特開 2024-136134 鋳物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024136134

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】鋳物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22F 1/04 20060101AFI20240927BHJP

   F27D 17/00 20060101ALI20240927BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20240927BHJP

【ＦＩ】

C22F1/04 Z

F27D17/00 101G

C22F1/00 602

C22F1/00 611

C22F1/00 691B

C22F1/00 691C

C22F1/00 692B

C22F1/00 693A

C22F1/00 693B

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047123

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003812

【氏名又は名称】弁理士法人いくみ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊達 亮介

(72)【発明者】

【氏名】棗田 浩和

(72)【発明者】

【氏名】松橋 慶帆

【テーマコード（参考）】

4K056

【Ｆターム（参考）】

4K056AA09

4K056CA04

4K056DA03

4K056DA33

(57)【要約】

【課題】加熱炉を用いることなく、時効処理することによって、製造コストを低減するとともに、二酸化炭素の排出量を低減できる鋳物の製造方法を提供すること。
【解決手段】鋳物の製造方法は、鋳造により、鋳物中間体１０を製造する鋳造工程Ｓ１と、鋳物中間体１０を時効処理して、鋳物１１を製造する時効処理工程Ｓ２とを備える。時効処理工程Ｓ２は、鋳造工程Ｓ１後の熱を保温して、鋳物中間体１０を保温する保温工程Ｓ３と、保温工程Ｓ３後に、放冷により、鋳物中間体１０を冷却する冷却工程Ｓ４と、冷却工程後に、保温工程Ｓ３の熱により、鋳物中間体１０を加熱する加熱工程Ｓ５とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋳造により、鋳物中間体を製造する鋳造工程と、
前記鋳物中間体を時効処理して、鋳物を製造する時効処理工程とを備え、
前記時効処理工程は、
前記鋳造工程後の熱を保温して、前記鋳物中間体を保温する保温工程と、
前記保温工程後に、放冷により、前記鋳物中間体を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程後に、前記保温工程の熱により、前記鋳物中間体を加熱する加熱工程とを備える、鋳物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋳物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

アルミニウム合金製の自動車用部品には、溶解したアルミニウム合金を鋳型内で冷却して製造される鋳物部品がある（ダイカスト部品を含む）。これらの鋳物部品は、合金系によって永久成長と呼ばれる経時変寸の現象がある事がしられており、部品使用中に寸法精度が悪化することによって種々の問題を生じることがある。この経時変寸現象を抑制する方法としては、鋳造後の鋳物を加熱（人工時効処理）し、寸法変化を強制的に進行させた後に機械加工や部品組み付けを行うことが一般的である。

【0003】

具体的には、析出硬化型の鋳造用アルミニウム合金からなる鋳物をＴ５と呼ばれる人工時効処理を施すことで、寸法安定性が増す。

【0004】

また、鋳物の製造方法として、析出硬化型の鋳造用アルミニウム合金からなる鋳物を溶体化処理し、次いで、時効処理するアルミニウム合金鋳物の熱処理方法が提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６－３７２１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一方、上記熱処理方法では、時効処理において、加熱炉を使用するため、製造コストが向上するとともに、加熱装置で燃料や電気を用いるため、二酸化炭素の排出量が増加するという不具合がある。

【0007】

本発明は、加熱炉を用いることなく、時効処理することによって、製造コストを低減するとともに、二酸化炭素の排出量を低減できる鋳物の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明［１］は、鋳造により、鋳物中間体を製造する鋳造工程と、前記鋳物中間体を時効処理して、鋳物を製造する時効処理工程とを備え、前記時効処理工程は、前記鋳造工程後の熱を保温して、前記鋳物中間体を保温する保温工程と、前記保温工程後に、放冷により、前記鋳物中間体を冷却する冷却工程と、前記冷却工程後に、前記保温工程の熱により、前記鋳物中間体を加熱する加熱工程とを備える、鋳物の製造方法である。

【発明の効果】

【0009】

本発明の鋳物の製造方法によれば、時効処理工程において、保温工程では、鋳造工程後の熱によって、鋳物中間体を保温し、加熱工程では、保温工程の熱によって、鋳物中間体を加熱する。つまり、この鋳物の製造方法によれば、電気や燃料を消費する加熱炉を用いることなく、時効処理できる。そのため、製造コストを低減するとともに、二酸化炭素の排出量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の鋳物の製造方法に供する鋳物製造装置の斜視図である。

