(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに一方向に相対移動可能な第１金型および第２金型と、これら第１金型および第２金型間に挟まれて前記一方向とは異なる方向に相対移動可能なスライド金型とからなる複数の金型どうしを合せてキャビティを形成する工程と、
前記キャビティ内を減圧する工程と、
前記キャビティ内にアルミニウム合金の溶湯を供給する工程とを含むアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法であって、
前記キャビティを形成する工程は、前記第１金型側に設けられた第１金型側カバー部と、前記第２金型側に設けられた第２金型側カバー部とをシール材を介して互いに突き合わせることにより、前記複数の金型どうしの複数の合せ面の周縁の全体を、前記スライド金型のスライドを許容する空間を介して前記両カバー部で一体的に覆う工程を付随して有し、
続いて、プランジャチップの低速での前方移動に伴い、真空排気を開始することにより、前記キャビティ内を減圧する工程と、
前記第１金型側カバー部および第２金型側カバー部と前記複数の金型との間の前記空間を減圧する工程とにより真空度を徐々に高め、溶湯がキャビティ入口付近に達した時点でプランジャチップを高速移動させて溶湯をキャビティ内に急速供給し、この間金型への冷却水流量調整を行なうことを特徴とするアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法。
【請求項２】
前記キャビティを形成する工程と、前記複数の金型どうしの複数の合せ面の周縁の全体を、空間を介して第１金型側カバー部と第２の金型側カバー部とによって覆う工程が同時に行われることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法。
【請求項３】
前記キャビティ内を減圧する工程と、前記第１金型側カバー部および第２金型側カバー部と前記複数の金型との間の空間を減圧する工程がほぼ同時に行われることを特徴とする請求項２に記載のアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法。
【請求項４】
前記キャビティ内を減圧する工程の前に、前記第１金型側カバー部および第２金型側カバー部と前記複数の金型との間の空間を減圧する工程が行われることを特徴とする請求項２に記載のアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法。
【請求項５】
前記アルミニウム合金は、Ｆｅを含み、Ｓｉを１８〜２２ｗｔ％含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法。
【請求項６】
前記アルミニウム合金は、Ｆｅを０．４〜１．５ｗｔ％含むことを特徴とする請求項５に記載のアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法。
【請求項７】
前記金型から取り出した鋳造体を急冷する工程を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載のアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法。
【請求項８】
請求項５から７のいずれかに記載のアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法を用いて製造したことを特徴とするアルミニウム合金製品。
【請求項９】
前記アルミニウム合金製品は、エンジンのシリンダブロック又はピストンであることを特徴とする請求項８に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項１０】
前記アルミニウム合金製品は、エンジンのシリンダブロックであって、そのシリンダボアは、所定の径に研削された後、アルミニウム母材のみ所定量だけ除去され、このシリンダボアの表面にシリコン結晶が突出していることを特徴とする請求項８に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項１１】
互いに一方向に相対移動可能な第１金型および第２金型と、これら第１金型および第２金型間に挟まれて前記一方向とは異なる方向に相対移動可能なスライド金型とからなる複数の金型どうしを合せてキャビティを形成し、前記キャビティ内を真空ポンプで減圧して、前記キャビティ内にアルミニウム合金の溶湯を供給するアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置において、前記第１金型および第２金型のそれぞれに一体的に第１金型側カバー部と第２金型側カバー部とを設け、前記キャビティの形成時に、カバー部どうしがシール材を介して当接することにより、前記複数の金型どうしの複数の合せ面の周縁の全体を、前記スライド金型のスライドを許容する空間を介して前記第１金型側カバー部と第２金型側カバー部とで一体的に覆うように構成するとともに、前記キャビティと前記空間とを真空ポンプに接続する真空配管を設け、前記プランジャチップの低速での前方移動に伴い、真空排気を開始し、前記真空配管を介して前記キャビティ内と、前記空間内を減圧し、溶湯がキャビティ入口付近に達した時点でプランジャチップを高速移動させて溶湯をキャビティ内に急速供給し、この間金型への冷却水流量調整を行なうことを特徴とするアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置。
【請求項１２】
前記第１金型側カバー部および第２金型側カバー部は、前記複数の金型どうしの複数の合せ面の周縁全体を空間を介して覆い、且つ前記第１金型および第２金型に別体で固着したことを特徴とする請求項１１に記載のアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置。
【請求項１３】
前記第１金型側カバー部および第２金型側カバー部は、前記複数の金型どうしの複数の合せ面の周縁全体を空間を介して覆い、且つ前記第１金型および第２金型に一体成形したことを特徴とする請求項１１に記載のアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置。
【請求項１４】
前記第１金型側カバー部および第２金型側カバー部には少なくとも一部の金型を駆動するアクチュエータを取付けるための取付部を有することを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載のアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置。
【請求項１５】
前記第１金型側カバー部および第２金型側カバー部を金型へ固着する固着部をこれらカバー部の内面に形成したことを特徴とする請求項１２に記載のアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置。
【請求項１６】
共通の真空ポンプに接続された前記真空配管の他端を前記空間に接続し、該空間を介して前記キャビティを真空ポンプに接続したことを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載のアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置。
【請求項１７】
前記キャビティを前記空間を介することなく共通の真空ポンプに接続したことを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載のアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置。
