(57)【要約】【課題】キャビティに充填した溶湯を冷却・固化する際に生ずる初晶を球状化させて、機械的強度に優れた鋳造品を得ることが可能なアルミニウム合金溶湯の鋳造方法を提供する。【解決手段】アルミニウムを含む合金を、アルミニウムを含む合金の溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度まで加熱して溶融させて溶湯を得、得られた溶湯のうちの所定の溶湯を、所定量ずつに複数に分けた状態で、溶融温度よりも１０〜５０℃高い温度にまで冷却して保持する第一の貯留手段に貯留するとともに、得られた溶湯のうちの残余の溶湯を、溶融温度よりも２２０〜２９０℃高い温度にまで加熱して保持する第二の貯留手段に貯留し、所定量ずつに複数に分けた状態で第一の貯留手段に貯留したそれぞれの所定の溶湯に対して、第二の貯留手段に貯留した残余の溶湯を、混合した後の温度が溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度となるようにそれぞれ加えて混合し、混合した溶湯をキャビティに充填するアルミニウム合金溶湯の鋳造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムを含む合金を加熱して溶融させて溶湯を得、得られた前記溶湯を所定の形状のキャビティに充填して鋳造するアルミニウム合金溶湯の鋳造方法であって、
前記アルミニウムを含む合金を、前記アルミニウムを含む合金の溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度まで加熱して溶融させて前記溶湯を得、
得られた前記溶湯のうちの所定の溶湯を、所定量ずつに複数に分けた状態で、前記溶融温度よりも１０〜５０℃高い温度にまで冷却して保持する第一の貯留手段に貯留するとともに、
得られた前記溶湯のうちの残余の溶湯を、前記溶融温度よりも２２０〜２９０℃高い温度にまで加熱して保持する第二の貯留手段に貯留し、
所定量ずつに複数に分けた状態で前記第一の貯留手段に貯留したそれぞれの前記所定の溶湯に対して、前記第二の貯留手段に貯留した前記残余の溶湯を、混合した後の温度が前記溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度となるようにそれぞれ加えて混合し、混合した前記溶湯を前記キャビティに充填するアルミニウム合金溶湯の鋳造方法。
【請求項２】
前記第一の貯留手段が、複数の有底筒状の貯留容器と、前記貯留容器が載置された移動台とを有し、
前記所定の溶湯を、前記移動台上に載置された複数の前記貯留容器に充填し、前記移動台を前記貯留容器とともに移動させることにより、前記所定の溶湯を冷却して保持する請求項１に記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法。
【請求項３】
前記第二の貯留手段が、加熱炉を有し、
前記残余の溶湯を、前記加熱炉に充填し、前記加熱炉を加熱させることにより、前記残余の溶湯を加熱して保持する請求項１又は２に記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法。
【請求項４】
前記所定の溶湯と、前記残余の溶湯とを略等量ずつ混合する請求項１〜３のいずれかに記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法。
【請求項５】
前記第二の貯留手段の前記加熱炉が、高周波炉である請求項３又は４に記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法。
【請求項６】
前記アルミニウムを含む合金が、珪素（Ｓｉ）を１２．６質量％以下含有する亜共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金である請求項１〜５のいずれかに記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法。
【請求項７】
アルミニウムを含む合金を加熱して溶融することによって溶湯にする溶融部を備え、前記溶融部で溶融した前記溶湯を所定の形状のキャビティに充填して鋳造するアルミニウム合金溶湯の鋳造装置であって、
前記溶融部が、前記アルミニウムを含む合金を、前記アルミニウムを含む合金の溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度まで加熱して溶融可能な溶融手段と、前記溶融手段で溶融した溶湯のうちの所定の溶湯を、所定量ずつに複数に分けた状態で、前記溶融温度よりも１０〜５０℃高い温度にまで冷却して保持して貯留する第一の貯留手段と、前記溶融手段で溶融した前記溶湯のうちの残余の溶湯を、前記溶融温度よりも２２０〜２９０℃高い温度にまで加熱して保持して貯留する第二の貯留手段とを有し、
