以下の所定温度に保持した状態の加工（温間加工）、又は、プリフォームの温度をプリフォームの再結晶温度以上の所定温度に保持した状態の加工（熱間加工）を行う。また、温間加工及び熱間加工いずれの圧延加工においても、プリフォーム温度と近似した温度に加温・保持された圧延加工用治工具（例えばマンドレルロール、ローラー等）を用いることによって、プリフォームの放冷却による変形抵抗の逐次増加から開放され、成形性の自由度が向上する。
【００８８】
次に、図２９を用いて、高圧鋳造用金型２１を備えた高圧鋳鍛造機について説明する。なお、説明の便宜のため、図２９の左半分は、高圧鋳造工程中の高圧鋳鍛造機を示し、右半分は鍛造工程中の高圧鋳鍛造機を示している。図２４の部位と同様の部位には、百の位を７に代えて符号を付している。距離Hは鍛造ストロークを表しており、距離Cはクランクを表している。なお、本変形例においては、形締め兼鍛造用クロスヘッドは採用していない。
【００８９】
本変形例によっても、所定の車両ホイール用の材料を高圧鋳造直後に鍛造できる方法及び高圧鋳鍛造機を提供できる。また、溶湯２６を過冷却凝固させることによって、過飽和α相と緻密・微細化組織の材料からなるプリフォーム２７を成形できる。したがって、このプリフォーム２７は、結晶粒子が微細化された材料から成形されているものなので、塑性加工において高い一様伸びを示し、大きな展延性が得られる。すなわち、本実施形態によれば、圧延工程における車両ホイールのプリフォーム２７の成形能を、従来に比べ飛躍的に向上させることができる製造方法を提供できる。
【００９０】
また、溶解炉を出た溶湯２６は、空気に触れないで高圧鋳造用金型２１内に供給されるので、酸化物や窒化物そしてクラックを伴った破断凝固粒等の巻き込みによる溶湯汚染が生じない。その結果として、溶湯２６を、性状品質について酸化物や破断凝固粒等の溶湯汚染のない材料とし、プリフォーム２７の圧延においては、プリフォーム２７の温度をプリフォーム２７の再結晶温度以下の所定温度に保持した状態の加工（温間加工）、又は、プリフォーム２７の温度をプリフォーム２７の再結晶温度以上の所定温度に保持した状態の加工（熱間加工）を行っているので、圧延工程における車両ホイールのプリフォーム２７の成形能を、より向上させた車両ホイールの製造方法を提供できる。
【００９１】
次に、図３０（ａ）〜（ｅ）に示した変形例について説明する。なお、図２８（ａ）〜（ｅ）に示した変形例の符号２２〜２６の部分と同様の部分については、順に３２〜３６の符号をつけて、説明を省略することがある。
【００９２】
図３０（ａ）〜（ｅ）に示すように、金型３１は、上金型３１ａと、下金型３１ｂと、パンチ３７とを有している。パンチ３７は、上金型３１ａの略中央部に形成された貫通孔に、軸方向へ移動自在に嵌合されている。また、図示しないが、パンチ３７の金型３１内部側と反対側の一端には、軸方向に所定の圧力をかけることができるプレス装置が設置されている。
【００９３】
次に、具体的に、本発明の第４実施形態に係る車両ホイールの製造方法について説明する。まず、高圧鋳造用金型３１を型開けした状態で用意する（図３０（ａ）参照）。続いて、パンチ３７を上金型３１ａの所定箇所に一時的に固定支持した状態で、上金型３１ａ及び下金型３１ｂを型締めするとともに、スペーサプレート（保持手段）３８ａ、３８ｂを上金型３１ａと下金型３１ｂとの間に挟んでおく。このとき、高圧鋳造用金型３１の内部空間は所定温度以下に保持されている。そして、空気圧を用いて溶解炉（図示せず）から給湯管３２を介して、溶湯３６を空気に触れさせることなく加圧シリンダー３３内に層流供給する。そして、加圧プランジャー３４を加圧シリンダー３３内側に沿って上昇させて、給湯管３２と加圧シリンダー３３との連通部を加圧プランジャー３４によって塞いだ状態で、溶解炉の空気圧を下降させて給湯管３２の溶湯レベルを待機レベルまで下降させる（図３０（ｂ）参照）。このとき、予め、高圧鋳造用金型３１の内部空間を減圧した後に不活性ガスで満たしておいてもよい。