【請求項１８】
前記キャビティと前記空間を別経路の真空配管を介して別系統の真空ポンプに接続したことを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載のアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法および鋳造装置並びにエンジンのシリンダブロックやピストン等のアルミニウム合金製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのシリンダブロック構造として、シリンダボアのピストン摺動面にスリーブを装着したり、ボア表面にＮｉめっきを施して高温摺動時の耐摩耗性や強度等を高めたものが従来より採用されている。
【０００３】
一方、このようなスリーブやＮｉめっきを使用することなく、鋳造品を機械加工した状態で摺動面を形成する直摺動型のシリンダブロックとすれば、製造プロセスが簡素化し冷却能力も向上してコストの低減が図られるものと考えられる。このような直摺動型のシリンダブロックとして、過共晶のＡｌ（アルミニウム）−Ｓｉ（シリコン）合金の単一材料の鋳造品からなるシリンダブロックが実用化されている。
【０００４】
しかしながら、従来のＡｌ−Ｓｉ合金の単一材料からなる直摺動型シリンダブロックは、低圧鋳造で形成されているため、鋳造時間が長くかかり、生産性が低下してコスト的に不利となる。
また、低圧鋳造では鋳造時間が長くかかることから、低圧鋳造用のＡｌ−Ｓｉ合金は、Ｆｅ含有量を少なくして冷却時に粗大化合物相ができるのを回避している。Ｆｅは金型との焼付きを防ぐ作用もあるが、低圧鋳造では、セラミックコーティングを繰り返しながら行うので、焼付きは起きない。しかしこの低圧鋳造のＡｌ−Ｓｉ合金を用いて、通常の高圧高速のダイカスト法によりシリンダブロックを鋳造した場合、このＦｅ不足による焼付きが問題となる。
【０００５】
一方、通常の高圧ダイカスト用Ａｌ−Ｓｉ合金では、耐摩耗性を高めるＳｉ含有量が少ない。低圧鋳造であれば冷却速度が遅いのでＳｉ含有量が少なくてもＳｉの結晶が充分成長して粒径が大きくなって十分な耐摩耗性が得られるが、高圧ダイカスト鋳造法では冷却速度が速いため、Ｓｉ結晶が充分大きく成長せず、必要な耐摩耗性が得られない。
さらに、直摺動型シリンダブロックでは、アルミニウム合金自体がボアの摺動面を形成するため、鋳巣等の欠陥を極力なくさなければならない。鋳巣等の欠陥をなくすためには、鋳造時にキャビティからガス（水素や空気あるいは離型材や潤滑材等から発生する炭素系ガス等）を除去する必要がある。
【０００６】
このために、従来より鋳造時に金型（固定金型と可動金型）を合わせたときの金型の合せ面等の隙間をシールした状態で金型のキャビティ内のガスを真空ポンプで排気しながら鋳造を行う方法が取られていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような真空引き（減圧）を行いながら鋳造しても、空冷シリンダの空冷フィン等の薄く入り組んだ部分を成形する場合には、その部分にスライド金型を使用するため、固定金型と可動金型の合せ面の他にスライド金型の摺動面にも隙間が生じ、シール性が低下して充分な真空度が得られず、ガスを確実に除去することができなかった。
鋳造製品中のガスが多いと、熱処理や溶接時にブリスターと呼ばれる気孔やふくれが発生するため、従来の高圧ダイカストでは熱処理や溶接ができなかった。前記スライド金型は、型締め時に前進し、鋳造後はキャビティから離間するように後退する。このため、シール性を向上させるに当たっては、スライド金型が後退するための空間を確保しながら行わなければならない。
【０００８】
本発明は上記従来技術を考慮したものであって、高圧ダイカストにより低コストで十分な耐摩耗性および耐焼付き性を確保できるアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法および鋳造装置並びにエンジンのシリンダブロックやピストン等のアルミニウム合金製品の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法は、互いに一方向に相対移動可能な第１金型および第２金型と、これら第１金型および第２金型間に挟まれて前記一方向とは異なる方向に相対移動可能なスライド金型とからなる複数の金型どうしを合せてキャビティを形成する工程と、前記キャビティ内を減圧する工程と、前記キャビティ内にアルミニウム合金の溶湯を供給する工程とを含むアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法であって、前記キャビティを形成する工程は、前記第１金型側に設けられた第１金型側カバー部と、前記第２金型側に設けられた第２金型側カバー部とをシール材を介して互いに突き合わせることにより、前記複数の金型どうしの複数の合せ面の周縁の全体を、前記スライド金型のスライドを許容する空間を介して前記両カバー部で一体的に覆う工程を付随して有し、続いて、プランジャチップの低速での前方移動に伴い、真空排気を開始することにより、前記キャビティ内を減圧する工程と、前記第１金型側カバー部および第２金型側カバー部と前記複数の金型との間の前記空間を減圧する工程とにより真空度を徐々に高め、溶湯がキャビティ入口付近に達した時点でプランジャチップを高速移動させて溶湯をキャビティ内に急速供給し、この間金型への冷却水流量調整を行なうことにより実施する。
【００１０】
本発明によれば、第１、第２金型側カバー部と、これら両カバー部間に介装された１つのシール材とによって、第１、第２金型と、スライド金型どうしの複数の合せ面を、その外側の空間を含めて金型の外側から全体的に覆うシール構造体が構成される。本発明によれば、キャビティ内を減圧する工程において、前記シール構造体と金型との間の空間をも減圧するから、前記合せ面に沿って形成された隙間を空気が通過してキャビティ内に吸引されるのを阻止することができ、キャビティ内の高い真空度を得ることができる。その結果、離型剤の蒸発ガスも吸引除去されるため、キャビティ内のガスを確実に排出することができる。これにより、キャビティへの湯廻りがよくなり、薄肉形成用のキャビティであっても隅々まで確実に溶湯が充填され鋳巣のない高品質のダイカスト製品を得ることができる。この場合、可動側と固定側のカバー部どうしの合せ面にシール材を設ける構成とした場合、シール材は高温の金型から空間を隔てた位置に設けられるため、金型からの熱的影響が低減し、シール材の劣化が防止され高いシール性が維持される。
【００１１】
前記シール構造体は、簡単な構造を採りながら、複雑な形状の合せ面の周縁の全域を覆うから、これらの合せ面を実質的に密封することができる。このため、本発明によれば、各合せ面にシール材をそれぞれ介装する場合に較べて、各金型の構造を簡素化できるとともに、シール材の数を低減できるから、コストダウンを図ることができる。
したがって、本発明によれば、金型の合せ面自体にシール材を施すことなく、キャビティの真空度を充分に高めることができ、ガスを確実に除去して鋳巣の発生をなくし溶接および熱処理が可能で高品質のダイカスト鋳造品を得ることができる。
【００１２】
請求項２に記載した発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法は、請求項１に記載したアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法において、前記キャビティを形成する工程と、前記複数の金型どうしの複数の合せ面の周縁の全体を、空間を介して第１金型側カバー部と第２の金型側カバー部とによって覆う工程とを同時に行うことによって実施する。
