(57)【要約】【課題】薄型の大型鋳造品の量産化を可能にするダイカスト用試作品の製造方法及びダイカスト製品の試作方法を提供すること。【解決手段】薄物大型鋳造品をダイカスト法にて大量生産するために、砂型低圧鋳造法により量産時と同一材料を用いて試作品を鋳造することを特徴とするダイカスト用試作品の製造方法である。ダイカスト製品の設計図から量産金型を製作するに当たって、少なくとも一種の砂型を製作し、その砂型を用いて低圧鋳造法にて量産時と同一材料で製品を鋳造し、製品が規格に入るか否かを判断し、量産金型を製作することによりダイカスト製品の試作が行える。【選択図】　　　　図１
2004122134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄物大型鋳造品をダイカスト法にて大量生産するために、砂型低圧鋳造法により試作品を鋳造することを特徴とするダイカスト用試作品の製造方法。
【請求項２】
前記試作品は、量産時と同一材料又は異なる材料であることを特徴とするダイカスト用試作品の製造方法。
【請求項３】
前記砂型は、粒径の小さな微粉末を適宜の割合で混合して造形された砂型にさらに塗型剤を塗布したものを用いることを特徴とする請求項１記載のダイカスト用試作品の製造方法。
【請求項４】
前記砂型は、篩分けした場合、１００メッシュ乃至２００メッシュの範囲内及び３００メッシュ以下にそれぞれ粒度分布の極大値を有し、３５０メッシュ以下の微粒子の占める割合が全鋳物砂の１０質量％以上６０質量％以下の範囲内で含有されている鋳物砂より造形された砂型を用いることを特徴とする請求項１記載のダイカスト用試作品の製造方法。
【請求項５】
前記砂型は、塗型剤を厚み２０乃至１００μｍの範囲内で塗布したものを用いることを特徴とする請求項４記載のダイカスト用試作品の製造方法。
【請求項６】
前記低圧鋳造法により得られた鋳造品は、さらに熱処理に付されることを特徴とする請求項１記載のダイカスト用試作品の製造方法。
【請求項７】
前記低圧鋳造法は、溶解炉に貯留された軽金属溶湯の湯面に圧力をかけ、ストークを介して前記軽金属溶湯の表面に圧力をかけて管中を上昇させ、上部に位置する砂型中へ押し上げて鋳造する方法であることを特徴とする請求項１記載のダイカスト用試作品の製造方法。
【請求項８】
前記砂型は薄物大型鋳造品を鋳造するための狭くて長いキャビティを有することを特徴とする請求項１記載のダイカスト用試作品の製造方法。
【請求項９】
前記砂型は薄物大型鋳造品を鋳造するためのキャビティを有するとともに該キャビティに連通する複数の湯口を備えていることを特徴とする請求項１又は７記載のダイカスト用試作品の製造方法。
【請求項１０】
前記ストークは、その中途部に酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガスを供給可能なチャンバーを有することを特徴とする請求項７記載のダイカスト用試作品の製造方法。
【請求項１１】
前記砂型は、キャビティを形成する下型と上型とを少なくとも備え、該下型と前記ストークとの間には、前記キャビティへ溶湯を案内する湯口又は湯道が形成された砂型（湯口型）を備えることを特徴とする請求項７記載のダイカスト用試作品の製造方法。
【請求項１２】
前記軽金属溶湯が、アルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記酸化防止ガスまたは前記燃焼防止用ガスが、不活性ガスであることを特徴とする請求項７記載のダイカスト用試作品の製造方法。
【請求項１３】
前記軽金属溶湯が、マグネシウムまたはマグネシウム合金であり、前記燃焼防止用ガスまたは前記燃焼防止用ガスが、６フッ化イオウと二酸化炭素との混合ガスまたはこれと同等のガスであることを特徴とする請求項７記載のダイカスト用試作品の製造方法。
【請求項１４】
ダイカスト製品の設計図から量産金型を製作するに当たって、少なくとも一種の砂型を製作し、該砂型を用いて低圧鋳造法にて量産時と同一材料又は異なる材料で製品を鋳造し、該製品が規格に入るか否かを判断し、前記量産金型を製作することを特徴とするダイカスト製品の試作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ダイカスト用試作品の製造方法及びダイカスト製品の試作方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、テレビジョンなどの電気製品をはじめ自動車などの各種部品はいずれもリサイクル率を高めることが必要となりつつある。ここで、これらの材料として、各種プラスチック製品が用いられているが、これらのプラスチック製品は繰り返して同じ製品に同一材料を使用するという完全なリサイクルが困難であるという課題が有る。
【０００３】
