(57)【要約】【課題】多孔質部材を鋳包んだ鋳造部材において、多孔質部材の本体部に溶湯が含浸するのを抑制し、該本体部を鋳造部材の中央部に位置させるために設けた支持部が多孔質のまま鋳造部材の表面に露出するのを回避する。【解決手段】鋳造部材の製造方法は、本体部２１と該本体部２１から外方に延びる支持部２２とを有する多孔質部材を支持部２２が鋳型キャビティ面に当接し本体部２１が鋳型キャビティ面に当接しないように鋳型内に設置する設置工程と、この設置工程の後、鋳型内に溶湯を注ぐ注湯工程とを含み、設置工程の前に、多孔質部材の本体部２１の表面を加圧して表面の気孔の体積率を下げる加圧工程が設けられている。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質部材を鋳包んで鋳造部材を製造する方法であって、
本体部と、該本体部から外方に延びる支持部とを有する多孔質部材を、前記支持部が鋳型キャビティ面に当接し、前記本体部が鋳型キャビティ面に当接しないように鋳型内に設置する設置工程と、
この設置工程の後、前記鋳型内に溶湯を注ぐ注湯工程とを含み、
前記設置工程の前に、前記多孔質部材の本体部の表面を加圧して、該表面の気孔の体積率を下げる加圧工程が設けられていることを特徴とする鋳造部材の製造方法。
【請求項２】
前記請求項１に記載の鋳造部材の製造方法であって、
前記設置工程では、前記本体部と前記支持部とを一体で設置し、
前記加圧工程では、前記本体部の表面のみに圧力が作用するように多孔質部材を加圧することを特徴とする鋳造部材の製造方法。
【請求項３】
前記請求項１に記載の鋳造部材の製造方法であって、
前記設置工程では、前記本体部と前記支持部とを別体で設置し、
前記加圧工程では、前記本体部のみを加圧することを特徴とする鋳造部材の製造方法。
【請求項４】
前記請求項１から３のいずれかに記載の鋳造部材の製造方法であって、
前記加圧工程では、前記本体部を所定の形状に形成しながら該本体部の表面を加圧することを特徴とする鋳造部材の製造方法。
【請求項５】
前記請求項１から４のいずれかに記載の鋳造部材の製造方法であって、
前記注湯工程では、鋳型内に溶湯を圧入し、又は鋳型内に注いだ溶湯を加圧することを特徴とする鋳造部材の製造方法。
【請求項６】
前記請求項１から５のいずれかに記載の鋳造部材の製造方法であって、
前記多孔質部材は、軽金属又は軽合金からなることを特徴とする鋳造部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造部材の製造方法、特に、発泡金属等の多孔質部材を鋳包んで鋳造部材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の構造部材の軽量化及び補強化を図るため、例えば発泡金属等の多孔質部材を入れ子として鋳包むことが知られている（特許文献１参照）。多孔質部材を入れ子として鋳包むことにより、鋳造部材の内部が中空化し、その軽量化を図ることができる。また、入れ子は芯材となって、軽量化のために内部を中空とした鋳造部材に芯材を一体に設けることができ、その補強化を図ることができる。その場合に、芯材は多孔質部材であるから、軽量化が損なわれることもない。さらに、鋳造部材の内部に多孔質部材を入れ子として鋳包むので、中子を使用しなくて済み、鋳造後に中子を崩壊して除去する作業が省略できる。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８０７０３（段落００１４、００１５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、発泡金属等の多孔質部材を入れ子として鋳包む場合、多孔質部材の内部に溶湯が流れ込み、多孔質部材が溶湯で含浸されて、多孔質部材の気孔が埋まってしまい、軽量化が損なわれるという問題がある。また、鋳包まれる多孔質部材を鋳造部材の中央部に確実に位置させるために、例えば、多孔質部材の本体部から外方に延びる支持部を設け、この支持部が鋳型キャビティ面に当接し、本体部が鋳型キャビティ面に当接しないように多孔質部材を鋳型内に設置することが考えられるが、鋳造部材の完成時に、この支持部が多孔質のまま鋳造部材の表面に露出していると、表面の強度がそこだけ部分的に低下しクラックが発生し易くなるという問題、及び、そこから水分が浸入して錆びるという問題がある。
