(57)【要約】【課題】歪みを抑えた高品質の鋳造品を安価に製造することが可能な鋳造品の熱処理方法を提供する。【解決手段】鋳造品１０を昇温したり冷却したりする熱処理を行う鋳造品の熱処理方法であって、中空部材２０をその中空部２０ａが外部と連通するように予め鋳ぐるみしてなる鋳造品を熱処理するに際し、中空部の中に熱処理時の歪みを防止するための補強用部材３０を挿入し、この状態で熱処理を行う。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造品を昇温したり冷却したりする熱処理を行う鋳造品の熱処理方法であって、
中空部材をその中空部が外部と連通するように予め鋳ぐるみしてなる鋳造品を熱処理するに際し、前記中空部の中に熱処理時の歪みを防止するための補強用部材を挿入し、この状態で熱処理を行うことを特徴とする鋳造品の熱処理方法。
【請求項２】
前記補強用部材は、熱処理終了後に前記中空部から抜き取られて、繰り返し使用されることを特徴とする請求項１に記載の鋳造品の熱処理方法。
【請求項３】
鋳ぐるみにより前記中空部材を鋳造品内に配置する部位は、前記中空部材を鋳ぐるみしない鋳造品形状において他の部位よりも剛性が高い部位であることを特徴とする請求項１に記載の鋳造品の熱処理方法。
【請求項４】
前記中空部材は複数個鋳ぐるまれ、当該複数個の中空部材は予め相互に連結されて中空部材連結体を構成していることを特徴とする請求項１に記載の鋳造品の熱処理方法。
【請求項５】
前記中空部材は円パイプ形状をなし、前記補強用部材は円柱形状をなし、前記中空部の内周面および前記補強用部材の外周面にらせん形状をなす係合部を形成し、ねじ込み式により、前記補強用部材を前記中空部に対して差し込んだり抜き取ったりすることを特徴とする請求項１に記載の鋳造品の熱処理方法。
【請求項６】
前記中空部材は、一の端部から他の端部に至るまで前記中空部が貫通する直線形状に形成され、
前記補強用部材は、前記一の端部から前記中空部内に挿入される第１部材と、前記他の端部から前記中空部内に挿入される第２部材と、前記第１と第２の部材の挿入方向に沿う先端のそれぞれに相互に嵌め合わせ自在に形成され両方の前記先端を相互に接続する嵌め合わせ部と、を含み、
熱処理するに際し、前記補強用部材の前記第１部材を前記一の端部から前記中空部内に挿入し、前記第２部材を前記他の端部から前記中空部内に挿入し、前記中空部内において前記嵌め合わせ部を相互に嵌め合わせて前記先端を相互に接続し、この状態で熱処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の鋳造品の熱処理方法。
【請求項７】
前記補強用部材は、前記中空部の中に挿入した状態で前記中空部材の少なくとも一の端部よりも外方に伸びる延伸部が形成される長さ寸法を有し、
熱処理の前および／または後に行われる前記鋳造品の移動を、前記延伸部を保持して行うことを特徴とする請求項１に記載の鋳造品の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造品を昇温したり冷却したりする熱処理を行う鋳造品の熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋳造品、例えば、鋳造アルミニウム製品では、機械的性質の調整のために溶体化処理（焼入れ工程）と人工時効処理（焼き戻し工程）と含むＴ６処理などの熱処理が行われる場合がある。このような場合、金属製品に焼入れを行うと、急激な冷却により歪つまり変形が発生することがある。熱処理時の歪みは、薄肉の鋳造品に対して熱処理を施す際に顕著に発生する。
【０００３】
従来では、ハンマ等による叩き出しにより歪みの修正を行っていたが、寸法精度の向上と省人化を目的として、熱処理が終了した後に金型によるプレスによって歪みを修正するようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、センサにより測定した歪量に基づいてプレスシリンダ装置などの作動を制御し、寸法の修正の自動化を図るようにした技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１４６４３５号公報
