(57)【要約】      （修正有）【課題】  アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯を生砂を使用した砂型で鋳造することを可能にし、これにより、生産性を著しく改善することができるアルミニウム又はアルミニウム合金鋳物の鋳造方法を提供する。【解決手段】  鋳造ラインの造型チャンバ内でライン方向の前面及び後面にキャビティを有する単位砂型を作成し、ライン上の複数の単位砂型をその前面及び後面で重ねて連結砂型とし、この重ね面に設けた注湯口からアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯をキャビティ内に注入する。注入後の連結砂型を１又は複数個の単位砂型毎にその単位砂型の中間で切断して水中に浸漬して冷却する。その後、砂型を解体して砂型解体後の砂を乾燥した後、造型チャンバに供給して再利用に供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂型を作成する工程と、この砂型内にアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯を注入する工程と、前記砂型と共に鋳物を水又は液体冷媒により冷却する工程と、前記砂型を解体する工程とを有することを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金鋳物の鋳造方法。
【請求項２】
前記水冷する工程は、前記砂型を鋳物と共に水又は液体冷媒中に浸漬するものであることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金鋳物の鋳造方法。
【請求項３】
鋳造ラインの造型チャンバ内でライン方向の前面及び後面にキャビティを有する単位砂型を作成する工程と、ライン上の複数の単位砂型をその前面及び後面で重ねて連結砂型としこの重ね面に設けた注湯口からアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯を前記キャビティ内に注入する工程と、注入後の前記連結砂型を１又は複数個の単位砂型毎にその単位砂型の中間で切断して水又は液体冷媒中に浸漬する工程と、前記砂型を解体する工程とを有することを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金鋳物の鋳造方法。
【請求項４】
砂型解体後の砂を乾燥した後、前記造型チャンバに供給して再利用に供する工程を有することを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金鋳物の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用アルミホイール等のアルミニウム又はアルミニウム合金の鋳物の鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所謂アルミホイール等のアルミニウム又はアルミニウム合金製の鋳物は、金型鋳造法等の金型を使用する鋳造方法により製造されている。一方、鋳鉄の場合は、生砂により造型された鋳型（砂型）を使用した鋳造方法も採用されている。これは、鋳鉄の場合には、冷却速度が遅くても、鋳物品質上、問題がなく、また、鋳鉄の場合には、溶湯温度が高いため、金型を使用しにくいという事情があるためである。
【０００３】
このような背景技術のもとで、生砂鋳型を使用し、その冷却速度を考慮した鋳造方法が提案されている（特許文献１：特開２００２−３０７１５８）。この特許文献１には、循環鋳物砂の使用量を少なくできると共に冷却時間を鋳物ごとに調節できることを目的として、生砂鋳型へ溶湯を鋳込んだ後、鋳物の温度が固相線温度より低くなるまで１次冷却をし、その後、生砂鋳型の熱影響を受けていない部分を崩壊させて分離除去し、熱影響を受けた残り砂に包まれた状態の鋳物をそれぞれの鋳物の属性に応じた時間、２次冷却する鋳物の冷却方法が記載されている。なお、この特許文献１には鋳物の材質は記載されていない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０７１５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、アルミニウム又はアルミニウム合金の鋳物を生砂を使用した鋳型で鋳造する方法は、従来、行われておらず、また、特許文献１にもそのような方法は開示されていない。これは、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯を鋳込む場合、固相線近傍の冷却速度が十分速くないと、微細な鋳造組織が得られず、鋳造後の鋳物の品質が低いものとなってしまうためである。即ち、従来のアルミニウム又はアルミニウム合金鋳物は、必要な冷却速度を確保するために、金型鋳造法等の金型を使用した方法が採用されている。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯を生砂を使用した砂型で鋳造することを可能にし、これにより、生産性を著しく改善することができるアルミニウム又はアルミニウム合金鋳物の鋳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】
