CN1909996A - 注射铸造装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可进行高融点金属的注射铸造的装置。本发明的注射铸造装置，包括：金属模(1)；配置成朝着该金属模的浇口(4)前后进退自如的套筒(27)；滑动自如地配设在该套筒内的柱塞(33)；加热手段(37)，其对供给到由所述套筒内壁和柱塞形成的原料收容部内的原料块(A)进行加热熔化；以及用于将原料块从上方供给所述原料收容部的原料块供给手段(47)。为了使加热熔化后的金属液难以流入柱塞与套筒的间隙，所述柱塞和/或套筒具有冷却手段。

Description

注射铸造装置

                                技术领域

本发明涉及注射铸造装置，更详细地说，涉及适合于高融点金属尤其是非晶质合金等活性金属成形用的真空注射铸造、在保持活性金属的金属液清洁状态的情况下可高速注射铸造的装置。

                                背景技术

近年来，作为可铸造出不带气孔的活性金属成形件的注射铸造法，已提出有以下成形方法：采用可朝金属模移动的套筒(スリ一ブ)，将原料块向原料收容部供给，该原料收容部由套筒内壁和滑动自如地配设在套筒中的柱塞上端面形成，在真空中将活性金属加热熔化，向金属模模腔内进行注射充填(参照专利第2977374号、日本特开平10-296424号、日本专利特开2001-246451号)。

注射温度为800℃左右的通常的压铸机(是熔化的金属量多、具有熔化槽、供给金属液的形式)中，对柱塞和套筒部分进行冷却(参照日本特公昭43-28806号)，但在以约1200℃以上的高温进行注射的上述真空注射铸造机中，如上述各专利公报所示，对柱塞和套筒不进行冷却。而且柱塞的头部没有使用活塞环。

真空注射铸造机不进行冷却的理由可以认为是，因为是冷室式压铸方式的压铸，是在套筒上部的原料收容部内以间歇方式熔化原料块的方式，因而使用的原料少，故有必要使熔化的金属的温度不下降。

但是，现有的真空注射铸造机中，因为不对柱塞和套筒进行冷却，故很有可能在注射时熔化的金属会流入套筒内面与柱塞(活塞)侧面的小的间隙内而凝固。其结果，摩擦阻力增加，严重时柱塞在套筒内无法移动，成为无法注射的状态。

有耐热性要求的套筒使用陶瓷时，套筒本身有可能因凝固的金属的阻力而在柱塞动作时遭到破坏，熔化的金属向真空室中喷出。

此外，在上述那样的真空注射铸造机中，曾被认为假如在套筒及柱塞上设置冷却机构时，则熔化的金属的温度不会上升，无法进行注射。因此，现有的真空注射铸造机中，没有对柱塞及套筒进行冷却，其结果，反而容易产生上述那样的问题，陷入进退两难的境地。

                                发明内容

有鉴于上述那样的现有技术，本发明的基本目的在于提供如下一种装置，该装置即使在融点约为1200℃或以上的高融点金属的注射铸造中，加热熔融后的金属液也难以流入柱塞和套筒的间隙，柱塞在套筒内的滑动动作能圆滑地进行，因而能稳定地注射，可制造高质量的铸造件。

此外，本发明的又一目的在于提供如下一种装置，该装置即使对于非晶质合金等活性金属，也能以一次的原料装填、不用解除加热熔化部的空间的真空状态就可连续地进行活性金属的注射成形，能廉价、批量生产高质量的注射成形件。

为了达到上述目的，采用本发明的基本形态，提供一种注射铸造装置，包括：金属模；配置成朝着该金属模的浇口前后进退自如的套筒；滑动自如地配设在该套筒内的柱塞；以及加热手段，其对供给到由所述套筒内壁和柱塞形成的原料收容部内的原料块进行加热熔化，其特征在于，所述柱塞和/或套筒具有冷却手段。