【特許文献２】
特開平１０−７１４２６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１および特許文献２に示される技術は、いずれも、熱処理時に歪みが発生することを許容したまま、熱処理後に歪みの修正を行えばよいという技術思想に立脚したものである。このため、熱処理の後工程の設備として、金型プレスやプレスシリンダ装置などが必要となる。この金型プレスなどは設備費用が高価であり、歪みを抑えた鋳造品を安価に製造することが困難である。
【０００６】
本発明者らは、歪みを抑えた高品質の鋳造品を安価に製造することが可能な技術について鋭意研究した結果、熱処理時に歪みが発生することを許容するのではなく、熱処理時に歪みを発生させないことがもっとも効率的である点に着目して本発明を完成させるに至った。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、歪みを抑えた高品質の鋳造品を安価に製造することが可能な鋳造品の熱処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、下記の手段により達成される。
【０００９】
本発明は、鋳造品を昇温したり冷却したりする熱処理を行う鋳造品の熱処理方法であって、
中空部材をその中空部が外部と連通するように予め鋳ぐるみしてなる鋳造品を熱処理するに際し、前記中空部の中に熱処理時の歪みを防止するための補強用部材を挿入し、この状態で熱処理を行うことを特徴とする鋳造品の熱処理方法である。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、熱処理時に生じ得る歪みを可及的に抑制することができ、後工程での金型プレスによる歪みの修正作業などを廃止して、歪みを抑えた高品質の鋳造品を安価に製造することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る鋳造品１０の熱処理方法を具現化した実施形態に係る鋳造品１０を示す斜視図、図２は、鋳造品１０に予め鋳ぐるみした中空部材２０に補強用部材３０を挿入する状態を示す斜視図、図３は、鋳造品１０に予め鋳ぐるみされる複数個の中空部材２０を予め相互に連結して構成される中空部材連結体２１を示す斜視図である。また、図４は、中空部材２０に補強用部材３０を挿入した鋳造品１０を移動する際に使用するクランプ部材４０を当該鋳造品１０とともに示す斜視図である。
【００１３】
本実施形態の鋳造品１０は、例えば、アルミニウム鋳造品であり、図１および図２に示すように、熱処理前の鋳造工程において、中空部材２０をその中空部２０ａが外部と連通するように予め鋳ぐるみしてある。そして、この鋳造品１０を熱処理するに際しては、図１に示すように、中空部２０ａの中に熱処理時の歪みを防止するための補強用部材３０を挿入し、この状態で熱処理を行っている。
【００１４】
補強用部材３０は、熱処理終了後に中空部２０ａから抜き取られて、繰り返し使用される。
【００１５】
鋳ぐるみにより中空部材２０を鋳造品１０内に配置する部位は、中空部材２０を鋳ぐるみしない鋳造品形状において他の部位よりも剛性が高い部位であることが好ましい。中空部材２０を鋳ぐるみしない鋳造品形状において他の部位よりも剛性が高い部位とは、例えば、製品の折れ曲がり部などの形状的に剛性を持つ部位である。断面ハット形状をなす図示する鋳造品１０にあっては、中空部材２０を鋳ぐるみしない鋳造品形状において他の部位よりも剛性が高い部位は、底壁１１ａと側壁１１ｂとの間のコーナおよび側壁１１ｂとフランジ部１１ｃとの間のコーナの合計４箇所である。そこで、この４箇所に、中空部材２０を鋳造品１０内に鋳ぐるみしてある。
【００１６】