所定量ずつに複数に分けた状態で前記第一の貯留手段に貯留したそれぞれの前記所定の溶湯に対して、前記第二の貯留手段に貯留した前記残余の溶湯を、混合した後の温度が前記溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度となるようにそれぞれ加えて混合し、混合した前記溶湯を前記キャビティに充填して鋳造することが可能なアルミニウム合金溶湯の鋳造装置。
【請求項８】
前記第一の貯留手段が、複数の有底筒状の貯留容器と、前記貯留容器が載置された移動台とを有し、
前記所定の溶湯を、前記移動台上に載置された複数の前記貯留容器に充填し、前記移動台を前記貯留容器とともに移動させることにより、前記所定の溶湯を冷却して保持する請求項７に記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置。
【請求項９】
前記第二の貯留手段が、加熱炉を有し、
前記残余の溶湯を、前記加熱炉に充填し、前記加熱炉を加熱させることにより、前記残余の溶湯を加熱して保持する請求項７又は８に記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置。
【請求項１０】
前記所定の溶湯と前記残余の溶湯とを混合しながら前記キャビティに充填する充填部をさらに備えた請求項７〜９のいずれかに記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置。
【請求項１１】
前記充填部が、前記所定の溶湯と、前記残余の溶湯とを略等量ずつ混合する請求項１０に記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置。
【請求項１２】
前記第二の貯留手段の前記加熱炉が、高周波炉である請求項９〜１１のいずれかに記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金溶湯の鋳造方法、及びアルミニウム合金溶湯の鋳造装置に関する。さらに詳しくは、キャビティに充填した溶湯を冷却・固化する際に生ずる初晶を球状化させて、機械的強度に優れた鋳造品を得ることが可能なアルミニウム合金溶湯の鋳造方法、及びこの鋳造方法に好適に用いることが可能なアルミニウム合金溶湯の鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造は、所定の金属又は合金を溶融して溶湯とした後に、この溶湯を金型に形成された製品形状のキャビティに充填し、冷却・固化させて鋳造品（製品）を得る成形手段であり、複雑形状の製品を一工程で製造することが可能であるため、様々な工業製品の製造手段として広範に利用されている。
【０００３】
特に、近年においては、得られる鋳造品の機械的強度を向上させることを目的として、溶湯が冷却・固化する際の初晶を球状化させる技術が開示されている（例えば、特許文献１，２、及び非特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１には、溶融した溶湯の温度を下げながら鋳造するレオキャスト法に関する技術が開示されており、また、特許文献２においては、固相と液相とが共存する半溶融合金材料を調整し、次いで、加圧下で、半溶融合金材料をキャビティに充填して冷却させるチクソキャスティング法に関する技術が開示されている。また、非特許文献１には、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ系合金）を鋳造する際に、温度が１１１３Ｋの溶湯と、８７３Ｋの溶湯とを混ぜ合わせて鋳造することにより、初晶を球状化する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２４６４１５号公報
【特許文献２】特開平９−８５４０９号公報
【非特許文献１】Jun Wang, Shuxian He, Baode Sun, Ke Li, Da Shu, Yaohe Zhou, Effects of melt thermal treatment on hypoeutectic Al-Si alloys, “Materials Science and Engineering A” 2002, A338, p.101〜107
【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、特許文献１に示されたレオキャスト法においては、溶湯の温度を下げていく際に、溶湯を機械的に強制撹拌するための設備が必要となるために、設備コストが上昇するという問題があった。また、特許文献２に示されたチクソキャスティング法においては、溶湯となる半溶融合金材料の調整が必要となるため、鋳造ビレット製造の工程が煩雑であり、コスト高になるという問題があった。また、非特許文献１に記載された方法においては、工業的に実用化可能な鋳造方法については何ら記載されていないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、キャビティに充填した溶湯を冷却・固化する際に生ずる初晶を球状化させて、機械的強度に優れた鋳造品を得ることが可能なアルミニウム合金溶湯の鋳造方法、及びこの鋳造方法に好適に用いることが可能なアルミニウム合金溶湯の鋳造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法、及びアルミニウム合金溶湯の鋳造装置を提供するものである。
