鋳物製品の製造方法、鋳物製品及び鋳造用金型装置
【課題】製品内部におけるマイクロシュリンケージの発生位置を制御し、高応力負荷部における強度を確保することができる鋳物製品の製造方法及び鋳物製品、並びに、この鋳物製品の製造方法に用いられる鋳造用金型装置を提供する。
【解決手段】鋳造用金型装置２０に金属溶湯を供給して鋳物製品を成形する鋳物製品の製造方法であって、鋳造用金型装置２０には、製品成形部２１と、製品成形部２１に連設された冷却フィン成形部２５とが設けられおり、製品成形部２１及び冷却フィン成形部２５に前記金属溶湯を供給し、冷却フィン成形部２５において冷却フィン部を形成し、製品成形部２１のうち前記冷却フィン部が形成された領域を優先的に凝固させることを特徴とする。
【解決手段】鋳造用金型装置２０に金属溶湯を供給して鋳物製品を成形する鋳物製品の製造方法であって、鋳造用金型装置２０には、製品成形部２１と、製品成形部２１に連設された冷却フィン成形部２５とが設けられおり、製品成形部２１及び冷却フィン成形部２５に前記金属溶湯を供給し、冷却フィン成形部２５において冷却フィン部を形成し、製品成形部２１のうち前記冷却フィン部が形成された領域を優先的に凝固させることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋳造用金型装置に金属溶湯を供給して凝固することで製造される鋳物製品の製造方法、鋳物製品及び鋳造用金型装置に関するものである。
特に、マニュアルトランスミッション（オートマティックマニュアルトランスミッション，デュアルクラッチトランスミッション等の自動制御機能を持つものも含む）用シンクロナイザーリングおよび各種ブッシュ，スリーブ，ライナー等の円筒状部品を鋳物製品として製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、前述のシンクロナイザーリング等の部品は、例えば半連続鋳造法で得られたインゴットに対して熱間押出加工や鍛造加工を行い、さらに機械加工等を行うことによって製造されていた。
最近では、製品の需給変動に柔軟に対応し、かつ、低価格化の要望に応えるために，製造リードタイムの短縮や歩留り改善等によるコストダウンが求められている。しかしながら、上述のような製造工程では、製造リードタイムの短縮をこれ以上推進することは非常に困難であった。
【０００３】
一方、特許文献１，２には、溶湯に大気圧＋αの圧力を掛けて鋳造する低圧鋳造法によって、鋳物製品を製造する技術が提案されている。
この低圧鋳造法においては、溶解原料の低減を図ることができるとともに、最終製品形状に近似した鋳物製品を製造可能である。このため、低圧鋳造法を適用することにより、製造リードタイムの短縮やコストダウンを図ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−２７７６９７号公報
【特許文献２】特開平０６−０３９５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の低圧鋳造法等によって製造される鋳物製品においては、その内部に、凝固収縮に伴うマイクロシュリンケージが存在することになる。マイクロシュリンケージが多く発生した領域に高い応力が負荷された場合には、強度が不足して破損してしまうおそれがあった。このため、シンクロナイザーリング等のように、高い応力が負荷される領域（高応力負荷部）がある部品として、上述の鋳物製品を適用することができなかった。
【０００６】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、製品内部でのマイクロシュリンケージの分布状態を制御し、高応力負荷部における強度を確保することができる鋳物製品の製造方法及び鋳物製品、並びに、この鋳物製品の製造方法に用いられる鋳造用金型装置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】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明の鋳物製品の製造方法は、鋳造用金型装置に金属溶湯を供給して凝固させる工程を備えた鋳物製品の製造方法であって、前記鋳造用金型装置には、製品成形部と、前記製品成形部に連設された冷却フィン成形部と、が設けられており、前記製品成形部及び前記冷却フィン成形部に前記金属溶湯を供給し、前記冷却フィン成形部において冷却フィン部を形成し、前記製品成形部のうち前記冷却フィン部が形成された領域を優先的に凝固させることを特徴とする。
【０００８】
このような構成とされた本発明の鋳物製品の製造方法においては、製品成形部に連設された冷却フィン成形部において冷却フィン部を形成しているので、製品成形部のうち冷却フィン部が形成された領域においては冷却速度が速くなり、冷却フィン部が形成されていない領域では冷却速度が遅くなる。よって、冷却フィン部が形成された領域では、冷却フィン部が形成されていない領域に比べて相対的に凝固が早く進行することになり、冷却フィン部が形成された領域から冷却フィン部が形成されていない領域へとマイクロシュリンケージを移動できる。このように、冷却フィン部を形成することで、マイクロシュリンケージの分布状態を制御することができるのである。
よって、高応力負荷部を有する部品であっても、高応力負荷部における強度を確保することができるので、鋳物製品として製造することが可能となる
【０００９】
本発明の鋳物製品の製造方法においては、前記鋳物製品の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ／Ｋ）、前記鋳物製品と前記鋳造用金型装置との間の熱伝達率η（Ｗ／ｍ２／Ｋ）、前記鋳物製品の体積ＶＰ、前記鋳物製品の有効表面積ＡＰ、前記鋳物製品の表面積ＡＰ０、前記冷却フィン部の体積ＶＦ、冷却フィン部の表面積ＡＦ、とした場合において、
ω＝{（ＶＰ／ＡＰ）２＋（ＶＦ／ＡＦ）２}／（ＶＰ／ＡＰ０）２
と定義されるωが、０．９５以下とされていることが好ましい。
【００１０】
このωは、（冷却フィン部を形成した場合の鋳物製品の凝固時間比＋冷却フィン部の凝固時間比）/（冷却フィン部を形成しない場合の鋳物製品の凝固時間比）を意味するものである。このωを０．９５以下となるように冷却フィン部を形成することで、製品成形部の凝固時間が短くなることになる。したがって、製品成形部のうち冷却フィン部を形成した領域における冷却速度が速くすることができ、当該領域におけるマイクロシュリンケージのサイズを小さく、かつ、密度を低くすることが可能となる。なお、この作用効果を確実に奏功せしめるためには、ωを０．９以下とすることが好ましい。
【００１１】
