JP2001276960A - 半凝固鋳造方法 - Google Patents
半凝固鋳造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半凝固状態となった合金金属をダイカストマシ
ンに安定的に供給でき、品質が安定した鋳造品が得られ
る半凝固鋳造方法を提供する。 【解決手段】半凝固状態にある合金金属を収容した収容
容器１１をダイカストマシン１のスリーブＳに装填し、
スリーブＳに嵌合するプランジャ８を駆動して収容容器
１１をスリーブＳ内で押し潰しながら収容容器Ｓ内に収
容された半凝固状態にある合金金属Ａを金型のキャビテ
ィＣに充填する。
ンに安定的に供給でき、品質が安定した鋳造品が得られ
る半凝固鋳造方法を提供する。 【解決手段】半凝固状態にある合金金属を収容した収容
容器１１をダイカストマシン１のスリーブＳに装填し、
スリーブＳに嵌合するプランジャ８を駆動して収容容器
１１をスリーブＳ内で押し潰しながら収容容器Ｓ内に収
容された半凝固状態にある合金金属Ａを金型のキャビテ
ィＣに充填する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、合金金属の溶湯を
半凝固状態にし、これをダイカストマシンで鋳造する半
凝固鋳造方法に関する。
半凝固状態にし、これをダイカストマシンで鋳造する半
凝固鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】レオキャスト法(Rheocasting) やシクソ
キャスト法(Thixocasting)として知られる、合金金属の
組織を冷却過程で粒状化させ、半凝固状態にして鋳造す
る半凝固鋳造方法では、半凝固状態にある合金金属は、
ある程度流動性があり、成形中にガスの巻き込みが少な
く、結晶粒が均一となるため、鋳造品の機械的性質を向
上させることができる。また、上記の半凝固鋳造方法に
おいて、合金金属の鋳造時に、合金金属の溶湯に振動を
付与しながら鋳造すると、鋳造品の機械的性質を向上さ
せることができることが知られている（たとえば、ゲ・
エフ・バラジン著「鋳型内の凝固」社団法人 新日本鋳
鍛造協会発行を参照）。
キャスト法(Thixocasting)として知られる、合金金属の
組織を冷却過程で粒状化させ、半凝固状態にして鋳造す
る半凝固鋳造方法では、半凝固状態にある合金金属は、
ある程度流動性があり、成形中にガスの巻き込みが少な
く、結晶粒が均一となるため、鋳造品の機械的性質を向
上させることができる。また、上記の半凝固鋳造方法に
おいて、合金金属の鋳造時に、合金金属の溶湯に振動を
付与しながら鋳造すると、鋳造品の機械的性質を向上さ
せることができることが知られている（たとえば、ゲ・
エフ・バラジン著「鋳型内の凝固」社団法人 新日本鋳
鍛造協会発行を参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の半凝
固鋳造方法においては、ダイカストマシンへの半凝固状
態にした合金金属の供給は、たとえば、特開平１０−１
５２７３１号公報に開示されているように、保持容器に
合金金属の溶湯を注湯し、振動を加えながら冷却して半
凝固状態にし、半凝固状態となった合金金属を保持容器
からダイカストマシンのスリーブに移し替える方法が知
られている。しかしながら、この方法では、保持容器内
で半凝固状態となった合金金属は、スラリー状であり、
保持容器から安定して合金金属をダイカストマシンのス
リーブに供給するのが難しく、また、半凝固状態となっ
た合金金属を保持容器からダイカストマシンのスリーブ
に移し替えるため、温度管理も難しいという不利益が存
在した。また、特開平１１−１９７５９号公報に開示さ
れているように、ダイカストマシンのスリーブに合金金
属の溶湯を注湯して、スリーブ内で合金金属を電磁撹拌
作用により半凝固化する方法が知られている。しかしな
がら、この方法では、ダイカストマシンのスリーブの構
造が複雑となり、また、スリーブ内で合金金属を半凝固
化するため、ダイカストマシンのサイクルタイムが長く
なるという不利益が存在する。さらに、特開平８−２４
３７０７号公報に開示されているように、容器に合金金
属の溶湯を注湯し、この溶湯の超音波振動を付与しなが
ら冷却して半凝固した半凝固ビュレットを容器から取り
出してダイカストマシンのスリーブに装填する方法が知
られている。しかしながら、半凝固ビュレットを収容し
た容器をロボット等で移送し、容器を開いて半凝固ビュ
レットをスリーブに装填することは、現実的には非常に
難しい。
固鋳造方法においては、ダイカストマシンへの半凝固状
態にした合金金属の供給は、たとえば、特開平１０−１
５２７３１号公報に開示されているように、保持容器に
合金金属の溶湯を注湯し、振動を加えながら冷却して半
凝固状態にし、半凝固状態となった合金金属を保持容器
からダイカストマシンのスリーブに移し替える方法が知
られている。しかしながら、この方法では、保持容器内