【０００７】
本発明に係るアルミニウム又はアルミニウム合金鋳物の鋳造方法は、砂型を作成する工程と、この砂型内にアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯を注入する工程と、前記砂型と共に鋳物を水又は液体冷媒により冷却する工程と、前記砂型を解体する工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
このアルミニウム又はアルミニウム合金鋳物の鋳造方法において、前記水又は液体冷媒により冷却する工程は、例えば、前記砂型を鋳物と共に水中に浸漬するものである。
【０００９】
本発明に係るアルミニウム又はアルミニウム合金鋳物の製造方法は、鋳造ラインの造型チャンバ内でライン方向の前面及び後面にキャビティを有する単位砂型を作成する工程と、ライン上の複数の単位砂型をその前面及び後面で重ねて連結砂型としこの重ね面に設けた注湯口からアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯を前記キャビティ内に注入する工程と、注入後の前記連結砂型を１又は複数個の単位砂型毎にその単位砂型の中間で切断して水又は液体冷媒中に浸漬する工程と、前記砂型を解体する工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
このアルミニウム又はアルミニウム合金鋳物の鋳造方法において、砂型解体後の砂を乾燥した後、前記造型チャンバに供給して再利用に供する工程を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯を砂型に鋳込んだ後、砂型と共に水又は液体冷媒中への浸漬等の方法で冷却し、鋳物を急冷しているので、金型鋳造法で鋳造した場合と同様に、鋳物の組織は微細になり、高強度のアルミニウム又はアルミニウム合金鋳物を得ることができる。また、この砂型を使用した鋳造方法は、ライン速度を律速しているのは、砂型の造型工程であるが、砂型の造型作業は比較的短く、また、複数のラインで造型することも可能であるので、砂型は順次十分な速度で供給することができる。これに対し、金型鋳造法の場合は、溶湯の注入工程、冷却工程、鋳型開き工程が一つの鋳造機で順次行われ、一つの鋳物の鋳造が終了しないと、次順の鋳造工程に入ることはできない。このため、金型鋳造法の場合は、生産性が極めて低いが、本発明のように、砂型を使用することにより、生産性が著しく向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金鋳物の鋳造方法の工程を示す工程図、図２は造型工程を示す縦断面図、図３は溶湯注入工程を示す模式的斜視図、図４は冷却工程を示す模式図、図５は砂型ばらし工程を示す模式的斜視図である。図２及び図３に示すように、造型及び溶湯注入工程は、同一のライン上で行われる。即ち、先ず、造型チャンバ１内で生砂を使用して鋳型（以下、砂型という）が製造される。この造型チャンバ１においては、その一方の側面に、鋳物製品の半割り状の形状を有する鋳物形状部分３が設けられた金型２がチャンバ１の上方に設けられた水平回転軸４により回転可能に支持されている。そして、造型チャンバ１の他方の側面には、同様に、鋳物製品の半割り状の形状を有する鋳物形状部分５が設けられた金型６が油圧シリンダのピストン７に固定されている。これにより、金型６はピストン７の進出により金型２との間で、それらの間の砂を押圧し、造型するようになっている。なお、造型チャンバ１には、その上面から砂が供給されるが、この砂は、後述する砂処理後の砂であり、砂型用の砂は循環使用される。
【００１３】
造型後、金型２が回転軸４を中心として上方に回動し、造型後の砂型１０（以下、単位砂型ともいう）が油圧シリンダの駆動により、ピストン７に押されて、前方のコンベア（ＰＭＣ：プレシジョンモードコンベア（商品名））１１上に押し出される。コンベア１１は、金型２と金型６とが対向する方向に延びており、造型チャンバ１内で造型された砂型１０がピストン７により押されてコンベア１１上に移載され、そのままコンベア１１の駆動により、造型チャンバ１から離隔する方向に移動する。
【００１４】
その後、単位砂型１０の前方及び後方の側面に形成された凹部には、中子１２が嵌入され、更に、コンベア１１上の前方の単位砂型１０と後方の単位砂型１０とが夫々その後方側面及び前方側面で重ねられて連結砂型１８となり、この重ね合わされた部分に、鋳込み空間であるキャビティ１４が形成される。なお、この重ね合わせ時に、キャビティ１４の下部に、溶湯注入用の注入口１３が形成される。
【００１５】
その後、図３に示すように、溶解炉２０内で溶解されたアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯２２が加圧式注湯機２１に供給され、溶湯２２はこの加圧式注湯機２１から湯口２２を介して単位砂型１０間の注湯口１３に加圧供給され、この注湯口１３を介してキャビティ１４内に注入される。
