(57)【要約】【課題】  熱処理炉（時効炉）を何等必要とすることなく、Ｔ６処理を施して、製品の強度などの機械的特性の充分な向上を図ることができる軽合金製鋳物の製造方法の提供を目的とする。【解決手段】  押し湯部を形成する砂型と、押し湯部から離れて配置され、キャビティの一部を形成する金型とでキャビティを構成する鋳型を準備する準備工程Ｓ１と、キャビティに軽合金溶湯を鋳込む鋳込み工程Ｓ２と、鋳込み後、金型を分離する分離工程Ｓ３と、金型が分離された鋳物の表面に冷却媒体を接触させて、鋳物を焼入れする焼入れ工程Ｓ４と、鋳物を砂型および保温手段で覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程Ｓ６とを備えたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押し湯部を形成する砂型と、押し湯部から離れて配置され、キャビティの一部を形成する金型とでキャビティを構成する鋳型を準備する準備行程と、
上記キャビティに軽合金溶湯を鋳込む鋳込み工程と、
鋳込み後、金型を分離する分離工程と、
金型が分離された鋳物の表面に冷却媒体を接触させて、鋳物を焼入れする焼入れ工程と、
鋳物を上記砂型および保温手段で覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程とを備えた
軽合金製鋳物の製造方法。
【請求項２】
押し湯部を形成する砂型と、押し湯部から離れて配置され、キャビティの一部を形成する金型とでキャビティを構成する鋳型を準備する準備行程と、
上記キャビティに軽合金溶湯を鋳込む鋳込み工程と、
鋳込み後、金型を分離する分離工程と、
金型が分離された鋳物の表面に冷却媒体を吹付けて、鋳物を焼入れする焼入れ工程と、
上記冷却媒体の吹付け状態を所定時間継続した後に、吹付けを停止する継続工程と、
鋳物を上記砂型および保温手段で覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程とを備えた
軽合金製鋳物の製造方法。
【請求項３】
押し湯部を形成する砂型と、押し湯部から離れて配置され、キャビティの一部を形成する金型とでキャビティを構成する鋳型を準備する準備工程と、
上記キャビティに軽合金溶湯を鋳込む鋳込み工程と、
鋳込み後、金型を分離する分離工程と、
金型が分離された鋳物の表面に焼入れ用の冷却媒体を吹付けて鋳物を焼入れする焼入れ工程と、
焼入れ後に上記鋳物の表面に調整冷却用の冷却媒体を吹付けて冷却を所定時間継続した後に、吹付けを停止する継続工程と、
鋳物を上記砂型および保温手段で覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程とを備えた
軽合金製鋳物の製造方法。
【請求項４】
水溶性バインダを含有し、押し湯部が形成された砂型と、押し湯部から離れて配置され、キャビティの一部を形成する金型とでキャビティを構成する鋳型を準備する準備工程と、
上記キャビティに軽合金溶湯を鋳込む鋳込み工程と、
鋳込み後、金型を分離する分離工程と、
金型が分離された鋳物の表面に冷却媒体を吹付けて、鋳物を焼入れする焼入れ工程と、
上記砂型および鋳物を水中に浸漬して鋳物を冷却すると共に、砂型を崩壊させる水没工程と、
水中から鋳物を取出した後、鋳物を保温手段で覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程とを備えた
軽合金製鋳物の製造方法。
【請求項５】
非水溶性の硬化性バインダを含有し、押し湯部が形成された砂型と、押し湯部から離れて配置され、キャビティの一部を形成する金型とでキャビティを構成する鋳型を準備する準備工程と、
上記キャビティに軽合金溶湯を鋳込む鋳込み工程と、
鋳込み後、金型を分離する分離工程と、
上記砂型および鋳物を水中に浸漬して金型が分離された鋳物の表面を冷却する焼入れ工程と、
水中から砂型および鋳物を取出した後、鋳物を上記砂型および保温手段で覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程とを備えた
軽合金製鋳物の製造方法。
【請求項６】
上記保温手段は断熱材に設定された
請求項１〜５の何れか１に記載の軽合金製鋳物の製造方法。
【請求項７】
上記軽合金製鋳物はアルミニウム合金製鋳物に設定され、
上記焼入れの温度を４８０〜５３０℃に設定し、
時効処理は１６０〜２４０℃の温度範囲内に１〜２時間保つように設定した
請求項１〜５の何れか１に記載の軽合金製鋳物の製造方法。
【請求項８】
上記軽合金製鋳物はアルミニウム合金製またはマグネシウム合金製のシリンダヘッドに設定され、
金型で形成される鋳物の表面はシリンダヘッドの燃焼室側に設定された
請求項１〜５の何れか１に記載の軽合金製鋳物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋳型を用いてアルニミウム合金やマグネシウム合金などの軽合金製鋳物を鋳造するような軽合金製鋳物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、アルミニウム合金製鋳物またはマグネシウム合金製鋳物は、強度などの機械的特性の向上を目的として熱処理が施される。  
上述の熱処理としてはＴ６処理（溶体化処理後に人工時効硬化処理する熱処理）が有効であり、アルミニウム合金製鋳物の場合のＴ６処理は、例えば５００℃前後で８〜１０時間の溶体化処理を施した後に、１８０℃前後で５〜１０時間の人工時効処理が行なわれており、この人工時効処理はアルミニウム合金製鋳物を加熱炉（時効炉）内に配置して行なわれるので、熱処理炉としての加熱炉が必要なことは勿論、エネルギ消費が大となる問題点があった。
【０００３】
一方、鋳型を用いてアルミニウム合金製鋳物を鋳造する方法としては、次のような方法がある。  
すなわち、Ｖ型エンジンのシリンダブロックをアルミニウム合金製鋳物で鋳造する場合、シリンダブロックの燃焼室側と対応する部分を金型で構成し、その他の部分を砂型で構成し、これら金型および砂型で形成されたキャビティおよび押し湯部に対して、シーリング機構を介してランナを取付け、アルミニウム合金の溶湯を下方からランナ、開放されたシーリング機構、および押し湯部を介してキャビティに注湯し、次にシーリング機構を閉塞した後に、金型および砂型から成る鋳型全体を反転させ、溶湯の凝固後に、まず金型を分離し、分離部分の鋳物面を液体の冷却媒体を用いて冷却して、指向性凝固させるものである（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１に開示されたこの従来方法においては、鋳型全体を反転させる必要があるので、鋳造装置が複雑化する問題点があり、また鋳造後において溶体化処理（焼入れ）および時効処理を施す点については何等の記載も示唆もないので、アルミニウム合金製鋳物の強度などの充分な機械的特性が得られない問題点があった。
【０００５】
また他の従来方法としては、アルミニウム合金の溶湯を４９ＭＰａ以上の鋳込圧力で金型内に加圧充填して凝固させ、凝固完了後に鋳物を金型より取り出して直ちに水に浸漬して焼入れを施し、焼入れ後に人工時効処理を実施するものがある（特許文献２参照）。
【０００６】
この特許文献２に開示された従来方法は、全て金型を用いて鋳造する方法であるうえ、上述の熱処理（焼入れ、人工時効処理）は製品（鋳物）を金型から取り出した後の処理である関係上、人工時効処理には必然的に時効炉が必要となり、エネルギ消費が大となるものと推考される。  
【特許文献１】特許第３０６８１８５号公報