【００１３】
この発明によれば、金型を合せてキャビティを形成するのと同時に金型がカバー部で覆われるため、金型をカバー部で覆う工程を増やすことによる鋳造のサイクルタイムが増加することがない。
【００１５】
請求項３に記載した発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法は、請求項２に記載したアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法において、前記キャビティ内を減圧する工程と、前記第１金型側カバー部および第２金型側カバー部と前記複数の金型との間の空間を減圧する工程をほぼ同時に行うことによって実施する。
【００１６】
この発明によれば、キャビティ内を減圧するのとほぼ同時にカバー部と金型間の空間が減圧されるため、カバー部と金型間の空間を減圧する工程を増やすことによる鋳造のサイクルタイムが増加することがない。
【００１９】
請求項４に記載した発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法は、請求項２に記載したアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法において、前記キャビティ内を減圧する工程の前に、前記第１金型側カバー部および第２金型側カバー部と前記複数の金型との間の空間を減圧する工程を行うことによって実施する。
【００２０】
この発明によれば、キャビティ内に先がけて空間部を真空排気するため、金型の合せ面やスライド型の摺動面等の隙間に入り込んで付着している液状の離型剤がキャビティ内に吸引されることなく空間側へ直接吸い出される。このため、余分な離型剤がキャビティ内に流入して溶湯に混入して鋳巣等に欠陥を引き起こすことが防止される。
【００２１】
請求項５に記載した発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法は、請求項１ないし請求項４のうち何れか一つに記載したアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法において、前記アルミニウム合金は、Ｆｅを含み、Ｓｉを１８〜２２ｗｔ％含ませることによって実施する。
【００２２】
この発明によれば、アルミニウム合金中に、Ｓｉが１８〜２２ｗｔ％含まれるため、冷却速度の速い高圧ダイカスト法で鋳造した場合であっても、充分なＳｉ粒子が得られ、耐摩耗性が高められる。１８％以下では、高圧ダイカスト法で鋳造した場合、Ｓｉ粒子が大きくならず充分な耐摩耗性が得られない。また、２２％以上では、もろくなって耐摩耗性を低下させる。さらにこのような適度なＳｉは、鋳造工程で表面に晶出し、金型との焼き付きを防止する。
【００２３】
請求項６に記載した発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法は、請求項５に記載したアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法において、前記アルミニウム合金に、Ｆｅを０．４〜１．５ｗｔ％含ませることによって実施する。
【００２４】
この発明によれば、アルミニウム合金中にＦｅが０．４〜１．５％含まれるため、高圧ダイカスト法で鋳造した場合に、金型との焼付きが防止される。この場合、Ｓｉによる焼き付き防止作用と相まって焼き付き防止効果がさらに高められる。Ｆｅが０．４％以下では焼付きを充分に防止できない。また、１．５％以上では金属組織中にＦｅとＡｌとの間で生成された金属間化合物が大きく成長して粗大針状晶となり、もろくなって伸び性を低下させる。
【００２５】
請求項７に記載した発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法は、請求項５または請求項６に記載したアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法において、前記金型から取り出した鋳造体を急冷する工程を含ませることによって実施する。
【００２６】
この発明によれば、金型から取り出したダイカスト鋳造体を一旦急冷することにより、例えばＣｕやＭｇ等の化合物が均一に分散し、場所的に均等で安定した強度が得られる。なお、ここで急冷とは、水冷焼入れ処理に代表されるが、水冷に限らず、自然冷却以外に積極的に鋳造品を冷却するすべての冷却方法を含む。
【００２７】
請求項８に記載した発明に係るアルミニウム合金製品は、請求項５ないし請求項７のうち何れか一つに記載のアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法を用いて製造したものである。
この発明によれば、本発明方法によりアルミニウム合金製品を製造することにより、鋳巣の発生を抑え、高品質で溶接および熱処理が可能な鋳造品が得られる。
【００２８】
請求項９に記載した発明に係るアルミニウム合金製品は、請求項８に記載したアルミニウム合金製品において、エンジンのシリンダブロック又はピストンとしたものである。
この発明によれば、鋳巣がなく溶接および熱処理が可能で高品質のシリンダブロック又はピストンを低コストの高圧ダイカスト法で鋳造できる。なお、シリンダブロックは、シリンダボアを含むエンジンのシリンダ部分であり、クランクケースやシリンダヘッドの一部を一体に鋳造した場合も含む。また、ピストンはシリンダボア内を摺動するピストンである。
【００２９】
請求項１０に記載した発明に係るアルミニウム合金製品は、請求項８に記載したアルミニウム合金製品において、前記アルミニウム合金製品は、エンジンのシリンダブロックであって、そのシリンダボアは、所定の径に研削された後、アルミニウム母材のみ所定量だけ除去され、このシリンダボアの表面にシリコン結晶が突出しているものである。
この発明によれば、アルミニウム合金からなるシリンダボアのアルミニウム母材表面に、Ｓｉ結晶粒子を浮き出して突出させるため、この浮き上がったＳｉ結晶粒子がピストンに接して摺動面を構成し、その周囲の凹んだアルミニウム母材表面に潤滑油が行き渡り、安定して耐摩耗性の優れたシリンダブロックが得られる。
【００３０】
請求項１１に記載した発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置は、互いに一方向に相対移動可能な第１金型および第２金型と、これら第１金型および第２金型間に挟まれて前記一方向とは異なる方向に相対移動可能なスライド金型とからなる複数の金型どうしを合せてキャビティを形成し、前記キャビティ内を真空ポンプで減圧して、前記キャビティ内にアルミニウム合金の溶湯を供給するアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置において、前記第１金型および第２金型のそれぞれに一体的に第１金型側カバー部と第２金型側カバー部とを設け、前記キャビティの形成時に、カバー部どうしがシール材を介して当接することにより、前記複数の金型どうしの複数の合せ面の周縁の全体を、前記スライド金型のスライドを許容する空間を介して前記第１金型側カバー部と第２金型側カバー部とで一体的に覆うように構成するとともに、前記キャビティと前記空間とを真空ポンプに接続する真空配管を設け、前記プランジャチップの低速での前方移動に伴い、真空排気を開始し、前記真空配管を介して前記キャビティ内と、前記空間内を減圧し、溶湯がキャビティ入口付近に達した時点でプランジャチップを高速移動させて溶湯をキャビティ内に急速供給し、この間金型への冷却水流量調整を行なうものである。
【００３１】