【０００８】
［１］アルミニウムを含む合金を加熱して溶融させて溶湯を得、得られた前記溶湯を所定の形状のキャビティに充填して鋳造するアルミニウム合金溶湯の鋳造方法であって、前記アルミニウムを含む合金を、前記アルミニウムを含む合金の溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度まで加熱して溶融させて前記溶湯を得、得られた前記溶湯のうちの所定の溶湯を、所定量ずつに複数に分けた状態で、前記溶融温度よりも１０〜５０℃高い温度にまで冷却して保持する第一の貯留手段に貯留するとともに、得られた前記溶湯のうちの残余の溶湯を、前記溶融温度よりも２２０〜２９０℃高い温度にまで加熱して保持する第二の貯留手段に貯留し、所定量ずつに複数に分けた状態で前記第一の貯留手段に貯留したそれぞれの前記所定の溶湯に対して、前記第二の貯留手段に貯留した前記残余の溶湯を、混合した後の温度が前記溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度となるようにそれぞれ加えて混合し、混合した前記溶湯を前記キャビティに充填するアルミニウム合金溶湯の鋳造方法（以下、「第一の発明」ということがある）。
【０００９】
［２］前記第一の貯留手段が、複数の有底筒状の貯留容器と、前記貯留容器が載置された移動台とを有し、前記所定の溶湯を、前記移動台上に載置された複数の前記貯留容器に充填し、前記移動台を前記貯留容器とともに移動させることにより、前記所定の溶湯を冷却して保持する前記［１］に記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法。
【００１０】
［３］前記第二の貯留手段が、加熱炉を有し、前記残余の溶湯を、前記加熱炉に充填し、前記加熱炉を加熱させることにより、前記残余の溶湯を加熱して保持する前記［１］又は［２］に記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法。
【００１１】
［４］前記所定の溶湯と、前記残余の溶湯とを略等量ずつ混合する前記［１］〜［３］のいずれかに記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法。
【００１２】
［５］前記第二の貯留手段の前記加熱炉が、高周波炉である前記［３］又は［４］に記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法。
【００１３】
［６］前記アルミニウムを含む合金が、珪素（Ｓｉ）を１２．６％以下含有する亜共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金である前記［１］〜［５］のいずれかに記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法。
【００１４】
［７］アルミニウムを含む合金を加熱して溶融することによって溶湯にする溶融部を備え、前記溶融部で溶融した前記溶湯を所定の形状のキャビティに充填して鋳造するアルミニウム合金溶湯の鋳造装置であって、前記溶融部が、前記アルミニウムを含む合金を、前記アルミニウムを含む合金の溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度まで加熱して溶融可能な溶融手段と、前記溶融手段で溶融した溶湯のうちの所定の溶湯を、所定量ずつに複数に分けた状態で、前記溶融温度よりも１０〜５０℃高い温度にまで冷却して保持して貯留する第一の貯留手段と、前記溶融手段で溶融した前記溶湯のうちの残余の溶湯を、前記溶融温度よりも２２０〜２９０℃高い温度にまで加熱して保持して貯留する第二の貯留手段とを有し、所定量ずつに複数に分けた状態で前記第一の貯留手段に貯留したそれぞれの前記所定の溶湯に対して、前記第二の貯留手段に貯留した前記残余の溶湯を、混合した後の温度が前記溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度となるようにそれぞれ加えて混合し、混合した前記溶湯を前記キャビティに充填して鋳造することが可能なアルミニウム合金溶湯の鋳造装置（以下、「第二の発明」ということがある）。
【００１５】
