JP2003340563A - Ultrasonic molding method - Google Patents

Ultrasonic molding method

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JP2003340563A
JP2003340563A JP2002149464A JP2002149464A JP2003340563A JP 2003340563 A JP2003340563 A JP 2003340563A JP 2002149464 A JP2002149464 A JP 2002149464A JP 2002149464 A JP2002149464 A JP 2002149464A JP 2003340563 A JP2003340563 A JP 2003340563A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the time required until a solid body being subjected to ultrasonic excitation is pulled up after submerged into a liquid so as to realize a technology which can complete ultrasonic molding in a short time. <P>SOLUTION: A cope 20 is subjected to ultrasonic excitation with great power while the cope 20 is submerged in molten metal 42. The ultrasonic power given to the cope 20 is decreased before the cope 20 is pulled up from the molten metal 42 and the amount of the molten metal 42 pulled up clinging to the cope 20 is adjusted according to the volume of the molding space. This allows the molten metal 42 containing impurities a little to touch the cope 20 in a short time, even in the event that the ultrasonic power to be given to the cope 20 needs to be limited to a small value when the cope 20 is pulled up from the molten metal 42, and does not cause defective molding even if the cope 20 is pulled up from the molten metal 42 in a short time. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は超音波成形方法の
改良に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to improvement of an ultrasonic molding method.

【0002】[0002]

【従来の技術】 本発明者らは、固体に超音波振動を加
えながら液体中に沈めてから引き上げると、固体に多量
の液体が付着した状態で引き上げられる現象が得られる
ことを発見した。この現象を活用すると、液体が付着し
た固体を型に押付けることによって固体と型の間に成形
空間を画定し、固体に付着した液体を成形空間に閉じ込
め、成形空間に閉じ込められた状態で液体を固体化する
と、意図した形状を有する成形体が得られる。超音波振
動を加える固体が型であれば、成形後に離型することに
よって液体材料で形成された成形体が成形される。超音
波振動を加える固体が基材であれば、液体材料で形成さ
れた成形体が基材に密着した複合体が成形される。固体
に超音波振動を加えながら液体中から引き上げ、多量の
液体が付着した固体を型に押付け、成形空間内で液体を
固体化して成形する手法をここでは超音波成形技術とい
う。
The present inventors have discovered that when a solid is submerged in a liquid while being subjected to ultrasonic vibration and then pulled up, a phenomenon in which a large amount of the liquid is attached to the solid can be obtained. When this phenomenon is utilized, the solid space on which the liquid adheres is pressed against the mold to define a molding space between the solid and the mold, the liquid adhered to the solid is confined in the molding space, and the liquid is enclosed in the molding space. When is solidified, a molded product having an intended shape is obtained. If the solid to which the ultrasonic vibration is applied is a mold, a molded body made of a liquid material is molded by releasing the mold after molding. If the solid to which ultrasonic vibration is applied is the base material, a composite body in which a formed body formed of a liquid material is in close contact with the base material is formed. The method of pulling up the solid while applying ultrasonic vibration to the solid, pressing the solid on which a large amount of the liquid adheres to the mold, and solidifying the liquid in the molding space to mold the solid is called ultrasonic molding technology.

【0003】通常の成形技術では、成形空間に液体を充
填して成形するので、成形形状によっては充填不良とな
ることがある。超音波成形方法では、成形面の一方側を
画定する固体(型であることも多い)に予め液体を付着
しておいてから他方の型に押付けて成形するために、充
填不良が起こりにくい。超音波成形方法は、射出成形方
法等の既存の成形方法に見られるその他の問題点をも解
消することができ、大きな可能性を持っている。
In a usual molding technique, since a molding space is filled with a liquid for molding, filling failure may occur depending on the molding shape. In the ultrasonic molding method, a liquid is attached in advance to a solid (often a mold) that defines one side of the molding surface, and then the liquid is pressed against the other mold for molding, so that defective filling is unlikely to occur. The ultrasonic molding method has great potential because it can solve other problems found in existing molding methods such as the injection molding method.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】 本発明者らの研究に
よって、超音波加振されている固体を液体中に沈めてか
ら引き上げるまでに所定の時間が必要とされ、必要時間
が経過する前に引き上げると成形不良がおきやすいこと
がわかってきた。即ち、液体の付着量が不足して成形不
良が生じたり、付着した液体の成分が意図したものから
ずれて成形不良が生じたりすることがわかってきた。
DISCLOSURE OF INVENTION Problems to be Solved by the Invention According to the research conducted by the present inventors, a predetermined time is required from the immersion of an ultrasonically excited solid in a liquid to the lifting thereof, and before the required time elapses. It has become clear that defective molding tends to occur when pulled up. That is, it has been found that the amount of adhered liquid is insufficient to cause defective molding, or the component of the adhered liquid deviates from the intended component to cause defective molding.

【0005】本発明の超音波成形方法は、超音波加振さ
れている固体を液体中に沈めてから引き上げることによ
って固体に液体を付着させる工程と、固体と型との間に
形成される成形空間に付着した液体を閉じ込めて液体を
固体化する工程とを備える。引き上げた固体に付着する
液体の量は、液体中から引き上げるときの固体に加えて
いる超音波のパワーによって変化することが確認されて
いる。したがって、液体中から引き上げるときの固体に
加えるべき超音波のパワーは成形空間の容積(すなわち
成型体の肉厚)によって決められる。本発明者らの研究
によって、液体の付着量が不足して成形不良が生じた
り、付着した液体の成分が意図したものからずれて成形
不良が生じたりする現象は、主として、適正量の(成形
空間の容積に見合った量の)液体を付着させるために固
体に加えるべき超音波のパワーが小さい場合(典型的に
は、成形空間の容積が小さい場合)に発生することがわ
かってきた。固体に加えられる超音波のパワーが小さい
場合には、固体を液体中に沈めてから引き上げるまでに
長時間を必要とする。本発明は、超音波加振されている
固体を液体中に沈めてから引き上げるまでに要する時間
を短縮化し、短時間で超音波成形を完了できる技術を実
現するために研究されたものである。
The ultrasonic molding method of the present invention comprises the steps of submerging the ultrasonically excited solid into the liquid and then pulling it up to attach the liquid to the solid, and the molding formed between the solid and the mold. Trapping the liquid adhering to the space to solidify the liquid. It has been confirmed that the amount of liquid adhering to the pulled-up solid changes depending on the power of ultrasonic waves applied to the solid when the liquid is pulled out of the liquid. Therefore, the power of the ultrasonic waves to be applied to the solid when pulled out from the liquid is determined by the volume of the molding space (that is, the wall thickness of the molded body). According to the research conducted by the inventors of the present invention, a phenomenon in which the amount of liquid adhered is insufficient to cause defective molding or the component of the adhered liquid deviates from an intended amount to cause defective molding is mainly caused by It has been found that it occurs when the power of the ultrasonic waves to be applied to the solid to deposit a liquid (comparable to the volume of the space) is small (typically when the volume of the molding space is small). When the power of the ultrasonic waves applied to the solid is small, it takes a long time to sink the solid into the liquid and then pull it up. The present invention has been studied in order to realize a technique capable of completing the ultrasonic molding in a short time by shortening the time required for the ultrasonically excited solid to be submerged in the liquid and then lifted.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段と作用】 本発明者らは、
超音波加振されている固体を液体中に沈めてから引き上
げるまでに要する時間が持つ意味を研究した。この結
果、下記の事象がわかってきた。
Means and Actions for Solving the Problems The present inventors have
We studied the meaning of the time it takes to immerse a ultrasonically excited solid into a liquid and then pull it up. As a result, the following phenomena have become known.

