CN103480829A

CN103480829A - 半凝固金属及其制造装置和制造方法

Info

Publication number: CN103480829A
Application number: CN201310224972.4A
Authority: CN
Inventors: 相田悟; 富冈智; 中田光荣
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: KR101555408B1; US9586261B2; KR20130139178A; US20130330228A1; CN103480829B

Abstract

本发明提供一种半凝固金属及其制造装置和制造方法，该半凝固金属的制造装置（1）具有：加热金属材料（101）的加热装置（13）、容器（21）、冷却容器（21）的冷却装置（23）、向容器（21）注入金属材料（101）的浇注装置（5）。容器（21）具有：构成该容器（21）的壁部，上下两端开口且从上方的开口注入金属材料（101）的空心部件（31）；堵塞空心部件（31）下方的开口而构成容器（21）的底部的底部件（33）。底部件（33）的金属材料（101）的冷却速度比空心部件（31）的金属材料（101）的冷却速度快。

Description

半凝固金属及其制造装置和制造方法

技术领域

本发明涉及半凝固金属的制造装置、半凝固金属的制造方法及半凝固金属。半凝固金属用于例如半凝固压铸法中。

背景技术

作为半凝固金属的制造方法，已知有将加热成液状的金属材料注入预先冷却的容器中，由此，对金属材料进行冷却，而使金属材料形成半凝固状态的方法（专利文献1及专利文献2）。

在专利文献1及专利文献2的技术中，在容器内的底部中央形成有比较小的孔部。液状的金属材料在该孔部被堵塞的状态下注入于容器内。而且，当容器内的金属材料成为半凝固状态时，孔部被打开，将半凝固金属所包含的液相部分的一部分经由孔部排出。在专利文献1及专利文献2中，通过这样液相部分的一部分的排出，能够不伴随温度变化，而提高固相率。

专利文献1：（日本）特表2003－505251号公报

专利文献2：（日本）特表2008－511443号公报

专利文献3：国际公开第2005／110644号

在专利文献1及专利文献2的技术中，从容器排出液相部分的一部分，因此，产生各种不良情况。例如，当排出液相部分时，在半凝固金属中形成空洞，因此，气体（例如空气）侵入到该空洞中，产品质量恶化。另外，由于难以预测排出多少量的液相部分，因此，不能精确地控制铸件重量。

另一方面，固相率可以通过适当地进行金属材料的温度控制而进行控制（专利文献3），液相部分的一部分从容器的排出并不是必须的工序。

但是，在不从容器排出液相部分的一部分的情况下，考虑到在从容器取出半凝固金属并向注射装置供给的过程中，产生液相部分从半凝固金属垂下等不良情况。特别是在远离容器壁部的位置（容器中央），处于固相率变低的趋势，液相部分可能从半凝固金属的底部中央垂下。即，在半凝固金属的一部分中由于未适当地控制固相率，而不能排出液相部分的一部分的情况下，半凝固金属的可操作性降低。

因此，优选提供能够适当地进行固相率的控制的半凝固金属的制造装置及制造方法，还优选提供适当地控制固相率的半凝固金属。

发明内容

本发明第一方面的半凝固金属的制造装置具有：加热装置，其加热金属材料；容器；冷却装置，其冷却所述容器；浇注装置，其向冷却的所述容器注入被加热的所述金属材料，所述容器具有：空心部件，其构成该容器的壁部，上下两端开口且从上方开口注入所述金属材料；底部件，其堵塞所述空心部件的下方开口而构成所述容器的底部。所述底部件的所述金属材料的冷却速度比所述空心部件的所述金属材料的冷却速度快。

本发明第二方面的半凝固金属的制造装置具有：加热装置，其加热金属材料；容器；冷却装置，其冷却所述容器；浇注装置，其向冷却的所述容器注入被加热的所述金属材料，在所述容器的下侧形成有孔部，所述孔部的直径为所述金属材料所包含的液相部分不能流出至所述容器外且所述容器内的气体能流出至所述容器外的直径。

本发明第三方面的半凝固金属的制造方法，将金属材料在比该金属材料的液相线温度高的温度状态下，注入到温度比所述液相线温度低的容器中，使所述金属材料的温度至该金属材料的固相线温度与所述液相线温度之间的温度，由此，使所述金属材料形成半凝固状，所述容器具有：空心部件，其构成该容器的壁部，上下两端开口且从上方开口注入所述金属材料；底部件，其堵塞所述空心部件的下方开口而构成所述容器的底部。所述底部件的所述金属材料的冷却速度比所述空心部件的所述金属材料的冷却速度快。