これに対して、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの軽金属材料は量産金型を用いたダイカスト成形が可能であり、このような軽金属材料を用いたダイカスト成形によれば、同一材料を同一部品に何回でも再使用が可能であるという特徴を備えている。それ故、プラスチック製品の一部はリサイクルの容易なアルミニウム合金やマグネシウム合金に転換されつつある。
【０００４】
このような状況下でアルミニウム合金やマグネシウム合金を用いたダイカスト成形が普及しつつあり、例えば、自動車用のナックルハウジング、アーム、デフケースなどの強度および靱性を必要とする鋳物部品にまで利用されている。
【０００５】
このようなダイカスト鋳造品では、高圧に耐えてかつ注入される軽金属と反応しない金属材料からなる金型が用いられるが、そのような金型は高価であるので大量生産（量産）に入る前には廉価にできる砂型を試作型として用いることが行われている（例えば、特許文献１参照）。そして、この試作段階では、数次の試作が行われ、各段階では、数個乃至は数十個の試作品が鋳造され、実製品として必要な各種試験が行われ、ダイカスト製品の設計図の修正が行われる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−５７９６５号公報（段落番号０００１、０００４参照。）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、薄物の大型鋳造品をダイカスト法（金型鋳造法）により量産された例は報告されていないか、又は広く普及していない。これは薄物の大型鋳造品を砂型を用いて製造する良い技術が開発されていないことに起因する。
【０００８】
即ち、薄物大型鋳造品でも金型を使用したダイカスト法を用いれば、軽金属溶湯を４０〜８０ＭＰａもの高い圧力で一気に金型内に注入することにより、比較的容易に良好な鋳造品を得ることができると考えられる。しかしながら、薄物大型鋳造品を製造するためのこのような高圧に耐えるダイカスト用の金型は極めて高価である。それ故、ダイカスト法に従えば、試作用金型が高価となるので量産化にはコスト面での大きなリスクを伴う。これが最大の課題となって薄物大型鋳造品のダイカスト法による量産化が普及していない。薄物大型鋳造品において、実際に販売されるものと実質的に同一性能を備えた試作品の提供が行える安価な金型の製造法が望まれる。
【０００９】
従来から、砂型を用いた鋳造法は種々提案され、特に砂型低圧鋳造法（砂型を用いた低圧鋳造法）はアルミニウムやマグネシウム合金などの軽金属材料から比較的良好な鋳造品を得られる一つの良い方法である。このような砂型低圧鋳造法は、ルツボ（溶解炉）に貯留された軽金属溶湯の湯面に対し０．０４９ＭＰａ（０．５ｋｇ／ｃｍ２）程度の低い圧力をかけることにより軽金属溶湯を押上げ、ストーク（管路）を介して、砂型のキャビティへ注入する方法である。砂型を用いた重力鋳造法に比較すれば、薄物を鋳造しても内部欠陥の少ない鋳造品を得ることができる。
【００１０】
しかしながら、従来提案されている砂型低圧鋳造法によっても、例えば、薄物鋳造品が大型となる場合には良好な鋳造品を得ることができない。この原因は、注入した金属溶湯が低圧によってゆっくりと注入されることから、軽金属溶湯が砂型により冷えてしまい、キャビティ内の隅々まで溶湯が行き渡り難いことに大きく起因していると考えられる。また、アルミニウム合金やマグネシウム合金を金属材料として利用する場合には金属材料の表面が酸化しやすいこともこの技術を進展させていない一つの理由と考えられる。
【００１１】
それ故、薄物の大型鋳造品を砂型で作製するのが困難であるため、数次の試作段階を必要とし、かつ、各数次の各段階で数個乃至は数十個の試作から実製品として必要な各種の試験を行わなければ実製品としての大量生産のリスクが軽減されないような大型薄物鋳造品では、実質的に有効な試作品を廉価に入手することができないと考えて薄物大型鋳造品の研究が長い間進展していなかったと思われる。
【００１２】
近年、リサイクルが要求される家電製品の一つとして、例えば、大型のテレビジョンが急激に発達しつつある。また、自動車部品においてもリサイクルの要求が急激に増大している。
【００１３】
そこで本発明は、薄型の大型鋳造品の量産化を普及することのできるダイカスト用試作品の製造方法及びダイカスト製品の試作方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このような状況下で、本発明者らは、平成１４年６月２４日付け出願の特願２００２−１８２７４６号明細書において、薄物大型鋳造品を提供できる「薄物大型鋳造品の製造装置」に関する発明（以下、先願発明という。）を既に提案している。この先願発明によれば、ルツボに貯留された軽金属溶湯の湯面に圧力をかけ、ストークを介して、砂型のキャビティへ軽金属溶湯を押上げる薄物大型鋳造品の製造装置であって、前記砂型が薄物大型鋳造品を鋳造するためのキャビティを有すると共に、該キャビティには湯口が複数個設けられ、前記ストークが中途部に酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガスを供給可能なチャンバーを有する薄物大型鋳造品の製造装置が提供される。そして、このような製造装置を用いれば、砂型低圧鋳造法であっても薄物大型鋳造品を得ることができるようになる。