【0007】(1)成形材料である液体の液面には酸化
物や異物が浮上していることが多い。特に金属が溶融さ
れている液面は酸化膜で被覆されていることが多い。 (2)超音波加振されている固体を液体中に沈めると、
最初は固体と液体の間に、酸化膜や異物層や気体等が介
在する。 (3)超音波加振されている固体を液体中に沈めておく
と、固体と液体の間に介在していた酸化膜や異物層や気
体等が超音波加振されている固体から引き剥がされ、酸
化膜や異物層や気体等の介在層がなくなり、不純物が少
ない液体が固体に接するようになる。 (4)ここまで待ってから固体を引き上げることが重要
であり、それ以前に引き上げて成形すると、液体の付着
量が不足して成形不良が生じたり、酸化物や異物や気体
が混入した液体を用いて成形したりすることになり、成
形不良が生じやすい。 (5)適正量の液体を付着させるために固体に加えるべ
き超音波のパワーが小さい場合には、固体に大パワーを
加えた場合に比べて、(3)の事象が得られるまでにか
かる時間が長引く傾向にある。
(1) Oxides and foreign substances often float on the surface of the liquid that is the molding material. In particular, the liquid surface where the metal is melted is often covered with an oxide film. (2) When the ultrasonically excited solid is submerged in the liquid,
Initially, an oxide film, a foreign material layer, gas, etc. are present between the solid and the liquid. (3) When the ultrasonically excited solid is submerged in the liquid, the oxide film, the foreign material layer, the gas, etc. existing between the solid and the liquid are separated from the ultrasonically excited solid. As a result, the oxide film, the foreign material layer, and the intervening layer such as gas disappear, and the liquid containing few impurities comes into contact with the solid. (4) It is important to wait until this point before pulling up the solid, and if the solid is pulled up and molded before that, the amount of adhered liquid will be insufficient and molding defects will occur, or liquids containing oxides, foreign matter, or gas mixed Since it is used for molding, defective molding is likely to occur. (5) When the power of ultrasonic waves to be applied to a solid in order to deposit an appropriate amount of liquid is small, the time taken until the event of (3) is obtained as compared with the case where a large power is applied to the solid. Tend to prolong.

【0008】以上がわかってきたことから、固体に加え
られる超音波のパワーが小さい場合(典型的には、成形
空間の容積が小さい場合)には、(3)の事象が得られ
るまえに固体を引き上げることから成形不良が生じやす
いことがわかってきた。また、固体に加える超音波のパ
ワーが小さい場合には、成形空間の成形材料が適切に溶
融していないといった事象が起こりやすい。このことに
よって成形不良が引き起こされることもある。そこで超
音波成形方法では工程の進行に合わせて固体に加える超
音波のパワーを変動させることが重要であり、適宜に変
動させることによって、短時間で良質な成形を完了でき
ることが確認された。
From the above understanding, when the power of the ultrasonic wave applied to the solid is small (typically, when the volume of the molding space is small), the solid before the event (3) is obtained. It has been found that molding defects are likely to occur from the pulling up of. Moreover, when the power of the ultrasonic wave applied to the solid is small, the phenomenon that the molding material in the molding space is not properly melted easily occurs. This may cause defective molding. Therefore, in the ultrasonic molding method, it is important to change the power of the ultrasonic waves applied to the solid in accordance with the progress of the process, and it was confirmed that by appropriately changing the power, it is possible to complete high-quality molding in a short time.

【0009】特に、液体に沈められている間は固体を大
パワーで超音波加振し、液体から引き上げるまえに固体
に加える超音波のパワーを減少させ、超音波のパワーを
減少させてから固体を液体中から引き上げることが有効
であることを確認した。この方法によると、成形空間の
容積が小さいために付着量を小さく抑える必要がある場
合でも短時間のうちに不純物が少ない液体が固体に接す
るようになり、短時間で固体を引き上げても成形不良を
招かない。
In particular, while being submerged in a liquid, the solid is ultrasonically vibrated with a large power, and the power of the ultrasonic wave applied to the solid before being pulled out of the liquid is reduced. It was confirmed that it was effective to pull out from the liquid. According to this method, even if it is necessary to keep the adhesion amount small because the volume of the molding space is small, the liquid with few impurities will come into contact with the solid in a short time, and even if the solid is pulled up in a short time, molding failure will occur. Do not invite

【0010】引きあげられた液体の固体化工程で加える
超音波のパワーについても固体化の進行に追従して変動
させることによって有効な結果が得られる。通常は、固
体化の初期に加える超音波のパワーを固体化の後期より
も大きくすることが好ましい。固体化の初期では大パワ
ーを加えることで、固体化する結晶の緻密度を向上さ
せ、ガスを抜くことができ、良質な成形品が得られる。
固体化の初期に加える超音波のパワーは、液体中から引
き上げるときの固体に加えていた超音波のパワーよりも
大きくすることができる。また、固体化の後期ではパワ
ーを減少させることで、固体化された部分にかかる応力
を減少させることができる。固体化の後期工程では超音
波加振を停止させてもよい。固体化工程では、液体から
引き上げた固体に加える超音波のパワーを調整してもよ
いし、その固体と向き合って成形空間を画定する型に加
える超音波のパワーを調整してもよいし、両者に別々に
超音波加振を加えてもよいし、両者が一体に振動するよ
うに超音波加振を加えてもよい。
Effective results can also be obtained by varying the power of ultrasonic waves applied in the step of solidifying the liquid that has been pulled up by following the progress of solidification. Usually, it is preferable to make the power of ultrasonic waves applied at the initial stage of solidification higher than at the latter stage of solidification. In the initial stage of solidification, by adding a large power, the density of the crystal to be solidified can be improved and the gas can be removed, so that a high-quality molded product can be obtained.
The power of the ultrasonic waves applied at the initial stage of solidification can be made larger than the power of the ultrasonic waves applied to the solid when it is pulled out from the liquid. Further, the stress applied to the solidified portion can be reduced by reducing the power in the latter stage of solidification. The ultrasonic vibration may be stopped in the latter step of solidification. In the solidification step, the power of ultrasonic waves applied to the solid pulled up from the liquid may be adjusted, or the power of ultrasonic waves applied to the mold that faces the solid and defines the molding space may be adjusted. Alternatively, ultrasonic vibration may be applied separately, or ultrasonic vibration may be applied so that both vibrate integrally.