［８］前記第一の貯留手段が、複数の有底筒状の貯留容器と、前記貯留容器が載置された移動台とを有し、前記所定の溶湯を、前記移動台上に載置された複数の前記貯留容器に充填し、前記移動台を前記貯留容器とともに移動させることにより、前記所定の溶湯を冷却して保持する前記［７］に記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置。
【００１６】
［９］前記第二の貯留手段が、加熱炉を有し、前記残余の溶湯を、前記加熱炉に充填し、前記加熱炉を加熱させることにより、前記残余の溶湯を加熱して保持する前記［７］又は［８］に記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置。
【００１７】
［１０］前記所定の溶湯と前記残余の溶湯とを混合しながら前記キャビティに充填する充填部をさらに備えた前記［７］〜［９］のいずれかに記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置。
【００１８】
［１１］前記充填部が、前記所定の溶湯と、前記残余の溶湯とを略等量ずつ混合する前記［１０］に記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置。
【００１９】
［１２］前記第二の貯留手段の前記加熱炉が、高周波炉である前記［９］〜［１１］のいずれかに記載のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法によれは、キャビティに充填した溶湯を冷却・固化する際に生ずる初晶を球状化させて、機械的強度に優れた鋳造品を得ることができる。また、本発明のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置は、上述した本発明のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法を実現するために好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法、及びアルミニウム合金溶湯の鋳造装置の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００２２】
本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法は、アルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）を加熱して溶融させて溶湯（アルミニウム合金溶湯）を得、得られた溶湯を所定の形状のキャビティに充填して鋳造するアルミニウム合金溶湯の鋳造方法であって、まず、アルミニウムを含む合金を、このアルミニウムを含む合金の溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度まで加熱して溶融させて溶湯を得る。次に、得られた溶湯のうちの所定の溶湯を、所定量ずつに複数に分けた状態で、上述した溶融温度よりも１０〜５０℃高い温度にまで冷却して保持する第一の貯留手段に貯留するとともに、得られた溶湯のうちの残余の溶湯を、上述した溶融温度よりも２２０〜２９０℃高い温度にまで加熱して保持する第二の貯留手段に貯留する。次に、所定量ずつに複数に分けた状態で第一の貯留手段に貯留したそれぞれの所定の溶湯に対して、第二の貯留手段に貯留した残余の溶湯を、混合した後の温度が溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度となるようにそれぞれ加えて混合し、混合した溶湯をキャビティに充填するアルミニウム合金溶湯の鋳造方法である。
【００２３】
このように構成することによって、キャビティに充填した溶湯を冷却・固化する際に生ずる初晶を球状化させて、機械的強度に優れた鋳造品を得ることができる。特に、所定の溶湯を、所定量ずつに複数に分けた状態で、溶融温度よりも１０〜５０℃高い温度にまで冷却して保持するため、一回の鋳造に必要な量の溶湯を混合することができ、常に良好な状態の溶湯を用いて鋳造を行うことができる。
【００２４】
本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法においては、図１に示すように、第一の貯留手段２が、複数の有底筒状の貯留容器４、例えば、トリベと、この複数の貯留容器４が載置された移動台５とを有し、上述した所定の溶湯１１を、移動台５上に載置された複数の貯留容器４に、所定量ずつに複数に分けた状態で充填し、移動台５を貯留容器４とともに移動させることにより、所定の溶湯１１を冷却して保持することが好ましい。このように、所定の溶湯１１を充填した貯留容器４を移動させることにより、溶融温度よりも１０〜５０℃高い温度にまで、簡便に冷却して保持することができる。また、図１に示すように、複数の有底筒状の貯留容器４が移動台５上に載置されていることから、所定の溶湯１１を、一回の鋳造に必要となる量毎にそれぞれの貯留容器４に充填することが可能であるとともに、それぞれの貯留容器４毎に時間をずらして冷却して保持することが可能なことから、連続的に鋳造が容易となる。ここで、図１は、本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法に用いられる第一の貯留手段の一例に示す説明図である。なお、第一の貯留手段２で冷却して保持する温度が、溶融温度よりも１０℃に満たない温度高い場合には、所定の溶湯１１が十分に溶融しないため、残余の溶湯との混合が困難になる。また、第一の貯留手段２で冷却して保持する温度が、溶融温度よりも５０℃を超えて高くなった場合には、残余の溶湯と混合した際に、混合した溶湯の温度が高くなりすぎてしまう。
