JP2004074270A

JP2004074270A - Die for molding semi-molten metal

Info

Publication number: JP2004074270A
Application number: JP2003055633A
Authority: JP
Inventors: Takashi Harada; 原田　隆志; Seiji Arii; 有井　誠次; Hiroaki Mitsuyoshi; 三吉　博晃
Original assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Current assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2023-03-03
Also published as: JP3476814B1

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a die for molding semi-molten metal for preventing occurrence of product defects caused by cold shut or residual gas in the semi-molten metal by a simple structure. <P>SOLUTION: In the die for molding semi-molten metal for molding the product of a product shape to generate cold shut when a semi-molten metal is injection-filled in a cavity part, the cold shut or residual gas is discharged to an overflow part to prevent product defects by providing the overflow part at opposing positions across a merging part to generate the cold shut from outer sides via a communication passage. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半溶融金属成形用金型に係り、特にキャビティ内で軸受部となる環状部で半溶融金属が合流した際に発生する湯境を防止して良好な成形品を得るようにした半溶融金属成形用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チクソキャスト法と呼ばれる半溶融金属の成形法とは、アルミニウム、マグネシウム、またはアルミニウム合金等といったいわゆる軽金属を半溶融状態で金型内に充填することによって成形品を鋳造成形する方法である。
【０００３】
しかし、半溶融金属成形法は、成形する際の溶湯金属の温度が従来の鋳造法に比べて低いため、半溶融金属Ｍの合流部等にガス欠陥等を含む湯境が発生しやすいといった問題を有している。この湯境は、複雑な形状の製品、例えば型内で半溶融金属が合流して一体となるような部分を有する複雑な形状の製品を製造する際において特に発生し易く、湯境が発生するとその部分の成形品の強度が著しく低下することから、半溶融金属成形法を実施する上で大きな問題となっている。
【０００４】
前述した従来の鋳造法に用いられる金型は、合流部に発生する湯境の対策として、合流部近傍にオーバーフロー空間部を設けて、合流部で発生する湯境をオーバーフロー空間部に流して成形品から取り除く構造となっているのが一般的であり、半溶融金属成形法に用いる金型も、従来の鋳造法に用いられる金型と同様に、合流部で発生する湯境をオーバーフロー空間に流して成形品から除去する構造となっているのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１０〜図１２に示す従来のような半溶融金属成形用金型を用いると次のような問題があった。
【０００６】
図１０は従来の半溶融金属成形用金型に設けられていたオーバーフロー空間部の構造を有するキャビティ構造の概要図である。図１０に示したオーバーフロー空間部１０８は、成形品形状に対応したキャビティ部１００の一部分に、例えば環状部を有した構造があった場合を想定しており、オーバーフローゲート部１０３とオーバーフロー部１０５から構成されており、半溶融金属Ｍが環状部で合流する合流部のキャビティ部１００に一個所配設されている。
【０００７】
図１０に示すように、従来の金型に使用されているオーバーフローゲート部１０３の寸法は、金型の開閉方向に浅く、一般的には開閉方向と直交する方向に深くなるように設計されている。
【０００８】