【０００５】
本発明は、発泡金属等の多孔質部材を鋳包んだ鋳造部材における前記課題に対処するもので、入れ子として鋳包んだ多孔質部材の本体部に溶湯が含浸するのを抑制し、かつ、多孔質部材の本体部を確実に鋳造部材の中央部に位置させるために設けた支持部が多孔質のまま鋳造部材の表面に露出するのを回避することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明では次のような手段を用いる。
【０００７】
すなわち、本願の請求項１に記載の発明は、多孔質部材を鋳包んで鋳造部材を製造する方法であって、本体部と、該本体部から外方に延びる支持部とを有する多孔質部材を、前記支持部が鋳型キャビティ面に当接し、前記本体部が鋳型キャビティ面に当接しないように鋳型内に設置する設置工程と、この設置工程の後、前記鋳型内に溶湯を注ぐ注湯工程とを含み、前記設置工程の前に、前記多孔質部材の本体部の表面を加圧して、該表面の気孔の体積率を下げる加圧工程が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、本願の請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の鋳造部材の製造方法であって、前記設置工程では、前記本体部と前記支持部とを一体で設置し、前記加圧工程では、前記本体部の表面のみに圧力が作用するように多孔質部材を加圧することを特徴とする。
【０００９】
また、本願の請求項３に記載の発明は、前記請求項１に記載の鋳造部材の製造方法であって、前記設置工程では、前記本体部と前記支持部とを別体で設置し、前記加圧工程では、前記本体部のみを加圧することを特徴とする。
【００１０】
また、本願の請求項４に記載の発明は、前記請求項１から３のいずれかに記載の鋳造部材の製造方法であって、前記加圧工程では、前記本体部を所定の形状に形成しながら該本体部の表面を加圧することを特徴とする。
【００１１】
また、本願の請求項５に記載の発明は、前記請求項１から４のいずれかに記載の鋳造部材の製造方法であって、前記注湯工程では、鋳型内に溶湯を圧入し、又は鋳型内に注いだ溶湯を加圧することを特徴とする。
【００１２】
また、本願の請求項６に記載の発明は、前記請求項１から５のいずれかに記載の鋳造部材の製造方法であって、前記多孔質部材は、軽金属又は軽合金からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
まず、請求項１に記載の発明によれば、多孔質部材を鋳包んで鋳造部材を製造する方法において、設置工程では、本体部と、該本体部から外方に延びる支持部とを有する多孔質部材を、前記支持部が鋳型キャビティ面に当接し、前記本体部が鋳型キャビティ面に当接しないように鋳型内に設置するから、多孔質部材の本体部を確実に鋳造部材の中央部に位置させることができる。
【００１４】
そのうえで、設置工程の前の加圧工程で、多孔質部材の本体部の表面を加圧して該表面の気孔の体積率を下げるから、多孔質部材の本体部の表面付近においては、気孔が潰れ、組織が緻密化し、その結果、入れ子として鋳包んだ多孔質部材の本体部に溶湯が含浸するのを抑制することができて、軽量化が損なわれることがなくなる。しかも、多孔質部材の本体部の内部の気孔は体積率が下がっていないから、この点においても軽量化が損なわれることがない。
【００１５】
併せて、多孔質部材の支持部の気孔も体積率が下がっていないから、この支持部には溶湯が流れ込み、支持部が溶湯で含浸されて、支持部の気孔が埋まり、その結果、鋳造部材の完成時に、支持部が多孔質のまま鋳造部材の表面に露出するのを回避することができて、部分的な強度低下ないしクラック発生の問題や錆びの問題が解消される。
【００１６】