【0011】液体から引き上げた固体が型である場合に
は、型から成形体を離型する必要がある。この場合に
は、その型を超音波加振しながら成形体を離型すること
が好ましい。型に超音波加振を加えると、液体が付着さ
れるのに対して固体(ここでは成形体)は引き剥がされ
る。液体が固体化した後の型に超音波加振すると、押出
しピン等を用意しておかなくても離型できる場合があ
り、押出しピン等を必要とする場合でも押出し力が軽減
されるために成形体が損なわれない。
When the solid drawn from the liquid is a mold, it is necessary to release the molded product from the mold. In this case, it is preferable to release the molded body while ultrasonically vibrating the mold. When ultrasonic vibration is applied to the mold, the liquid is attached, while the solid (here, the molded body) is peeled off. If ultrasonic vibration is applied to the mold after the liquid has solidified, it may be possible to release the mold without preparing an extrusion pin, etc., and the extrusion force is reduced even when an extrusion pin etc. is required. The molded body is not damaged.

【0012】本発明の超音波成形方法は、液体の状態で
固体に付着され、成形空間内で固体化し得る種々の材料
に適用することができる。このような材料としては、金
属、熱可塑性樹脂、パラフィンワックス、ガラス等のよ
うに熱によって液状となるもの、反応硬化前の熱硬化性
樹脂等が例示される。また、これらをマトリックスと
し、アルミナ、炭化珪素、炭化ホウ素等のセラミック粉
末や高融点金属、金属間化合物等の粉末が分散された材
料であってもよい。
The ultrasonic molding method of the present invention can be applied to various materials that can be solidified in a liquid state and solidified in the molding space. Examples of such a material include materials such as metal, thermoplastic resin, paraffin wax, and glass which become liquid by heat, and thermosetting resin before reaction curing. Further, a material in which a powder of ceramics such as alumina, silicon carbide or boron carbide, or a powder of a refractory metal or an intermetallic compound is dispersed using these as a matrix may be used.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】 この発明は、また、下記の形態
で実施することを特徴とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is also characterized by being embodied in the following modes.

【0014】(形態1)超音波振動の振幅を変えること
により、固体に加える超音波のパワーを固体化の進行に
合わせて変動させる。一般に超音波のパワーは、振幅お
よび周波数の少なくとも一方を変化させることにより変
動させることができる。一般に超音波加振装置は、超音
波振動の周波数よりも振幅のほうが調節しやすい(変化
させやすい)構成を有する。したがって本発明の成形方
法では、超音波振動の周波数はほぼ一定としておき、工
程の進行に合わせてその振幅を変えることにより超音波
のパワーを変動させることが適当である。
(Mode 1) By changing the amplitude of ultrasonic vibration, the power of the ultrasonic wave applied to the solid is changed in accordance with the progress of solidification. Generally, the power of ultrasonic waves can be changed by changing at least one of amplitude and frequency. Generally, the ultrasonic vibration device has a configuration in which the amplitude of the ultrasonic vibration is easier to adjust (change more easily) than the frequency. Therefore, in the molding method of the present invention, it is suitable that the frequency of ultrasonic vibration is kept substantially constant, and the power of ultrasonic waves is changed by changing the amplitude according to the progress of the process.

【0015】(形態2)固体に付着させる液体材料が溶
融金属である。このような場合には、溶融金属(溶湯)
の液面が酸化膜で被覆されていることが多く、溶湯に沈
められた固体からこの酸化膜を引き剥がすために長時間
を要する傾向にある。したがって、本発明を適用するこ
とにより得られる効果(超音波加振されている固体を液
体中に沈めてから引き上げるまでに要する時間を短縮化
する効果)が大きい。
(Mode 2) The liquid material attached to the solid is a molten metal. In such cases, molten metal (molten metal)
The liquid surface of is often covered with an oxide film, and it tends to take a long time to peel off the oxide film from the solid submerged in the molten metal. Therefore, the effect obtained by applying the present invention (the effect of shortening the time required from the immersion of the ultrasonically excited solid in the liquid to the pulling up) is great.

【0016】(形態3)液体から引き上げるときの固体
に加える超音波のパワーに対して、固体を液体に沈めて
おくときの超音波のパワーを1.2倍以上(より好まし
くは1.5倍以上)とする。これにより、固体を液体中
に沈めてから引き上げるまでに要する時間を顕著に短縮
することができる。
(Mode 3) The power of the ultrasonic waves when the solid is immersed in the liquid is 1.2 times or more (more preferably 1.5 times) the power of the ultrasonic waves applied to the solid when the liquid is pulled up from the liquid. And above). As a result, the time required for the solid to be pulled up after being immersed in the liquid can be significantly shortened.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の成形方法を適用した成形例お
よびその成形方法に関連する実験例につき説明する。使
用した成形装置の概略構成を図1に示す。図示するよう
に、超音波加振器10は、一体化された振動子12およ
びホーン14と、振動子12に接続された超音波発振源
16とを備える。ホーン14は上型20に固定されてお
り、これにより振動子12、ホーン14および上型20
は一体的に上下動可能に設けられている。超音波発振源
16から発生する超音波振動の振幅は、任意の時期に所
定の範囲で変動させることができる。これにより上型2
0に加える超音波のパワーを任意に調節することができ
る。ここで使用した成形装置では、ホーン14の全振幅
(超音波加振によってホーンが変位する幅の全体をい
う。)を、ほぼ0〜50μmの範囲で任意に変動させる
ことができる。一方、溶湯槽40には成形材料としての
溶湯42が保持されている。油圧ピストン等を用いて、
振動子12、ホーン14とともに上型20を上下に移動
させることにより、上型20を溶湯42に沈めたり引き
上げたりすることができる。
EXAMPLES A molding example to which the molding method of the present invention is applied and an experimental example related to the molding method will be described below. The schematic structure of the molding apparatus used is shown in FIG. As illustrated, the ultrasonic vibrator 10 includes an oscillator 12 and a horn 14 that are integrated with each other, and an ultrasonic oscillation source 16 connected to the oscillator 12. The horn 14 is fixed to the upper die 20, whereby the vibrator 12, the horn 14, and the upper die 20 are fixed.
Are integrally movable up and down. The amplitude of ultrasonic vibration generated from the ultrasonic oscillation source 16 can be changed within a predetermined range at any time. This makes upper mold 2
The power of the ultrasonic wave added to 0 can be adjusted arbitrarily. In the molding apparatus used here, the total amplitude of the horn 14 (which means the entire width of displacement of the horn due to ultrasonic vibration) can be arbitrarily changed within a range of approximately 0 to 50 μm. On the other hand, the molten metal tank 40 holds a molten metal 42 as a molding material. Using a hydraulic piston, etc.
By moving the upper die 20 up and down together with the vibrator 12 and the horn 14, the upper die 20 can be immersed or pulled up in the molten metal 42.