なお、中空部材２０を鋳ぐるみしない鋳造品形状において他の部位よりも剛性が低い部位に中空部材２０を配置し、鋳造品全体の剛性を高める構成も考えられる。しかしながら、ある部位で発生した歪みが他の部位に及ぼす影響を考察した場合には、剛性が高い部位に発生する歪みの方が、剛性が低い部位に発生する歪みよりも、他の部位に及ぼす影響は大である。かかる理由より、中空部材２０を鋳ぐるみしない鋳造品形状において他の部位よりも剛性が高い部位に、中空部材２０を配置するのがよい。
【００１７】
中空部材２０は複数個（図示例では４個）鋳ぐるまれている。複数の中空部材２０は個々に独立した形態でもよいが、本実施形態では、図３に示すように、複数個の中空部材２０は、予め相互に連結されて中空部材連結体２１を構成している。中空部材連結体２１を構成することにより、複数の中空部材２０を個々に独立させた形態に比べて、鋳造品１０全体としての剛性が高まり、その結果、歪み防止効果が高くなる。
【００１８】
中空部材２０は、円パイプ形状をなしている。中空部材２０は、例えば、中空の鋼材パイプから形成されている。中空部材２０は、鋳造品１０の長手寸法と略等しい長さ寸法を有し、鋳ぐるまれた後においても、その両端部２０ｂ、２０ｃにおいて、中空部２０ａが外部と連通している。
【００１９】
補強用部材３０は、円柱形状をなしている。補強用部材３０は、例えば、中実の鋼材棒から形成されている。補強用部材３０は、中空部２０ａの中に挿入した状態で中空部材２０の両端部２０ｂ、２０ｃよりも外方に伸びる延伸部３１、３２が形成される長さ寸法を有している。補強用部材３０の外周面および中空部２０ａの内周面は、円滑面に形成されている。また、補強用部材３０の挿入方向に沿う先端は先細りとされ、挿入の容易化を図っている。
【００２０】
中空部材２０と補強用部材３０との間のクリアランスは、熱処理時の歪みを防止するという所期の目的を達成する範囲内で、熱処理時の膨張量や収縮量、中空部材２０の長手方向の寸法などを考慮して適宜定めることができる。最終的なクリアランスは、トライアンドエラーなどにて決定されている。
【００２１】
熱処理の前および／または後には鋳造品１０の移動が行われるが、本実施形態では、このような鋳造品１０の移動を、延伸部３１、３２を保持して行っている。図４には、鋳造品１０を移動する際に使用されるクランプ部材４０の一例が示される。
【００２２】
図示するクランプ部材４０は、図４中右手前側の延伸部３１を保持する第１保持部４１と、左奥側の延伸部３２を保持する第２保持部４２と、第１と第２の保持部４１、４２を接続する接続シャフト４３と、を有している。第１と第２の保持部４１、４２は、延伸部３１、３２を収容する半円溝４４が形成された上下一対のプレート４５、４６を、有している。図示する第１と第２の保持部４１、４２は、上側２本の延伸部３１、３２を保持し得る形状に形成されている。鋳造品１０を移動する際には、まず、鋳造品１０の長手方向の両側に伸びる延伸部３１、３２を第１と第２の保持部４１、４２で保持する。その後、クランプ部材４０を手動式または機械式で移動する。これにより、鋳造品１０自体に触れることなく、当該鋳造品１０を所望の位置に移動し得る。
【００２３】
次に作用を説明する。
【００２４】
まず、熱処理前の鋳造工程において、図３に示される中空部材連結体２１を、４個の中空部材２０の中空部２０ａが外部と連通するように予め鋳ぐるみし、鋳造品１０を製作する。
【００２５】
次いで、図２に示すように、４個の中空部材２０のそれぞれに、補強用部材３０を挿入する。補強用部材３０の先端は先細りとされているので、容易に挿入することができる。図１に示すように、中空部材２０を貫通するまで補強用部材３０を挿入し、鋳造品１０の長手方向の両側に延伸部３１、３２を形成する。
【００２６】
図示しない熱処理装置に移動する際には、クランプ部材４０の第１と第２の保持部４１、４２により、それぞれの延伸部３１、３２を保持する。その後、クランプ部材４０を手動式または機械式で移動する。このように鋳造品１０自体に触れることなく当該鋳造品１０を移動するので、搬送に伴う変形やクランプする際の圧痕が製品となる鋳造品１０に発生することを防止できる。
