JP2003517933A

JP2003517933A - Pretreatment of thixotropic metal bolts

Info

Publication number: JP2003517933A
Application number: JP2001546813A
Authority: JP
Inventors: プラタ，ミロスロウ; バニョウド，クリストフ; アルヌール，グレゴワール; ボリジャー，マルタン
Original assignee: Alcan Technology and Management Ltd
Current assignee: 3A Composites International AG
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2003-06-03
Also published as: AU3157201A; EP1242205B1; NO20022991L; CA2395161A1; EP1242205A1; NO20022991D0; ES2195954T3; ATE243590T1; EP1110643A1; DE50002685D1; US20030056930A1; WO2001045880A1

Abstract

(57)【要約】本発明はチキソ成形ユニットの鋳造室（３０）内でチキソトロピー金属ボルト（１０）を製造する予備処理装置及び方法に関する。予備処理装置は金属ボルト（１０）を収容するための容器（１４）と、容器（１４）内の金属ボルト（１０）を部分的に流体のチキソトロピー状態に変換するためのオーブン（２０）と、チキソトロピー金属ボルト（１０）を鋳造室（３０）内へ搬送し、送り込むための搬送ユニットとを有する。容器（１４）は閉鎖可能な側部を備えた円筒形状の加熱チューブ（１４）である。更に、予備処理装置は、全体の予備処理中即ちオーブン（２０）内での加熱工程、鋳造室（３０）内への搬送及び鋳造室（３０）内でのボルトの滞在中、金属ボルト（１０）が加熱チューブ（１４）内に留まるように、配列される。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a pretreatment apparatus and method for producing a thixotropy metal bolt (10) in a casting chamber (30) of a thixoforming unit. The pre-treatment device includes a container (14) for receiving the metal bolt (10), and an oven (20) for partially converting the metal bolt (10) in the container (14) to a thixotropic state of a fluid. And a transport unit for transporting and sending the thixotropic metal bolt (10) into the casting chamber (30). The container (14) is a cylindrical heating tube (14) with a closable side. In addition, the pre-treatment device can be used for the entire pre-treatment, i.e. the heating step in the oven (20), the transport into the casting chamber (30) and the stay of the bolts in the casting chamber (30), the metal bolts (10). ) Are arranged such that they remain in the heating tube (14).

Description

Detailed Description of the Invention

【０００１】本発明は、チキソ形成装置の鋳造室内にチキソトロピー金属ボルトを提供する
予備処理装置であって、金属ボルトを保持するための容器と、容器内の金属ボル
トを部分的に液体状のチキソトロピー状態に変換するためのオーブンと、チキソ
トロピー金属ボルトを鋳造室内へ搬送し、導入するための搬送装置とを有する予
備処理装置、及び予備処理装置の使用に関する。本発明はまた、特許請求の範囲
の請求項１２の前段部分の特徴に係る対応する方法、及びその方法の使用に関す
る。[0001] The present invention is a pretreatment device for providing a thixotropic metal bolt in a casting chamber of a thixo forming apparatus, in which a container for holding the metal bolt and a thixotropy part of the metal bolt in the container are in a liquid state. It relates to a pretreatment device having an oven for converting into a state and a conveying device for conveying and introducing a thixotropic metal bolt into a casting chamber, and the use of the pretreatment device. The invention also relates to a corresponding method according to the features of the preamble of claim 12 and the use of that method.

【０００２】チキソ形成はチキソトロピー金属ボルトからの成形品の製造に関連する。金属
ボルトはチキソトロピー状態に変換できる金属のすべてのボルトとすることがで
きる。特に、金属ボルトはアルミニウム、マグネシウム又は亜鉛若しくはこれら
の金属の合金で構成することができる。Thixoforming refers to the production of molded articles from thixotropic metal bolts. The metal bolt can be any bolt of metal that can be converted to a thixotropic state. In particular, the metal bolt can be composed of aluminum, magnesium or zinc or alloys of these metals.

【０００３】チキソ形成は部分的に流体で部分的に固体の金属合金のチキソトロピー特性を
利用する。金属合金のチキソトロピー特性は、対応的に準備された金属が非応力
状態で固体として振る舞うが、せん断応力下では、金属溶融物のように振る舞う
ほどにその粘性が減少することを意味する。このため、液相線と固相線との間の
固化範囲への合金の加熱が必要となる。例えば、２０ないし８０重量％の構成部
分が溶融するが、残りが固体形状を維持するように、温度を設定しなければなら
ない。Thixoforming takes advantage of the thixotropic properties of partially fluid and partially solid metal alloys. The thixotropic properties of metal alloys mean that the correspondingly prepared metal behaves as a solid in the unstressed state, but under shear stress its viscosity decreases to the extent that it behaves like a metal melt. This requires heating the alloy to a solidification range between the liquidus and solidus lines. For example, the temperature must be set so that 20-80% by weight of the component melts while the rest remains in solid form.

【０００４】チキソ形成においては、部分的に固体で部分的に液体の金属はチキソ形成装置
として知られる修正されたダイキャスト機械内で成形品となるように処理される
。チキソ形成に使用されるダイキャスト機械は、例えばチキソトロピー金属ボル
トを保持するための一層長いデザインの鋳造室及び結果として必要な一層大きな
ピストンストロークにより、及び例えばチキソトロピー金属合金を担持するダイ
キャスト機械の部品の（チキソ形成中にこれらの部品上に加えられる高圧のため
）機械的に補強されたデザインにより、金属溶融物をダイキャストするためのダ
イキャスト機械とは異なる。In thixoforming, partially solid and partially liquid metals are processed into molded articles in a modified die casting machine known as a thixograph. Die casting machines used for thixo forming are, for example, casting chambers of longer design for holding thixotropic metal bolts and the resulting larger piston stroke required, and parts of die casting machines carrying, for example, thixotropic metal alloys. Due to its mechanically reinforced design (due to the high pressures applied on these parts during thixoforming), it differs from die casting machines for die casting metal melts.

【０００５】金属ボルトは普通別個のオーブン内で加熱される。オーブンは例えばガスや油
のような燃料又は例えば抵抗加熱や誘導エネルギ供給の如き電気エネルギで加熱
することができる。Metal bolts are usually heated in a separate oven. The oven can be heated with a fuel such as gas or oil or with electrical energy such as resistance heating or inductive energy supply.

【０００６】金属ボルトの加熱は、次のように、製品の質について、鋳造室内へ導入された
ボルトの状態により与えられる大きな影響に関して非常に重要である。ーボルトの状態即ちその部分的固体性は通常小さな温度範囲においてのみ存在
する；ー例えば厚い酸化膜を形成するため又は可能な粒子粗粒化を回避するための長
い加熱時間は回避しなければならない；ー均質な最終製品を達成するためには、チキソトロピー金属ボルト即ちチキソ
素材内の温度分布は出来る限り均一にしなければならない。The heating of metal bolts is very important with regard to the quality of the product, with regard to the great influence exerted by the condition of the bolts introduced into the casting chamber, as follows. -The state of the bolt, ie its partial solidity, usually only exists in a small temperature range; -Long heating times, eg to form thick oxide films or to avoid possible grain coarsening, should be avoided -In order to achieve a homogeneous end product, the temperature distribution in the thixotropic metal bolt or thixotropic material should be as uniform as possible.

【０００７】それ故、金属ボルトは、チキソトロピー状態にしかるべく変換される、すなわ
ち、必要な合金比率の部分が、センサで規制されたオーブン温度により溶融され
るまで、加熱される。Therefore, the metal bolt is correspondingly transformed into a thixotropic state, ie heated until a portion of the required alloy ratio is melted by the oven temperature regulated by the sensor.

【０００８】金属ボルトを加熱するため、金属ボルトは、普通例えばステンレススチールの
金属皿或いは粘土／黒鉛又は粘土／ＳｉＣのるつぼのような皿状の容器内に配置
され、水平位置でチキソトロピー状態にされる。To heat the metal bolts, the metal bolts are usually placed in a metal dish of stainless steel or in a dish-like container such as a clay / graphite or clay / SiC crucible and are thixotropic in a horizontal position. It

【０００９】次いで、チキソトロピー金属ボルトは、例えば同じ容器内で、把持器により、
鋳造室へ移送される容器を傾けることにより、例えば水平なチキソ形成装置の鋳
造室内へ移送できる。この場合、金属ボルトは、加熱工程及び鋳造室への移送中
に、同じ容器内に留まる。The thixotropic metal bolt is then, for example, in the same container, with a gripper,
By tilting the container transferred to the casting chamber, it can be transferred to the casting chamber of a horizontal thixograph forming apparatus, for example. In this case, the metal bolt remains in the same container during the heating process and transfer to the casting chamber.

【００１０】ＥＰ−Ａ−０６４５２０６号明細書は、最初に述べた予備処理装置を含む、チ
キソ形成により機械的に大きな応力をかけられる部品を製造する装置を記載して
いる。このため、金属ボルトはチキソトロピー状態で管状通路オーブン内のカッ
プ状の容器内へ移送され、チキソトロピーボルトを収容する容器はロボットによ
り鋳造室へ移送され、容器を傾けることにより、チキソトロピーボルトが鋳造室
へ移送される。EP-A-0645206 describes an apparatus for producing parts which are mechanically highly stressed by thixoforming, including the pretreatment apparatus mentioned at the outset. Therefore, the metal bolts are transferred in a thixotropic state into a cup-shaped container in the tubular passage oven, the container containing the thixotropic bolts is transferred to the casting chamber by the robot, and the thixotropic bolts are transferred to the casting chamber by tilting the container. Be transferred.

【００１１】ＥＰ−Ｂ−０７１３７３６号明細書は、チキソトロピー特性を有する金属合金
のボルトの誘導加熱のための及び鋳造までボルトを保持し、搬送するためのホル
ダ装置を記載している。保持装置は特殊に設計された桶状の皿である。EP-B-0713736 describes a holder device for the induction heating of bolts of metal alloys having thixotropic properties and for holding and transporting the bolts until casting. The holding device is a specially designed trough-shaped dish.

【００１２】チキソトロピー金属ボルトの加熱及び搬送に関して実際に適用される技術的な
解決策はしばしば、鋳造室内へ導入されるボルトの十分な熱均質性も安定な質を
達成するのに必要な加熱工程の反復性をも保証しない。熱均質性の欠如は、例え
ば、ボルトの横断面に関して不規則な液体部分の分布として現れ、これがしばし
ば、特に金属ボルト端部での金属ボルトの局部溶融を生じさせてしまう。その結
果、ボルトの幾何学形状が実質上変化する（楕円形変形、クレーター化）ことが
あり、これが、普通、チキソ形成工程の初期相において、モールド空洞内への空
気及び（又は）アルミニウム酸化物の進入、及び、その結果の廃棄割合の増大を
生じさせてしまう。The practically applied technical solutions for the heating and transport of thixotropic metal bolts are often the heating steps necessary to achieve sufficient thermal homogeneity and also stable quality of the bolts introduced into the casting chamber. Does not guarantee the repeatability of. The lack of thermal homogeneity manifests itself, for example, as an irregular distribution of liquid parts with respect to the cross section of the bolt, which often results in localized melting of the metal bolt, especially at the metal bolt ends. As a result, the bolt geometry may change substantially (elliptical deformation, cratering), which is usually due to air and / or aluminum oxide entering the mold cavity during the initial phase of the thixo forming process. And the resulting increase in the rate of disposal.

