JPH07185770A - Method for pressurize-casting aluminum alloy and pressurize-casting device - Google Patents

Method for pressurize-casting aluminum alloy and pressurize-casting device

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JPH07185770A
JPH07185770A JP35102593A JP35102593A JPH07185770A JP H07185770 A JPH07185770 A JP H07185770A JP 35102593 A JP35102593 A JP 35102593A JP 35102593 A JP35102593 A JP 35102593A JP H07185770 A JPH07185770 A JP H07185770A
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casting
solid phase
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aluminum alloy
pressure
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Yasushi Iwata
靖 岩田
Hiroaki Iwabori
弘昭 岩堀
Yoji Awano
洋司 粟野
Shinya Mizuno
慎也 水野
Yoshiro Kashiwabara
芳郎 栢原
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

PURPOSE:To obtain a sound cast product without segregation and plastic deforming structure by making a solid phase ratio at the surrounding part of a pressurizing pin a specific value or lower until the solid phase ratio at a shrinkage cavity developing part becomes the final solid phase ratio without heating the pressurizing pin. CONSTITUTION:A solid phase ratio adjusting means 5 adjusts the solid phase ratio so that the solid phase ratio of molten metal poured into a mold at the surrounding part of the pressurizing pin 4 is <=0.9 until the solid phase ratio at the shrinkage cavity developing part becomes the final solid phase ratio. A first heat conductivity adjusting means 51 uses a pressurizing pin tip 511 made of a low heat conductivity material for the pressurizing pin 4. A second heat conductivity adjusting means 52 is composed of an insert 521 set in the vicinity of a product cavity 23 in a first mold 21 and at a position faced to the pressurizing pin 4 and adjusts the heat conductivity by arranging the desired high heat conductivity material and properly changing the material. A cooling means 53 is composed of a cooling water introducing hole 531 arranged up to the neighborhood of back part of the insert 521 on the opposite side of the cavity 23 and a cooling water flow rate adjusting means to obtain a required temp. gradient at the thick part of the cavity 23.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、加圧鋳造方法および加
圧鋳造装置に関し、さらに詳しくは、引け巣欠陥や、塑
性変形組織、偏析組織などの欠陥の発生を防止した加圧
鋳造方法および加圧鋳造装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure casting method and a pressure casting apparatus. More specifically, the present invention relates to a pressure casting method and a pressure casting method in which defects such as shrinkage cavity defects, plastic deformation structures and segregation structures are prevented. The present invention relates to a pressure casting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、部品や製品、装置などの軽量化に
対するニーズが高まり、それら部品等をアルミニウム合
金で作製することが種々提案されている。その中でも、
製造費がやすく低コストで部品の作製ができることか
ら、アルミニウム合金の鋳造方法が、種々開発実用化さ
れつつある。しかしながら、従来のアルミニウム合金の
鋳造方法は、鋳物内部に溶湯充填時の気泡の巻き込みに
よる気泡巣や凝固収縮による引け巣が発生するために鋳
物強度が低下するという問題を有していた。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing need for weight reduction of parts, products, devices, etc., and various proposals have been made to manufacture these parts etc. from aluminum alloys. Among them,
Since the manufacturing cost is easy and the parts can be manufactured at low cost, various casting methods of aluminum alloys are being developed and put into practical use. However, the conventional casting method of an aluminum alloy has a problem that the strength of the casting is lowered because bubble nests due to entrainment of bubbles during filling of the molten metal and shrinkage nests due to solidification shrinkage occur in the casting.

【0003】そこで、この従来技術の問題を解決する方
法として、ダイカスト金型の型孔内を減圧状態に保ちつ
つ加圧注湯を行った後、溶湯が凝固する前にクランク軸
保持部位であるベアリング・キャップ取着用螺子孔形成
部に対し、加圧体を用いて二次加圧力を作用させように
した「Al合金製シリンダブロックの鋳造方法」(特開
昭63−16848号公報)が提案されている。この鋳
造方法により、鋳巣の発生量を抑えることができ、ま
た、ベアリング・キャップ取着用螺子孔形成部に対し、
二次加圧力を作用させることにより、該ベアリング・キ
ャップ取着用螺子孔形成部を含めてクランク軸支承面部
の結晶組織を均一・微細化し、しかも健全化して、シリ
ンダブロックの強度向上を図ることができるとしてい
る。
Therefore, as a method for solving this problem of the prior art, after pressure pouring is performed while maintaining a depressurized state in the die hole of the die casting mold, the bearing which is the crankshaft holding portion before the molten metal solidifies. A "casting method of an Al alloy cylinder block" (Japanese Patent Laid-Open No. 63-16848) in which a secondary pressure is applied to a screw hole forming portion for attaching a cap by using a pressurizing body is proposed. ing. By this casting method, it is possible to suppress the amount of porosity generated, and for the bearing / cap mounting screw hole forming part,
By applying a secondary pressure, the crystal structure of the crankshaft bearing surface part including the bearing / cap mounting screw hole forming part is made uniform and fine, and the soundness is improved to improve the strength of the cylinder block. I am going to do it.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特
開昭63−16848号公報に記載の鋳造方法は、加圧
ピンが鋳物表面部にあり、加圧ピンを通して鋳物の熱量
が奪われるために、加圧ピン部から凝固が進み、鋳物
中心部の引け巣を押しつぶす過程で加圧ピン近傍の凝固
組織を塑性変形させたり、かなり凝固が進んだ部位か
ら引け巣に溶湯を補給しなければならないために、加圧
ピン近傍の凝固層から引け巣に向かって残存液相を絞り
出した偏析の発生が見られるという問題を有している。
特に、これらの塑性変形した組織や偏析は、鋳物強度を
低下させるので、設計仕様の製品を得ることが難しいと
いう問題を有していた。
However, in the casting method described in JP-A-63-16848, the pressure pin is located on the surface of the casting, and the heat of the casting is taken away through the pressure pin. Since solidification progresses from the pressure pin and the shrinkage cavity in the center of the casting is crushed, the solidified structure near the pressure pin must be plastically deformed, and the molten metal must be supplied to the shrinkage cavity from the site where solidification has progressed considerably. In addition, there is a problem that segregation occurs in which the residual liquid phase is squeezed out from the solidified layer near the pressure pin toward the shrinkage cavity.
In particular, these plastically deformed structures and segregation lower the casting strength, and thus there is a problem that it is difficult to obtain a product with design specifications.

【0005】そこで、本発明者らは、上述の如き従来技
術の問題点を解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験
を重ねた結果、本発明を成すに至ったものである。
Therefore, the inventors of the present invention have diligently studied to solve the above-mentioned problems of the prior art, and as a result of various systematic experiments, the present invention has been accomplished.

【0006】(発明の目的)本発明の目的は、偏析又は
/及び塑性変形組織の発生がない健全なアルミニウム合
金鋳物を製造する加圧鋳造方法および加圧鋳造装置を提
供するにある。
(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a pressure casting method and a pressure casting apparatus for producing a sound aluminum alloy casting which is free of segregation and / or plastic deformation structure.

【0007】本発明者らは、上述の従来技術の問題に対
して、以下のことに着眼した。すなわち、液相が固相を
巻き込みながら流動し、有効に溶湯を引け巣部に補給で
きる固相率を明らかにすることができれば、この固相率
に達するまでに加圧を終了することにより塑性変形、偏
析が生じない鋳物を得ることができることに着目した。
また、鋳造欠陥になり、溶湯補給していなければならな
い引け巣発生部の固相率を明らかにすれば、この固相率
まで溶湯補給することにより引け巣を防止することがで
きることに着目した。そこで、これらを実現するため、
加圧ピン周辺部の固相率を制御することにより前記不具
合を解決できることに着眼し、本発明をなすに至った。
The present inventors have focused on the following points with respect to the above-mentioned problems of the prior art. That is, if the liquid phase flows while engulfing the solid phase and the solid phase ratio that can effectively replenish the molten metal to the shrinkage cavity can be clarified, the plasticity can be improved by terminating the pressurization before reaching this solid phase ratio. We paid attention to the fact that it is possible to obtain a casting that is free from deformation and segregation.
Further, by clarifying the solid phase ratio of the shrinkage cavity generating portion which has become a casting defect and must be supplied with the molten metal, it was possible to prevent the shrinkage cavity by supplying the molten metal up to this solid phase rate. So, in order to realize these,
The present invention has been accomplished by focusing on the fact that the above-mentioned inconvenience can be solved by controlling the solid fraction of the pressure pin peripheral portion.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(第1発明の構成)本発明のアルミニウム合金の加圧鋳
造方法は、アルミニウム合金の溶湯を鋳型内に注湯して
アルミニウム合金鋳物とするアルミニウム合金の加圧鋳
造方法において、加圧ピン周辺部の固相率を、加圧ピン
を加熱することなしに,引け巣発生部の固相率が最終固
相率となるまで0.9以下にしてなることを特徴とす
る。
(Structure of the first invention) The pressure casting method for an aluminum alloy according to the present invention is a method for pressure casting an aluminum alloy in which a molten aluminum alloy is poured into a mold to form an aluminum alloy casting. The solid phase ratio of is set to 0.9 or less until the solid phase ratio of the shrinkage cavity generating portion reaches the final solid phase ratio without heating the pressing pin.