この発明によれば、第１、第２金型側カバー部と、これら両カバー部間に介装された１つのシール材とによって、第１、第２金型と、スライド金型どうしの複数の合せ面を、その外側の空間を含めて金型の外側から全体的に覆うシール構造体が構成される。この発明によれば、キャビティ内を減圧する工程において、前記シール構造体と金型との間の空間をも減圧するから、前記合せ面に沿って形成された隙間を空気が通過してキャビティ内に吸引されるのを阻止することができ、キャビティ内の高い真空度を得ることができる。この場合、可動側と固定側のカバー部どうしの合せ面にシール材を設ける構成とした場合、シール材は高温の金型から空間を隔てた位置に設けられるため、金型からの熱的影響が低減し、シール材の劣化が防止され高いシール性が維持される。
前記シール構造体は、簡単な構造を採りながら、複雑な形状の合せ面の周縁の全域を覆うから、これらの合せ面を実質的に密封することができる。このため、この発明によれば、各合せ面にシール材をそれぞれ介装する場合に較べて、各金型の構造を簡素化できるとともに、シール材の数を低減できるから、コストダウンを図ることができる。
したがって、本発明によれば、金型の合せ面自体にシール材を施すことなく、キャビティの真空度を充分に高めることができ、ガスを確実に除去して鋳巣の発生をなくし溶接および熱処理が可能で高品質のダイカスト鋳造品を得ることができる。
【００３２】
請求項１２に記載した発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置は、請求項１１に記載したアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置において、前記第１金型側カバー部および第２金型側カバー部は、前記複数の金型どうしの複数の合せ面の周縁全体を空間を介して覆い、且つ前記第１金型および第２金型に別体で固着したものである。
この発明によれば、カバー部が別体であるため、既存の金型を利用して本発明を実施できる。
【００３３】
請求項１３に記載した発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置は、請求項１１に記載したアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置において、前記第１金型側カバー部および第２金型側カバー部は、前記複数の金型どうしの複数の合せ面の周縁全体を空間を介して覆い、且つ前記第１金型および第２金型に一体成形したものである。
この発明によれば、カバー部と金型が一体であるため、カバー部取付け用の部品が不要になり、部品点数が削減され構成がシンプルになる。
【００３４】
請求項１４に記載した発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置は、請求項１１ないし請求項１３のうち何れか一つに記載したアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置において、前記第１金型側カバー部および第２金型側カバー部には少なくとも一部の金型を駆動するアクチュエータを取付けるための取付部を有するものである。
この発明によれば、カバー部側にアクチュエータを取付けて金型を駆動することができ、金型の構成が簡単になり、またレイアウトの自由度が大きくなる。
【００３５】
請求項１５に記載した発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置は、請求項１２に記載したアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置において、前記第１金型側カバー部および第２金型側カバー部を金型へ固着する固着部をこれらカバー部の内面に形成したものである。
【００３６】
この発明によれば、カバー部の内面側でこのカバー部を金型に固着するため、カバー部の外面形状がシンプルになり、また取付けボルト等が外側に突出しないためシール構造が簡単になる。
【００３７】
請求項１６に記載した発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置は、請求項１１ないし請求項１５のうち何れか一つに記載したアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置において、共通の真空ポンプに接続された前記真空配管の他端を前記空間に接続し、該空間を介して前記キャビティを真空ポンプに接続したものである。
この発明によれば、真空ポンプおよび真空配管を共通化して構成を簡素化できるとともに、空間を介して効率よくキャビティ内を真空排気できる。
【００３８】
請求項１７に記載した発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置は、請求項１１ないし請求項１５のうち何れか一つに記載したアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置において、前記キャビティを前記空間を介することなく共通の真空ポンプに接続したものである。
この発明によれば、共通の真空ポンプを用いて構成の簡素化を図るとともに、空間部とキャビティとを別の配管で排気することにより、効率よく確実にキャビティ内を真空排気できる。
【００３９】
請求項１９に記載した発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置は、請求項１１ないし請求項１５のうち何れか一つに記載したアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置において、前記キャビティと前記空間を別経路の真空配管を介して別系統の真空ポンプに接続したものである。
この発明によれば、空間部とキャビティとを別の真空配管および別の真空ポンプで排気することにより、空間部の構成や排気抵抗等を考慮して別々の真空系を設けてキャビティ内を効率よく確実に真空排気できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
表１は、本発明に係るＡｌ−Ｓｉ合金の材料成分を示す表である。
【００４１】
【表１】
0004224024.tif 000002
【００４２】
このアルミニウム合金は、再生アルミニウム合金の再生塊ベースの地金を溶解して形成する。ただし、新規なアルミニウム金属を用いた新塊ベースの地金から形成することもできる。このようなアルミニウム合金を用いて、後述のダイカスト鋳造により、エンジンのシリンダブロックが形成される。表中、Ｓｉは、シリンダボア摺動面の耐摩耗性を高め、また鋳造工程での耐焼付き性を向上させる。Ｆｅは、金型との焼付きを防ぐために添加する。ＣｕおよびＭｇは、熱処理による母材強度を高める。Ｍｎ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｃａ，Ｎａは再生アルミニウムに元々含まれている不純物である。ＰはＳｉ粒字の粒径および分散を均一にするために添加される。
図１は、表１のアルミニウム合金を用いたダイカスト鋳造工程を示す。
【００４３】
溶解工程Ｓ１：
所定の合金組成を有するアルミニウム合金の地金を溶解炉で溶解して溶湯を形成する。溶湯中に未溶解のＳｉが残存することを防止するために、溶湯をある所定温度以上に過熱する。地金が完全に溶解したら溶湯温度を前記過熱温度以下の所定の温度に保持しておく。この溶解工程において、溶湯前の地金あるいは溶湯にＰを１００ｐｐｍ程度添加しておく。これにより、合金中のＳｉ粒子が均一に分散する。
【００４４】
鋳造工程Ｓ２：
高圧ダイカスト鋳造法により行う。この場合、後述のカバー部内にセットした金型を減圧しながら鋳造する。このカバー部を用いて減圧することにより、スライド金型が多い金型であっても金型自体にシールを設けることなく、金型全体を吸引排気して金型内の真空度を高めることができ、ガスを確実に除き鋳巣の発生を防止することができる。
