DE69916708T2

DE69916708T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Spritzgiessen halbflüssiger Metalle

Info

Publication number: DE69916708T2
Application number: DE69916708T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Aki-gun Sakamoto; Kyoso Aki-gun Ishida; Yukio Aki-gun Yamamoto
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: US6619370B2; KR20000011472A; EP0968782B1; DE69916708D1; KR100600270B1; CN1242273A; JP2000015414A; JP3370278B2; US20020017371A1; EP0968782A2; CN1128031C; EP0968782A3; TW418135B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgießen halbgeschmolzener Metalle, um aus einem halbgeschmolzenen Metall dünne Erzeugnisse zu formen, und eine Vorrichtung zur Herstellung derselben.
Stand der Technik
Als ein Verfahren zur Herstellung von aus Metall gegossenen Gegenständen mit einer höheren inneren Qualität als solche, die durch das Schalengußverfahren hergestellt werden, ist ein Verfahren zum Spritzgießen halbgeschmolzener Metalle bekannt, bei dem geschmolzenes Metall (zum Beispiel Magnesiumlegierung) in einem halbgeschmolzenen Zustand, der bei einer Temperatur gehalten wird, die die Liquidustemperatur der Legierung nicht übersteigt, in einen Hohlraum einer Form eingespritzt wird, wie in der japanischen Patentschrift JP-B 2-015620 offenbart, die der US-Patentschrift Nr. 4 694 882 entspricht. Da das Verfahren zum Spritzgießen halbgeschmolzener Metalle es erlaubt, die Schmelze bei relativ niedrigen Temperaturen zu gießen, kann es eine längere Nutzungszeit der Form als das Druckgußverfahren aufweisen und verbessert überdies die Formhaltigkeit der Gußerzeugnisse.
Wenn dünne Gußerzeugnisse mit Dicken von nicht mehr als 1,5 mm in einem Produktabschnitt, der einem engen Hohlraum entspricht, durch Spritzgießen geformt werden, erstarrt das geschmolzene Metall in solch einem engen Hohlraum zu schnell, um einwandfreie Gußerzeugnisse zu ergeben. Daher ist eine höhere Einspritzgeschwindigkeit erforderlich, um die Schmelze ohne solch ein Problem gießen zu können. Das Verfahren zum Spritzgießen halbgeschmolzener Metalle ist hervorragend und ohne wesentliche Gußnähte. Beim Schalenguß führt die Hochgeschwindigkeitseinspritzung oft zu vielen Gußnähten, die wirtschaftlich nachteilig sind und auch eine Störung im geschmolzenen Metallfluß verursachen, was eine noch geringere innere Qualität zur Folge hat.
Da aber Metallmaterialien im Verfahren zum Spritzgießen halbgeschmolzener Metalle in einem halbschmelzenden Zustand bei einer Temperatur vergossen werden, die nicht über einer Liquidustemperatur der Legierung liegt, neigt das Fließvermögen des geschmolzenen Metalls dazu, niedriger zu sein, wodurch die Möglichkeit erhöht wird, daß der Hohlraum nicht vollständig mit dem halbgeschmolzenen Metall gefüllt wird. Ohne die Einstellung geeigneter Gießbedingungen wäre es schwierig, das Verfahren zum Spritzgießen halbgeschmolzener Metalle auf das Gießen von dünnen, einwandfreien Produkten anzuwenden, die fehlerfrei sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben beschriebenen Probleme entwickelt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Spritzgießen von dünnen, einwandfreien Gußerzeugnissen mit halbgeschmolzenen Metallen, wobei die Gießbedingungen auf geeignete Weise so eingestellt sind, daß das Fließvermögen der Schmelze auf ein ausreichendes Niveau gehalten wird.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung von Gießbedingungen, die für das Spritzgießen von dünnen, einwandfreien Gußerzeugnissen mit halbgeschmolzenen Metallen einzustellen sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung zum Spritzgießen von dünnen, einwandfreien Gußerzeugnissen mit halbgeschmolzenen Metallen, wobei die Gießbedingungen auf geeignete Weise so eingestellt sind, daß das Fließvermögen der Schmelze auf ein ausreichendes Niveau gehalten wird.