で半凝固状態となった合金金属は、スラリー状であり、
保持容器から安定して合金金属をダイカストマシンのス
リーブに供給するのが難しく、また、半凝固状態となっ
た合金金属を保持容器からダイカストマシンのスリーブ
に移し替えるため、温度管理も難しいという不利益が存
在した。また、特開平１１−１９７５９号公報に開示さ
れているように、ダイカストマシンのスリーブに合金金
属の溶湯を注湯して、スリーブ内で合金金属を電磁撹拌
作用により半凝固化する方法が知られている。しかしな
がら、この方法では、ダイカストマシンのスリーブの構
造が複雑となり、また、スリーブ内で合金金属を半凝固
化するため、ダイカストマシンのサイクルタイムが長く
なるという不利益が存在する。さらに、特開平８−２４
３７０７号公報に開示されているように、容器に合金金
属の溶湯を注湯し、この溶湯の超音波振動を付与しなが
ら冷却して半凝固した半凝固ビュレットを容器から取り
出してダイカストマシンのスリーブに装填する方法が知
られている。しかしながら、半凝固ビュレットを収容し
た容器をロボット等で移送し、容器を開いて半凝固ビュ
レットをスリーブに装填することは、現実的には非常に
難しい。
【０００４】本発明は、上述の問題に鑑みて成されたも
のであって、半凝固状態となった合金金属をダイカスト
マシンに安定的に供給でき、品質が安定した鋳造品が得
られる半凝固鋳造方法を提供することを目的とする。
のであって、半凝固状態となった合金金属をダイカスト
マシンに安定的に供給でき、品質が安定した鋳造品が得
られる半凝固鋳造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の半凝固鋳造方法
は、半凝固状態にある合金金属を収容した収容容器をダ
イカストマシンのスリーブに装填する装填工程と、前記
スリーブに嵌合するプランジャを駆動して前記収容容器
を当該スリーブ内で押し潰しながら当該収容容器内に収
容された半凝固状態にある合金金属を金型のキャビティ
に充填する充填工程とを有する。
は、半凝固状態にある合金金属を収容した収容容器をダ
イカストマシンのスリーブに装填する装填工程と、前記
スリーブに嵌合するプランジャを駆動して前記収容容器
を当該スリーブ内で押し潰しながら当該収容容器内に収
容された半凝固状態にある合金金属を金型のキャビティ
に充填する充填工程とを有する。
【０００６】本発明の半凝固鋳造方法は、前記合金金属
の溶湯を前記収容容器に所定量収容し、この合金金属の
溶湯に振動を付与しながら冷却して半凝固状態にする半
凝固化工程をさらに有する。
の溶湯を前記収容容器に所定量収容し、この合金金属の
溶湯に振動を付与しながら冷却して半凝固状態にする半
凝固化工程をさらに有する。
【０００７】好適には、前記半凝固化工程は、前記合金
金属の溶湯に超音波を付与する。
金属の溶湯に超音波を付与する。
【０００８】前記装填工程は、前記収容容器の開口を前
記金型のキャビティ側に向けて前記スリーブに装填し、
前記充填工程は、前記収容容器の底部を前記プランジャ
で押圧して押し潰す。
記金型のキャビティ側に向けて前記スリーブに装填し、
前記充填工程は、前記収容容器の底部を前記プランジャ
で押圧して押し潰す。
【０００９】前記収容容器は、主成分が収容される合金
金属と同じで、かつ、融点が収容される合金金属の融点
よりも高い合金金属で形成したものを用いる。
金属と同じで、かつ、融点が収容される合金金属の融点
よりも高い合金金属で形成したものを用いる。
【００１０】前記収容容器は、前記プランジャで押し潰
す際の圧縮抵抗を軽減する形状に成形されたものを用い
る。
す際の圧縮抵抗を軽減する形状に成形されたものを用い
る。
【００１１】好適には、前記収容容器は、断面積が開口
端から底部に向けて段階的または連続的に縮小している
ものを用いる。
端から底部に向けて段階的または連続的に縮小している
ものを用いる。
【００１２】本発明では、半凝固状態にある合金金属を
収容容器からダイカストマシンのスリーブに移し替えず
に、半凝固状態にある合金金属を収容した収容容器を直
接スリーブに装填する。このため、半凝固状態にある合
金金属の取り扱いが容易になる。次いで、収容容器をス
リーブに装填した状態で、プランジャを駆動して収容容
器を押し潰すと、収容容器は圧縮され、半凝固状態にあ
る合金金属は金型のキャビティに充填される。合金金属
が収容された収容容器を十分に押し潰すことで、一定量
の半凝固状態にある合金金属を金型のキャビティに安定
して充填することが可能になる。また、半凝固状態にあ
る合金金属を収容容器に収容したままで充填するので、
移し替え等による温度変化がなくなる。
収容容器からダイカストマシンのスリーブに移し替えず
に、半凝固状態にある合金金属を収容した収容容器を直
接スリーブに装填する。このため、半凝固状態にある合
金金属の取り扱いが容易になる。次いで、収容容器をス
リーブに装填した状態で、プランジャを駆動して収容容