その場合に、請求項２に記載の発明によれば、多孔質部材の本体部と支持部とが一体となっている場合に、加圧工程では、本体部の表面のみに圧力が作用するように多孔質部材を加圧するから、多孔質部材の本体部の表面付近においては気孔の体積率が下がり、多孔質部材の支持部においては気孔の体積率が保たれることの両方が良好に達成されることとなる。
【００１７】
一方、請求項３に記載の発明によれば、多孔質部材の本体部と支持部とが別体となっている場合に、加圧工程では、本体部のみを加圧するから、これによっても、多孔質部材の本体部の表面付近においては気孔の体積率が下がり、多孔質部材の支持部においては気孔の体積率が保たれることの両方が良好に達成されることとなる。しかも、この場合は、本体部と支持部とが別体となっているから、容易に、本体部の表面のみに圧力を作用させることができる。
【００１８】
次に、請求項４に記載の発明によれば、加圧工程では、本体部を所定の形状に形成しながら本体部の表面を加圧するから、例えばプレス成形等により、気孔体積率の低下と形状付与との２つの作業が効率よく１度に行えることとなる。
【００１９】
次に、請求項５に記載の発明によれば、注湯工程では、鋳型内に溶湯を圧入するか、又は鋳型内に注いだ溶湯を加圧するから、例えばダイキャスト法やスクイズキャスト法等の加圧鋳造法により、支持部への溶湯の含浸が効率よく促進されることとなる。
【００２０】
次に、請求項６に記載の発明によれば、例えばアルミニウムやマグネシウム等の軽金属又は軽合金からなる多孔質部材が鋳造部材に鋳包まれるから、軽量化に寄与することとなる。以下、発明の最良の実施形態を通して本発明をさらに詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本実施形態に係る鋳造部材の製造方法で製造された鋳造部材１０を示す斜視図である。この鋳造部材１０は自動車のサスクロスであって、車体への取り付け口１１，１２や、ロアアームの取り付け口１３，１４等が形成されている。そして、鋳造部材１０には、当該鋳造部材１０の軽量化及び補強化を図るため、発泡金属製の多孔質部材２０，３０，３０が入れ子として鋳包まれている。
【００２２】
図２に詳しく示すように、この多孔質部材２０，３０は、本体部２１，３１ａ，３１ｂと、該本体部２１，３１ａ，３１ｂから外方に延びる支持部２２，３２とを有している。後述するように、この多孔質部材２０，３０は、鋳型内に設置されるとき、支持部２２，３２が鋳型キャビティ面に当接し、本体部２１，３１ａ，３１ｂが鋳型キャビティ面に当接しないように設置される。これにより、多孔質部材２０，３０の本体部２１，３１ａ，３１ｂが確実に鋳造部材１０の中央部に位置することとなる。一方、鋳造部材１０の完成時には、支持部２２，３２の先端が鋳造部材１０の表面に表れることとなる。
【００２３】
図３に示すように、多孔質部材２０，３０の原料素材である発泡金属は、無数の気孔を包含している。表面付近にある気孔は相対的に短い経路で外気と通じている一方で、内部にある気孔は相対的に長い経路で外気と通じているか、あるいは外気と通じていない。このような発泡金属を表面から加圧すると、図４に示すように、発泡金属の表面付近においては、気孔が潰れ、組織が緻密化し、その結果、気孔の体積率が下がる一方で、発泡金属の内部では、気孔が潰れ難く、気孔の体積率が維持される傾向にある。これは、表面付近の気孔は中の気体が抜け易く、内部の気孔は中の気体が抜け難いからである。
【００２４】
以下、多孔質部材２０を例にして、前記鋳造部材１０の製造方法を図面を参照しながら説明する。まず、図５に示すように、鋳造部材１０に鋳包まれる多孔質部材２０の前駆体２１ａを発泡金属から切り出す。図中、支持部２２の位置を鎖線で示してある。
【００２５】
次に、切り出した前駆体２１ａの表面を前処理する。すなわち、図６に示すように、針及び筒状刃を備えたジグを前駆体２１ａの表面に差し込む。
【００２６】
この結果、図７に示すように、前駆体２１ａの表面付近では、針によって気孔の壁が崩れ、表面付近の気孔が潰れ易くなる。併せて、前駆体２１ａの表面付近では、筒状刃によって筒状の切れ込みが入り、この切れ込み内の部分は、針によって気孔の壁が崩れた部分から分離されることとなる。