Um die obige Aufgabe zu erreichen, wird der folgenden Erfindung gemäß vor dem Einspritzen des halbgeschmolzenen Metalls die Größe der Kristallkörner, die in der halbgeschmolzenen Schmelze suspendiert sind, so definiert, daß sie relativ zur durchschnittlichen Dicke eines zu gießenden Produkts ein ausreichend kleineres festes Niveau aufweist, um das Fließvermögen der Schmelze nicht zu verringern und dadurch ein sehr dünnes Produkt mit ausreichenden Eigenschaften zu erhalten. Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
Erfindungsgemäß wird das geschmolzene Metall mit einer höheren Geschwindigkeit an einer Angußöffnung in den Formhohlraum zugeführt, um das Fließvermögen der halbgeschmolzenen Schmelze zu erhöhen und dadurch die Qualität des sehr dünnen Gußerzeugnisses zusätzlich zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird die feste Fraktion Fs in der halbgeschmolzenen Schmelze, die zugeführt wird, so definiert, daß sie in Bezug auf die Korngröße D (μm) der festen Phase in der Schmelze ein kleineres Niveau aufweist, um das Fließvermögen beim Zuführen der Schmelze in die engen Hohlräume zu erhöhen und dadurch dünne, einwandfreie Gußerzeugnisse zu erhalten.
Erfindungsgemäß ist in der Form an einer der Angußöffnung entgegengesetzten Stelle des Hohlraums eine Überlauföffnung vorgesehen, und eine Dicke eines Überlauföffnungsabschnitts des dünnen Gußerzeugnisses, der der Überlauföffnung entspricht, ist kleiner als die Dicke eines Angußöffnungsabschnitts eingestellt, die dem Produkt entspricht, wodurch eine ausreichende Entgasung des Hohlraums zur Überlaufrinne erreicht wird, die hinter der Überlauföffnung durchgehend geformt ist. Dadurch wird die Qualität des dünnen Gußerzeugnisses als Ganzes verbessert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Form zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Spritzgießen halbgeschmolzener Metalle nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Einspritzdüse für eine Vorrichtung zum Spritzgießen halbgeschmolzener Metalle zeigt.
3 ist ein Graph, der eine Beziehung der Fließlänge der Schmelze in Fließvermögenstests zu einem Verhältnis D/T der Korngröße D der festen Phase in der Schmelze zur durchschnittlichen Dicke T eines Gußerzeugnisses zeigt.
4 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Geschwindigkeit V des geschmolzenen Metalls an der Angußöffnung und der Fließlänge zeigt, die durch Fließvermögenstests gemessen wurde.
5 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Produkt der festen Fraktion Fs und der Kerngröße D der festen Phase, und der Fließlänge zeigt.
6 ist ein schematisches Diagramm, das eine Hohlraumkonfiguration in einer Testform zeigt, die für Fließvermögenstests verwendet wurde.
7 ist ein schematisches Diagramm, das eine Hohlraumkonfiguration in einer Form zeigt, die für Dichtemeßtests verwendet wurde.
8 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Verhältnis to/Tg der Dicke der Überlauföffnung zur Dicke der Angußöffnung und dem Verhältnis γo/γg der spezifischen Dichte des Produktabschnitts nahe der Überlauföffnung zu der eines Produktabschnitts nahe der Angußöffnung zeigt.
9 ist ein schematisches Diagramm, das die Prozedur der Verwölbungsmeßtests zeigt.
10 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der festen Fraktion Fs und der Verwölbungsmenge zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. 1 und 2 zeigen jeweils eine Vorrichtung zum Spritzgießen eines halbgeschmolzenen Metalls, wobei diese Vorrichtung mit einer Einspritzdüse 2 und einer Form 1 versehen ist und eine Schmelze M in einer festen Metallmischung in der Einspritzdüse vorbereitet ist und durch die Einspritzdüse 2 in den Hohlraum 13 der Form 1 eingespritzt wird. Die einzuspritzende Schmelze wird im einem Heizzylinder der Einspritzdüse in einem Temperaturbereich, der zwischen der Solidus- und der Liquidustemperatur des jeweiligen Metallmaterials liegt, auf den Zustand einer halbschmelzenden Schmelze erwärmt.