【００２７】
そして、熱処理装置において、補強用部材３０を中空部材２０に挿入した状態のままで、鋳造品１０を昇温したり冷却したりする熱処理を行う。
【００２８】
このとき、中空部２０ａの中に補強用部材３０が挿入されているので、焼入れなどの熱処理時の歪みが鋳造品１０に発生することを防止できる。
【００２９】
また、鋳ぐるみにより中空部材２０を鋳造品１０内に配置する部位は、中空部材２０を鋳ぐるみしない鋳造品形状において他の部位よりも剛性が高い部位としてあるので、前記剛性が高い部位での歪みの発生が防止され、これより、前記他の部位に及ぼされる影響を非常に小さなものとすることができる。したがって、鋳造品１０全体として、熱処理時に生じ得る歪みを可及的に抑制することができる。
【００３０】
さらに、中空部材連結体２１を使用しているので、複数の中空部材２０を個々に独立させた形態に比べて、中空部材連結体２１の剛性、引いては鋳造品１０全体としての剛性が高めることができ、その結果、歪み防止効果が一層高められる。
【００３１】
熱処理後は、クランプ部材４０により延伸部３１、３２を保持しながら、熱処理が施された鋳造品１０を所望の位置に移動する。この場合においても、鋳造品１０自体に触れることなく当該鋳造品１０を移動するので、搬送に伴う変形や圧痕が製品となる鋳造品１０に発生することを防止できる。
【００３２】
そして、補強用部材３０を中空部２０ａから抜き取れば、鋳造品１０に対する熱処理工程が完了する。抜き取った補強用部材３０は繰り返し使用される。このため、補強用部材３０を無駄にすることがなく経済的である。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態は、鋳造品１０を昇温したり冷却したりする熱処理を行う鋳造品１０の熱処理方法であって、中空部材２０をその中空部２０ａが外部と連通するように予め鋳ぐるみしてなる鋳造品１０を熱処理するに際し、中空部２０ａの中に熱処理時の歪みを防止するための補強用部材３０を挿入し、この状態で熱処理を行うので、熱処理時に生じ得る歪みを可及的に抑制することができ、後工程での金型プレスによる歪みの修正作業などを廃止して、歪みを抑えた高品質の鋳造品１０を安価に製造することができる。
【００３４】
また、補強用部材３０は、熱処理終了後に中空部２０ａから抜き取られて、繰り返し使用されるので、補強用部材３０を無駄にすることがなく経済的である。
【００３５】
また、鋳ぐるみにより中空部材２０を鋳造品１０内に配置する部位は、中空部材２０を鋳ぐるみしない鋳造品形状において他の部位よりも剛性が高い部位であるので、剛性が高い部位での歪みの発生が防止され、これより、他の部位に及ぼされる影響を非常に小さなものとすることができる。したがって、鋳造品１０全体として、熱処理時に生じ得る歪みを可及的に抑制することができる。
【００３６】
また、中空部材２０は複数個鋳ぐるまれ、当該複数個の中空部材２０は予め相互に連結されて中空部材連結体２１を構成しているので、複数の中空部材２０を個々に独立させた形態に比べて、中空部材連結体２１の剛性、引いては鋳造品１０全体としての剛性を高めることができ、その結果、歪み防止効果を一層高めることができる。
【００３７】
また、補強用部材３０は、中空部２０ａの中に挿入した状態で中空部材２０の端部よりも外方に伸びる延伸部３１、３２が形成される長さ寸法を有し、熱処理の前および／または後に行われる鋳造品１０の移動を、延伸部３１、３２を保持して行うので、鋳造品１０自体に触れることなく当該鋳造品１０を移動することにより、搬送に伴う変形やクランプする際の圧痕が製品となる鋳造品１０に発生することを防止できる。
【００３８】
なお、中空部材２０および補強用部材３０が円形状をなす例を示したが、これらの形状は適宜改変することができ、例えば、中空部材２０を角パイプ形状とし、補強用部材３０を角柱形状としてもよい。
【００３９】