【００１５】
また、本発明者らは、この先願発明で開示された製造装置乃至はその装置を改良することにより、また、この製造装置を用いた試作品の製造方法を研究することにより、得られた鋳造品が大量生産によるダイカスト製品と各種の特性、品質等が極めて近似した試作品を得ることができることを確認した。これにより、この製造装置により得られた鋳造品は試作試験に用いることが十分に可能であり、従って、薄物大型鋳造品の試作品が比較的廉価に製造できることを認め本発明に到達した。
【００１６】
即ち本発明は、薄物大型鋳造品をダイカスト法にて大量生産するために、砂型低圧鋳造法により量産時と同一材料又は異なる材料を用いて試作品を鋳造することを特徴とするダイカスト用試作品の製造方法である。
【００１７】
薄物大型鋳造品をダイカスト法にて大量生産するためにダイカスト製品の設計図から量産金型を製作するに当たって、砂型低圧鋳造法により量産時と同一材料又は異なる材料を用いて製品を鋳造試作し、該鋳造試作により得られた試作品の実製品としての評価結果を基にして、例えば、試作品の中で規格に合致したり、または最良の試験結果を得たものを選択するなどして、必要に応じて設計図に修正を加えるなどして量産金型を製作すれば、廉価でかつリスクを伴わずにダイカスト法により薄物大型鋳造品の量産金型を製作できることができる。
【００１８】
ここで、ダイカスト法とは、金型を用いた鋳造法であり、いわゆる加圧鋳造法が典型例であるが、金型を用いる鋳造法で有れば本発明に包含される。
【００１９】
また、本発明において薄物大型鋳造品とは、例えば、肉厚ｔが４ｍｍ以下であり、成形品としての平面方向の寸法が十分に大きいものをいう。
【００２０】
この肉厚ｔは、一般的には１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内にあり、典型的には１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲である。なお、ここで、肉厚とは、取付座などの特別に厚くなっている部分以外の平坦な一般部分を言う。
【００２１】
また、平面方向の寸法は、例えば一辺の長さが少なくとも２００ｍｍ以上であり、一般的には５００ｍｍ以上ある。縦と横との２辺の長さの和で表現すれば、例えば、その和が３００ｍｍ以上であり、一般的にはその和は、１０００ｍｍ以上である。ここで、長さの上限は無いが金型であるので極端に大きな物は実質的に製造困難であり、通常では２０００ｍｍ以下である。
【００２２】
好ましい薄物大型鋳造品を肉厚ｔと長さｌとの比により表現すると、長さ（ｌ）／肉厚（ｔ）の比が５０以上であり、通常１００以上であり、典型的には２００以上あるような扁平な材料でも、本発明においては有効に生産することができる。
【００２３】
また、本発明は、前記砂型は、粒径の小さな微粉末を適宜の割合で混合して造形された砂型にさらに塗型剤を塗布したものを用いることを特徴とする請求項１記載のダイカスト用試作品の製造方法である。
【００２４】
このように構成すれば、鋳肌の平滑性に選れば試作品を得ることができる。この形成する砂種として、シリカフラワ、ジルコンフラワなどの耐火物の微粉末（微粒子状の鋳物砂）が例示され、珪砂などの粒子の粗い鋳物砂に加えてこれらの耐火物の微粉末（微粒子状の鋳物砂）を適宜の量でブレンドすることにより鋳肌が向上される。
【００２５】
このような混合砂は、篩分けした場合１００メッシュ乃至２００メッシュの範囲内及び３００メッシュ以下にそれぞれ粒度分布の極大値を有し、３５０メッシュ以下の微粒子の占める割合が全鋳物砂の１０質量％以上６０質量％以下の範囲内で含有されているものが好ましいものとして例示できる。微粒子状の鋳物砂が適度の範囲に含有されていることにより、通気性を備えて鋳肌を向上させる。
【００２６】
このような混合砂より形成された砂型は塗型剤を塗布することにより鋳肌が更に向上される。
【００２７】
また、本発明は、前記低圧鋳造法により得られた鋳造品は、さらに熱処理に付されることを特徴とする。
【００２８】