Die vorliegende Erfindung betrifft das Spritzgießen von dünnen Gegenständen mit Präzision und ohne gußbedingte innere und äußere Fehler. Der in dieser Patentschrift verwendete Begriff „dünnes Gußerzeugnis" bezieht sich auf einen gegossenen Gegenstand, dessen Wanddicke in 50% oder mehr des Produktabschnitts 1,5 mm nicht übersteigt, oder einen gegossenen Gegenstand, bei dem das Volumen des Produktabschnitts in mm³ dividiert durch die Fläche (in mm²) auf beiden Seiten in Richtung der Dicke nicht größer als 0,75 ist. Ein Abschnitt des dünnen Gußerzeugnisses, der dem Hohlraum 13 entspricht, wird auch Produktabschnitt genannt.
Die Einspritzdüse 2 weist einen Einspritzzylinder 22 auf, wie in 2 gezeigt, wobei dieser Einspritzzylinder 22 eine Schnecke 23 aufweist, die an einer Welle 21 befestigt ist, die auf drehbare und vor- und rückwärts bewegliche Weise darin angeordnet ist. Der Einspritzzylinder 22 weist auch eine Düse 24 auf, die in einem Stück an seinem vorderen Ende vorgesehen ist.
Über einem hinteren Ende des Einspritzzylinders 22 ist ein Beschickungstrichter 26 zum Zuführen eines Rohmaterials vorgesehen. Der Beschickungstrichter 26 ist über eine Argonkammer 27 mit dem Einspritzzylinder 22 verbunden, die mit Argon gefüllt ist. Dadurch kann das Rohmaterial, das in den Beschickungstrichter 26 geladen wird, die Argonatmosphäre durchlaufen, was die Oxidation des Rohmaterials verhindert.
Als Beschickungspellets für das Rohmaterial können Hobelspäne aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung verwendet werden. In der folgenden Beschreibung verwendet diese Ausführungsform Pellets aus einer Magnesiumlegierung.
Um den Einspritzzylinder 22 und die Düse 24 herum ist eine Heizvorrichtung (nicht gezeigt) angeordnet, die die in den Einspritzzylinder 22 gefüllten Pellets P erwärmt, während die Pellets durch die Schnecke 23 gerührt werden, wodurch sie sich in ein halbgeschmolzenes Metall M verwandeln. Das halbgeschmolzene Metall M ist in einem halbschmelzenden Zustand bei einer Temperatur, die die Liquidustemperatur der Magnesiumlegierung nicht übersteigt, wobei festes und flüssiges Material darin vermischt ist. Die Korngröße D der festen Phase im halbgeschmolzenen Metall M ist so eingestellt, daß sie nicht größer ist als das 0,13-fache der durchschnittlichen Dicke T des Produktabschnitts des dünnen Gußerzeugnisses, um dadurch das Fließvermögen der halbgeschmolzenen Schmelze ausreichend zu verbessern, die mit viel weniger Gußfehlern in den dünnen Hohlraum gefüllt wird. Wenn in einer solchen fest-flüssigen Mischung die festen Körner eine größere durchschnittliche Größe D als das 0,13-fache der durchschnittlichen Dicke T aufweisen, hat dies eine erhebliche Verschlechterung des Fließvermögens des halbgeschmolzenen Metalls M zur Folge, wodurch es unbrauchbar wird.
Die Korngröße der festen Phase D kann durch Anpassen einer Gießzykluszeit geregelt werden (einer Zeitperiode, in der das als nächstes einzuspritzende halbgeschmolzene Metall M im Einspritzzylinder 22 auf eine Einspritztemperatur erwärmt wird und auf dieser Temperatur gehalten wird, nachdem die vorherige Schmelze eingespritzt wurde). Das heißt, eine Erhöhung der Gießzykluszeit hat eine Aggregation und ein Wachstum der festen Partikel in der Schmelze zur Folge, wodurch die Korngröße der festen Phase erhöht wird.