【0009】(第2発明の構成)本発明のアルミニウム
合金の加圧鋳造装置は、アルミニウム合金鋳造用の鋳型
と,該鋳型にアルミニウム合金溶湯を注湯する溶湯供給
手段と,鋳型内の溶湯を加圧する溶湯加圧手段と,を有
するアルミニウム合金の加圧鋳造装置において、該装置
が、鋳型内に注湯された溶湯の加圧ピン周辺部の固相率
を,加圧ピンを加熱することなしに,引け巣発生部の固
相率が最終固相率となるまで0.9以下に調整する固相
率調整手段を具備してなり、アルミニウム合金鋳物内の
偏析組織及び/又は塑性変形組織の発生を防止したこと
を特徴とする。
(Structure of the Second Invention) The aluminum alloy pressure casting apparatus of the present invention comprises a casting mold for casting aluminum alloy, a molten metal supply means for pouring the molten aluminum alloy into the casting mold, and a molten metal in the casting mold. In a pressure casting apparatus for an aluminum alloy, comprising: a molten metal pressurizing means for pressurizing, the apparatus heats the pressing pin by the solid fraction of the molten pin poured into the mold around the pressing pin. In addition, a solid phase ratio adjusting means for adjusting the solid phase ratio of the shrinkage cavity generation portion to 0.9 or less until the final solid phase ratio is provided, and the segregation structure and / or plastic deformation structure in the aluminum alloy casting are provided. It is characterized by preventing the occurrence of.

【0010】[0010]

【作用】本発明のアルミニウム合金の加圧鋳造方法およ
び加圧鋳造装置が優れた効果を発揮するメカニズムにつ
いては、未だ必ずしも明らかではないが、次のように考
えられる。
The mechanism by which the aluminum alloy pressure casting method and the pressure casting apparatus of the present invention exhibit excellent effects is not clear yet, but it is considered as follows.

【0011】(第1発明の作用)本第1発明のアルミニ
ウム合金の加圧鋳造方法においては、アルミニウム合金
の溶湯を鋳型内に注湯してアルミニウム合金鋳物とする
アルミニウム合金の加圧鋳造方法において、加圧ピン周
辺部の固相率を、引け巣発生部の固相率が最終固相率と
なるまで0.9以下にしてなる。これにより、加圧ピン
部の溶湯中の液相が固相を巻き込みながら引け巣発生部
に向かって流れるために、効率よく溶湯を引け巣部に補
給することができる。以上のようにすることにより、加
圧ピン部周辺に塑性変形組織や偏析をおこさず、溶湯を
引け巣部に補給することができる。これより、偏析又は
/及び塑性変形組織の発生がない健全なアルミニウム合
金鋳物を製造することができるものと考えられる。
(Operation of the First Invention) In the aluminum alloy pressure casting method according to the first aspect of the present invention, the aluminum alloy pressure casting method comprises pouring a molten aluminum alloy into a mold to form an aluminum alloy casting. The solid fraction in the peripheral portion of the pressure pin is set to 0.9 or less until the solid fraction in the shrinkage cavity generating portion reaches the final solid fraction. As a result, the liquid phase in the molten metal of the pressurizing pin portion flows toward the shrinkage cavity generating portion while entraining the solid phase, so that the molten metal can be efficiently supplied to the shrinkage cavity portion. By doing so, the molten metal can be supplied to the shrinkage cavity portion without causing plastic deformation structure or segregation around the pressing pin portion. From this, it is considered that it is possible to manufacture a sound aluminum alloy casting without the occurrence of segregation and / or plastic deformation structure.

【0012】(第2発明の作用)本発明のアルミニウム
合金の加圧鋳造装置は、アルミニウム合金鋳造用の鋳型
と、溶湯供給手段と、溶湯加圧手段と、固相率調整手段
とを具備してなる。この装置を用いて鋳造を行うと、先
ず、上記アルミニウム合金溶湯を、溶湯供給手段に注湯
する。次に、溶湯供給手段により、前記溶湯を製品キャ
ビティ内に充填する。次いで、溶湯加圧手段により所定
の圧力で加圧し、そのままの状態で所定時間保持し、そ
の後鋳型を開放して鋳物を取出して鋳造が終了する。こ
のとき、前記固相率調整手段により、鋳型内に注湯され
た溶湯の加圧ピン周辺部の固相率を、引け巣発生部の固
相率が最終固相率となるまで0.9以下に調整してな
る。これにより、加圧ピン部の溶湯中の液相が固相を巻
き込みながら引け巣発生部に向かって流れるために、効
率よく溶湯を引け巣部に補給することができる。以上の
ようにすることにより、加圧ピン部周辺に塑性変形組織
や偏析をおこさず、溶湯を引け巣部に補給することがで
きる。これより、偏析又は/及び塑性変形組織の発生が
ない健全なアルミニウム合金鋳物を製造することができ
るものと考えられる。
(Operation of the Second Invention) The aluminum alloy pressure casting apparatus of the present invention comprises an aluminum alloy casting mold, a molten metal supply means, a molten metal pressurizing means, and a solid fraction adjusting means. It becomes. When casting is performed using this apparatus, first, the molten aluminum alloy is poured into the molten metal supply means. Next, the molten metal is filled into the product cavity by the molten metal supply means. Next, the molten metal pressurizing means pressurizes the casting at a predetermined pressure and holds it in that state for a predetermined time, after which the mold is opened and the casting is taken out to complete the casting. At this time, the solid fraction in the peripheral portion of the pressure pin of the molten metal poured into the mold is set to 0.9 by the solid fraction adjusting means until the solid fraction in the shrinkage cavity generating portion reaches the final solid fraction. Adjusted as follows. As a result, the liquid phase in the molten metal of the pressurizing pin portion flows toward the shrinkage cavity generating portion while entraining the solid phase, so that the molten metal can be efficiently supplied to the shrinkage cavity portion. By doing so, the molten metal can be supplied to the shrinkage cavity portion without causing plastic deformation structure or segregation around the pressing pin portion. From this, it is considered that it is possible to manufacture a sound aluminum alloy casting without the occurrence of segregation and / or plastic deformation structure.

【0013】[0013]

【発明の効果】【The invention's effect】

(第1発明の効果)本第1発明の加圧鋳造方法により、
偏析または/および塑性変形組織の発生がない健全なア
ルミニウム合金鋳物を製造することができる。
(Effect of the first invention) By the pressure casting method of the first invention,
It is possible to manufacture a sound aluminum alloy casting without segregation and / or generation of plastic deformation structure.

【0014】(第2発明の効果)本第2発明の加圧鋳造
装置により、偏析または/および塑性変形組織の発生が
ない健全なアルミニウム合金鋳物を製造することができ
る。
(Effect of the Second Invention) With the pressure casting apparatus of the second invention, it is possible to manufacture a sound aluminum alloy casting without segregation and / or generation of plastically deformed structure.

【0015】[0015]

【実施例】先ず、上記第1発明のアルミニウム合金の加
圧鋳造方法および第2発明のアルミニウム合金の加圧鋳
造装置について、さらに具体的にした発明(その他の発
明)について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a more specific invention (other invention) of the aluminum alloy pressure casting method of the first invention and the aluminum alloy pressure casting apparatus of the second invention will be described.