【００２５】
第一の貯留手段２の貯留容器４の形状や材質等については特に制限はないが、例えば、セラミック等の断熱構造を有するとともに、アルミニウム溶湯と反応しない材質であることが好ましい。
【００２６】
また、図１に示した、第一の貯留手段２の移動台５は、ターンテーブル状のものであるが、所定の溶湯１１を貯留し、溶融温度よりも１０〜５０℃高い温度にまで冷却して保持することが可能なものであればよい。
【００２７】
また、本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法においては、図２に示すように、第二の貯留手段３が、加熱炉６を有し、残余の溶湯１２を、加熱炉６に充填し、この加熱炉６を加熱させることにより、残余の溶湯１２を加熱して保持することが好ましい。この加熱炉６としては、例えば、高周波炉を好適に用いることができる。また、加熱には、溶融温度よりも２２０〜２９０℃高い温度にまで加熱して保持することとなり、残余の溶湯１２が非常に酸化し易い状態となるため、加熱炉６の周囲をアルゴンガス等の不活性ガスによって満たし、残余の溶湯１２の酸化を防止することが好ましい。ここで、図２は、本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法に用いられる第二の貯留手段の一例に示す説明図である。なお、第二の貯留手段３で加熱して保持する温度が、溶融温度よりも２２０℃に満たない温度高い場合には、この残余の溶湯１２と所定の溶湯１１（図１参照）とを混合した際に、混合した溶湯の温度が低くなりキャビティへの充填が困難になる。また、第二の貯留手段３で加熱して保持する温度が、溶融温度よりも２９０℃を超えて高くなった場合には、加熱に費やされるエネルギーが無駄になりコスト高になることや、残余の溶湯１２が酸化して得られる鋳造品の品質が低下する。
【００２８】
また、本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法においては、所定の溶湯と、残余の溶湯とを混合する際に、この所定の溶湯と残余の溶湯とを略等量ずつ混合することが好ましい。このように構成することによって、混合した溶湯の温度の調整が容易になるとともに、初晶の球状化の状態が良好となり、機械的強度に特に優れた鋳造品を得ることができる。
【００２９】
なお、上述したように、所定の溶湯と残余の溶湯とを混合する際には、溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度となるように混合する必要があり、混合した溶湯の温度が、この温度範囲以外の場合には、キャビティに充填した溶湯を冷却・固化する際に鋳造欠陥を生じる恐れがあるため好ましくない。
【００３０】
本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法においては、溶融するアルミニウムを含む合金の種類については、特に制限はないが、アルミニウムと珪素とを含む合金であること好ましく、珪素（Ｓｉ）を１２．６％以下含有する亜共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金であることがさらに好ましい。具体的なものとしては、ＡＣ４Ｃを挙げることができる。
【００３１】
例えば、アルミニウムを含む合金としてＡＣ４Ｃを用いて、本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法を実施する場合には、ＡＣ４Ｃの溶融温度が約５８０℃であることから、まず、約６８０〜７４０℃まで加熱して溶融させて溶湯を得る。次に、得られた溶湯のうちの所定の溶湯を、約５８０〜６２０℃にまで冷却して保持する第一の貯留手段に貯留するとともに、得られた溶湯のうちの残余の溶湯を、約８００〜８７０℃にまで加熱して保持する第二の貯留手段に貯留し、第一の貯留手段に貯留した所定の溶湯と、第二の貯留手段に貯留した残余の溶湯とを、約６９０〜７４５℃となるように混合し、混合した溶湯をキャビティに充填する。このように構成することによって、ＡＣ４Ｃの初晶を球状化させて、機械的強度に優れた鋳造品を得ることができる。
【００３２】