本发明第四方面的半凝固金属的制造方法，将金属材料在比该金属材料的液相线温度高的温度状态下，注入到温度比所述液相线温度低的容器中，使所述金属材料的温度至该金属材料的固相线温度与所述液相线温度之间的温度，由此，使所述金属材料形成半凝固状，在所述金属材料中，所述容器的与底部相接的部分的冷却速度比所述容器的与壁部相接的部分的冷却速度快。

本发明第五方面的半凝固金属的制造方法，将金属材料在比该金属材料的液相线温度高的温度状态下注入到容器中，在所述容器内使所述金属材料的温度至该金属材料的固相线温度与所述液相线温度之间的温度，由此，使所述金属材料形成半凝固状，在所述容器形成有孔部，所述孔部的直径为所述金属材料所包含的液相部分不能流出至所述容器外的直径，在向所述容器注入所述金属材料时，使所述容器内的气体从所述孔部流出至所述容器外。

本发明第六方面的半凝固金属在容器内从液状形成半凝固状，所述半凝固金属的下部的固相率比所述半凝固金属的上部的固相率高。

根据本发明，能够适当地进行固相率的控制。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的半凝固金属的制造装置的主要部分的构成的示意图；

图2（a）是表示图1的半凝固金属的制造装置的容器的立体图，图2（b）是图2（a）的IIb－IIb线的剖面图。

符号说明

1：制造装置、5：浇注装置、9：控制装置、13：加热装置、21：容器、21h：间隙（孔部）、23：冷却装置、31：空心部件、33：底部件、101：金属材料。

具体实施方式

（第一实施方式）

（制造装置的构成）

图1是表示本发明第一实施方式的半凝固金属的制造装置1的主要部分的结构的示意图。

制造装置1例如具有保持液状的金属材料101的保持炉3、从保持炉3汲取汲出液状金属材料的浇注装置5、利用浇注装置5注入液状的金属材料且使注入的液状金属材料形成为半凝固状态的半凝固化装置7、控制这些各装置的控制装置9。金属材料101例如为铝合金。

保持炉3也可以设为公知的构成。另外，保持炉3也可以兼作溶解炉。例如，保持炉3具有收纳金属材料101的炉体11、加热收纳于炉体11的金属材料101的加热装置13、检测收纳于炉体11的金属材料101的温度的第一温度传感器15。

炉体11在例如未特别图示的由陶瓷等隔热性优异的材料构成的容器内配置由固相线温度或熔点比金属材料101的液相线温度高的金属构成的容器而构成。加热装置13包含例如通过电磁感应加热金属材料101的线圈或燃烧气体加热金属材料101的燃烧装置而构成。第一温度传感器15由例如热电偶式的温度传感器或放射温度计构成。

浇注装置5也可以设为公知的构成。例如，浇注装置5具有铸桶17和可驱动铸桶17的输送装置19。

铸桶17是由固相线温度或熔点比金属材料101的液相线温度高的材料构成的具有注入口17a的容器，可收纳一次注射量的金属材料101。输送装置19由例如多关节机器人构成，可以使铸桶17向上下方向及水平方向移动，并且可以以使注入口17a上下的方式使铸桶17倾斜。

半凝固化装置7例如具有利用浇注装置5注入金属材料101的容器21、冷却容器21的冷却装置23、检测容器21的温度的第二温度传感器25。

容器21由固相线温度或熔点比金属材料101的液相线温度高、优选导热系数比较高的材料（优选金属）构成。容器21可以收纳一次注射量的金属材料101。

冷却装置23及第二温度传感器25也可以设为公知的构成。例如，冷却装置23没有特别图示，但包含用于在容器21周围流过制冷剂的流路、冷却制冷剂的热交换器、送出制冷剂的泵而构成。另外，优选冷却装置23可以冷却容器21的壁部及底部双方。例如，流过制冷剂的流路以与壁部及底部双方邻接的方式延伸。第二温度传感器25由例如电阻式温度传感器构成。

控制装置9例如由包含CPU、ROM、RAM及外部存储装置等的计算机构成。向控制装置9输入第一温度传感器15、第二温度传感器25及输送装置19的未图示的编码器等的检测值。另外，控制装置9向加热装置13、输送装置19的未图示的电动机及冷却装置23（例如送出制冷剂的泵）输出控制信号。