【0016】(その他の発明の説明)本発明のアルミニ
ウム合金の加圧鋳造方法および装置において、対象とす
る溶湯はアルミニウム合金溶湯であるが、該アルミニウ
ム合金のSi含有量が25重量%以下の溶湯であること
が好ましい。該範囲のSi量の場合、本発明の方法によ
り引け巣を防止することが可能で、かつ塑性変形組織の
発生がない健全なアルミニウム合金鋳物を製造すること
ができる。
(Description of Other Inventions) In the aluminum alloy pressure casting method and apparatus of the present invention, the target molten metal is an aluminum alloy molten metal, but the Si content of the aluminum alloy is 25 wt% or less. Is preferred. When the amount of Si is in this range, shrinkage cavities can be prevented by the method of the present invention, and a sound aluminum alloy casting that does not generate a plastic deformation structure can be manufactured.

【0017】本発明の加圧鋳造方法および装置におい
て、加圧により引け巣発生部への溶湯補給を可能にし、
引け巣発生防止と偏析および塑性変形組織がともに無い
鋳物(鋳造品)を得るためには、以下の条件が好適であ
る。 A.溶湯が亜共晶アルミニウム合金(初晶Al量が70
体積%以上のAl合金)の場合・・・加圧ピン周辺部の
固相率を、引け巣発生部の固相率が最終固相率となるま
で0.6以下の範囲でなるようにした状態で、加圧を行
う。 B.溶湯が共晶および過共晶アルミニウム合金(初晶A
l量が70重量%体積のAl合金)の場合・・・加圧ピ
ン周辺部の固相率を、引け巣発生部の固相率が最終固相
率となるまで0.8以下の範囲でなるようにした状態
で、加圧を行う。
In the pressure casting method and apparatus of the present invention, molten metal can be replenished to the shrinkage cavity generating portion by pressurization.
In order to prevent the occurrence of shrinkage cavities and obtain a cast product (cast product) free from both segregation and plastic deformation structure, the following conditions are suitable. A. The melt is a hypoeutectic aluminum alloy (the amount of primary crystal Al is 70
In the case of Al alloy of volume% or more) ... The solid fraction of the peripheral portion of the pressurizing pin is set within the range of 0.6 or less until the solid fraction of the shrinkage cavity generating portion reaches the final solid fraction. Pressure is applied in this state. B. The melt is a eutectic and hypereutectic aluminum alloy (primary crystal A
In the case where the amount of Al is 70% by weight, the solid fraction in the peripheral portion of the pressurizing pin is 0.8 or less until the solid fraction in the shrinkage cavity generating portion reaches the final solid fraction. Pressurization is performed in this state.

【0018】また、本発明の加圧鋳造方法および装置に
おいて、加圧により引け巣発生部への溶湯補給を可能に
し、引け巣発生防止と塑性変形組織が無い鋳物(鋳造
品)を得るためには、以下の条件が好適である。 A.溶湯が亜共晶アルミニウム合金の場合・・・加圧ピ
ン周辺部の固相率を、引け巣発生部の固相率が最終固相
率となるまで0.7以下の範囲でなるようにした状態
で、加圧を行う。 B.溶湯が共晶および過共晶アルミニウム合金の場合・
・・加圧ピン周辺部の固相率を、引け巣発生部の固相率
が最終固相率となるまで0.9以下の範囲でなるように
した状態で、加圧を行う。
Further, in the pressure casting method and apparatus of the present invention, it is possible to supply molten metal to the shrinkage cavity generating portion by pressurization, to prevent shrinkage cavity generation and to obtain a casting (cast product) having no plastic deformation structure. The following conditions are suitable. A. When the molten metal is a hypoeutectic aluminum alloy ... The solid fraction in the peripheral portion of the pressure pin is set to be 0.7 or less until the solid fraction in the shrinkage cavity generating portion reaches the final solid fraction. Pressure is applied in this state. B. When the melt is a eutectic or hypereutectic aluminum alloy
-Pressing is performed in a state where the solid fraction around the pressurizing pin is within a range of 0.9 or less until the solid fraction of the shrinkage cavity generating portion reaches the final solid fraction.

【0019】本発明の加圧鋳造装置において、固相率調
整手段は、鋳型内に注湯された溶湯の加圧ピン4周辺部
の固相率を、引け巣発生部の固相率が最終固相率となる
まで所定の範囲になるように調整する手段である。具体
的には、 (1) 熱伝導率調整手段・・・製品キャビティの周辺部
の部材の熱伝導率を調整することによって、引け巣発生
部の固相率が最終固相率となるまで、鋳型内に注湯され
た溶湯の加圧ピン周辺部の固相率を所定の範囲になるよ
うに調整する手段であり、以下の二つの手段が挙げられ
る。 第1の熱伝導率調整手段・・・製品キャビティの肉厚
部の溶湯加圧手段側の該キャビティ周辺部に設けられ
た、低熱伝導率部材からなる熱伝導率調整手段である。
例えば、セラミックス材料などの低熱伝導率部材で作製
した加圧ピンなどである。 第2の熱伝導率調整手段・・・製品キャビティの肉厚
部の溶湯加圧手段に対向する側の該キャビティ周辺部に
設けられた、高熱伝導率部材からなる熱伝導率調整手段
である。例えば、該周辺部に入れ子を設け、銅などの高
熱伝導率材料からなる部材を各種用意し、熱伝導率を適
宜調整することができる。
In the pressure casting apparatus of the present invention, the solid fraction adjusting means determines the solid fraction of the molten metal poured into the mold in the peripheral portion of the pressure pin 4 and the solid fraction of the shrinkage cavity generating portion as the final solid fraction. It is a means for adjusting the solid phase rate so as to be within a predetermined range. Specifically, (1) thermal conductivity adjusting means ... By adjusting the thermal conductivity of a member in the peripheral portion of the product cavity, until the solid phase ratio of the shrinkage cavity generating portion reaches the final solid phase ratio, It is a means for adjusting the solid fraction of the molten metal poured into the mold in the peripheral portion of the pressurizing pin so as to fall within a predetermined range, and includes the following two means. First thermal conductivity adjusting means ... A thermal conductivity adjusting means composed of a low thermal conductivity member, which is provided in the peripheral portion of the thick portion of the product cavity on the side of the molten metal pressurizing means.
For example, a pressure pin or the like made of a low thermal conductivity member such as a ceramic material. Second thermal conductivity adjusting means ... A thermal conductivity adjusting means composed of a high thermal conductivity member provided in the peripheral portion of the thick portion of the product cavity facing the molten metal pressurizing means. For example, a nest may be provided in the peripheral portion, and various members made of a high thermal conductivity material such as copper may be prepared to adjust the thermal conductivity appropriately.

【0020】(2) 冷却手段・・・製品キャビティの周
辺部を強制的に冷却することにより、引け巣発生部の固
相率が最終固相率となるまで所定の範囲になるように調
整する手段である。例えば、製品キャビティの肉厚部の
溶湯加圧手段に対向する側のキャビティ周辺部の温度勾
配を調整する冷却手段である。例えば、該部を冷却可能
となるような冷却水導入孔を設け、該部に導入する冷却
水の流量をコンピュータにより調整/制御する冷却水流
量制御手段が挙げられる。
(2) Cooling means: By forcibly cooling the peripheral portion of the product cavity, the solid phase ratio of the shrinkage cavity generating part is adjusted to fall within a predetermined range until the solid phase ratio reaches the final solid phase ratio. It is a means. For example, it is a cooling means for adjusting the temperature gradient in the peripheral portion of the cavity on the side of the thick portion of the product cavity that faces the molten metal pressurizing means. For example, a cooling water flow rate control means is provided which is provided with a cooling water introduction hole capable of cooling the part and which controls / controls the flow rate of the cooling water introduced into the part by a computer.

【0021】以上のように、熱伝導率調整手段および/
または冷却手段などの固相率調整手段により、製品キャ
ビティ周辺部の温度状態を調整し、該部に好適な温度勾
配を形成することにより、鋳型内に注湯された溶湯の加
圧ピン4周辺部の固相率を、引け巣発生部の固相率が最
終固相率となるまで所定の範囲になるように調整するこ
とができる。
As described above, the thermal conductivity adjusting means and /
Alternatively, a solid phase ratio adjusting means such as a cooling means adjusts the temperature state of the peripheral portion of the product cavity, and a suitable temperature gradient is formed in the peripheral portion, so that the periphery of the pressurizing pin 4 of the molten metal poured into the mold is adjusted. The solid fraction of the part can be adjusted to be within a predetermined range until the solid fraction of the shrinkage cavity generating portion reaches the final solid fraction.