【００９４】
次いで、加圧プランジャー３４を高圧鋳造用金型３１方向に移動させ、高圧鋳造用金型３１の内部空間を溶湯３６で満たした後、溶湯３６を加圧（約８０ＭＰａ〜約２００ＭＰａ）し、この加圧状態を保持したまま、事前に十分な水などの冷却媒体を冷却孔３５内に流し続け、金型を所定温度以下に下降させることによって、金型全体が冷塊として作用し、且つ加圧によって水冷金型面と凝固シェルが密着したまま冷却が促進され、溶湯３６の過冷却凝固を行う（図３０（ｃ）参照）。
【００９５】
高圧鋳造用金型３１内の溶湯３６の凝固が完了し、プリフォーム３８が成形された後、加圧プランジャー３４を固定支持した状態とするとともに、パンチ３７の固定を開放する。そして、スペーサプレート３７ａ、３７ｂを上金型３１ａと下金型３１ｂとの間から取り外す（図３０（ｄ）参照）。
【００９６】
続いて、上金型３１ａと下金型３１ｂとを型締めする。このとき、プリフォーム３８を上金型３１ａと移動したパンチ３７とで形成される空間に徐々に押し込めるように、上述した図示しないプレス装置を用いて、パンチ３７に対して図３０（ｅ）紙面下側方向に所定の力を負荷しつつ、徐々にパンチ３７が図３０（ｅ）紙面上側方向に移動するように制御する。そして、この制御を、上金型３１ａとパンチ３７とが所定の位置関係になるまで行い、その後、パンチ３７を動かないように固定支持しつつ、プリフォーム３８を鍛造成形する（図３０（ｅ）参照）。その後、高圧鋳造用金型３１を型開けし、プリフォーム３８を取出す。
【００９７】
圧延工程を行う場合には、図２８（ａ）〜（ｅ）に示した変形例と同様の工程を行う。これにより、本変形例の製造方法を用いた車両ホイールが完成する（図示せず）。
【００９８】
次に、図３１を用いて、高圧鋳造用金型２１を備えた高圧鋳鍛造機について説明する。なお、説明の便宜のため、図３１の左半分は、高圧鋳造工程中の高圧鋳鍛造機を示し、右半分は鍛造工程中の高圧鋳鍛造機を示している。図２４の部位と同様の部位には、百の位を８に代えて符号を付している。距離Hは鍛造ストロークを表しており、距離Cはクランクを表している。また、パンチ３７を固定又は開放できる固定開放装置４０、４０´がパンチ３７の上部に隣設されている。さらに、加圧プランジャー３４を固定したり、開放したりできるＬ字型の固定、開放装置４１が加圧プランジャー３４の下部に隣接されている。なお、本変形例においては、形締め兼鍛造用クロスヘッドは採用していない。
【００９９】
本変形例によれば、所定の車両ホイール用の材料を高圧鋳造直後に鍛造できる方法及び高圧鋳鍛造機を提供できるとともに、図３０（ａ）〜（ｅ）に示した変形例と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に係る第１実施形態に係る高圧鋳造工程の一部を示す模式図である。
【図２】本発明に係る第２実施形態に係る鍛造工程の一部を示す模式図である。
【図３】本発明に係る第３実施形態に係る鍛造工程の一部を示す模式図である。
【図４】本発明に係る第４実施形態に係る鍛造工程の一部を示す模式図である。
【図５】本発明に係る第５実施形態に係る鍛造工程の一部を示す模式図である。
【図６】本発明に係る第６実施形態に係る鍛造工程の一部を示す模式図である。
【図７】本発明に係る第７実施形態に係る鍛造工程の一部を示す模式図である。
【図８】本発明に係る第８実施形態に係る鍛造工程の一部を示す模式図である。
【図９】本発明に係る第９実施形態に係る鍛造工程の一部を示す模式図である。
【図１０】本発明に係る第１０実施形態に係る鍛造工程の一部を示す模式図である。
【図１１】本発明に係る第１１実施形態に係る鍛造工程の一部を示す模式図である。
【図１２】本発明に係る第１２実施形態に係る鍛造工程の一部を示す模式図である。
【図１３】本発明に係る第１３実施形態に係る鍛造工程の一部を示す模式図である。
【図１４】本発明に係る第１実施形態の変形例に係る鋳造工程の一部を示す模式図である。