【0018】このような構成の成形装置を用いて成形体
を作製するには、例えば次のようにすればよい。すなわ
ち、図2に示すように、超音波振動を加えながら上型2
0を溶湯42に沈める。引き続き超音波振動を加えなが
ら上型20を溶湯42から引き上げると、図3に示すよ
うに、溶湯42の一部が上型20に付着して(吸引され
て)引き上げられる。上型20の超音波振動を維持しな
がら、図4に示すように、溶湯42の付着した上型20
を下型30に押付ける(型合わせする)。これにより、
上型20と下型30との間に画定された成形空間に溶湯
42を閉じ込める。この状態で溶湯42を冷却して固体
化する。その後、図5に示すように型を開いて、溶湯4
2が固体化して形成された成形体44を上型20から取
り外す。上型20には、以上の製造工程の任意の時期
に、所定の全振幅(可変)の超音波振動を加えることが
できる。
A molded body can be produced using the molding apparatus having the above-mentioned structure, for example, as follows. That is, as shown in FIG.
0 is submerged in molten metal 42. When the upper mold 20 is pulled up from the molten metal 42 while continuously applying ultrasonic vibration, a part of the molten metal 42 is attached (sucked) to the upper mold 20 and pulled up, as shown in FIG. While maintaining the ultrasonic vibration of the upper mold 20, as shown in FIG.
Is pressed against the lower mold 30 (mold matching). This allows
The molten metal 42 is enclosed in a molding space defined between the upper mold 20 and the lower mold 30. In this state, the molten metal 42 is cooled and solidified. Then, open the mold as shown in FIG.
The molded body 44 formed by solidifying 2 is removed from the upper mold 20. Ultrasonic vibration of a predetermined total amplitude (variable) can be applied to the upper mold 20 at any time during the above manufacturing process.

【0019】かかる製造方法では、成形空間にその容積
に見合った量の溶湯42が閉じ込められるように、上型
20に付着して引き上げられる溶湯42の量(付着量)
を調節する。この付着量は、他の主要な条件が同程度で
あれば、上型20を溶湯42から引き上げるときに上型
20に加えている超音波のパワーに依存して変化する。
その関係は、図1と同様に構成された装置を使用し、溶
湯42の代わりにシリコーンオイルを用いて行った実験
結果にも現れている。その実験結果を図6に示す。図6
から判るように、上型に固定されたホーンの全振幅を大
きくするにつれてシリコーンオイルの付着量は多くなる
傾向にある。なお、図6から判るように、この付着量は
シリコーンオイルの粘性(例えば動粘性係数(cSt)
により表される)にも依存し、粘性が低くなるにつれて
付着量は多くなる傾向にある。
In such a manufacturing method, the amount of the molten metal 42 attached to the upper die 20 and pulled up (adhered amount) so that an amount of the molten metal 42 corresponding to its volume is confined in the molding space.
Adjust. This amount of adhesion changes depending on the power of the ultrasonic waves applied to the upper die 20 when the upper die 20 is pulled up from the molten metal 42, if other main conditions are similar.
The relationship is also shown in the result of an experiment conducted using a device configured as in FIG. 1 and using silicone oil instead of the molten metal 42. The experimental results are shown in FIG. Figure 6
As can be seen, as the total amplitude of the horn fixed to the upper mold is increased, the amount of silicone oil attached tends to increase. As can be seen from FIG. 6, this adhesion amount is determined by the viscosity of silicone oil (eg, kinematic viscosity coefficient (cSt)).
It also depends on the above), and the adhesion amount tends to increase as the viscosity decreases.

【0020】図1に示す装置を使用して、温度650℃
に保持されたMg−Al−Zn系合金AZ91Dの溶湯
から所定形状の成形体Aを作製する成形例1を実施し
た。また、同じ溶湯を用いて、成形体Aとはその体積の
異なる成形体Bを作製する成形例2〜6を実施した。こ
れらの成形例において上型の加振は、ホーンに縦方向の
超音波振動(共振周波数;20kHz)を加えることに
より行った。また、上型を溶湯に沈めるときの上型の予
熱温度は350℃とした。
Using the apparatus shown in FIG. 1, a temperature of 650 ° C.
Molding Example 1 was carried out in which a molded body A having a predetermined shape was produced from the molten metal of the Mg-Al-Zn alloy AZ91D held at. Further, Molding Examples 2 to 6 in which a molded body B having a volume different from that of the molded body A was produced using the same molten metal were carried out. In these molding examples, the upper mold was vibrated by applying longitudinal ultrasonic vibration (resonance frequency: 20 kHz) to the horn. The preheating temperature of the upper mold when the upper mold was submerged in the molten metal was 350 ° C.

【0021】<成形例1:超音波のパワーを一定とした
例(1)>全振幅16μmで超音波加振されている上型
を溶湯に3秒間沈めておき、全振幅16μmで加振しつ
つ溶湯から引き上げた。溶湯の付着した上型を全振幅1
6μmで引き続き加振しつつ下型と型合わせし、この状
態で成形空間内の溶湯を冷却して固体化した。上型の加
振は、固体化の初期まで全振幅16μmで継続して行っ
た後に停止した。固体化完了後、型を開き、全振幅16
μmで上型を加振しながら成形体を離型した。本成形例
によって成形不良等のない良質な成形体が得られた。
<Molding Example 1: Example of constant ultrasonic power (1)> The upper mold, which is ultrasonically vibrated with a total amplitude of 16 μm, is immersed in the molten metal for 3 seconds and vibrated with a total amplitude of 16 μm. While pulling out from the molten metal. Amplitude of the upper mold with molten metal attached is 1
While continuously vibrating at 6 μm, the lower mold was matched with the lower mold, and in this state, the molten metal in the molding space was cooled and solidified. The upper mold was vibrated continuously with a total amplitude of 16 μm until the beginning of solidification, and then stopped. After solidification is completed, the mold is opened and the total amplitude is 16
The molded body was released from the mold while vibrating the upper mold with a thickness of μm. According to this molding example, a high-quality molded product having no defective molding was obtained.