これは、金型製作時の金型加工を容易にするためと、成形時の成形品の離型を考慮するためである。金属が完全に溶解している従来の鋳造法では、前述した構造を有するオーバーフローゲート部１０３によって、湯境Ｙは問題なく完全にオーバーフロー部１０５に流れ込み成形品と分離除去できるので、前記寸法構成にすることで何ら問題はない。
【０００９】
図１１はキャビティ部１００内に半溶融金属Ｍを流動した場合の挙動を金型型閉方向から見た概念図であって、図１１を用いて半溶融金属Ｍの挙動を説明する。金型のキャビティ部１００の環状部に流入した半溶融金属Ｍは、図１１（１）に示したように徐々に環状部を充填しながら前進し、最後に合流部Ｊにて合流する。前記した半溶融金属Ｍの先端部は、環状部で温度が低下するため、低下した半溶融金属Ｍの先端部分が互いに合流しても、完全には一体化できず、図１１（２）に示したような湯境Ｙが発生する。特に、高速で射出する場合においては、空気などを巻込んで大きな湯境Ｙとなる。
【００１０】
図１１（３）では、発生した湯境Ｙの一部を、半溶融金属Ｍの流れとともにオーバーフローゲート部１０３側に流出させるが、金属が完全に溶解している従来の鋳造法とは異なって、半溶融金属Ｍからさらに温度が低下することにより著しく流動性の落ちた湯境Ｙ全体を、オーバーフロー部１０５に流出させることはできず、図１１（４）と図１１（５）に示したようにオーバーフローゲート部１０３を配した側と対向する側に生じた湯境Ｙがキャビティ部１００に残存して、製品欠陥になるという問題があった。
【００１１】
図１２はキャビティ部１００内に半溶融金属Ｍを流動した場合の挙動を金型型閉方向と直交する方向から見た概念図であって、図１２を用いて半溶融金属Ｍの挙動を説明する。図１２に示すような従来の半溶融成形用金型でオーバーフローゲート部１０３で形成した場合、金属が完全に溶解している従来の鋳造法とは異なり、金型の合せ面方向によっては、環状部を有するキャビティ部１００の幅寸法とオーバーフローゲート部１０３の幅寸法が異なることにより、該キャビティ部１００のコーナー部に段差が形成され、角部に空気溜りができ、この空気溜りのためにガス欠陥などや湯境Ｙが残ることによって製品欠陥になるという問題を生じる。このような問題は、流動性の悪い半溶融金属Ｍを使用することで特に発生しやすいという欠点がある。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に着目し、簡便な構造により半溶融金属の湯境や残留ガスによる製品欠陥を防止するようにした半溶融金属成形用金型を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解決するために、本発明に係る第１の発明では、キャビティ部に半溶融金属を射出充填した際、湯境が生じるような半溶融金属成形用金型であって、該湯境の生じる合流部を外部から挟んだ対向位置に連絡通路を介してオーバーフロー部を配設した。
【００１４】
第１の発明を主体とする第２の発明では、該連絡通路を同一直線上で且つ該合流部に対して略直交するように配設した。また、第１および第２の発明を主体とする第３の発明では、該連絡通路と該オーバーフロー部とから構成されるオーバーフロー空間部は、該半溶融金属成形用金型の開閉方向に広く、開閉方向と直交する方向に浅くするように構成した。
【００１５】
第１乃至３の発明を主体とする第４の発明では、該連絡通路は、同一断面積をなすように構成した。第１乃至４の発明を主体とする第５の発明では、該キャビティ部は本体部をなす第１キャビティ部と付随して設けられた第２キャビティ部とで構成され、該第１キャビティ部に充填された該半溶融金属の先端部が環状部をなす該第２キャビティ部を該環状部の左右から流通した後に合流して一体化する溶湯合流部と、該溶湯合流部を外部から挟んで互いに対向する位置に配設された２つの開口部と、それぞれの該開口部に連通される該連絡通路を介して第１オーバーフロー部と第２オーバーフロー部を設けた。
【００１６】
第１乃至４の発明を主体とする第６の発明では、該キャビティ部は本体部をなす第１キャビティ部と付随して設けられた第２キャビティ部と第３キャビティ部とで構成され、該半溶融金属の先端部が環状部をなす該第２キャビティ部と第３キャビティ部を該環状部の左右から流通した後に合流して一体化する溶湯合流部と、該溶湯合流部を外部から挟んで互いに対向する位置に配設された２つの開口部と、それぞれの該開口部に連通される該連絡通路を介して第１オーバーフロー部と第２オーバーフロー部を設けた。
【００１７】