器を押し潰すと、収容容器は圧縮され、半凝固状態にあ
る合金金属は金型のキャビティに充填される。合金金属
が収容された収容容器を十分に押し潰すことで、一定量
の半凝固状態にある合金金属を金型のキャビティに安定
して充填することが可能になる。また、半凝固状態にあ
る合金金属を収容容器に収容したままで充填するので、
移し替え等による温度変化がなくなる。
【００１３】また、本発明では、収容容器を半凝固状態
にある合金金属の主成分が同じで、かつ、融点が高い合
金金属で成形することで、同質の半凝固状態にある合金
金属を収容することができるとともに、押し潰した後の
収容容器を溶融することで、容易に再利用することがで
きる。
にある合金金属の主成分が同じで、かつ、融点が高い合
金金属で成形することで、同質の半凝固状態にある合金
金属を収容することができるとともに、押し潰した後の
収容容器を溶融することで、容易に再利用することがで
きる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る
半凝固鋳造方法に用いられるダイカストマシンの一例を
示す断面図である。図１に示すダイカストマシン１は、
固定金型２と、固定金型２に対して矢印Ａ１およびＡ２
の向きに移動可能に設けられた可動金型３とを備える。
固定金型２には固定スリーブ部４が設けられ、可動金型
３には可動スリーブ部５が設けられている。また、固定
スリーブ部４に対してプランンジャチップ６およびプラ
ンジャロッド７からなるプランジャ８が設けられてい
る。
て図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る
半凝固鋳造方法に用いられるダイカストマシンの一例を
示す断面図である。図１に示すダイカストマシン１は、
固定金型２と、固定金型２に対して矢印Ａ１およびＡ２
の向きに移動可能に設けられた可動金型３とを備える。
固定金型２には固定スリーブ部４が設けられ、可動金型
３には可動スリーブ部５が設けられている。また、固定
スリーブ部４に対してプランンジャチップ６およびプラ
ンジャロッド７からなるプランジャ８が設けられてい
る。
【００１５】図２に示すように、固定金型２と可動金型
３とを型締めした状態で、固定金型２と可動金型３との
間には、キャビテＣおよびこのキャビテＣに通じるゲー
トＧが形成される。固定スリーブ部４と可動スリーブ部
５とは、固定金型２と可動金型３とを型締めした状態
で、キャビテＣおよびゲートＧに連通するスリーブＳを
構成し、このスリーブＳにプランジャ８のプランジャチ
ップ６が嵌合する。プランジャロッド７は、図示しない
射出シリンダのピストンロッドと連結され、この射出シ
リンダによって、図２に示す矢印Ｂ１およびＢ２の向き
に駆動される。
３とを型締めした状態で、固定金型２と可動金型３との
間には、キャビテＣおよびこのキャビテＣに通じるゲー
トＧが形成される。固定スリーブ部４と可動スリーブ部
５とは、固定金型２と可動金型３とを型締めした状態
で、キャビテＣおよびゲートＧに連通するスリーブＳを
構成し、このスリーブＳにプランジャ８のプランジャチ
ップ６が嵌合する。プランジャロッド７は、図示しない
射出シリンダのピストンロッドと連結され、この射出シ
リンダによって、図２に示す矢印Ｂ１およびＢ２の向き
に駆動される。
【００１６】図３は、本実施形態に係る半凝固鋳造方法
に用いられる収容容器の構造の一例を示す断面図であ
る。図３に示すように、収容容器１１は、半凝固状態に
ある合金金属を収容するたの容器であり、円筒状部材か
らなり、開口部１２と底部１３とを備えている。収容容
器１１の外径は、上記の固定スリーブ部４と可動スリー
ブ部５とで形成されるスリーブＳに装填可能な大きさに
なっている。
に用いられる収容容器の構造の一例を示す断面図であ
る。図３に示すように、収容容器１１は、半凝固状態に
ある合金金属を収容するたの容器であり、円筒状部材か
らなり、開口部１２と底部１３とを備えている。収容容
器１１の外径は、上記の固定スリーブ部４と可動スリー
ブ部５とで形成されるスリーブＳに装填可能な大きさに
なっている。
【００１７】ここで、収容容器１１の形成材料について
説明する。収容容器１１の形成材料は、半凝固鋳造方法
に用いられる合金金属と主成分が同じで、かつ、融点が
収容される合金金属の融点よりも高い合金金属を用い
る。収容容器１１の形成材料を、半凝固鋳造方法に用い
られる合金金属の融点よりも高い合金金属とするのは、
合金金属の溶湯を収容容器１１に収容した状態で、収容
容器１１が溶融するのを防ぐためである。また、収容容
器１１の形成材料を、半凝固鋳造方法に用いられる合金
金属と主成分が同じ合金金属とするのは、後述するよう
に、収容容器１１を押し潰した後に半凝固鋳造方法に用
いられる合金金属とともに再利用するのを容易にするた
めである。
説明する。収容容器１１の形成材料は、半凝固鋳造方法
に用いられる合金金属と主成分が同じで、かつ、融点が