Eine feste Fraktion Fs des halbgeschmolzenen Metalls M, die ein Prozent einer Menge der festen Phase in den festen und flüssigen Phasen der Schmelze ist, kann durch Verändern der Schmelztemperatur geregelt werden, indem die Heizvorrichtungen (nicht gezeigt) reguliert werden, die um den Zylinder 22 herum angeordnet sind, und ist so eingestellt, daß Fs (%) und die Korngröße D (μm) der festen Phase des halbgeschmolzenen Metalls M die Beziehung Fs × D ≤ 1500%*μm erfüllen. Dieser Wert von Fs × D ist auf nicht mehr als 1500%*μm eingestellt, da ein Wert größer als 1500%*μm eine schnelle Verschlechterung des Fließvermögens des halbgeschmolzenen Metalls M zur Folge hat.
Die feste Fraktion Fs des halbgeschmolzenen Metalls M ist innerhalb eines Bereichs von 3 bis 40% eingestellt. Dies deshalb, weil ein Verhältnis kleiner als 3% zu einer höheren Temperatur des halbgeschmolzenen Metalls M führt, und daher zu übermäßiger Verwölbung (über 0,3 mm) im Produktabschnitt des dünnen Gußerzeugnisses, und ein Verhältnis von mehr als 40% neigt dazu, das Fließvermögen des halbgeschmolzenen Metalls M zu verschlechtern.
Am hinteren Ende des Einspritzzylinders 22 ist ein Hochgeschwindigkeitseinspritzmechanismus 29 angeordnet, der die Schnecke 23 vorschiebt, um dadurch das halbgeschmolzene Metall M durch die Düse 24 auszustoßen. Wenn die Pellets P oder ihr halbgeschmolzenes Metall M durch den Vorschub der Schnecke 23 vorgeschoben werden, bewirkt der Druck, daß die Schnecke 23 sich zurückzieht (der Rückzug der Schnecke 23 wird durch einen Kolben hydraulisch unterstützt), und wenn die Schnecke um einen bestimmten Hub (eine Entfernung, die dem Volumen des halbgeschmolzenen Metalls M entspricht, das bei einem Gießvorgang ausgestoßen wird) zurückgezogen wurde, schiebt der Hochgeschwindigkeitseinspritzmechanismus 29 die Schnecke in die vorige Position vor.
Die Öffnung der Düse 24 ist mit einer Form 1 verbunden, wie in 1 gezeigt, um die halbgeschmolzene Schmelze zu einem Produkt zu formen. Die Form 1 umfaßt eine feststehende Halbform 11a, die an einer stationären Platte 12 befestigt ist, und eine bewegliche Halbform 11b, die mit der feststehenden Halbform 11a zusammenpaßt, um einen Hohlraum zwischen den Halbformen 11a und 11b zu formen, und davon abnehmbar ist. Die bewegliche Halbform 11b weist auf der Gegenfläche eine Vertiefung auf, die im wesentlichen dem Profil eines zu gießenden Gußerzeugnisses entsprechend konfiguriert ist, während die feststehende Halbform 11a auf der Gegenfläche, die der Vertiefung auf der beweglichen Halbform 11b entspricht, eine flache Ebene aufweist, um einen Formhohlraum 13 zwischen den Flächen beider Halbformen 11a und 11b zu formen, wenn sie miteinander in Kontakt gebracht werden.
Daher entspricht in der geschlossenen Form ein Abstand zwischen der Vertiefung und der Ebene der feststehenden und der beweglichen Halbform 11a und 11b im wesentlichen einer Dicke T des entsprechenden Produktabschnitts, das gegossen werden soll.
Zwischen der Düse 24 und dem Hohlraum 13 sind ein Auslauf 15, ein Zulauf 16 und eine Angußöffnung 17 von der Seite der Düse 24 aus aufeinanderfolgend angeordnet.