また、第一の貯留手段に所定の溶湯を貯留する際には、アルミニウムを含む合金の溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度まで加熱した所定の溶湯を、溶融温度よりも１０〜５０℃高い温度まで冷却して保持することが必要であるが、本実施の形態においては、溶融温度よりも１０〜４０℃高い温度まで冷却して保持することが好ましく、１０〜３０℃高い温度まで冷却して保持することがさらに好ましい。このように構成することによって、初晶の球状化がさらに進行し、得られる鋳造品の機械的強度をさらに向上させることができるとともに、鋳造を繰り返し行った場合に、得られる鋳造品の機械的性能の差異を低減し、品質の均一化を図ることができる。また、同様の理由から、第二の貯留手段に残余の溶湯を貯留する際には、残余の溶湯を、溶融温度よりも２２０〜２９０℃高い温度まで加熱して保持することが必要であるが、前記アルミニウムを含む合金の溶融温度よりも２３０〜２８０℃高い温度まで加熱して保持することが好ましく、２４０〜２７０℃高い温度まで加熱して保持することがさらに好ましい。
【００３３】
また、第一の貯留手段に貯留した所定の溶湯と、第二の貯留手段に貯留した残余の溶湯とを混合する際には、溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度となるように混合する必要があるが、本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法においては、溶融温度よりも１００〜１７０℃高い温度となるように混合することが好ましく、１００〜１６０℃高い温度となるように混合することがさらに好ましい。このように構成することによって、得られる鋳造品の機械的強度がさらに向上する。
【００３４】
また、第一の貯留手段に貯留した所定の溶湯と、第二の貯留手段に貯留した残余の溶湯とを混合する場合には、所定の溶湯と残余の溶湯とが十分に混ざり合うように、所定の溶湯を貯留して冷却した第一の貯留手段を構成する貯留容器、例えば、トリベに、加熱した残余の溶湯を注ぐようにして混合することが好ましい。より具体的には、第二の貯留手段に貯留した残余の溶湯を所定量取り分け、この所定量取り分けた残余の溶湯を、所定の溶湯を貯留した第一の貯留手段に移し変えることによって所定の溶湯と残余の溶湯とを混合することができる。また、混合時には、混合後少なくとも６０秒経過した後に、キャビティへの充填を行うことが好ましい。また、それぞれの溶湯を貯留する際や混合する際には、注湯ロボットを用いることが好ましい。このように注湯ロボットを用いることによって、迅速かつ安全に作業を行うことができる。
【００３５】
次に、本発明（第二の発明）のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置の一の実施の形態について具体的に説明する。図３は、本発明（第二の発明）のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置の一の実施の形態を模式的に示す説明図である。図３に示すように、本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置１は、アルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）を加熱して溶融することによって溶湯（アルミニウム合金溶湯）にする溶融部７を備え、溶融部７で溶融した溶湯を所定の形状のキャビティ１４に充填して鋳造するアルミニウム合金溶湯の鋳造装置１であって、溶融部７が、アルミニウムを含む合金を、アルミニウムを含む合金の溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度まで加熱して溶融可能な溶融手段８と、溶融手段８で溶融した溶湯１０のうちの所定の溶湯１１を、所定量ずつに複数に分けた状態で、溶融温度よりも１０〜５０℃高い温度にまで冷却して保持して貯留する第一の貯留手段２と、溶融手段８で溶融した溶湯１０のうちの残余の溶湯１２を、溶融温度よりも２２０〜２９０℃高い温度にまで加熱して保持して貯留する第二の貯留手段３とを有し、第一の貯留手段２に所定量ずつに複数に分けた状態で貯留したそれぞれの所定の溶湯１１に対して、第二の貯留手段３に貯留した残余の溶湯１２を、混合した後の温度が溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度となるようにそれぞれ加えて混合し、混合した溶湯をキャビティ１４に充填して鋳造することが可能なアルミニウム合金溶湯の鋳造装置１である。このように、溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度に加熱した溶湯１０のうちの所定の溶湯１１を、第一の貯留手段２によって溶融温度よりも１０〜５０℃高い温度にまで冷却して保持して貯留するとともに、第二の貯留手段３によって残余の溶湯１２を溶融温度よりも２２０〜２９０℃高い温度にまで加熱して保持して貯留し、この異なる温度の溶湯１１，１２を、所定の温度、即ち、溶融温度よりも１００〜１８０℃高い温度となるように混合して得られた溶湯を用いて鋳造を行うことにより、冷却・固化する際に生ずる初晶を良好に球状化することができ、機械的強度に優れた鋳造品１６を得ることできる。