采用一次的原料装填就可连续地进行注射成形的形态，提供一种注射铸造装置，包括：金属模；朝着该金属模的浇口前后进退自如地配置在该金属模的下方的套筒；滑动自如地配设在该套筒内的柱塞；加热手段，其对供给到由所述套筒内壁和柱塞形成的原料收容部内的原料块进行加热熔化；以及用于将原料块从上方供给所述原料收容部的原料块供给手段，其特征在于，所述柱塞和/或套筒具有冷却手段。所述原料块供给手段最好包括：装有多个原料块的收纳装置；将装在该收纳装置内的原料块向上方移送的手段；将移送至收纳装置上方的原料块移送至套筒上方的手段。

在较好的形态中，在所述柱塞内形成在轴线方向延伸的内部空间，在该内部空间内，以在其周围即在柱塞头部附近的顶端部及管壁周围留有空间部状态，配置有制冷剂供给管，通过所述制冷剂供给管供给的制冷剂从其顶端部流出，在所述柱塞的内部空间内流过。而在所述套筒的外周面上设有周壁上形成有蛇腹状的流路的冷却用套管。所述冷却用套管最好是被分割的。

在另外较好的形态中，作为柱塞及套筒使用不同的材质。通过使柱塞和套筒的热膨胀率不同，可有效地防止间隙的形成。例如，所述柱塞由Fe、Ni、Co、W、Ta、Nb等具有800℃或以上的融点的金属或合金构成，或所述柱塞的一部分或全部由陶瓷构成。另一方面，所述套筒例如由陶瓷构成。

另外，在所述柱塞的头部周面上设置活塞环，或所述柱塞具有与本体部分分体的头部也是有效的。

发明的效果

如上所述，本发明的注射铸造装置，包括：金属模；配置成朝着该金属模的浇口前后进退自如的套筒；滑动自如地配设在该套筒内的柱塞；以及加热手段，其对供给到由所述套筒内壁和柱塞形成的原料收容部内的原料块进行加热熔化，因为所述柱塞和/或套筒具有冷却手段，故加热熔化的金属液难以流入柱塞与套筒的间隙内。尤其是在柱塞内形成在轴线方向延伸的内部空间，在该内部空间内，以在其周围即在柱塞头部附近的顶端部及管壁周围留有空间部的状态，配置有制冷剂供给管，通过所述制冷剂供给管供给的制冷剂从其顶端部流出，沿着周壁在所述柱塞的内部空间内流过，因而能在上部加热引起的影响小的状态下供给制冷剂用流体，能高效地冷却柱塞上部。另外，作为柱塞及套筒使用不同的材质，通过使热膨胀率不同，可有效地防止间隙的形成。其结果，柱塞能滑利地在套筒内进行滑动动作，故能在没有柱塞滑动动作问题的情况下进行注射，稳定地制造高质量的铸造件。

另外，通过将上述注射机构与原料块供给手段组合，即使对于非晶质合金等活性金属，也能以一次的原料装填、不用解除加热熔化部的空间的真空状态就可连续地进行活性金属的注射成形，能廉价、批量生产高质量的注射成形件。

                                附图说明

图1是本发明的真空注射铸造装置的一实施例的简要局部剖面主视图。

图2是本发明的真空注射铸造装置所使用的柱塞的一实施例的简要剖视图。

图3是本发明的真空注射铸造装置所使用的套筒及冷却用套管的一实施例的简要局部剖面侧视图。

图4是图3所示的套筒及冷却用套管的俯视图。

图5是图3所示的套筒及冷却用套管的V-V线剖视图。

图6是表示本发明的真空注射铸造装置所使用的原料块供给机构的局部立体图。

图7是表示图6所示的原料块供给机构的局部剖面侧视图。

图8是表示图6所示的原料块供给机构的局部俯视图。

图9是表示本发明的真空注射铸造装置的一实施例的简要局部剖面主视图，表示成形件排出工序。

图10是本发明的真空注射铸造装置所使用的柱塞的又一实施例的简要局部剖视图。

                              具体实施方式

如上所述，本发明的注射铸造装置的特征在于，包括：金属模；配置成朝着该金属模的浇口前后进退自如的套筒；滑动自如地配设在该套筒内的柱塞；以及加热手段，其对供给到由所述套筒内壁和柱塞形成的原料收容部内的原料块进行加热熔化，通过在所述柱塞和/或套筒设置冷却手段来对柱塞上部进行冷却，则加热熔融的金属液难以流入柱塞与套筒的间隙内。即，一般来说越是加热至高温的金属液越是容易流入柱塞与套筒的间隙内，但本发明的特征在于能防止上述情况发生，使柱塞在套筒内圆滑地进行滑动动作。