ここで、冷却フィン部の長さをｌ、厚さをｄ，高さをｈとし、冷却フィン部が形成されている製品成形部の領域長さ（ｌに平行）をＬ、厚み（ｄに平行）をＤ、高さ（ｈに平行）をＨと定義したとき、ωは以下の式で表現される。
【数１】
【００１２】
上述の式のεは、冷却フィン部がある場合の抜熱量と冷却フィン部がない場合の抜熱量の比であるフィン有効度である。このフィン有効度εは、以下の式で定義される。
【数２】
〔００１０〕に記載の場合には、εは以下の式で、定義される。
【数３】
〔００１０〕に記載の場合には、上述の式のｍは、以下の式で定義される。
【数４】
【００１３】
図１に、鋳物製品と鋳造用金型装置との間の熱伝達率η＝２０００Ｗ／ｍ２／Ｋ、鋳物製品の熱伝導率λ＝１００Ｗ／ｍ／Ｋ、製品成形部の領域長さＬ＝６０ｍｍ、製品成形部の領域高さＨ＝５ｍｍ、製品成形部の領域厚さＤ＝１０ｍｍ、冷却フィン部の長さｌ＝３０ｍｍとした場合における、冷却フィン部の厚さｄ及び高さｈとωとの関係を示す。図１に示す例においては、ωが０．９５以下となるように、冷却フィン部の厚さｄ及び高さｈを設計することになる。
【００１４】
ここで、製品成形部の領域長さＬは、冷却フィン部の長さｌとの相対関係によって、次のように定義される。図２に示すように、鋳物製品のＬ×Ｄ面及び冷却フィン部のｌ×ｄ面において、フィン有効度であるε倍の抜熱効果εｌｄと等しい四角形（ｌ＋２ｘ）（ｄ＋２ｘ）を仮定する。このとき、Ｌ´は、以下の式で表される。
【数５】
【００１５】
図３に示すように鋳物製品に対して冷却フィン部が単独で形成されており、鋳物製品の領域長さＬが上述のＬ´より小さい場合には、ωは以下の式で表現される。
【数６】
【００１６】
図４に示すように鋳物製品に対して冷却フィン部が単独で形成されており、鋳物製品の領域長さＬが上述のＬ´以上である場合、あるいは、図５に示すように鋳物製品に対して冷却フィン部が周期的に形成されており、冷却フィン部の周期Ｔが上述のＬ´以上である場合には、ωは以下の式で表現される。
【数７】
【００１７】
図６に示すように鋳物製品に対して冷却フィン部が周期的に形成されており、冷却フィン部の周期Ｔが上述のＬ´よりも小さい場合には、ωは以下の式で表現される。
【数８】
【００１８】
このように、ω＝{（ＶＰ／ＡＰ）２＋（ＶＦ／ＡＦ）２}／（ＶＰ／ＡＰ０）２で定義されるωは、冷却フィン部の配置によって計算式が変化するものである。
【００１９】
本発明の鋳物製品の製造方法においては、前記冷却フィン部は、前記鋳物製品との接続部の両端から前記冷却フィン部中央部の突端とを結ぶ線分とで構成される三角形を設定したときに、前記冷却フィン部がその三角形の内部に位置するように形成されていることが好ましい。例えば、図２から図６に記載された冷却フィン部のＬＨ面において、上述のように、冷却フィン部の形状が規定されていることが好ましい。
この場合、製品成形部において、冷却フィン部の中央部から端部、さらに冷却フィン部が形成されていない領域に向かう凝固の指向性が強くなり、冷却フィン部が形成された領域におけるマイクロシュリンケージの低減効果がさらに向上することになる。
【００２０】
前記冷却フィン部の厚さを、前記冷却フィン部の突出方向で漸減させた構成とすることが好ましい。例えば、図２から図６に記載された冷却フィン部のＤＨ面において、上述のように、冷却フィン部の形状が規定されていることが好ましい。
この場合、冷却フィン部の冷却効率を向上させることができ、前記製品成形部のうち前記冷却フィン部が形成された領域の冷却速度を向上することができる。
【００２１】
前記冷却フィン部に、さらに第２冷却フィン部を形成することが好ましい。
この場合、冷却フィン部の冷却効率をさらに向上させることができ、前記製品成形部のうち前記冷却フィン部が形成された領域の冷却速度を確実に向上することができる。
【００２２】
前記冷却フィン成形部に、表面積を大きくする凹凸部が形成されていることが好ましい。
この場合、冷却フィン形成部の表面積が大きくなり、放熱が促進されることになる。なお、この凹凸部は、エンボス加工等によって形成されるものであってもよい。
【００２３】
また、前記冷却フィン部を、周期的に複数配置することが好ましい。
この場合、製品成形部における凝固バランスが安定することになる。
【００２４】
本発明の鋳物製品は、前述の鋳物製品の製造方法によって製造されたことを特徴としている。
この構成の鋳物製品においては、マイクロシュリンケージの分布状態が制御されているので、高応力負荷部における強度を確保できる。よって、荷重が負荷される部品としても適用することができる。
【００２５】
本発明の鋳造用金型装置は、製品成形部と、前記製品成形部に連設された冷却フィン成形部と、が設けられ、前述の鋳物製品の製造方法において用いられることを特徴としている。
この構成の鋳造用金型装置においては、前述の鋳物製品の製造方法を実施することができ、マイクロシュリンケージの分布状態が制御された鋳物製品を製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、製品内部でのマイクロシュリンケージの分布状態を制御し、高応力負荷部における強度を確保することができる鋳物製品の製造方法及び鋳物製品、並びに、この鋳物製品の製造方法に用いられる鋳造用金型装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】冷却フィン部の厚さ及び高さとωとの関係を示す図である。
【図２】鋳物製品と冷却フィン部の説明図である。
【図３】鋳物製品に冷却フィン部が単独で形成された場合を示す説明図である。
【図４】鋳物製品に冷却フィン部が単独で形成された場合を示す説明図である。
【図５】鋳物製品に冷却フィン部が周期的に複数形成された場合を示す説明図である。
【図６】鋳物製品に冷却フィン部が周期的に複数形成された場合を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態である鋳物製品の斜視図である。
【図８】本発明の実施形態である鋳造用金型装置の概略断面説明図である。
【図９】本発明の実施形態である鋳物製品の製造方法を示すフロー図である。
【図１０】図８に示す鋳造用金型装置の内部における凝固状態を示す説明図である。
【図１１】実施例における組織観察の位置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。
まず、本発明の実施形態である鋳物製品、鋳物製品の製造方法及び鋳造用金型装置について、図７から図１０を参照して説明する。
【００２９】