【図2】図２Ａ～図２Ｄは、本発明の鋳物の製造方法の一実施形態を示す斜視図である。図２Ａは、鋳造工程を示す。図２Ｂは、保温工程を示す。図２Ｃは、冷却工程を示す。図２Ｄは、加熱工程を示す。

【図3】図３は、各工程における鋳物中間体１０の温度変化の相対的な関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜鋳物製造装置＞
図１を参照して、本発明の鋳物の製造方法に供する鋳物製造装置の一実施形態を詳述する。

【0012】

鋳物製造装置１は、鋳造装置２と、搬送装置３と、保温炉４と、冷却スペース５と、ストレージスペース６と、制御部７とを備える。鋳物製造装置１は、複数の鋳物１１およびその鋳物１１の製造に供する鋳物中間体１０を、順番に製造できる。図１では、連続して製造される鋳物１１および鋳物中間体１０を図示する。

【0013】

［鋳造装置］
鋳造装置２は、溶融した金属を、金型に充填した後、脱型して、鋳物中間体１０を製造して、搬送装置３に搬送する鋳造機である。このような鋳造機として、具体的には、吸引鋳造機、遠心鋳造機および加圧鋳造機が挙げられる。

【0014】

［搬送装置］
搬送装置３は、ベルトコンベヤー２０と、ベルトコンベヤー２０に接続されたモーター（図示せず）とを備える。

【0015】

ベルトコンベヤー２０は、モーター（図示せず）の駆動によって、鋳物中間体１０および鋳物１１を、鋳造装置２からストレージスペース６に向けて搬送する。

【0016】

ベルトコンベヤー２０の搬送方向における上流側端部は、鋳造装置２に接続されている。ベルトコンベヤー２０の搬送方向における下流側端部は、ストレージスペース６に接続されている。

【0017】

ベルトコンベヤー２０は、鋳造装置２から、保温炉４の第１保温部３０（後述）を通過し、冷却スペース５を通過後、再び、保温炉４の第２保温部３１を通過して、ストレージスペース６に至る経路を有する。ベルトコンベヤー２０の経路は、第１領域２０ａと、第２領域２０ｂと、第３領域２０ｃと、第４領域２０ｄと、第５領域２０ｅとに区画される。

【0018】

第１領域２０ａは、鋳造装置２の出口から第１トンネル３２（後述）の入口に至る経路である。第１領域２０ａの搬送方向における上流側端部は、鋳造装置２に接続されている。第１領域２０ａの搬送方向における下流側端部は、第２領域２０ｂの搬送方向における上流側端部と連続する。

【0019】

第２領域２０ｂは、第１トンネル３２（後述）の入口から出口に至る経路である。第２領域２０ｂの搬送方向における上流側端部は、第１領域２０ａの搬送方向における下流側端部と連続する。第２領域２０ｂの搬送方向における下流側端部は、第３領域２０ｃの搬送方向における上流側端部と連続する。

【0020】

第３領域２０ｃは、第１トンネル３２（後述）の出口から、冷却スペース５を通過して、再び、第２トンネル３３の入口に至る循環経路である。第３領域２０ｃは、平面視Ｃ字形状を有する。第３領域２０ｃの搬送方向における上流側端部は、第２領域２０ｂの搬送方向における下流側端部と連続する。第３領域２０ｃの搬送方向における下流側端部は、第４領域２０ｄの搬送方向における上流側端部と連続する。

【0021】

第４領域２０ｄは、第２トンネル３３（後述）の入口から出口に至る経路である。第４領域２０ｄの搬送方向における上流側端部は、第３領域２０ｃの搬送方向における下流側端部と連続する。第４領域２０ｄの搬送方向における下流側端部は、第５領域２０ｅの搬送方向における上流側端部と連続する。

【0022】

第５領域２０ｅは、第２トンネル３３（後述）の出口からストレージスペース６に至る経路である。第５領域２０ｅの搬送方向における上流側端部は、第４領域２０ｄの搬送方向における下流側端部と連続する。第５領域２０ｅの搬送方向における下流側端部は、ストレージスペース６に接続されている。