Die Form 1 weist auch eine Überlaufrinne 19 über einer Überlauföffnung 18 auf, die am der Angußöffnung 7 entgegengesetzten Ende (oberen Ende) des Hohlraums 13 angeordnet ist, wodurch die Restluft aus dem Hohlraum 13, die durch die in den Hohlraum eindringende Schmelze verdrängt wird, durch die Überlaufrinne 19 entweichen kann.
Sowohl die Angußöffnung 17 als auch die Überlauföffnung 18 sind gedrosselt, um die Dicke der entsprechenden Produktabschnitte eines dünnen Gußerzeugnisses zu reduzieren.
In der Erfindung ist der Abstand zwischen der feststehenden Halbform 11a und der beweglichen Halbform 11b in der Überlauföffnung 18, d. h. die Dicke To des Überlauföffnungsabschnitts, der der Überlauföffnung 18 des dünnen Gußerzeugnisses entspricht, innerhalb eines Bereichs vom 0,1- bis 1,0-fachen des Abstands zwischen der feststehenden Halbform 11a und der beweglichen Halbform 11b in der Angußöffnung 17 eingestellt, d. h. der Dicke Tg des Angußöffnungsabschnitts, der der Angußöffnung 17 des dünnen Gußerzeugnisses entspricht. Wenn die Dicke To der Überlauföffnung kleiner ist als das 0,1-fache der Dicke des Angußöffnungsabschnitts, kann eine ausreichende Entgasung zur Überlaufrinne 19 nicht erreicht werden. Andrerseits, wenn das Verhältnis größer ist als 1,0, neigt das halbgeschmolzene Metall M dazu, zuerst die Überlaufrinne 19 zu füllen, wodurch der Entgasungsweg versperrt wird, was an der Überlauföffnung 18 des Produktabschnitts eine niedrige innere Qualität des dünnen Gußerzeugnisses zur Folge hat. Das Verhältnis wird daher innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 1,0 eingestellt.
Die Vorrichtung ist so aufgebaut, daß das halbgeschmolzene Metall M durch den Hochgeschwindigkeitseinspritzmechanismus 29 durch die Düse 24, der Auslauf 15, den Zulauf 16 und die Angußöffnung 17 in den Hohlraum 13 gepreßt wird, um dadurch das dünne Gußerzeugnis zu formen. Die Geschwindigkeit V des geschmolzenen Metalls, das durch die Angußöffnung läuft (Geschwindigkeit an der Angußöffnung 17) ist auf nicht weniger als 30 m/s eingestellt. Die Geschwindigkeit des geschmolzenen Metalls an der Angußöffnung ist auf nicht unter 30 m/s eingestellt, weil eine Geschwindigkeit von unter 30 m/s eine erhebliche Verschlechterung des Fließvermögens des halbgeschmolzenen Metalls M zur Folge hat.
Das dünne Gußerzeugnis wird hergestellt, indem die Vorrichtung zum Spritzgießen halbgeschmolzener Metalle wie folgt verwendet wird. Zuerst werden Pellets P aus einer Magnesiumlegierung in den Beschickungstrichter 26 geladen, und die Schnecke rotiert, um die in den Einspritzzylinder 22 geladenen Pellets zur Düse 24 vorzuschieben und dabei zu kneten. Gleichzeitig werden die Pellets P durch die Heizvorrichtung erwärmt, um in ein halbgeschmolzenes Metall M in einem halbschmelzenden Zustand verwandelt zu werden, während die Schnecke 23 sich durch den Druck, der bei diesem Vorgang entsteht, und den hydraulischen Druck zurückzieht.