収容される合金金属の融点よりも高い合金金属を用い
る。収容容器１１の形成材料を、半凝固鋳造方法に用い
られる合金金属の融点よりも高い合金金属とするのは、
合金金属の溶湯を収容容器１１に収容した状態で、収容
容器１１が溶融するのを防ぐためである。また、収容容
器１１の形成材料を、半凝固鋳造方法に用いられる合金
金属と主成分が同じ合金金属とするのは、後述するよう
に、収容容器１１を押し潰した後に半凝固鋳造方法に用
いられる合金金属とともに再利用するのを容易にするた
めである。
【００１８】図４は、アルミニウム合金系における液相
と固相の安定関係を添加元素の相対濃度の関数として表
した状態図である。図４におけるＬ１は液相線であり、
Ｌ２は固相線である。仮に、半凝固鋳造方法に用いられ
る合金金属を、純粋なアルミニウムに所定の割合で添加
元素が添加されたアルミニウム合金系の合金金属Ａとす
る。図４からわかるように、純粋なアルミニウムの融点
は約６６０℃であり、添加元素の割合が増加するにつれ
て、アルミニウム合金の融点は約６６０℃よりも下が
る。ここで、合金金属Ａを半凝固にする場合に、液相線
Ｌ１よりも高い温度Ｔｃに加熱されて溶湯の状態にある
合金金属Ａを収容する収容容器１１の形成材料は、融点
が温度Ｔｃよりも高い必要がある。このことから、収容
容器１１の形成材料は、図４に示す領域Ｒのように、添
加元素の割合が低く、純粋なアルミニウムに近いアルミ
ニウム合金系の合金金属を用いればよい。なお、収容容
器１１の重量は、特に限定されないが、たとえば、収容
容器１１に収容される合金金属Ａの重量の２０％程度以
下とする。
と固相の安定関係を添加元素の相対濃度の関数として表
した状態図である。図４におけるＬ１は液相線であり、
Ｌ２は固相線である。仮に、半凝固鋳造方法に用いられ
る合金金属を、純粋なアルミニウムに所定の割合で添加
元素が添加されたアルミニウム合金系の合金金属Ａとす
る。図４からわかるように、純粋なアルミニウムの融点
は約６６０℃であり、添加元素の割合が増加するにつれ
て、アルミニウム合金の融点は約６６０℃よりも下が
る。ここで、合金金属Ａを半凝固にする場合に、液相線
Ｌ１よりも高い温度Ｔｃに加熱されて溶湯の状態にある
合金金属Ａを収容する収容容器１１の形成材料は、融点
が温度Ｔｃよりも高い必要がある。このことから、収容
容器１１の形成材料は、図４に示す領域Ｒのように、添
加元素の割合が低く、純粋なアルミニウムに近いアルミ
ニウム合金系の合金金属を用いればよい。なお、収容容
器１１の重量は、特に限定されないが、たとえば、収容
容器１１に収容される合金金属Ａの重量の２０％程度以
下とする。
【００１９】次に、上記のダイカストマシン１および収
容容器１１を用いた本発明の半凝固鋳造方法について説
明する。まず、図５に示すように、断熱材からなる設置
板２１上に収容容器１１の底部１３を設置し、柄杓４０
を用いて、合金金属Ａの溶湯ＭＬを収容容器１１の開口
部１２から１回の鋳造に必要な所定量を供給する。な
お、断熱材からなる設置板２１は、合金金属Ａの溶湯Ｍ
Ｌの急激な温度降下を防ぐために用いられる。
容容器１１を用いた本発明の半凝固鋳造方法について説
明する。まず、図５に示すように、断熱材からなる設置
板２１上に収容容器１１の底部１３を設置し、柄杓４０
を用いて、合金金属Ａの溶湯ＭＬを収容容器１１の開口
部１２から１回の鋳造に必要な所定量を供給する。な
お、断熱材からなる設置板２１は、合金金属Ａの溶湯Ｍ
Ｌの急激な温度降下を防ぐために用いられる。
【００２０】次いで、図６に示すように、熱電対２５を
用いて合金金属Ａの溶湯ＭＬの温度を管理しながら、収
容容器１１に収容された合金金属Ａの溶湯ＭＬに振動を
付与しながら冷却して半凝固状態にする。溶湯ＭＬに振
動を付与するのは、この振動によって溶湯ＭＬを撹拌
し、合金金属Ａの組織が冷却過程で粒状化する際に、こ
の粒状化組織を微細化するためであり、また、溶湯ＭＬ
内存在するガスを除去するためである。
用いて合金金属Ａの溶湯ＭＬの温度を管理しながら、収
容容器１１に収容された合金金属Ａの溶湯ＭＬに振動を
付与しながら冷却して半凝固状態にする。溶湯ＭＬに振
動を付与するのは、この振動によって溶湯ＭＬを撹拌
し、合金金属Ａの組織が冷却過程で粒状化する際に、こ
の粒状化組織を微細化するためであり、また、溶湯ＭＬ
内存在するガスを除去するためである。
【００２１】溶湯ＭＬへの振動は、図６に示すように、
収容容器１１に矢印Ｅ１およびＥ２の縦方向に振動を加
えたり、矢印Ｆ１およびＦ２の横方向に振動を加えた
り、あるいは、縦方向および横方向に加えてもよい。
収容容器１１に矢印Ｅ１およびＥ２の縦方向に振動を加
えたり、矢印Ｆ１およびＦ２の横方向に振動を加えた
り、あるいは、縦方向および横方向に加えてもよい。
【００２２】溶湯ＭＬへの振動の付与は、より具体的に
は、図７に示すように、超音波発振装置２９を用いるこ
とができる。図７において、超音波発振装置２９は、超