【0022】<成形例2:超音波のパワーを一定とした
例(2)>全振幅10μmで超音波加振されている上型
を溶湯に10秒間沈めておき、全振幅10μmで加振し
つつ溶湯から引き上げた。溶湯の付着した上型を全振幅
10μmで引き続き加振しつつ下型と型合わせし、この
状態で成形空間内の溶湯を冷却して固体化した。上型の
加振は、固体化の初期まで全振幅10μmで継続して行
った後に停止した。固体化完了後、型を開き、全振幅1
0μmで上型を加振しながら成形体を離型した。本成形
例によって成形不良等のない良質な成形体が得られた。
<Molding Example 2: Example in which the power of ultrasonic waves is constant (2)> The upper mold, which is ultrasonically excited with a total amplitude of 10 μm, is immersed in the molten metal for 10 seconds, and is agitated with a total amplitude of 10 μm. While pulling out from the molten metal. The upper mold to which the molten metal adhered was matched with the lower mold while continuously vibrating at a total amplitude of 10 μm, and in this state, the molten metal in the molding space was cooled and solidified. The upper mold was vibrated continuously at a total amplitude of 10 μm until the beginning of solidification, and then stopped. After solidification is completed, the mold is opened and the total amplitude is 1
The molded body was released from the mold while vibrating the upper mold at 0 μm. According to this molding example, a high-quality molded product having no defective molding was obtained.

【0023】<成形例3:超音波のパワーを一定とした
例(3)>上型(全振幅10μmで加振されている)を
溶湯に沈める時間を10秒間から3秒間に変更した点以
外は成形例2と同様にして成形体を作製した。本成形例
により得られた成形体には成形不良がみられた。
<Molding Example 3: Example in which the power of ultrasonic waves is constant (3)> Except that the time for submerging the upper mold (excited with a total amplitude of 10 μm) in the molten metal is changed from 10 seconds to 3 seconds. A molded body was produced in the same manner as in Molding Example 2. Molding defects were found in the molded body obtained in this molding example.

【0024】<成形例4:超音波のパワーを変動させた
例(1)>全振幅16μmで超音波加振されている上型
を溶湯に3秒間沈めておき、全振幅を10μmに減少さ
せてから上型を溶湯から引き上げた。その他の点につい
ては成形例2と同様にして成形体を作製した。本成形例
によって成形不良等のない良質な成形体が得られた。
<Molding Example 4: Example of varying ultrasonic power (1)> The upper die, which is ultrasonically excited with a total amplitude of 16 μm, is immersed in the molten metal for 3 seconds to reduce the total amplitude to 10 μm. Then, the upper mold was pulled out of the molten metal. In all other respects, a molded body was produced in the same manner as in Molding Example 2. According to this molding example, a high-quality molded product having no defective molding was obtained.

【0025】<成形例5:超音波のパワーを変動させた
例(2)>上型を溶湯に沈めてから引き上げるまでは成
形例4と同様に行い、引き上げた上型を全振幅10μm
で引き続き加振しつつ下型と型合わせした。固体化の初
期に全振幅16μmで上型を加振し、その後に加振を停
止した。その他の点については成形例2と同様にして成
形体を作製した。本成形例によって成形例4よりもさら
に良質な成形体が得られた。
<Molding Example 5: Example (2) in which the power of ultrasonic waves was changed> The same procedure as in Molding Example 4 was performed from the time the sub-mold was immersed in the molten metal until the mold was pulled up.
While continuing to vibrate, I matched the mold with the lower mold. The upper mold was vibrated with a total amplitude of 16 μm at the initial stage of solidification, and then the vibration was stopped. In all other respects, a molded body was produced in the same manner as in Molding Example 2. With this molding example, a molded body of higher quality than that of molding example 4 was obtained.

【0026】<成形例6:超音波のパワーを変動させた
例(3)>上型を溶湯に沈めてから引き上げるまでは成
形例2と同様に行い、引き上げた上型を全振幅10μm
で引き続き加振しつつ下型と型合わせした。固体化の初
期に全振幅16μmで上型を加振し、その後に加振を停
止した。その他の点については成形例2と同様にして成
形体を作製した。本成形例によって成形例2よりもさら
に良質な成形体が得られた。以上の各成形例につき、上
型を溶湯に沈めておく時間(浸漬時間)、各工程におけ
る超音波加振の全振幅および製造する成形体の種類を表
1にまとめて示す。
<Molding Example 6: Example (3) in which the power of ultrasonic waves was changed> The same procedure as in Molding Example 2 was performed from the time the sub-mold was submerged in the molten metal until it was pulled up.
While continuing to vibrate, I matched the mold with the lower mold. The upper mold was vibrated with a total amplitude of 16 μm at the initial stage of solidification, and then the vibration was stopped. In all other respects, a molded body was produced in the same manner as in Molding Example 2. With this molding example, a molded body of higher quality than that of molding example 2 was obtained. For each of the above molding examples, Table 1 collectively shows the time (immersion time) for submerging the upper mold in the molten metal, the total amplitude of ultrasonic vibration in each step, and the type of molded body to be manufactured.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】成形例1〜4の結果は、上型を溶湯に沈め
るときの全振幅を大きくすることにより、短時間で上型
を引き上げても良質な成形体が得られることを示してい
る。溶湯に沈めた上型の表面から酸化膜や気体等を引き
剥がすまで(上型に付着して引き上げられる溶湯の組成
や量を適正化するまで)に要する時間は、この上型に加
える超音波のパワー(ここでは全振幅)が大きくなるに
つれて、より短くなる傾向にある。その後、上型を溶湯
から引き上げるときには、成形空間の容積に応じた付着
量となるような全振幅で上型を加振する。したがって、
成形例4のように適正量の液体を付着させるために固体
に加えるべき超音波のパワーが比較的小さい場合には、
付着量を調整するために、全振幅を減少させてから上型
を引き上げることになる。固体(ここでは上型)に液体
(ここでは溶湯)を付着させる工程において、固体に加
える超音波振動の全振幅をこのように変動させることに
より、成形空間の容積に関わらず、上型を溶湯に沈めて
から引き上げるまでの時間を短縮して、短時間で超音波
成形を完了することができる。
The results of Molding Examples 1 to 4 show that by increasing the total amplitude when the upper mold is submerged in the molten metal, a good molded product can be obtained even if the upper mold is pulled up in a short time. The time required to remove the oxide film, gas, etc. from the surface of the upper mold submerged in the molten metal (to optimize the composition and amount of the molten metal attached to the upper mold and pulled up) is the ultrasonic wave applied to this upper mold. As the power of (the total amplitude here) increases, it tends to become shorter. After that, when the upper die is pulled up from the molten metal, the upper die is vibrated with a total amplitude so that the amount of the adhered material corresponds to the volume of the molding space. Therefore,
When the power of ultrasonic waves to be applied to a solid in order to deposit an appropriate amount of liquid as in molding example 4 is relatively small,
In order to adjust the adhesion amount, the total amplitude is reduced and then the upper die is pulled up. In the step of adhering a liquid (here, molten metal) to a solid (here, upper mold), by varying the total amplitude of ultrasonic vibrations applied to the solid in this way, the molten metal can be applied to the upper mold regardless of the volume of the molding space. The ultrasonic molding can be completed in a short time by shortening the time from submersion to pulling up.