【0023】

［保温炉］
保温炉４は、後述する鋳造工程後の鋳物中間体１０の熱を保温して、鋳物中間体１０を保温する。また、保温炉４は、後述する保温工程における次順の鋳物中間体１０´の熱を用いて、鋳物中間体１０を加熱する。保温炉４は、公知の断熱材料から構成されている。また、保温炉４には、加熱装置を備えない。そのため、保温炉４は、加熱装置を備える加熱炉とは区別される。

【0024】

保温炉４は、ベルトコンベヤー２０の搬送方向途中に介在する。

【0025】

保温炉４は、互いに熱を伝達可能な第１保温部３０および第２保温部３１を上下方向に備える。

【0026】

第１保温部３０は、上下方向において、第２保温部３１に対して下側に配置される。第１保温部３０は、トンネル形状を有する。具体的には、第１保温部３０には、ベルトコンベヤー２０の搬送方向に沿って貫通する第１トンネル３２が設けられている。そして、ベルトコンベヤー２０（具体的には、第２領域２０ｂ）は、第１トンネル３２を通過する。これにより、ベルトコンベヤー２０は、第１保温部３０を通過して、鋳物中間体１０を搬送可能としている。

【0027】

第２保温部３１は、上下方向において、第１保温部３０に対して上側に配置される。第２保温部３１は、トンネル形状を有する。具体的には、第２保温部３１には、ベルトコンベヤー２０の搬送方向に沿って貫通する第２トンネル３３が設けられている。そして、ベルトコンベヤー２０（具体的には、第４領域２０ｄ）は、第２トンネル３３を通過する。これにより、ベルトコンベヤー２０は、第２保温部３１を通過して、鋳物中間体１０を搬送可能としている。

【0028】

［冷却スペース］
冷却スペース５は、後述する冷却工程において、鋳物中間体１０を冷却するためのスペースである。冷却スペース５は、第３領域２０とスペースを共有する。

【0029】

［ストレージスペース］
ストレージスペース６は、鋳物製造装置１によって製造された鋳物１１を留めておくためのスペースである。

【0030】

［制御部］
制御部７は、鋳物製造装置１における電気的な制御を実行するユニット（例えば、ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、演算処理部およびメモリなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。制御部７は、図１において破線で示すように、鋳造装置２および搬送装置３に接続されている。これにより、制御部７は、鋳造装置２および搬送装置３を適宜制御している。

【0031】

＜鋳物の製造方法＞
図２Ａ～図２Ｄを参照して、本発明の鋳物の製造方法の一実施形態を詳述する。なお、図２Ａ～図２Ｄでは、説明のため、連続して搬送される鋳物中間体１０および鋳物１１の図示を省略し、各工程における鋳物中間体１０のみを図示する。また、図３を参照して、各工程における鋳物中間体１０の温度変化の相対的な関係を詳述する。

【0032】

この方法では、鋳物製造装置１を用いて、複数の鋳物１１を、順番に製造する。

【0033】

鋳物の製造方法は、鋳造により、鋳物中間体１０を製造する鋳造工程Ｓ１と、鋳物中間体１０を時効処理して、鋳物１１を製造する時効処理工程Ｓ２とを備える。

【0034】

［鋳造工程］
図２Ａに示すように、鋳造工程Ｓ１では、鋳造により、鋳物中間体１０を製造する。

【0035】

鋳造により、鋳物中間体１０を製造するには、制御部７は、鋳造装置２を制御する。

【0036】

鋳造装置２は、まず、溶融した金属を準備する。

【0037】

金属としては、例えば、時効硬化性のアルミニウム合金が挙げられる。時効硬化性のアルミニウム合金として、例えば、ＡＤＣ１２材、ＡＣ４Ｂ材が挙げられる。

【0038】

溶融した金属を準備するには、金属を加熱する。加熱温度は、金属の融点以上であって、例えば、６００℃以上、また、例えば、８００℃以下である。

【0039】

そして、鋳造装置２は、溶融した金属を、金型に充填し、その後、脱型する。これにより、鋳物中間体１０を製造する。このとき、鋳物中間体１０（鋳造装置２内の鋳物中間体１０）の温度は、上記溶融金属の凝固点と加熱温度と同程度である（図３のＳ１）。