根据本发明人的研究，通过如上所述对柱塞上部进行冷却，使加热熔融后的金属液在稍微流入柱塞与套筒的间隙内的状态下急剧冷却、凝固，可防止金属液进一步的流入，同时防止对金属液过度的冷却，其结果，能在没有多大影响的情况下加热熔融金属块，并且流入柱塞与套筒的间隙内凝固的部分很少，故滑动阻力稍微上升，发现不影响柱塞在套筒内的滑动动作，从而最终完成了本发明。

为了高效地冷却柱塞上部，以下构成是有效的，即在柱塞内形成在轴线方向上延伸的内部空间，制冷剂供给管在该内部空间内配置成，在其周围即在柱塞头部附近的顶端部及管壁周围留有空间部，通过所述制冷剂供给管供给的制冷剂从其顶端部流出，沿着周壁在所述柱塞的内部空间内流过。通过这样的构成，能在上部的加热所造成的影响较小的状态下供给制冷剂用流体，有效地对柱塞上部进行冷却。另外，与柱塞的冷却相结合，在套筒的外周面设有周壁内形成有蛇腹状的流路的冷却用套管，最好配设容易安装的、分割状态的冷却用套管，这对柱塞上部的高效冷却更有效。此外，通过使用不同的材质作为柱塞及套筒而热膨胀率不同的构成，能有效地防止间隙的形成，使流入柱塞与套筒的间隙内的金属液部分更少。另外，通过采用不同种类的材质，可减小热量的流失，对抑制柱塞的温度上升也有效。

另外，在本发明的注射铸造装置的较好的形态中，与所述注射机构相结合，具有原料块供给手段，其用于将原料块从上方供给到由所述套筒内壁和柱塞形成的原料收容部。由此，可短时间高效地进行原料块供给，使柱塞的行程最小化，可防止柱塞与套筒之间的间隙引起的动作不良。又，能有效地将加热源所加热后的原料块供给金属模模腔内。所述原料块供给手段最好包括：装有多个原料块的收纳装置；将配设在该收纳装置内的原料块向上方移送的手段；将移送至收纳装置上方的原料块移送至套筒上方的手段。由此，可使装置小型化，能高效地进行原料块的移送、供给。

从上述说明可见，本发明的注射铸造装置，并不局限于非晶质合金等的活性金属，可适用于整个融点约为1200℃或以上的高融点金属的注射铸造，尤其适合于需要真空室的非晶质合金等的活性金属的注射铸造。尤其是通过将原料块供给手段与上述注射机构结合，不用解除真空室内的真空状态就可将大量原料块连续、自动地向套筒上部的原料收容部供给，故即使是容易氧化的、或因过热而容易热劣变的活性金属，也可在真空状态下连续、自动地注射成形。其结果，能廉价地大量生产高质量的注射成形件。

实施例

以下，对附图所示的本发明的实施例进行说明，并同时对本发明的其他特征及作用、效果进行说明。

图1至图9表示本发明的真空注射铸造装置的一实施例，图中，符号1是金属模，包括固定下模2和可动上模3。具有浇口4的下模2固定在主模座7上，且他们之间利用O形环等密封部件(未图示)进行密封，而该主模座7在对应处具有圆形的开口部6。在主模座7上平行地立设有多根立柱(タイバ一)9，在其上端部固定有固定盘10。立柱9的根数在本实施例中为4根，当然不限于此，既可是3根或2根，也可是4根以上。安装在该立柱9上的可动盘11利用安装在固定盘10上的合模用缸12进行升降。可动盘11的下部通过固定部件13及连接部件14(也可与固定部件13成为一体)固定有可动上模3，该可动上模3随可动盘11的升降而进行升降，而可动上模3具有在固定下模2的分离面(パ一テインダ面)上形成的模腔5。在可动盘11及固定部件13的规定位置形成有金属模排气孔15，又在可动盘11、固定部件13、连接部件14、可动上模3及固定下模2之间分别由密封部件(未图示)进行密封。