【図１５】本発明に係る第２実施形態の変形例に係る鍛造工程の一部を示す模式図である。
【図１６】本発明に係る第２実施形態の他の変形例に係る鍛造工程の一部を示す模式図である。
【図１７】本発明に係る高圧鋳鍛造機で製造した１体鍛造ホイールの製造工程を順に示した模式図で、（ａ）は高圧鋳造工程を示す模式図、（ｂ）は部分鍛造工程を示す模式図、（ｃ）は機械加工工程（ＮＣ加工）を示す模式図、（ｄ）はスピニング工程を示す模式図である。
【図１８】本発明に係る高圧鋳鍛造機で製造された１体鍛造ホイールを示す図である。
【図１９】本発明の第１４実施形態に係る高圧鋳鍛造機を示す図である。
【図２０】本発明の第１４実施形態の変形例に係る高圧鋳鍛造機を示す図である。
【図２１】本発明の第１５実施形態に係る高圧鋳鍛造機を示す図である。
【図２２】本発明の第１６実施形態に係る高圧鋳鍛造機を示す図である。
【図２３】本発明の第１７実施形態に係る高圧鋳鍛造機を示す図である。
【図２４】本発明の実施形態に係る主コラム形／ハーフナット系高圧鋳鍛造機の一部を示す模式図である。
【図２５】本発明の実施形態の変形例に係る主コラム形／ハーフナット系高圧鋳鍛造機の一部を示す模式図である。
【図２６】本発明の実施形態に係る高圧鋳鍛造機の金型締付構造の一部を示す模式図である。
【図２７】本発明の実施形態に係る圧力補正系を示す模式図である。
【図２８（ａ）】本発明の変形例に係る車両ホイールの製造方法における製造工程の一部を示した模式図であって、高圧鋳造用金型の型締め前を示す図である。
【図２８（ｂ）】図２８（ａ）の工程後、高圧鋳造用金型の型締めを行って、溶湯を高圧鋳造用金型内に流し込んでいる途中を示す図である。
【図２８（ｃ）】図２８（ｂ）の工程後、溶湯を固相化する直前を示す図である。
【図２８（ｄ）】図２８（ｃ）の工程後、溶湯を固相化してプリフォームを形成し、所定の空間を高圧鋳造用金型内に形成するとともに、スペーサプレートを外した状態を示す図である。
【図２８（ｅ）】図２８（ｄ）の工程後、高圧鋳造用金型を型締めし、高圧鋳造用金型内の所定の空間にプリフォームを押し込んだ状態を示す図である。
【図２９】図２８（ａ）〜（ｅ）に示した変形例の金型を備えた高圧鋳鍛造機を示す図である。
【図３０（ａ）】本発明の別の変形例に係る車両ホイールの製造方法における製造工程の一部を示した模式図であって、高圧鋳造用金型の型締め前を示す図である。
【図３０（ｂ）】図３０（ａ）の工程後、高圧鋳造用金型の型締めを行って、溶湯を高圧鋳造用金型内に流し込んでいる途中を示す図である。
【図３０（ｃ）】図３０（ｂ）の工程後、溶湯を固相化する直前を示す図である。
【図３０（ｄ）】図３０（ｃ）の工程後、溶湯を固相化してプリフォームを形成し、所定の空間を高圧鋳造用金型内に形成するとともに、スペーサプレートを外した状態を示す図である。
【図３０（ｅ）】図３０（ｄ）の工程後、高圧鋳造用金型を型締めし、高圧鋳造用金型内の所定の空間にプリフォームを押し込んだ状態を示す図である。
【図３１】図３０（ａ）〜（ｅ）に示した変形例の金型を備えた高圧鋳鍛造機を示す図である。
【符号の説明】
【０１０１】
２１、３１    高圧鋳造用金型
２１ｂ、３１ｂ、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１    下金型
２１ａ、３１ａ、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２    上金型
２２、３２    給湯管
２３、３３    加圧シリンダー
２４、３４    加圧プランジャー
２５、３５    冷却孔
２６、３６    溶湯
２８、３９    プリフォーム
２７ａ、２７ｂ、３８ａ、３８ｂ    スペーサプレート
３７    パンチ
２０３、３０３、４０３、５０３、６０３    ステム
２０４、３０４、４０４、５０４、６０４    マンドレル
２０５、３０５、４０５、５０５、６０５    カラーリング