【0040】

その後、制御部７は、搬送装置３（ベルトコンベヤー２０）を駆動して、この鋳物中間体１０を、鋳造装置２から、ベルトコンベヤー２０における第１領域２０ａに搬送する。このとき、鋳物中間体１０は放冷され、鋳物中間体１０（第１領域２０ａにおける鋳物中間体１０）の温度が徐々に低下する（図３のＳ１０）。

【0041】

［時効処理工程］
時効処理工程Ｓ２は、鋳造工程Ｓ１後の熱を保温して、鋳物中間体１０を保温する保温工程Ｓ３と、保温工程Ｓ３後に、放冷により、鋳物中間体１０を冷却する冷却工程Ｓ４と、冷却工程Ｓ４後に、保温工程Ｓ３の熱により、鋳物中間体１０を加熱する加熱工程Ｓ５とを備える。

【0042】

（保温工程）
保温工程Ｓ３では、鋳造工程Ｓ１後の鋳物中間体１０を保温する。

【0043】

鋳造工程Ｓ１後の鋳物中間体１０を保温するには、図２Ｂに示すように、制御部７は、ベルトコンベヤー２０によって、鋳物中間体１０を、第１保温部３０内（第２領域２０ｂ）に搬送する。このとき、第１保温部３０によって、鋳造工程Ｓ１後の熱の少なくとも一部が保温される。このような熱により、鋳物中間体１０の時効処理を実施する。保温工程Ｓ３における温度（第２領域２０ｂにおける鋳物中間体１０の温度）は、鋳造工程Ｓ１における温度よりも低く、例えば、２５０℃以上、好ましくは、３００℃以上、また、例えば、５００℃以下である（図３のＳ３）。保温工程Ｓ３の時間は、例えば、１０分以上、好ましくは、２０分以上、また、例えば、１２０分以下である。なお、保温工程Ｓ３の時間は、鋳物中間体１０が、第１保温部３０を通過する時間に等しい。

【0044】

（冷却工程）
冷却工程Ｓ４では、放冷により、鋳物中間体１０を冷却する。

【0045】

放冷により、鋳物中間体１０を冷却するには、図２Ｃに示すように、制御部７は、ベルトコンベヤー２０によって、鋳物中間体１０を、第３領域２０ｃ（冷却スペース５）まで搬送する。冷却スペース５において、鋳物中間体１０が放冷され、冷却される。冷却工程Ｓ４における温度（第３領域２０ｃにおける鋳物中間体１０の温度）は、保温工程Ｓ３における温度よりも低く、例えば、２０℃以上、また、例えば、５０℃以下、好ましくは、３０℃以下である（図３のＳ４）。冷却工程Ｓ４の時間は、例えば、６０分以上、好ましくは、９０分以上、また、例えば、２４０分以下、好ましくは、１８０分以下である。

【0046】

（加熱工程）
加熱工程Ｓ５では、保温工程Ｓ３の熱により、鋳物中間体１０を加熱する。

【0047】

保温工程Ｓ３の熱により、鋳物中間体１０を加熱するには、図２Ｄに示すように、制御部７は、ベルトコンベヤー２０によって、鋳物中間体１０を、第２保温部３１内（第４領域２０ｄ）まで搬送する。併せて、制御部７は、ベルトコンベヤー２０によって、次順の鋳物中間体１０´を、第１保温部３０内（第２領域２０ｂ）まで搬送する。これにより、鋳物中間体１０´の保温工程Ｓ３の熱が、第２保温部３１内に伝達される。その結果、鋳物中間体１０´の保温工程Ｓ３の熱により、鋳物中間体１０を加熱できる。これにより、鋳物中間体１０を時効処理して、鋳物を製造する。加熱工程Ｓ５における温度（第４領域２０ｄにおける鋳物中間体１０の温度）は、保温工程Ｓ３における温度よりも低く、例えば、１００℃以上、好ましくは、２００℃以上、また、例えば、３００℃未満である（図３のＳ５）。加熱工程Ｓ５の時間は、例えば、１０分以上、また、例えば、１２０分以下である。加熱工程Ｓ５の時間は、鋳物中間体１０が、第２保温部３１を通過する時間に等しい。

