研究開発された技術紹介

産業界で、実用化に至っていない鋳鉄の半凝固鋳造法を、球状黒鉛鋳鉄で実用化する為、新たな真空処理方法を開発し、鋳型(金型使用)への溶湯注入する際の固相率、プレスによる加圧など一連の工程でのIT制御を可能とする新生産プロセスを開発する。その結果、鋼熱間鍛造品に匹敵する革新的高強度鋳鉄材質を創生すると共に、高精度な鋳物を高歩留での製造を可能とする。更にプロセスをコンパクト化し、中小企業に幅広く展開する

高強度かつ低コストで製造可能な「新材質」の創製を目指す
・高強度化目標
‐引張強さ:1,000MPa以上　‐伸び:18%以上　‐硬度:HB260～285
・低コスト化目標
‐歩留:90%以上　‐不良率:1%以下　‐鋳造サイクルタイム:1サイクル30秒
新技術：半凝固鋳造法を適用した製造法を目指す
‐鋳鉄組織を微細化することで、鋼に匹敵する高強度を目指す
・新技術の特徴
‐現状広く普及している鋼とほぼ同等の高強度化
‐より低コストでの生産
‐工程での切削性の改善

・球状黒鉛鋳鉄の高強度化材料の実用化開発
‐作成した管理項目表に基づき行った実験で、湯流れによる湯境不良および加圧タイミングの遅れによる湯境不良への対策が図られ、湯境不良のない緻密な鋳物が得られた
‐引張強さおよび硬さについて、高強度化目標値を100%達成することができた
・半凝固鋳造金型の設計と開発
‐パラメータの同定および調整を繰り返した結果、注湯時間や注湯速度の精度が向上し、実験により合致したシミュレーション結果を得た
‐金型全面加圧の実現に、鋳鉄では使用していないシールドブロック方式を検討。中間型であるシールドブロックが注湯後動き、半凝固鋳鉄を全面加圧する機構を開発した
・半凝固鋳造装置の設計・製作と鋳造・加圧条件および熱処理条件の確立
‐注湯→加圧→鋳物取出しのサイクルを30秒で行うシステムを検討し、部分的に工程を自動化した試作機を完成した

・特許:「球状黒鉛鋳鉄の低温鋳造方法及び低温鋳造装置」(出願番号:2011-19116)、「金型構造」(出願番号:2011-19118)
・雑誌:鋳造ジャーナル「真空処理による溶湯改質で高強度鋳鉄の半凝固鋳造法の確立とコンパクトラインによる実用化の開発」(H23.7月号)

鋳物部品であり、自動車の足廻り部品やエンジンへの付属部品(プーリ、ポンプカバー等)に用いられ、従来のH鋼熱間鍛造品と同等程度の高強度化を目指す

良品率安定が難しく、試作等が停滞している

・低コスト化:半凝固鋳造品は、従来のH鋼熱間鍛造品の製造(鋳造、加工含む)と比較してコストダウンが見込める
・軽量化:鍛造品(鋼の比重:7.8)に対して、鋳造品(鋳鉄の比重:7.2)であり、軽量化へつながる

良品率安定が難しく、試作等が停滞している