このように構成すれば、低圧鋳造法により得られた鋳造品を適宜の条件で熱処理することにより、顧客の要望に応じた機械強度を備えた試作品を得ることができる。本発明において、試作品の機械的強度を顧客の要望に応じた規格に答えるためには、試作の段階で材料を適宜の材料を選別したり、材料組成を変化させることにより対応することができるが、この発明のように、試作品を更に熱処理を付すことによっても対応することができる。試作品の段階で顧客の要望に応えることができれば、量産品としてのダイキャスト用の金型を作製し、量産品にて顧客の要望に応えるために最適な素材を選別などすればよい。この場合、最終製品の素材と試作品と素材とは同一又は同一系統である場合が多いが必ずしも同一でなくて異なる材料であってもよい。ここで、同一系統とはアルミ系合金という観点からは同一であるが、詳細な組成割合のみ異なる場合などである。
【００２９】
以上の低圧鋳造法は、溶解炉に貯留された軽金属溶湯の湯面に圧力をかけ、ストークを介して前記軽金属溶湯の表面に圧力をかけて管中を上昇させ、上部に位置する砂型中へ押し上げて鋳造する方法が好ましい。
【００３０】
また、砂型は薄物大型鋳造品を鋳造するための狭くて長いキャビティを有している場合にも良好な試作品を得ることができる。
【００３１】
また、このキャビティに連通する複数の湯口を備えることにより、例えば、狭くて長いキャビティを備えた場合にも、そのキャビティ内の隅々にまで軽金属溶湯を行き渡らせることが可能となる。
【００３２】
また、本発明は、前記ストークは中途部に酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガスを供給可能なチャンバーを有することを特徴とする。
【００３３】
このように構成すれば、ストーク（管路）の中途部に設けたチャンバーへ酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガスを供給することにより、キャビティ内へ注入される軽金属溶湯の表面に酸化膜ができることが防止され、すなわち、溶湯の流れ先端部で酸化膜が発生しにくく、複数の湯口より注湯した際にも、湯じわ・湯境などの減少効果が期待できる。これにより、内部欠陥の少ない良好な鋳造品を得ることができる。
【００３４】
また、本発明は、前記砂型は、キャビティを形成する下型と上型とを少なくとも備え、該下型と前記ストークとの間には、前記キャビティへ溶湯を案内する湯口又は湯道が形成された砂型（湯口型）を備えることを特徴とする。
【００３５】
このように構成すれば、砂型をストークから切り離すのが容易となる。特に連続して多数の鋳造品を繰り返して製造する際には、試作品の品質を一定に保ちつつ、製造サイクルを短縮することができる。
【００３６】
また本発明は、前記軽金属溶湯が、アルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記酸化防止ガスまたは前記燃焼防止用ガスが、不活性ガスであることを特徴とする。
【００３７】
また、本発明は、前記軽金属溶湯が、マグネシウムまたはマグネシウム合金であり、前記燃焼防止用ガスまたは前記燃焼防止用ガスが、６フッ化イオウと二酸化炭素との混合ガスまたはこれと同等のガスであることを特徴とする。
【００３８】
また、本発明は、ダイカスト製品の設計図から量産金型を製作するに当たって、少なくとも一種の砂型を製作し、該砂型を用いて低圧鋳造法にて量産時と同一材料又は異なる材料で製品を鋳造し、該製品が規格に入るか否かを判断し、前記量産金型を製作することを特徴とするダイカスト製品の試作方法である。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図示例と共に説明する。
【００４０】
図１〜図４は、この発明の実施の形態で用いる薄物大型鋳造品を試作するための製造装置を示すものである。
【００４１】
まず、構成を説明すると、この製造装置では、炉本体１の内部に、軽金属溶湯２を貯留するルツボ３が設けられている。このルツボ３は、蓋部材４により上部を密閉されており、蓋部材４にはルツボ３の内部に加圧ガス５を低圧で供給する加圧ガス供給口６が形成されている。この加圧ガス供給口６には加圧ガス供給手段７が接続されている。また、炉本体１には、ルツボ３を加熱するガスバーナなどの加熱装置８が設けられている。
【００４２】
そして、この炉本体１の上方には砂型１１を載置する型置台１２が配設されている。この砂型１１は、例えば、上型１３と、下型１４と、湯口型１５とを有する三段型となっている。そして、上型１３と下型１４との間にはキャビティ１６が形成され、下型１４にはキャビティ１６へ通じるセキに接続する湯口１７が形成され、湯口型１５には湯口１７へ軽金属溶湯２を分配する湯道１８が形成されている。この湯道１８は、型置台１２に形成された開口部１９の位置で開口されている。
【００４３】
このキャビティ１６は、鋳造品の肉厚で４ｍｍ以下であり、成形品としての平面方向の寸法で一辺の長さが２００ｍｍ以上という狭くて長い形状を少なくとも備えている。
【００４４】
そして、ルツボ３と砂型１１との間にはストーク（管）２１が配設されている。このストーク２１は、下端がルツボ３に貯留された軽金属溶湯２の内部に没入され、上端が型置台１２の開口部１９に挿通された状態で湯道１８の下部開口２２に連通されている。