本実施形態である鋳物製品１０は、自動車等に用いられるマニュアルトランスミッション用のシンクロナイザーリングの素材であり、荷重が負荷される部品となるものである。本実施形態である鋳物製品１０は、図７に示すように、貫通孔を有するとともに、軸線Ｏを中心とする円環状をなしている。
また、この鋳物製品１０は、例えば、ＭＢＡ２、ＭＢＡ５、ＭＢＡ５２（ＭＭＣスーパーアロイ株式会社製）といった高力黄銅で構成されている。
【００３０】
ここで、本実施形態である鋳物製品１０は、溶湯に大気圧＋αの圧力を掛けて鋳造する低圧鋳造法によって製造される。
本実施形態では、図８に示す鋳造用金型装置２０を用いて、鋳物製品１０を製造することになる。
【００３１】
この鋳造用金型装置２０は、図８に示すように、製品成形部２１と、この製品成形部２１の下方に接続された湯道部２２と、を備えている。この湯道部２２には、湯溜り部２３と、湯溜り部２３への溶湯を供給する溶湯供給路２４と、が形成されている。
本実施形態では、製品成形部２１のうち鋳物製品１０の側壁部の外周面となる位置に湯道部２２が接続されている。
【００３２】
そして、製品成形部２１には、冷却フィン成形部２５が連設されている。本実施形態では、冷却フィン成形部２５は、製品成形部２１の外周側に配置されており、三角形平板状をなしている。また、３つの冷却フィン成形部２５を備えており、これら３つの冷却フィン成形部２５と湯道部２２とが、周方向に９０°間隔に配置されている。
この冷却フィン形成部２５は、製品成形部２１よりも厚みが薄くされており、優先的に凝固するように構成されている。
【００３３】
そして、冷却フィン成形部２５によって成形される冷却フィン部１１と、製品成形部２１によって成形される鋳物製品１０との関係は、次のように規定されている。
鋳物製品１０の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ／Ｋ）、鋳物製品１０と鋳造用金型装置２０との間の熱伝達率η（Ｗ／ｍ２／Ｋ）、鋳物製品１０の体積ＶＰ、鋳物製品１０の有効表面積ＡＰ、鋳物製品１０の表面積ＡＰ０、冷却フィン部１１の体積ＶＦ、冷却フィン部１１の表面積ＡＦ、とした場合において、
ω＝{（ＶＰ／ＡＰ）２＋（ＶＦ／ＡＦ）２}／（ＶＰ／ＡＰ０）２
と定義されるωが、０．９５以下とされており、好ましくは０．９以下とされている。
【００３４】
また、本実施形態では、冷却フィン部１１は、鋳物製品１０との接続部の両端から冷却フィン部１１中央部の突端とを結ぶ線分とで構成される三角形を設定したときに、冷却フィン部１１がその三角形の内部に位置するように形成されている。
【００３５】
次に、このような構成とされた鋳造用金型装置２０を用いて本実施形態である鋳物製品１０を製造する方法について、図９を用いて説明する。
【００３６】
（溶解工程Ｓ０１）
まず、ＭＢＡ２、ＭＢＡ５、ＭＢＡ５２（ＭＭＣスーパーアロイ株式会社製）といった高力黄銅の溶湯を溶製する。溶解原料を調製して、チャネル型低周波誘導溶解炉で溶解することで、所定の組成の銅合金溶湯を得る。
【００３７】
（銅溶湯供給工程Ｓ０２）
次に、得られた銅合金溶湯を、図８に示す鋳造用金型装置２０に供給する。このとき、溶湯温度を、融点＋１０℃以上融点＋２００℃以下とし、到達圧力を大気圧＋０．２ｂａｒ以上大気圧＋１ｂａｒ以下の範囲内とする。
すると、銅合金溶湯は、湯道部２２を介して、製品成形部２１及び冷却フィン成形部２５に供給される。
【００３８】
（凝固工程Ｓ０３）
鋳造用金型装置２０に供給された銅合金溶湯を凝固させる。このとき、図１０に示すように、まず、冷却フィン成形部２５の部分が優先して凝固して冷却フィン部１１が成形される。次に、製品成形部２１においては、冷却フィン部１１が形成された領域において凝固が促進される。そして、製品成形部２１から凝固が進行していき、最終凝固部が、製品成形部２１の外部、すなわち、湯道部２２（湯溜り部２３）に位置することになる。このようにして、鋳造成形品が成形される。
【００３９】
（加工工程Ｓ０４）
そして、凝固工程Ｓ０３によって得られた鋳造成形品に対して機械加工等を行うことによって、図７に示す鋳物製品１０（シンクロナイザーリング素材）が製造される。
【００４０】
以上のような構成とされた本実施形態である鋳物製品１０、鋳物製品１０の製造方法及び鋳造用金型装置２０によれば、製品成形部２１に連設された冷却フィン成形部２５において冷却フィン部１１を形成しているので、製品成形部２１のうち冷却フィン部１１が形成された領域においては冷却速度が速くなり、冷却フィン部１１が形成されていない領域では冷却速度が遅くなる。このように、冷却フィン部１１を形成することで、冷却速度を調整することが可能となる。このように、冷却速度を調整することにより、マイクロシュリンケージの分布状態を制御することができる。
よって、鋳物製品１０の任意の領域における強度を確保することができるので、鋳物製品１０を高応力負荷部を有する部品として適用することが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態では、上述したωが０．９５以下、好ましくは０．９以下とされているので、冷却フィン部１１を形成した領域の凝固時間が短くなり、凝固が確実に促進されていることになる。よって、冷却フィン部１１を形成した領域においては、マイクロシュリンケージのサイズが小さく、かつ、密度が低くなり、強度を確保することができる。
【００４２】
さらに、本実施形態では、冷却フィン部１１は、鋳物製品１０との接続部の両端から冷却フィン部１１中央部の突端とを結ぶ線分とで構成される三角形を設定したときに、冷却フィン部１１がその三角形の内部に位置するように形成されているので、製品成形部２１において、冷却フィン部１１の中央部から端部、さらに冷却フィン部１１が形成されていない領域に向かう凝固の指向性が強くなり、冷却フィン部１１が形成された領域におけるマイクロシュリンケージの低減効果がさらに向上することになる。
また、本実施形態では、冷却フィン部１１が円周方向に周期的に複数配置されているので、製品成形部２１における凝固バランスが安定することになる。
【００４３】
さらに、本実施形態では、製品成形部２１の下方に湯道部２２が配設され、この湯道部２２に湯溜り部２３が形成されており、最終凝固部が製品成形部２１以外の湯道部２２（湯溜り部２３）に位置する構成とされているので、鋳物製品１０の内部に、引け巣や面引け等の欠陥が生じることを抑制できる。よって、寸法精度及び強度に優れた鋳物製品１０を製造することが可能となる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、製品成形部２１のうち鋳物製品１０の側壁部の外周面となる位置に湯道部２２が接続された構造の鋳造用金型装置２０を用いて説明したが、これに限定されることはなく、製品成形部のうち鋳物製品の側壁部の端面となる位置に湯道部が接続された構造の鋳造用金型装置であってもよい。