【0022】次に、本発明の加圧鋳造方法および装置に
おいて、熱伝導率調整手段の熱伝導率や材質、形状、大
きさなど、冷却手段の具体的手段や形状、構造、冷却能
力、冷却制御方法など、さらに加圧時間などの、固相率
制御に関連する要素の決定方法について、その好適な一
例を説明する。
Next, in the pressure casting method and apparatus of the present invention, the specific means, shape, structure, cooling capacity, and cooling of the cooling means, such as the thermal conductivity, material, shape and size of the thermal conductivity adjusting means. A preferable example of a method of determining a factor related to the solid fraction control such as a control method and a pressurization time will be described.

【0023】例えば、第1の熱伝導率調整手段としての
加圧ピンの熱伝導率を決定する好適な一例は以下のよう
である。すなわち、k:金型の熱伝導率、kp :加圧ピ
ンの熱伝導率、tk :金型の長さ、tp :加圧ピンの長
さ、tm :鋳物肉厚の長さ、To :雰囲気温度、Tm
注湯温度、Q(1.0):使用した合金の総潜熱量、Q
(x):表1に示す固相率xになるまでに放出した潜熱
量、としたときに、(a) 金型からの熱移動量 q1 =−k(To −Tm )/tk ・・・ (1) (b) 加圧ピンからの熱移動量 q2 =−kp (To −Tm )/tp ・・・ (2) (c) 鋳物内の必要熱量差 qm =2×(Q(1.0)−Q(x))/tm ・・・ (3) 従って、qm ≧q1 −q2 ・・・ (4) を満足するためには、 kp ≦tp ×(k(Tm −To )/tk −2×(Q(1.0)−Q(x))/ tm )/(Tm −To ) ・・・ (5) を満足する熱伝導率kp の加圧ピンを用いる。
For example, a suitable example of determining the thermal conductivity of the pressure pin as the first thermal conductivity adjusting means is as follows. That is, k: thermal conductivity of the mold, k p : thermal conductivity of the pressure pin, t k : length of the mold, t p : length of the pressure pin, t m : length of the casting wall thickness , T o : ambient temperature, T m :
Pouring temperature, Q (1.0): Total latent heat of alloy used, Q
(X): The amount of latent heat released until reaching the solid fraction x shown in Table 1, (a) heat transfer amount from the mold q 1 = −k (T o −T m ) / t k・ ・ ・ (1) (b) Heat transfer amount from the pressurizing pin q 2 = −k p (T o −T m ) / t p・ ・ ・ (2) (c) Required heat difference in the casting q m = 2 × (Q (1.0 ) -Q (x)) / t m ··· (3) Therefore, in order to satisfy the q m ≧ q 1 -q 2 ··· (4) is, k p ≦ t p × (k (T m −T o ) / t k −2 × (Q (1.0) −Q (x)) / t m ) / (T m −T o ) ... (5 ) A pressure pin having a thermal conductivity k p that satisfies

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】すなわち、本発明の加圧鋳造方法の好適な
一例としては、上記(5) 式を満足する熱伝導率を有する
加圧ピンを有する鋳造装置を用いて、所定の固相率にな
った時刻で加圧を終了する鋳造方法である。従来は、加
圧可能な固相率範囲が分からないため、加圧ピン周辺部
の凝固が進行しても加圧していたために、加圧ピン周辺
部に塑性変形した組織が生じていた。しかし、従来は鋳
物の品質に対する要求水準がそれほど高くななかったた
め、あるいは問題部分を除去して製品としていたため問
題とならなかった。一方、加圧ピンの周辺部は、中央部
の凝固が終了するまで、完全液相(固相率:0.0)にす
る必要があると考えられ、製品キャビティの周辺部に本
発明のような温度勾配を持たせることが実用では不可能
とされていた。これに対し、本発明により、例えば上記
方法および装置により、加圧により引け巣発生部への溶
湯補給を可能にし、引け巣発生防止と塑性変形組織が無
い鋳物(鋳造品)を得ることを可能とした。すなわち、
従来の鉄系金属からなる加圧ピンを用いた場合には、偏
析、塑性変形した組織を呈し、機械的強度の低下が生じ
ていた。これに対し、加圧ピンを従来の鉄系金属に代え
て上記好適な加圧ピンを用いることにより、これら問題
を解決することができた。
That is, as a preferred example of the pressure casting method of the present invention, a casting apparatus having a pressure pin having a thermal conductivity satisfying the above expression (5) is used to obtain a predetermined solid phase rate. It is a casting method in which pressurization is completed at a certain time. Conventionally, since the range of solid fractions that can be pressurized is not known, pressure is applied even when the solidification of the periphery of the pressure pin progresses, so that a plastically deformed structure is generated in the periphery of the pressure pin. However, in the past, there was no problem because the required standard for the quality of the casting was not so high or the problematic part was removed to make the product. On the other hand, it is considered that the peripheral portion of the pressurizing pin needs to be in a complete liquid phase (solid phase ratio: 0.0) until the solidification of the central portion is completed. It has been considered practically impossible to provide such a temperature gradient. On the other hand, according to the present invention, the molten metal can be replenished to the shrinkage cavity generation portion by pressurization, for example, by the method and apparatus described above, it is possible to prevent shrinkage cavity generation and obtain a casting (cast product) having no plastic deformation structure. And That is,
When a conventional pressure pin made of a ferrous metal is used, a segregated and plastically deformed structure is exhibited, resulting in a decrease in mechanical strength. On the other hand, these problems could be solved by using the above-mentioned suitable pressure pin instead of the conventional iron-based metal for the pressure pin.

【0026】また、第2の熱伝導率調整手段の熱伝導率
に導くための冷却量、および/または冷却手段の冷却量
k を決定する好適な一例は以下のようである。すなわ
ち、k:金型の熱伝導率、kp :加圧ピンの熱伝導率、
k :金型の長さ、tp :加圧ピンの長さ、tm :鋳物
肉厚の長さ、To :雰囲気温度、Tm :注湯温度、Q
(1.0):使用した合金の総潜熱量、Q(x):表1に
示す固相率xになるまでに放出した潜熱量、としたとき
に、 qk ≧2×(Q(1.0)−Q(x))/tm −k(Tm −To )/tk ・・・ (6) を満足する冷却量qk を達成する冷却手段、及び/又は
第2の熱伝導率調整手段を採用する。
A preferable example of determining the cooling amount for leading to the thermal conductivity of the second thermal conductivity adjusting means and / or the cooling amount q k of the cooling means is as follows. That is, k: thermal conductivity of the mold, k p : thermal conductivity of the pressing pin,
t k: the mold of length, t p: the length of the pressure pin, t m: casting thickness of the length, T o: ambient temperature, T m: pouring temperature, Q
(1.0): total latent heat quantity of the alloy used, Q (x): latent heat quantity released until the solid fraction x shown in Table 1 is obtained, and q k ≧ 2 × (Q (1 .0) -Q (x)) / t m -k (T m -T o) / t k ··· (6) cooling means to achieve a cooling amount q k which satisfies, and / or the second heat Adopt a conductivity adjusting means.

【0027】すなわち、本発明の加圧鋳造方法の好適な
一例としては、冷却手段、及び/又は第2の熱伝導率調
整手段を有する鋳造装置を用いて、上記(6) 式を満足す
る冷却量に制御してなる加圧鋳造方法または加圧鋳造装
置。
That is, as a preferred example of the pressure casting method of the present invention, a cooling apparatus and / or a second casting apparatus having a second thermal conductivity adjusting means are used, and a cooling method satisfying the above expression (6) is used. A pressure casting method or a pressure casting apparatus in which the amount is controlled.

【0028】本発明の加圧鋳造方法および加圧鋳造装置
により、偏析または/および塑性変形組織の発生がない
健全なアルミニウム合金鋳物を製造することができる。
また、固相を巻き込みながら引け巣部に溶湯を補給する
ために、鋳物部位による合金成分が異なるなどの問題が
生じない。また、固相を塑性変形させるほど大きな油圧
力は必要とせず、射出圧力より若干大きな圧力でよいと
いう利点を有する。
By the pressure casting method and the pressure casting apparatus of the present invention, it is possible to manufacture a sound aluminum alloy casting free of segregation and / or plastic deformation structure.
Further, since the molten metal is replenished to the shrinkage cavity portion while the solid phase is involved, there is no problem such as different alloy components depending on the casting site. Further, there is an advantage that a hydraulic pressure as large as plastically deforming the solid phase is not required, and a pressure slightly higher than the injection pressure is sufficient.