【００１３】加熱工程中の別の問題は、ボルトからの液体金属が例えばオーブン内に留まっ
ている間に容器の搬送中しみ出ることがあるので、このような液体金属の出現に
より生じることがあり、特に誘導オーブンを使用した場合に、これがしばしば、
オーブンの内部を損傷させてしまう。ボルト加熱工程中に金属ボルトから出現す
る液体金属の体積は典型的にはボルト体積の１０％までの量になることがあるこ
とに留意しなければならない。Another problem during the heating process may be caused by the appearance of such liquid metal, as it may exude during transport of the container while the liquid metal from the bolts remains in the oven, for example. This is often the case, especially when using induction ovens
It will damage the inside of the oven. It should be noted that the volume of liquid metal emerging from the metal bolt during the bolt heating process can typically amount to up to 10% of the bolt volume.

【００１４】加熱工程中の液体金属の出現による別の問題は、液体金属が鋳造室内へ注がれ
るときに生じることがあり、これが鋳造室内での早期の固化を生じさせることが
あり、次いで、これが空気の進入又はチキソモールド成形における不均質構造の
如き多数の欠陥を生じさせることがある。Another problem with the appearance of liquid metal during the heating process can occur when the liquid metal is poured into the casting chamber, which can result in premature solidification within the casting chamber, and then: This can cause a number of defects such as air ingress or heterogeneous structures in thixomolding.

【００１５】本発明の目的は、従来技術におけるこれらの欠点を回避し、チキソ形成装置の
鋳造室内でのチキソトロピー金属ボルトの再現可能な提供のための予備処理装置
及び方法を明示することであって、この場合、チキソトロピー金属ボルトは均一
の温度分布、並びに、全体のボルト横断面及び全体のボルト長さにわたって均一
に分布した液体部分を有し、加熱オーブン内での液体金属の出現及び鋳造室内へ
の液体金属の導入を回避する。本発明の更なる目的は、加熱工程及び鋳造室への
チキソトロピーボルトの搬送中、並びに、鋳造室内へのその導入中、ボルトの形
状を維持することである。本発明の別の目的は、搬送速度がオーブンから鋳造室
へのボルトの搬送中に生じる冷却を減少させるので、搬送速度を増大させる可能
性である。An object of the present invention is to avoid these drawbacks in the prior art and to specify a pretreatment device and method for the reproducible provision of thixotropic metal bolts in the casting chamber of a thixoforming device. , In this case, the thixotropic metal bolt has a uniform temperature distribution, as well as a liquid section that is evenly distributed over the entire bolt cross-section and the entire bolt length, so that the appearance of liquid metal in the heating oven and into the casting chamber Avoid the introduction of liquid metal. A further object of the invention is to maintain the shape of the bolt during the heating process and during the transport of the thixotropic bolt into the casting chamber and during its introduction into the casting chamber. Another object of the present invention is the possibility of increasing the transport speed as it reduces the cooling that occurs during the transport of the bolts from the oven to the casting chamber.

【００１６】本発明によれば、容器がその側部で閉じることのできる円筒状の加熱チューブ
を有し、予備処理装置は、金属ボルトが全体の予備処理にわたって、すなわち、
オーブン内での加熱工程、鋳造室への搬送及びチキソ形成工程の開始までの鋳造
室内でのボルトの滞在にわたって、加熱チューブ内に留まることができるように
、形成されるようにすることにより、これが達成される。According to the invention, the container has a cylindrical heating tube which can be closed on its sides, the pretreatment device being such that the metal bolt is over the entire pretreatment, ie:
This is done by allowing it to be formed so that it can remain in the heating tube throughout the heating process in the oven, the transfer to the casting chamber and the stay of the bolt in the casting chamber until the start of the thixo forming process. To be achieved.

【００１７】更に、本発明に係る予備処理装置の有利なデザインは特許請求の範囲の請求項
２ないし９に記載されている。全体の予備処理工程中に加熱チューブとして知られる中空の円筒状容器内に金
属ボルトを留まらせる本発明に係る新規な概念は次の通りである： − ボルトの軸方向及び半径方向において均一で対称的な加熱を保証する； − 誘導オーブン内での加熱工程中にボルトの縁部での磁場の不均一性を最小に
する； − ボルト表面の過剰な溶融を阻止する；ー加熱工程中及び鋳造室への搬送中、並びに、鋳造室内でのボルトの形状の維
持を保証する；ー存在する構造上の不均質性及び加熱工程時の金属ボルトの化学組成の効果を
排除する；ー従来よりも高い周波数を備えた誘導場により一層安価で一層有効な加熱を許
容する；ー金属ボルト及び加熱チューブ以外に、誘導オーブン内での他の金属素子の必
要性及び存在を回避し、誘導オーブン内での磁場の均一性の崩壊を最小にする；ー加熱工程中に生じる金属ボルトの熱長さ膨張時に加熱チューブの温度を直接
測定することにより、従来よりも一層精確な加熱工程の制御を許容し、この場合
、ボルト材料の固相線以上の加熱工程中の金属ボルトの長さ膨張は液体部分に比
例する；ー磁場を均一化するために誘導オーブン内でボルト端部において補償板を使用
する必要性を排除して、予備加熱装置のコストを下げ、その機能的信頼性を増大
させる；ー加熱オーブンから鋳造室へのチキソトロピー金属ボルトの、従来既知のもの
よりも一層速い搬送を許容する。Further advantageous designs of the pretreatment device according to the invention are described in the claims 2 to 9. The novel concept according to the invention of retaining a metal bolt in a hollow cylindrical container known as a heating tube during the entire pretreatment process is as follows: -uniform and symmetrical in axial and radial direction of the bolt To ensure uniform heating; -minimize the inhomogeneity of the magnetic field at the bolt edges during the heating process in an induction oven; -prevent excessive melting of the bolt surface; -during the heating process and casting Guarantees the maintenance of the bolt's shape during transport to the chamber and in the casting chamber; -eliminates the existing structural inhomogeneities and the effects of the chemical composition of the metal bolt during the heating process; -than conventional Induction oven with high frequency allows cheaper and more efficient heating; avoids the need and presence of other metal elements in induction oven besides metal bolts and heating tubes, in induction oven Minimize the disruption of the magnetic field homogeneity of the ;;-By directly measuring the temperature of the heating tube during the thermal length expansion of the metal bolt that occurs during the heating process, allowing a more precise control of the heating process than before. , In this case, the length expansion of the metal bolt during the heating process above the solidus of the bolt material is proportional to the liquid part; -Using a compensator at the bolt end in the induction oven to homogenize the magnetic field Eliminating the need to reduce the cost of the preheater and increase its functional reliability; -allowing faster transport of thixotropic metal bolts from the heating oven to the casting chamber than previously known.

【００１８】本発明に係る予備処理装置はチキソトロピー状態へ移行できる工業用合金のす
べての金属ボルトにとって適する。特に適した金属ボルト材料はアルミニウム、
マグネシウム又は亜鉛の合金である。特に、アルミニウム鋳造及びアルミニウム
鍛造合金が好ましい。本発明に係る予備処理装置はまた、例えば均一に分布した
ＳｉＣ又はＡｌ_２Ｏ_３粒子を含む粒子で補強された合金を処理するために好都合
に適する。特に、本発明に係る予備処理装置は例えばＡｌＳｉ７Ｍｇの如き明白
な固化期間を有するアルミニウム合金にとって適する。The pretreatment device according to the invention is suitable for all metal bolts of industrial alloys which can be transferred to the thixotropic state. A particularly suitable metal bolt material is aluminum,
It is an alloy of magnesium or zinc. In particular, aluminum casting and aluminum forging alloy are preferable. The pretreatment device according to the invention is also advantageously suitable for treating particle-reinforced alloys, for example comprising uniformly distributed SiC or Al ₂ O ₃ particles. In particular, the pretreatment device according to the invention is suitable for aluminum alloys with a pronounced solidification period, for example AlSi7Mg.

【００１９】適切には、金属ボルトは個々に縮退したデンドライト即ち模樹石様の均一に分
布し、一次固化された粒子を含む。一次固化された粒子の比率は好ましくは４０
ないし８０重量％である。例えばアルミニウム合金で良好なチキソトロピー挙動
を達成するため、液体及び固体の均一な流れを達成するためにアルファ混合結晶
が小球形で存在しなければならない。Suitably, the metal bolts comprise individually degenerated dendrites or mould-like uniformly distributed, primary solidified particles. The proportion of primary solidified particles is preferably 40
To 80% by weight. In order to achieve good thixotropic behaviour, for example in aluminum alloys, the alpha mixed crystals must be present in the form of spherules in order to achieve a uniform flow of liquid and solid.

【００２０】一般に好ましくは、金属ボルトの縮退した模樹石様物は、溶融物及び固体の均
一な流れが混合物の分離を伴わずに達成できるような小球構造を有する。小球状
の模樹石様物を備えた構造を持つ金属ボルトは、特に、固化相中の強力な電磁撹
拌と組み合わせた押出し工程により製造される。これは、固相線温度の近くで形
成され、小球構造を形成する模樹石様物のアームの溶融及び破壊を生じさせる。Generally preferred, the degenerate stone-like material of metal bolts has a globular structure such that a uniform flow of melt and solids can be achieved without separation of the mixture. Metal bolts having a structure with small spherical stones are produced in particular by an extrusion process combined with strong magnetic stirring in the solidifying phase. It forms near the solidus temperature and causes melting and fracture of the arms of the mastite-like material that form the globular structure.

【００２１】チキソ形成工程前、チキソ形成に必要な金属ボルトは、本発明に係る予備処理
装置により、固相線温度以上で液相線温度以下の温度に加熱される、すなわち、
金属ボルトが部分的に固体のチキソトロピー状態に達するまで加熱される。Before the thixo forming step, the metal bolt required for the thixo forming is heated to a temperature above the solidus temperature and below the liquidus temperature by the pretreatment device according to the present invention, that is,
The metal bolt is heated until it reaches a partially solid thixotropic state.

【００２２】部分的に固体の状態では、チキソトロピー合金パルプとして知られるチキソト
ロピー合金は液体金属の周囲マトリックス内に逆現像された模樹石様一次固体粒
子を含む。好ましくは、チキソトロピー合金パルプは４０重量％ないし５０重量
％、特に４３重量％と４８重量％との間の液体部分を含む。In the partially solid state, thixotropic alloys, known as thixotropic alloy pulp, contain counterdeveloped mite-like primary solid particles within a surrounding matrix of liquid metal. Preferably, the thixotropic alloy pulp comprises 40% to 50% by weight, in particular between 43% and 48% by weight liquid part.