【００４５】
また、鋳物製品１０を、例えば、ＭＢＡ２、ＭＢＡ５、ＭＢＡ５２（ＭＭＣスーパーアロイ株式会社製）といった高力黄銅で構成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の金属材料で構成されたものであってもよい。
さらに、低圧鋳造法によって鋳物製品１０を成形するものとして説明したが、これに限定されることはなく、高圧鋳造法等の他の鋳造法であってもよい。
【００４６】
また、鋳物製品１０が自動車等に用いられるマニュアルトランスミッション用のシンクロナイザーリングの素材であるとして説明したが、これに限定されることはなく、他の部品等に用いられるものであってもよく、用途に限定はない。また、円筒状の製品に限定されることもない。また、鋳造用金型を用いて得られた鋳造成形品を加工することによって得られる部品（例えば、シンクロナイザーリング等）も、本発明の鋳物製品に含まれる。すなわち、上述の鋳造用金型装置に金属溶湯を供給して凝固させる工程を有していれば、他の工程に限定はなく、加工工程や切削工程等を備えていてもよい。
さらに、冷却フィン部の形状等についても、本実施形態に例示されたものに限定されるものではない。
【実施例】
【００４７】
本発明の作用効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
図８に示す形状の鋳造用金型装置において、冷却フィン成形部の形状を表１に示すように変更して、各種鋳造用金型装置を準備した。なお、製品成形部のサイズは、外径６０ｍｍ，内径５０ｍｍ、高さ１０ｍｍとした。
【００４８】
これらの鋳造用金型装置に供給する溶湯として、Ｚｎ−６２．５ｍａｓｓ％Ｃｕ−３ｍａｓｓ％Ａｌ−３ｍａｓｓ％Ｍｎ−１ｍａｓｓ％Ｓｉ−０．２ｍａｓｓ％Ｃｒ−０．３ｍａｓｓ％Ｎｉの組成の銅合金溶湯を、低周波溶解炉で１．８トンを溶製した。
この銅合金溶湯を、溶湯温度が１０２０℃、到達圧力が大気圧＋０．４０５ｂａｒの条件で低圧鋳造を行った。
【００４９】
製造された鋳物製品について、図１１に示す箇所でミクロ観察を行い、マイクロシュリンケージの発生状況を評価した。マイクロシュリンケージが観察されない場合を○、マイクロシュリンケージが観察された場合を×、マイクロシュリンケージは観察されないが、マイクロシュリンケージが観察された隣接領域と同一のデンドライト組織を有している場合を△、として評価した。なお、冷却フィン部を形成しなかった比較例１−３においては、円周方向に３０°間隔に位置する５箇所を観察した。
なお、表１におけるフィン形状の「三角形」は、鋳物製品との接続部分を底辺とする二等辺三角形平板状をなすものである。「台形」は、鋳物製品との接続部分を下底とし、この下底の１／２の長さの上底とした等脚台形平板状をなすものである。「四角形」は、長方形平板状をなすものである。
評価結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
冷却フィン部を形成しなかった比較例１−３では、マイクロシュリンケージの分布状態がばらついていた。
これに対して、冷却フィン部を形成した本発明例１―２４では、冷却フィン部が形成された位置においてはマイクロシュリンケージが少なく、冷却フィン部から離れた位置でマイクロシュリンケージが多く観察された。特に、ωを０．９５以下とした本発明例１−２０、０．９以下とした本発明例１−１６では、その傾向が顕著であった。
このように、本発明によれば、冷却フィン部を形成することで、マイクロシュリンケージの分布状態を制御可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 鋳物製品
１１ 冷却フィン部
２０ 鋳造用金型装置
２１ 製品成形部
２２ 湯道部
２３ 湯溜り部
２５ 冷却フィン成形部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋳造用金型装置に金属溶湯を供給して凝固することで製造される鋳物製品の製造方法、鋳物製品及び鋳造用金型装置に関するものである。
特に、マニュアルトランスミッション（オートマティックマニュアルトランスミッション，デュアルクラッチトランスミッション等の自動制御機能を持つものも含む）用シンクロナイザーリングおよび各種ブッシュ，スリーブ，ライナー等の円筒状部品を鋳物製品として製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、前述のシンクロナイザーリング等の部品は、例えば半連続鋳造法で得られたインゴットに対して熱間押出加工や鍛造加工を行い、さらに機械加工等を行うことによって製造されていた。
最近では、製品の需給変動に柔軟に対応し、かつ、低価格化の要望に応えるために，製造リードタイムの短縮や歩留り改善等によるコストダウンが求められている。しかしながら、上述のような製造工程では、製造リードタイムの短縮をこれ以上推進することは非常に困難であった。
【０００３】
一方、特許文献１，２には、溶湯に大気圧＋αの圧力を掛けて鋳造する低圧鋳造法によって、鋳物製品を製造する技術が提案されている。
この低圧鋳造法においては、溶解原料の低減を図ることができるとともに、最終製品形状に近似した鋳物製品を製造可能である。このため、低圧鋳造法を適用することにより、製造リードタイムの短縮やコストダウンを図ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−２７７６９７号公報
【特許文献２】特開平０６−０３９５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の低圧鋳造法等によって製造される鋳物製品においては、その内部に、凝固収縮に伴うマイクロシュリンケージが存在することになる。マイクロシュリンケージが多く発生した領域に高い応力が負荷された場合には、強度が不足して破損してしまうおそれがあった。このため、シンクロナイザーリング等のように、高い応力が負荷される領域（高応力負荷部）がある部品として、上述の鋳物製品を適用することができなかった。