【特許文献２】特開平８−２２５９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明は、押し湯部をもった砂型と、金型とでキャビティを構成し、鋳込み後に金型のみを分離して、金型が分離された鋳物の表面を冷却媒体により局部冷却して焼入れ（溶体化処理）し、その後、押し湯部の保有熱を有効利用して時効処理を行なうことにより、熱処理炉（時効炉）を何等必要とすることなく、Ｔ６処理を施して、製品の強度などの機械的特性の充分な向上を図ることができる軽合金製鋳物の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による軽合金製鋳物の製造方法は、押し湯部を形成する砂型と、押し湯部から離れて配置され、キャビティの一部を形成する金型とでキャビティを構成する鋳型を準備する準備工程と、上記キャビティに軽合金溶湯を鋳込む鋳込み工程と、鋳込み後、金型を分離する分離工程と、金型が分離された鋳物の表面に冷却媒体を接触させて、鋳物を焼入れする焼入れ工程と、鋳物を上記砂型および保温手段で覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程とを備えたものである。
【０００９】
上述の軽合金としてはＪＩＳ規格ＡＣ４Ｂなどのアルミニウム合金や、ＪＩＳ規格ＭＣ１などのマグネシウム合金を用いることができる。また冷却媒体としては水を用いることができ、製造される鋳物はエンジンのシリンダヘッドに設定してもよい。
【００１０】
上記構成によれば、準備工程で、砂型と金型との両者によりキャビティを備えた鋳型が構成され、鋳込み工程で、キャビティに軽合金溶湯が鋳込まれ、次の分離工程で、鋳込み後において砂型を残した状態で金型のみが分離（離型）され、次の焼入れ工程で、金型が分離された鋳物の表面に冷却媒体を接触させて、鋳物を焼き入れし、次の時効処理工程で、鋳物を上述の砂型および保温手段で覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ。
【００１１】
このように、金型分離後に冷却媒体による局部冷却により、必要部を焼入れし、かつ押し湯部の保有熱を有効利用して、焼入れ（溶体化処理）と時効処理とを容易に行なうことができ、しかも時効処理は鋳物を砂型と保温手段とで覆って、押し湯部の保有熱を有効利用して実行するので、熱処理炉（時効炉）を何等必要とすることなく、またエネルギ消費もなくＴ６処理を施して、製品の強度などの機械的特性の充分な向上を図ることができる。
【００１２】
この発明による軽合金製鋳物の製造方法は、また、押し湯部を形成する砂型と、押し湯部から離れて配置され、キャビティの一部を形成する金型とでキャビティを構成する鋳型を準備する準備工程と、上記キャビティに軽合金溶湯を鋳込む鋳込み工程と、鋳込み後、金型を分離する分離工程と、金型が分離された鋳物の表面に冷却媒体を吹付けて、鋳物を焼入れする焼入れ工程と、上記冷却媒体の吹付け状態を所定時間継続した後に、吹付けを停止する継続工程と、鋳物を上記砂型および保温手段で覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程とを備えたものである。
【００１３】
上記構成によれば、準備工程で、砂型と金型との両者によりキャビティを備えた鋳型が構成され、鋳込み工程で、キャビティに軽合金溶湯が鋳込まれ、次の分離工程で、鋳込み後において砂型を残した状態で金型のみが分離（離型）され、次の焼入れ工程で、金型が分離された鋳物の表面に冷却媒体を吹付けて、鋳物を焼入れし、次の継続工程で、冷却媒体の吹付け状態を所定時間継続した後に、吹付けを停止し、次の時効処理工程で、鋳物を上述の砂型および保温手段で覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ。
【００１４】
このように、金型分離後に冷却媒体による局部冷却により、必要部を焼入れし、かつ押し湯部の保有熱を有効利用して、焼入れ（溶体化処理）と時効処理とを容易に行なうことができ、しかも時効処理は鋳物を砂型と保温手段とで覆って、押し湯部の保有熱を有効利用して実行するので、熱処理炉（時効炉）を何等必要とすることなく、またエネルギ消費もなくＴ６処理を施して、製品の強度などの機械的特性の充分な向上を図ることができる。
【００１５】
この発明による軽合金製鋳物の製造方法は、さらに、押し湯部を形成する砂型と、押し湯部から離れて配置され、キャビティの一部を形成する金型とでキャビティを構成する鋳型を準備する準備工程と、上記キャビティに軽合金溶湯を鋳込む鋳込み工程と、鋳込み後、金型を分離する分離工程と、金型が分離された鋳物の表面に焼入れ用の冷却媒体を吹付けて鋳物を焼入れする焼入れ工程と、焼入れ後に上記鋳物の表面に調整冷却用の冷却媒体を吹付けて冷却を所定時間継続した後に、吹付けを停止する継続工程と、鋳物を上記砂型および保温手段で覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程とを備えたものである。
【００１６】
上述の鋳物の表面に吹付ける焼入れ用の冷却媒体と調整冷却用の冷却媒体とは共に水に設定し、焼入れ工程では冷却水を吹付け、継続工程では霧状の水（いわゆる霧水）を吹付けるように構成してもよい。また冷却水の吹付けから霧水の吹付けへの切換えにより、製品温度が効果的に時効現象を引き出せる温度範囲にコントロールすることが望ましい。
【００１７】
上記構成によれば、準備工程で、砂型と金型との両者によりキャビティを備えた鋳型が構成され、鋳込み工程で、キャビティに軽合金溶湯が鋳込まれ、次の分離工程で、鋳込み後において砂型を残した状態で金型のみが分離（離型）され、次の焼入れ工程で、金型が分離された鋳物の表面に焼入れ用の冷却媒体を吹付けて、鋳物を焼入れし、次の継続工程で、焼入れ後に上記鋳物の表面に調整冷却用の冷却媒体を吹付けて冷却を所定時間継続した後に、吹付けが停止され、次の時効処理工程で、鋳物を上記砂型および保温手段で覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ。
【００１８】
このように、金型分離後に冷却媒体による局部冷却により、必要部を焼入れし、かつ押し湯部の保有熱を有効利用して、焼入れ（溶体化処理）と時効処理とを容易に達成することができ、さらに時効処理は鋳物を砂型と保温手段とで覆って、押し湯部の保有熱を有効利用して実行するので、熱処理炉（時効炉）を何等必要とすることなく、またエネルギ消費もなくＴ６処理を施して、製品の強度などの機械的特性の充分な向上を図ることができる。
【００１９】
しかも、継続工程においては調整冷却用の冷却媒体を吹付けるものであるから、
この冷却媒体を霧水または冷却風に設定することができ、鋳物の表面に吹付けられた霧水は気化する。この結果、固定的な冷却ステーションが不要となり、製品の搬送中に製品としての鋳物を調整冷却することができ、生産効率の向上を図ることができる。
【００２０】
この発明による軽合金製鋳物の製造方法はさらに、水溶性バインダを含有し、押し湯部が形成された砂型と、押し湯部から離れて配置され、キャビティの一部を形成する金型とでキャビティを構成する鋳型を準備する準備工程と、上記キャビティに軽合金溶湯を鋳込む鋳込み工程と、鋳込み後、金型を分離する分離工程と、金型が分離された鋳物の表面に冷却媒体を吹付けて、鋳物を焼入れする焼入れ工程と、上記砂型および鋳物を水中に浸漬して鋳物を冷却すると共に、砂型を崩壊させる水没工程と、水中から鋳物を取出した後、鋳物を保温手段で覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程とを備えたものである。
【００２１】