【0029】以下に、上記発明の実施例について説明す
る。
The embodiments of the present invention will be described below.

【0030】(第1実施例〜第3実施例の加圧鋳造装置
の説明)
(Explanation of the pressure casting apparatus of the first to third embodiments)

【0031】第1実施例〜第3実施例において用いたア
ルミニウム合金の加圧鋳造装置を、図1を用いて説明す
る。本鋳造装置1は、金型2と、射出プランジャ3と、
加圧ピン4と、固相率調整手段5とからなる。
The aluminum alloy pressure casting apparatus used in the first to third embodiments will be described with reference to FIG. The casting apparatus 1 includes a mold 2, an injection plunger 3,
It comprises a pressure pin 4 and a solid fraction adjusting means 5.

【0032】金型2は、第1の型21と,第2の型22
とからなり、Oリング(図示せず)により密閉可能にな
っており、該金型によって製品キャビティ23が形成さ
れる。なお、第1の型21と第2の型22との密閉手段
(方法)としては、上記のOリングのほかに、油圧を利
用した密閉方法など周知の方法を採用することができ
る。
The mold 2 comprises a first mold 21 and a second mold 22.
And can be hermetically sealed by an O-ring (not shown), and the product cavity 23 is formed by the mold. As the sealing means (method) for the first die 21 and the second die 22, in addition to the above-mentioned O-ring, a known method such as a sealing method using hydraulic pressure can be adopted.

【0033】射出プランジャ3は、溶湯を供給及び/又
は補給するための手段であり、プランジャチップ31と
プランジャロッド32と射出プランジャ駆動手段(図示
せず)とからなる。
The injection plunger 3 is a means for supplying and / or replenishing the molten metal, and comprises a plunger tip 31, a plunger rod 32, and an injection plunger driving means (not shown).

【0034】加圧ピン4は、溶湯を加圧するための手段
であり、製品キャビティ23の厚肉部に対応する部分に
設けられ、加圧ピンチップ41と加圧ピンロッド42と
加圧ピン駆動手段(図示せず)とからなる。本実施例に
おいては、該加圧ピンは従来と同様に鉄系材料で作製さ
れたものを用いた。
The pressure pin 4 is a means for pressurizing the molten metal, is provided in a portion corresponding to the thick portion of the product cavity 23, and has a pressure pin tip 41, a pressure pin rod 42, and a pressure pin driving means ( (Not shown). In this embodiment, the pressure pin is made of an iron material as in the conventional case.

【0035】固相率調整手段5は、鋳型内に注湯された
溶湯の加圧ピン4周辺部の固相率を、引け巣発生部の固
相率が最終固相率となるまで所定の範囲になるように調
整する手段であり、第1の熱伝導率調整手段51と第2
の熱伝導率調整手段52と冷却手段53とからなる。
The solid phase ratio adjusting means 5 sets the solid phase ratio of the molten metal poured into the mold in the peripheral portion of the pressurizing pin 4 until the solid phase ratio of the shrinkage cavity generating portion reaches the final solid phase ratio. It is a means for adjusting so as to fall within the range, and the first heat conductivity adjusting means 51 and the second heat conductivity adjusting means 51
The heat conductivity adjusting means 52 and the cooling means 53 are included.

【0036】第1の熱伝導率調整手段51は、加圧ピン
4の加圧ピンチップ41を、従来の鉄系材料に代えて低
熱伝導率材料からなる加圧ピンチップ511を採用し
た。
The first thermal conductivity adjusting means 51 employs a pressure pin tip 511 made of a low thermal conductivity material instead of the conventional iron-based material for the pressure pin tip 41 of the pressure pin 4.

【0037】第2の熱伝導率調整手段52は、第1の型
21の製品キャビティ23に近接した位置であって、製
品キャビティ23の厚肉部の加圧ピン4に対向する位置
に設けられており、入れ子521からなる。該入れ子5
21は、所望の高熱伝導率を有する材料を配設し、適宜
交換して該部の熱伝導率を調整できるようになってい
る。初期には、金型と同一の材質からなる部材が配設し
てある。
The second thermal conductivity adjusting means 52 is provided at a position close to the product cavity 23 of the first mold 21 and at a position facing the pressing pin 4 in the thick portion of the product cavity 23. And includes a nest 521. The nest 5
The material 21 has a material having a desired high thermal conductivity and can be appropriately replaced to adjust the thermal conductivity of the portion. In the initial stage, a member made of the same material as the mold is provided.

【0038】冷却手段53は、第1の型21の該部から
入れ子521のキャビティ23と反対側の背部近傍まで
設けられた冷却水導入穴531と、該冷却水導入穴53
1に導入出される冷却水の流量をコンピュータにより調
整/制御する冷却水流量制御手段(図示せず)からな
り、製品キャビティ23の厚肉部の温度勾配を所望の状
態に形成する(温度勾配形成手段)。初期には、冷却水
導入穴531に、該部を埋設するように金型と同一の材
質からなる部材が配設してある。
The cooling means 53 is a cooling water introducing hole 531 provided from this portion of the first mold 21 to the vicinity of the back portion of the insert 521 opposite to the cavity 23, and the cooling water introducing hole 53.
1. A cooling water flow rate control means (not shown) for adjusting / controlling the flow rate of the cooling water introduced into and out of the device 1 by a computer is formed, and the temperature gradient of the thick portion of the product cavity 23 is formed in a desired state (temperature gradient formation). means). In the initial stage, a member made of the same material as the mold is provided in the cooling water introduction hole 531 so as to bury the portion.

【0039】(第1実施例)本実施例では、固相率調整
手段5として、第1の熱伝導率調整手段51のみを採用
した。なお、該手段は、ジルコニア製の加圧ピンチップ
511からなり、熱伝導率が6×10-3cal/cm・sec ・
deg で、これは、式(5) のx(加圧ピン周辺部の調整固
相率)=0.6を満足させる熱伝導率である。また、本実
施例で用いた溶湯は、AC4C合金(Al−6.86 %S
i−0.58%Mg−0.06%Cu)の亜共晶アルミニウ
ム合金である。
(First Example) In this example, only the first thermal conductivity adjusting means 51 was adopted as the solid-phase rate adjusting means 5. The means is composed of a pressure pin tip 511 made of zirconia and has a thermal conductivity of 6 × 10 −3 cal / cm · sec.
At deg, this is the thermal conductivity satisfying x (adjusted solid fraction around the pressing pin) = 0.6 in the equation (5). The molten metal used in this example is an AC4C alloy (Al-6.86% S
i-0.58% Mg-0.06% Cu) hypoeutectic aluminum alloy.