【0029】また、成形例4と成形例5の比較、および
成形例2と成形例6の比較から判るように、固体化の初
期に大きな全振幅で加振すると、固体化する金属結晶の
緻密度が向上すること、ガスが抜けやすくなること等に
よって、成形体の品質をさらに向上させることができ
る。
Further, as can be seen from the comparison between Molding Example 4 and Molding Example 5 and the comparison between Molding Example 2 and Molding Example 6, when vibrating with a large total amplitude in the initial stage of solidification, the denseness of the metal crystal solidified. The quality of the molded body can be further improved by improving the degree of discharge and facilitating the escape of gas.

【0030】なお、上記成形例では固体化の初期まで超
音波加振を行った後に加振を停止したが、さらに固体化
が進行するまで加振を継続してもよい。この場合、固体
化の進行につれて全振幅を徐々にあるいは段階的に小さ
くすることが好ましい。また、型から成形体を離型する
ときは、型に加える超音波振動の全振幅を大きくするほ
ど離型を早く確実に行うことができる。溶湯から引き上
げた上型を下型と型合わせするまでの間は、上型を溶湯
から引き上げるときの全振幅と同等以上の全振幅を維持
することが好ましい。上型を溶湯から引き上げた後に全
振幅を増大させることにより、上型に付着して引き上げ
られた溶湯からガスを抜く効果を高めることができる。
In the above-mentioned molding example, the ultrasonic vibration was carried out until the initial solidification, but the vibration was stopped, but the vibration may be continued until the solidification further progresses. In this case, it is preferable to gradually or stepwise reduce the total amplitude as the solidification progresses. Further, when the molded body is released from the mold, the larger the total amplitude of the ultrasonic vibration applied to the mold, the faster and surely the mold release can be performed. Until the upper mold pulled up from the molten metal is matched with the lower mold, it is preferable to maintain a total amplitude equal to or more than the total amplitude when the upper mold is pulled up from the molten metal. By increasing the total amplitude after pulling up the upper mold from the molten metal, it is possible to enhance the effect of degassing the molten metal that is attached to the upper mold and pulled up.

【0031】固体(上型)を液体材料に沈めておくとき
に加える超音波のパワーの好ましい範囲は、液体材料の
性状(例えば粘性、比重)等によって異なる。特に限定
するものではないが、液体材料がマグネシウム合金(典
型例としてはAZ91D)、アルミニウム合金(典型例
としてはADC12)等の一般的な溶湯である場合に
は、共振周波数が例えば20kHz程度である場合、全
振幅15μm以上(典型的には15〜50μm)で固体を
超音波加振することにより、この固体を液体に沈めてか
ら引き上げるまでに要する時間を短縮する効果が顕著に
現れる。全振幅20μm以上(典型的には20〜50μ
m)で加振することによりさらに高い効果が得られる。
固体に加える超音波振動の方向は特に限定されない。そ
の超音波振動の周波数(共振周波数)は、一般に用いら
れている超音波の周波数でよく、たとえば3〜40kH
zの範囲を用いることができる。
The preferable range of the power of the ultrasonic wave applied when the solid (upper mold) is immersed in the liquid material depends on the properties (eg viscosity, specific gravity) of the liquid material. Although not particularly limited, when the liquid material is a general molten metal such as a magnesium alloy (typically AZ91D) or an aluminum alloy (typically ADC12), the resonance frequency is, for example, about 20 kHz. In this case, by ultrasonically exciting the solid with a total amplitude of 15 μm or more (typically 15 to 50 μm), the effect of shortening the time required for the solid to be submerged in the liquid and then pulled up becomes remarkable. Total amplitude 20 μm or more (typically 20 to 50 μm
A higher effect can be obtained by vibrating with m).
The direction of ultrasonic vibration applied to the solid is not particularly limited. The frequency of the ultrasonic vibration (resonance frequency) may be the frequency of the generally used ultrasonic wave, for example, 3 to 40 kH.
A range of z can be used.

【0032】以下の実験例1〜3では、超音波加振され
ている固体(金型等)を溶湯に沈めてから、沈めれられ
た固体の表面から酸化膜等が引き剥がされるまでの時間
を測定することを試みた。
In the following Experimental Examples 1 to 3, the time from when the ultrasonically excited solid (mold or the like) is immersed in the molten metal until the oxide film or the like is peeled off from the surface of the submerged solid. I tried to measure.

【0033】<実験例1>温度650℃に保持されたM
g−Al−Zn系合金AZ91Dの溶湯を用意した。直
径40mmの円柱状の金型を350℃に予熱し、共振周波
数20kHz、全振幅16μmで超音波加振しながらそ
の下端を溶湯に沈めた。金型と溶湯との接触界面付近の
温度を連続的に測定し、その温度が大きく変化した時点
で金型から酸化膜等が引き剥がされたものと判断した。
本実験例では、金型を溶湯に沈めてから酸化膜等が引き
剥がされるまでの時間は約1.6秒であった。
<Experimental Example 1> M kept at a temperature of 650 ° C.
A molten metal of the g-Al-Zn alloy AZ91D was prepared. A cylindrical mold having a diameter of 40 mm was preheated to 350 ° C., and the lower end thereof was immersed in the molten metal while ultrasonically vibrating at a resonance frequency of 20 kHz and a total amplitude of 16 μm. The temperature near the contact interface between the mold and the molten metal was continuously measured, and it was judged that the oxide film or the like had been peeled off from the mold when the temperature greatly changed.
In this experimental example, the time from when the mold was submerged in the molten metal until the oxide film was peeled off was about 1.6 seconds.

【0034】<実験例2>金型の予熱温度を400℃と
した点以外は実験例1と同様にして酸化膜等が引き剥が
されるまでの時間を測定した。本実験例では、酸化膜等
が引き剥がされるまでの時間は約1.3秒であった。
<Experimental Example 2> The time until the oxide film was peeled off was measured in the same manner as in Experimental Example 1 except that the preheating temperature of the mold was 400 ° C. In this experimental example, the time until the oxide film was peeled off was about 1.3 seconds.

【0035】<実験例3>金型の予熱温度を300℃と
した点以外は実験例1と同様にして酸化膜等が引き剥が
されるまでの時間を測定した。本実験例では、酸化膜等
が引き剥がされるまでの時間は約5秒であった。
<Experimental Example 3> The time until the oxide film was peeled off was measured in the same manner as in Experimental Example 1 except that the preheating temperature of the mold was set to 300 ° C. In this experimental example, the time until the oxide film was peeled off was about 5 seconds.