上述の水溶性バインダは、硫酸マグネシウム水和物、硫酸アルミニウム水和物、硫酸ナトリウム水和物、硫酸ニッケル水和物、硫酸マンガン水和物のうちの少なくとも１種の無機硫酸化合物に設定してもよく、特に硫酸マグネシウム水和物が安定した鋳型強度を確保する上で好ましい。一方、保温手段は断熱材に設定してもよい。  
上記構成によれば、準備工程で、砂型と金型との両者によりキャビティを備えた鋳型が構成され、鋳込み工程で、キャビティに軽合金溶湯が鋳込まれ、次の分離工程で、鋳込み後において砂型を残した状態で金型のみが分離（離型）され、次の焼入れ工程で、金型が分離された鋳物の表面に冷却媒体を吹付けて、鋳物を焼入れし、次の水没工程で、砂型および鋳物を水中に浸漬して鋳物を冷却すると共に、水溶性バインダで造型された砂型を崩壊させ、次の時効処理工程で、水中から鋳物を取出した後に、鋳物を保温手段で覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ。
【００２２】
このように、金型分離後に冷却媒体による局部冷却により、必要部を焼入れし、かつ押し湯部の保有熱を有効利用して、焼入れ（溶体化処理）と時効処理とを容易に達成することができ、さらに時効処理は鋳物を保温手段で覆って、押し湯部の保有熱を有効利用して実行するので、熱処理炉（時効炉）を何等必要とすることなく、またエネルギ消費もなくＴ６処理を施して、製品の強度などの機械的特性の充分な向上を図ることができる。
【００２３】
しかも、水没工程で、砂型および鋳物を水中に浸漬するので、水溶性バインダで造型された砂型の崩壊分離が達成できると共に、押し湯部の余分な温度を水没により下げることができるので、焼入れ工程後から時効処理工程までの鋳物の冷却時間を効率的に短縮することができる。
【００２４】
この発明による軽合金製鋳物の製造方法はさらに、非水溶性の硬化性バインダを含有し、押し湯部が形成された砂型と、押し湯部から離れて配置され、キャビティの一部を形成する金型とでキャビティを構成する鋳型を準備する準備工程と、上記キャビティに軽合金溶湯を鋳込む鋳込み工程と、鋳込み後、金型を分離する分離工程と、上記砂型および鋳物を水中に浸漬して金型が分離された鋳物の表面を冷却する焼入れ工程と、水中から砂型および鋳物を取出した後、鋳物を上記砂型および保温手段で覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程とを備えたものである。
【００２５】
上述の非水溶性の硬化性バインダは、主材料のフェノール樹脂と硬化剤のポリイソシアネートを含み、アミンガスで硬化するもの、あるいは、主材料のフェノール樹脂と硬化剤のヘキサメチレンテトラミンを含み、熱によって硬化するものに設定してもよい。  
上記構成によれば、準備工程で、砂型と金型との両者によりキャビティを備えた鋳型が構成され、鋳込み工程で、キャビティに軽合金溶湯が鋳込まれ、次の分離工程で、鋳込み後において砂型を残した状態で金型のみが分離（離型）され、次の焼入れ工程で、砂型および鋳物を水中に浸漬して金型が分離された鋳物の表面を冷却して鋳物を焼入れし、次の時効処理工程で、水中から砂型および鋳物を取出した後に、鋳物を砂型と保温手段とで覆って、押し湯部の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ。
【００２６】
このように、金型分離後に砂型および鋳物を水中に浸漬して金型が分離された鋳物の表面を冷却して、必要部を焼入れし、その後、砂型と保温手段とで鋳物を覆った状態下にて押し湯部の保有熱を有効利用して、時効処理を達成することができ、さらに上述の時効処理は鋳物を保温手段で覆って、押し湯部の保有熱を有効利用して実行するので、熱処理炉（時効炉）を何等必要とすることなく、またエネルギ消費もなくＴ６処理を施して、製品の強度などの機械的特性の充分な向上を図ることができる。
【００２７】
しかも、砂型および鋳物を水中に浸漬して焼入れを実行するので、押し湯部の余分な温度を水により下げることができ、この結果、焼入れ工程から時効処理工程までの鋳物の冷却時間を効率的に短縮することができる。
【００２８】
この発明の一実施態様においては、上記保温手段は断熱材に設定されたものである。  
上記構成によれば、保温手段としてガラスウール成形体、石膏ボードなどの断熱材を用いるものである。つまり、保温手段としては低温ヒータを用いてもよいが、低温ヒータを用いることなく、断熱材を用いると、消費電力が不要となり省エネルギ化を図ることができる。
【００２９】
この発明の一実施態様においては、上記軽合金製鋳物はアルミニウム合金製鋳物に設定され、上記焼入れの温度を４８０〜５３０℃に設定し、時効処理は１６０〜２４０℃の温度範囲内に１〜２時間保つように設定したものである。  
これは、焼入れ温度が４８０℃以下では、溶体化処理が不十分となり、５３０℃以上では鋳物が軟化し形状保持が困難となる。また、時効処理の温度が１６０℃以下では時効処理に時間を要し、２４０℃を超えると過時効となり強度が低下する。さらに時効処理時間は少なくとも１時間は必要であり、２時間保つことで十分な時効処理効果を得ることができる。
【００３０】
上記構成によれば、熱処理条件を上述の如く設定したので、製造された鋳物の充分な引張り強度および耐力を確保することができる。  
この発明の一実施態様においては、上記軽合金製鋳物はアルミニウム合金製またはマグネシウム合金製のシリンダヘッドに設定され、金型で形成される鋳物の表面はシリンダヘッドの燃焼室側に設定されたものである。
【００３１】
上記構成によれば、次の如き効果がある。すなわち、金型に接するシリンダヘッドの燃焼室側の溶湯は砂型の部分よりも早く凝固して、金属組織が緻密になると共に、鋳物の寸法精度が高くなり、しかも、シリンダヘッドの燃焼室側はエンジンの作動時に加熱、冷却が繰り返されるが、金属組織が緻密なうえにＴ６処理が施されて、その機械的特性が向上しているので、熱疲労クラックに対しても強くなる。
【発明の効果】
【００３２】
この発明によれば、押し湯部をもった砂型と、金型とでキャビティを構成し、鋳込み後に金型のみを分離して、金型が分離された鋳物の表面を冷却媒体により局部冷却して鋳物を焼入れ（溶体化処理）し、その後、押し湯部の保有熱を有効利用して時効処理を行なうので、熱処理炉（時効炉）を何等必要とすることなく、Ｔ６処理を施して、製品の強度などの機械的特性の充分な向上を図ることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
熱処理炉（時効炉）を何等必要とすることなく、Ｔ６処理を施して、製品の強度などの機械的特性の充分な向上を図るという目的を、押し湯部をもった砂型と、金型とでキャビティを構成し、鋳込み後に金型のみを分離して、金型が分離された鋳物の表面を冷却媒体により局部冷却して鋳物を焼入れ（溶体化処理）し、その後、鋳物を断熱材または／および砂型で覆って、押し湯部の保有熱を有効利用して時効処理を行なうという方法により実現した。
【実施例】
【００３４】
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。  
図面は軽合金製鋳物の製造方法を示すが、まず図１を参照してこの製造方法に用いる鋳型の構成について説明する。
【００３５】
この鋳型は、複数の砂型１〜５と、中子６と、金型７とで構成されている。複数の砂型１〜５のうちの砂型１，２，３により押し湯部８（ｒｉｓｅｒ）を形成し、この押し湯部８のシリンダヘッド気筒列方向（長手方向）の端部には軽合金溶湯としてのアルミニウム合金溶湯またはマグネシウム合金溶湯を注入する湯口９（ｇａｔｅ）が形成されている。
【００３６】