【0040】先ず、凝固解析により、加圧ピン部43が
所定の固相率となる時間を求めた。すなわち、本鋳物の
肉厚における凝固は、加圧ピン反対側が優先的に進む。
そして、溶湯充填が完了してから5sec 経過した後、加
圧ピン周辺部の固相率は0.7となる。この時の、引け巣
発生部である肉厚中心部の固相率は0.99とほぼ凝固終
了していた。さらに、加圧ピン先端を熱伝導率の小さい
材料(熱伝導率:1.5・10-3)に変更し、同様の凝固
解析を行った。この時の凝固解析結果は、加圧ピン周辺
部の凝固がさらに遅くなり、5.5 sec後に加圧ピン周辺
部の固相率は0.6となった。この時の肉厚中心部の固相
率は0.99であり、凝固はほぼ終了していた。また、一
般的に用いられるような加圧ピン材質を炭素鋼(熱伝導
率:0.103)に代えて凝固解析を行った。肉厚部の凝
固は表面部から進み、加圧ピン周辺部の固相率が1.0と
なる時間は4.5 secと早く、この時の肉厚中心部の固相
率は0.8と未凝固状態であった。また、肉厚中心部(引
け巣発生部)がほぼ凝固終了する時間は、5.5 secとな
った。
First, the time required for the pressurizing pin portion 43 to have a predetermined solid fraction was obtained by solidification analysis. That is, solidification in the wall thickness of the present casting preferentially proceeds on the side opposite to the pressure pin.
Then, 5 seconds after the completion of the molten metal filling, the solid fraction of the peripheral portion of the pressure pin becomes 0.7. At this time, the solid phase ratio of the wall thickness central portion, which is the shrinkage cavity generating portion, was 0.99, indicating that the solidification was almost completed. Further, the tip of the pressure pin was changed to a material having a low thermal conductivity (thermal conductivity: 1.5 · 10 −3 ), and the same solidification analysis was performed. As a result of the solidification analysis at this time, solidification around the pressure pin was further delayed, and the solid phase ratio around the pressure pin became 0.6 after 5.5 seconds. At this time, the solid phase ratio of the thickness center portion was 0.99, and the solidification was almost completed. Further, solidification analysis was performed by replacing the commonly used pressure pin material with carbon steel (thermal conductivity: 0.103). The solidification of the thick part progresses from the surface part, and the solid phase ratio around the pressurizing pin becomes 1.0 as quickly as 4.5 sec. At this time, the solid phase ratio of the central part of the thickness is 0.8. And was in a non-coagulated state. In addition, the time when the solidification of the central part of the wall thickness (the shrinkage cavity generating part) was almost completed was 5.5 seconds.

【0041】次に、上記鋳造装置を用いて鋳造を行っ
た。先ず、上記アルミニウム合金溶湯を鉄製のスリーブ
6に注湯した。その後、射出プランジャ3を駆動させ、
2.0m/sの速度で溶湯を鋳型の製品キャビティ23
部に充満させた。次いで、溶湯の充填終了後、加圧ピン
4を作動させ、700 kg/cm2 で加圧し、そのままの状
態で5秒経過後加圧を終了し、鋳型を開放して鋳物を取
り出した。
Next, casting was performed using the above casting apparatus. First, the molten aluminum alloy was poured into the iron sleeve 6. After that, the injection plunger 3 is driven,
The molten metal is cast into the product cavity 23 at a speed of 2.0 m / s.
Filled the department. Then, after the completion of the filling with the molten metal, the pressure pin 4 was operated to apply a pressure of 700 kg / cm 2 , and after the lapse of 5 seconds in that state, the pressure was terminated, the mold was opened, and the casting was taken out.

【0042】得られた鋳物の内部欠陥および塑性変形/
偏析組織発生状態の調査を、鋳物断面のミクロ組織観察
により行った。その結果を、該鋳物断面の一部拡大説明
図として図2に示す。図2より明らかのように、本実施
例の場合には、鋳物の内部には、偏析組織は発生する
が、引け巣の発生は認められなかった。しかし、そのた
め、偏析による強度低下は多少あったが、内部欠陥が発
生しなかったため製品の気密性確保には問題がなく、得
られた強度で十分な部品としては品質が十分なものが得
られたことが分かる。
Internal defects and plastic deformation of the obtained casting /
The generation of the segregated structure was investigated by observing the microstructure of the cross section of the casting. The results are shown in FIG. 2 as a partially enlarged explanatory view of the cross section of the casting. As is clear from FIG. 2, in the case of this example, a segregation structure was generated inside the casting, but no shrinkage cavity was observed. However, because of this, although there was some decrease in strength due to segregation, there was no problem in ensuring the airtightness of the product because no internal defects occurred, and a product with sufficient strength was obtained with sufficient strength. I understand that

【0043】(第2実施例)上記第1実施例の加圧鋳造
装置において、加圧ピン4のスクイズピンチップ511
の材質をマグネシアに変更した他は、前記第1実施例の
加圧鋳造装置と同様の装置を用い、同種の溶湯を用いて
加圧時間5.5秒で同様に鋳造試験を行った。なお、マグ
ネシア製のスクイズピンチップ511(41)は、熱伝
導率が1.5×10-3( cal・cm-1・ sec-1・ deg-1)で
あり、これは、式(5) のx(加圧ピン周辺部の調整固相
率)=0.7を満足させる熱伝導率である。
(Second Embodiment) In the pressure casting apparatus of the first embodiment, the squeeze pin tip 511 of the pressure pin 4 is used.
A casting test was conducted in the same manner as above, except that the material was changed to magnesia, using the same apparatus as the pressure casting apparatus of the first embodiment, and using the same kind of molten metal, with a pressing time of 5.5 seconds. The magnesia squeeze pin tip 511 (41) has a thermal conductivity of 1.5 × 10 −3 (cal · cm −1 · sec −1 · deg −1 ), which is expressed by the formula (5). X (adjusted solid phase ratio in the peripheral portion of the pressurizing pin) of 0.7 is a thermal conductivity that satisfies 0.7.

【0044】得られた鋳物の内部欠陥等の調査を、上記
第1実施例と同様にして行った。その結果を、図3に併
せて示す。図3より明らかのように、本実施例の場合に
は、鋳物の内部には、引け巣や塑性変形した組織が何ら
認められなかった。これは、本実施例では、加圧ピンの
スクイズピンチップ41(511)部の材質を前記第1
実施例のものに比べより低熱伝導率部材としたことによ
り、加圧ピン周辺部の固相率の調整がより適切となって
いるためと考えられる。これにより、強度、気密性の面
から十分な品質の鋳物製品が得られたことが分かる。
The internal defects and the like of the obtained casting were investigated in the same manner as in the first embodiment. The results are also shown in FIG. As is clear from FIG. 3, in the case of this example, no shrinkage cavity or plastically deformed structure was observed inside the casting. This is because the material of the squeeze pin tip 41 (511) portion of the pressure pin is the first in the present embodiment.
It is considered that the use of a member having a lower thermal conductivity than that of the example makes it possible to more appropriately adjust the solid fraction in the peripheral portion of the pressure pin. As a result, it was found that a casting product of sufficient quality was obtained in terms of strength and airtightness.

【0045】(比較例1)上記第1実施例において用い
た加圧鋳造装置において、加圧ピン先端を一般的に使用
されている材質である炭素鋼の加圧ピンチップに変更し
たほかは、上記第1実施例と同様の加圧鋳造装置および
溶湯を用いて、加圧時間5.5 secで同様の鋳造試験を行
った。なお、炭素鋼製の加圧ピンチップは、熱伝導率が
0.103( cal・cm-1・ sec-1・ deg-1)である。
(Comparative Example 1) In the pressure casting apparatus used in the first embodiment, the tip of the pressure pin was changed to a carbon steel pressure pin tip which is a commonly used material. The same casting test was conducted with a pressing time of 5.5 sec using the same pressure casting apparatus and molten metal as in the first embodiment. The carbon steel pressure pin tip has a thermal conductivity of 0.103 (cal · cm −1 · sec −1 · deg −1 ).

【0046】得られた比較用鋳物の内部欠陥等の調査
を、上記第1実施例と同様にして行った。その結果を、
図4に併せて示す。図4より明らかのように、本比較例
の場合は、引け巣などの内部欠陥は存在しないが、塑性
変形および偏析組織が存在していた。このため、塑性変
形と偏析による著しい強度低下が生じ、製品品質として
満足できるものでなかった。
The internal defects and the like of the obtained comparative casting were investigated in the same manner as in the first embodiment. The result is
Also shown in FIG. As is clear from FIG. 4, in the case of this comparative example, there were no internal defects such as shrinkage cavities, but plastic deformation and segregation structure were present. For this reason, the plastic deformation and the segregation cause a remarkable decrease in strength, and the product quality is not satisfactory.

【0047】(比較例2)比較例1では塑性変形および
偏析組織が存在していたので、これら組織の不具合をな
くす目的で、比較例1に比べて加圧時期を早めて鋳造を
行った。すなわち、加圧時間を4 secで加圧ピンの移動
が完了するように加圧を行い、鋳物の作製を行った。
(Comparative Example 2) In Comparative Example 1, since plastic deformation and segregation structure were present, casting was carried out earlier than in Comparative Example 1 for the purpose of eliminating defects in these structures. That is, the pressurization was performed so that the movement of the pressurizing pin was completed in the pressurizing time of 4 sec, and the casting was produced.