【００２７】
そして、図８に示すように、例えばプレス金型を用いて、前駆体２１ａの表面を加圧する。すなわち、加圧工程である。その場合、プレス金型には筒状の凹部が設けられており、この凹部と、筒状刃によって形成された筒状の切れ込みとを一致させる。これにより、図９に示すように、本体部２１と、該本体部２１から外方に延びる支持部２２とを有する多孔質部材２０が得られる。その場合、本体部２１の表面付近の気孔が加圧されて潰れ、その体積率が低下する。図中、気孔の体積率が低下した部分を符号Ｘで示している。一方、筒状刃によって形成された筒状の切れ込みにより、支持部２２は圧力を殆ど受けることがなく、気孔の潰れや体積率の低下は殆どない。また、この加圧工程では、例えばプレス成形等により、本体部２１を所定の形状に形成しながら、本体部２１の表面を加圧するようにすれば、気孔体積率の低下と形状付与との２つの作業が効率よく１度に行えることとなる。なお、この場合の本体部の形状付与は、例えばもう一方の多孔質部材３０のように（図２参照）、形状が大きく異なる２種類の本体部３１ａ，３１ｂを形成する場合に特に有効である。
【００２８】
その後、図１０に示すように、得られた多孔質部材２０を鋳型の中に設置する。すなわち、設置工程である。その場合、支持部２２が鋳型キャビティ面に当接し、本体部２１が鋳型キャビティ面に当接しないように鋳型内に設置する。図例は、鋳型のほうに支持部２２が嵌入する凹部が形成されている。これにより、多孔質部材２０を鋳型の中に設置する際の位置決めがより確実となる。しかる後、鋳型内に溶湯を注ぐ。すなわち、注湯工程である。その場合、例えばダイキャスト法やスクイズキャスト法等の加圧鋳造法により、鋳型内に溶湯を圧入するか、又は鋳型内に注いだ溶湯を加圧するようにすれば、支持部２２への溶湯の含浸が効率よく促進されることとなる。
【００２９】
以上のように、多孔質部材２０，３０を鋳包んで鋳造部材１０を製造する方法において、設置工程では、本体部と、該本体部から外方に延びる支持部とを有する多孔質部材２０，３０を、前記支持部が鋳型キャビティ面に当接し、前記本体部が鋳型キャビティ面に当接しないように鋳型内に設置するから、多孔質部材２０，３０の本体部を確実に鋳造部材の中央部に位置させることができる。
【００３０】
そのうえで、設置工程の前の加圧工程で、多孔質部材２０，３０の本体部の表面を加圧して該表面の気孔の体積率を下げるから、多孔質部材２０，３０の本体部の表面付近においては、気孔が潰れ、組織が緻密化し、その結果、入れ子として鋳包んだ多孔質部材２０，３０の本体部に溶湯が含浸するのを抑制することができて、軽量化が損なわれることがなくなる。しかも、多孔質部材２０，３０の本体部の内部の気孔は体積率が下がっていないから、この点においても軽量化が損なわれることがない。
【００３１】
併せて、多孔質部材２０，３０の支持部の気孔も体積率が下がっていないから、この支持部には溶湯が流れ込み、支持部が溶湯で含浸されて、支持部の気孔が埋まり、その結果、鋳造部材１０の完成時に、支持部が多孔質のまま鋳造部材１０の表面に露出するのを回避することができて、部分的な強度低下ないしクラック発生の問題や錆びの問題が解消される。
【００３２】
その場合に、多孔質部材２０，３０の本体部と支持部とが一体となっている場合に、加圧工程で、筒状刃による筒状切れ込みより、本体部の表面のみに圧力が作用するように多孔質部材２０，３０を加圧するようにしたから、多孔質部材２０，３０の本体部の表面付近においては気孔の体積率が下がり、一方、多孔質部材２０，３０の支持部においては気孔の体積率が保たれることの両方が良好に達成されることとなる。
【００３３】
これに対し、多孔質部材２０，３０の本体部と支持部とが別体となっている場合には、加圧工程では、本体部のみを加圧すればよくなる。これによっても、多孔質部材２０，３０の本体部の表面付近においては気孔の体積率が下がり、多孔質部材２０，３０の支持部においては気孔の体積率が保たれることの両方が良好に達成されることとなる。しかも、この場合は、本体部と支持部とが別体となっているから、容易に、本体部の表面のみに圧力を作用させることができる。