【００４５】
この実施の形態のものでは、砂型１１が、例えば、図３に示すような大型壁掛テレビ用の外枠２３や、図４に示すような自動車用のドアフレーム２４や、図示しない自動車用のシートフレームなどの薄物大型鋳造品２５を鋳造するためのキャビティ１６を有している。
【００４６】
また、キャビティ１６には湯口１７（又は堰）が複数個設けられている。この湯口１７の個数は、鋳造品の形状、大きさ、厚み等によって、また、用いる湯口１７の幅によって決められるものであり、例えば、１０個〜３０個程度である。
【００４７】
更に、ストーク２１の中途部に、酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス２８を供給可能なチャンバー２９が設けられている。このチャンバー２９は、所要の容積を有する御釜状をしており、このチャンバー２９の上下で、ストーク２１は、上部ストーク３０と下部ストーク３１とに分離される。そして、上部ストーク３０に接続されたチャンバー２９の上部開口部３２からは、チャンバー２９の略中央部にまで達する長さの筒壁３３が下方に向けて延設されている。そして、チャンバー２９の上部における筒壁３３よりも外周側の位置には湯面レベルセンサー３４および酸化防止ガス等供給口３５が設けられている。酸化防止ガス等供給口３５には酸化防止ガス等供給手段３６が接続されている。なお、ストーク２１には断熱材３７が内貼りされている。
【００４８】
そして、軽金属溶湯２が、アルミニウムまたはアルミニウム合金である場合には、酸化防止ガス２８として、窒素やアルゴンガスなどの不活性ガスを使用するようにする。なお、この場合には、加圧ガス５として、空気あるいは上記不活性ガスを使用する。
【００４９】
また、軽金属溶湯２が、マグネシウムまたはマグネシウム合金である場合には、酸化防止ガスに替えて燃焼防止用ガス２８を用いる。この燃焼防止用ガス２８としては、例えば、６フッ化イオウと二酸化炭素との混合ガス、またはこれと同等のガスを使用するようにする。なお、この場合には、加圧ガス５としても、上記燃焼防止用ガス２８と同じ混合ガスを使用するようにする。
【００５０】
次に、この製造装置の作用について説明する。
【００５１】
まず、図２（ａ）に示すように、チャンバー２９を介して酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス２８をストーク２１へ供給し、ストーク２１内の軽金属溶湯２の湯面の酸化防止または軽金属溶湯２の燃焼防止を行う。この状態で、型置台１２に砂型１１などの型装置をセットし、ストーク２１内の酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス２８を、キャビティ１６の容積によって異なるが例えば４２インチの大型壁掛けテレビ用外枠の場合には、３０秒程度砂型１１のキャビティ１６内へ送って、キャビティ１６内の空気を酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス２８で置換する。
【００５２】
次に、図２（ｂ）に示すように、チャンバー２９への酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス２８の供給を停止し、ルツボ３に貯留された軽金属溶湯２の湯面に加圧ガス５によって低圧で圧力をかけ、ストーク２１を介して、砂型１１のキャビティ１６へ軽金属溶湯２を押上げる。この際、軽金属溶湯２がチャンバー２９の酸化防止ガス等供給口３５に接触すると、酸化防止ガス等供給口３５の閉塞を引き起こすおそれがあるので、チャンバー２９の筒壁３３よりも外周側の軽金属溶湯２の湯面レベルを湯面レベルセンサー３４で検出し、上記湯面レベルが所定値に達した時に、チャンバー２９内へ酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス２８を断続的に噴射させて、上記湯面レベルが所定値以上にならないようにする。
【００５３】
４０秒程度経過して、キャビティ１６内に軽金属溶湯２が充填されたら、そのままの状態で１００秒程度置いてキャビティ１６内の軽金属溶湯２を凝固させ、その後、図２（ｃ）に示すように、チャンバー２９内へ酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス２８を供給して上記湯面レベルを筒壁３３下端まで押し下げ、更に、筒壁３３下端から上部ストーク３０内へ酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス２８をバブリングさせつつ供給し続ける。これによって、軽金属溶湯２の凝固部と未凝固部との境界部分に酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス２８が溜まり、両者が分離される。