Wenn die Schnecke 23 um eine bestimmte Entfernung zurückgezogen wurde, stoppt die Rotation der Schnecke 23, dann wird der Hochgeschwindigkeitseinspritzmechanismus 29 betrieben, um die Schraube 23 vorzuschieben. Dieser Vorgang bewirkt, daß das halbgeschmolzene Metall M in einem halbschmelzenden Zustand aus der Düse 24 gepreßt wird und den Hohlraum 13 der Form 1 füllt. Da dabei die Korngröße D (μm) der festen Phase des halbgeschmolzenen Metalls M auf nicht mehr als das 0,13-fache der durchschnittlichen Dicke des Produktabschnitts des dünnen Gußerzeugnisses eingestellt ist, die Geschwindigkeit des geschmolzenen Metalls an der Angußöffnung auf nicht weniger als 30 m/s eingestellt ist, und die feste Fraktion Fs des halbgeschmolzenen Metalls M zudem so eingestellt ist, daß die Beziehung Fs × D ≤ 1500%*μm erfüllt wird, kann ein gutes Fließvermögen des halbgeschmolzenen Metalls M aufrechterhalten werden. Da die Dicke To des Überlauföffnungsabschnitts des dünnen Gußerzeugnisses innerhalb eines Bereichs vom 0,1-fachen bis 1,0-fachen der Dicke Tg des Angußöffnungsabschnitts eingestellt ist, kann auch eine ausreichende Entgasung des Hohlraums 13 erreicht werden. Dadurch kann der Hohlraum 13 perfekt mit dem halbgeschmolzenen Metall M gefüllt werden.
Nachdem das halbgeschmolzene Metall M durch Abkühlen erstarrt ist, wird die Form 1 geöffnet, um das dünne Gußerzeugnis aus der Form freizugeben, und nicht benötigte Abschnitte mit Ausnahme des Produktabschnitts des dünnen Gußerzeugnisses werden abgeschnitten. Der so erhaltene Produktabschnitt des dünnen Gußerzeugnisses weist in jedem Abschnitt eine einheitlich gute innere Qualität auf. Da die feste Fraktion Fs des halbgeschmolzenen Metalls M zudem innerhalb eines Bereichs von 3 bis 40% eingestellt ist, kann die bessere Qualität des Produktabschnitts erhalten werden, indem gleichzeitig seine Verformung minimiert wird.
Es wird bevorzugt, die Korngröße der festen Phase D des halbgeschmolzenen Metalls M auf nicht weniger als das 0,1-fache der durchschnittlichen Dicke T des Produktabschnitts des dünnen Gußerzeugnisses einzustellen, die Geschwindigkeit des geschmolzenen Metalls an der Angußöffnung auf nicht weniger als 50 m/s einzustellen, und die feste Fraktion Fs des halbgeschmolzenen Metalls M so einzustellen, daß die Beziehung Fs × D ≤ 800%*μm erfüllt wird, wodurch das Fließvermögen des halbgeschmolzenen Metalls M zusätzlich erhöht wird.
Die Vorrichtung zum Spritzgießen halbgeschmolzener Metalle nach der oben beschriebenen Ausführungsform wird bevorzugt verwendet, um dünne Gußerzeugnisse aus Magnesiumlegierung herzustellen, obwohl sie auch auf andere Metalle anwendbar werden kann, vor allem auf Aluminiumlegierungen.
Beispiele
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung im einzelnen.
Zuerst wurden zwei Arten von Magnesiumlegierungen (Legierung A und Legierung B) mit verschiedenen chemischen Zusammensetzungen vorbereitet, wie in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1 Chemische Zusammensetzung (Gewichts-%)
Dann wurde das Fließvermögen des geschmolzenen Metalls mit den Legierungen A und B getestet. Das heißt, in einer Form wurde ein Hohlraum 13 mit einer Strahlrohrform geformt, wie in 6 gezeigt, und ein geschmolzenes Metall wurde durch eine Düse 24 einer Einspritzdüse 2 in den Hohlraum 13 gespritzt, um das Fließvermögen anhand der Länge des festen Metalls 28 zu bewerten, das den Hohlraum 13 von der Angußöffnung bis zum Ende füllt (Fließlänge). Es Unterschied in der Fließlänge wurde untersucht zwischen einem Fall, wo ein Verhältnis D/T der Korngröße in der festen Schmelze 28 zur durchschnittlichen Dicke des Produktabschnitts verändert wurde, einem Fall, wo die Geschwindigkeit V des geschmolzenen Metalls an der Angußöffnung verändert wurde (nur bei Legierung B), und einem Fall, wo das Produkt der festen Fraktion Fs (%) und der Korngröße D (μm) der festen Phase verändert wurde (nur bei Legierung B).