【００２３】加熱工程中、金属ボルトはその直線軸線に関して垂直又は水平位置に位置する
ことができる。金属ボルトをチキソトロピー状態に移行させるため、好ましくは、誘導オーブ
ンを使用する。例えば、一次コイルが容器のまわりに配置されて、一次コイル内
を流れる交番電流が容器及び（又は）金属ボルト内に交番磁場を誘起するように
する。加熱チューブ又は金属ボルトは交番磁場により加熱され、強力な渦電流及
びその結果の加熱チューブ又は金属ボルトの加熱を引き起こす。渦電流の侵入深
さ従って加熱される層の深さは周波数に依存する。高周波数を使用した場合、主
として表面に近い層の迅速な加熱が生じる。During the heating process, the metal bolt can be located in a vertical or horizontal position with respect to its linear axis. An induction oven is preferably used to bring the metal bolts into the thixotropic state. For example, a primary coil is placed around the container so that the alternating current flowing in the primary coil induces an alternating magnetic field in the container and / or the metal bolt. The heating tube or metal bolt is heated by the alternating magnetic field, causing a strong eddy current and the consequent heating of the heating tube or metal bolt. The depth of penetration of the eddy currents and thus the depth of the heated layer depends on the frequency. When high frequencies are used, rapid heating of the layers, mainly near the surface, occurs.

【００２４】加熱チューブの有利なデザインにおいては、チューブは金属で構成される。好
ましい金属は、スチール、ステンレススチール、サーマックス(thermax) スチー
ル、熱間加工スチールの如き一連の鉄／炭素含有金属又はタンタル、ニオブ、バ
ナジウム、タングステン又はチタン或いはその合金の如き一連の金属である。ま
た、好ましくは、銅又はその合金で作られた加熱チューブが使用される。特に好
ましくは、加熱チューブはスチール、特にステンレススチール又は工具鋼で作ら
れる。In an advantageous design of the heating tube, the tube is made of metal. Preferred metals are a series of iron / carbon containing metals such as steel, stainless steel, thermax steel, hot worked steel or a series of metals such as tantalum, niobium, vanadium, tungsten or titanium or alloys thereof. Also, preferably a heating tube made of copper or its alloys is used. Particularly preferably, the heating tube is made of steel, in particular stainless steel or tool steel.

【００２５】金属加熱チューブ特にスチール加熱チューブが誘導オーブン内で加熱工程のた
めに使用される場合、磁場は本質的に加熱チューブのみに侵入し、そのため、誘
導オーブンは本質的に加熱チューブのみを直接加熱し、金属ボルトの加熱は加熱
チューブから金属ボルトへの熱コンダクタンスにより殆ど専ら生じる。従って、
ボルト材料は加熱チューブの加熱により及び加熱チューブからボルト材料へのコ
ンダクタンスにより加熱される。金属加熱チューブの高熱伝導率のため、金属ボ
ルトがその全円周にわたって加熱チューブと熱接触している限り、比較的対称的
な熱コンダクタンスが加熱チューブから金属ボルトにかけて生じる。次いで、半
径方向で対称的な熱コンダクタンスはまた半径方向で対称的な温度分布を金属ボ
ルト内に生じさせ、もって、金属ボルトの高熱伝導率のため、半径方向の低温度
勾配が迅速に確立される。When a metal heating tube, in particular a steel heating tube, is used for the heating process in an induction oven, the magnetic field essentially penetrates only the heating tube, so that the induction oven essentially loads only the heating tube directly. Heating, heating of the metal bolt occurs almost exclusively due to the thermal conductance from the heating tube to the metal bolt. Therefore,
The bolt material is heated by heating the heating tube and by the conductance from the heating tube to the bolt material. Due to the high thermal conductivity of the metal heating tube, a relatively symmetrical thermal conductance occurs from the heating tube to the metal bolt as long as the metal bolt is in thermal contact with the heating tube over its entire circumference. The radially symmetric thermal conductance then also causes a radially symmetric temperature distribution in the metal bolt, so that due to the high thermal conductivity of the metal bolt, a low radial temperature gradient is quickly established. It

【００２６】金属加熱チューブを備えた本発明に係る加熱装置のため、極めて均一な温度分
布、従って極めて等均質な液体金属分布が全体の金属ボルト内で達成される。こ
れは特に次の理由による。その理由は、加熱チューブへの間接的なエネルギ伝達
が生じ、ボルト材料の構造又は化学組成におけるいかなる局部差もが直接的なエ
ネルギ適用に効果を与えないようにボルト材料が熱コンダクタンスにより間接的
にのみ加熱されるからである。Due to the heating device according to the invention with a metal heating tube, a very uniform temperature distribution, and thus a very homogenous liquid metal distribution, is achieved in the entire metal bolt. This is especially due to the following reasons. The reason is that there is an indirect transfer of energy to the heating tube and the bolt material is indirectly connected by thermal conductance so that any local difference in the structure or chemical composition of the bolt material has no effect on the direct energy application. Because it is only heated.

【００２７】加熱チューブの更に好ましい実施の形態によれば、加熱チューブはセラミック
材料で作ることができる。このような加熱チューブを誘導オーブン内で使用する
場合、磁場は加熱チューブへ侵入する。すなわち、加熱チューブのセラミック材
料は磁場に対して透過性である。次いで、金属ボルトは誘導オーブンの磁場との
直接的な相互作用により加熱される。According to a further preferred embodiment of the heating tube, the heating tube can be made of ceramic material. When using such a heating tube in an induction oven, the magnetic field penetrates the heating tube. That is, the ceramic material of the heating tube is transparent to the magnetic field. The metal bolt is then heated by direct interaction with the magnetic field of the induction oven.

【００２８】適当なセラミック材料は、例えば、その材料を含むイットリウムで安定化され
たＺｒＯ_２ガラス又は耐火セメント又は混合物の如き安定化されたＡｌ_２Ｏ_３
、Ａｌ_３Ｏ_４、ＢＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＭｇＯ、ＴｉＯ、ＺｒＯ_２である
。同じように好ましくは、加熱チューブは繊維で補強されたセラミック材料で構
成することができ又はそのような材料を含むことができ、繊維で補強されたセラ
ミック材料の繊維は例えばＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、ガラス又は炭素で作ることがで
きる。Suitable ceramic materials are, for example, yttrium-stabilized ZrO ₂ glass containing that material or stabilized Al ₂ O ₃ such as refractory cement or mixtures.
, Al ₃ O ₄ , BN, SiC, Si ₃ N ₄ , MgO, TiO, and ZrO ₂ . Equally preferably, the heating tube may be composed of or include a fiber-reinforced ceramic material, the fibers of the fiber-reinforced ceramic material being for example SiC, Al ₂ O ₃ It can be made of glass or carbon.

【００２９】加熱チューブ内への金属ボルトの挿入を保証するため、冷えた状態での、特に
室温（即ち、１５℃から３０℃までの温度）での加熱チューブの内径ｄ_Ｒは適
切には冷えた金属ボルトのボルト直径ｄ_Ｂよりも僅かに大きい。In order to ensure the insertion of the metal bolt into the heating tube, the inside diameter d _R of the heating tube in the cold state, especially at room temperature (ie temperature from 15 ° C. to 30 ° C.) is properly cooled. It is slightly larger than the bolt diameter d _B of the metal bolt.

【００３０】ボルト直径ｄ_Ｂの関数としての加熱チューブの内径ｄ_Ｒは好ましくは、冷え
た状態での、特に室温（即ち、１５℃から３０℃までの温度）での金属ボルトが
加熱チューブの内径ｄ_Ｒよりもほぼ０．５ｍｍ、好ましくは０．５±０．３ｍ
ｍ、特に０．５±０．１ｍｍの寸法Δｄだけ小さくなるように、選択される。The inner diameter d _R of the heating tube as a function of the bolt diameter d _B is preferably the inner diameter of the heating tube when the metal bolt is in the cold state, in particular at room temperature (ie 15 ° C. to 30 ° C.). About 0.5 mm from d _R , preferably 0.5 ± 0.3 m
It is chosen to be reduced by a dimension Δd of m, in particular 0.5 ± 0.1 mm.

【００３１】加熱工程中、金属ボルトは、特定の時間でボルト直径ｄ_Ｂが加熱チューブの
内径ｄ_Ｒに対応するように、半径方向及び軸方向に膨張し、この場合、内径ｄ
_Ｒがまた温度依存性であることを考慮すべきである。[0031] During the heating process, the metal bolt may have a bolt diameter d at a specific time._B Of the heating tube
Inner diameter d_R To expand radially and axially, in this case the inner diameter d
_R It should also be taken into account that is also temperature dependent.

【００３２】金属加熱チューブ特にスチール加熱チューブを使用する場合、金属ボルトの加
熱工程中、熱膨張のためにボルト直径ｄ_Ｂが加熱チューブの内径ｄ_Ｒに対応す
るや否や、加熱チューブから金属ボルトへの極めて均一な半径方向で対称的な熱
伝達が保証される。均一な半径方向で対称的な熱伝達は、特に金属ボルトの固相
線温度に達した後に極めて重要である。その理由は、固相線温度以上の温度範囲
における局部の過剰な温度がボルト材料の対応する局部的な溶融を生じさせ、こ
れを回避しなければならないからである。When using a metal heating tube, in particular a steel heating tube, during the heating process of the metal bolt, as soon as the bolt diameter d _B corresponds to the inner diameter d _{R of the} heating tube due to thermal expansion, the heating tube changes into a metal bolt. A very uniform radial and symmetric heat transfer of is guaranteed. Uniform radial and symmetric heat transfer is very important, especially after reaching the solidus temperature of the metal bolt. The reason is that an excessive local temperature in the temperature range above the solidus temperature causes a corresponding localized melting of the bolt material, which must be avoided.

【００３３】発明活動の一部として、加熱チューブへの金属ボルトの接着を回避するための
薄い潤滑層の使用はボルトと加熱チューブとの間の熱伝達に実質的に影響を及ぼ
さないことが分かった。必要な場合に分離剤として使用される潤滑剤は普通金属
の加熱チューブのためにのみ使用されること、すなわち、セラミック材料の加熱
チューブが使用される場合は、分離剤は通常必要ではないことに留意しなければ
ならない。As part of the inventive activity, it has been found that the use of a thin lubricating layer to avoid adhesion of metal bolts to the heating tube does not substantially affect the heat transfer between the bolt and the heating tube. It was Lubricants used as separators when needed are normally used only for heating tubes of metal, i.e. if heating tubes of ceramic material are used, separating agents are usually not needed. It must be noted.

【００３４】本発明に係る予備処理装置の好ましい実施の形態においては、加熱チューブの
材料及び加熱チューブの内径ｄ_Ｒは、固相線温度Ｔ_{ｓｏｌｉｄｕｓ}での金属ボ
ルトが加熱チューブの内径ｄ_Ｒと実質上同じ直径ｄ_Ｂを有するように、選択さ
れる。更に、好ましくは、Ｔ_{ｓｏｌｉｄｕｓ} でのボルト直径ｄ_Ｂは０．９９６
ｄ_Ｒ≦ｄ_Ｂ≦ｄ_Ｒ、特に好ましくは０．９９８ｄ_Ｒ≦ｄ_Ｂ≦ｄ_Ｒ、特に０．９
９９ｄ_Ｒ≦ｄ_Ｂ≦ｄ_Ｒの関係に対応する。In a preferred embodiment of the pretreatment apparatus according to the present invention, the material of the heating tube and the inner diameter d _R of the heating tube are substantially the same as the inner diameter d _{R of the} heating tube when the metal bolt at the _solidus temperature T _solidus is used. Selected to have the same diameter d _B above. Further, _preferably, the bolt diameter _{d B} at _{T solidus} 0.996
d _R ≤d _B ≤d _R , particularly preferably 0.998 d _R ≤d _B ≤d _R , especially 0.9
This corresponds to the relationship of 99d _R ≤d _B ≤d _R.