【００５４】
その後、図２（ｄ）に示すように、ルツボ３に貯留された軽金属溶湯２の湯面への加圧ガス５による圧力を解除すると共に、チャンバー２９内へ酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス２８を供給してストーク２１内の軽金属溶湯２の湯面を下げると共にこの湯面の酸化防止または軽金属溶湯２の燃焼防止を行う。次に砂型１１を型置台１２から外した後、砂型１１を崩壊して薄物大型鋳造品２５を取り出す。
【００５５】
以後、上記を繰返すことにより薄物大型鋳造品２５を連続的に製造することができる。なお、砂型１１を載置台１２から取り外す場合には、砂型１１を除いた場合に生じるストーク１１の開口部から空気がチャンバー２９内に拡散しないように燃焼防止用ガス２８は連続的又は間欠的にチャンバー２９内に供給しつづける。
【００５６】
以上のように、湯口１７を複数個設けることにより、薄物大型鋳造品２５を鋳造するための狭くて長いキャビティ１６内の隅々にまで軽金属溶湯２を行き渡らせることが可能となる。また、ストーク２１の中途部に設けたチャンバー２９へ酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス２８を供給することにより、キャビティ１６内の空気を酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス２８で置換しチャンバー２９内及びキャビティ内を酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス２８で絶えず充満させる。これにより、軽金属溶湯２の表面に酸化膜ができることや軽金属溶湯２が燃焼することを防止できる。また、溶湯の流れ先端部で酸化膜が発生しにくく、複数の湯口（又はセキ）より注湯した際にも、湯じわ・湯境などの減少効果が期待できる。これにより、内部欠陥の少ない良好な鋳造品を得ることができる。また、これにより得られた鋳造品の強度は、ダイカスト製品の代わりとして実体強度を備えている。
【００５７】
また、この砂型を形成する砂種として、ジルコンフラワをブレンドすることにより鋳肌が向上される。
【００５８】
これにより、砂型１１を用いた低圧鋳造法であっても薄物大型鋳造品２５を得ることができるようになり、安価に薄物大型鋳造品２５の試作品を製造することができる。
【００５９】
また、酸化防止ガス２８として不活性ガスを用いることにより、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の薄物大型鋳造品２５を砂型１１を用いた低圧鋳造法で作製することができる。
【００６０】
更に、燃焼防止用ガス２８として６フッ化イオウと二酸化炭素との混合ガスまたはこれと同等のガスを用いることにより、マグネシウムまたはマグネシウム合金製の薄物大型鋳造品２５を砂型１１を用いた低圧鋳造法で作製することができる。
【００６１】
この製造装置を用いれば、例えば、肉厚１．５〜２．５ｍｍで４００×６００×５０（ｍｍ）程度以上、肉厚２．２〜４．０ｍｍで７００×１０００×３００（ｍｍ）程度以上の薄物大型鋳造品２５を鋳造することができる。また、サイズが１２００×１０００ｍｍ、肉厚１．５ｍｍの大物肉薄品を製造することもできた。
【００６２】
また、例えば、７００×１０５０×６５ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの４２インチ大型壁掛テレビ用の外枠２３なども得ることができる。また、６１０×１１００、肉厚２．０ｍｍの自動車のドアインナーパネルなども製造することができる。
【００６３】
【実施例】
次に、上述の製造装置を用いた鋳造品を作製した実施例に基づき本発明の効果を詳細に説明する。
［実施例１］
この実施例１は、本発明で用いる砂型低圧鋳造法により得られた鋳造品が鋳肌の平滑性が要求される試作品としても有効に利用できることを実証するための実施例である。いずれの実施例でも砂型のキャビティとしてテストピース用のものを採用した以外は上述した図１に示される製造装置と実質的に同一の装置を用いて以下の実験を行った。
【００６４】
ダイカスト試作品としては、試作品の表面に塗料を塗布して利用する場合などを含めてダイカスト製品の鋳肌に近い鋳肌が要求される場合がある。一般に砂型を用い、圧力をかけて注湯する場合には、鋳肌が粗くなり、鋳肌の改善が求められる。そこで、以下の砂型の造形は、樹脂自硬性鋳型とした。本発明者らの鋳肌の研究により、一般的な重力鋳造品（砂型重力鋳造法による鋳造品）では鋳肌のＲｚ（表面粗さ）は６９μｍであるところ、本発明の製造装置に従う低圧鋳造品では、砂粒の隙間に溶湯が入り込んでしまうため、Ｒｚは２１２μｍとダイカスト製品に比べて表面粗さが大きくなることが確認されている。