また、本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置１は、所定の溶湯１１を、所定量ずつに複数に分けた状態で冷却して保持するため、一回の鋳造に必要となる量の溶湯１１に残余の溶湯１２を加えて混合して鋳造することができ、常に良好な状態の溶湯を用いて鋳造を行うことができる。なお、キャビティ１４は、金型１８の形合わせ面に形成されている。
【００３６】
また、本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置１においては、第一の貯留手段２が、複数の有底筒状の貯留容器４と、この貯留容器４が載置された移動台５とを有し、上述した所定の溶湯１１を、移動台５上に載置された複数の貯留容器４に充填し、移動台５を移動させることにより、冷却して保持するものであることが好ましい。このように、所定の溶湯１１を充填した貯留容器４を移動させることにより、溶融温度よりも１０〜５０℃高い温度にまで、簡便に冷却して保持することができる。また、複数の有底筒状の貯留容器４が移動台５上に載置されていることから、所定の溶湯１１を、一回の鋳造に必要となる量毎に貯留容器４に充填することが可能であるとともに、それぞれの貯留容器４毎に時間をずらして冷却して保持することが可能となり、鋳造を連続的に行うことができる。
【００３７】
第一の貯留手段２の貯留容器４の形状や材質等については特に制限はないが、例えば、セラミック等の断熱構造を有するとともに、アルミニウムの溶湯と反応しない材質であることが好ましい。
【００３８】
また、図３に示すように、本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置１においては、第二の貯留手段３が、加熱炉６を有し、残余の溶湯１２を、加熱炉６に充填し、加熱炉６を加熱させることにより、残余の溶湯１２を加熱して保持することが好ましい。この加熱炉６としては、例えば、高周波炉を好適に用いることができる。また、加熱には、溶融温度よりも２２０〜２９０℃高い温度にまで加熱して保持することとなるため、残余の溶湯１２が酸化し易い状態となることがある。このため、加熱炉６の周囲をアルゴンガス等の不活性ガスによって満たし、残余の溶湯１２の酸化を防止することが好ましい。
【００３９】
また、本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置１においては、所定の溶湯１１と残余の溶湯１２とを混合しながらキャビティ１４に充填する充填部をさらに備えたものであることが好ましい。この充填部は、例えば、第二の貯留手段３に貯留した残余の溶湯１２を注湯ロボット１７によって所定量取り分け、この所定量取り分けた残余の溶湯１２を、所定の溶湯１１を貯留した第一の貯留手段２に移し変えることにより、所定の溶湯１１と残余の溶湯１２とを混合し、この混合した溶湯をキャビティ１４に充填するように構成されたものを好適に用いることができる。例えば、図３においては、加熱炉６の残余の溶湯１２を、注湯ロボット１７で、所定の溶湯１１を小分けして充填した複数の有底筒状の貯留容器４のぞれぞれに所定量ずつ移し変えて混合し、これを充填するように構成されたものであることが好ましい。
【００４０】
上述した充填部においては、所定の溶湯１１と、残余の溶湯１２とを略等量ずつ混合するものであることが好ましい。このような構成とすることにより、混合した溶湯の温度制御が容易になるとともに、得られる鋳造品１６の機械的強度をさらに向上させることができる。
【００４１】
本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置１においては、溶湯１０を第一及び第二の貯留手段２，３に貯留する際や、所定の溶湯１１と残余の溶湯１２とを混合する際には、より安全に貯留（移動）や混合を行うことができるように、注湯ロボット１７によって実行されることが好ましい。
【００４２】
なお、本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置１において、第一の貯留手段２にて冷却して保持する温度や第二の貯留手段３にて加熱して保持する温度、また、所定の溶湯１１と残余の溶湯１２とを混合する際の温度等の好ましい条件については、第一の発明のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法の実施の形態において説明して各条件と同様に構成されていることが好ましい。
【００４３】