また複数の砂型１〜５のうちの砂型３，４，５と、押し湯部８から離れて配置されてキャビティの一部を形成する金型７とで、キャビティ１０を構成している。このキャビティ１０内には砂型にて造型された上述の中子６を配置すると共に、砂型３に形成した複数の湯道１１（ｒｕｎｎｅｒ、但し図面では図示の便宜上、１つの湯道のみを示す）により、上側の押し湯部８と、下側のキャビティ１０とを連通接続している。
【００３７】
この実施例で鋳造する鋳物はアルミニウム合金製またはマグネシウム合金製のエンジンのシリンダヘッドであるため、金型７で形成される鋳物の表面はシリンダヘッドの燃焼室側に設定している。
【００３８】
またシリンダヘッドをアルミニウム合金製とする場合には、ＪＩＳ規格ＡＣ４Ｂで示されるアルミニウム合金を用いる。このアルミニウム合金は、Ｃｕが２．０〜４．０％、Ｓｉが７．０〜１０．０％、Ｍｇが０．６％以下、Ｚｎが１．０％以下、Ｆｅが１．２％以下、Ｍｎが０．８％以下、Ｎｉが０．５％以下、Ｔｉが０．２％以下、残部がアルミニウムの合金である。
【００３９】
一方、シリンダヘッドをマグネシウム合金製とする場合には、ＪＩＳ規格ＭＣ１で示されるマグネシウム合金を用いる。このマグネシウム合金は、Ａｌが５．３〜６．７％、Ｚｎが２．５％〜３．５％。Ｍｎが０．１５％〜０．６％、Ｓｉが０．３０以下、Ｃｕが０．１０％以下、Ｎｉが０．０１％以下、残部がマグネシウムのマグネシウム合金鋳物１種に相当する合金である。  
さらに、上述の砂型１〜５および中子６は、水溶性バインダとしての硫酸マグネシウム水和物と鋳物砂とを用いて予め造型されたものである。
【００４０】
（実施例１）  
次に、図２〜図７を参照して上述の鋳型（図１参照）を用いて軽合金製鋳物を製造する方法について詳述する。  
なお、以下の実施例においてはアルミニウム合金製のシリンダヘッドを鋳造する方法を例示する。  
図２に示す工程図の準備工程Ｓ１で、押し湯部８を形成する砂型と、押し湯部８から離れて配置され、キャビティ１０の一部を形成する金型７とでキュビティ１０を構成する鋳型（図１参照）を準備する。
【００４１】
次に図２に示す工程図の鋳込み工程Ｓ２で、図３に示すように、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ４Ｂ）の溶湯１２を、湯口９から押し湯部８および湯道１１を介してキャビティ１０に注湯すると、アルミニウム合金溶湯１２の凝固後には、図４に示すように鋳物としてのシリンダヘッド部１３と押し湯部１４とが形成される。
【００４２】
次に、図２に示す工程図の分離工程Ｓ３で、図５に示すように鋳込み後において砂型１〜５および中子６を残した状態で、金型７のみを分離する。  
次に、図２に示す工程図の焼入れ工程Ｓ４で、図６に示すように金型７が分離された鋳物としてのシリンダヘッド部１３の表面つまりシリンダヘッドの燃焼室側の面に冷却媒体としての水１５を吹付けて、鋳物の必要部分を局部冷却して、焼入れする。
【００４３】
ここで、焼入れ温度は４８０〜５３０℃に設定し、複数のノズル１６からの水１５を、金型７が分離されて鋳型表面に露呈したシリンダヘッド部１３の燃焼室と対応する面に吹付けて、約１分間で３００℃以下まで急冷して、シリンダヘッド部１３を溶体化処理するものである。
【００４４】
なお、ノズル１６からシリンダヘッド部１３に吹付けられた水１５が流下するので、冷却ステーションＳＴ１には、この水１５を受けるタンク１７が設けられている。
【００４５】
次に、図２に示す工程図の継続工程Ｓ５で、図６と同一の冷却ステーションＳＴ１において冷却媒体としての水１５の吹付け状態を所定時間継続した後に、吹付けを停止する。
【００４６】
この水１５の吹付けを停止するタイミングは、次の時効処理においてシリンダヘッド部１３の燃焼室側Ａ（以下単に製品部Ａと略記する）と、押し湯部１４に近い側Ｂ（以下単に製品部Ｂと略記する）との温度が押し湯部１４からの熱の伝達を見込して時効条件としての１６０〜２４０℃に復熱が可能なタイミングに設定する。
【００４７】
この実施例では、図８に鋳物の温度推移を示すように、焼入れ工程Ｓ４および継続工程Ｓ５における水１５の吹付け（シャワーリング）時間をトータルで約２０分間に設定し、製品部Ａの温度ａを１００℃以下に低下させ、製品部Ｂの温度ｂを１５０℃以下に低下させ、また押し湯部１４の温度ｃを３００℃付近まで低下させている。
【００４８】
次に図２に示す工程図の時効処理工程Ｓ６で、図７に示すように鋳物としてのシリンダヘッド部１３および押し湯部１４を上述の砂型１〜５および保温手段としての断熱材（ガラスウール成形体）１８で覆って、押し湯部１４の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保って、時効処理を施す。
【００４９】
この時効処理は１６０〜２４０℃の温度範囲内において１〜２時間保つように設定されている。  
図７に示すように、鋳物外周に砂型１〜５を残した状態で、シリンダヘッド部１３、押し湯部１４および砂型１〜５を断熱材１８上に載置すると、鋳物の温度を外界から遮断することができ、製品部Ａ，Ｂは押し湯部１４からの熱伝導を受けて、時効に効果的な温度範囲まで復熱させることができ、均熱状態下において所定時間保つことにより、時効処理が施され、特に製品部Ａは焼入れ工程Ｓ４での焼入れと、時効処理工程Ｓ６での時効処理との両処理により、結果的にＴ６処理が施されることになる。
【００５０】
図９、図１０、図１１は本実施例の製造方法による製品部Ａ，Ｂの引張り強度、０．２％耐力、破断伸びのそれぞれの測定結果を特性Ｚで示し、比較例として鋳込みまでを実行した後に放置（いわゆる鋳放し）したものについて同様に製品部Ａ，Ｂに相当する部分の引張り強度、０．２％耐力、破断伸びのそれぞれを測定した結果を特性Ｘで示し、比較例として鋳込み、および離型後にシャワーリングによる冷却を実施し、時効処理を行なわないものについて同様に製品部Ａ，Ｂに相当する部分の引張り強度、０．２％耐力、破断伸びのそれぞれを測定した結果を特性ｙで示す。
【００５１】
図９，図１０から明らかなように本実施例の製造方法による特性ｚは引張り強度および０．２％耐力の双方とも比較例の特性ｘ，ｙに対して優れたものとなった。
【００５２】
また図１１から明らかなように本実施例の製造方法による特性ｚは破断伸びが比較例の特性ｘ，ｙに対して低下するものの、製品つまりシリンダヘッドとしての要求は充分に満足することができる。
【００５３】
このように、図１〜図１１で示した実施例の軽合金製鋳物の製造方法は、押し湯部８を形成する砂型１〜５と、押し湯部８から離れて配置され、キャビティ１０の一部を形成する金型７とでキャビティ１０を構成する鋳型を準備する準備工程Ｓ１と、上記キャビティ１０に軽合金溶湯１２を鋳込む鋳込み工程Ｓ２と、鋳込み後、金型７を分離する分離工程Ｓ３と、金型７が分離された鋳物の表面に冷却媒体（水１５参照）を接触させて、鋳物を焼入れする焼入れ工程Ｓ４と、鋳物を上記砂型１〜５および断熱材１８で覆って、押し湯部１４の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程Ｓ６とを備えたものである。
【００５４】
この構成によれば、準備工程Ｓ１で、砂型１〜５と金型７との両者によりキャビティ１０を備えた鋳型が構成され、鋳込み工程Ｓ２で、キャビティ１０に軽合金溶湯１２が鋳込まれ、次の分離工程Ｓ３で、鋳込み後において砂型１〜５を残した状態で金型７のみが分離（離型）され、次の焼入れ工程Ｓ４で、金型７が分離された鋳物の表面に冷却媒体を接触させて、鋳物を焼き入れし、次の時効処理工程Ｓ６で、鋳物を上述の砂型１〜５および断熱材１８で覆って、押し湯部１４の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ。
【００５５】