图2（a）是表示容器21的立体图，图2（b）是图2（a）的IIb－IIb线的剖面图。

容器21具有构成该容器21的壁部的空心部件31和构成容器21的底部的底部件33。

空心部件31形成例如上下两端开口的空心形状。从空心部件31的开口方向观察的形状也可以适当设定，但从均等地冷却金属材料101的观点出发，优选圆形（空心部件31优选为筒状。）。另外，空心部件31的内径及外形例如在上下方向上设为一定，另外，厚度也设为一定。但是，也可以越向上方或下方，内径越大，或越向上方或下方，厚度越大。

底部件33是例如大致板状的部件。底部件33的平面形状也可以适当设定，在本实施方式中示例矩形。底部件33的俯视的外形也可以比空心部件31的开口设定地宽。底部件33的厚度例如设为一定。但是，在中央侧和外周侧，厚度也可以不同。另外，底部件33的上表面33a也可以在中央侧和外周侧设置高度不同等倾斜。

而且，通过空心部件31载置于底部件33的上表面33a上且利用底部件33堵塞空心部件31下方的开口，构成容器21。此外，空心部件31及底部件33没有特别图示，但是，通过夹紧机构或固定夹具等适当的固定装置不能相互移动地保持。空心部件31及底部件33也可以不使用固定装置，仅将空心部件31载置于水平放置的底部件33上。另外，在空心部件31及底部件33上也可以适当形成用于相互定位的定位部。例如，在底部件33上也可以形成收纳空心部件31下方的缘部31a的槽部。

在空心部件31与底部件33之间形成有连通容器21内外的多个间隙21h（孔部）。间隙21h用于将容器21内的气体（例如空气）排放至容器21外。具体而言，多个间隙21h通过在空心部件31下方的缘部31a形成多个切口部31b而构成。多个切口部31b形成为例如相互相同的形状及大小且沿着缘部31a（圆周）均等地配置。各切口部31b的形状也可以适当设定，在本实施方式中，示例沿着缘部31a的方向为长的缝隙状（更具体而言为细长的矩形状）的情况。

间隙21h的直径（特别是最小直径）设为金属材料101所包含的液相部分不能从容器21内部向外部通过的大小。此外，在此所说的不能通过是指，只要液状的金属材料101从注入于容器21内到成为半凝固状态的过程中不能通过即可，不需要为在该过程中不被施加那样的高压力下等条件下不能通过。

例如，在本实施方式中，如后所述，金属材料101仅注入于冷却的容器21量而成为半凝固状态，不进行电磁搅拌或机械搅拌。因此，间隙21h的直径只要是金属材料101在金属材料101的自重及注入时的动能产生的压力下不能通过的大小即可。另外，金属材料101在注入于容器21之后，一部分立即成为固相，粘性上升，但只要以其实际的粘性不能通过即可。

例如，如果金属材料101为铝合金，则这种间隙21h的直径（在本实施方式中为图2（b）所示的缝隙宽度w）为0.1mm以下。另外，间隙21h的直径也可以在加工精度的允许的范围内减小。但是，间隙21h用于排放容器21内的气体，因此，从将容器21内的气体迅速排出至容器21外的观点出发，优选为一定程度的大小。

构成底部件33的材料由导热系数比构成空心部件31的材料的导热系数高的材料构成。例如，空心部件31由不锈钢构成，与此相对，底部件33由铜（纯铜）构成。

因此，与将底部件33由与空心部件31相同的材料构成的情况相比，金属材料101的容器21的底部的冷却速度变快。另外，在其它观点上，也取决于容器21的各部分的厚度等（参照第二实施方式），容器21的底部的金属材料101的冷却速度比容器21的壁部的金属材料101的冷却速度快。

由此，容器21内的金属材料以越靠近与容器21相接的一侧，温度越低，且越靠近下部侧，温度越低的方式而施加温度梯度。其结果，在容器21内生成的半凝固状的金属材料101的凝固率（或凝固作用的高度）满足底部件33附近＞空心部件31的内面附近＞空心部件31的中央的关系。