音波発振回路３０と接続される振動子３１と、この振動
子３１に固定されたホーン３２とを備え、振動子３１お
よびホーン３２は矢印Ｇ１およびＧ２の向きに昇降自在
に保持されている。溶湯ＭＬへ振動を付与するときに
は、ホーン３２を矢印Ｇ２の向きに下降させ、ホーン３
２を合金金属Ａの溶湯ＭＬに没入させ、ホーン３２から
溶湯ＭＬに直接超音波を付与して、溶湯ＭＬを撹拌す
る。溶湯ＭＬの撹拌が完了したら、ホーン３２を矢印Ｇ
１の向きに上昇させ、ホーン３２を溶湯ＭＬから引き上
げる。なお、図７においては、ホーン３２を溶湯ＭＬに
没入させて溶湯ＭＬに直接超音波を付与する構成とした
が、たとえば、ホーン３２を設置板２１に接触させて、
収容容器１１の底部１３から溶湯ＭＬに間接的に超音波
を付与する構成とすることも可能である。
は、図７に示すように、超音波発振装置２９を用いるこ
とができる。図７において、超音波発振装置２９は、超
音波発振回路３０と接続される振動子３１と、この振動
子３１に固定されたホーン３２とを備え、振動子３１お
よびホーン３２は矢印Ｇ１およびＧ２の向きに昇降自在
に保持されている。溶湯ＭＬへ振動を付与するときに
は、ホーン３２を矢印Ｇ２の向きに下降させ、ホーン３
２を合金金属Ａの溶湯ＭＬに没入させ、ホーン３２から
溶湯ＭＬに直接超音波を付与して、溶湯ＭＬを撹拌す
る。溶湯ＭＬの撹拌が完了したら、ホーン３２を矢印Ｇ
１の向きに上昇させ、ホーン３２を溶湯ＭＬから引き上
げる。なお、図７においては、ホーン３２を溶湯ＭＬに
没入させて溶湯ＭＬに直接超音波を付与する構成とした
が、たとえば、ホーン３２を設置板２１に接触させて、
収容容器１１の底部１３から溶湯ＭＬに間接的に超音波
を付与する構成とすることも可能である。
【００２３】合金金属Ａの溶湯ＭＬに超音波を付与しつ
つ所定温度まで冷却したら、合金金属Ａは半凝固状態と
なる。この状態から、図８に示すように、半凝固状態に
ある合金金属Ａを収容した収容容器１１をダイカストマ
シン１の固定スリーブ部４と可動スリーブ部５とで形成
されるスリーブＳに装填する。収容容器１１のスリーブ
Ｓへの装填は、たとえば、多関節ロボット等の移送手段
により行うことができる。
つ所定温度まで冷却したら、合金金属Ａは半凝固状態と
なる。この状態から、図８に示すように、半凝固状態に
ある合金金属Ａを収容した収容容器１１をダイカストマ
シン１の固定スリーブ部４と可動スリーブ部５とで形成
されるスリーブＳに装填する。収容容器１１のスリーブ
Ｓへの装填は、たとえば、多関節ロボット等の移送手段
により行うことができる。
【００２４】このとき、収容容器１１は、開口部１２を
キャビティＣ側に向けてスリーブＳに装填する。収容容
器１１をスリーブＳに装填すると、図９に示すように、
収容容器１１はスリーブＳに嵌合し、収容容器１１には
半凝固化した合金金属Ａが充填されている。
キャビティＣ側に向けてスリーブＳに装填する。収容容
器１１をスリーブＳに装填すると、図９に示すように、
収容容器１１はスリーブＳに嵌合し、収容容器１１には
半凝固化した合金金属Ａが充填されている。
【００２５】この状態から、図１０に示すように、プラ
ンジャ８を駆動すると、収容容器１１の底部１３はプラ
ンジャ８のプランジャチップ６によって押圧される。収
容容器１１の底部１３がプランジャチップ６によって押
圧されると、収容容器１１は移動して、スリーブＳのゲ
ートＧ側の端部に当接し、プランジャチップ６によるさ
らなる押圧によって、収容容器１１は圧縮され押し潰さ
れていく。
ンジャ８を駆動すると、収容容器１１の底部１３はプラ
ンジャ８のプランジャチップ６によって押圧される。収
容容器１１の底部１３がプランジャチップ６によって押
圧されると、収容容器１１は移動して、スリーブＳのゲ
ートＧ側の端部に当接し、プランジャチップ６によるさ
らなる押圧によって、収容容器１１は圧縮され押し潰さ
れていく。
【００２６】収容容器１１が押し潰されると、収容容器
１１に収容された半凝固状態の合金金属Ａは、収容容器
１１の開口部１２から溢れ出し、ゲートＧを通じてキャ
ビティＣ内に充填される。収容容器１１を押し潰す度合
いを、一定にすることにより、キャビティＣに充填する
半凝固状態の合金金属Ａの充填量を安定化することがで
きる。キャビティＣ内に充填された半凝固状態の合金金
属Ａが凝固すると、キャビティＣの形状に応じた鋳造品
が鋳造される。
１１に収容された半凝固状態の合金金属Ａは、収容容器
１１の開口部１２から溢れ出し、ゲートＧを通じてキャ
ビティＣ内に充填される。収容容器１１を押し潰す度合
いを、一定にすることにより、キャビティＣに充填する
半凝固状態の合金金属Ａの充填量を安定化することがで
きる。キャビティＣ内に充填された半凝固状態の合金金
属Ａが凝固すると、キャビティＣの形状に応じた鋳造品
が鋳造される。
【００２７】次いで、可動金型３を固定金型２に対して
移動して型開きし、鋳造品を取り出す。このとき、スリ
ーブＳに残存した押し潰された収容容器１１も同時に取