【０００６】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、製品内部でのマイクロシュリンケージの分布状態を制御し、高応力負荷部における強度を確保することができる鋳物製品の製造方法及び鋳物製品、並びに、この鋳物製品の製造方法に用いられる鋳造用金型装置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】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明の鋳物製品の製造方法は、鋳造用金型装置に金属溶湯を供給して凝固させる工程を備えた鋳物製品の製造方法であって、前記鋳造用金型装置には、製品成形部と、前記製品成形部に連設された冷却フィン成形部と、が設けられており、前記製品成形部及び前記冷却フィン成形部に前記金属溶湯を供給し、前記冷却フィン成形部において冷却フィン部を形成し、前記製品成形部のうち前記冷却フィン部が形成された領域を優先的に凝固させることを特徴とする。
【０００８】
このような構成とされた本発明の鋳物製品の製造方法においては、製品成形部に連設された冷却フィン成形部において冷却フィン部を形成しているので、製品成形部のうち冷却フィン部が形成された領域においては冷却速度が速くなり、冷却フィン部が形成されていない領域では冷却速度が遅くなる。よって、冷却フィン部が形成された領域では、冷却フィン部が形成されていない領域に比べて相対的に凝固が早く進行することになり、冷却フィン部が形成された領域から冷却フィン部が形成されていない領域へとマイクロシュリンケージを移動できる。このように、冷却フィン部を形成することで、マイクロシュリンケージの分布状態を制御することができるのである。
よって、高応力負荷部を有する部品であっても、高応力負荷部における強度を確保することができるので、鋳物製品として製造することが可能となる
【０００９】
本発明の鋳物製品の製造方法においては、前記鋳物製品の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ／Ｋ）、前記鋳物製品と前記鋳造用金型装置との間の熱伝達率η（Ｗ／ｍ２／Ｋ）、前記鋳物製品の体積ＶＰ、前記鋳物製品の有効表面積ＡＰ、前記鋳物製品の表面積ＡＰ０、前記冷却フィン部の体積ＶＦ、冷却フィン部の表面積ＡＦ、とした場合において、
ω＝{（ＶＰ／ＡＰ）２＋（ＶＦ／ＡＦ）２}／（ＶＰ／ＡＰ０）２
と定義されるωが、０．９５以下とされていることが好ましい。
【００１０】
このωは、（冷却フィン部を形成した場合の鋳物製品の凝固時間比＋冷却フィン部の凝固時間比）/（冷却フィン部を形成しない場合の鋳物製品の凝固時間比）を意味するものである。このωを０．９５以下となるように冷却フィン部を形成することで、製品成形部の凝固時間が短くなることになる。したがって、製品成形部のうち冷却フィン部を形成した領域における冷却速度が速くすることができ、当該領域におけるマイクロシュリンケージのサイズを小さく、かつ、密度を低くすることが可能となる。なお、この作用効果を確実に奏功せしめるためには、ωを０．９以下とすることが好ましい。
【００１１】
ここで、冷却フィン部の長さをｌ、厚さをｄ，高さをｈとし、冷却フィン部が形成されている製品成形部の領域長さ（ｌに平行）をＬ、厚み（ｄに平行）をＤ、高さ（ｈに平行）をＨと定義したとき、ωは以下の式で表現される。
【数１】
【００１２】
上述の式のεは、冷却フィン部がある場合の抜熱量と冷却フィン部がない場合の抜熱量の比であるフィン有効度である。このフィン有効度εは、以下の式で定義される。
【数２】
〔００１０〕に記載の場合には、εは以下の式で、定義される。
【数３】
〔００１０〕に記載の場合には、上述の式のｍは、以下の式で定義される。
【数４】
【００１３】
図１に、鋳物製品と鋳造用金型装置との間の熱伝達率η＝２０００Ｗ／ｍ２／Ｋ、鋳物製品の熱伝導率λ＝１００Ｗ／ｍ／Ｋ、製品成形部の領域長さＬ＝６０ｍｍ、製品成形部の領域高さＨ＝５ｍｍ、製品成形部の領域厚さＤ＝１０ｍｍ、冷却フィン部の長さｌ＝３０ｍｍとした場合における、冷却フィン部の厚さｄ及び高さｈとωとの関係を示す。図１に示す例においては、ωが０．９５以下となるように、冷却フィン部の厚さｄ及び高さｈを設計することになる。
【００１４】
ここで、製品成形部の領域長さＬは、冷却フィン部の長さｌとの相対関係によって、次のように定義される。図２に示すように、鋳物製品のＬ×Ｄ面及び冷却フィン部のｌ×ｄ面において、フィン有効度であるε倍の抜熱効果εｌｄと等しい四角形（ｌ＋２ｘ）（ｄ＋２ｘ）を仮定する。このとき、Ｌ´は、以下の式で表される。
【数５】
【００１５】
図３に示すように鋳物製品に対して冷却フィン部が単独で形成されており、鋳物製品の領域長さＬが上述のＬ´より小さい場合には、ωは以下の式で表現される。
【数６】
【００１６】
図４に示すように鋳物製品に対して冷却フィン部が単独で形成されており、鋳物製品の領域長さＬが上述のＬ´以上である場合、あるいは、図５に示すように鋳物製品に対して冷却フィン部が周期的に形成されており、冷却フィン部の周期Ｔが上述のＬ´以上である場合には、ωは以下の式で表現される。
【数７】
【００１７】
図６に示すように鋳物製品に対して冷却フィン部が周期的に形成されており、冷却フィン部の周期Ｔが上述のＬ´よりも小さい場合には、ωは以下の式で表現される。
【数８】
【００１８】
このように、ω＝{（ＶＰ／ＡＰ）２＋（ＶＦ／ＡＦ）２}／（ＶＰ／ＡＰ０）２で定義されるωは、冷却フィン部の配置によって計算式が変化するものである。
【００１９】
本発明の鋳物製品の製造方法においては、前記冷却フィン部は、前記鋳物製品との接続部の両端から前記冷却フィン部中央部の突端とを結ぶ線分とで構成される三角形を設定したときに、前記冷却フィン部がその三角形の内部に位置するように形成されていることが好ましい。例えば、図２から図６に記載された冷却フィン部のＬＨ面において、上述のように、冷却フィン部の形状が規定されていることが好ましい。
この場合、製品成形部において、冷却フィン部の中央部から端部、さらに冷却フィン部が形成されていない領域に向かう凝固の指向性が強くなり、冷却フィン部が形成された領域におけるマイクロシュリンケージの低減効果がさらに向上することになる。
【００２０】
前記冷却フィン部の厚さを、前記冷却フィン部の突出方向で漸減させた構成とすることが好ましい。例えば、図２から図６に記載された冷却フィン部のＤＨ面において、上述のように、冷却フィン部の形状が規定されていることが好ましい。
この場合、冷却フィン部の冷却効率を向上させることができ、前記製品成形部のうち前記冷却フィン部が形成された領域の冷却速度を向上することができる。
【００２１】
前記冷却フィン部に、さらに第２冷却フィン部を形成することが好ましい。
この場合、冷却フィン部の冷却効率をさらに向上させることができ、前記製品成形部のうち前記冷却フィン部が形成された領域の冷却速度を確実に向上することができる。
【００２２】
前記冷却フィン成形部に、表面積を大きくする凹凸部が形成されていることが好ましい。