【００３４】
図１１に示すように、支持部を細かく分割したり（ａ），（ｂ）、支持部に切れ込みを入れたり（ｃ）、支持部を多角形にしたり（ｄ）、円錐形にしたり（ｅ）、円錐台にすると（ｆ）、いずれの場合も、鋳造部材１０の完成時に、支持部が多孔質のまま鋳造部材１０の表面に露出するのを回避することが増長される、という効果が得られる。支持部の表面積が増して、支持部に溶湯が流れ込み易くなり、支持部が溶湯で含浸され易くなるからである。あるいは、鋳造部材１０の表面に露出する支持部の先端部の面積が小さくなるからである。特に、支持部を円錐形にしたり（ｅ）、円錐台にすると（ｆ）、溶湯の流れが支持部の先端部に向かうほど速くなり、圧力がより上がって、支持部の先端部に溶湯がより流れ込み易くなる、という効果が得られる。
【００３５】
ただし、図１２に示すように、支持部を円錐形にしたり（ｅ）、円錐台にすると（ｆ）、図８〜図９に示す加圧工程で、本体部だけでなく、支持部の表面も気孔が潰れ、気孔の体積率が低下する（符号Ｘ）。そこで、針を備えたジグを支持部の表面に差し込んで、気孔の壁を崩すようにする。
【００３６】
なお、図８〜図９に示す加圧工程では、圧下速度は、１００〜１０００００ｍｍ／分が好ましい。また、多孔質部材は、例えばアルミニウムやマグネシウム等の軽金属又は軽合金からなるものが好ましい。
【００３７】
なお、前記実施形態は、本発明の最良の実施形態ではあるが、特許請求の範囲を逸脱しない限り、種々の修正や変更を施してよいことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上、具体例を挙げて詳しく説明したように、本発明は、発泡金属等の多孔質部材を鋳包んだ鋳造部材において、入れ子として鋳包んだ多孔質部材の本体部に溶湯が含浸するのを抑制し、かつ、多孔質部材の本体部を確実に鋳造部材の中央部に位置させるために設けた支持部が多孔質のまま鋳造部材の表面に露出するのを回避することが可能な技術であるから、発泡金属等の多孔質部材を鋳包んで鋳造部材を製造する技術分野において広範な産業上の利用可能性が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の最良の実施の形態に係る鋳造部材の製造方法で製造された鋳造部材（自動車のサスクロス）を示す斜視図である。
【図２】前記鋳造部材に鋳包まれた多孔質部材を示す斜視図である。
【図３】多孔質部材の原料素材である発泡金属の表面を加圧する前の構造図である。
【図４】同、加圧した後の構造図である。
【図５】前記鋳造部材に鋳包まれる多孔質部材の前駆体を発泡金属から切り出す工程を示す平面図である。
【図６】切り出した前駆体の表面部の前処理工程を示す拡大縦断面図である。
【図７】前処理工程後の前駆体の拡大縦断面図である。
【図８】本発明に係る鋳造部材の製造方法における加圧工程の説明図である。
【図９】加圧工程後の拡大縦断面図である。
【図１０】本発明に係る鋳造部材の製造方法における設置工程及び注湯工程の説明図である。
【図１１】多孔質部材の支持部の様々な変形例の説明図である。
【図１２】多孔質部材の支持部の前処理工程を示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０                  鋳造部材
２０，３０            多孔質部材
２１，３１ａ，３１ｂ  本体部
２２，３２            支持部
２１ａ                前駆体
Ｘ                    気孔の体積率が低下した部分
【図１】
2009018320.tif 000003
【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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