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立体造形

鋳造プロセスへの振動の付与によりアルミニウム部品の品質・信頼性を向上

静岡県

東海精機株式会社

2020年3月27日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 振動プロセスによる高品質、高強度、高信頼性自動車用アルミニウム部品創製技術の開発
基盤技術分野 立体造形
対象となる産業分野 自動車
事業実施年度 平成19年度~平成21年度

プロジェクトの詳細

事業概要

自動車産業では車体の軽量化が求められている。本研究開発では、鉄系材料を軽量金属であるアルミニウムに置き換え可能な鋳造技術を開発する。具体的には、溶融中のアルミニウム合金に振動を付与することにより結晶粒を微細化して、高品質、高強度、高信頼性の自動車用アルミニウム部品を、低コストで創製するための新たなダイカストおよび金型鋳造に関する鋳造技術を開発する

開発した技術のポイント

溶融・凝固途中のアルミニウム合金に超音波・振動を付与し、組織を微細化
・ダイカスト:超音波振動を付与金型鋳造:機械的振動を付与
→組織の微細化、内部欠陥の減少
→アルミニウム鋳造部品の品質安定・強度向上
ダイカスト
金型鋳造
(新技術)
<超音波・振動の付与>
・ダイカスト:超音波
・金型鋳造:振動
‐溶融・凝固途中のアルミニウム合金に超音波・振動を付与し組織を微細化
‐微細化により、内部欠陥が少なく、異常組織の発生も抑えられる。
‐品質が安定し、強度が向上すると共にバラツキも大幅に減少、信頼性が向上

具体的な成果

ダイカストへの超音波付与については、基礎研究でその効果を確認
・超音波振動子:ピックアップ機能を付加したボルト締めランジュバン型振動子(BLT)
・豊田工大による基礎研究で、超音波付与の有無と付与時の溶湯温度の違いにより、それぞれ特徴的なミクロ組織が晶出することを確認
・ただし、ダイカストについては、射出スリーブ内での超音波付与は効果が得られなかったため、抜本的に見直し中
金型鋳造への振動付与では、内部欠陥の減少、機械的性質の改善効果が見られた
・振動子:エアー圧力によるボールバイブレータもしくは高周波モータ、最適周波数はモータの場合で50~75Hz
・金型鋳造については、振動付与により厚肉鋳物、薄肉鋳物とも内部欠陥は小さくなり、機械的性質(伸び)の改善がみられた
・背反事象として、転写性が増大する一方、中子砂の焼き付きも認められる
・場合により、振動付与条件の差異による偏析等の現象が生じる
・振動子の種類により、金型への振動の伝播も異なるため、金型及び鋳物にあったものを選定する必要がある

知財出願や広報活動等の状況

特許出願:
「振動凝固鋳造装置」(特願2010-34423)、
「振動凝固鋳造装置及び振動凝固鋳造法」(特願2010-34424)、
「超音波印加ダイカスト装置」(特願2010-093660)

研究開発成果の利用シーン

自動車部品の鉄系材料を置き換えられる高品質・高信頼性のアルミニウムを製造し、自動車の軽量化に貢献

実用化・事業化の状況

今後の実用化・事業化の見通し

金型鋳造は、実用化に向けて補完研究の実施
・金型鋳造に関しては、改良とコストの両立、振動条件の選定、技術の普遍性評価等の課題に対し、今後補完研究を実施
・ダイカストに関しては、本研究機器設備を活用して、スリーブ以外での超音波付与方法・タイミング等について再検討

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 寿金属工業株式会社 西尾工場
事業管理機関 公益財団法人中部科学技術センター
研究等実施機関 株式会社アルテックス
東海精機株式会社
中日本ダイカスト工業株式会社
本多電子株式会社
国立研究開発法人産業技術総合研究所
学校法人トヨタ学園豊田工業大学

参考情報

サポイン事業者 企業情報

企業名 東海精機株式会社
事業内容 アルミダイカスト製品、カーエアコン用コンプレッサーパーツ、エンジンパーツ、パワーコントロールユニットパーツ他の製造販売
本社所在地 〒438-0078 静岡県磐田市中泉2830
ホームページ http://ns.toukai-seiki.co.jp
連絡先窓口 顧問 長沢聖一
メールアドレス nagasawa@toukai-seiki.co.jp
電話番号 0538-32-2126