第１，３，６の発明を主体とする第７の発明では、該第１オーバーフロー部または第２オーバーフロー部のうち少なくともいずれか一つを金型の合せ面から奥まった位置に設けるとともに、該直線上に位置する連絡通路を金型の縦軸線と交差するように設けた。第１乃至５の発明を主体とする第８の発明では、該第１オーバーフロー部と第２オーバーフロー部を金型の合せ面に望むように設けるとともに、該直線上に位置する連絡通路を金型の縦軸線と同一方向になるように設けた。さらに、第１、３、４、６、７の発明を主体とする第９の発明では、該金型に出入りするスライドコアを配設し、該スライドコアの前端部側に第１オーバーフロー部のアンダーカットを防止するスライドコアピンと、該第２オーバーフロー部のアンダーカットを防止する鋳抜きピンを配設した。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態による半溶融金属成形用金型について詳細に説明する。図１は本発明に係るオーバーフローゲートの縦軸線を金型の縦軸線と一致する位置に配設した半溶融金属成形用金型の概要図、図２は金型の型閉方向から見た半溶融金属の挙動を説明するための説明図、図３は金型の型閉方向と直交する方向から見た半溶融金属の挙動を説明するための説明図、図４は本発明に係るオーバーフロー空間部の寸法構成を説明する説明図、図５はオーバーフロー空間部を設けた金型の要部断面図、図６は本発明に係るオーバーフローゲートの縦軸線を金型の縦軸線と不一致となる位置に配設した半溶融金属成形用金型の概要図、図７は図６の要部拡大正面図、図８は押出しピンと金型間に空気抜きを設けた説明図、図９は図８のＡ−Ａ切断断面図である。
【００１９】
まず、実施例１と実施例２との違いを説明する。実施例１においては、第１オーバーフロー部５と第２オーバーフロー部１５を金型の合せ面上に設けるとともに、環状部を有した第２キャビティ部内で半溶融金属が合流する個所に生じる湯境を除去する目的で、第１オーバーフローゲート部３と第２オーバーフローゲート部１３を同一の縦軸線上に位置させ、同時に該縦軸線と金型の縦軸線を少なくとも平行となるように設けたものである。
【００２０】
また、実施例２においては、第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５を金型の合せ面から奥まった位置に設けるとともに、環状部を有した第２キャビティ部内で半溶融金属が合流する個所に生じる湯境を除去する目的で、第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３を直線上に位置させ、該直線と金型の縦軸線を少なくとも交差する方向（不一致）になるように設けたものである。
【００２１】
【実施例１】
以下、実施例１を図１と図５を用いて半溶融金属成形用金型の構造を説明する。符号１はキャビティ部、３は第１オーバーフローゲート部、５は第１オーバーフロー部、８は第１オーバーフロー空間部、１３は第２オーバーフローゲート部、１５は第２オーバーフロー部、１８は第２オーバーフロー空間部をそれぞれ示す。
【００２２】
キャビティ部１は、本体部をなす第１キャビティ部１ａと第１キャビティ部１ａに付随して第１キャビティ部１ａの上方部に位置するように連接された第２キャビティ部１ｂとが縦列配置された構成をなしている。
【００２３】
第２キャビティ部１ｂには、成形品の軸受部となる環状部が形成されており、半溶融金属Ｍはまず第１キャビティ部１ａに充填され、引続き第２キャビティ部１ｂの環状部内を下方部から左右方向に分岐しながら上方部に向かって流通した後、上方部で合流して一体化することが可能な半溶融金属成形用金型１０となっている。
【００２４】
また本実施例１では、湯境Ｙを生じる半溶融金属Ｍの合流部Ｊを挟んで第２キャビティ部１ｂの環状部から離間した対向する上下位置に、第１オーバーフロー空間部８と第２オーバーフロー空間部１８が配設されている。第１オーバーフロー空間部８は、合流部Ｊの上方部に位置するとともに、第２オーバーフロー空間部１８は、合流部Ｊの下方部に位置している。
【００２５】
ここで、第１オーバーフロー空間部８は、第１オーバーフローゲート部３と第１オーバーフロー部５とで構成されている。同様に、第２オーバーフロー空間部１８は、第２オーバーフローゲート部１３と第２オーバーフロー部１５とで構成される。
【００２６】
環状部をなす第２キャビティ部１ｂと第１オーバーフロー部５、第２オーバーフロー部１５との間は、第１オーバーフローゲート部３または第２オーバーフローゲート部１３とでそれぞれ接続されている。この第１オーバーフローゲート部３と第２キャビティ部１ｂの環状部と当接する部分には、第１オーバーフロー部５に通じる入口をなす第１開口部４を開口し、同様に第２オーバーフローゲート部１３が第２キャビティ部１ｂの環状部と当接する部分には、第２オーバーフロー部１５に通じる入口をなす第２開口部１６を開口している。また第１オーバーフローゲート部３および第２オーバーフローゲート部１３の通路の断面積は、途中変化することなく同一断面積が維持された構成をなす。
【００２７】
なお、本発明の第１オーバーフロー空間部８と第２オーバーフロー空間部１８は、図１に記載した第１オーバーフローゲート部３と第１オーバーフロー部５ならびに第２オーバーフローゲート部１３と第２オーバーフロー部１５とを備えた構成に限定されるものではなく、例えば、図１に示したような第１オーバーフロー部５と称した形状の部分を大きく延長した形状の第１オーバーフロー空間部８であってもよい。