Die Ergebnisse des Fließvermögenstests sind in 3 bis 5 dargestellt. 3 zeigt, daß das Fließvermögen schnell abnimmt, wenn der Wert von D/T über 0,13 hinaus zunimmt, während das Fließvermögen auf einem zufriedenstellenden Niveau stabil bleibt, wenn der Wert von D/T nicht über 0,1 liegt. 4 zeigt, daß eine Geschwindigkeit V von unter 30 m/s ein sehr niedriges Fließvermögen ergibt, während eine Geschwindigkeit V von nicht unter 50 m/s eine Fließlänge von über 200 mm ergibt, die erfahrungsgemäß wünschenswert ist und es ermöglicht, auf zuverlässige Weise eine hohe Qualität zu erreichen. 5 zeigt, daß das Fließvermögen erheblich abnimmt, wenn der Wert von Fs × D über 1500%*μm hinaus erhöht wird, während ein Wert von Fs × D nicht höher als 800%*μm eine Fließlänge von über 200 mm ergibt, was es ermöglicht, die Qualität zusätzlich zu verbessern.
Als nächstes wurde, wie in 7 gezeigt, ein Hohlraum 13 mit einer im wesentlichen rechteckigen Kastenform und den Abmessungen 120 mm × 70 mm × 1 mm geformt. In 7 ist der Hohlraum mit einer Angußöffnung 17, einer Überlauföffnung 18 und einer Überlaufrinne 19 verbunden. Das Verhältnis To/Tg der Dicke des Überlauföffnungsabschnitts zur Dicke des Angußöffnungsabschnitts wurde verändert, um die Änderung im Verhältnis γo/γg der spezifischen Dichte γo einer Region des Produktabschnitts an der Überlauföffnung 18 (einer Region nicht weiter als 10 mm von der Überlauföffnung 18 entfernt) zur spezifischen Dichte γg einer Region an der Angußöffnung 17 (einer Region nicht weiter als 10 mm von der Angußöffnung 17 entfernt) zu untersuchen.
Die Ergebnisse des Tests zur Messung der spezifischen Dichte werden in 8 gezeigt. Es ist zu ersehen, daß das Verhältnis γo/γg abnimmt, wenn das Verhältnis To/Tg höher als 1,0 ist. Es wird angenommen, daß das Verhältnis γo/γg aufgrund des Gases abnimmt, das einen Raum in der Nähe der Überlauföffnung einnimmt, da es für das Gas schwierig ist, in den Raum in der Nähe der Angußöffnung einzudringen und die spezifische Dichte davon stabil bleibt. Folglich führt ein übermäßig hoher Wert von To/Tg zu einer schlechten Entgasung zur Überlaufrinne, was eine geringere Qualität des Produktabschnitts in der Nähe der Überlauföffnung zur Folge hat.
Dann wurde der Einfluß der festen Fraktion Fs auf die Änderung der Verwölbungsmenge des Produktabschnitts eines mit der in 7 gegossenen Gegenstands untersucht. Die Verwölbungsmenge wurde in Form der Abweichung einer im wesentlichen zentralen Position des Produktabschnitts von einer Bezugslinie gemessen, die beide Endabschnitte verbindet.
Die Ergebnisse des Verwölbungsmeßtests werden in 10 gezeigt. Es ist zu ersehen, daß die Verwölbungsmenge 0,3 mm übersteigt, wenn der Wert von Fs kleiner als 3% ist, wodurch das Gußerzeugnis für den praktischen Gebrauch ungeeignet wird.
Wenn der Erfindung von Anspruch 1 oder 6 gemäß das dünne Gußerzeugnis hergestellt wird, indem geschmolzenes Metall in einem halbschmelzenden Zustand in den Hohlraum der Form eingespritzt wird, wie oben beschrieben, ist die Korngröße des festen Phase, die dem durchschnittlichen Durchmesser der festen Phase des geschmolzenen Metalls entspricht, auf nicht mehr als das 0,13-fache der durchschnittlichen Dicke des Produktabschnitts des dünnen Gußerzeugnisses eingestellt, der dem Hohlraum entspricht, wodurch es möglich ist, das Fließvermögen des geschmolzenen Metalls zu verbessern und dadurch die Qualität des dünnen Gußerzeugnisses zu erhöhen.