【００３５】金属ボルトは円筒状で、普通円形又は楕円形の横断面を有するが、また、多角
形横断面を有することができる。冷えた状態での金属ボルトの直径は例えば５０
ないし１８０ｍｍ、適切には７５ないし１５０ｍｍ、好ましくは１００ないし１
５０ｍｍである。冷えた状態での金属ボルトの長さは例えば８０ないし５００ｍ
ｍである。The metal bolts are cylindrical and have a generally circular or oval cross section, but can also have a polygonal cross section. The diameter of the metal bolt in the cold state is, for example, 50
To 180 mm, suitably 75 to 150 mm, preferably 100 to 1
It is 50 mm. The length of the metal bolt in the cold state is, for example, 80 to 500 m.
m.

【００３６】金属ボルトが加熱されたとき、金属ボルトは加熱チューブと同じように膨張す
る。異なる材料は異なる熱膨張係数を有する。スチール又はセラミックの熱膨張
係数は例えばアルミニウム又はアルミニウム合金のものよりも実質上小さい。そ
の結果、例えばアルミニウム合金の金属ボルトは例えばスチール又はセラミック
材料の加熱チューブよりも一層膨張し、そのため、冷えた状態で加熱チューブの
内径よりも小さな金属ボルト直径から出発して、特定の温度において、金属ボル
トは加熱チューブと同じ直径を有することになる。When the metal bolt is heated, it expands like a heating tube. Different materials have different coefficients of thermal expansion. The coefficient of thermal expansion of steel or ceramic is substantially lower than that of, for example, aluminum or aluminum alloy. As a result, metal bolts, e.g. aluminum alloys, expand more than heating tubes, e.g. steel or ceramic material, so that in the cold state, starting from a metal bolt diameter smaller than the inner diameter of the heating tube, at a certain temperature, The metal bolt will have the same diameter as the heating tube.

【００３７】本発明によれば、金属ボルト材料の固相線温度Ｔ_{ｓｏｌｉｄｕｓ} で、金属ボ
ルトの直径が加熱チューブの直径に実質上対応し、金属ボルトのチキソトロピー
特性が実質上設定されるような温度範囲において、加熱チューブと金属ボルトと
の間に最適な熱接触が形成されることが現在好ましい。金属ボルトを収容する加
熱チューブが固相線温度Ｔ_{ｓｏｌｉｄｕｓ} 以上に加熱された場合、共晶の溶融
が金属ボルトの体積膨張に関連して生じる。チキソ形成に適するアルミニウム合
金の共晶は典型的には約５５０ないし５７０℃で形成される。チキソトロピーア
ルミニウム合金のための固相線温度と液相線温度との間の範囲における体積膨張
は典型的にはほぼ１．０ないし５．５％、特に１．５ないし３％である。チキソ
形成に適するアルミニウム合金にとっては典型的には約５２０ないし５５０℃で
ある固相線温度Ｔ_{ｓｏｌｉｄｕｓ} 以上の加熱又は暖め位相においては、Ｔ_ｓｏ
_{ｌｉｄｕｓ} でボルト直径ｄ_Ｂが加熱チューブの直径ｄ_Ｒに対応するという条
件が満たされれば、ボルト材料は加熱チューブの長手方向においてのみ膨張する
ことができる。アルミニウム合金に対しては、ボルト長さに応じた固相線状態と
液相線状態との間の体積膨張は、典型的には３ないし１６ｍｍ、特に３ないし６
ｍｍのボルト長さの増大となって現れる。ボルト長さに応じた固相線温度以下で
のアルミニウムボルトの長さ増大は典型的には１ないし２ｍｍである。According to the present invention, at the _solidus temperature T _solidus of the metal bolt material, the temperature at which the diameter of the metal bolt substantially corresponds to the diameter of the heating tube and the thixotropic properties of the metal bolt are substantially set. To the extent it is presently preferred that an optimum thermal contact is made between the heating tube and the metal bolt. When the heating tube containing the metal bolt is heated above the _solidus temperature T _solidus , eutectic melting occurs in connection with the volume expansion of the metal bolt. Aluminum alloy eutectics suitable for thixoforming are typically formed at about 550 to 570 ° C. The volume expansion in the range between the solidus and liquidus temperatures for thixotropic aluminum alloys is typically around 1.0 to 5.5%, especially 1.5 to 3%. At heating or warming phases above the _solidus temperature T _solidus , which is typically about 520 to 550 ° C. for aluminum alloys suitable for _thixoforming , T _so
_{If the condition} that the bolt diameter d _B corresponds to the heating tube diameter d _R in _lidus , the bolt material can only expand in the longitudinal direction of the heating tube. For aluminum alloys, the volume expansion between solidus and liquidus depending on the bolt length is typically 3 to 16 mm, especially 3 to 6 mm.
It appears as an increase in the bolt length of mm. The increase in length of aluminum bolts below the solidus temperature as a function of bolt length is typically 1-2 mm.

【００３８】チキソトロピー状態へのその移行中の金属ボルトの長さ変化及び加熱チューブ
の空洞内へのシール素子の少なくとも部分的な挿入のため、加熱チューブの長さ
はボルト長さよりも大きくなければならない。好ましくは、加熱チューブの長さ
は、加熱チューブが全体でその中で加熱すべき金属ボルトよりも約５ないし３０
ｍｍ、特に１０ないし２０ｍｍだけ長くなるように、選択される。従って、金属
ボルトが加熱チューブの各側部で水平位置において加熱される場合、加熱チュー
ブの表面は好ましくは金属ボルトの表面を越えて約２．５ないし１５ｍｍ、特に
５ないし１０ｍｍだけ突出する。金属ボルトが垂直位置において加熱される場合
、頂チューブ端での加熱チューブの表面は好ましくは約５ないし３０ｍｍ、特に
１０ないし２０ｍｍだけ金属ボルトの表面の上方へ突出する。Due to the varying length of the metal bolt during its transition to the thixotropic state and at least partial insertion of the sealing element within the cavity of the heating tube, the length of the heating tube must be greater than the bolt length. . Preferably, the length of the heating tube is about 5 to 30 more than the metal bolt in which the heating tube is to be heated in its entirety.
mm, in particular 10 to 20 mm. Thus, when the metal bolt is heated in a horizontal position on each side of the heating tube, the surface of the heating tube preferably projects beyond the surface of the metal bolt by about 2.5 to 15 mm, in particular 5 to 10 mm. If the metal bolt is heated in a vertical position, the surface of the heating tube at the top tube end preferably projects above the surface of the metal bolt by about 5 to 30 mm, in particular 10 to 20 mm.

【００３９】スチールチューブのための加熱チューブの壁厚は好ましくは１ないし５ｍｍで
あり、銅チューブに対しては、好ましくは４ないし１０ｍｍであり、セラミック
チューブに対しては８ないし１５ｍｍである。The wall thickness of the heating tube for steel tubes is preferably 1 to 5 mm, for copper tubes preferably 4 to 10 mm and for ceramic tubes 8 to 15 mm.

【００４０】本発明に係る加熱チューブは両側で閉じることができる。このため、好ましく
は、セラミック材料のシール素子が使用される。シール素子のための適当なセラ
ミック材料はセラミック材料の加熱チューブの好ましい実施の形態について上述
したものと同じ材料である。セラミック材料は金属ボルトに向かって低熱コンダ
クタンスを有し、そのため、金属ボルトの表面縁領域での半径方向の温度分布は
このようなシール素子により僅かな影響しか受けない。The heating tube according to the invention can be closed on both sides. For this reason, sealing elements of ceramic material are preferably used. Suitable ceramic materials for the sealing element are the same materials as described above for the preferred embodiment of the heating tube of ceramic material. The ceramic material has a low thermal conductance towards the metal bolt, so that the radial temperature distribution in the surface edge region of the metal bolt is only slightly affected by such a sealing element.

【００４１】金属ボルトが加熱工程中に水平位置にある場合、加熱チューブは、適切には、
シール素子により、好ましくはストッパ又はペグ様のシール素子により、両表面
上で緊密にシールされる。ここで、シールは加熱工程中に加熱チューブからの液
体金属の出現を阻止しなければならない。If the metal bolt is in a horizontal position during the heating process, the heating tube is
A sealing element, preferably a stopper or peg-like sealing element, provides a tight seal on both surfaces. Here, the seal must prevent the emergence of liquid metal from the heating tube during the heating process.

【００４２】また、好ましくは、ストッパ又はペグ様のシール素子は、加熱チューブ内での
その摩擦特性が、第１に、加熱工程中の金属ボルトの熱膨張による加熱チューブ
の長手軸線の方向でのシフトを許容し、第２に、所望のチキソトロピー状態に必
要な温度に達した後に金属ボルトによりシール素子上に加えられる圧力によるシ
フトを阻止するように、材料及び形状に関して選択される。シール素子は好まし
くは、シール素子が金属ボルトの表面に直接機械的に接触するまで、加熱工程前
に加熱チューブ内へ押し込まれる。これが、金属ボルトの熱長さ膨張のため加熱
チューブ内での加熱工程中のシール素子の運動を生じさせる。Also preferably, the stopper or peg-like sealing element is such that its frictional properties in the heating tube are firstly in the direction of the longitudinal axis of the heating tube due to the thermal expansion of the metal bolt during the heating process. The materials and shapes are chosen to allow shifts and, secondly, to prevent shifts due to the pressure exerted by the metal bolts on the sealing element after reaching the temperature required for the desired thixotropic conditions. The sealing element is preferably pushed into the heating tube before the heating step until the sealing element makes direct mechanical contact with the surface of the metal bolt. This causes the movement of the sealing element in the heating tube during the heating process due to the thermal length expansion of the metal bolt.

【００４３】金属ボルトが加熱工程中に実質上垂直位置にある場合、加熱チューブは下チュ
ーブ端で一側において緊密に閉じられる。ここでもまた、シールは加熱チューブ
からの液体金属の出現を単に阻止しなければならない。このため、加熱チューブ
は、好ましくは高さ調整可能なテーブル板、好ましくはセラミック材料のテーブ
ル板上に直接配置することができ、または、加熱チューブは、シール素子、好ま
しくはストッパ又はペグ様のシール素子により及び任意の熱抵抗材料で作った好
ましくは高さ調整可能なテーブル板上に垂直位置で配置されたこのシール素子に
より緊密にシールすることができる。特に、ストッパ又はペグ様のシール素子を
使用した場合、シール素子は、好ましくは、第１に、オーブン内での加熱工程中
に、液体金属が加熱チューブから出現せず、第２に、加熱チューブ内のシール素
子の摩擦が１０Ｎより小さくなるように、材料選択及び形状に関して設計される
。When the metal bolt is in a substantially vertical position during the heating process, the heating tube is tightly closed on one side at the lower tube end. Again, the seal must simply prevent the emergence of liquid metal from the heating tube. For this reason, the heating tube can preferably be arranged directly on a height-adjustable table plate, preferably of ceramic material, or the heating tube can be a sealing element, preferably a stopper or peg-like seal. A tight seal can be provided by the element and by this sealing element, which is made of any heat-resistant material and is preferably arranged in a vertical position on a height-adjustable table plate. In particular, if a stopper or peg-like sealing element is used, the sealing element is preferably such that, during the heating step in the oven, liquid metal does not emerge from the heating tube and secondly, the heating tube. It is designed with regard to material selection and shape so that the friction of the sealing element inside is less than 10N.