在金属模1上插入有多根可朝模腔5内伸出的推杆16(图示例为一对，也可对应于模腔的个数为3根或以上)，这些推杆16的连接杆17穿过可动盘11及固定部件13，通过朝上方的施力手段及阻挡手段(未图示)使各推杆16的下端面与金属模模腔5的上表面一致。当注射成形结束后可动盘11上升至上死点，则连接杆17的上端面与之相一致地安装在固定盘10上的推出缸18的缸杆19的下端面抵接，通过使推出缸18动作，缸杆19将连接杆17下推，则推杆16朝模腔5内伸出。

此外，在可动盘11的下表面夹着密封部件(未图示)固定有以围绕可动上模3的状态下垂的筒状的真空外壳20，另一方面，在主模座7上表面的对应位置同样夹着密封部件固定有密封用框体21，在可动盘11下降，可动上模3对固定下模2进行合模时，真空外壳20的外表面通过密封部件(未图示)与密封用框体21的内表面滑动接触，可形成密闭的注射成形部空间X。

另外，在主模座7的规定位置安装有成形件排出缸22(出于图示方便，仅在图9表示)，其具有以规定的高度接近注射成形部或从注射成形部后退的臂部23。

另一方面，在主模座7的下部配设有用于密闭形成加热熔化部空间Y的真空室24，并由框架(未图示)支承。所述注射成形部空间X与真空室24内的加热熔化部空间Y之间的切断及连通是利用对开口部6的关闭及打开来进行的，而对开口部6的关闭及打开是利用闸门缸25(出于图示方便，仅在图9表示)使屏蔽闸门26动作，与主模座7的下表面滑动接触地前进、后退来进行的。当然，屏蔽闸门也可是回转式。

真空泵(由扩散泵和回转泵构成)的真空排气系统的一个路径L1(金属模排气路径)与可动盘11及固定部件13上形成的金属模排气孔15连接，进行排气使注射成形部空间X内达到规定的真空度，其他路径L2与真空室24连接，进行排气使加热熔化部空间Y内达到规定的真空度。在金属模排气路径L1上也连接有用于解除注射成形部空间X的真空状态的金属模空气阀及真空备用箱(リザ一ブタンク)(未图示)，在将可动上模3与固定下模2合模后能使注射成形部空间X瞬间成为真空状态。

又可在真空室24上连接惰性气体容器，也可根据不同种类的使用原料可在Ar等惰性气体氛围下进行加热熔化。

在真空室24内的与固定下模2的浇口4及主模座7的开口部6对齐位置的正下方设有圆筒状的套筒27及一分为二的冷却用套管28，该冷却用套管28被安装成围绕着套筒27周围，套筒27及冷却用套管28的下端部通过保持部件30固定在升降板31上，该升降板31由套筒移动缸32驱动，由导向杆36引导，使套筒27及冷却用套管28整体进行升降。因此，通过套筒移动缸32动作使升降板31进行升降，套筒27及冷却用套管28朝着金属模1的浇口4上升或下降至最初位置。

另一方面，在套筒27及冷却用套管28的内部具有设置成滑动自如的柱塞33，该柱塞33通过升降板34由安装着的注射缸35驱动，在导向杆36的引导下在套筒27及冷却用套管28内上下滑动。