【００１６】
その後、連結砂型１８は、複数個（図示例は３個）の単位砂型１０について、砂型カッター１７により切断される。即ち、図示例の場合は、一つの単位砂型１０の略中間部を連結方向に垂直に切断し、２つの単位砂型１０をおいて、３つ目の単位砂型１０の略中間部を同様に切断する。これにより、図４に示すように、造型チャンバ１から送り出されてきた後連結された連結砂型１８が、３個の単位砂型に相当する長さの連結砂型１８に分割される。その後、造型注入ライン（コンベア１１）から、冷却ラインのメッシュコンベア２３上に移載される。
【００１７】
次いで、図４に示すように、連結砂型１８を、水槽３０内の冷却水３１中に、リフターを使用して下降させ、水中に浸漬して冷却する。この水冷開始時の砂型内の溶湯の温度はアルミニウム又はアルミニウム合金の固相線の直上であることが好ましく、水冷により、急冷されて常温近傍まで降下する。その後、リフターで連結砂型１８を水中から出し、次順の砂型ばらし工程に送る。
【００１８】
砂型ばらし工程においては、単位砂型１０毎に、振動フィーダー４０上に供給され、偏心カム４１により振動する振動フィーダー４０上で砂型が解体され、砂型はばらばらになると同時に、鋳造後の鋳物３３が振動フィーダー４０上に回収される。
【００１９】
振動フィーダー４０によりバラバラにされた砂は、砂受け４２上に落下し、この砂受け４２上で、バーナー４３により加熱されて乾燥される。その後、砂は、冷却槽内で冷却された後、ベルトコンベア４５上に移載され、砂は、このベルトコンベア４５により、図２に示す造型チャンバ１に供給されて、再利用される。このようにして、造型に使用される砂は、循環使用される。
【００２０】
得られた鋳物３３は、ショットブラストにより表面が研磨され、自動車用アルミホイール等の製品に仕上げられる。
【００２１】
このように、本実施形態においては、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯は生砂を使用した砂型（単位砂型１０）内に鋳込まれ、固相線温度直上の温度から砂型と共に水中に浸漬されて急冷されるから、金型鋳造法により鋳造した場合と同様に微細な鋳造組織を得ることができ、高品質の鋳物を得ることができる。しかも、本実施形態においては、ライン速度は砂型の造型に律速されているが、１個の砂型１０の造型に要する時間は短く、また、複数ラインで砂型を造型することもできるので、単位時間あたりに製造できる鋳物の数は多く、生産性が高い。従って、従来のアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯の鋳造方法である金型鋳造法のように、溶湯を注入した後、冷却を待ち、その後、型開きして鋳物を取り出し、その後、鋳型を組み立てて、次順の溶湯を注入するというように、一連の造型、注入、冷却工程が終了した後、次の鋳造工程に入らねばならない場合に比して、本発明の方法は著しく生産性を向上させることができる。
【００２２】
なお、本発明は上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、水冷方法については、水中浸漬の他に、冷却水の噴射等の方法もある。また、水冷ではなく、液体冷媒中に浸漬する方法もある。いずれの場合も、従来の砂型鋳造の場合に比して、鋳物の冷却速度を著しく高めることができる。更に、図２に示す単位砂型は、１個の単位砂型あたり、その前面及び後面に夫々鋳造すべき鋳物の半分のキャビティを設けたものであるから、１個の鋳物が鋳造される。しかし、本発明はこれに限らず、単位鋳型を連結する方向の前後の側面に複数個の半キャビティを形成することにより、１個の単位砂型に複数個の半キャビティを形成して、複数個の鋳物を鋳造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係るアルミニウム又はアルミニウム合金鋳物の鋳造方法の工程を示す工程図である。
【図２】造型工程を示す縦断面図である。
【図３】溶湯注入工程を示す模式的斜視図である。
【図４】冷却工程を示す模式図である。
【図５】砂型ばらし工程を示す模式的斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
１；造型チャンバ
２、６；金型
３，５；鋳物形状部分
７；油圧シリンダ
１０；単位砂型
１１：コンベア（ＰＭＣ）
１２；中子
１３；注湯口
１４；キャビティ
１７；カッター
１８；連結砂型
２０；溶解炉
２１；加圧式注湯機
２２；溶湯
２３：コンベア（メッシュコンベア）
３０；水槽
３１；冷却水
３３；鋳物
４０；振動フィーダー
４５；ベルトコンベア
【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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