り出す。押し潰された収容容器１１は、上述したよう
に、合金金属Ａと主成分が同じ同種の合金金属で形成さ
れているため、押し潰された収容容器１１に残存した合
金金属Ａの一部やゲートＧに残存した金属塊等とともに
溶融することで容易に再利用することができる。
移動して型開きし、鋳造品を取り出す。このとき、スリ
ーブＳに残存した押し潰された収容容器１１も同時に取
り出す。押し潰された収容容器１１は、上述したよう
に、合金金属Ａと主成分が同じ同種の合金金属で形成さ
れているため、押し潰された収容容器１１に残存した合
金金属Ａの一部やゲートＧに残存した金属塊等とともに
溶融することで容易に再利用することができる。
【００２８】以上のように、本実施形態によれば、合金
金属Ａの溶湯ＭＬの半凝固化および半凝固化した合金金
属Ａのダイカストマシン１への供給を、合金金属Ａを収
容容器１１に収容した状態で行うため、半凝固化した合
金金属Ａの取り扱いが非常に容易になる。また、本実施
形態によれば、収容容器１１内で半凝固化した合金金属
Ａを収容容器１１からダイカストマシン１のスリーブＳ
に移し替える必要がないため、ダイカストマシン１に供
給される合金金属Ａの量がばらつくことがなく、また、
半凝固状態にある合金金属Ａの急激な温度変化が発生し
にくく、安定的に半凝固化した合金金属Ａを供給するこ
とができる。この結果、品質の安定した鋳造品を得るこ
とができる。
金属Ａの溶湯ＭＬの半凝固化および半凝固化した合金金
属Ａのダイカストマシン１への供給を、合金金属Ａを収
容容器１１に収容した状態で行うため、半凝固化した合
金金属Ａの取り扱いが非常に容易になる。また、本実施
形態によれば、収容容器１１内で半凝固化した合金金属
Ａを収容容器１１からダイカストマシン１のスリーブＳ
に移し替える必要がないため、ダイカストマシン１に供
給される合金金属Ａの量がばらつくことがなく、また、
半凝固状態にある合金金属Ａの急激な温度変化が発生し
にくく、安定的に半凝固化した合金金属Ａを供給するこ
とができる。この結果、品質の安定した鋳造品を得るこ
とができる。
【００２９】また、本実施形態によれば、収容容器１１
内で合金金属Ａを半凝固化させるため、ダイカストマシ
ン１のスリーブＳ内で半凝固化させる必要がなく、ダイ
カストマシン１のサイクルタイムを短縮することができ
る。また、本実施形態によれば、収容容器１１をダイカ
ストマシン１のスリーブＳに装填して鋳造を行うので、
通常のダイカストマシンを何ら改変することなく収容容
器１１を用意すればよいだけなので、比較的低コストで
実施することができる。また、本実施形態によれば、半
凝固化させた合金金属Ａをロボット等の移送手段でダイ
カストマシン１のスリーブＳに装填することが可能とな
るため、半凝固鋳造のプロセスを自動化することが可能
となる。
内で合金金属Ａを半凝固化させるため、ダイカストマシ
ン１のスリーブＳ内で半凝固化させる必要がなく、ダイ
カストマシン１のサイクルタイムを短縮することができ
る。また、本実施形態によれば、収容容器１１をダイカ
ストマシン１のスリーブＳに装填して鋳造を行うので、
通常のダイカストマシンを何ら改変することなく収容容
器１１を用意すればよいだけなので、比較的低コストで
実施することができる。また、本実施形態によれば、半
凝固化させた合金金属Ａをロボット等の移送手段でダイ
カストマシン１のスリーブＳに装填することが可能とな
るため、半凝固鋳造のプロセスを自動化することが可能
となる。
【００３０】本発明は、上述した実施形態に限定されな
い。上述した実施形態では、収容容器１１を円筒状に成
形したものを使用したが、収容容器１１が円筒状である
と、プランジャ８のプランジャチップ６で収容容器１１
を押し潰す際に、圧縮抵抗が比較的大きくなる。圧縮抵
抗が大きいと、収容容器１１が常に安定的に押し潰され
るとは限らず、キャビティに充填される半凝固化した合
金金属Ａの量にもばらつきが発生する可能性がある。こ
のため、収容容器１１は、プランジャ８で押し潰す際の
圧縮抵抗を軽減する形状に成形されたものを用いるのが
好ましい。具体的には、たとえば、図１１に示す収容容
器１０１のような形状のものを用いることができる。図
１１に示す収容容器１０１は、開口端１０２から底部１
０３に向けて断面積が連続的に縮小している。このよう
な形状の収容容器１０１とすることで、プランジャ８で
押し潰す際の圧縮抵抗を軽減することができる。
い。上述した実施形態では、収容容器１１を円筒状に成
形したものを使用したが、収容容器１１が円筒状である
と、プランジャ８のプランジャチップ６で収容容器１１
を押し潰す際に、圧縮抵抗が比較的大きくなる。圧縮抵
抗が大きいと、収容容器１１が常に安定的に押し潰され
るとは限らず、キャビティに充填される半凝固化した合
金金属Ａの量にもばらつきが発生する可能性がある。こ
のため、収容容器１１は、プランジャ８で押し潰す際の
圧縮抵抗を軽減する形状に成形されたものを用いるのが