【００４５】
熱処理工程Ｓ３：
鋳造後金型から取り出したシリンダブロックをＴ５，Ｔ６又はＴ７の熱処理を施す。Ｔ５処理は、鋳造品を金型から取り出した直後に水冷等により急冷し、その後、機械的性質の改善や寸法安定化のために、所定温度で所定時間だけ人工時効した後空冷する処理である。Ｔ６処理は、鋳造品を金型から取り出した後、所定温度で所定時間だけ溶体化処理し、その後水冷し、その後、所定温度で所定時間だけ人工時効処理した後空冷する処理である。Ｔ７処理は、Ｔ６処理に比べ過時効にする処理であり、寸法安定化が図られるが硬度はＴ６に比べ低下する。
【００４６】
機械加工工程Ｓ４：
シリンダヘッドとの合せ面、クランクケースとの合せ面およびシリンダボア内面の研削、旋削等の加工を行う。
【００４７】
ホーニング工程Ｓ５：
シリンダボア内面をホーニング加工する。このホーニングは後述（図１２）のように、（１）荒ホーニング、（２）中仕上げホーニング、（３）仕上げホーニングの３工程で行う。
【００４８】
図２は上記鋳造工程Ｓ２で使用する鋳造装置の構成図である。
金型１は固定型２と可動型３とからなり、可動型３はベース金型４とスライド金型５とからなる。なお、固定型２およびベース金型４が、請求項でいう第１金型および第２金型のいずれか一方および他方の金型を構成する。
【００４９】
スライド金型５は、９０度間隔で４分割され、各々にシリンダ６（上下の２つのみ示す）が備わり、ベース金型４の表面（ベース金型４とスライド金型５との間の合せ面３０）に沿って矢印Ａのようにスライドし、鋳造時に中央にシリンダブロックのキャビティ７を形成する。なお、このシリンダ６は、請求項でいうスライド金型を駆動するアクチュエータである。
【００５０】
７ａ，７ｂはシリンダボア形成部であり、７ｃは空冷フィン形成部を示す。ベース金型４には押出ピン８が備わり、鋳造ショットごとに、スライド金型５が開いた状態で鋳造品を押出して金型から取り出す。３１は、固定型２と可動型３との間の合せ面である。
固定型２には、射出スリーブ９が設けられる。射出スリーブ９内をロッド１０の先端に設けられたプランジャチップ１１が往復動作する。
【００５１】
射出スリーブ９には給湯口１２が形成され、プランジャチップ１１が原位置（給湯口１２の後方（図の右側）の位置）の状態で、１ショット分の溶湯を注入する。給湯口１２の前方にはチップセンサ１３が設けられる。このチップセンサ１３は、プランジャチップ１１が給湯口１２を通過したことを検出するためのものである。
【００５２】
金型１全体は、カバー部１４で覆われる。カバー部１４は、固定型２を収容する固定側カバー部１４ａと、可動型３を収容する可動側カバー部１４ｂとからなり、合せ面にＯリング等のシール材１５が装着される。固定側カバー部１４ａと可動側カバー部１４ｂとのうち一方が本発明でいう第１金型側カバー部を構成し、他方が本発明でいう第２金型側カバー部を構成している。
カバー部１４を貫通するシリンダ６、押出ピン８および射出スリーブ９の各々とカバー部１４との間の隙間には、Ｏリング等からなるシール材１５が装着され、カバー部１４内の気密を保つ。カバー部１４の可動側カバー部１４ｂ（又は固定側カバー部１４ａ）にリークバルブ１６が設けられる。
【００５３】
固定型２には、キャビティ７に連通する排気通路１７が形成される。排気通路１７は可動型側に形成してもよい。この排気通路１７にバイパス通路１７ａが備わり、このバイパス通路１７ａを開閉するオンオフバルブ１８が備わる。バイパス通路１７ａは、鋳造時（図示した状態）で金型内を真空吸引したときに、オンオフバルブ１８が装着された部分の排気通路１７をバイパスさせて排気通路１７を金型外部と連通させるためのものである。
【００５４】
オンオフバルブ１８は、例えばメタルタッチ式バルブであって、キャビティ７に溶湯が充填されて、残りの溶湯が排気通路１７を通して上昇してきたときに、溶湯がオンオフバルブ１８に接すると、これを押上げて排気通路１７とともにバイパス通路１７ａを閉じて、溶湯が金型外に噴き出ることを防止する。このようなメタルタッチ式バルブに代えて、プランジャチップ１１の位置を検出し、１ショット分の溶湯押し込みが終了した位置でアクチュエータを介して排気通路１７を閉じるバルブ構成としてもよい。
【００５５】
また、このような溶湯の噴出し防止手段として、キャビティに連通するジグザグ状で経路の長い細い通路を形成し、キャビティから溢れる溶湯をこの通路を通すことにより、途中で固化させて金型外への流出を防止するチルベント構造を用いてもよい。
カバー部１４（この例では固定側カバー部１４ａ）に、真空タンク１９に連通する１本又は複数（この例では２本）の真空配管２０が接続される。真空タンク１９は、真空ポンプ２１により所定の真空圧に維持される。真空ポンプ２１は、制御装置２２により、プランジャチップ１１のストローク位置の検出信号あるいはストローク時間のタイマ信号等に基づいてキャビティ減圧の開始および終了のタイミングでオンオフ制御される。
【００５６】
なお、カバー部１４は金型１全体を覆っているが、局部的に（例えば金型１の外周部を合せ面３０．３１の周縁３０ａ，３１ａに沿ってリング状に）覆ってもよい。また、スライド金型５を駆動するためのシリンダ６を覆う形状のカバー部１４を設けてもよい（図６、図７等参照）。
【００５７】
このように金型１を覆うカバー部１４を設け、このカバー部１４を真空排気してキャビティ７内を減圧しながら鋳造を行うことにより、スライド金型５が多くなった場合であっても、金型自体にシールを施すことなく金型全体に対し真空吸引を行い、合せ面３０，３１の隙間からもキャビティを真空吸引するため、真空度が高められ、金型内からガスを確実に除去することができる。また、カバー部１４の固定側カバー部１４ａと可動側カバー部１４ｂの合せ面のシール材１５は高温の金型１から離間した位置に装着されるため、熱的影響が小さくなってシール材の劣化が防止され耐久性が向上する。
【００５８】
図中、冷却水流量調整ユニット６０は、図示したように、鋳造プロセスにおける金型１を冷却制御するものであり、例えば、プランジャチップ１１による高速射出のタイミング（図３のｔ２）でバルブ（不図示）を開いてタイマで一定時間冷却水を流す構成とすることができる。この一定時間は、例えば、型割りして製品を取り出すまでの時間とする。
【００５９】
このとき、温度センサにより、沿却水温あるいは金型温度をモニタして冷却効果を確認してもよい。あるいは温度センサによりフィードバック制御することもできる。なお、冷却が不十分であると全体が凝固するまでに時間がかかり未凝固部分が凝固部分に引っ張られて巣ができやすくなる。逆に冷却しすぎると、凝固速度が速くなってＳｉ析出量が少なくなり耐摩耗性が低下する。
【００６０】
図３は、前述の図２のカバー部１４を有する金型１を用いて、図１の鋳造工程Ｓ２を実施したときの金型内の真空度を示すタイムチャートである。横軸は時間、縦軸は真空度を示す。
まず、図２に示した金型１のスライド金型５を所定の位置に配置してキャビティ７を形成し、可動型３を固定型２に突き合せて型締めする。このときカバー部１４の固定側カバー部１４ａと可動側カバー部１４ｂの合せ面３２どうしがシール材１５を介して突き合わされ、カバー部１４内が封止される。
【００６１】
すなわち、固定型２と可動型３とを合せてキャビティ７を形成する型締め工程と、この金型１をカバー部１４で覆って封止する封止工程が同時に行われる。これにより鋳造のサイクルタイムの短縮が図られる。なお、固定型２と可動型３を型締めしてキャビティを形成した後に、この金型１をカバー部１４で覆って封止することも可能である。
【００６２】