また、補強用部材３０の長さを鋳造品１０の長手方向の両側に延伸部３１、３２が形成される長さに設定したが、鋳造品１０自体に触れることなく当該鋳造品１０を移動するためには、鋳造品１０の長手方向の一方の側に延伸部３１、３２が形成されていれば足りる。したがって、補強用部材３０は、中空部材２０の少なくとも一の端部よりも外方に伸びる延伸部３１（または３２）を形成する長さ寸法を有すればよい。
【００４０】
（中空部材１２０および補強用部材１３０の改変例）
図５（Ａ）（Ｂ）は、中空部材１２０および補強用部材１３０の改変例を示す図である。
【００４１】
この改変例は、中空部材１２０は円パイプ形状をなし、補強用部材１３０は円柱形状をなす点は上述した実施形態と同じであるが、中空部材１２０および補強用部材１３０をねじ込み式に構成した点において、上述した実施形態と相違している。
【００４２】
図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、中空部１２０ａの内周面および補強用部材１３０の外周面には、ねじ形状を呈するように、らせん形状をなす係合部５０を形成してある。係合部５０は、中空部１２０ａの内周面に形成されたらせん形状をなす係合溝５１と、補強用部材１３０の外周面に形成されたらせん形状をなす係合突起５２とから構成されている。そして、ねじ込み式により、補強用部材１３０を中空部１２０ａに対して差し込んだり抜き取ったりする。
【００４３】
係合部５０を形成する範囲は、中空部材１２０および補強用部材１３０の全長にわたって形成する形態（図５（Ａ）参照）、中空部材１２０および補強用部材１３０の一の端部から所定の範囲の一部分に形成する形態（図５（Ｂ）参照）のいずれでもよい。
【００４４】
ねじ込み式の中空部材１２０および補強用部材１３０は、両者の接続状態が密となるので、熱処理時に生じ得る歪みをより一層抑制することができる。
【００４５】
また、熱処理に伴う微小なたわみや熱収縮などによって、補強用部材１３０を中空部材１２０から引き抜き難くなる場合がある。このような場合であっても、補強用部材１３０を回転させれば、当該補強用部材１３０が中空部材１２０の係合溝５１に沿って長手方向に移動するので、補強用部材１３０を中空部材１２０から確実に引き抜くことができる。
【００４６】
また、係合部５０を長手方向の一部分に形成する形態の場合には（図５（Ｂ）参照）、回転に要する力を少なくでき、補強用部材１３０を中空部材１２０から簡単に引き抜くことができる。さらに、係合部５０の形成に要する加工費用の増加を抑えることができる。
【００４７】
以上説明したように、この改変例では、中空部材１２０は円パイプ形状をなし、補強用部材１３０は円柱形状をなし、中空部１２０ａの内周面および補強用部材１３０の外周面にらせん形状をなす係合部５０を形成し、ねじ込み式により、補強用部材１３０を中空部１２０ａに対して差し込んだり抜き取ったりするため、熱処理時の歪みを防止しつつ、補強用部材１３０を中空部材１２０から引き抜き易くなるという効果を奏する。
【００４８】
（補強用部材２３０のさらなる改変例）
図６は、補強用部材２３０の改変例を鋳造品１０とともに示す斜視図である。図７（Ａ）（Ｂ）は、補強用部材２３０における第１と第２の部材２３１、２３２の挿入方向に沿う先端に形成される嵌め合わせ部２３１ａ、２３２ａを示す断面図である。
【００４９】
この改変例は、一の補強用部材２３０が複数の部材に分割されている点において、上述した実施形態と相違している。
【００５０】
図６に示すように、中空部材２０は、直線形状をなすとともに中空部２０ａが一の端部から他の端部に至るまで貫通して形成されている。
【００５１】
補強用部材２３０は、一の端部２０ｂから中空部２０ａ内に挿入される第１部材２３１と、他の端部２０ｃから中空部２０ａ内に挿入される第２部材２３２と、第１と第２の部材２３１、２３２の挿入方向に沿う先端のそれぞれに相互に嵌め合わせ自在に形成され両方の先端を相互に接続する嵌め合わせ部２３１ａ、２３２ａと、を含んでいる。嵌め合わせ部２３１ａ、２３２ａは任意の形状を採用できるが、例えば、円錘形状をなす突起と、当該突起が差し込まれる円錘形状をなす孔とを嵌め合わせる形態（図７（Ａ）参照）、相似形のテーパ状舌部を嵌め合わせる形態（図７（Ｂ）参照）などが例示できる。
