研究開発された技術紹介

国際競争が激化している自動車業界では、より一層のコスト低減・軽量化・環境対応が課題となっている。本研究開発では、アルミ合金重力鋳造において、業界初の中周波IHを用いた金型温度制御を開発技術の核として、CAE、データ分析による鋳造の最適化も行い、生産性を革新的に向上させると共に、不良率低減を図る次世代鋳造法を開発する。これにより、低コスト軽量で高品質な自動車エンジン及び一般汎用部品の供給を目指す。

中周波IH金型温度制御技術、CAE・データ分析を用いたアルミ合金重力鋳造法を開発
・IH式金型温度制御によるハイサイクル化と高品質化の確立
・ハイサイクル製品の品質評価、不良原因の特定
・自己組織化マップの研究

(新技術)
＜中周波IH金型加熱の温度制御＞
(特徴)
・生産性向上→ダイカスト相当の早いサイクルタイム
・温度制御が容易→複雑形状の指向性凝固が可能
・均一な加熱が可能→湯廻り不良低減・薄肉化
・所定温度までの昇温時間が短い
・外部放熱が少ない→エネルギー効率向上によるCO2削減

・IH加熱とオイル冷却による金型温度制御により、サイクルタイム50%減、肉厚40%減
‐金型の予熱・生産中の金型温度保持にIHを用い、押湯部をオイル冷却して凝固時間を短縮、ハイサイクル化した高品質なグラビティ鋳造を開発
‐オイル冷却による凝固時間の短縮及び機械動作の見直しにより、鋳造サイクルタイム従来比50%減を達成
‐IH加熱による金型温度制御を行い、エアーパイプ鋳造品の薄肉化40%減を達成
・CTスキャナと走査型電子顕微鏡を用いた品質評価法の確立
‐不良率の低減に向けCTスキャナと走査型電子顕微鏡を用い不良箇所を特定した結果、不良率50%減を達成
‐CTスキャナ画像により、断面を計測することなく肉厚を網羅的に観察、3次元的に欠陥の位置と大きさの把握が可能
‐走査型電子顕微鏡によるボイド分析で欠陥部の原因特定が可能
・自己組織化マップの鋳造品への応用
‐自己組織化マップ(SOM)を鋳造品の品質分類に応用
‐どの条件下で不良になるのかを製造要因と品質の属性値から分類し、不良確率が少なくなる製造要因の組み合わせを発見することが可能

・特許：「アルミ鋳造装置」(特願2011-204773)
・出展：中小企業総合展 JISMEE 2011(H23.11)、第15回関西機械要素展(M-Tech)2012(H24.10)等

IH式金型温度制御により、金型を効率よく所定温度に予熱して一定の温度に制御できることで薄肉軽量化製品が得られ、また、ガス加熱からIH加熱への変更によるCO2削減が可能である。

・実用化は停滞中
・薄肉、軽量化したアルミ鋳造エアーパイプのサンプルあり

・鋳造サイクル短縮、アルミ鋳造品薄肉化軽量化により従来よりコストダウン
・環境負荷削減、ガス加熱からIH加熱への変更によりCO2を削減

量産実用化への課題となっているIHヒーターの耐久性について協議検討中

IHヒーターの耐久性について検証が必要