好ましい。具体的には、たとえば、図１１に示す収容容
器１０１のような形状のものを用いることができる。図
１１に示す収容容器１０１は、開口端１０２から底部１
０３に向けて断面積が連続的に縮小している。このよう
な形状の収容容器１０１とすることで、プランジャ８で
押し潰す際の圧縮抵抗を軽減することができる。
【００３１】また、たとえば、図１２に示す収容容器２
０１のような形状のものを用いることができる。図１２
に示す収容容器２０１は、開口端２０２から底部２０３
に向けて断面積が段階的に縮小している。このような形
状の収容容器２０１とすることで、プランジャ８で押し
潰す際の圧縮抵抗を軽減することができる。
０１のような形状のものを用いることができる。図１２
に示す収容容器２０１は、開口端２０２から底部２０３
に向けて断面積が段階的に縮小している。このような形
状の収容容器２０１とすることで、プランジャ８で押し
潰す際の圧縮抵抗を軽減することができる。
【００３２】さらに、上述した実施形態では、収容容器
１１の形成材料を収容容器１１に収容される合金金属Ａ
と主成分が同じ合金金属とした場合について説明した
が、合金金属Ａと異なる金属材料を用いることも可能で
ある。この場合に、より軟質で押し潰しやすい金属材料
を選択することで、押し潰す際の圧縮抵抗を軽減するこ
とができる。
１１の形成材料を収容容器１１に収容される合金金属Ａ
と主成分が同じ合金金属とした場合について説明した
が、合金金属Ａと異なる金属材料を用いることも可能で
ある。この場合に、より軟質で押し潰しやすい金属材料
を選択することで、押し潰す際の圧縮抵抗を軽減するこ
とができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、半凝固状態となった合
金金属を収容容器に収容した状態でダイカストマシンに
供給するため、半凝固状態となった合金金属の取り扱い
が容易になり、かつ、半凝固状態となった合金金属を安
定的に供給でき、鋳造品の品質を安定化させることがで
きる。また、本発明によれば、合金金属の溶湯を半凝固
状態としてからダイカストマシンに供給するため、ダイ
カストマシンのサイクルタイムを短縮化でき、生産性を
向上させることができる。
金金属を収容容器に収容した状態でダイカストマシンに
供給するため、半凝固状態となった合金金属の取り扱い
が容易になり、かつ、半凝固状態となった合金金属を安
定的に供給でき、鋳造品の品質を安定化させることがで
きる。また、本発明によれば、合金金属の溶湯を半凝固
状態としてからダイカストマシンに供給するため、ダイ
カストマシンのサイクルタイムを短縮化でき、生産性を
向上させることができる。
【図１】本発明の半凝固鋳造方法に用いられるダイカス
トマシンの一例を示す断面図である。
トマシンの一例を示す断面図である。
【図２】図１のダイカストマシンの型締状態を示す断面
図である。
図である。
【図３】本発明の半凝固鋳造方法に用いられる収容容器
の構造の一例を示す断面図である。
の構造の一例を示す断面図である。
【図４】アルミニウム合金系における液相と固相の安定
関係を添加元素の相対濃度および温度の関数として表し
た状態図である。
関係を添加元素の相対濃度および温度の関数として表し
た状態図である。
【図５】本発明の半凝固鋳造方法における半凝固化工程
の一工程を説明するための図である。
の一工程を説明するための図である。
【図６】図５に続く工程を説明するための図である。
【図７】収容容器に収容された金属溶湯に超音波を付与
する様子を示す図である。
する様子を示す図である。
【図８】収容容器をダイカストマシンのスリーブに装填
した状態を示す断面図である。
した状態を示す断面図である。
【図９】図８のＨ−Ｈ線方向の断面図である。
【図１０】スリーブに装填された収容容器をプランジャ
で押し潰しながらキャビティに半凝固化した合金金属を
充填する様子を示す断面図である。
で押し潰しながらキャビティに半凝固化した合金金属を
充填する様子を示す断面図である。
【図１１】本発明の半凝固鋳造方法に用いられる収容容
器の他の構造例を示す断面図である。
器の他の構造例を示す断面図である。
【図１２】本発明の半凝固鋳造方法に用いられる収容容
器のさらに他の構造例を示す断面図である。
器のさらに他の構造例を示す断面図である。
１…ダイカストマシン ２…固定金型 ３…可動金型 ４…固定スリーブ部 ５…可動スリーブ部 ６…プランジャチップ ７…プランジャロッド ８…プランジャ １１…収容容器 １２…開口部 １３…底部 ２１…設置板 ２５…熱電対 ＭＬ…溶湯 Ａ…合金金属 Ｓ…スリーブ
Claims (7)
- 【請求項１】半凝固状態にある合金金属を収容した収容
容器をダイカストマシンのスリーブに装填する装填工程
と、 前記スリーブに嵌合するプランジャを駆動して前記収容
容器を当該スリーブ内で押し潰しながら当該収容容器内
に収容された半凝固状態にある合金金属を金型のキャビ