【0036】実験例1〜3の結果は、超音波加振された
固体(金型等)を液体(溶湯等)に沈めてから引き上げ
るまでに要する時間(この固体に付着して引き上げられ
る液体の組成や量を適正化するまでに要する時間)を、
固体の予熱温度を高めることによって短縮し得ることを
示している。液体に沈めた固体に加える全振幅を大きく
することに加えて、この固体の予熱温度を高くすること
により、超音波加振されている固体を液体に沈めてから
引き上げるまでに要する時間をさらに短くすることがで
きる。これにより、短時間で良質な成形体を作製するこ
とができる。
The results of Experimental Examples 1 to 3 show that the time required for the ultrasonically excited solid (mold or the like) to be pulled up after being submerged in the liquid (molten metal or the like) The time required to optimize the composition and amount)
It is shown that this can be shortened by increasing the preheating temperature of the solid. By increasing the preheating temperature of this solid in addition to increasing the total amplitude applied to the solid submerged in the liquid, the time required to submerge the ultrasonically excited solid into the liquid and pull it up is further shortened. can do. As a result, a good quality molded product can be produced in a short time.

【0037】なお、溶湯に金型を沈めたときに起こる事
象は、例えば、図10に示すような時間−温度チャート
から読み取ることができる。図10において、TMgは坩
堝中に用意された溶湯(ここではAZ91D合金)の温
度の推移を、Tmoldは金型の温度(ここでは400℃に
予熱された金型を用いた)の推移を、Ts1.0は沈められ
た金型の端面(下面)から1mm下方にある溶湯の温度の
推移を、Ts0.5は金型の端面(下面)から0.5mmの位
置にある成形材料(付着溶湯)の温度の推移をそれぞれ
示している。また、図10の横軸は、金型を溶湯に沈め
た時間を0として、その前後の経過時間を秒単位で示し
ている。ここでは、金型を溶湯に沈めてから引き上げる
までの時間(浸漬時間t1)を10秒間とした。また、
金型は共振周波数20kHz、全振幅9.6μmの条件
で超音波加振した。図10に示すように、超音波加振さ
れた金型を溶湯に沈めたときの各温度の推移から、酸化
膜の破壊(a)、異物除去(b)、品質向上(溶湯清浄化)
(c)の進行を読み取ることができる。
The phenomenon that occurs when the mold is submerged in the molten metal can be read from the time-temperature chart as shown in FIG. 10, for example. In FIG. 10, T Mg is the transition of the temperature of the molten metal (here, AZ91D alloy) prepared in the crucible, and T mold is the transition of the temperature of the die (here, the die preheated to 400 ° C. was used). , T s1.0 is the temperature change of the molten metal 1 mm below the end face (bottom face) of the submerged mold, and T s0.5 is the molding 0.5 mm from the end face (bottom face) of the mold. The changes in the temperature of the material (adhered molten metal) are shown. Further, the horizontal axis of FIG. 10 shows the elapsed time before and after the time in seconds by setting the time when the mold is submerged in the molten metal as 0. Here, the time from immersion of the mold in the molten metal to pulling it up (immersion time t1) was set to 10 seconds. Also,
The mold was ultrasonically excited under the conditions of a resonance frequency of 20 kHz and a total amplitude of 9.6 μm. As shown in FIG. 10, the temperature changes when the ultrasonically excited mold is submerged in the molten metal, the oxide film is destroyed (a), the foreign matter is removed (b), and the quality is improved (molten metal cleaning).
The progress of (c) can be read.

【0038】<実験例4>超音波加振された固体を液体
に沈めたときの液体の状態を観察した。液体としては、
フレーク状アルミニウム粉末をメタノールに分散させた
分散液を用いた。実験例1〜3で用いたものと同じ金型
の下端を、共振周波数約19.5kHz、全振幅6μm
で超音波加振ながらこの分散液に沈めたところ、分散液
には金型に向かう流れが生じ、先に金型との界面付近に
あった分散液が後から流れ込む分散液によって外方へ押
しやられる現象が観察された。図7の左半分はその様子
を示す写真であり(フレーク状アルミニウム粉末が移動
する様子が白い線状となって見えている)、右半分は分
散液の流れを示す模式図である。このような分散液の流
れによって金型が「洗われる」状態となり、金型と分散
液との間に介在していた酸化膜等が除去されるものと推
察される。
<Experimental Example 4> The state of the liquid when the ultrasonically excited solid was submerged in the liquid was observed. As a liquid,
A dispersion liquid in which flaky aluminum powder was dispersed in methanol was used. At the lower end of the same mold used in Experimental Examples 1 to 3, the resonance frequency was about 19.5 kHz and the total amplitude was 6 μm.
When submerged in this dispersion while applying ultrasonic vibration, a flow toward the mold is generated in the dispersion, and the dispersion that was near the interface with the mold earlier is pushed outward by the dispersion that flows in later. The phenomenon of being done was observed. The left half of FIG. 7 is a photograph showing the state (the movement of the flake-shaped aluminum powder is seen as a white line), and the right half is a schematic diagram showing the flow of the dispersion liquid. It is presumed that the mold is "washed" by such a flow of the dispersion liquid, and the oxide film and the like that are present between the mold and the dispersion liquid are removed.

【0039】<実験例5>Mg−Al−Zn系合金AZ
91Dにつき、溶湯の温度と付着量との関係につき検討
した。実験例1〜3で用いたものと同じ金型を673K
(約400℃)に予熱し、共振周波数20kHz、全振
幅15μmで超音波加振しながら、所定温度に保持され
た溶湯にその下端を10秒間沈めた。その後、全振幅1
5μmを維持しながら金型を溶湯から引き上げて、金型
に付着して引き上げられた溶湯の質量を測定した。その
結果得られた溶湯温度と付着量の関係を図8に示す。
<Experimental Example 5> Mg-Al-Zn alloy AZ
For 91D, the relationship between the temperature of the molten metal and the amount of deposit was examined. The same mold used in Experimental Examples 1 to 3 is 673K.
It was preheated to (about 400 ° C.), and its lower end was immersed in the molten metal held at a predetermined temperature for 10 seconds while being ultrasonically excited at a resonance frequency of 20 kHz and a total amplitude of 15 μm. Then the total amplitude 1
The mold was pulled up from the molten metal while maintaining 5 μm, and the mass of the molten metal attached to the mold and pulled up was measured. FIG. 8 shows the relationship between the molten metal temperature and the deposition amount obtained as a result.

【0040】図8から判るように、溶湯温度が870K
付近から高くなるにつれて付着量は増大し、923K
(約650℃)付近で最大となる。さらに溶湯温度が高
くなると付着量は若干低下するが、940K付近から上
の温度域ではほぼ横ばいとなる。ここで用いたAZ91
D合金の固液共存領域は、ほぼ870K程度以下の温度
域(液相線温度871Kと固相線温度693〜708K
との間の温度域)である。すなわち、この固液共存領域
では、より低い温度域に比べてAZ91D合金の付着量
が増大する。
As can be seen from FIG. 8, the molten metal temperature is 870K.
Adhesion amount increases as it gets higher from near, 923K
It becomes maximum near (about 650 ° C). When the temperature of the molten metal further increases, the amount of the deposits slightly decreases, but it is almost flat in the temperature range above 940K. AZ91 used here
The solid-liquid coexistence region of D alloy is a temperature range of approximately 870 K or less (liquidus temperature 871 K and solidus temperature 693 to 708 K).
Temperature range between and). That is, in this solid-liquid coexistence region, the amount of AZ91D alloy deposited increases compared to the lower temperature region.