このように、金型７の分離後に冷却媒体による局部冷却により、必要部を焼入れし、かつ押し湯部１４の保有熱を有効利用して、焼入れ（溶体化処理）と時効処理とを容易に行なうことができ、しかも時効処理は鋳物を砂型１〜５と保温手段としての断熱材１８とで覆って、押し湯部１４の保有熱を有効利用して実行するので、熱処理炉（時効炉）を何等必要とすることなく、またエネルギ消費もなくＴ６処理を施して、製品の強度などの機械的特性の充分な向上を図ることができる。
【００５６】
図１〜図１１で示した実施例の軽合金製鋳物の製造方法は、また、押し湯部８を形成する砂型１〜５と、押し湯部８から離れて配置され、キャビティ１０の一部を形成する金型７とでキャビティ１０を構成する鋳型を準備する準備工程Ｓ１と、上記キャビティ１０に軽合金溶湯１２を鋳込む鋳込み工程Ｓ２と、鋳込み後、金型７を分離する分離工程Ｓ３と、金型７が分離された鋳物の表面に冷却媒体（水１５参照）を吹付けて、鋳物を焼入れする焼入れ工程Ｓ４と、上記冷却媒体（水１５参照）の吹付け状態を所定時間継続した後に、吹付けを停止する継続工程Ｓ５と、鋳物を上記砂型１〜５および保温手段（断熱材１８参照）で覆って、押し湯部１４の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程Ｓ６とを備えたものである。
【００５７】
この構成によれば、準備工程Ｓ１で、砂型１〜５と金型７との両者によりキャビティ１０を備えた鋳型が構成され、鋳込み工程Ｓ２で、キャビティ１０に軽合金溶湯１２が鋳込まれ、次の分離工程Ｓ３で、鋳込み後において砂型１〜５を残した状態で金型７のみが分離（離型）され、次の焼入れ工程Ｓ４で、金型７が分離された鋳物の表面に冷却媒体（水１５参照）を吹付けて、鋳物を焼入れし、次の継続工程Ｓ５で、冷却媒体の吹付け状態を所定時間継続した後に、吹付けを停止し、次の時効処理工程Ｓ６で、鋳物を上述の砂型１〜５および保温手段（断熱材１８参照）で覆って、押し湯部１４の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ。
【００５８】
このように、金型７の分離後に冷却媒体（水１５参照）による局部冷却により、必要部を焼入れし、かつ押し湯部１４の保有熱を有効利用して、焼入れ（溶体化処理）と時効処理とを容易に行なうことができ、しかも、時効処理は鋳物を砂型１〜５と保温手段（断熱材１８参照）とで覆って、押し湯部１４の保有熱を有効利用して実行するので、熱処理炉（時効炉）を何等必要とすることなく、またエネルギ消費もなくＴ６処理を施して、製品の強度などの機械的特性の充分な向上を図ることができる。なお、押し湯部８，１４を設けたので、製品内部に空洞（引け巣または巣）が形成されることがないうえ、砂型１〜５および中子６はその崩壊後に再利用することができるのは勿論である。
【００５９】
また、上記保温手段は断熱材１８に設定されたものである。  
この構成によれば、保温手段としてガラスウール成形体などの断熱材１８を用いるものである。つまり、保温手段としては低温ヒータを用いてもよいが、低温ヒータを用いることなく、断熱材１８を用いると、消費電力が不要となり省エネルギ化を図ることができる。  
しかも、上記焼入れの温度を４８０〜５３０℃に設定し、時効処理は１６０〜２４０℃の温度範囲内に１〜２時間保つように設定したものである。
【００６０】
この構成によれば、熱処理条件を上述の如く設定したので、製造された鋳物（シリンダヘッド部１３参照）の充分な引張り強度および耐力を確保することができる。
【００６１】
さらに、上記軽合金製鋳物はアルミニウム合金製またはマグネシウム合金製のシリンダヘッド（シリンダヘッド部１３参照）に設定され、金型７で形成される鋳物の表面はシリンダヘッドの燃焼室側に設定されたものである。
【００６２】
この構成によれば、次の如き効果がある。すなわち、金型７に接するシリンダヘッドの燃焼室側の溶湯は砂型１〜５の部分よりも早く凝固して、金属組織が緻密になると共に、鋳物の寸法精度が高くなり、しかも、シリンダヘッドの燃焼室側はエンジンの作動時に加熱、冷却が繰返されるが、金属組織が緻密なうえにＴ６処理が施こされて、その機械的特性が向上しているので、熱疲労クラックに対しても強くなる。
【００６３】
（実施例２）
次に、図１２〜図１６を参照して上述の鋳型（図１参照）を用いて軽合金製鋳物を製造する方法の他の実施例について詳述する。  
図１２に示す工程図の準備工程Ｓ１１で、押し湯部８を形成する砂型と、押し湯部８から離れて配置され、キャビティ１０の一部を形成する金型７とでキャビティ１０を構成する鋳型（図１参照）を準備する。次に図１２に示す工程図の鋳込み工程Ｓ１２で、図３に示すように、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ４Ｂ）の溶湯１２を、湯口９から押し湯部８および湯道１１を介してキャビティ１０に注湯すると、アルミニウム合金溶湯１２の凝固後には、図４に示すように鋳物としてのシリンダヘッド部１３と押し湯部１４とが形成される。
【００６４】
次に、図１２に示す工程図の分離工程Ｓ１３で、図５に示すように鋳込み後において砂型１〜５および中子６を残した状態で、金型７のみを分離する。  
次に、図１２に示す工程図の焼入れ工程Ｓ１４で、図１３に示すように金型７が分離された鋳物としてのシリンダヘッド部１３の表面つまりシリンダヘッドの燃焼室側の面に焼入れ用の冷却媒体としての水１５を吹付けて、鋳物の必要部分を局部冷却して、焼入れする。
【００６５】
ここで、焼入れ温度は４８０〜５３０℃に設定し、複数のノズル１６からの水１５を、金型７が分離されて鋳型表面に露呈したシリンダヘッド部１３の燃焼室と対応する面に吹付けて、３００℃以下まで急冷して、シリンダヘッド部１３を溶体化処理するものである。
【００６６】
なお、ノズル１６からシリンダヘッド部１３に吹付けられた水１５が流下するので、焼入れステーションＳＴ２には、この水１５を受けるタンク１７が設けられている。
【００６７】
次に、図１２に示す工程図の継続工程Ｓ１５で、図１４に示す調整冷却ステーションＳＴ３（但し、この調整冷却ステーションＳＴ３は固定的なものではなく、製品の搬送ラインを当該ステーションＳＴ３に設定することができる）において調整冷却用の冷却媒体としての霧状の水つまり霧水１９を鋳物表面に吹付け、この吹付け状態を所定時間継続した後に、吹付けを停止する。
【００６８】
この霧水１９の吹付けを停止するタイミングは、次の時効処理においてシリンダヘッド部１３の燃焼室側Ａ（製品部Ａ）と、押し湯部１４に近い側Ｂ（製品部Ｂ）との温度が押し湯部１４からの熱の伝達を見込して時効条件としての１６０〜２４０℃に復熱が可能なタイミングに設定する。
【００６９】
この実施例では、図１６に鋳物の温度推移を示すように、焼入れ工程Ｓ１４における水１５の吹付け時間を約５分間に設定し、継続工程Ｓ１５における霧水１９の吹付け時間を約３０分間に設定し、製品部Ａの温度ａを１００℃付近に低下させ、製品部Ｂの温度ｂを１５０℃付近に低下させ、また押し湯部１４の温度ｃを３００℃以下まで低下させている。
【００７０】
次に図１２に示す工程図の時効処理工程Ｓ１６で、図１５に示すように鋳物としてのシリンダヘッド部１３および押し湯部１４を上述の砂型１〜５および保温手段としての断熱材１８で覆って、押し湯部１４の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保って、時効処理を施す。
【００７１】
この時効処理は１６０〜２４０℃の温度範囲内において１〜２時間保つように設定されている。  