この場合、冷却フィン形成部の表面積が大きくなり、放熱が促進されることになる。なお、この凹凸部は、エンボス加工等によって形成されるものであってもよい。
【００２３】
また、前記冷却フィン部を、周期的に複数配置することが好ましい。
この場合、製品成形部における凝固バランスが安定することになる。
【００２４】
本発明の鋳物製品は、前述の鋳物製品の製造方法によって製造されたことを特徴としている。
この構成の鋳物製品においては、マイクロシュリンケージの分布状態が制御されているので、高応力負荷部における強度を確保できる。よって、荷重が負荷される部品としても適用することができる。
【００２５】
本発明の鋳造用金型装置は、製品成形部と、前記製品成形部に連設された冷却フィン成形部と、が設けられ、前述の鋳物製品の製造方法において用いられることを特徴としている。
この構成の鋳造用金型装置においては、前述の鋳物製品の製造方法を実施することができ、マイクロシュリンケージの分布状態が制御された鋳物製品を製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、製品内部でのマイクロシュリンケージの分布状態を制御し、高応力負荷部における強度を確保することができる鋳物製品の製造方法及び鋳物製品、並びに、この鋳物製品の製造方法に用いられる鋳造用金型装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】冷却フィン部の厚さ及び高さとωとの関係を示す図である。
【図２】鋳物製品と冷却フィン部の説明図である。
【図３】鋳物製品に冷却フィン部が単独で形成された場合を示す説明図である。
【図４】鋳物製品に冷却フィン部が単独で形成された場合を示す説明図である。
【図５】鋳物製品に冷却フィン部が周期的に複数形成された場合を示す説明図である。
【図６】鋳物製品に冷却フィン部が周期的に複数形成された場合を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態である鋳物製品の斜視図である。
【図８】本発明の実施形態である鋳造用金型装置の概略断面説明図である。
【図９】本発明の実施形態である鋳物製品の製造方法を示すフロー図である。
【図１０】図８に示す鋳造用金型装置の内部における凝固状態を示す説明図である。
【図１１】実施例における組織観察の位置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。
まず、本発明の実施形態である鋳物製品、鋳物製品の製造方法及び鋳造用金型装置について、図７から図１０を参照して説明する。
【００２９】
本実施形態である鋳物製品１０は、自動車等に用いられるマニュアルトランスミッション用のシンクロナイザーリングの素材であり、荷重が負荷される部品となるものである。本実施形態である鋳物製品１０は、図７に示すように、貫通孔を有するとともに、軸線Ｏを中心とする円環状をなしている。
また、この鋳物製品１０は、例えば、ＭＢＡ２、ＭＢＡ５、ＭＢＡ５２（ＭＭＣスーパーアロイ株式会社製）といった高力黄銅で構成されている。
【００３０】
ここで、本実施形態である鋳物製品１０は、溶湯に大気圧＋αの圧力を掛けて鋳造する低圧鋳造法によって製造される。
本実施形態では、図８に示す鋳造用金型装置２０を用いて、鋳物製品１０を製造することになる。
【００３１】
この鋳造用金型装置２０は、図８に示すように、製品成形部２１と、この製品成形部２１の下方に接続された湯道部２２と、を備えている。この湯道部２２には、湯溜り部２３と、湯溜り部２３への溶湯を供給する溶湯供給路２４と、が形成されている。
本実施形態では、製品成形部２１のうち鋳物製品１０の側壁部の外周面となる位置に湯道部２２が接続されている。
【００３２】
そして、製品成形部２１には、冷却フィン成形部２５が連設されている。本実施形態では、冷却フィン成形部２５は、製品成形部２１の外周側に配置されており、三角形平板状をなしている。また、３つの冷却フィン成形部２５を備えており、これら３つの冷却フィン成形部２５と湯道部２２とが、周方向に９０°間隔に配置されている。
この冷却フィン形成部２５は、製品成形部２１よりも厚みが薄くされており、優先的に凝固するように構成されている。
【００３３】
そして、冷却フィン成形部２５によって成形される冷却フィン部１１と、製品成形部２１によって成形される鋳物製品１０との関係は、次のように規定されている。
鋳物製品１０の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ／Ｋ）、鋳物製品１０と鋳造用金型装置２０との間の熱伝達率η（Ｗ／ｍ２／Ｋ）、鋳物製品１０の体積ＶＰ、鋳物製品１０の有効表面積ＡＰ、鋳物製品１０の表面積ＡＰ０、冷却フィン部１１の体積ＶＦ、冷却フィン部１１の表面積ＡＦ、とした場合において、
ω＝{（ＶＰ／ＡＰ）２＋（ＶＦ／ＡＦ）２}／（ＶＰ／ＡＰ０）２
と定義されるωが、０．９５以下とされており、好ましくは０．９以下とされている。
【００３４】
また、本実施形態では、冷却フィン部１１は、鋳物製品１０との接続部の両端から冷却フィン部１１中央部の突端とを結ぶ線分とで構成される三角形を設定したときに、冷却フィン部１１がその三角形の内部に位置するように形成されている。
【００３５】
次に、このような構成とされた鋳造用金型装置２０を用いて本実施形態である鋳物製品１０を製造する方法について、図９を用いて説明する。
【００３６】
（溶解工程Ｓ０１）
まず、ＭＢＡ２、ＭＢＡ５、ＭＢＡ５２（ＭＭＣスーパーアロイ株式会社製）といった高力黄銅の溶湯を溶製する。溶解原料を調製して、チャネル型低周波誘導溶解炉で溶解することで、所定の組成の銅合金溶湯を得る。
【００３７】
（銅溶湯供給工程Ｓ０２）
次に、得られた銅合金溶湯を、図８に示す鋳造用金型装置２０に供給する。このとき、溶湯温度を、融点＋１０℃以上融点＋２００℃以下とし、到達圧力を大気圧＋０．２ｂａｒ以上大気圧＋１ｂａｒ以下の範囲内とする。
すると、銅合金溶湯は、湯道部２２を介して、製品成形部２１及び冷却フィン成形部２５に供給される。
【００３８】
（凝固工程Ｓ０３）
鋳造用金型装置２０に供給された銅合金溶湯を凝固させる。このとき、図１０に示すように、まず、冷却フィン成形部２５の部分が優先して凝固して冷却フィン部１１が成形される。次に、製品成形部２１においては、冷却フィン部１１が形成された領域において凝固が促進される。そして、製品成形部２１から凝固が進行していき、最終凝固部が、製品成形部２１の外部、すなわち、湯道部２２（湯溜り部２３）に位置することになる。このようにして、鋳造成形品が成形される。
【００３９】
（加工工程Ｓ０４）
そして、凝固工程Ｓ０３によって得られた鋳造成形品に対して機械加工等を行うことによって、図７に示す鋳物製品１０（シンクロナイザーリング素材）が製造される。