因此，被制造的半凝固状的金属材料101（的浆料）的下部的固相率比其上部的固相率高（被凝固）。优选半凝固状的金属材料101从其底面至半凝固状的金属材料101的高度的1／5（更优选1／10）的部分比上部（例如半凝固状的金属材料101的中央的上侧部分）先凝固。

（制造装置的动作）

接着，对制造装置1的动作进行说明。

首先，控制装置9基于第一温度传感器15的检测值控制加热装置13，进而将收纳于炉体11的金属材料101的温度维持在规定的第一温度T₁。第一温度T₁是比金属材料101的液相线温度高的温度，金属材料101的全部成为液状。

另外，控制装置9基于第二温度传感器25的检测值控制冷却装置23，进而将容器21的温度维持在规定的第二温度T₂。第二温度T₂是比金属材料101的液相线温度低的温度。另外，空心部件31及底部件33例如设为相互相同的温度。

而且，控制装置9控制浇注装置5，并向容器21供给收纳于炉体11的金属材料101。具体而言，首先，输送装置19将以规定角度倾斜的铸桶17浸渍于炉体11所收纳的液状金属材料101中，之后使其上升（或通过上升后进行倾斜），由此，测量且汲出一次注射量的金属材料101。而且，输送装置19使铸桶17向容器21上移动，并通过使铸桶17进一步倾斜，由此向容器21内注入金属材料101。另外，冷却装置23在向容器21注入金属材料101时，停止容器21的冷却。但是，冷却装置23也可以继续冷却至到达后述的热平衡的时期等适当的时期。

注入到容器21内的金属材料101通过与容器21接触而骤冷，由此，在金属材料101内生成多个结晶核。多个结晶核通过从一定程度的高度向容器21内注入金属材料101而产生的流动进行搅拌。由此，析出的树枝状结晶的枝通过剪切力切断或熔融切断，结晶核进一步增加。

容器21通过注入金属材料101，温度急剧上升，冷却容器21的金属材料101的功能急剧降低。其结果，形成多个结晶核之后，结晶生长速度急剧降低，结晶不会树枝状地生长，而圆形地生长。

而且，金属材料101及容器21进行热交换的结果是成为热平衡的状态。此时的金属材料101及容器21的温度（第三温度T₃）比金属材料101的固相线温度高，比液相线温度低。由此，金属材料101成为液相和固相可混合的温度。

在第三温度T₃和固相率之间具有关联，第三温度T₃以得到所希望的固相率的方式被设定。而且，第一温度T₁及第二温度T₂以第三温度T₃成为希望的值的方式，考虑金属材料101及容器21各自的密度、体积及比热、金属材料101的凝固潜热而设定。

在此，如已所述，底部件33的导热系数比空心部件31的导热系数高。因此，与在容器21的底部附近，底部件33的导热系数与空心部件31的导热系数同等的情况相比，易于结晶核大量产生及／或易于结晶生长。其结果，虽然金属材料101通过注入时的动能搅拌，但是在底部附近，固相率变高。

在向容器21中注入液状的金属材料101时，收纳于容器21内的气体（例如空气）被挤出至容器21的外侧。但是，在容器21的下侧，没有气体的排放场所，其结果，气体可能卷入于金属材料101而产生气孔。在此，在本实施方式中，在容器21的下侧形成有间隙21h。因此，气体可以从间隙21h流出，抑制气孔的产生。

间隙21h形成于容器21的下侧，另一方面，如上所述，在容器21的底部，金属材料101易于骤冷。因此，金属材料101在底部附近骤冷而粘性上升，由此，抑制金属材料101从间隙21h的流出。换言之，尽可能低增大间隙21h，能够易于排出气体。

当金属材料101及容器21至热平衡，或之后经过一定程度的冷却期间时，将半凝固状的金属材料101从容器21取出。例如，分离空心部件31和底部件33，开放空心部件31下侧的开口，半凝固状的金属材料101通过自重及／或利用适当的挤出装置（例如挤出装置）从空心部件31的下方或上方被取出。

从空心部件31取出的半凝固状的金属材料101被供给到注射装置的注射套筒，也可以在该状态下供于成形品的形成，也可以骤冷凝固，形成半熔融状金属原材料（坯料）。

在此，如上述，半凝固状的金属材料101的固相率在底部变高，因此，在将半凝固状的金属材料101从容器21取出并向注射套筒等供给的过程中，抑制液相部分从半凝固状的金属材料101的底部垂下。