【0048】得られた比較用鋳物の内部欠陥等の調査
を、上記第1実施例と同様にして行った。その結果を、
図5に併せて示す。図5より明らかのように、本比較例
の場合には、加圧ピン周辺部に2か所引け巣が発生して
いるのが確認された。これは、加圧ピン4は、液相内を
動くために、油圧ストローク分動くが、加圧効果がない
ためである。
The internal defects and the like of the obtained comparative casting were examined in the same manner as in the first embodiment. The result is
Also shown in FIG. As is clear from FIG. 5, in the case of this comparative example, it was confirmed that there were two shrinkage cavities around the pressure pin. This is because the pressurizing pin 4 moves in the liquid phase by the hydraulic stroke, but has no pressurizing effect.

【0049】(比較例3)比較例2では加圧時期が早い
ために、加圧ピン周辺部に引け巣が発生しているのが確
認されたので、これら不具合をなくす目的で、比較例2
とは逆に比較例1に比べて加圧時期を遅くして鋳造を行
った。すなわち、加圧開始時間を4.5 secとし、加圧終
了時間を5.5 secとして加圧ピンを作動させた。しかし
ながら、この場合は、加圧時期を遅らせたことにより、
加圧ピンが作動しなかた。
(Comparative Example 3) In Comparative Example 2, it was confirmed that shrinkage cavities were generated in the peripheral portion of the pressurizing pin because the pressurizing time was early. Therefore, in order to eliminate these problems, Comparative Example 2
Contrary to that of Comparative Example 1, casting was carried out with a delayed pressing time. That is, the pressurizing pin was operated by setting the pressurizing start time to 4.5 sec and the pressurizing end time to 5.5 sec. However, in this case, by delaying the pressurization time,
The pressure pin did not work.

【0050】得られた比較用鋳物の内部欠陥等の調査
を、上記第1実施例と同様にして行った。その結果を、
図6に併せて示す。図6より明らかのように、本比較例
の場合には、上記のように加圧ピンが作動しなかったた
めに、加圧ピン周辺部の固相が晶出し、加圧ピン周辺部
に引け巣が発生しているのが確認された。
The internal defects and the like of the obtained comparative casting were investigated in the same manner as in the first embodiment. The result is
It is also shown in FIG. As is clear from FIG. 6, in the case of this comparative example, since the pressure pin did not operate as described above, the solid phase around the pressure pin crystallized out, and a shrinkage cavity was formed around the pressure pin. Was confirmed to have occurred.

【0051】(第3実施例)本実施例では、固相率調整
手段5として、第2の熱伝導率調整手段52および冷却
手段53を採用した。第2の熱伝導率調整手段52とし
て、入れ子521には、高熱伝導率部材として銅合金製
の材料(熱伝導率=0.953 cal/cm・sec・deg を採
用した。また、冷却手段53は、冷却水導入穴531に
冷却水が導入されており、冷却水流量制御手段(図示せ
ず)により、該冷却水導入穴531に導入出される冷却
水の流量を調整/制御して、加圧ピン周辺部の固相率
が、引け巣発生部の固相率が最終凝固率となるまで、0.
8以下となるように制御されている。なお、本実施例で
用いた溶湯は、ADC10合金(Al−10%Si−
2.5%Cu−0.15%Mg)の共晶アルミニウム合金で
ある。
(Third Embodiment) In this embodiment, the second thermal conductivity adjusting means 52 and the cooling means 53 are adopted as the solid-phase rate adjusting means 5. As the second thermal conductivity adjusting means 52, the nesting 521 employs a material made of copper alloy as the high thermal conductivity member (thermal conductivity = 0.953 cal / cm · sec · deg.). Also, the cooling means 53. The cooling water is introduced into the cooling water introducing hole 531 and the cooling water flow rate control means (not shown) adjusts / controls the flow rate of the cooling water introduced into and out of the cooling water introducing hole 531 to add the cooling water. The solid fraction in the area around the compression pin is 0 until the solid fraction in the shrinkage cavity area reaches the final solidification rate.
It is controlled to be 8 or less. The molten metal used in this example is an ADC10 alloy (Al-10% Si-
It is a eutectic aluminum alloy of 2.5% Cu-0.15% Mg).

【0052】次に、上記加圧鋳造装置を用いて鋳造を行
った。先ず、上記アルミニウム合金溶湯を鉄製のスリー
ブ6に注湯した。その後、射出プランジャ3を駆動さ
せ、1.5m/sの速度で溶湯を鋳型の製品キャビティ2
3部に充満させた。次いで、溶湯の充填終了後、加圧ピ
ン4を作動させ、600 kg/cm2 で加圧し、そのままの
状態で5秒経過後加圧を終了し、鋳型を開放して鋳物を
取り出した。
Next, casting was performed using the above pressure casting device. First, the molten aluminum alloy was poured into the iron sleeve 6. After that, the injection plunger 3 is driven, and the molten metal is poured into the product cavity 2 of the mold at a speed of 1.5 m / s.
Filled 3 parts. Next, after the completion of the filling of the molten metal, the pressure pin 4 was operated to apply a pressure of 600 kg / cm 2 , and after the lapse of 5 seconds in that state, the pressure was terminated, the mold was opened, and the casting was taken out.

【0053】得られた鋳物の内部欠陥等の調査を、上記
第1実施例と同様にして行った。その結果を、図7に併
せて示す。図7より明らかのように、本実施例の場合に
は、鋳物の内部には、偏析組織は発生するが、引け巣の
発生は認められなかった。また、塑性変形した組織も無
く、気密性が保たれるため、製品の品質としては十分な
ものが得られたことが分かる。
The internal defects and the like of the obtained casting were investigated in the same manner as in the first embodiment. The results are also shown in FIG. 7. As is clear from FIG. 7, in the case of this example, a segregation structure was generated inside the casting, but no shrinkage cavity was observed. In addition, since there is no plastically deformed structure and airtightness is maintained, it can be seen that sufficient product quality was obtained.

【0054】(第4実施例)上記第3実施例の加圧鋳造
装置において、冷却手段53の冷却能力を変更した他
は、前記第1実施例の加圧鋳造装置と同様の装置を用
い、同種の溶湯を用いて加圧時間5.5秒で同様に鋳造試
験を行った。なお、本冷却手段53は、前記第3実施例
より冷却能力を高めており、加圧ピン周辺部の固相率
が、引け巣発生部の固相率が最終凝固率となるまで、0.
9以下となるように制御されている。
(Fourth Embodiment) The pressure casting apparatus of the third embodiment is the same as the pressure casting apparatus of the first embodiment except that the cooling capacity of the cooling means 53 is changed. A similar casting test was conducted using the same kind of molten metal with a pressurization time of 5.5 seconds. The cooling means 53 has a higher cooling capacity than that of the third embodiment, and the solid fraction in the peripheral portion of the pressurizing pin becomes 0 until the solid fraction in the shrinkage cavity generating portion reaches the final solidification percentage.
It is controlled to be 9 or less.

【0055】得られた鋳物の内部欠陥等の調査を、上記
第1実施例と同様にして行った。その結果を、図8に併
せて示す。図8より明らかのように、本実施例の場合に
は、鋳物の内部には、引け巣や塑性変形した組織が何ら
認められなかった。これは、本実施例では、冷却手段5
2の冷却能力を高めることにより、前記第3実施例の場
合に比べ加圧ピン周辺部の固相率の調整がより適切とな
っているためと考えられる。
Investigation of internal defects and the like of the obtained casting was conducted in the same manner as in the first embodiment. The results are also shown in FIG. As is clear from FIG. 8, in the case of this example, no shrinkage cavity or plastically deformed structure was observed inside the casting. This is the cooling means 5 in this embodiment.
It is considered that by increasing the cooling capacity of No. 2, adjustment of the solid fraction in the peripheral portion of the pressurizing pin is more appropriate than in the case of the third embodiment.