時間ｔ０：プランジャチップ１１は、原位置（給湯口１２の後方）にあり、給湯口１２が開いた状態であって、この給湯口１２を介して金型１内は大気圧状態である。この状態で給湯口１２から１ショット分のアルミニウム合金の溶湯を注入する。溶湯が注入されたらプランジャチップ１１を低速で前方に移動し、射出スリーブ９内の溶湯を押し込む。
【００６３】
時間ｔ１：チップセンサ１３（図２）がプランジャチップ１１を検出する。この状態では、プランジャチップ１１が給湯口１２を越えて前方に位置するため、カバー部１４内は完全に気密封止される。この時点で、真空ポンプ２１を駆動してカバー部１４内を真空排気する。この真空排気により、金型１とカバー部１４との間の空間３３とキャビティ７内の真空排気が同時に行われる。これにより、減圧プロセスが効率よく行われ、鋳造のサイクルタイムの短縮が図られる。なお、キャビティ７の真空排気経路と、金型１とカバー部１４間の空間３３の真空排気経路とを別にして時間をずらせて真空排気することも可能である。
【００６４】
特に、キャビティ内に先がけて空間部を真空排気すると、金型の合せ面やスライド型の摺動面等の隙間に入り込んで付着している液状の離型剤がキャビティ内に吸引されることなく空間３３側へ直接吸い出されるため、余分な離型剤がキャビティ内に流入して溶湯に混入して鋳巣等に欠陥を引き起こすことが防止される。
このような真空排気による吸引プロセスにより金型１内のキャビティ７内が減圧され、徐々に真空度が高まる。プランジャチップ１１は低速で前進し続け、溶湯をキャビティ側に押し込む。プランジャチップ１１が給湯口１２を越えてから真空排気を開始することにより、給湯口１２を通してエアが金型内に吸引されることを回避できる。これにより、鋳巣の発生をさらに確実に防止するとともに、エアによる溶湯表面の局部的冷却を防止し、均一で安定した品質の鋳造品を得ることができる。
【００６５】
時間ｔ２：溶湯がキャビティの入口に達した時点でプランジャチップ１１を低速から高速に切換え、溶湯を急速にキャビティ内に供給する。
時間ｔ３：キャビティ内が溶湯で完全に充填され射出が完了する。このとき溶湯が排気通路１７のオンオフバルブ１８（図２）を押上げ排気通路１７からの溶湯の噴き出しが防止される。
【００６６】
時間ｔ４：真空ポンプ２１を停止して真空排気による減圧を終了する。この時点ではカバー部１４内はまだ減圧された状態である。
時間ｔ５：リークバルブ１６を開きカバー部１４内を大気開放する。リークバルブ１６を介してカバー部内が時間とともに大気圧に近づく。
【００６７】
時間ｔ６：カバー部１４内が完全に大気圧に戻る。この時点で金型を開き、鋳造品を取り出す。大気圧に戻してから金型とともにカバー部１４を開くことにより、カバー部の合い面３２に装着したＯリングの脱落が防止される。
なお、真空ポンプ２１自体をオンオフする代わりに、真空ポンプは常時オン状態とし、真空配管上に設けた電磁バルブ６１をオンオフすることにより真空引きのタイミング制御を行ってもよい。
【００６８】
例えば、チップセンサ１３がプランジャチップ１１を検出した時点（ｔ１）で電磁バルブを開く。そして射出終了時点、例えばプランジャチップがストローク最先端位置に達したことをセンサ（例えばプランジャチップのロッド位置を検出するロッドセンサ）で検出した時点（ｔ４）で電磁バルブを閉じる。この電磁バルブの開閉タイミングは、チップセンサ１３やロッドセンサの位置を前後に調整自在とすることにより可変とすることができる。
【００６９】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る鋳造装置の構成図である。この実施形態の鋳造装置は、前述の図２の実施形態に比べ、給湯口１２に蓋２３が設けられている点が相違する。蓋２３は給湯口１２の周囲にシール材（不図示）を介して閉じられる。この場合、カバー部１４内が真空排気されるため、射出スリーブ９内が減圧され、この負圧により、蓋２３が吸引されて給湯口１２を確実に気密封止する。
【００７０】
したがって、給湯口１２から溶湯を注入した後直ちに蓋２３を閉じ、その時点から減圧開始できる。
２４は蓋センサであり、給湯口１２が蓋２３で閉じられたことを検出し、その検出信号を制御装置２２に送る。制御装置２２は、蓋２３の検出信号が入力されると、直ちに真空ポンプ２１を駆動してカバー部１４内を減圧する。
【００７１】
このような蓋２３を設けることにより、プランジャチップ１１が給湯口１２を越えるまで待つことなく、真空排気の開始が可能になり、射出スリーブ９が短い場合であっても、減圧時間を長くして充分な真空度が得られる。その他の構成および作用効果は図２の例と同様である。
【００７２】
図５は、本発明の第３の実施形態の構成図である。
この実施形態は、前述のシリンダブロックに代えてピストンを鋳造するダイカスト装置を示すものである。固定型２と可動型３との間にピストン用のキャビティ３４が形成される。固定型２側にピストン内部の空洞部用の凸部３６が形成される。上下のスライド金型５にピストンピン用の凸部３５が形成される。その他の構成および作用効果は前述の図２の実施形態と同様である。
【００７３】
図６は、本発明の第４の実施形態の構成図である。
この実施形態は、カバー部１４を金型１と一体成形したものである。固定型２に固定側カバー部１４ａが一体成形され、可動型３のベース金型４に可動側カバー部１４ｂが一体成形される。固定側カバー部１４ａと可動側カバー部１４ｂは合せ面３２でシール材１５を介して気密封止され、金型１との間に空間３３が形成される。この例では、カバー部１４は、スライド金型５を駆動するシリンダ６を覆って形成される。その他の構成および作用効果は前述の図２の例と同様である。
【００７４】
図７は、本発明の第５の実施形態の構成図である。
この実施形態は、カバー部１４を金型１と別体で形成し、固定側カバー部１４ａを固定型２に取付け、可動側カバー部１４ｂを可動型３のベース金型４にそれぞれシール材１５を介して取付けたものである。このカバー部１４は、ベース金型４とスライド金型５の合せ面３０および固定型２と可動型３の合せ面３１の周縁３０ａ，３１ａを覆って形成される。
【００７５】
キャビティ７に連通する排気通路１７は、カバー部１４の外側からカバー部１４内の空間３３とは別経路の真空配管３７を介して吸引排気される。真空配管３７上には真空配管２０と同様に電磁バルブ６２が設けられる。真空ポンプ２１を駆動したまま、真空配管３７の電磁バルブ６２と真空配管２０の電磁バルブ６１の開閉タイミングを制御することにより、空間３３とキャビティ７の真空排気をずらせることができる。
【００７６】
この真空配管３７は、カバー部１４の真空配管２０に接続して同じ真空ポンプ２１により減圧してもよいし、別系統の真空ポンプに接続してもよい。また、排気通路１７は、図６の例と同様に、カバー部１４の空間３３に開口させて、同一の真空配管２０で減圧するようにしてもよい。その他の構成および作用効果は前述の図６の例と同様である。
【００７７】
図８は、本発明の第６の実施形態に係るダイカスト鋳造装置の可動金型を示し、（Ａ）は中央部縦断面図、（Ｂ）は正面図である。なお、前述の図２等の実施形態と対応する部分には同一の番号を付してある。
可動型３は、ベース金型４と十字方向の４つのスライド金型５とからなる。下側のスライド金型５に分流子３９が形成される。この分流子３９は、固定型側の射出スリーブ９（図９）に嵌まり込んで溶湯を円滑に流す流路を形成するものである。排気通路１７にメタルタッチ式のオンオフバルブ１８が設けられ、このオンオフバルブ１８を元に戻すための油圧シリンダからなるアクチュエータ３８が備わる。
【００７８】