【００６５】
この実験では、砂種としては、三河珪砂７号、三河珪砂８号およびジルコニアフラワの３種の粒子径が異なる砂を用意し、表面粗さの向上を目指した。ここで、粒径は三河珪砂７号＞三河珪砂８号＞ジルコニアフラワの順であり、砂型としては、三河珪砂７号（砂型１）、三河珪砂８号（砂型２）、三河珪砂８号＋ジルコンフラワ１：１（砂型３）の三種類を用意した。各砂の粒度分布は表１のとおりである。ここで篩はタイラー社製の標準ふるいを用いた。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
砂型表面の拡大写真から三河珪砂７号の砂型１では、粒径が大きく、砂と砂との間に大きな隙間が見られた。また、三河珪砂８号の砂型２では、砂型１よりも粒径が小さいため隙間は減少しているが、まだ砂と砂との間に隙間が見られた。これに対して、粒子径の細かいジルコンフラワをブレンドして混練して造形され砂型３では、隙間がジルコンフラワによって埋められ、鋳型表面は詰まりが良好であった。
【００６８】
つぎに、これらの砂型１〜３を用いて実際に鋳造して得られた鋳造品の表面粗さを測定した。実験は、各砂型１〜３をそのまま用いたり（塗型なし）、塗型剤を刷毛塗り又はスプレー塗りにより塗布して各実験を行った。なお、塗型剤を刷毛塗りした場合には、塗型剤を塗布乾燥した後に柔らかい布で表面をなぞることにより刷毛痕によりできる大きな凹凸を消した。
【００６９】
結果を図５に示した。図５より明らかなとおり、塗型剤を塗布することにより表面粗さは向上し、さらに塗型剤の塗布方法として刷毛塗りが優れていた。また、砂型の種類に関しては、砂型３＞砂型２＞砂型１の順で表面の平滑性が向上していた。
【００７０】
つぎに、ジルコンフラワの最適配合割合を確認するために三河珪砂８号にジルコンフラワの配合割合を種々変化させて砂型を製作し、同様にして鋳肌の表面粗さを測定し、結果を図６に示した。
【００７１】
この図６において、塗型剤ありは、塗型剤を厚さ２０μｍ〜１００μｍの範囲内となるように塗布している。この結果、鋳物砂として珪砂にジルコンフラワのような微粒子状の鋳物砂を配合することにより、鋳肌が改善されることが確認された。また、塗型剤の塗布により何れの場合も鋳肌が改善されていた。
【００７２】
なお、三河珪砂８号に配合されるジルコンフラワの量が６０質量％を超えて多く混合した砂型を製作したが、この表面は砂型３に比較して粗くなってしまった。この原因としては、用いた混練機の混練が十分にできなかったためと考えられるが、いずれにしても、過度に細かい砂だけでは十分に平滑な表面を生産効率よく作製することが困難であると思われた。
【００７３】
以上の結果から、鋳肌が平滑であることが必要なダイカスト法の試作品が要求される場合には、ジルコンフラワなどの微粉末を適宜の割合で混合して造形された砂型を用いることがよく、その砂型に塗型剤を塗布すると更に鋳肌が向上されることが確認された。
【００７４】
また、この場合、１００メッシュ乃至２００メッシュ（７号又は８号砂）、好ましくは１５０メッシュ乃至２００メッシュ（８号砂）の範囲内及び３００メッシュ以下（微粉末）にそれぞれ粒度分布の極大値を有し、３５０メッシュ以下の微粒子（微粉末）の占める割合が全鋳物砂の１０質量％以上６０質量％以下、特に好ましくは２０質量％以上５０質量％以下の範囲内で含有されている鋳物砂より造形された砂型を用いることにより、低圧鋳造法でも改善された鋳肌を備えた試作品を製造することができることが確認された。また、この場合の微粒子の配合割合に最適値があることが確認された。
［実施例２］
この実施例２は、本発明で用いる砂型低圧鋳造品が実体強度試験を伴うダイカスト製品の試作品としても有効に利用できることを確認するための実施例である。いずれの実施例でも砂型のキャビティとしてテストピース用のものを採用した以外は上述した図１に示される製造装置と実質的に同一の装置を用いて以下の実験を行った。
【００７５】
ダイカスト試作品としては、実体強度試験を行うことが多い。それ故、ダイカスト試作品としては実機による量産されるダイカスト製品と同程度の実体強度を備えていることが要求される。そこで、板厚２，４，６ｍｍのテストピースを上述した製造装置と実質的に同一の装置を用いて以下の実験を行った。
【００７６】
本実施例におけるダイカスト製品の試作品としての目標値は、引張強さ：２００ＭＰａ以上、０．２％耐力：１２０ＭＰａ以上、伸び：１０％以上であるので、試作品を製作する材料には流動性がよく、熱処理により特性値の向上が可能なＡＣ４ＣＨ合金を用いた。
【００７７】
実施例１に従う低圧鋳造品と実質的に同一の装置により鋳造品（Ｆ）を作製したところ、何れの厚みのテストピースも目標値を満足することはなかった。
【００７８】
そこで、溶体化処理５４０°Ｃ×６時間（水焼き入れ）、時効１５０°Ｃ×２時間の条件で熱処理を行ったところ厚みが４ｍｍ以下のテストピースでは熱処理により目標値を達成することが確認された。