【0056】(比較例4)上記第1実施例において用い
た加圧鋳造装置において、加圧ピン先端を一般的に使用
されている材質である炭素鋼の加圧ピンチップに変更
し、かつ該部に加熱ヒータを用いて加熱を施したほか
は、上記第1実施例と同様の加圧鋳造装置および溶湯を
用いて、加圧時間5.7 secで同様の鋳造試験を行った。
なお、炭素鋼製の加圧ピンチップは、熱伝導率が0.1
03( cal・cm-1・ sec-1・ deg-1)である。加熱ヒー
タにより加熱は、加圧ピンが500℃となるように行っ
た。図9に、加圧直前の固相率分布を示す。加圧ピンを
加熱したことにより、加圧ピン周辺部の金型が温度上昇
し、加圧ピンの周辺部の凝固も遅れていた。この鋳物の
加圧後の内部欠陥調査を行った。その結果を、図10に
示す。同図より明らかなように、加圧ピン周辺部の凝固
が遅れていた部位がホットスポットとなり、引け巣の発
生が認められ、製品品質として満足できるものでは無か
った。
(Comparative Example 4) In the pressure casting apparatus used in the first embodiment, the tip of the pressure pin is changed to a carbon steel pressure pin tip which is a commonly used material, and The same casting test was conducted at a pressing time of 5.7 seconds using the same pressure casting apparatus and the same molten metal as in the first embodiment, except that the heating heater was used for heating.
The carbon steel pressure pin tip has a thermal conductivity of 0.1.
03 (cal · cm −1 · sec −1 · deg −1 ). The heating was performed by the heater so that the pressure pin had a temperature of 500 ° C. FIG. 9 shows the solid fraction distribution immediately before pressurization. By heating the pressure pin, the temperature of the mold around the pressure pin increased, and the solidification around the pressure pin was delayed. The internal defects of this casting after pressurization were investigated. The result is shown in FIG. As is clear from the figure, the area around the pressurizing pin where coagulation was delayed became a hot spot, and shrinkage cavities were observed, which was not satisfactory in product quality.

【0057】(比較例5)上記比較例4において、加圧
ピン部の加熱により満足する製品が得られなかったの
で、加圧ピンを奥へずらし、上記比較例4と同一条件で
同様にして鋳造試験を行った。加圧開始時の加圧ピンを
加熱したことにより、高温部は図11に示すようになっ
た。高温部の増加により、図12に示すように引け巣が
発生し、製品品質としては満足できるものは得られなか
った。
(Comparative Example 5) In Comparative Example 4, since a satisfactory product could not be obtained by heating the pressure pin portion, the pressure pin was moved inward and the same conditions as in Comparative Example 4 were used. A casting test was conducted. By heating the pressurizing pin at the start of pressurization, the high temperature part became as shown in FIG. As the number of high temperature parts increased, shrinkage cavities were generated as shown in FIG. 12, and satisfactory product quality could not be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例〜第3実施例において用い
たアルミニウム合金の加圧鋳造装置の概略図である。
FIG. 1 is a schematic view of an aluminum alloy pressure casting apparatus used in first to third examples of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例において得られた鋳物断面
のミクロ組織観察結果を示し、該鋳物断面の一部拡大説
明図である。
FIG. 2 is a partially enlarged explanatory view showing a microstructure observation result of a casting cross section obtained in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施例において得られた鋳物断面
のミクロ組織観察結果を示し、該鋳物断面の一部拡大説
明図である。
FIG. 3 is a partially enlarged explanatory view showing a microstructure observation result of a casting cross section obtained in the second embodiment of the present invention.

【図4】比較例1において得られた比較用鋳物断面のミ
クロ組織観察結果を示し、該鋳物断面の一部拡大説明図
である。
FIG. 4 is a partially enlarged explanatory view showing a microstructure observation result of a comparative casting cross section obtained in Comparative Example 1.

【図5】比較例2において得られた比較用鋳物断面のミ
クロ組織観察結果を示し、該鋳物断面の一部拡大説明図
である。
5 is a partially enlarged explanatory view showing a microstructure observation result of a comparative casting cross section obtained in Comparative Example 2. FIG.

【図6】比較例3において得られた比較用鋳物断面のミ
クロ組織観察結果を示し、該鋳物断面の一部拡大説明図
である。
FIG. 6 is a partially enlarged explanatory view showing a microstructure observation result of a comparative casting cross section obtained in Comparative Example 3.

【図7】本発明の第3実施例において得られた鋳物断面
のミクロ組織観察結果を示し、該鋳物断面の一部拡大説
明図である。
FIG. 7 is a partially enlarged explanatory view showing a microstructure observation result of a casting cross section obtained in the third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4実施例において得られた鋳物断面
のミクロ組織観察結果を示し、該鋳物断面の一部拡大説
明図である。
FIG. 8 is a partially enlarged explanatory view showing a microstructure observation result of a casting cross section obtained in a fourth example of the present invention.

【図9】比較例4において行った鋳造試験の、比較用鋳
物断面の加圧直前の固相率分布を説明する一部拡大説明
図である。
FIG. 9 is a partially enlarged explanatory view illustrating a solid fraction distribution of a cross section of a comparative casting immediately before pressing in a casting test performed in Comparative Example 4.

【図10】比較例4において得られた比較用鋳物断面のミ
クロ組織観察結果を示し、該鋳物断面の一部拡大説明図
である。
10 is a partially enlarged explanatory view showing a microstructure observation result of a comparative casting cross section obtained in Comparative Example 4. FIG.

【図11】比較例5において行った鋳造試験の、比較用鋳
物断面の加圧直前の温度分布を説明する一部拡大説明図
である。
FIG. 11 is a partially enlarged explanatory diagram illustrating a temperature distribution of a cross section of a comparative casting immediately before pressing in a casting test performed in Comparative Example 5.

【図12】比較例5において得られた比較用鋳物断面のミ
クロ組織観察結果を示し、該鋳物断面の一部拡大説明図
である。
FIG. 12 is a partially enlarged explanatory view showing a microstructure observation result of a comparative casting cross section obtained in Comparative Example 5.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・アルミニウム合金の加圧鋳造装置 2・・・金型 3・・・射出プランジャ 4・・・加圧ピン 5・・・固相率調整手段 51・・・第1の熱伝導率調整手段 52・・・第2の熱伝導率調整手段 53・・・冷却手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Aluminum alloy pressure casting apparatus 2 ... Mold 3 ... Injection plunger 4 ... Pressurizing pin 5 ... Solid-phase-ratio adjustment means 51 ... 1st thermal conductivity adjustment Means 52 ... Second thermal conductivity adjusting means 53 ... Cooling means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粟野 洋司 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 水野 慎也 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 栢原 芳郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoji Awano 1st 41st Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi-gun, Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Shinya Mizuno 1-Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Inside Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Yoshiro Kabahara 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Inside Toyota Motor Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミニウム合金の溶湯を鋳型内に注湯
してアルミニウム合金鋳物とするアルミニウム合金の加
圧鋳造方法において、 加圧ピン周辺部の固相率を、加圧ピンを加熱することな
しに,引け巣発生部の固相率が最終固相率となるまで
0.9以下にしてなることを特徴とするアルミニウム合
金の加圧鋳造方法。
1. A method of pressure casting an aluminum alloy, comprising pouring a molten aluminum alloy into a mold to form an aluminum alloy casting, wherein the solid fraction of the peripheral portion of the pressure pin is set without heating the pressure pin. In addition, the aluminum alloy pressure casting method is characterized in that the solid fraction of the shrinkage cavity generation portion is set to 0.9 or less until it reaches the final solid fraction.
【請求項2】 アルミニウム合金鋳造用の鋳型と、該鋳
型にアルミニウム合金溶湯を注湯する溶湯供給手段と、
鋳型内の溶湯を加圧する溶湯加圧手段と、を有するアル
ミニウム合金の加圧鋳造装置において、 該装置が、鋳型内に注湯された溶湯の加圧ピン周辺部の
固相率を,加圧ピンを加熱することなしに,引け巣発生
部の固相率が最終固相率となるまで0.9以下に調整す
る固相率調整手段を具備してなり、アルミニウム合金鋳
物内の偏析組織及び/又は塑性変形組織の発生を防止し
たことを特徴とするアルミニウム合金の加圧鋳造装置。
2. A mold for casting an aluminum alloy, and a molten metal supply means for pouring the molten aluminum alloy into the mold.
An aluminum alloy pressure casting apparatus comprising: a molten metal pressurizing means for pressurizing the molten metal in the mold, wherein the apparatus presses the solid phase ratio of the molten metal poured into the mold around the pressing pin. The solid phase ratio adjusting means for adjusting the solid phase ratio of the shrinkage cavity generation portion to 0.9 or less until the final solid phase ratio is reached without heating the pin is provided. And / or an aluminum alloy pressure casting apparatus which is characterized by preventing the generation of a plastically deformed structure.
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