取出半凝固状的金属材料101的容器21进行除去残存的金属材料101的清洗。此时，间隙21h由空心部件31和底部件33的间隙构成，因此，通过分离空心部件31和底部件33，容易地进行间隙21h的净洗。

如以上所述，在本实施方式中，半凝固金属的制造装置1具有：加热金属材料101的加热装置13、容器21、冷却容器21的冷却装置23、将加热的金属材料101注入到冷却的容器21中的浇注装置5。

而且，容器21具有：构成该容器21的壁部、上下两端开口且从上方开口注入金属材料101的空心部件31；堵塞空心部件31下方的开口，构成容器21的底部的底部件33。另外，底部件33的金属材料101的冷却速度比空心部件31的金属材料101的冷却速度快。

因此，如已所述，容易提高半凝固状的金属材料101的底部的固相率，降低液相部分从底部垂下的可能性。其结果，例如在底部件33的中央形成开口，可以没有必要排出半凝固状的金属材料101所包含的液相部分的一部分。由于不进行液相部分的一部分的排出，从而能够精确地进行铸入重量的控制，另外，还抑制气体进入排出了液相部分的空洞而形成气孔。其结果，成形品的质量提高。

在其它观点上，本实施方式中，半凝固金属的制造装置1具有加热金属材料101的加热装置13、容器21、冷却容器21的冷却装置23、将加热的金属材料101注入于冷却的容器21的浇注装置5，在容器21的下侧形成的孔部（间隙21h），该的孔部的直径为金属材料101中包含的液相部分不能流出至容器21外且容器21内的气体可流出至容器21外的直径。

因此，如已所述，在容器的下侧抑制气体失去排放场所，降低半凝固金属的气体的含有量。由此，抑制在由半凝固金属形成的成形品中产生气孔，成形品的质量提高。

（第二实施方式）

第二实施方式与第一实施方式相比，只有容器的材料及尺寸，更具体而言只有底部件的材料及尺寸不同。因此，使用与第一实施方式相同的符号，并参照图1及图2。另外，没有特别说明的方面与第一实施方式相同。

在第二实施方式中，构成底部件33的材料与构成空心部件31的材料相同，底部件33的厚度比空心部件31的厚度厚。例如，底部件33的厚度为空心部件31的厚度的1.5倍以上。更优选底部件33的厚度为空心部件31的厚度的2～3倍以上。

另外，在空心部件31及底部件33的厚度不一定的情况下，例如也可以比较空心部件31的最大厚度和底部件33的最小厚度，判断底部件33的厚度是否比空心部件31的厚度厚。另外，例如，也可以比较空心部件31的平均厚度和底部件33的平均厚度，判断底部件33的厚度是否为空心部件31的厚度的1.5倍以上。

但是，在上述的判断中，从容器21中金属材料101的冷却以外的观点出发，不考虑变厚或变薄的部分是恰当的。例如，即使在底部件33的上表面形成用于嵌合空心部件31的下方缘部的槽而减薄底部件33，除该部分外进行上述判断也是恰当的。

如上所述，与将底部件33的厚度设为与空心部件31的厚度相同的情况相比，由于底部件33的厚度比空心部件33的厚度厚，容器21的底部的金属材料101的冷却速度变快。另外，在其它观点上，根据容器21的各部的材料等（参照第一实施方式），容器21的底部的金属材料101的冷却速度也比容器21的壁部的金属材料101的冷却速度快。另外，在其它观点上，与容器21的壁部相比，容器21的底部具有对金属材料101的冷却力。另外，底部件33的金属材料101的冷却速度比空心部件31的金属材料101的冷却速度快。

因此，向容器21注入金属材料101时，容器21的底部附近的金属材料101相比壁部附近的金屈材料101，在金属材料内更多地产生结晶核及／或结晶进行生长。其结果，虽然金属材料101通过注入时的动能搅拌，但是与壁部附近相比，固相率在底部附近变高。

即，与第一实施方式相同，容易提高半凝固状的金属材料101的底部的固相率，降低液相部分从底部垂下的可能性。其结果，与第一实施方式相同，可以没有必要排出液相部分的一部分，进而精确地进行铸入重量的控制，另外，还抑制气体进入排出液相部分的空洞而形成气孔。其结果，成形品的质量提高。

