研究開発された技術紹介

アルミ基複合材鋳物は、従来材料を超える優れた特性を持つ新素材であり、それを機械装置の構造部材へ適用することで装置性能が大幅に向上し、装置産業の国際競争力強化に役立つ。本研究は、従来、難鋳造材として多くの課題を持つアルミ基複合材を鋳造性良くかつ高い生産性で鋳造するために、砂型鋳造に低圧鋳造原理と高周波押湯加熱技術を適用して高度化した革新的な鋳造法(ハイブリッド砂型低圧鋳造法)を開発・実用化する

新技術の組み合わせによる「ハイブリッド砂型低圧鋳造法」の開発と実用化
・鋳造性と品質の向上
鋳造肉厚4mm以下(従来8mm)、不良率3%以下(従来15%)
・機械的性質の向上
引張強さ230MPa以上(従来比30%向上)、弾性係数150GPa以上(従来比20%向上)、材料歩留70%以上(従来30%)
・生産性・コスト面の改善
従来鋳造法に比べサイクルタイム20～50%短縮、生産コスト30%以上削減
(新技術)
＜ハイブリッド砂型低圧鋳造法＞
(新技術の特徴)
・低圧鋳造の空気加圧注湯により、流動性、成形性が向上
・準静的押上げ注湯により気泡混入を防止
・自動注湯で品質安定化(不良率低下)
・気泡含有率の低減により引張強さ、弾性係数が向上
・押湯、湯道の削減で歩留を改善
・連続鋳造ライン化により生産性が上昇
・低い不良率、高い歩留⇒低コスト

・アルミ基複合材鋳物への砂型低圧鋳造の適用技術の開発
‐試片レベルで、目標肉厚4mmを超える3mmの成形を実現
‐低圧鋳造の適用により外観品質や材料歩留が顕著に改善され、アルミ基複合材鋳物に対する高い鋳造性が得られた
・ハイブリッド砂型低圧鋳造法の基礎技術の確立
‐ハイブリッド砂型低圧鋳造法の実製品レベルでの基礎的な鋳造条件を把握。従来技術では困難だった肉厚・形状の製品の鋳造も可能であることを確認
‐ユーザーニーズが強いが従来技術では困難だったSiCセラミックス40%配合のアルミ基複合材も鋳造できることを確認
・ハイブリッド砂型低圧鋳造法量産技術の開発
‐パイロット鋳造ラインでの試作実験で、歩留向上、生産枠数増加など生産性向上効果が得られ、従来比約30%のコスト低減が可能であることを確認

・論文:松浦誠「アルミニウム基複合材への砂型低圧鋳造の適用」、松浦誠「アルミニウム基複合材鋳物のハイブリッド砂型低圧鋳造法の開発」
・出展:機械要素技術展(H23.6)、IFEX2011(H23.2)
・雑誌:「アルミニウム基複合材鋳物のハイブリッド砂型低圧鋳造法の開発」(『鋳造ジャーナル』、H23.8)
・特許:「低圧鋳造装置及び方法」(特願2008-108364)、「低圧鋳造用砂型及びそれを利用した低圧鋳造装置」(特願2008-127509)

半導体・液晶製造装置、次世代X線CTスキャン装置、電子部品実装装置、精密工作機械部品等に用いられ、装置の高精度化、高速化を実現

・H25年4月を目途に、本格量産鋳造ラインの導入を計画中
・試作品あり(無償と有償、半導体・液晶製造装置部品ほか)

・高剛性:アルミニウム並みの軽さで鋳鉄以上の剛性(弾性率は鋳鉄の約1.3倍)
・高精度:軽量化(比重2.8)と高剛性化で装置の高精度化・高速化が可能
・高生産性:材料歩留りが約40%向上、不良率は従来比1/3以下に

本格量産へ向けた計画的準備と材料技術改善の研究を進める
・開発したパイロット試作鋳造ラインを用いて実機レベルでの各種量産部品の鋳造試作を実施。量産実用化のための鋳造条件データを収集中
・アルミ基複合材のさらなる性能向上のため、材料技術(材料作成、溶湯処理、機械的・物理的性質の改善等)に関する研究を実施予定
・経済産業省「先端技術実証・評価設備整備費等補助金」の交付を受け、「新鋳造法を用いた次世代型X線CT用のアルミ複合材鋳物部品の実証試作・評価」プロジェクトを実施中