Der Erfindung von Anspruch 2 oder 7 gemäß wird die Geschwindigkeit des geschmolzenen Metalls in der Angußöffnung auf nicht unter 30 m/s geregelt, um dadurch die Verbesserung des Fließvermögens zu ermöglichen und die Qualität des dünnen Gußerzeugnisses zusätzlich zu erhöhen.
Der Erfindung von Anspruch 3 oder 8 gemäß sind die feste Fraktion Fs (%) des geschmolzenen Metalls und die Korngröße der festen Phase D (μm) so eingestellt, daß die folgende Beziehung Fs × D ≤ 1500%*μm erfüllt wird, wodurch es möglich ist, die Wirkungen der Erfindung von Anspruch 1 oder 2 weiter zu verstärken.
Der Erfindung von Anspruch 4 oder 9 gemäß ist die feste Fraktion des geschmolzenen Metalls innerhalb eines Bereichs von 3 bis 40% eingestellt, wodurch es möglich ist, die bessere Qualität des dünnen Gußerzeugnisses aufrechtzuerhalten und dabei seine Verformung zu minimieren.
Der Erfindung von Anspruch 5 oder 10 gemäß ist die Überlauföffnung in der Form an einer der Angußöffnung entgegengesetzten Stelle des Hohlraums vorgesehen, und die Dicke eines Überlauföffnungsabschnitts des dünnen Gußerzeugnisses, der der Überlauföffnung entspricht, ist auf einen Wert innerhalb eines Bereichs vom 0,1- bis 1,0-fachen der Dicke des Anguß öffnungsabschnitts des Angußöffnung eingestellt, wodurch es möglich ist, die Qualität des Produktabschnitts des dünnen Gußerzeugnisses als Ganzes zu verbessern.

Claims

Verfahren zum Spritzgießen eines dünnen Gußerzeugnisses mit halbgeschmolzenem Metall, umfassend die Schritte der Vorbereitung eines halbgeschmolzenen Metalls und des Einspritzens dieses halbgeschmolzenen Metalls in eine Gießform durch eine Angußöffnung in einer Form, dadurch gekennzeichnet, dass dieses halbgeschmolzene Metall eingespritzt wird, um folgendes herzustellen a) ein dünnes Gußerzeugnis, das in 50% oder mehr des Produktabschnitts eine Wanddicke von nicht mehr als 1,5 mm aufweist, oder b) ein dünnes Gußerzeugnis, wobei das Volumen des Produktabschnitts (in mm³) dividiert durch die Fläche (in mm²) auf beiden Seiten in Richtung der Dicke nicht größer ist als 0,75 mm, wobei eine mittlere Korngröße einer festen Phase im halbgeschmolzenen Metall, die einzuspritzen ist, auf nicht mehr als das 0,13-fache einer mittleren Hohlraumdicke des Produktabschnitts des dünnen Gußerzeugnisses eingestellt ist, das in der Gießform gegossen werden soll.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des halbgeschmolzenen Metalls an der Angußöffnung auf nicht weniger als 30 m/s eingestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine feste Fraktion Fs des geschmolzenen Metalls, in %, und die Korngröße der festen Phase D des geschmolzenen Metalls, in μm, so eingestellt sind, dass die folgende Beziehung erfüllt wird: Fs × D ≤ 1500%·μm.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine feste Fraktion im geschmolzenen Metall, das eingespritzt werden soll, innerhalb eines Bereichs von 3 bis 40% eingestellt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Produkthohlraum und einer Aussparung in der Form an einer der Angußöffnung entgegengesetzten Stelle des Hohlraums eine Überlauföffnung vorgesehen ist, und eine Dicke eines Überlauföffnungsabschnitts des dünnen Gußerzeugnisses, der der Überlauföffnung entspricht, auf das 0,1- bis 1,0-fache einer Dicke eines Angußöffnungsabschnitts eingestellt ist, die der Angußöffnung entspricht.