在套筒27的上部周围设有高频感应加热用线圈37作为加热手段。作为加热手段并不局限于高频感应加热，当然也可采用电阻加热等其他公知的加热方法。

如图2所示，所述柱塞33包括：罩盖状的头部38；与该头部38旋合的中空状的筒体部39；固定在该筒体部39下端部的中空管部40；安装该中空管部40的上部基部41；固定在该上部基部41上的下部基部42；下端部安装在上部基部41上的制冷剂供给管43，其在所述头部38、中空状筒体部39及中空管部40的内部空间内沿轴线方向延伸。制冷剂供给管43配置成其周围即柱塞头部附近的顶端部及管壁周围留有空间部，且上述空间部与上部基部41内形成的流路44连通，制冷剂供给管43的下端部与下部基部42内形成的流路45连通。因此，从上述下部基部42内形成的流路45通过制冷剂供给管供给的水、油等制冷剂流体从制冷剂供给管43的顶端部沿周壁流过上述柱塞的内部空间内，并从上部基部41内形成的流路44排出。在上述头部38的上部外周面上安装有2个(可是任意数量)表面与该外周面为同一面的活塞环46。通过如此结构，在上部的加热所造成的影响小的状态下供给制冷剂用流体，可高效地冷却柱塞上部。例如，载放在柱塞上端面上的金属块在1200℃加热熔化时，上述头部38的上端部约为800～900℃，制冷剂供给管43的顶端部附近约为500～600℃左右。处于高温下的头部38的材质最好是陶瓷。

如上所述，在套筒27周围，如图3至图5所示，安装有围绕套筒27的一分为二形式的冷却用套管28。各套管部分28a、28b的侧壁分别独立地形成蛇腹状的制冷剂流路29a、29b，在这些制冷剂流路29a、29b上分别安装有制冷剂管29(也可参照图6)。

此外，在真空室24内的上述套筒27的侧方设有原料块供给装置47。如图6至图8所示，该原料块供给装置47包括：转台48；被设置在转台上的多个(图示例为4个，但也可是2个或3个或大于等于5个)立式筒状的原料收容筒体49，其形成与所述套筒27的高度位置对齐这样的上端位置关系；作为将装在该原料收纳筒体49内的原料块A向上方移送的手段发挥作用的升降销51；作为将移送至原料收纳筒体49上方的原料块A移送至套筒上方的手段的臂部50。转台48与设置在其上的原料收纳筒体49构成为盒式收纳装置，各原料收纳筒体49内装有的原料块全部用完后，整体更换为新的盒式收纳装置。

在转台48上的原料收纳筒体49的设置位置形成有孔部53，插入该孔部53的升降销51通过缸体52的动作将收容在原料收纳筒体49内的原料块A依次分级性地向上方移送。在原料供给时，如图7及图8所示，臂部50夹持从原料收纳筒体49伸出的原料块A，在缸体54的驱动下前进，从套筒27的上方朝套筒27内投入原料块A。在臂部50返回原来位置后，缸体52再次动作，将收容在原料收纳筒体49内的原料块A向上方移送一级。这样，当负荷传感器检测到收容在1个原料收纳筒体49内的原料块A全部用完后，缸体52动作而使升降销51下降以便其从孔部53抽出。此后，通过步进电机(未图示)的旋转，将转台48旋转规定的角度，使下一原料收纳筒体49的孔部53位于升降销51上方。这样，收容在原料收纳筒体49内的原料块A依次供给套筒27内。

下面对使用上述装置的注射成形工序进行说明。首先，在由套筒27内壁和柱塞33形成的原料收容部内装填有原料块A的状态下，对高频感应加热用线圈37通电，使原料块A加热熔化。此时，可动上模3与固定下模2合模，真空外壳20内的注射成形部空间X被抽成真空，处于可注射成形的状态。

套筒27内的金属液达到规定温度后(温度测量可采用在柱塞33内设置热电偶或在固定下模上设置辐射温度计等合适的方法)对高频感应加热用线圈37进行消磁，闸门缸25动作使屏蔽闸门26打开，使注射成形部空间X与加热熔化部空间Y连通。在此阶段套筒移动缸32及注射缸35立即同步动作，套筒27及柱塞33上升，套筒27的上端与金属模1的浇口4周围紧密接触，被上升规定距离的柱塞33加压后的金属液注射充填在金属模模腔5内，由金属模1吸收热量而急冷凝固成形。此时，金属模1因为是从成为金属液流的末端侧的推出部(エジエクタ部)通过可动盘11的金属模排气孔15进行排气的，故金属液流跟随排气气流充填在金属模模腔5内，故不容易卷入气泡。