【００４０】
以上のような構成とされた本実施形態である鋳物製品１０、鋳物製品１０の製造方法及び鋳造用金型装置２０によれば、製品成形部２１に連設された冷却フィン成形部２５において冷却フィン部１１を形成しているので、製品成形部２１のうち冷却フィン部１１が形成された領域においては冷却速度が速くなり、冷却フィン部１１が形成されていない領域では冷却速度が遅くなる。このように、冷却フィン部１１を形成することで、冷却速度を調整することが可能となる。このように、冷却速度を調整することにより、マイクロシュリンケージの分布状態を制御することができる。
よって、鋳物製品１０の任意の領域における強度を確保することができるので、鋳物製品１０を高応力負荷部を有する部品として適用することが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態では、上述したωが０．９５以下、好ましくは０．９以下とされているので、冷却フィン部１１を形成した領域の凝固時間が短くなり、凝固が確実に促進されていることになる。よって、冷却フィン部１１を形成した領域においては、マイクロシュリンケージのサイズが小さく、かつ、密度が低くなり、強度を確保することができる。
【００４２】
さらに、本実施形態では、冷却フィン部１１は、鋳物製品１０との接続部の両端から冷却フィン部１１中央部の突端とを結ぶ線分とで構成される三角形を設定したときに、冷却フィン部１１がその三角形の内部に位置するように形成されているので、製品成形部２１において、冷却フィン部１１の中央部から端部、さらに冷却フィン部１１が形成されていない領域に向かう凝固の指向性が強くなり、冷却フィン部１１が形成された領域におけるマイクロシュリンケージの低減効果がさらに向上することになる。
また、本実施形態では、冷却フィン部１１が円周方向に周期的に複数配置されているので、製品成形部２１における凝固バランスが安定することになる。
【００４３】
さらに、本実施形態では、製品成形部２１の下方に湯道部２２が配設され、この湯道部２２に湯溜り部２３が形成されており、最終凝固部が製品成形部２１以外の湯道部２２（湯溜り部２３）に位置する構成とされているので、鋳物製品１０の内部に、引け巣や面引け等の欠陥が生じることを抑制できる。よって、寸法精度及び強度に優れた鋳物製品１０を製造することが可能となる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、製品成形部２１のうち鋳物製品１０の側壁部の外周面となる位置に湯道部２２が接続された構造の鋳造用金型装置２０を用いて説明したが、これに限定されることはなく、製品成形部のうち鋳物製品の側壁部の端面となる位置に湯道部が接続された構造の鋳造用金型装置であってもよい。
【００４５】
また、鋳物製品１０を、例えば、ＭＢＡ２、ＭＢＡ５、ＭＢＡ５２（ＭＭＣスーパーアロイ株式会社製）といった高力黄銅で構成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の金属材料で構成されたものであってもよい。
さらに、低圧鋳造法によって鋳物製品１０を成形するものとして説明したが、これに限定されることはなく、高圧鋳造法等の他の鋳造法であってもよい。
【００４６】
また、鋳物製品１０が自動車等に用いられるマニュアルトランスミッション用のシンクロナイザーリングの素材であるとして説明したが、これに限定されることはなく、他の部品等に用いられるものであってもよく、用途に限定はない。また、円筒状の製品に限定されることもない。また、鋳造用金型を用いて得られた鋳造成形品を加工することによって得られる部品（例えば、シンクロナイザーリング等）も、本発明の鋳物製品に含まれる。すなわち、上述の鋳造用金型装置に金属溶湯を供給して凝固させる工程を有していれば、他の工程に限定はなく、加工工程や切削工程等を備えていてもよい。
さらに、冷却フィン部の形状等についても、本実施形態に例示されたものに限定されるものではない。
【実施例】
【００４７】
本発明の作用効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
図８に示す形状の鋳造用金型装置において、冷却フィン成形部の形状を表１に示すように変更して、各種鋳造用金型装置を準備した。なお、製品成形部のサイズは、外径６０ｍｍ，内径５０ｍｍ、高さ１０ｍｍとした。
【００４８】
これらの鋳造用金型装置に供給する溶湯として、Ｚｎ−６２．５ｍａｓｓ％Ｃｕ−３ｍａｓｓ％Ａｌ−３ｍａｓｓ％Ｍｎ−１ｍａｓｓ％Ｓｉ−０．２ｍａｓｓ％Ｃｒ−０．３ｍａｓｓ％Ｎｉの組成の銅合金溶湯を、低周波溶解炉で１．８トンを溶製した。
この銅合金溶湯を、溶湯温度が１０２０℃、到達圧力が大気圧＋０．４０５ｂａｒの条件で低圧鋳造を行った。
【００４９】
製造された鋳物製品について、図１１に示す箇所でミクロ観察を行い、マイクロシュリンケージの発生状況を評価した。マイクロシュリンケージが観察されない場合を○、マイクロシュリンケージが観察された場合を×、マイクロシュリンケージは観察されないが、マイクロシュリンケージが観察された隣接領域と同一のデンドライト組織を有している場合を△、として評価した。なお、冷却フィン部を形成しなかった比較例１−３においては、円周方向に３０°間隔に位置する５箇所を観察した。
なお、表１におけるフィン形状の「三角形」は、鋳物製品との接続部分を底辺とする二等辺三角形平板状をなすものである。「台形」は、鋳物製品との接続部分を下底とし、この下底の１／２の長さの上底とした等脚台形平板状をなすものである。「四角形」は、長方形平板状をなすものである。
評価結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
冷却フィン部を形成しなかった比較例１−３では、マイクロシュリンケージの分布状態がばらついていた。
これに対して、冷却フィン部を形成した本発明例１―２４では、冷却フィン部が形成された位置においてはマイクロシュリンケージが少なく、冷却フィン部から離れた位置でマイクロシュリンケージが多く観察された。特に、ωを０．９５以下とした本発明例１−２０、０．９以下とした本発明例１−１６では、その傾向が顕著であった。
このように、本発明によれば、冷却フィン部を形成することで、マイクロシュリンケージの分布状態を制御可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 鋳物製品
１１ 冷却フィン部
２０ 鋳造用金型装置
２１ 製品成形部
２２ 湯道部
２３ 湯溜り部