【００７９】
以上の結果をまとめて図７に示した。ここで、この熱処理していないテストピースは符号Ｆで示し、溶体化処理のみのテストピースを符号Ｔ４で示し、溶体化処理と時効処理を行ったテストピースを符号Ｔ６で示した。
【００８０】
肉厚が６ｍｍの場合には溶体化処理時間が長いと伸びが目標値を下回ったが、溶体化処理時間を４時間に設定すれば目標値をクリアすることができる。これにより、熱処理条件を変更させることにより目標値を達成することができると考えられる。
【００８１】
以上の結果より、砂型低圧鋳造法において、得られた鋳造品を熱処理することにより、実体強度試験が必要なダイカスト製品が目標の場合にも、実体強度試験に耐える試作品を作製することができることが理解される。
［実施例３］
この実施例３は、本発明で用いる砂型低圧鋳造品が形状がダイカスト製品と略同一のものが得られることを実証するためのものである。この点、本発明においては、薄物大型鋳造品を得るための試作品の製造を目的としているので、本発明に従う試作品の製造方法において同一形状のものが得られるか否かを定量的に理解するには、簡易には流動長を把握することである。
【００８２】
そこで、この実施例では、図８に示すように、肉厚が１．５ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ及び６ｍｍからなる流動性試験用木型から造形した砂型を用いて流動長を測定する実験を行った。本発明に従う砂型低圧鋳造法が優れていることを実証するために対照例として砂型重力鋳造法でも実験を行った。
【００８３】
結果をまとめて図９に示した。この図９において、ＡＤＰ法と略されている結果は、図１に示される製造装置と実質的に同一の装置を用いて行った結果であり、砂型低圧鋳造法は図１に示される製造装置において、チャンバー２９内に燃焼防止ガス又は酸化防止ガスを供給せずに大気雰囲気で行った実施例である。
【００８４】
砂型低圧鋳造法では酸化膜防止の有無にかかわらず何れの場合にも、肉厚が１．５ｍｍでは流動長が略２５０ｍｍ、肉厚が２ｍｍでは流動長が４００ｍｍ以上と砂型重力鋳造法に対比して略２倍の長さの流動長が得れた。
【００８５】
これにより、砂型低圧鋳造法に従えば、砂型重力鋳造法に比較して長い流動長を確保することが可能であり、これにより、砂型低圧鋳造法に従えば、砂型重力鋳造法に対比してダイカスト製品と略同一形状の試作品を製造しやすいことが確認された。
【００８６】
また、砂型低圧鋳造法に従えば、厚み（ｔ）が４ｍｍ以下であり、一辺の長さが少なくとも２００ｍｍ以上であり、かつ、長さ（ｌ）／厚み（ｔ）が５０以上で定義されるような薄物大型鋳造品の試作品がキャビティへ通じるインゲート（セキ、湯口）の数を複数個（多数）配置すれば、実体強度を備えた鋳造品が得られることが確認された。
【００８７】
また、また、以上により得られた鋳造品は、電磁シールド性にも優れたアルミニウム合金又はマグネシウム合金より形成されているので、電化製品や自動車部品などの試作品としての普及が期待される。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、薄物大型鋳造品をダイカスト法にて大量生産するためにダイカスト製品の設計図から量産金型を製作するに当たって、砂型低圧鋳造法により量産時と同一材料を用いて製品を鋳造試作し、該鋳造試作により得られた試作品の実製品としての評価結果を基にして量産金型を製作すれば、廉価でかつリスクを伴わずにダイカスト法により薄物大型鋳造品の量産金型を製作できる、という実用上有益な効果を発揮し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の側方断面図である。
【図２】図１の作動図である。
【図３】図１によって得られる製品を示す図である。
【図４】図１によって得られる製品を示す他の図である。
【図５】実施例により得られる試作品の表面粗さを測定した結果を示す図である。
【図６】実施例により得られる試作品の表面粗さを測定した結果を示す図である。
【図７】実施例により得られる試作品の引張強さを測定した結果を示す図である。
【図８】実施例に用いられた流動長試験用木型を説明する平面図である。
【図９】流動長試験結果を示す図である。
【符号の説明】
２　　軽金属溶湯
３　　ルツボ
１１　砂型
１６　キャビティ
１７　湯口
２１　ストーク
２５　薄物大型鋳造品
２８　酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス
２９　チャンバー
【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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