另外，在上述的说明中，空心部件31的材料和底部件33的材料为相同的材料，但这些材料也可以相互不同。

例如，也可以与第一实施方式相同，以底部件33的材料的导热系数比空心部件31的材料的导热系数高的方式选定各部件的材料。在该情况下，底部件33的冷却速度比空心部件31的冷却速度快的效果增大。

相反地，也可以以底部件33的材料的导热系数比空心部件31的材料的导热系数低的方式选定各部件的材料。但是，在该情况下，为了底部件33的冷却速度比空心部件31的冷却速度快，相对于空心部件31的厚度，需要充分增厚底部件33的厚度。

（第三实施方式）

第三实施方式与第一实施方式相比，只有注入液状的金属材料之前的底部件及空心部件的温度不同。因此，使用与第一实施方式相同的符号并参照图1及图2。另外，没有特别说明的方面与第一实施方式相同。

第三实施方式中，底部件33及空心部件31在注入液状的金属材料101之前，利用冷却装置23形成相互不同的温度。具体而言，空心部件31形成比金属材料101的液相线温度低的第四温度T₄，底部件33形成比第四温度T₄更低的第五温度T₅。

因此，例如，在底部件33及空心部件31的厚度及材料相同的情况下，底部件33的金属材料101的冷却速度比空心部件31的冷却速度快。

第三实施方式中，也可以采用第一及第二实施方式中说明的使底部件33的冷却速度比空心部件31的冷却速度更快的方法。即，也可以将构成底部件33的材料的导热系数设为比构成空心部件31的材料的导热系数高，或使底部件33的厚度比空心部件31的厚度厚。

另外，在第三实施方式中，也可以将构成底部件33的材料的导热系数设为比构成空心部件31的材料的导热系数低及／或使底部件33的厚度比空心部件31的厚度薄。即使在这种情况下，如果将第五温度T₅设定成比第四温度T₄充分低的温度，则与空心部件31的冷却速度相比，能够增大底部件33的冷却速度。

另外，第三实施方式中，优选在空心部件31及底部件33上分别设置温度传感器及冷却装置且相互独立地进行温度的反馈控制。

如上，第三实施方式中也与第一实施方式相同，底部件33的金属材料101的冷却速度比空心部件31的金属材料101的冷却速度快。

因此，与第一实施方式相同，容易提高半凝固状的金属材料101的底部的固相率，降低液相部分从底部垂下的可能性。其结果，与第一实施方式相同，可以没有必要排出液相部分的一部分，进而精确地进行铸入重量的控制，另外，还抑制气体进入排出液相部分的空洞而形成气孔。其结果，成形品的质量提高。

本发明不限定于以上的实施方式，也可以用各种方式实施。

制造装置的整体构成并不限定于利用铸桶从保持炉汲出液状的金属材料并注入于容器的构成。例如，也可以代替保持炉及铸桶，而使用熔融一次注射量的金属材料的坩埚，利用该坩埚向容器注入金属材料。另外，例如也可以从保持炉经由适当的流路向容器注入液状的金属材料，

半凝固金属的制造的全部工序不需要利用制造装置自动地进行。例如，加热装置的控制、冷却装置的控制及浇注装置的控制的至少任一项也可以由作业者进行。另外，例如，加热、冷却及浇注的至少任一项也可以不利用称为装置那样的设备来实现。

本实施方式中，仅将液状的金属材料从一定程度的高度注入于容器中而得到半凝固金属，但也可以适当进行搅拌等。另外，本实施方式中，完全没有进行从半凝固金属排出液相部分的一部分，但也可以进行该排出。即使在该情况下，通过提高底部的固相率，也实现与目前相比抑制排出量的效果。

空心部件及底部件并不限于可相互拆装的部件，也可以不能相互分离地接合。也可以不在容器上设置孔部（间隙21h）。孔部不限于利用空心部件及底部件的间隙形成，也可以是形成于空心部件本身或底部本身的孔部。

在以容器设置孔部（间隙21h）为特征的情况下，容器不限于由空心部件及底部件构成的容器，也可以是将整体一体成形的容器。另外，孔部（间隙21h）不限于利用空心部件及底部件的间隙形成的孔部，也可以是形成于一体形成的容器的孔部，或形成于空心部件本身或底部件本身的孔部。

空心部件与底部件之间的间隙不限于通过在空心部件的缘部形成切口而构成的间隙。例如也可以通过在底部件的缘部设置切口，在空心部件的开口的局部产生不堵塞的部分而构成间隙。另外，也可以以将空心部件从底部件浮起的方式保持空心部件及底部件，或使底部件的外形小于空心部件的开口，并适当保持空心部件及底部件。