２０６、３０６、４０６、５０６、６０６    射出ピストン
２０７、３０７、４０７、５０７、６０７    スリーブ
２０８、３０８、４０８、５０８、６０８    溶湯    
２０９  成形体
２１０、３１０、４１０、５１０、６１０    給湯管
２１１、３１１、４１１、５１１、６１１    ベースフレーム
２１２、３１２、４１２、５１２、６１２    金型形締めフレーム
２１３、３１３、４１３、５１３、６１３    形締め兼鍛造用クロスヘッド
２１４、２１７、３１４、３１７、４１４、４１７、５１４、５１７、６１４、６１７    コラム
２１５、２１８、３１５、３１８、４１５、４１８、５１５、５１８、６１５、６１８    ジャッキシリンダー  
２１５ｂ、２１８ｂ、３１５ｂ、３１８ｂ、４１５ｂ、４１８ｂ、５１５ｂ、５１８ｂ、６１５ｂ、６１８ｂ  ラム部
２１６、３１６、３１９、４１６、４１９、５１６、５１９、６１６、６１９    ハーフナット装置
２１６ａ、２１６ｂ、２１９ａ、２１９ｂ    ハーフナット
３１７、４１７、５１７、６１７    金型形締め用コラム
３１８、４１８、５１８、６１８    形締め用ジャッキシリンダー
２２３、２２４、３２３、３２４、４２３、４２４、５２３、５２４、６２３、６２４    リフティングシリンダー
３２６、３２７、３３４、４２６、４２７、４３４、５２６、５２７、５３４、６２６、３２７、３３４、４２７、４３４、５２７、５３４、６２７、６３４    クロスビーム
３２８、４２８、５２８、６２８    タイロッド
３３０、３３１、３３２、３３８、４３０、４３１、４３２、４３８、５３０、５３１、５３２、５３８、６３０、６３１、６３２、６３８    クッションシリンダー
３３３、４３３、５３３、６３３    ホルダー
３３５、３３６    ロッカープレート
３３７、４３７、５３７、６３７    スペース保持装置
３３９、４３９、５３９、６３９    ロッカープレート
３４５、４４５、５４５、６４５      ダイバー
【図１】
2008290131.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008290131.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008290131.tif 000009
【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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【図２７】
2008290131.tif 000029
【図２８（ａ）】
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【図２８（ｂ）】
2008290131.tif 000031
【図２８（ｃ）】
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【図２８（ｄ）】
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【図２８（ｅ）】
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【図２９】
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【図３０（ａ）】
2008290131.tif 000036
【図３０（ｂ）】
2008290131.tif 000037
【図３０（ｃ）】
2008290131.tif 000038
【図３０（ｄ）】
2008290131.tif 000039
【図３０（ｅ）】
2008290131.tif 000040
【図３１】
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