【0041】このAZ91D合金につき、金型の全振幅
と、この金型に付着して引き上げられた溶湯の質量との
関係を調べた。すなわち、上記と同じ金型を673K
(約400℃)に予熱し、共振周波数20kHz、所定
の全振幅で超音波加振しながら、923K(約650
℃)に維持されたAZ91D合金の溶湯にその下端を1
0秒間沈めた。その後、溶湯に沈めたときと同じ全振幅
を維持しながら金型を溶湯から引き上げて、金型に付着
して引き上げられた溶湯の質量を測定した。その結果得
られた全振幅と付着量の関係を図9に示す。
For this AZ91D alloy, the relationship between the total amplitude of the mold and the mass of the molten metal attached to the mold and pulled up was examined. That is, the same mold as above is 673K
While preheating to (about 400 ° C) and ultrasonic vibration at a resonance frequency of 20 kHz and a predetermined total amplitude, 923 K (about 650
1) at the bottom of the AZ91D alloy melt maintained at
It sank for 0 seconds. Then, the mold was pulled up from the molten metal while maintaining the same total amplitude as when it was submerged in the molten metal, and the mass of the molten metal pulled up by adhering to the mold was measured. The relationship between the total amplitude and the adhered amount obtained as a result is shown in FIG.

【0042】図9から判るように、金型に付着した溶湯
の量は、液体中から引き上げるときの固体に加えていた
超音波のパワー(ここでは全振幅)に依存して決まる。
その特性は、例えば図6と図8の概略形状に表れている
ように、液体(溶湯)の種類によって異なり得る。
As can be seen from FIG. 9, the amount of molten metal adhered to the mold is determined depending on the ultrasonic power (here, the total amplitude) applied to the solid when the liquid is pulled up from the liquid.
The characteristics may differ depending on the type of liquid (molten metal), as shown in the schematic shapes of FIGS. 6 and 8, for example.

【0043】以上、本発明の具体例を詳細に説明した
が、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定する
ものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上
に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれ
る。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、
単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性
を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせ
に限定されるものではない。また、本明細書または図面
に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであ
り、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的
有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described above in detail, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. Further, the technical elements described in the present specification or the drawings are
The technical usefulness is exhibited alone or in various combinations, and is not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technique illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of purposes at the same time, and achieving the one purpose among them has technical utility.

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

【図1】 本発明の成形方法に用いられる成形装置の概
略構成の一例を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a schematic configuration of a molding apparatus used in a molding method of the present invention.

【図2】 上型を溶湯に沈めた状態を例示する説明図で
ある。
FIG. 2 is an explanatory view illustrating a state in which an upper die is submerged in a molten metal.

【図3】 上型を溶湯から引き上げた状態を例示する説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory view illustrating a state in which an upper die is pulled up from a molten metal.

【図4】 上型に付着した溶湯を成形空間に閉じ込めた
状態を例示する説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view illustrating a state in which the molten metal attached to the upper mold is enclosed in a molding space.

【図5】 成形体を離型する状態を例示する説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a state in which a molded body is released.

【図6】 液体から引き上げるときに上型に加える超音
波振動の全振幅と付着量との関係を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the total amplitude of ultrasonic vibration applied to the upper mold when pulled up from the liquid and the amount of adhesion.

【図7】 超音波加振された固体を液体に沈めたときの
液体の流れを示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a flow of a liquid when the ultrasonically excited solid is submerged in the liquid.

【図8】 溶湯の温度と付着量との関係を示す特性図で
ある。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the temperature of molten metal and the adhesion amount.

【図9】 金型に加える超音波パワーの全振幅と溶湯付
着量との関係を示す特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the total amplitude of ultrasonic power applied to the mold and the molten metal deposition amount.

【図10】 溶湯に金型を沈めたときの、各部の温度の
推移を例示するチャートである。
FIG. 10 is a chart exemplifying the transition of the temperature of each part when the mold is submerged in the molten metal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:超音波加振器 12:振動子 14:ホーン 16:超音波発振源 20:上型 30:下型 42:溶湯 10: Ultrasonic shaker 12: oscillator 14: Horn 16: Ultrasonic oscillator 20: Upper mold 30: Lower mold 42: molten metal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 恒川 好樹 愛知県名古屋市天白区久方1丁目12番地1 豊田工業大学内   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yoshiki Tsunekawa             1-12 Kuma 1-Tenpaku-ku, Nagoya-shi, Aichi               Toyota Institute of Technology

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波加振されている固体を液体中に沈
めてから引き上げることによって固体に液体を付着させ
る工程と、固体と型との間に形成される成形空間に付着
した液体を閉じ込めて液体を固体化する工程とを備えた
超音波成形方法において、工程の進行に合わせて固体に
加える超音波のパワーを変動させることを特徴とする超
音波成形方法。
1. A step of attaching a liquid to a solid by immersing the ultrasonically excited solid in the liquid and then pulling it up, and confining the attached liquid in a molding space formed between the solid and the mold. And a step of solidifying the liquid by means of an ultrasonic forming method, wherein the power of ultrasonic waves applied to the solid is varied in accordance with the progress of the step.
【請求項2】 固体に加える超音波のパワーを減少させ
てから固体を液体中から引き上げることを特徴とする請
求項1に記載の超音波成形方法。
2. The ultrasonic forming method according to claim 1, wherein the power of the ultrasonic wave applied to the solid is reduced and then the solid is pulled out of the liquid.
【請求項3】 液体の固体化工程で加える超音波のパワ
ーを固体化の進行に追従して変動させることを特徴とす
る請求項1または2に記載の超音波成形方法。
3. The ultrasonic forming method according to claim 1, wherein the power of ultrasonic waves applied in the step of solidifying the liquid is varied in accordance with the progress of solidification.
【請求項4】 固体化の初期に加える超音波のパワーを
固体化の後期よりも大きくすることを特徴とする請求項
3に記載の超音波成形方法。
4. The ultrasonic forming method according to claim 3, wherein the power of ultrasonic waves applied in the initial stage of solidification is made higher than in the latter stage of solidification.
【請求項5】 固体が型であり、その型を超音波加振し
て成形体を離型することを特徴とする請求項1から4の
いずれか一項に記載の超音波成形方法。
5. The ultrasonic molding method according to claim 1, wherein the solid is a mold, and the mold is ultrasonically excited to release the molded body.
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