冷却装置也可以在空心部件的冷却能力和底部件的冷却能力上存在差异。例如，制冷剂用的流路也可以以底部件的每单位面积的流路长度比空心部件的每单位面积的流路长度长的方式设置。另外，冷却装置也可以单独分开地控制空心部件的温度和底部件的温度。例如，也可以在空心部件及底部件上单独分开设置制冷剂的流路、热交换器及泵等，且在空心部件及底部件上单独分开地设置温度传感器。此外，在这种情况下，即使底部件的导热系数比空心部件的导热系数高，也可以将与底部件相接的金属材料的冷却速度设为比与空心部件相接的金属材料的冷却速度快，使金属材料及容器达到热平衡，可以得到与实施方式相同的效果。

本申请中，只要没有特别说明，则容器的下侧就是说将容器在上侧及下侧进行两等分时的下侧。容器的孔部优选设于从容器底部至容器高度的1／5的范围，更优选设于至1／10的范围。

Claims

1.一种半凝固金属的制造装置，具有：

加热装置，其加热金属材料；

容器；

冷却装置，其冷却所述容器；

浇注装置，其向冷却的所述容器注入被加热的所述金属材料，

所述容器具有：

空心部件，其构成该容器的壁部，上下两端开口且从上方开口注入所述金属材料；

底部件，其堵塞所述空心部件的下方开口而构成所述容器的底部，

所述底部件的所述金属材料的冷却速度比所述空心部件的所述金属材料的冷却速度快。

2.如权利要求1所述的半凝固金属的制造装置，其中，

所述底部件的厚度比所述空心部件的厚度厚。

3.如权利要求2所述的半凝固金属的制造装置，其中，

所述底部件的材料与所述空心部件的材料相同。

4.如权利要求1所述的半凝固金属的制造装置，其中，

所述底部件的材料的导热系数比所述空心部件的材料的导热系数高。

5.如权利要求1所述的半凝固金属的制造装置，其中，

所述冷却装置将所述底部件冷却至比所述空心部件低的温度。

6.如权利要求1所述的半凝固金属的制造装置，其中，

在所述容器的下侧形成有孔部，所述孔部的直径为所述金属材料所包含的液相部分不能流出至所述容器外且所述容器内的气体能流出至所述容器外的直径。

7.如权利要求6所述的半凝固金属的制造装置，其中，

所述空心部件和所述底部件可分离，

所述孔部由所述空心部件与所述底部件之间的间隙构成。

8.如权利要求7所述的半凝固金属的制造装置，其中，

构成所述空心部件下方的开口的缘部与所述底部件的上表面抵接，在该缘部形成有构成所述空心部件与所述底部件之间的间隙的切口。

9.一种半凝固金属的制造装置，具有：

加热装置，其加热金属材料；

容器；

冷却装置，其冷却所述容器；

10.一种半凝固金属的制造方法，将金属材料在比该金属材料的液相线温度高的温度状态下，注入到温度比所述液相线温度低的容器中，使所述金属材料的温度至该金属材料的固相线温度与所述液相线温度之间的温度，由此，使所述金属材料形成半凝固状，

所述容器具有：

11.一种半凝固金属的制造方法，将金属材料在比该金属材料的液相线温度高的温度状态下，注入到温度比所述液相线温度低的容器中，使所述金属材料的温度至该金属材料的固相线温度与所述液相线温度之间的温度，由此，使所述金属材料形成半凝固状，

在所述金属材料中，所述容器的与底部相接的部分的冷却速度比所述容器的与壁部相接的部分的冷却速度快。

12.一种半凝固金属的制造方法，将金属材料在比该金属材料的液相线温度高的温度状态下注入到容器中，在所述容器内使所述金属材料的温度至该金属材料的固相线温度与所述液相线温度之间的温度，由此，使所述金属材料形成半凝固状，

在所述容器形成有孔部，所述孔部的直径为所述金属材料所包含的液相部分不能流出至所述容器外的直径，

在向所述容器注入所述金属材料时，使所述容器内的气体从所述孔部流出至所述容器外。

13.一种半凝固金属，在容器内从液状形成半凝固状，

所述半凝固金属的下部的固相率比所述半凝固金属的上部的固相率高。