図１５に示すように、鋳物外周に砂型１〜５を残した状態で、シリンダヘッド部１３、押し湯部１４および砂型１〜５を断熱材１８上に載置すると、鋳物の温度を外界から遮断することができ、製品部Ａ，Ｂは押し湯部１４からの熱伝導を受けて、時効に効果的な温度範囲まで復熱させることができ、均熱状態下において所定時間保つことにより、時効処理が施され、特に製品部Ａは焼入れ工程Ｓ１４での焼入れと、時効処理工程Ｓ１６での時効処理との両処理により、結果的にＴ６処理が施されることになる。
【００７２】
このように図１２〜図１６で示した実施例の軽合金製鋳物の製造方法は、押し湯部８（図１参照）を形成する砂型１〜５と、押し湯部８から離れて配置され、キャビティ１０の一部を形成する金型７とでキャビティ１０を構成する鋳型を準備する準備工程Ｓ１１と、上記キャビティ１０に軽合金溶湯１２を鋳込む鋳込み工程Ｓ１２と、鋳込み後、金型７を分離する分離工程Ｓ１３と、金型７が分離された鋳物の表面に焼入れ用の冷却媒体（水１５参照）を吹付けて、鋳物を焼入れする焼入れ工程Ｓ１４と、焼入れ後に上記鋳物の表面に調整冷却用の冷却媒体（霧水１９参照）を吹付けて冷却を所定時間継続した後に、吹付けを停止する継続工程Ｓ１５と、鋳物を上記砂型１〜５および保温手段（断熱材１８参照）で覆って、押し湯部１４の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程Ｓ１６とを備えたものである。
【００７３】
上述の鋳物の表面に吹付ける焼入れ用の冷却媒体と調整冷却用の冷却媒体とは共に水に設定し、焼入れ工程Ｓ１４では冷却水１５を吹付け、継続工程Ｓ１５では霧状の水（いわゆる霧水）１９を吹付けるように構成している。また冷却水１５の吹付けから霧水１９の吹付けへの切換えにより、製品温度が効果的に時効現象を引き出せる温度範囲（図１６のα参照）にコントロールする。
【００７４】
この構成によれば、準備工程Ｓ１１で鋳型が準備された後に、鋳込み工程Ｓ１２で、キャビティ１０に軽合金溶湯１２が鋳込まれ、次の分離工程Ｓ１３で、鋳込み後において砂型１〜５を残した状態で金型７のみが分離（離型）され、次の焼入れ工程Ｓ１４で、金型７が分離された鋳物の表面に焼入れ用の冷却媒体（水１５参照）を吹付けて、鋳物を焼入れし、次の継続工程Ｓ１５で、焼入れ後に上記鋳物の表面に調整冷却用の冷却媒体（霧水１９参照）を吹付けて冷却を所定時間継続した後に、吹付けが停止され、次の時効処理工程Ｓ１６で、鋳物（シリンダヘッド部１３参照）を上記砂型１〜５および保温手段（断熱材１８参照）で覆って、押し湯部１４の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ。
【００７５】
このように、金型７の分離後に冷却媒体による局部冷却により、必要部を焼入れし、かつ押し湯部１４の保有熱を有効利用して、焼入れ（溶体化処理）と時効処理とを容易に達成することができ、さらに、時効処理は鋳物（シリンダヘッド部１３参照）を砂型１〜５と保温手段（断熱材１８参照）とで覆って、押し湯部１４の保有熱を有効利用して実行するので、熱処理炉（時効炉）を何等必要とすることなく、またエネルギ消費もなくＴ６処理を施して、製品の強度などの機械的特性の充分な向上を図ることができる。
【００７６】
しかも、継続工程Ｓ１５においては調整冷却用の冷却媒体（霧水１９参照）を吹付けるものであるから、この冷却媒体を霧水１９または冷却風に設定することができ、鋳物の表面に吹付けられた霧水１９は気化する。この結果、固定的な冷却ステーションが不要となり、製品の搬送中に製品としての鋳物を調整冷却することができ、生産効率の向上を図ることができる。
【００７７】
この実施例２においても、その他の点については先の実施例１とほぼ同様の作用、効果を奏するので、図１２〜図１６において前図と同一の部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【００７８】
（実施例３）
次に、図１７〜図２２を参照して上述の鋳型（図１参照）を用いて軽合金製鋳物を製造する方法のさらに他の実施例について詳述する。  
図１７に示す工程図の準備工程Ｓ２１で、押し湯部８を形成する砂型と、押し湯部８から離れて配置され、キャビティ１０の一部を形成する金型７とでキュビティ１０を構成する鋳型（図１参照）を準備する。
【００７９】
次に図１７に示す工程図の鋳込み工程Ｓ２２で、図３に示すように、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ４Ｂ）の溶湯１２を、湯口９から押し湯部８および湯道１１を介してキャビティ１０に注湯すると、アルミニウム合金溶湯１２の凝固後には、図４に示すように鋳物としてのシリンダヘッド部１３と押し湯部１４とが形成される。
【００８０】
次に、図１７に示す工程図の分離工程Ｓ２３で、図５に示すように鋳込み後において砂型１〜５および中子６を残した状態で、金型７のみを分離する。  
次に、図１７に示す工程図の焼入れ工程Ｓ２４で、図１８に示すように金型７が分離された鋳物としてのシリンダヘッド部１３の表面つまりシリンダヘッドの燃焼室側の面に冷却媒体としての水１５を吹付けて、鋳物の必要部分を局部冷却して、焼入れする。
【００８１】
ここで、焼入れ温度は４８０〜５３０℃（但し、アルミニウム合金製鋳物を鋳造する場合の焼入れ温度）に設定し、複数のノズル１６からの水１５を、金型７が分離されて鋳型表面に露呈したシリンダヘッド部１３の燃焼室と対応する面に吹付けて、３００℃以下まで急冷して、シリンダヘッド部１３を溶体化処理するものである。
【００８２】
なお、ノズル１６からシリンダヘッド部１３に吹付けられた水１５が流下するので、焼入れステーションＳＴ２には、この水１５を受けるタンク１７が設けられている。
【００８３】
また、図１９に示すように上述のノズル１６と砂型１〜５及びシリンダヘッド部１３との間には、水１５をシリンダヘッド部１３の燃焼室側の面のみに案内し、水１５が砂型５に直接吹付けられるのを防止するガイド板２０を介設してもよい。
【００８４】
次に図１７に示す工程図の水没工程Ｓ２５で、図２０に示すように砂型１〜５、中子６および鋳物の全体を、タンク２１に予め貯溜された水２２内に浸漬して、鋳物としてのシリンダヘッド部１３および押し湯部１４を冷却すると共に、砂型１〜５、中子６を崩壊させる。
【００８５】
この場合、水蒸気爆発を回避する目的で押し湯部１４が凝固した時点以降に水没を開始し、水没時間は数秒間に設定する。  
この実施例では焼入れ工程Ｓ２４の時間と、水没工程Ｓ２５の時間とのトータル時間を約５分間に設定している。  
しかも、押し湯部１４と製品部Ａ，Ｂ（シリンダヘッド部１３の燃焼室側を製品部Ａとし、シリンダヘッド部１３の押し湯部１４に近い側を製品部Ｂとする）との間に所定の温度差を保った状態で水没する。
【００８６】
水没時間数秒間の経過後、鋳物としてのシリンダヘッド部１３および押し湯部１４をタンク２１の水２２中から引上げると、押し湯部１４の熱が製品部Ａ，Ｂに徐々に伝達される。
【００８７】
次に図１７に示す工程図のエアブロー工程Ｓ２６で、水中から引上げたシリンダヘッド部１３および押し湯部１４に空気を吹付けて、これらに付着した水２２を除去する。
【００８８】
次に図１７に示す工程図の時効処理工程Ｓ２７で、水中から取出し、かつエアブローが施されたシリンダヘッド部１３および押し湯部１４の全体を図２１に示すように、保温手段としての断熱材（ガラスウール成形体）１８，２３で完全に覆って、押し湯部１４の保有熱で鋳物全体（シリンダヘッド部１３，押し湯部１４参照）を時効処理温度に所定時間保って、人工時効処理を施す。
【００８９】
この時効処理は１６０℃〜２４０℃の温度範囲内において１〜２時間保つように設定されている。  