如图9所示，注射成形后使套筒27和柱塞33后退至原来的位置，关闭屏蔽闸门26后，可动盘11在合模缸12的驱动下上升，从而打开金属模1。当可动盘11到达上死点后，推杆16的连接杆17上端面处于与推出缸18的缸杆19下端面抵接的状态。在此阶段，凝固后的成形件B与可动上模3一起脱离固定下模2，故推出缸18动作使推杆16朝下方伸出，从而使成形件B脱离可动上模3而落在固定下模2上。接着，成形件排出缸22动作，臂部23前进，夹持成形件B后进行后退，向装置外取出成形件B。成形件排出后，合模缸12再次动作使金属模1闭合，进入下一注射循环。

图10表示柱塞的变形例。该柱塞33a在以下方面与上述实施例不同：在罩盖状的上部头部38a与中空状的下部头部38b之间夹设有弹性夹55(コレクトチヤツク)。该弹性夹55通过推入上部头部38a，可使弹性夹55紧紧地夹在上部头部38a和下部头部38b之间。另外，在上部头部38a和弹性夹55之间夹设有金属板56以使上部头部38a不与水等制冷剂流体接触。此外，在下部头部38b的上端部外周面上安装有2个(可是任意数量)表面与该外周面为同一面的活塞环46。中空状的筒体部39旋合在下部头部38b上，中空管部40固定在该筒体部39的下端部上，将制冷剂供给管43设置成在筒体部39及中空管部40的内部空间内沿轴线方向延伸，通过制冷剂供给管供给的水、油等制冷剂流体从制冷剂供给管43的顶端部沿周壁流过上述柱塞的内部空间后排出，这方面与上述实施例相同，另外，处于高温下的上部头部38a的材质最好是陶瓷。作为其他柱塞的上部头部安装的变形例也可考虑螺钉固定、钎焊等。

使用上述注射机构，与以往的没有对套筒及柱塞进行冷却的(也没有使用活塞环)情况相比，可得到以下表1所示的效果。本发明中作为柱塞使用了图10所示结构的柱塞。铸造的合金是非晶质合金(Zr₆₀Al₁₅Co_2.5Ni_7.5Cu₁₅合金)。

表1

	本发明	没有对柱塞及套筒冷却，没有活塞环
			熔融金属的流入(柱塞与套筒的间隙)	0次/天	5次/天
运行周期	1～4分钟/次	＞90分钟/次(每次需要清扫流入部分)
			停止次数	0次/天	每次注射后需要停止、清扫

以上对本发明的装置的较佳实施例进行了说明，本发明并不局限于上述实施例，可进行各种设计变更。本发明的装置适合于以下合金的注射成形，这些合金是至少含有1种易氧化、易热劣变的活性金属例如Al、Mg、Fe、Ti、Zr、Hf、Y、La、Ce、Nd、Sm及Mm(ミツシユメタル：稀上金属混合物)等活性金属元素、合金内的活性金属元素之和为50原子％或以上，但并不局限于此，可利用于高融点的各种金属的注射成形。

本发明的装置尤其能很好地应用于具有由以下通式(1)～(6)中的某一个所表示的组成的非晶质合金的注射成形。

通式(1)：M¹ _aM² _bLn_cM³ _dM⁴ _eM⁵ _f

不过，M¹是从Zr及Hf中选出的1种或2种元素，M²是从由Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Nb、Ti、V、Cr、Zn、Al及Ga构成的组中选出的至少1种元素，Ln是从由Y、La、Ce、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Yb及Mm(稀土类元素的集合体即稀土金属混合物)构成的组中选出的至少1种元素，M³是从由Be、B、C、N及O构成的组中选出的至少1种元素，M¹是从Ta、W及Mo构成的组中选出的至少1种元素，M⁵是从由Au、Pt、Pd及Ag构成的组中选出的至少1种元素，a、b、c、d、e及f分别是原子％，25≤a≤85，15≤b≤75，0≤c≤30，0≤d≤30，0≤e≤15，0≤f≤15。

通式(2)Al_100g-h-1Ln_gM⁶ _hM³ _i

不过，Ln是从由Y、La、Ce、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Yb及Mm构成的组中选出的至少1种元素，M⁶是从Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W构成的组中选出的至少1种元素，M³是从由Be、B、C、N及O构成的组中选出的至少1种元素，g、h及i分别是原子％，30≤g≤90，0≤h≤55，0≤i≤10。