【００４４】搬送装置の把持アーム特にロボットの把持アームが、大きな力を伴わずに、即
ち把持アームが大きな機械的な応力に曝されずに、テーブル板上のシール素子か
ら加熱チューブを上昇させることができるように、シール素子の摩擦は僅かなも
のでなければならない。第２に、高いシールを達成するためには大きな摩擦は必
要でない。その理由は、シール素子が加熱工程中に液体金属の出現を単に阻止す
る必要があるだけだからである。また、金属溶融物特にアルミニウム溶融物の凝
集力のため、これは高程度のシールを要求しない。適切には、加熱チューブ内の
シール素子の摩擦は３０Ｎよりも小さく、好ましくは２ないし２０Ｎの間、特に
５ないし１０Ｎの間である。The gripping arm of the transfer device, in particular the gripping arm of the robot, raises the heating tube from the sealing element on the table plate without great force, ie without exposing the gripping arm to large mechanical stress. The friction of the sealing element must be low so that Second, no significant friction is required to achieve a high seal. The reason is that the sealing element only has to prevent the appearance of liquid metal during the heating process. Also, it does not require a high degree of sealing due to the cohesive strength of the metal melt, especially the aluminum melt. Suitably, the friction of the sealing element in the heating tube is less than 30N, preferably between 2 and 20N, in particular between 5 and 10N.

【００４５】本発明に係る予備処理装置は垂直又は水平なチキソ形成装置の鋳造室内にチキ
ソトロピー金属ボルトを提供するのに適する。しかし、特に有利には、この予備
処理装置は、ここでは形の保持が本発明に係る装置により特に十分に保証される
ので、水平な鋳造室内にチキソトロピー金属ボルトを提供するために使用される
。水平なチキソ形成装置においては、チキソトロピー金属ボルトを保持する鋳造
室は水平である。The pretreatment device according to the invention is suitable for providing a thixotropic metal bolt in the casting chamber of a vertical or horizontal thixographer. However, with particular advantage, this pretreatment device is used here to provide thixotropic metal bolts in a horizontal casting chamber, as the shape retention is particularly well ensured by the device according to the invention. In a horizontal thixograph, the casting chamber holding the thixotropic metal bolt is horizontal.

【００４６】本発明に係る装置はアルミニウム又はアルミニウム合金のチキソトロピー金属
ボルトの提供にとって特に有利である。アルミニウムボルトは垂直な加熱室を備
えた誘導オーブン内で特に好ましく加熱される。The device according to the invention is particularly advantageous for the provision of thixotropic metal bolts of aluminum or aluminum alloy. Aluminum bolts are particularly preferably heated in an induction oven with a vertical heating chamber.

【００４７】容器が円筒状の加熱チューブを構成し、加熱工程中及び引き続きの鋳造室への
搬送中に金属ボルトが加熱チューブ内に常に留まり、引き続きのチキソ形成工程
中にチキソ形成装置のプランジャがチキソトロピー金属ボルトを加熱チューブの
外へ押し出すことができるように金属ボルトを収容する加熱チューブが鋳造室内
に位置するという点において、方法に関する目的が達成される。The container constitutes a cylindrical heating tube, the metal bolt always stays in the heating tube during the heating process and during the subsequent transport to the casting chamber, and during the subsequent thixo forming process, the plunger of the thixo forming apparatus is operated. The method object is achieved in that the heating tube containing the metal bolt is located in the casting chamber so that the thixotropic metal bolt can be pushed out of the heating tube.

【００４８】本発明に係る方法の好ましい実施の形態は従属請求項１３ないし１７に記載さ
れている。本発明に係る予備処理装置に関連する記述はまた、特殊な特徴及び詳
細に関して、本発明に係る方法にそのように適用する。Preferred embodiments of the method according to the invention are described in the dependent claims 13 to 17. The description relating to the pretreatment device according to the invention also applies so with respect to the special features and details to the method according to the invention.

【００４９】チキソトロピー金属ボルトを収容する加熱チューブは、加熱工程後に及び加熱
工程中に金属ボルトから出現する金属溶融物の滴下後に、例えばロボットにより
、鋳造室へ搬送され、鋳造室の前方の半開き部分内に配置される。予備処理の後
、即ち、実際のチキソ形成工程の開始時に、プランジャは金属ボルトを加熱チュ
ーブから鋳造室の閉じた部分内へ押す。次いで、チキソトロピー金属合金は通路
開口を通して湯口従ってモールド成形空洞内へ送られる。チキソ形成工程後、プ
ランジャが引き戻され、次いで、搬送装置の把持アームが鋳造室から加熱チュー
ブを収集し、引き続きの予備処理工程で使用するためにチューブを戻す。引き続
きの予備処理工程で使用するための加熱チューブの戻しは、適切には、モールド
成形空洞内でのチキソトロピー金属合金の固化相中に行われる。モールド成形空
洞内でのチキソトロピー金属合金の固化中に形成された鋳造構造体は本質的にモ
ールド成形の特性を決定する。この構造体は、混晶及び共晶相の如き相、小球や
模樹石様の鋳造粒子、隔離、多孔（ガス穴、ピンホール）の如き構造上の欠陥及
び酸化物の如き汚染物質により特徴づけられて形成される。The heating tube containing the thixotropic metal bolt is transferred to the casting chamber, for example by a robot, after the heating step and after the dropping of the metal melt emerging from the metal bolt during the heating step, and in the front half-opened part of the casting chamber. Placed inside. After the pretreatment, i.e. at the beginning of the actual thixoforming process, the plunger pushes the metal bolt from the heating tube into the closed part of the casting chamber. The thixotropic metal alloy is then fed through the passage opening into the sprue and thus into the molding cavity. After the thixoforming step, the plunger is withdrawn and then the gripper arm of the transfer device collects the heated tube from the casting chamber and returns the tube for use in subsequent pretreatment steps. The return of the heated tube for use in the subsequent pretreatment step is suitably done during the solidification phase of the thixotropic metal alloy in the molding cavity. The cast structure formed during the solidification of the thixotropic metal alloy in the molding cavity essentially determines the molding characteristics. This structure is characterized by phases such as mixed and eutectic phases, structural particles such as small spheres and mouldstone-like cast particles, segregation, porosity (gas holes, pinholes) and contaminants such as oxides. Characterized and formed.

【００５０】好ましくは、加熱工程の後ではあるが鋳造室内へのチキソトロピー金属ボルト
を収容する加熱チューブの挿入前に、加熱工程中に金属ボルトから出現した液体
金属は加熱チューブから少なくとも部分的に除去される。加熱工程中に金属ボル
トから出現する液体金属は典型的にはボルト材料の１重量％よりも少ない。Preferably, after the heating step, but before insertion of the heating tube containing the thixotropic metal bolt into the casting chamber, liquid metal emerging from the metal bolt during the heating step is at least partially removed from the heating tube. To be done. The liquid metal that emerges from the metal bolts during the heating process is typically less than 1% by weight of the bolt material.

【００５１】ロボットによる加熱オーブンから鋳造室へのチキソトロピー金属ボルトの搬送
は、典型的には５ないし３０秒、好ましくは８ないし１５秒で行われる。チキソ
トロピー金属ボルトが鋳造室内に留まっている時間は典型的には３ないし５秒で
ある。この時間はアームを備えたロボットを鋳造室から除去するため及びチキソ
形成装置の電子的な準備チェックのために必要である。Robotic transport of the thixotropic metal bolts from the heating oven to the casting chamber is typically done in 5 to 30 seconds, preferably 8 to 15 seconds. The time the thixotropic metal bolt remains in the casting chamber is typically 3 to 5 seconds. This time is needed to remove the robot with arm from the casting chamber and to check the electronic readiness of the thixograph.

【００５２】本発明に係る予備処理方法は実質的な利点をもたらし、特に、 − 金属ボルトと同じ温度に加熱された加熱チューブのために、加熱オーブンか
ら鋳造室への搬送中の及び鋳造室内でのチキソトロピー金属の熱損失を実質的に
減少させる； − 鋳造室特に水平なチキソ形成装置の鋳造室内へ加熱チューブ内の金属ボルト
を配置することにより、落下の衝撃を排除し、金属ボルトの形の維持及び均質性
を保証する； − 鋳造室内へのチキソトロピー金属ボルトの挿入時に液体部分の分離を回避し
、鋳造室内での液体金属の関連する早期の固化を回避する； − 金属ボルト表面の酸化をかなりの程度阻止し、加熱工程中及び鋳造室を通し
ての搬送中及び実際のチキソ形成工程の開始までの鋳造室内でのボルトの滞在中
に、金属ボルトが大気に自由に曝されないようにする； − 第１に、酸化物の形成を減少させ、第２に、予備処理中に金属ボルトの形を
維持することにより、ボルトの変形による空気の混入を回避するような、モール
ド成形空洞の充填相中に鋳造室内への空気の混入及び酸化の危険性を減少させる
。The pretreatment method according to the invention offers substantial advantages, in particular: -for heating tubes heated to the same temperature as metal bolts, during transport from the heating oven to the casting chamber and in the casting chamber. To substantially reduce the heat loss of the thixotropic metal of the; -By locating the metal bolt in the heating tube into the casting chamber, especially in the casting chamber of a horizontal thixoformer, to eliminate the impact of falling, Guaranteeing maintenance and homogeneity;-avoiding separation of liquid parts during insertion of thixotropic metal bolts in the casting chamber and avoiding the associated premature solidification of liquid metal in the casting chamber;-oxidation of metal bolt surfaces; Metal bolts are blocked to a large extent during the heating process and during transport through the casting chamber and during the stay of the bolt in the casting chamber until the start of the actual thixoforming process. -Firstly it reduces the formation of oxides and secondly it keeps the shape of the metal bolts during the pretreatment, thus avoiding the inclusion of air due to the deformation of the bolts. Such reduces the risk of air entrapment and oxidation in the casting chamber during the filling phase of the molding cavity.

【００５３】上述の利点は製造されたモールド成形品の質に直接影響を与え、これは廃棄割
合を減少させる。本発明に係る予備処理装置及び本発明に係る方法は垂直又は水平な鋳造室内に
チキソトロピー金属ボルトを提供するのに適する。本発明に係る方法の好ましい
応用は応用のための請求項１８、１９に記載されている。例加熱チューブ内での加熱原理を確かめるため、１００ｍｍの直径及び２００ｍ
ｍの長さを持つ円柱状のアルミニウムボルトが、抵抗加熱により、オーブン内の
垂直位置で固相線温度以上の必要な温度に加熱され、この場合、加熱オーブンの
最終温度及び時間依存温度プロフィールは、加熱工程の終期で、チキソトロピー
金属ボルトが約５０重量％の液体部分を有するように、選択される。加熱工程中
、アルミニウムボルトは５ｍｍの壁厚を有する特殊なステンレススチールで作っ
た加熱チューブ内に位置する。加熱チューブ従って金属ボルトは下端で熱絶縁板
上に位置する。加熱チューブの上端において、その円形上縁はボルト上縁の上方
へ約５ｍｍだけ突出する。加熱チューブの上端は閉じられておらず、そのため、
加熱工程にわたってレーザー干渉計により長さ変化を測定できる。The advantages mentioned above have a direct impact on the quality of the molded parts produced, which reduces the waste rate. The pretreatment device according to the invention and the method according to the invention are suitable for providing thixotropic metal bolts in vertical or horizontal casting chambers. Preferred applications of the method according to the invention are described in claims 18 and 19 for applications. Example To confirm the principle of heating in a heating tube, 100 mm diameter and 200 m
A cylindrical aluminum bolt with a length of m is heated by resistance heating in a vertical position in the oven to the required temperature above the solidus temperature, in which case the final temperature and time-dependent temperature profile of the heating oven is At the end of the heating process, the thixotropic metal bolt is selected to have a liquid portion of about 50% by weight. During the heating process, the aluminum bolt is located in a heating tube made of special stainless steel with a wall thickness of 5 mm. The heating tube and thus the metal bolt are located at the lower end on the heat insulating plate. At the upper end of the heating tube, its circular top edge projects above the bolt top edge by about 5 mm. The top of the heating tube is not closed, so
The length change can be measured by a laser interferometer over the heating process.