図２１に示すように、鋳物の全体を断熱材１８，２３で囲繞すると、鋳物の温度を外界から遮断することができ、製品部Ａ，Ｂは押し湯部１４からの熱伝導を受けて、時効に効果的な温度範囲まで復熱させることができ、均熱状態下において所定時間保つことにより、時効処理が施され、特に製品部Ａは焼入れ工程Ｓ２４での焼入れと、時効処理工程Ｓ２７での時効処理との両処理により、結果的にＴ６処理が施されることになる。
【００９０】
このように図１７〜図２２で示した実施例の軽合金製鋳物の製造方法は、水溶性バインダを含有し、押し湯部８（図１参照）が形成された砂型１〜５と、押し湯部８から離れて配置され、キャビティ１０の一部を形成する金型７とでキャビティ１０を構成する鋳型を準備する準備工程Ｓ２１と、上記キャビティ１０に軽合金溶湯１２（図３参照）を鋳込む鋳込み工程Ｓ２２と、鋳込み後、金型７を分離する分離工程Ｓ２３と、金型７が分離された鋳物の表面に冷却媒体（水１５参照）を吹付けて、鋳物を焼入れする焼入れ工程Ｓ２４と、上記砂型１〜５および鋳物（シリンダヘッド部，押し湯部１４参照）を水２２中に浸漬して鋳物を冷却すると共に、砂型１〜５および中子６を崩壊させる水没工程Ｓ２５と、水２２中から鋳物を取出した後、鋳物を保温手段（断熱材１８，２３参照）で覆って、押し湯部１４の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程Ｓ２７とを備えたものである。
【００９１】
この実施例では上述の水溶性バインダとして硫酸マグネシウム水和物を用いている。  
この構成によれば、準備工程Ｓ２１で、鋳型（図１参照）が準備された後に、鋳込み工程Ｓ２２で、キャビティ１０に軽合金溶湯１２が鋳込まれ、次の分離工程Ｓ２３で、鋳込み後において砂型１〜５を残した状態で金型７のみが分離（離型）され、次の焼入れ工程Ｓ２４で、金型７が分離された鋳物の表面に冷却媒体（水１５参照）を吹付けて、鋳物を焼入れし、次の水没工程Ｓ２５で、砂型１〜５および鋳物を水２２中に浸漬して鋳物を冷却すると共に、水溶性バインダで造型された砂型１〜５および中子６を崩壊させ、次の時効処理工程Ｓ２７で、水２２中から鋳物を取出した後に、鋳物を保温手段（断熱材１８，２３参照）で覆って、押し湯部１４の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ。
【００９２】
このように、金型７の分離後に冷却媒体による局部冷却により、必要部を焼入れし、かつ押し湯部１４の保有熱を有効利用して、焼入れ（溶体化処理）と時効処理とを容易に達成することができ、さらに時効処理は鋳物を保温手段（断熱材１８，２３参照）で覆って、押し湯部１４の保有熱を有効利用して実行するので、熱処理炉（時効炉）を何等必要とすることなく、またエネルギ消費もなくＴ６処理を施して、製品の強度などの機械的特性の充分な向上を図ることができる。
【００９３】
しかも、水没工程Ｓ２５で、砂型１〜５、中子６および鋳物（シリンダヘッド部１３，押し湯部１４参照）を水中に浸漬するので、水溶性バインダで造型された砂型１〜５および中子６の崩壊分離が達成できると共に、押し湯部１４の余分な温度を水没により下げることができるので、焼入れ工程Ｓ２４後から時効処理工程Ｓ２７までの鋳物の冷却時間を効率的かつ大幅に短縮するこことができる。
【００９４】
この実施例３においても、その他の点については先の実施例とほぼ同様の作用、効果を奏するので、図１７〜図２２において前図と同一の部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【００９５】
（実施例４）
次に、図２３〜図２６を参照して上述の鋳型（図１参照）を用いて軽合金製鋳物を製造する方法のさらに他の実施例について詳述する。
【００９６】
図２３に示す工程図の準備工程Ｓ３１で、押し湯部８を形成する砂型と、押し湯部８から離れて配置され、キャビティ１０の一部を形成する金型７とでキュビティ１０を構成する鋳型（図１参照）を準備する。
【００９７】
但し、この実施例では砂型１〜５、中子６の造型に水溶性バインダを用いることなく、この水溶性バインダに代えて非水溶性のガス硬化性バインダを用いる。  
すなわち、砂型１〜５および中子６はコールドボックス造型法により造型されたもので、アミンガスで硬化するガス硬化性バインダ（主材料のフェノール樹脂と硬化剤のポリイソシアネート）を含有する。
【００９８】
このバインダは非水溶性であるため、砂型１〜５および中子６が水で崩壊することはない。  
なお、非水溶性の硬化性バインダとしては、主材料のフェノール樹脂と硬化剤のヘキサメチレンテトラミンを含有する熱硬化性バインダを用いることも可能であるが、上記ガス硬化性バインダが常温でアミンガスを用いて硬化させるため、鋳型の寸法精度が高く造形時間も短いため好ましい。
【００９９】
次に図２３に示す工程図の鋳込み工程Ｓ３２で、図３に示すように、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ４Ｂ）の溶湯１２を、湯口９から押し湯部８および湯道１１を介してキャビティ１０に注湯すると、アルミニウム合金溶湯１２の凝固後には、図４に示すように鋳物としてのシリンダヘッド部１３と押し湯部１４とが形成される。
【０１００】
次に、図２３に示す工程図の分離工程Ｓ３３で、図５に示すように鋳込み後において砂型１〜５および中子６を残した状態で、金型７のみを分離する。  
次に、図２３に示す工程図の焼入れ工程Ｓ３４で、上述の砂型１〜５、中子６、鋳物としてのシリンダヘッド部１３を、押し湯部１４と共に、図２４、図２５に示すタンク２４内の１００℃以下（好ましくは９０〜９９℃）の高温水２５中に浸漬して、金型７が分離された鋳物の表面を冷却する焼入れを行なう。
【０１０１】
この場合、図２４、図２５に示す昇降装置２６を用いるので、この昇降装置２６の構造について説明する。  
この昇降装置２６はタンク２４の一側壁に固定して、上下方向に延びる複数のガイドロッド２７と、このガイドロッド２７に沿設するように設けられた油圧シリンダなどから成る駆動シリンダ２８と、この駆動シリンダ２８のピストンロッド２９の上端部に設けられて上記複数のガイドロッド２７で案内されながら上下動する支持フレーム３０と、この支持フレーム３０のタンク２４と対応する側に設けられた支持部材３１と、この支持部材３１の下部に水平に取付けられた受台３２と、受台３２の上部に固定された一対のストッパ３３，３３とを備え、受台３２上部の一対のストッパ３３，３３間に図２４に示す如く、砂型１〜５および鋳物をロボットで把持して位置ずれしないように上載セットし、駆動シリンダ２８のピストンロッド２９を下動させて、ガイドロッド２７にて案内される受台３２を介して、図２５に示すように砂型１〜５、中子６および鋳物を高温水２５中に浸漬させるように構成している。
【０１０２】
この焼入れ工程Ｓ３４で、金型７が分離された鋳物としてのシリンダヘッド部１３の表面つまりシリンダヘッドの燃焼室側の面に冷却媒体として高温水２５を接触させて、鋳物の必要部分を局部冷却して、焼入れする。この高温水による焼入れによってシリンダヘッド部１３に大きな温度差が生じて高い残留応力が生じないようにしている。  
ここで、焼入れ温度は４８０〜５３０℃（但し、アルミニウム合金製鋳物を鋳造する場合の焼入れ温度）に設定し、図２５に示すタンク２４内の高温水２５を、金型７が分離されて鋳型表面に露呈したシリンダヘッド部１３の燃焼室と対応する面に接触させて、３００℃以下まで急冷して、シリンダヘッド部１３を溶体化処理するものである。
【０１０３】
図２６に示す水没開始時点から所定時間（約１５分間）が経過した時、駆動シリンダ２８を作動させて受台３２を上昇させ、タンク２４から砂型１〜５、中子６および鋳物を引上げ、ロボットにて砂型１〜５、中子６および鋳物を次の時効処理工程に投入する。なお、図２５にする砂型１〜５、中子６および鋳物の水中浸漬時において、砂型１〜５からの水の浸入による冷却はほとんどない。鋳物としてのシリンダヘッド部１３および押し湯部１４をタンク２４の高温水２５中から引上げると、押し湯部１４の熱が製品部Ａ，Ｂに徐々に伝達される。