また、本実施の形態のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置１においては、図３に示すように、例えば、二台の注湯ロボット１７を用いて、溶融手段８にて溶融した溶湯１０を第一及び第二の貯留手段２，３に同時に貯留することにより、加熱と冷却とを同時に行うことが可能となり、鋳造を行うまでの時間を短縮することができる。さらに、残余の溶湯１２を加熱する第二の貯留手段３として高周波炉を使用すれば、加熱時間をさらに短縮することができる。なお、残余の溶湯１２を加熱する際には、残余の溶湯１２が高温になり非常に酸化し易い状態となるために、第二の貯留手段３の周囲をアルゴンガス等の不活性ガスによって満たし、残余の溶湯１２の酸化を防止することが好ましい。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
アルミニウム（Ａｌ）を主たる成分として含み、珪素（Ｓｉ）を７質量％、及びマグネシウム（Ｍｇ）を０．３質量％含む合金２０００ｇを、７２０℃で加熱して溶融させて溶湯を得た。次に、得られた溶湯のうちの１０００ｇの溶湯（所定の溶湯）を、６００℃まで冷却して保持する第一の貯留手段に貯留するとともに、残余の１０００ｇの溶湯（残余の溶湯）を、８４０℃まで加熱して保持する第二の貯留手段に貯留した。次に、この第一の貯留手段に貯留した所定の溶湯と、第二の貯留手段に貯留した残余の溶湯とを、７２０℃となるように混合し、混合した溶湯を舟型金型のキャビティに充填して鋳造品を鋳造した（実施例１）。このようにして得られた鋳造品を切断し、光学式金属顕微鏡を用いて、その断面を撮影した。図４は、実施例１のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法によって鋳造された鋳造品の断面を示す顕微鏡写真である。
【００４６】
（比較例１）
実施例１と同様の組成の合金２０００ｇを、７２０℃で加熱して溶融させて溶湯を得、得られた溶湯を、従来公知の重力鋳造法によってキャビティに充填して鋳造品を鋳造した（比較例１）。得られた鋳造品を切断し、光学式金属顕微鏡を用いて、その断面を撮影した。図５は、比較例１のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法によって鋳造された鋳造品の断面を示す顕微鏡写真である。
【００４７】
実施例１のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法によって鋳造された鋳造品は、冷却・固化する際に生ずる初晶が球状化しており、図４に示すように、その鋳造品の断面においても、結晶が球状化していることを確認することができる。比較例１の鋳造方法によって鋳造された鋳造品は、初晶が球状化せず、鋳造品の断面においては、結晶が長く繋がった状態となっていた。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法は、キャビティに充填した溶湯を冷却・固化する際に生ずる初晶を球状化させて、機械的強度に優れた鋳造品を得ることができる。また、本発明のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置は、上述したアルミニウム合金溶湯の鋳造方法に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明（第一の発明）のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法の一の実施の形態に用いられる第一の貯留手段の一例に示す説明図である。
【図２】本発明（第一の発明）のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法の一の実施の形態に用いられる第二の貯留手段の一例に示す説明図である。
【図３】本発明（第二の発明）のアルミニウム合金溶湯の鋳造装置の一の実施の形態を模式的に示す説明図である。
【図４】実施例１のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法によって鋳造された鋳造品の断面を示す顕微鏡写真である。
【図５】比較例１のアルミニウム合金溶湯の鋳造方法によって鋳造された鋳造品の断面を示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００５０】
１…アルミニウム合金溶湯の鋳造装置、２…第一の貯留手段、３…第二の貯留手段、４…貯留容器、５…移動台、６…加熱炉、７…溶融部、８…溶融手段、１０…溶湯、１１…溶湯（所定の溶湯）、１２…溶湯（残余の溶湯）、１４…キャビティ、１６…鋳造品、１７…注湯ロボット、１８…金型。
【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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