可動型３は、その全体が可動側カバー部１４ｂで覆われる。可動型３のベース金型４の内面側に凹み４２が形成され、この凹み４２からボルト４３を差込んで可動側カバー部１４ｂをベース金型４に対し内面側から固定する。ボルト４３は、例えば４つのスライド金型５の位置に対応して４ヶ所で締結される（図は１本のみ示す）。このように内側から可動側カバー部１４ｂを固定することにより、ボルト４３が外側に突出しないため、カバー部外面のシール構造が不要あるいは簡単になるとともに、可動側カバー部１４ｂの外形が簡素化する。
【００７９】
なお、ボルト４３を内側から螺着する方法に代えて、カバー部内面にスタッドボルトを設けておいて、これに対応する貫通孔をベース金型４に形成し、スタッドボルトを挿通させてナットで締結することにより固定してもよい。
また、内側からボルト４３で固定する固着方法に代えて、図の想像線で示したように、可動側カバー部１４ｂの外側からベース金型４に対しボルト４４で固定することも可能である。
【００８０】
固定側カバー部１４ａ（図９）に対する可動側カバー部１４ｂの合せ面３２の全周に沿って、連続したシール溝４０が形成され、シール材１５が嵌め込まれる。
スライド金型５を駆動するシリンダ（アクチュエータ）６のフランジ６ａに対向する可動側カバー部１４ｂにも、凹み４１が形成されその内部にシール材１５が装着される。
【００８１】
図９は、上記図８の可動型に対応する固定型を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は中央断面図である。
固定型２の中央部にシリンダボア形成部７ｂが設けられ、その下部に、射出スリーブ９が装着される挿通孔４５が形成される。固定型２は、その全体が固定側カバー部１４ａで覆われる。固定側カバー部１４ａは、前述の可動側カバー部１４ｂと同様に、内側からボルト（不図示）により固定型２に固定される。
【００８２】
可動側カバー部１４ｂに形成した合せ面３２（図８）に対向する固定側カバー部１４ａの合せ面３２は平面であり、この平面で可動側カバー部１４ｂのシール材１５（図８）を受ける。可動側カバー部１４ｂと固定側カバー部１４ａの合せ面３２どうしを圧接することにより、シール材１５を介して可動側カバー部１４ｂと固定側カバー部１４ａどうしが気密封止され両者一体のカバー部が形成される。
【００８３】
図１０は、本発明の第７の実施形態に係る可動型を示し、（Ａ）は中央断面図、（Ｂ）は正面図である。
この実施形態の可動型４６はベース金型４７と１つのスライド金型４８とからなり、例えば水冷エンジンのシリンダ形成用のキャビティ４９が形成される。ベース金型４７とスライド金型４８の合せ面（摺動面）３０の縁部を覆って局部的に可動側カバー部５０ｂが取付けられる。固定側カバー部５０ａ（図１１）との合せ面３２に、図８の例と同様に、シール溝（不図示）が形成されシール材１５が装着される。このシール材１５は、キャビティ４９を囲んで固定型５２（図１１）と可動型４６との合せ面３１に連続して設けられる。
【００８４】
スライド金型４８を駆動するシリンダ（アクチュエータ）６のフランジ６ａに対向する可動側カバー部５０ｂにも、凹み（不図示）が形成されその内部にシール材１５が装着される。同様に、可動側カバー部５０ｂとベース金型４７との間の合せ面５１についても、可動側カバー部５０ｂに凹み（不図示）を形成してその内部にシール材１５が装着される。
【００８５】
図１１は、上記図１０の可動型４６に対応する固定型５２を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は中央断面図である。
固定型５２の下部に、射出スリーブ９が装着される挿通孔４５が形成される。固定型２の上部が局部的に、可動側カバー部５０ｂ（図１０）に対応して、固定側カバー部５０ａで覆われる。固定側カバー部５０ａは、前述の可動側カバー部５０ｂと同様に、合せ面５１に凹み（不図示）を設け、この凹みに装着したシール材１５を介して固定型５２に固定される。
【００８６】
可動側カバー部５０ｂに形成した合せ面３２（図１０）に対向する固定側カバー部５０ａの合せ面３２は平面であり、この平面で可動側カバー部５０ｂのシール材１５（図１０）を受ける。可動側カバー部５０ｂと固定側カバー部５０ａの合せ面３２どうしおよび可動型４６と固定型５２の合せ面３１どうしを圧接することにより、シール材１５を介して可動側カバー部５０ｂと固定側カバー部５０ａどうしが気密封止され両者一体のカバー部が形成されるとともにキャビティ４９がシールされる。
【００８７】
図１２は、前述の図１におけるシリンダボアのホーニング工程Ｓ５の工程説明図である。ホーニングは（１）荒ホーニング、（２）中仕上げホーニング、（３）仕上げホーニングの３段階で行われる。（１）の荒ホーニングでは、ボアの径や真円度が荒加工で形成される。この荒ホーニングでは、ボア表面は、（Ａ）に示すように、Ａｌ母材と母材中に分散しているＳｉ粒子の表面が砥石研削され、表面が粗い状態である。
【００８８】
（２）の中仕上げホーニングでは、（Ｂ）に示すように、ボア表面が鏡面仕上げされる。
（３）の仕上げホーニングでは、Ａｌ母材を所定量だけ研削し、（Ｃ）に示すように、Ｓｉ粒子表面を浮き上らせる。（３）の仕上げホーニングに替えて苛性ソーダ水溶液中に侵漬するアルカリエッチング処理を施してもよい。
【００８９】
図１３は、水冷エンジンの場合のシリンダブロックの上面図である。
この例は３気筒のオープンデッキ型のシリンダブロック２５を示す。各シリンダ２６の内面にボア２７が形成され、外周にウォータージャケット２８の空間が形成される。シリンダヘッドとの合い面のこのウォータージャケット２８にＡｌ合金の角材形状の補強ピース２９を嵌め込む凹部を形成しておき、鋳造後にこの凹部に補強ピース２９を嵌め込んで溶接する。
【００９０】
本発明のダイカスト鋳造においては、前述のように高真空度で減圧しながら成形することにより、鋳造品に含まれるガス量が極めて少ないため、鋳造品に対し補強ピース２９を溶接することが可能になる。
【００９１】
溶接後熱処理（Ｔ５，Ｔ６又はＴ７）が施され、その後、前述と同様に、機械加工およびホーニング加工が施される。なお、補強ピース２９の形状や数および配置位置は図の例に限定されず、適宜な数を適宜な位置に溶接することができる。このような補強ピース２９を溶接することにより、底部で片持ち状に立設されているオープンデッキ型の各気筒の剛性を高めることができる。
【００９２】
【産業上の利用可能性】
以上説明したように、本発明では、金型の合せ面がカバー部で覆われるため、金型の合せ面自体にシール材を施すことなく金型内キャビティを減圧することが可能になり、複雑な形状の金型やスライド金型等の合せ面や摺動面のシール性が不確実になりやすい金型構成であっても、金型自体にはシールを施すことなくこれを覆うカバー部でシールして減圧することにより、金型内キャビティの真空度を充分に高めることができ、ガスを確実に除去して鋳巣の発生をなくし溶接および熱処理が可能で高品質のダイカスト鋳造品を得ることができる。
【００９３】
この場合、可動側と固定側のカバー部どうしの合せ面にシール材を設ける構成とした場合、シール材は高温の金型から空間を隔てた位置に設けられるため、金型からの熱的影響が低減し、シール材の劣化が防止され高いシール性が維持される。また、キャビティを減圧する工程と、前記カバー部と前記金型との間の空間を減圧する工程が行われるため、カバー部と金型との間の空間を減圧することにより、金型のキャビティを直接減圧することに加えて、金型合い面の周縁の隙間を通して金型内のキャビティを減圧することができ、また離型剤の蒸発ガスも吸引除去されるため、キャビティ内のガスを確実に排出することができる。これにより、キャビティへの湯廻りがよくなり、薄肉形成用のキャビティであっても隅々まで確実に溶湯が充填され鋳巣のない高品質のダイカスト製品を得ることができる。
【００９４】