【００５４】ボルトの温度はボルトの長手軸線に平行に位置する熱素子により加熱工程中に
連続的に評価され、この場合、アルミニウムボルトの同心長手軸線に関して、縁
温度Ｔ_０を測定する第１の熱素子はアルミニウムボルトの縁領域内へ導入され
、温度Ｔ_１を測定する第２の熱素子はボルトの中心とボルトの縁との間の中心
に位置決めされ、温度Ｔ_２を測定するために第３の熱素子はボルトの中心から
約５ｍｍの距離に配置される。熱素子はボルト内へ約５０ｍｍの深さだけ挿入さ
れる。これら３つの熱素子により測定された時間依存温度プロフィールＴ_０（ｔ
）、Ｔ_１（ｔ）、Ｔ_２（ｔ）は図３に示され、約１％の測定精度で、実質上す
べては同じ温度進展を示す。The temperature of the bolt is continuously evaluated during the heating process by means of a heating element located parallel to the longitudinal axis of the bolt, in this case the first measuring the edge temperature T ₀ with respect to the concentric longitudinal axis of the aluminum bolt. A thermal element is introduced into the edge region of the aluminum bolt and a second thermal element measuring the temperature T ₁ is positioned centrally between the center of the bolt and the edge of the bolt and a second thermal element is measured to measure the temperature T ₂ . The thermal element 3 is located at a distance of about 5 mm from the center of the bolt. The thermal element is inserted into the bolt to a depth of about 50 mm. The time-dependent temperature profile T ₀ (t
), T ₁ (t), T ₂ (t) are shown in FIG. 3 and show substantially the same temperature evolution with a measurement accuracy of about 1%.

【００５５】図３に示す加熱プロフィール中に測定された金属ボルトの長さ変化を図４に示
す。これは、固相線温度に達するまでのアルミニウムボルトが直線方向に約１．
５ｍｍだけ膨張することを示し、この場合、固相線温度以上で、熱長さ膨張は大
幅に増大する。The change in length of the metal bolt measured during the heating profile shown in FIG. 3 is shown in FIG. This is because the aluminum bolt is about 1.
It is shown to expand by 5 mm, in which case the thermal length expansion is significantly increased above the solidus temperature.

【００５６】チキソトロピーボルトの寸法的な安定性を研究するため、チキソトロピーボル
トが約５０重量％の液体部分を有するまで、本発明に係るアルミニウムボルトを
垂直位置で加熱し、次いで、オーブンから取り出し、水平位置へ移行させ、加熱
チューブから押し出した。チキソトロピーアルミニウムボルトの幾何学形状の試
験は、寸法的な安定性が存在すること、すなわち、熱膨張を除いて、チキソトロ
ピーボルトが本質的に元のアルミニウムボルトと同じ形状を有することを示した
。To study the dimensional stability of thixotropic bolts, aluminum bolts according to the invention are heated in a vertical position until the thixotropic bolt has a liquid content of about 50% by weight, then removed from the oven and placed horizontally. It was moved to the position and extruded from the heating tube. Examination of the thixotropic aluminum bolt geometry showed that there was dimensional stability, that is, the thixotropic bolt had essentially the same shape as the original aluminum bolt, except for thermal expansion.

【００５７】また、加熱工程中、ほんの少量の液体金属が金属ボルトから出現することが分
かる。また、チキソトロピーボルトは加熱工程中でさえその円滑な表面を維持す
る。表面上で酸化の痕跡を検出することができない。切削試験による液体金属分
布の試験もまた、チキソトロピー状態の均質性が極めて良好に達成されているこ
とを示している。It can also be seen that during the heating process only a small amount of liquid metal emerges from the metal bolt. Also, the thixotropic bolt maintains its smooth surface even during the heating process. No trace of oxidation can be detected on the surface. Examination of the liquid metal distribution by cutting tests also shows that the homogeneity of the thixotropic state is very well achieved.

【００５８】本発明の更なる利点、特徴及び詳細は図１ないし４に関する以下の説明及び添
付図面から明らかとなろう。図１のセクションａ）ないしｃ）は各々、金属ボルト１０が予備処理中に存在
する装置の素子１４、２０、３０をそれぞれ通る金属ボルト１０の同心長手軸線
ｌに沿った垂直直線断面を示し、金属ボルト１０の加熱工程は水平位置（姿勢）
において生じる。Further advantages, features and details of the invention will be apparent from the following description with reference to FIGS. 1 to 4 and the accompanying drawings. Sections a) to c) of FIG. 1 each show a vertical straight section along the concentric longitudinal axis 1 of the metal bolt 10 through the respective elements 14, 20, 30 of the device in which the metal bolt 10 is present during pretreatment, The heating process of the metal bolt 10 is horizontal (posture)
Occurs in.

【００５９】図１のセクションａ）は水平な加熱チューブ１４内への凝集固体状態での金属
ボルト１０の装填を示す。加熱チューブ１４はストッパ様のシール素子１６、１
８で閉じられ、この場合、シール素子１６、１８は一部では金属ボルト１０と密
に同一面となり他の部分で加熱チューブ１４の表面１５に位置する。すなわち、
シール素子１６、１８は加熱チューブ１４内で金属ボルト１０の表面１２上に位
置する。Section a) of FIG. 1 shows the loading of the metal bolt 10 in the agglomerated solid state into a horizontal heating tube 14. The heating tube 14 is a stopper-like sealing element 16, 1
8 and in this case the sealing elements 16, 18 are in one part closely flush with the metal bolt 10 and in the other part on the surface 15 of the heating tube 14. That is,
The sealing elements 16, 18 are located in the heating tube 14 on the surface 12 of the metal bolt 10.

【００６０】金属ボルト１０を収容し、シール素子１６、１８で閉じられた加熱チューブ１
４は誘導オーブン２０の加熱室２１内へ水平に挿入される。ここでは、加熱チュ
ーブ１４は誘導コイル２２により取り巻かれる加熱室２１の中心にあり、加熱室
２１の同心長手軸線は金属ボルト１０の同心長手軸線ｌと一致する。加熱工程中
、金属ボルトは最初にすべての方向に膨張する。金属ボルトがその固相線温度Ｔ _{ｓｏｌｉｄｕｓ} に到達したとき、金属ボルト１０は加熱チューブ１４に対して
押圧され、そのため、金属ボルト１０は本質的にそれ以上半径方向に膨張できな
い。すなわち、金属ボルト１０の更なる半径方向の膨張は加熱チューブ１４の通
常極めて小さな半径方向の膨張により制限される。その後、固相線温度Ｔ_ｓｏｌ _ｉｄｕｓに到達した後の金属ボルト１０の更なる熱膨張は、実質的に、その同
心長手軸線ｌの方向にのみ可能となり、この場合、シール素子１６、１８は金属
ボルト１０の熱膨張に応じて押され、その結果、ストッパ様のシール素子１６、
１８は加熱チューブ１４の表面１５上に位置しなくなる。[0060] A heating tube 1 containing a metal bolt 10 and closed with sealing elements 16 and 18.
4 is inserted horizontally into the heating chamber 21 of the induction oven 20. Here, the heating tu
The probe 14 is located at the center of the heating chamber 21 surrounded by the induction coil 22,
The concentric longitudinal axis of 21 coincides with the concentric longitudinal axis 1 of the metal bolt 10. During heating process
First, the metal bolt expands in all directions. Metal bolt has its solidus temperature T _solidus When the metal tube 10 reaches the heating tube 14,
Pressed, so that the metal bolt 10 is essentially incapable of radial expansion
Yes. That is, further radial expansion of the metal bolt 10 causes passage of the heating tube 14.
Limited by a very small radial expansion. Then, the solidus temperature T_sol _idus Further thermal expansion of the metal bolt 10 after reaching
Only possible in the direction of the longitudinal axis l of the core, in which case the sealing elements 16, 18 are made of metal.
The bolt 10 is pushed in response to the thermal expansion of the bolt 10, and as a result, the stopper-like sealing element 16,
18 is no longer located on the surface 15 of the heating tube 14.

【００６１】図１のセクションｂ）は誘導オーブン２０の排出、即ち、誘導オーブン２０か
らのチキソトロピー金属ボルト１０を収容する加熱チューブ１４の引き出しを示
す。シール素子１６、１８は誘導オーブン２０からの排出後に加熱チューブ１４
から分離される。次いで、加熱工程中に金属ボルト１０から出現した液体金属溶
融物は、液体金属２４が加熱チューブ１４から滴下するのを許容することにより
、加熱チューブ１４から除去され、この場合、液体金属は例えば捕獲皿（図示せ
ず）内に捕獲される。Section b) of FIG. 1 shows the discharge of the induction oven 20, ie the withdrawal of the heating tube 14 containing the thixotropic metal bolt 10 from the induction oven 20. The sealing elements 16 and 18 are heated tube 14 after being discharged from the induction oven 20.
Separated from. The liquid metal melt emerging from the metal bolt 10 during the heating process is then removed from the heating tube 14 by allowing the liquid metal 24 to drip from the heating tube 14, where the liquid metal is, for example, captured. Captured in a dish (not shown).

【００６２】図１のセクションｃ）は水平なチキソ形成装置の鋳造室３０内へ導入された加
熱チューブ１４を示す。加熱チューブ１４は、引き続きのチキソ形成工程中に、
プランジャ３４がチキソトロピー金属ボルト１０を加熱チューブ１４の外へ押し
出して、チキソトロピー金属合金が次いで通路開口３６を通して湯口（図示せず
）内へそれ故モールド空洞（図示せず）内へ導入できるように、鋳造室３０の鋳
造室空洞３２内に位置する。鋳造室３０は加熱チューブを保持するためのくぼみ
を有する。このくぼみは、第１に、加熱チューブ１４をセンタリングする役目を
果たし、第２に、チキソ形成工程の開始時におけるチキソトロピー金属ボルト１
０の出現中に加熱チューブ１４を閉じ込めるためのストッパとして作用する。Section c) of FIG. 1 shows the heating tube 14 introduced into the casting chamber 30 of the horizontal thixographer. The heating tube 14 is used during the subsequent thixo forming step,
Plunger 34 pushes thixotropic metal bolt 10 out of heating tube 14 so that the thixotropic metal alloy can then be introduced through passage opening 36 into the sprue (not shown) and hence into the mold cavity (not shown). Located within the casting chamber cavity 32 of the casting chamber 30. The casting chamber 30 has a recess for holding a heating tube. This recess serves firstly to center the heating tube 14 and secondly to the thixotropic metal bolt 1 at the beginning of the thixo forming process.
Acts as a stopper to trap the heating tube 14 during the appearance of zero.