２５ 冷却フィン成形部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造用金型装置に金属溶湯を供給して凝固させる工程を備えた鋳物製品の製造方法であって、
前記鋳造用金型装置には、製品成形部と、前記製品成形部に連設された冷却フィン成形部と、が設けられており、
前記製品成形部及び前記冷却フィン成形部に前記金属溶湯を供給し、前記冷却フィン成形部において冷却フィン部を形成し、前記製品成形部のうち前記冷却フィン部が形成された領域を優先的に凝固させることを特徴とする鋳物製品の製造方法。
【請求項２】
前記鋳物製品の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ／Ｋ）、前記鋳物製品と前記鋳造用金型装置との間の熱伝達率η（Ｗ／ｍ２／Ｋ）、前記鋳物製品の体積ＶＰ、前記鋳物製品の有効表面積ＡＰ、前記鋳物製品の表面積ＡＰ０、前記冷却フィン部の体積ＶＦ、冷却フィン部の表面積ＡＦ、とした場合において、
ω＝{（ＶＰ／ＡＰ）２＋（ＶＦ／ＡＦ）２}／（ＶＰ／ＡＰ０）２
と定義されるωが、０．９５以下とされていることを特徴とする請求項１に記載の鋳物製品の製造方法。
【請求項３】
前記冷却フィン部は、前記鋳物製品との接続部の両端から前記冷却フィン部中央部の突端とを結ぶ線分とで構成される三角形を設定したときに、前記冷却フィン部がその三角形の内部に位置するように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋳物製品の製造方法。
【請求項４】
前記冷却フィン部の厚さを、前記冷却フィン部の突出方向で漸減させたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鋳物製品の製造方法。
【請求項５】
前記冷却フィン部に、さらに第２冷却フィン部を形成することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の鋳物製品の製造方法。
【請求項６】
前記冷却フィン成形部に、表面積を大きくする凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の鋳物製品の製造方法。
【請求項７】
前記冷却フィン部を、周期的に複数配置したことを特徴する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の鋳物製品の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の鋳物製品の製造方法によって製造されたことを特徴とする鋳物製品。
【請求項９】
製品成形部と、前記製品成形部に連設された冷却フィン成形部と、が設けられ、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の鋳物製品の製造方法において用いられることを特徴とする鋳造用金型装置。
【請求項１】
鋳造用金型装置に金属溶湯を供給して凝固させる工程を備えた鋳物製品の製造方法であって、
前記鋳造用金型装置には、製品成形部と、前記製品成形部に連設された冷却フィン成形部と、が設けられており、
前記製品成形部及び前記冷却フィン成形部に前記金属溶湯を供給し、前記冷却フィン成形部において冷却フィン部を形成し、前記製品成形部のうち前記冷却フィン部が形成された領域を優先的に凝固させることを特徴とする鋳物製品の製造方法。
【請求項２】
前記鋳物製品の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ／Ｋ）、前記鋳物製品と前記鋳造用金型装置との間の熱伝達率η（Ｗ／ｍ２／Ｋ）、前記鋳物製品の体積ＶＰ、前記鋳物製品の有効表面積ＡＰ、前記鋳物製品の表面積ＡＰ０、前記冷却フィン部の体積ＶＦ、冷却フィン部の表面積ＡＦ、とした場合において、
ω＝{（ＶＰ／ＡＰ）２＋（ＶＦ／ＡＦ）２}／（ＶＰ／ＡＰ０）２
と定義されるωが、０．９５以下とされていることを特徴とする請求項１に記載の鋳物製品の製造方法。
【請求項３】
前記冷却フィン部は、前記鋳物製品との接続部の両端から前記冷却フィン部中央部の突端とを結ぶ線分とで構成される三角形を設定したときに、前記冷却フィン部がその三角形の内部に位置するように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋳物製品の製造方法。
【請求項４】
前記冷却フィン部の厚さを、前記冷却フィン部の突出方向で漸減させたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鋳物製品の製造方法。
【請求項５】
前記冷却フィン部に、さらに第２冷却フィン部を形成することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の鋳物製品の製造方法。
【請求項６】
前記冷却フィン成形部に、表面積を大きくする凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の鋳物製品の製造方法。
【請求項７】
前記冷却フィン部を、周期的に複数配置したことを特徴する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の鋳物製品の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の鋳物製品の製造方法によって製造されたことを特徴とする鋳物製品。
【請求項９】
製品成形部と、前記製品成形部に連設された冷却フィン成形部と、が設けられ、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の鋳物製品の製造方法において用いられることを特徴とする鋳造用金型装置。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１】
【図１０】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−５９７７６（Ｐ２０１３−５９７７６Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８４４８（Ｐ２０１１−１９８４４８）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【出願人】（５１０３１２９５０）ＭＭＣスーパーアロイ株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【出願人】（５１０３１２９５０）ＭＭＣスーパーアロイ株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]