【００５２】
そして、熱処理するに際しては、補強用部材２３０の第１部材２３１を一の端部２０ｂから中空部２０ａ内に挿入し、第２部材２３２を他の端部２０ｃから中空部２０ａ内に挿入し、中空部２０ａ内において嵌め合わせ部２３１ａ、２３２ａを相互に嵌め合わせて先端を相互に接続し、この状態で熱処理を行う。
【００５３】
補強用部材２３０は第１部材２３１と第２部材２３２とに分割されているが、それぞれの先端を中空部２０ａ内で嵌め合わせて相互に接続しているので、分割構造の補強用部材２３０は熱処理時の歪みを防止するという所期の目的を十分に発揮し、熱処理時に生じ得る歪みを可及的に抑制することができる。
【００５４】
また、熱処理に伴う微小なたわみや熱収縮などによって、補強用部材２３０を中空部材２０から引き抜き難くなる場合がある。このような場合であっても、分割構造とされた補強用部材２３０を中空部材２０の両側から引き抜くことができるので、約半分の力で、補強用部材２３０を中空部材２０から確実に引き抜くことができる。
【００５５】
以上説明したように、このさらなる改変例では、中空部材２０は、一の端部２０ｂから他の端部２０ｃに至るまで中空部２０ａが貫通する直線形状に形成され、補強用部材２３０は、一の端部２０ｂから中空部２０ａ内に挿入される第１部材２３１と、他の端部２０ｃから中空部２０ａ内に挿入される第２部材２３２と、第１と第２の部材２３１、２３２の挿入方向に沿う先端のそれぞれに相互に嵌め合わせ自在に形成され両方の先端を相互に接続する嵌め合わせ部２３１ａ、２３２ａと、を含み、熱処理するに際し、補強用部材２３０の第１部材２３１を一の端部２０ｂから中空部２０ａ内に挿入し、第２部材２３２を他の端部２０ｃから中空部２０ａ内に挿入し、中空部２０ａ内において嵌め合わせ部２３１ａ、２３２ａを相互に嵌め合わせて先端を相互に接続し、この状態で熱処理を行うので、熱処理時の歪みを防止しつつ、補強用部材２３０を中空部材２０から引き抜き易くなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋳造品の熱処理方法を具現化した実施形態に係る鋳造品を示す斜視図である。
【図２】鋳造品に予め鋳ぐるみした中空部材に補強用部材を挿入する状態を示す斜視図である。
【図３】鋳造品に予め鋳ぐるみされる複数個の中空部材を予め相互に連結して構成される中空部材連結体を示す斜視図である。
【図４】中空部材に補強用部材を挿入した鋳造品を移動する際に使用するクランプ部材を当該鋳造品とともに示す斜視図である。
【図５】図５（Ａ）（Ｂ）は、中空部材および補強用部材の改変例を示す図である。
【図６】補強用部材の改変例を鋳造品とともに示す斜視図である。
【図７】図７（Ａ）（Ｂ）は、補強用部材における第１と第２の部材の挿入方向に沿う先端に形成される嵌め合わせ部を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…鋳造品
２０、１２０…中空部材
２０ａ、１２０ａ…中空部
２０ｂ…中空部材の一の端部
２０ｃ…中空部材の他の端部
２１…中空部材連結体
３０、１３０、２３０…補強用部材
３１、３２…延伸部
４０…クランプ部材
４１、４２…第１と第２の保持部
５０…係合部
５１…係合溝
５２…係合突起
２３１…第１部材
２３２…第２部材
２３１ａ、２３２ａ…嵌め合わせ部
【図１】
2004346409.tif 000003
【図２】
2004346409.tif 000004
【図３】
2004346409.tif 000005
【図４】
2004346409.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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