【００６３】図２のセクションａ）ないしｅ）は各々、金属ボルト１０が予備処理相中に存
在する装置の素子１４、２０、３０をそれぞれ通る金属ボルト１０の同心長手軸
線ｌに沿った垂直直線断面を示し、この場合、金属ボルト１０の加熱工程は垂直
なボルト位置（姿勢）において生じる。Sections a) to e) of FIG. 2 are each a vertical straight line along the concentric longitudinal axis 1 of the metal bolt 10 through the respective elements 14, 20, 30 of the device in which the metal bolt 10 is in the pretreatment phase. A cross section is shown, in which case the heating process of the metal bolt 10 takes place in the vertical bolt position (posture).

【００６４】図２のセクションａ）は誘導オーブン２０の垂直な円筒状の加熱室２１内への
垂直加熱チューブ１４内の金属ボルト１０の導入を示す。加熱チューブ１４はス
トッパ様のシール素子１６によりその下チューブ端で即ち加熱チューブ１４の底
表面１５で閉じられる。シール素子はテーブル板２６上に位置する。金属ボルト
１０を収容する加熱チューブ１４は、シール素子１６がテーブル板２６上に位置
するようテーブル板２６上で加熱チューブ１４を垂直に配置して、それから、加
熱チューブ１４が誘導オーブン２０の加熱室２１内に完全に存在するようになる
までテーブル板２６を上昇させることにより、誘導オーブン２０内へ挿入される
。加熱チューブ１４は誘導コイル２２により境界を定められた加熱室２１内で中
央に位置決めされる。すなわち、加熱室２１の同心長手軸線は金属ボルト１０の
同心長手軸線ｌと一致する。FIG. 2 section a) shows the introduction of the metal bolt 10 in the vertical heating tube 14 into the vertical cylindrical heating chamber 21 of the induction oven 20. The heating tube 14 is closed by a stopper-like sealing element 16 at its lower tube end, ie at the bottom surface 15 of the heating tube 14. The sealing element is located on the table plate 26. The heating tube 14 containing the metal bolt 10 is arranged vertically on the table plate 26 such that the sealing element 16 is located on the table plate 26, and then the heating tube 14 is heated in the heating chamber of the induction oven 20. It is inserted into the induction oven 20 by raising the table plate 26 until it is completely within 21. The heating tube 14 is centrally positioned within the heating chamber 21 bounded by the induction coil 22. That is, the concentric longitudinal axis of the heating chamber 21 coincides with the concentric longitudinal axis 1 of the metal bolt 10.

【００６５】加熱工程中、金属ボルトはまず半径方向及び垂直方向の両方へ膨張する。金属
ボルトがその固相線温度Ｔ_{ｓｏｌｉｄｕｓ} に達すると、金属ボルト１０は加熱
チューブ１４に対して半径方向で押圧し、金属ボルト１０が本質的に更に半径方
向に膨張できなくなる。すなわち、金属ボルト１０の更なる半径方向の膨張は加
熱チューブ１４の通常極めて小さな半径方向の膨張により制限される。次いで、
固相線温度Ｔ_{ｓｏｌｉｄｕｓ} に達した後の金属ボルト１０の更なる熱膨張は実
質的にその同心長手軸線ｌに平行な垂直方向においてのみ可能となる。加熱チュ
ーブ１４の上チューブ端１５は開いており、そのため金属ボルト１０は妨げを受
けずに上方へ熱膨張できる。During the heating process, the metal bolts first expand both radially and vertically. When the metal bolt reaches its _solidus temperature, T _solidus , the metal bolt 10 presses against the heating tube 14 in the radial direction, essentially preventing the metal bolt 10 from expanding further radially. That is, further radial expansion of the metal bolt 10 is limited by the usually very small radial expansion of the heating tube 14. Then
Further thermal expansion of the metal bolt 10 after reaching the _solidus temperature T _solidus is only possible in the vertical direction substantially parallel to its concentric longitudinal axis l. The upper tube end 15 of the heating tube 14 is open so that the metal bolt 10 can be thermally expanded upwards unhindered.

【００６６】図２のセクションｂ）はチキソトロピー金属ボルト１０を伴った加熱チューブ
１４が加熱室２１から除去された後の誘導オーブン２０を示す。ここで、チキソ
トロピー金属ボルトはテーブル板２６を下降させることにより引き出される。FIG. 2 section b) shows the induction oven 20 after the heating tube 14 with the thixotropic metal bolt 10 has been removed from the heating chamber 21. Here, the thixotropic metal bolt is pulled out by lowering the table plate 26.

【００６７】図２のセクションｃ）は、オーブンから垂直に引き出され、チキソトロピー金
属ボルト１０を収容し、テーブル板２６上で垂直に起立し、ストッパ様のシール
素子１６によりまだ緊密にシールされている加熱チューブ１４を示す。The section c) in FIG. 2 is drawn vertically out of the oven and contains the thixotropic metal bolt 10, stands vertically on the table plate 26 and is still tightly sealed by the stopper-like sealing element 16. The heating tube 14 is shown.

【００６８】図２のセクションｄ）は、水平位置においてテーブル板２６及びシール素子１
６から分離された、チキソトロピー金属ボルト１０を収容する加熱チューブ１４
を示す。適切には、加熱チューブ１４はシール素子１６から分離され、ロボット
により水平位置へ移送される。この目的のため、テーブル板２６及びシール素子
１６から加熱チューブ１４を上昇させるためにロボットアームにより必要とされ
る力は極めて小さい。The section d) of FIG. 2 shows the table plate 26 and the sealing element 1 in the horizontal position.
Heating tube 14 containing thixotropic metal bolt 10 separated from 6.
Indicates. Suitably, the heating tube 14 is separated from the sealing element 16 and transferred by a robot to a horizontal position. For this purpose, the force required by the robot arm to raise the heating tube 14 from the table plate 26 and the sealing element 16 is very small.

【００６９】シール素子１６は締まり形状嵌合(tight form fit)として加熱チューブ１４を
閉じる。しかし、シールは液体金属の出現を阻止するためにのみ必要であり、従
って、液体金属の表面張力のため、シール素子１６は本質的に加熱チューブ１４
内で形状的に合致した嵌合として係合するだけで済み、それ故、加熱チューブ１
４とシール素子１６との間に大きな摩擦は必要でない。The sealing element 16 closes the heating tube 14 as a tight form fit. However, the seal is only needed to prevent the appearance of liquid metal, and therefore the sealing element 16 essentially causes the heating tube 14 due to the surface tension of the liquid metal.
It only has to be engaged as a form-fitting fit within and therefore the heating tube 1
No large friction between 4 and the sealing element 16 is required.

【００７０】チキソトロピー金属ボルトは加熱チューブ内でクランプされる。すなわち、そ
の付着力は、加熱チューブがチキソトロピー金属ボルト１０を加熱チューブ１４
から落下させずにシール素子から垂直に上昇できるのに十分なほど大きい。テー
ブル板２６上に置かれたシール素子１６からの加熱チューブ１４の垂直上昇はま
た、加熱工程中に形成された液体金属２４の加熱オーブン２０外への滴下を許容
する。The thixotropic metal bolt is clamped in the heating tube. That is, the adhesive force is such that the heating tube attaches the thixotropic metal bolt 10 to the heating tube 14.
Large enough to allow vertical elevation from the sealing element without dropping from it. The vertical rise of the heating tube 14 from the sealing element 16 placed on the table plate 26 also allows the liquid metal 24 formed during the heating process to drip out of the heating oven 20.

【００７１】図２のセクションｅ）は水平なチキソ形成装置の鋳造室３０内へ導入された加
熱チューブ１４を示す。ここでは、加熱チューブ１４は、引き続きのチキソ形成
工程中に、プランジャ３４がチキソトロピー金属ボルト１０を加熱チューブから
押し出して、チキソトロピー金属が次いで通路開口３６を通して湯口（図示せず
）内へそれ故モールド空洞（図示せず）内へ導入できるように、鋳造室３０の鋳
造室空洞３２内に位置する。鋳造室３０は加熱チューブを保持するためのくぼみ
を有する。このくぼみは、第１に、加熱チューブ１４をセンタリングする役目を
果たし、第２に、チキソ形成工程の開始時におけるチキソトロピー金属ボルト１
０の押し出し中に加熱チューブ１４を閉じ込めるためのストッパとして作用する
。Section e) of FIG. 2 shows the heating tube 14 introduced into the casting chamber 30 of a horizontal thixograph. Here, the heating tube 14 is such that during the subsequent thixoforming step, the plunger 34 pushes the thixotropic metal bolt 10 out of the heating tube so that the thixotropic metal then passes through the passage opening 36 into the sprue (not shown) and hence the mold cavity. Located within casting chamber cavity 32 of casting chamber 30 for introduction into (not shown). The casting chamber 30 has a recess for holding a heating tube. This recess serves firstly to center the heating tube 14 and secondly to the thixotropic metal bolt 1 at the beginning of the thixo forming process.
Acts as a stopper to contain the heating tube 14 during the zero extrusion.

【００７２】チキソトロピー金属ボルト１０は、適切にはロボットにより、鋳造室３０の鋳
造室空洞３２内に配置される。チキソトロピー金属ボルトは、金属ボルト１０の
形が鋳造室３０内への挿入後も維持されるほどやさしく挿入されねばならない。The thixotropic metal bolt 10 is placed in the casting chamber cavity 32 of the casting chamber 30, suitably by a robot. The thixotropic metal bolt must be inserted so gently that the shape of the metal bolt 10 is maintained after insertion into the casting chamber 30.

【００７３】図３は、固相線温度Ｔ_{ｓｏｌｉｄｕｓ} に到達するまでの、抵抗オーブン内で
の本発明に係る加熱チューブ１４内のアルミニウムボルト１０の典型的な加熱曲
線を示す。加熱曲線は、垂直位置としてステンレススチールの加熱チューブ１４
内の１００ｍｍの直径及び２００ｍｍの長さを持つ円柱状のアルミニウムボルト
１０に関連し、この場合、加熱チューブ１４は５ｍｍの壁厚を有し、アルミニウ
ムボルト１０の下表面１２は熱絶縁板２６上に直接位置する。すなわち、アルミ
ニウムボルト１０の下表面１２及び加熱チューブ１４の下表面１５は同じ面内に
位置する。FIG. 3 shows a typical heating curve of an aluminum bolt 10 in a heating tube 14 according to the invention in a resistance oven until the _solidus temperature T _solidus is reached. The heating curve has a vertical position of stainless steel heating tube 14
In relation to a cylindrical aluminum bolt 10 having a diameter of 100 mm and a length of 200 mm, in which the heating tube 14 has a wall thickness of 5 mm and the lower surface 12 of the aluminum bolt 10 is on a heat insulating plate 26. Located directly on. That is, the lower surface 12 of the aluminum bolt 10 and the lower surface 15 of the heating tube 14 are located in the same plane.