通式(3)Mg_100-pM⁷ _p

不过，M⁷是从由Cu、Ni、Sn及Zn构成的组中选出的至少1种元素，p是原子％，5≤p≤60。

该非晶质合金混合焓为负且较大，非晶形的形成能力佳？。

通式(4)Mg_100-q-rM⁷ _qM⁸ _r

不过，M⁷是从由Cu、Ni、Sn及Zn构成的组中选出的至少1种元素，M⁸是从由Al、Si及Ca构成的组中选出的至少1种元素，q及r分别是原子％，1≤q≤35，1≤r≤25。

如该非晶质合金那样，在上述通式(3)的合金中用原子半径小的元素M⁸(Al、Si、Ca)填满非晶形结构中的间隙，因而其结构稳定化，提高非晶形的形成能力。

通式(5)Mg_100-q-sM⁷ _qM⁹ _s

通式(6)Mg_100-q-r-sM⁷ _qM⁸ _rM⁹ _s

不过，M⁷是从由Cu、Ni、Sn及Zn构成的组中选出的至少1种元素，M⁸是从由Al、Si及Ca构成的组中选出的至少1种元素，M⁹是从由Y、La、Ce、Nd、Sm及Mm构成的组中选出的至少1种元素，q、r及s分别是原子％，1≤q≤35，1≤r≤25，3≤s≤25。

如这些非晶质合金那样，通过在上述通式(3)及(4)的合金中用添加稀土类元素，提高非晶形的热稳定性。

上述非晶质合金中，玻化温度(Tg)与结晶温度(Tx)温度差极大的Zr-TM-Al系及Hf-TM-Al系(TM：过渡性金属)非晶质合金为高强度、高耐腐蚀性，过冷却液体区域(玻化区域)ΔTx＝Tx-Tg非常大，为30K或以上，尤其是Zr-TM-Al系非晶质合金为60K或以上，表示在该温度区域，由于粘性流动，即使是数10MPa或以下的低应力也具有非常良好的加工性能。另外，即使利用冷却速度为数10K/s程度的铸造法也能得到非晶质块状材料(バルク材)等、具有非常稳定、容易制造的特征。这些合金即使利用从金属液开始的金属模铸造、或利用玻化区域的粘性流动进行的成形加工，都可形成非晶质材料，同时能真实地再现金属模形状及尺寸。

本发明所利用的这些Zr-TM-Al系及Hf-TM-Al系非晶质合金的ΔTx因合金组成和测量方法的不同而有所差异，但都具有极大的ΔTx的范围。例如，Zr₆₀Al₁₅Co_2.5Ni_7.5Cu₁₅合金(Tg：652K，Tx：768K)的ΔTx极大，为116K。硬度在室温至Tg附近，威氏硬度(Hv)为460(DPN)，拉伸强度达到1,600MPa，弯曲强度达到3,000MPa。热膨胀率α从室温至Tg附近较小，为1×10^-5/K，拉伸弹性模量为91Gpa，压缩时的弹性极限超过4～5％。此外，韧性好，夏氏冲击值为60～70kJ/m²。尽管显示出如此极大强度的特性，但当加热至玻化区域时，流动应力下降至10MPa左右。因此，加工极其容易、可成形出低应力且形状复杂的微小零件和高精度零件是本合金的特征。而且还具有如下特征：由于所谓玻璃(非晶质)的特性，加工(变形)表面的平滑性极好，实质上不会产生使晶体合金变形时那样在表面出现滑移带的台阶等。

一般来说，非晶质合金加热至玻化区域后经过长时间的保持就会开始结晶，但本合金那样ΔTx宽的合金其非晶质相稳定，若适当地选择ΔTx内的温度的话，至2小时左右不会发生结晶，不必担心在通常的成形加工中结晶的问题。

本合金在从金属液开始的凝固中也能发挥该特性。一般来说非晶质合金的制造被认为需要急速冷却，但本合金在冷却速度为10K/s程度的冷却下也能从金属液容易地得到由非晶质单相构成的块状材料。其凝固表面还是极其平滑，具有连金属模表面的微米级的研磨伤痕都能真实地进行再现的转印性。