ティに充填する充填工程とを有する半凝固鋳造方法。 - 【請求項２】前記合金金属の溶湯を前記収容容器に所定
量収容し、この合金金属の溶湯に振動を付与しながら冷
却して半凝固状態にする半凝固化工程をさらに有する請
求項１に記載の半凝固鋳造方法。 - 【請求項３】前記装填工程は、前記収容容器の開口を前
記金型のキャビティ側に向けて前記スリーブに装填し、 前記充填工程は、前記収容容器の底部を前記プランジャ
で押圧して押し潰す請求項１または２に記載の半凝固鋳
造方法。 - 【請求項４】前記半凝固化工程は、前記合金金属の溶湯
に超音波を付与する請求項２または３に記載の半凝固鋳
造方法。 - 【請求項５】前記収容容器は、主成分が収容される合金
金属と同じで、かつ、融点が収容される合金金属の融点
よりも高い合金金属で形成したものを用いる請求項１〜
４のいずれかに記載の半凝固鋳造方法。 - 【請求項６】前記収容容器は、前記プランジャで押し潰
す際の圧縮抵抗を軽減する形状に成形されたものを用い
る請求項１〜５のいずれかに記載の半凝固鋳造方法。 - 【請求項７】前記収容容器は、断面積が開口端から底部
に向けて段階的または連続的に縮小しているものを用い
る請求項６に記載の半凝固鋳造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000095295A JP3924110B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 半凝固鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000095295A JP3924110B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 半凝固鋳造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001276960A true JP2001276960A (ja) | 2001-10-09 |
| JP3924110B2 JP3924110B2 (ja) | 2007-06-06 |
Family
ID=18610216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000095295A Expired - Fee Related JP3924110B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 半凝固鋳造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3924110B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007125612A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-05-24 | Toyota Motor Corp | 半溶融成形方法および半溶融成形装置 |
| JP2008284563A (ja) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Kochi Univ Of Technology | ダイカスト装置及びダイカスト方法 |
| JP2010179331A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Kochi Univ Of Technology | ダイカスト装置及びダイカスト方法 |
| JP2012110210A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-06-07 | Nissei Corp | かご形誘導電動機の回転子の製造方法 |
| JP2016049558A (ja) * | 2014-09-02 | 2016-04-11 | 有限会社ティミス | 自動鋳造装置における溶湯の振動給湯装置 |
| JP2019022897A (ja) * | 2017-07-24 | 2019-02-14 | 東芝機械株式会社 | 半凝固金属製造装置 |
-
2000
- 2000-03-29 JP JP2000095295A patent/JP3924110B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JP2016049558A (ja) * | 2014-09-02 | 2016-04-11 | 有限会社ティミス | 自動鋳造装置における溶湯の振動給湯装置 |
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| JP3924110B2 (ja) | 2007-06-06 |
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