【0048】

そして、制御部７は、搬送装置３（ベルトコンベヤー２０）を駆動して、鋳物１１を、第５領域２０ｅまで搬送する。このとき、鋳物１１は放冷されて、鋳物１１（第５領域２０ｅにおける鋳物１）の温度が、徐々に低下する（図３のＳ１１）。

【0049】

その後、制御部７は、ベルトコンベヤー２０によって、鋳物１１をストレージスペース６に搬送する。

【0050】

＜作用効果＞
鋳物の製造方法によれば、保温工程Ｓ３では、第１保温部３０によって、鋳造工程Ｓ１後の熱を保温し、その熱によって、鋳物中間体１０を保温する。また、加熱工程Ｓ５では、鋳物中間体１０´の保温工程Ｓ３の熱を、第２保温部３１内に伝達させ、その熱によって、鋳物中間体１０を加熱する。そのため、保温炉４（第１保温部３０および第２保温部３１）が加熱装置を備えなくても（換言すれば、加熱炉で再加熱しなくても）、時効処理できる。そのため、製造コストを低減するとともに、再加熱による二酸化炭素の排出量を低減できる。

【0051】

＜変形例＞
変形例において、一実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、変形例は、特記する以外、一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、一実施形態およびその変形例を適宜組み合わせることができる。

【0052】

一実施形態では、加熱工程Ｓ５では、次順の鋳物中間体１０´の保温工程Ｓ３の熱により、鋳物中間体１０を加熱するが、次順以降の鋳物中間体１０の保温工程Ｓ３の熱により、鋳物中間体１０を加熱することもできる。また、加熱工程Ｓ５まで、次順の鋳物中間体１０´を、第１保温部３０内（第２領域２０ｂ）まで搬送せず、自身の保温工程Ｓ３の熱（すなわち、自身の保温工程Ｓ３において、第１保温部３０内に保温された熱）により、鋳物中間体１０を加熱することもできる。

【0053】

また、鋳物製造装置１を用いて、複数の鋳物１１を、順番に製造する場合において、１番目の鋳物１１を製造する際には、保温工程Ｓ３において、第１保温部３０によって、１番目の鋳物中間体１０における鋳造工程Ｓ１後の熱を保温し、その熱によって、１番目の鋳物中間体１０を保温する。また、加熱工程Ｓ５では、２番目の鋳物中間体１０´の保温工程Ｓ３の熱を、第２保温部３１内に伝達させ、その熱によって、１番目の鋳物中間体１０を加熱する。

【0054】

また、最後の鋳物１１を製造する際には、保温工程Ｓ３において、第１保温部３０によって、最後の鋳物中間体１０における鋳造工程Ｓ１後の熱を保温し、その熱によって、最後の鋳物中間体１０を保温する。また、加熱工程Ｓ５では、最後の鋳物中間体１０の保温工程Ｓ３の熱を、第２保温部３１内に伝達させ、その熱によって、最後の鋳物中間体１０を加熱する。

【0055】

また、一実施形態では、ベルトコンベヤー２０によって、鋳物中間体１０および鋳物１１を搬送するが、これに限定されず、例えば、自律搬送ロボットによって、鋳物中間体１０および鋳物１１を搬送することもできる。このような場合には、搬送装置３は、自律搬送ロボットを備える。

【0056】

また、一実施形態では、保温炉４は、第１保温部３０および第２保温部３１を上下方向に備えるが。第１保温部３０および第２保温部３１が、互いに熱を伝達可能であれば、これらの位置は限定されず、例えば、保温炉４は、第１保温部３０および第２保温部３１を左右方向に備えることもできる。

【符号の説明】

【0057】

１０ 鋳物中間体
１１ 鋳物
Ｓ１ 鋳造工程
Ｓ２ 時効処理工程
Ｓ３ 保温工程
Ｓ４ 冷却工程
Ｓ５ 加熱工程

【図1】

【図2】

【図3】