【０１０４】
次に図２３に示す工程図の時効処理工程Ｓ３５で、水中から引上げたシリンダヘッド部１３および押し湯部１４を図７に示すように上述の砂型１〜５および断熱材１８で覆って、押し湯部１４の保有熱で鋳物全体（シリンダヘッド部１３，押し湯部１４参照）を時効処理温度に所定時間保って、人工時効処理を施す。
この時効処理は１６０℃〜２４０℃の温度範囲内において１〜２時間保つように設定されている。
【０１０５】
図２６に各部ａ，ｂ，ｃの温度推移を特性図にて示すように、鋳物の全体を砂型１〜５および断熱材１８で囲繞（図７参照）すると、鋳物の温度を外界から遮断することができ、製品部Ａ，Ｂは押し湯部１４からの熱伝導を受けて、時効に効果的な温度範囲まで復熱させることができ、均熱状態下において所定時間保つことにより、時効処理が施され、特に製品部Ａは焼入れ工程Ｓ３４での焼入れと、時効処理工程Ｓ３５での時効処理との両処理により、結果的にＴ６処理が施されることになる。
【０１０６】
このように、図２３〜図２６で示した実施例の軽合金製鋳物の製造方法は、非水溶性のガス硬化性バインダを含有し、押し湯部８が形成された砂型１〜５と、押し湯部８から離れて配置され、キャビティ１０の一部を形成する金型７とでキャビティ１０を構成する鋳型を準備する準備工程Ｓ３１と、上記キャビティ１０に軽合金溶湯１２を鋳込む鋳込み工程Ｓ３２と、鋳込み後、金型７を分離する分離工程Ｓ３３と、上記砂型１〜５および鋳物を高温水２５中に浸漬して金型７が分離された鋳物の表面を冷却する焼入れ工程Ｓ３４と、高温水２５中から砂型１〜５および鋳物を取出した後、鋳物を砂型１〜５と断熱材１８で覆って、押し湯部１４の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ時効処理工程Ｓ３５とを備えたものである。
【０１０７】
この構成によれば、準備工程Ｓ３１で、砂型１〜５と金型７との両者によりキャビティ１０を備えた鋳型が構成され、鋳込み工程Ｓ３２で、キャビティ１０に軽合金溶湯１２が鋳込まれ、次の分離工程Ｓ３３で、鋳込み後において砂型１〜５を残した状態で金型７のみが分離（離型）され、次の焼入れ工程Ｓ３４で、砂型１〜５、鋳物を高温水２５中に浸漬して金型７が分離された鋳物の表面を冷却して鋳物を焼入れし、次の時効処理工程Ｓ３５で、高温水２５中から砂型１〜５および鋳物を取出した後に、鋳物を保温手段としての断熱材１８と砂型１〜５とで覆って、押し湯部１４の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保つ。
【０１０８】
このように、金型７の分離後に砂型１〜５および鋳物を水中に浸漬して金型７が分離された鋳物の表面を冷却して、必要部を焼入れし、その後、砂型１〜５と断熱材１８とで鋳物を覆った状態下にて押し湯部１４の保有熱を有効利用して、時効処理を達成することができ、さらに上述の時効処理は鋳物を砂型１〜５と断熱材１８で覆って、押し湯部１４の保有熱を有効利用して実行するので、熱処理炉（時効炉）を何等必要とすることなく、またエネルギ消費もなくＴ６処理を施して、製品の強度などの機械的特性の充分な向上を図ることができる。
【０１０９】
しかも、砂型１〜５および鋳物を１００℃以下の高温水２５中に浸漬するので、押し湯部１４の余分な温度を水により下げることができるので、焼入れ工程Ｓ３４から時効処理工程Ｓ３５までの鋳物の冷却時間を効率的に短縮することができる。
【０１１０】
要するに、図２３〜図２６で示した実施例においては、砂型１〜５および鋳物をタンク２４の高温水２５中に浸漬しても、金型７が分離された鋳物の表面から冷却されて焼入れが行われ、その後、砂型１〜５と断熱材１８とで鋳物を覆って、押し湯部１４の保有熱で鋳物全体を時効処理温度に所定時間保って、時効処理を行なうことができるものである。なお、実施例４においても、その他の点については先の各実施例とほぼ同様の作用、効果を奏するので、図２３〜図２６において前図と同一の部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【０１１１】
なお、上記実施例においては軽合金としてのアルミニウム合金を例示したが、アルミニウム合金に代えて、マグネシウム合金（ＪＩＳ規格ＭＣ１）を用いてもよい。この場合、焼入れ温度は３８０〜３９０℃に設定し、人工時効温度は２２０〜２６０℃に設定することが望ましい。
【０１１２】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、  
この発明の鋳物は、シリンダヘッド部１３、押し湯部１４に対応し、  
以下同様に、  
冷却媒体は、水１５、高温水２５に対応し、  
焼入れ用の冷却媒体は、水１５に対応し、  
調整冷却用の冷却媒体は、霧水１９に対応し、  
保温手段は、断熱材１８，２３に対応し、  
水溶性バインダは、硫酸マグネシウム水和物に対応するも、  
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の軽合金製鋳物の製造方法に用いる鋳型の断面図
【図２】軽合金製鋳物の製造方法を示す工程図
【図３】注湯時の説明図
【図４】鋳込み工程の説明図
【図５】分離工程の説明図
【図６】焼入れ工程および継続工程の説明図
【図７】時効処理工程の説明図
【図８】鋳物の温度推移を示す特性図
【図９】引張り強度の測定結果を示す特性図
【図１０】０．２％耐力の測定結果を示す特性図
【図１１】破断伸びの測定結果を示す特性図
【図１２】軽合金製鋳物の製造方法の他の実施例を示す工程図
【図１３】焼入れ工程の説明図
【図１４】継続工程の説明図
【図１５】時効処理工程の説明図
【図１６】鋳物の温度推移を示す特性図
【図１７】軽合金製鋳物の製造方法のさらに他の実施例を示す工程図
【図１８】焼入れ工程の説明図
【図１９】焼入れ工程の他の実施例を示す説明図
【図２０】水没工程の説明図
【図２１】時効処理工程の説明図
【図２２】鋳物の温度推移を示す特性図
【図２３】軽合金製鋳物の製造方法のさらに他の実施例を示す工程図
【図２４】昇降装置の説明図
【図２５】水中浸漬による焼入れ工程を示す説明図
【図２６】鋳物の温度推移を示す特性図
【符号の説明】
【０１１４】
１〜５…砂型
７…金型
８…押し湯部
１０…キャビティ
１３…シリンダヘッド部（鋳物）
１４…押し湯部（鋳物）
１８，２３…断熱材（保温手段）
Ｓ１，Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１…準備工程
Ｓ２，Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２…鋳込み工程
Ｓ３，Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３３…分離工程
Ｓ４，Ｓ１４，Ｓ２４，Ｓ３４…焼入れ工程
Ｓ５，Ｓ１５…継続工程
Ｓ６，Ｓ１６，Ｓ２７，Ｓ３５…時効処理工程
Ｓ２５…水没工程
【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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【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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