因此，若将本合金用作铸造材料，只要金属模表面具有满足成形件的要求特性的表面质量，则铸造材料上也就能原样再现金属模的表面特性，可省略或缩短尺寸调整的、表面粗糙度调整的工序。

如上所述，同时具有较低硬度、大的拉伸强度及大的弯曲强度、较低的拉伸弹性模量、高的弹性界限、高耐冲击性、高耐磨性、表面平滑性、高精度的铸造性这样的特征，适合于用作光连接器的金属箍和毛细管、套筒、V槽基板等、齿轮和微型机器等精密零件等、各种领域的成形件的材料。非晶质合金具有高精度的铸造性及加工性，且具有可真实地再现金属模的模腔形状的优良的转印性，故通过恰当地制作金属模，就可利用金属模铸造法，以单一的工艺流程很好地批量制造满足规定形状、尺寸精度及表面质量的成形件。

另外，作为适用本发明的非晶质合金成形件的制造所使用的材料，除了上述非晶质合金以外，也可使用日本专利特开平10-186176号、日本专利特开平10-311923号、日本专利特开平11-104281号、日本专利特开平11-189855号等记载的非晶质合金等以往公知的各种非晶质合金。上述专利文献揭示的内容引用加入到本说明书中。

工业上利用的可能性

本发明的注射铸造装置适合于各种金属尤其是非晶质合金等活性金属的各种成形件的制造。

(元件符号说明)

1：金属模  2：固定下模  3：可动上模  4：浇口  5：模腔  11：可动盘  12：合模用缸  15：金属模排气孔  16：推杆  18：推出缸  20：真空外壳  24：真空室  27：套筒  28、28a、28b：冷却用套管  29a、29b：制冷剂流路  33、33a：柱塞  37：高频感应加热用线圈38：头部  38a：上部头部  38b：下部头部  43：制冷剂供给管  46：活塞环  47：原料块供给装置  48：转台  49：原料收纳筒体  50：臂部  51：升降销  52、54：缸体  55：弹性夹

Claims (11)

1.一种注射铸造装置，包括：金属模(1)；配置成朝着该金属模(1)的浇口(4)前后进退自如的套筒(27)；滑动自如地配设在该套筒内的柱塞(33，33a)；以及加热手段(37)，其对供给到由所述套筒内壁和柱塞形成的原料收容部内的原料块(A)进行加热熔化，其特征在于，所述柱塞(33，33a)和/或套筒(27)具有冷却手段。

2.一种注射铸造装置，包括：金属模(1)；朝着该金属模(1)的浇口(4)前后进退自如地被配置在该金属模(1)的下方的套筒(27)；滑动自如地配设在该套筒内的柱塞(33，33a)；加热手段(37)，其对供给到由所述套筒内壁和柱塞形成的原料收容部内的原料块(A)进行加热熔化；以及用于将原料块从上方供给到所述原料收容部内的原料块供给手段(47)，其特征在于，所述柱塞(33，33a)和/或套筒(27)具有冷却手段。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在所述柱塞(33，33a)内形成有在轴线方向延伸的内部空间，在该内部空间内，以在柱塞头部附近的顶端部及管壁周围留有空间部的状态，配置有制冷剂供给管(43)，通过所述制冷剂供给管供给的制冷剂从其顶端部流出，在所述柱塞的内部空间内流过。

4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，在所述套筒(27)的外周面上设有在周壁内形成有蛇腹状的流路(29a，29b)的冷却用套管(28，28a，28b)。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述冷却用套管(28，28a，28b)是被分割的。

6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述柱塞(33，33a)由具有800℃或以上的融点的金属或合金构成。

7.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述柱塞(33，33a)的一部分或全部由陶瓷构成。

8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，在所述柱塞(33，33a)的头部周面上设有活塞环(46)。

9.如权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述柱塞(33，33a)具有与本体部分分体的头部(38，38a，38b)。

10.如权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述套筒(27)由陶瓷构成。

11.如权利要求2至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述原料块供给手段(47)包括：装有多个原料块(A)的收纳装置(48，49)；将装在该收纳装置内的原料块向上方移送的手段(51，52)；将移送至收纳装置上方的原料块移送至套筒上方的手段(50，54)。

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