【００７４】加熱曲線即ち時間依存ボルト温度は、加熱工程中ボルトの長手軸線ｌに平行に
位置する熱素子により連続的に決定され、この場合、アルミニウムボルト１０の
同心長手軸線ｌに関して、縁温度Ｔ_０（ｔ）を測定する第１の熱素子はアルミ
ニウムボルト１０の縁領域内へ導入され、温度Ｔ_１（ｔ）を測定する第２の熱
素子はボルトの中心とボルトの縁との間に位置し、温度Ｔ_２（ｔ）を測定する
第３の熱素子はボルトの中心から約５ｍｍの距離に配置される。熱素子はボルト
１０内へ約５０ｍｍの深さだけ挿入される。これら３つの熱素子により測定され
た時間依存温度プロフィールＴ_０（ｔ）、Ｔ_１（ｔ）、Ｔ_２（ｔ）は図３に示
され、±１％の測定精度で、実質上すべては同じ温度進展を示す。The heating curve, ie the time-dependent bolt temperature, is continuously determined by the heating elements located parallel to the longitudinal axis 1 of the bolt during the heating process, in this case the edge temperature T with respect to the concentric longitudinal axis 1 of the aluminum bolt 10. _A first thermal element measuring ₀ (t) is introduced into the edge region of the aluminum bolt 10 and a second thermal element measuring temperature T ₁ (t) is between the center of the bolt and the edge of the bolt. A third thermal element, located and measuring the temperature T ₂ (t), is arranged at a distance of about 5 mm from the center of the bolt. The thermal element is inserted into the bolt 10 to a depth of approximately 50 mm. The time-dependent temperature profiles T ₀ (t), T ₁ (t), T ₂ (t) measured by these three thermal elements are shown in FIG. 3, with a measurement accuracy of ± 1%, practically all the same. Shows temperature evolution.

【００７５】図４は図３の加熱曲線により示されたアルミニウムボルト１０の本発明に係る
加熱工程中における典型的な温度依存変形曲線を一例として示す。図４は、約５
６０℃で固相線温度Ｔ_{ｓｏｌｉｄｕｓ} に達するまで、アルミニウムボルト１０
が長手方向に約１．５ｍｍだけ温度に依存して直線的に（リニアに）膨張するこ
とを示し、この場合、固相線温度以上で、直線的（リニア）熱膨張ΔＬ（Ｔ）は
急激に増大する。FIG. 4 shows by way of example a typical temperature-dependent deformation curve of the aluminum bolt 10 during the heating process according to the invention, which is shown by the heating curve of FIG. Figure 4 shows about 5
Aluminum bolt 10 until _solidus temperature T _solidus is reached at 60 ° C.
Shows a linear expansion in the longitudinal direction depending on the temperature by about 1.5 mm. In this case, the linear thermal expansion ΔL (T) is abrupt at the solidus temperature or higher. Increase to.

[Brief description of drawings]

【図１】金属ボルトが水平位置でチキソトロピー状態へ移行する場合の、水平なチキソ
形成装置の鋳造室内にチキソトロピー金属ボルトを提供するための主要な工程の
時制的な順序を概略的に示す図である。FIG. 1 schematically shows a tense sequence of the main steps for providing a thixotropic metal bolt in the casting chamber of a horizontal thixographer when the metal bolt moves into a thixotropic state in a horizontal position. is there.

【図２】金属ボルトが垂直位置で加熱される場合の、水平なチキソ形成装置の鋳造室内
にチキソトロピー金属ボルトを提供するための主要な工程の時制的な順序を概略
的に示す図である。FIG. 2 schematically shows a tense sequence of the main steps for providing a thixotropic metal bolt in the casting chamber of a horizontal thixographer when the metal bolt is heated in a vertical position.

【図３】典型的な加熱曲線を例として示す図である。[Figure 3] It is a figure which shows a typical heating curve as an example.

【図４】本発明に係る加熱工程中の金属ボルトの典型的な温度依存変形曲線を例として
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a typical temperature-dependent deformation curve of a metal bolt during a heating process according to the present invention as an example.

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書[Procedure for Amendment] Submission for translation of Article 34 Amendment of Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成１４年１月２３日（２００２．１．２３）[Submission date] January 23, 2002 (2002.23)

【手続補正１】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者プラタ，ミロスロウスイス国セーアーシュ−1963 ヴェトロズ，シュマン・ヌフ 28 (72)発明者バニョウド，クリストフスイス国セーアーシュ−3968 ベイラス，ルット・ドゥ・リオンダズ 38 (72)発明者アルヌール，グレゴワールスイス国セーアーシュ−3972 ミエージェ，ラ・ロルツェ (72)発明者ボリジャー，マルタンスイス国セーアーシュ−3973 ヴェントン，ルット・ドゥ・ミージェ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Plata, Miloslaw Switzerland Saarsch-1963 Vetro Z, Schmann Neuf 28 (72) Inventors Banyoud, Christoph Sayers-3968 Beiras, Switzerland, Rutto de Riondaz 38 (72) Inventor Arnoul and Gregoire Switzerland Saas-3972 Miage La Lorce (72) Inventor Bolíger, Martin Switzerland Saas-3973 Vent Lut de Mige

Claims

[Claims]

1. A pretreatment device for providing a thixotropic metal bolt (10) in a casting chamber (30) of a thixo forming apparatus, a container for holding the metal bolt (10), and a container for holding the metal bolt (10). An oven (20) for converting the metal bolt (10) to a partially liquid thixotropic state, and a transfer device for transferring and introducing the thixotropic metal bolt (10) into the casting chamber (30). A preheater having a tubular heating tube (14) that can be closed at its side, wherein the metal bolt (10) is
That is, during the heating step in the oven (20), the transfer to the casting chamber (30) and the stay of the bolt in the casting chamber (30) until the start of the thixoforming step, the heating tube (14). ) A pretreatment device characterized in that it is formed so that it can remain inside.

2. The heated tube (as a function of the diameter d _B of the bolt.
The inner diameter d _{R of} 14) is the metal bolt (10) at the solidus temperature T _solid.
A pretreatment device according to claim 1, characterized in that) has a diameter d _B which is substantially the same as the inner diameter d _R of the heating tube (14).

3. The heating tube (14) is made of metal, preferably steel, in particular stainless steel or tool steel.
The pretreatment device according to.

4. Pretreatment device according to claim 1 or 2, characterized in that the heating tube (14) is made of a ceramic material.

5. When the metal bolt (10) is in a substantially horizontal position during the heating process, the heating tube (14) is tightly closed on both sides by sealing elements (16, 18), in which case First, the sealing element (16, 18) has a frictional property in the heating tube (14) that the friction characteristics of the heating tube (1)
4) allowing a shift due to thermal expansion of the metal bolt (10) in the direction of the longitudinal axis 1 and, secondly, the sealing element by the metal bolt (10) after reaching the temperature required for the desired thixotropic state. Pretreatment device according to any of the preceding claims, characterized in that it is designed with regard to material selection and geometry so as to prevent shifts due to the pressure exerted on it (16, 18).

6. The heating tube (14) is closed on one side at a lower tube end (15) to a substantially vertical metal bolt position during the heating step,
In this case, when the sealing element (16) is used, the sealing element (16)
During the heating process in the oven (20), liquid metal (24) cannot emerge from the heating tube (14) and secondly, the sealing element (16) in the heating tube (14) 5. The pretreatment device according to claim 1, wherein the pretreatment device is designed in terms of material selection and shape so that friction is 10 N or less.

7. Pretreatment device according to claim 5 or 6, characterized in that the sealing elements (16, 18) are made of a ceramic material.

8. A pretreatment device according to claim 1, wherein the oven (20) is an induction oven.

9. The transport device is a robot, and at least a clamping device of the robot for gripping the heating tube on a surface facing the heating tube is made of a ceramic material. The pretreatment device according to claim 1.

10. Use of a pretreatment device according to any one of the preceding claims, characterized in that a thixotropic metal bolt (10) is provided in the casting chamber (30) of a horizontal thixographer.

11. Use of a pretreatment device according to claim 1, characterized in that the thixotropic metal bolt (10) is provided from an aluminum alloy.

12. A method of providing a thixotropic metal bolt (10) in a casting chamber (30) of a thixo forming apparatus, the metal bolt (1) in a solid state of agglomeration.
0) is placed in a container, the metal bolt (10) in the container is heated in an oven (20) until the metal bolt (10) is in a thixotropic state, and the thixotropic metal bolt (10) is a transfer device. The casting chamber (3
0) in which the container is a cylindrical heating tube (14) and the metal bolt (10) is heated over the heating step and subsequent transfer into the casting chamber (30). The heating tube (14) that remains within (14) and houses the metal bolt (10) is removed from the heating tube (14) by the plunger (34) of the thixo forming apparatus during the subsequent thixo forming step. A method characterized by being positioned in the casting chamber (30) such that the thixotropic metal bolt (10) can be pushed out.

13. The inner diameter d _R of the heating tube (14) as a function of the diameter d _B of the bolt, at room temperature, the inner diameter d _R being larger than the diameter d _{B of the} bolt, the metal bolt (10 13.) Method according to claim 12, characterized in that, at a solidus temperature T _solid of), the diameter d _{B of the} metal bolt is selected to substantially correspond to the inner diameter dR of the heating tube (14). .

14. The metal bolt after the heating step, but before the heating tube (14) containing the thixotropic metal bolt (10) is inserted into the casting chamber (30) during the heating step. 14. Method according to claim 12 or 13, characterized in that the liquid metal (24) emerging from (10) is at least partially removed from the heating tube (14).

15. Method according to any of claims 12 to 14, characterized in that the heating tube (14) is sealed on at least one side during the heating step of the metal bolt (10).

16. A heating tube (14) containing one end tightly closed by a sealing element (16) at the lower tube end (15) and containing the metal bolt (10).
Are placed in a vertical position on a table plate (26), preferably a table plate (26) of ceramic material, said table plate (26) preferably from the bottom to said oven (2).
0) introduced vertically into the heating tube (14) containing the metal bolt (10) until it is in a thixotropic state,
Then, the heating tube (containing the thixotropic metal bolt (10) (
16. The method according to claim 12, wherein 14) is removed vertically from the oven (20) and separated from the sealing element (16), preferably by lowering the table plate (26). The method described in either.

17. The heating tube (1) containing the metal bolt (10).
4) by means of a sealing element (16, 18) movable in the direction of the concentric longitudinal axis l of the heating tube (14) and by the heating tube (14) and the sealing element (1).
6,18) provides a tight friction seal on both sides due to preset friction characteristics between
Introduced into the oven (20) in a substantially horizontal position, such that during the heating step the two sealing elements (16, 18) are separated by thermal expansion of the material of the bolt (10). After being pushed and reaching the thixotropic state, the sealing elements (16, 18) are held in their respective positions by friction and the oven (20
After removal of the heating tube (14) containing the metal bolt (10) from
16. Method according to any of claims 12 to 15, characterized in that the two sealing elements (16, 18) are removed from the heating tube (14).

18. A thixotropic metal bolt (1) in a horizontal thixotropic device.
Use of the method according to any of claims 12 to 17, characterized in that 0) is provided.

19. Aluminum alloy to thixotropic metal bolt (10)
Use of the method according to any of claims 12 to 17, characterized in that