また、キャビティを形成する工程と、金型どうしの合せ面の周縁の全体又は一部を空間を介してカバー部で覆う工程を同時に行うことにより、金型を合せてキャビティを形成するのと同時に金型がカバー部で覆われるため、金型をカバー部で覆う工程を増やすことによる鋳造のサイクルタイムが増加することがない。
【００９５】
また、キャビティを形成する工程の後に、金型どうしの合せ面の周縁の全体又は一部を空間を介して覆う工程を行うことにより、金型の型締め確認後にカバー部で覆う工程が行われるため、空間形成および密封の信頼感が向上する。
【００９６】
また、キャビティ内を減圧する工程と、カバー部と金型との間の空間を減圧する工程をほぼ同時に行うことにより、キャビティ内を減圧するのとほぼ同時にカバー部と金型間の空間が減圧されるため、カバー部と金型間の空間を減圧する工程を増やすことによる鋳造のサイクルタイムが増加することがない。
【００９７】
また、キャビティ内を減圧する工程と、カバー部と金型との間の空間を減圧する工程を時間をずらせて行うことにより、スライド金型の入り組み形状や排気通路抵抗等を考慮して空間部の排気とキャビティの排気時間をずらせることにより金型全体に対し効率よく順序立てて真空排気を行い、キャビティ内のガスを確実に排気できる。
【００９８】
また、アルミニウム合金中に、Ｓｉが１８〜２２ｗｔ％含まれるため、冷却速度の速い高圧ダイカスト法で鋳造した場合であっても、充分なＳｉ粒子が得られ、耐摩耗性が高められる。１８％以下では、高圧ダイカスト法で鋳造した場合、Ｓｉ粒子が大きくならず充分な耐摩耗性が得られない。また、２２％以上では、もろくなって耐摩耗性を低下させる。さらにこのような適度なＳｉは、鋳造工程で表面に晶出し、金型との焼き付きを防止する。
【００９９】
また、アルミニウム合金中にＦｅが０．４〜１．５％含まれるため、高圧ダイカスト法で鋳造した場合に、金型との焼付きが防止される。この場合、Ｓｉによる焼き付き防止作用と相まって焼き付き防止効果がさらに高められる。Ｆｅが０．４％以下では焼付きを充分に防止できない。また、１．５％以上では金属組織中にＦｅとＡｌとの間で生成された金属間化合物が大きく成長して粗大針状晶となり、もろくなって伸び性を低下させる。
【０１００】
また、金型から取り出したダイカスト鋳造体を一旦急冷することにより、例えばＣｕやＭｇ等の化合物が均一に分散し、場所的に均等で安定した強度が得られる。なお、ここで急冷とは、水冷焼入れ処理に代表されるが、水冷に限らず、自然冷却以外に積極的に鋳造品を冷却するすべての冷却方法を含む。
また、本発明方法によりアルミニウム合金製品を製造することにより、鋳巣の発生を抑え、高品質で溶接及および処理が可能な鋳造品が得られる。
【０１０１】
また、アルミニウム合金製品は、エンジンのシリンダブロック又はピストンとすれば、鋳巣がなく溶接および熱処理が可能で高品質のシリンダブロック又はピストンを低コストの高圧ダイカスト法で鋳造できる。なお、シリンダブロックは、シリンダボアを含むエンジンのシリンダ部分であり、クランクケースやシリンダヘッドの一部を一体に鋳造した場合も含む。また、ピストンはシリンダボア内を摺動するピストンである。
【０１０２】
また、アルミニウム合金製品は、エンジンのシリンダブロックであって、そのシリンダボアの表面にシリコン結晶が突出する構成とすれば、アルミニウム合金からなるシリンダボアのアルミニウム母材表面に、Ｓｉ結晶粒子を浮き出して突出させるため、この浮き上がったＳｉ結晶粒子がピストンに接して摺動面を構成し、その周囲の凹んだアルミニウム母材表面に潤滑油が行き渡り、安定して耐摩耗性の優れたシリンダブロックが得られる。
さらに、本発明に係るアルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造装置では、金型の合せ面がカバー部で覆われるため、金型の合せ面自体にシール材を施すことなく、真空ポンプによりカバー部内を吸引排気して金型内キャビティを減圧することが可能になり、複雑な形状の金型やスライド金型等の合せ面や摺動面のシール性が不確実になりやすい金型構成であっても、金型自体にはシールを施すことなくこれを覆うカバー部でシールして減圧することにより、金型内キャビティの真空度を充分に高めることができ、ガスを確実に除去して鋳巣の発生をなくし溶接および熱処理が可能で高品質のダイカスト鋳造品を得ることができる。
【０１０３】
また、カバー部は、金型どうしの合せ面の周縁全体を空間を介して覆い、且つ第１および第２金型に別体で固着すれば、カバー部が別体であるため、既存の金型を利用して本発明を実施できる。
また、カバー部は、金型どうしの合せ面の周縁全体を空間を介して覆い、且つ第１および第２金型に一体成形する構成とすれば、カバー部と金型が一体であるため、カバー部取付け用の部品が不要になり、部品点数が削減され構成がシンプルになる。
【０１０４】
また、カバー部には少なくとも一部の金型を駆動するアクチュエータを取付けるための取付部を有するため、カバー側にアクチュエータを取付けて金型を駆動することができ、金型の構成が簡単になり、またレイアウトの自由度が大きくなる。
また、カバー部を金型へ固着する固着部をカバー部の内面に形成する構成とすれば、カバー部の内面側でこのカバー部を金型に固着するため、カバー部の外面形状がシンプルになり、また取付けボルト等が外側に突出しないためシール構造が簡単になる。
【０１０５】
また、共通の真空ポンプに接続された真空配管の他端を空間に接続し、該空間を介してキャビティを真空ポンプに接続する構成とすれば、真空ポンプおよび真空配管を共通化して構成を簡素化できるとともに、空間を介して効率よくキャビティ内を真空排気できる。
また、キャビティを空間を介することなく共通の真空ポンプに接続する構成とすれば、共通の真空ポンプを用いて構成の簡素化を図るとともに、空間部とキャビティとを別の配管で排気することにより、効率よく確実にキャビティ内を真空排気できる。
また、キャビティと空間を別経路の真空配管を介して別系統の真空ポンプに接続する構成とすれば、空間部とキャビティとを別の真空配管および別の真空ポンプで排気することにより、空間部の構成や排気抵抗等を考慮して別々の真空系を設けてキャビティ内を効率よく確実に真空排気できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る鋳造プロセスのフロー説明図である。
【図２】  本発明に係る鋳造装置の構成図である。
【図３】  図２の鋳造装置による鋳造プロセスのタイムチャートである。
【図４】  本発明の第２の実施形態に係る鋳造装置の構成図である。
【図５】  本発明の第３の実施形態の構成図である。
【図６】  本発明の第４の実施形態の構成図である。
【図７】  本発明の第５の実施形態の構成図である。
【図８】  本発明の第６の実施形態の可動型の構成図である。
【図９】  図８の可動型と一対になる固定型の構成図である。
【図１０】  本発明の第７の実施形態の可動型の構成図である。
【図１１】  図１０の可動型と一対になる固定型の構成図である。
【図１２】  本発明に鋳造プロセスにおけるホーニング工程の説明図である。
【図１３】  本発明の別の実施形態に係るシリンダブロックの上面図である。
【符号の説明】
１…金型、２，５２…固定型、３…可動型、４，４７…ベース金型、５，４８…スライド金型、７，３４，４９…キャビティ、１１…プランジャチップ、１４…カバー部、１４ａ，５０ａ…固定側カバー部、１４ｂ，５０ｂ…可動側カバー部、１５…シール材、２１…真空ポンプ、３０，３１…合せ面、３０ａ，３１ａ…周縁、６０…冷却水流量調整ユニット。
【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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