【００２８】
図５に示す半溶融金属成形用金型１０は、固定型２０と可動型３０を備えており、両金型２０、３０の内部には成形品の形状に対応するキャビティ部１が形成されている。
【００２９】
そして、固定型２０と可動型３０の下端部には、半溶融金属Ｍをキャビティ部１に射出充填するための傾転自在な射出装置３４が設けられている。この射出装置３４とキャビティ部１間には、保持容器から半溶融金属Ｍの装填された竪型スリーブ３６を固定型２０と可動型３０の下端部に当接させてキャビティ部１に射出充填するために注入口３２が設けられている。
【００３０】
次に図４を用いて第１オーバーフロー空間部８と第２オーバーフロー空間部１８の寸法構成ならびに第２キャビティ部１ｂをなす半溶融金属Ｍの合流部Ｊの寸法構成について説明する。
【００３１】
湯境Ｙを生じる半溶融金属Ｍの合流部Ｊを挟んで第２キャビティ部１ｂの環状部から離間した対向する上方部に配設された第１オーバーフロー部５と下方部に配設された第２オーバーフロー部１５を有する。
【００３２】
第２キャビティ部１ｂと第１オーバーフロー部５および第２オーバーフロー部１５との連絡通路をなす第１オーバーフローゲート部３または第２オーバーフローゲート部１３とは、同一直線上で且つ湯境Ｙの生じる合流部Ｊに対して略直交するように配設してある。このため、合流部Ｊで発生する湯境Ｙを、より効率的に第１オーバーフロー部５と第２オーバーフロー部１５に導入して成形品か湯境Ｙの部分が残らないように除去することが可能である。
【００３３】
第１開口部４と第２開口部１６の断面積は矩形形状を有しており、横幅寸法がＧ（図４（Ａ））、縦幅寸法Ｈ（図４（Ｂ））で表される。一方、第２キャビティ部１ｂをなす環状部上部の合流部Ｊの第２キャビティ１ｂ寸法厚みはＴで表される。
【００３４】
本実施例１において、合流部Ｊで生じた湯境Ｙをスムースに排出するために、第１開口部４と第２開口部１６の断面積の寸法を小さくして第１オーバーフローゲート部３または第２オーバーフローゲート部１３内の流速を速くするようになっている。
【００３５】
このため、合流部Ｊの第２キャビティ１ｂの厚み寸法Ｔと第１開口部４と第２開口部１６の各横幅寸法Ｇ１、Ｇ２を比較した場合、一般的にはＧ（Ｇ１＝Ｇ２）＜Ｔとなるように決定することが好ましく、Ｇ（第１開口部４と第１開口部１６の横幅寸法）／Ｔ（合流部Ｊの第２キャビティ１ｂの厚み寸法）との比率は、３０〜７０％の範囲にすることが好ましい。
【００３６】
また、図４（Ｂ）に示すように、第１開口部４の縦幅寸法Ｈ１と第２開口部１６の縦幅寸法Ｈ２は、ほぼ同一の縦幅寸法Ｈ（Ｈ１＝Ｈ２）を有しており、第２キャビティ１ｂの縦幅寸法Ｗとの関係は、Ｈ／Ｗ＝７０〜１０５％となるように決定することが好ましい。実施例１では、Ｇ／Ｔ＝６５％、Ｈ／Ｗ＝１００％となる構成の第２キャビティ１ｂのものを使用した。
【００３７】
なお、本実施例１では、第１開口部４や第２開口部１６などの縦幅と横幅寸法を最適な寸法に調整することができるような形態のものを記載したが、本実施例１に限定されるものではなく、成形品の形状や型開方向を勘案して、所望の大きさの第１オーバーフロー空間部８と第２オーバーフロー空間部１８を所定の位置に配設すればよいのであって、特に形状としては限定されるものではない。
【００３８】
また、本実施例１における第１オーバーフロー空間部８と第２オーバーフロー空間部１８は、第２キャビティ部１ｂ内の全ての合流部Ｊに設ける必要はもちろんなく、湯境Ｙが発生することにより欠陥が生じる部位で、かつ金型設計上も第１オーバーフロー空間部８と第２オーバーフロー空間部１８を設けることにも問題がない部位の少なくとも１個所に設けてあればよい。
【００３９】
次に、本実施例１による半溶融成形用金型１０を用いた半溶融金属成形法について説明する。
【００４０】
まず、半溶融金属Ｍの製法について述べる。ラドルから保持容器（図示略）に注湯されたアルミニウム合金溶湯を、液相線に対して過熱度を１００℃未満に保持した結晶核促進元素を含むものであって、結晶核を含む成形温度以上の固液共存状態のアルミニウム合金溶湯を、熱伝導率が少なくとも１ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以上の材質を有する保持容器（図示略）から竪型スリーブ３６に治具を使用せず直接注湯した後、保持容器の外部より冷却用エアーを吹き付けて保持容器内の溶湯金属の温度が均一になるように冷却するのである。
【００４１】
成形に適した液相率として成形温度まで冷却し、５秒〜６０分間保持することにより、微細な初晶を溶湯金属中に晶出させる過程で誘導装置（加熱用コイル）により保持容器内のアルミニウム合金溶湯の各部の温度を、遅くとも成形する時までに所定の液相率を示す目標成形温度範囲内（本実施例１では、６００℃）に収まるように温度調整したものである。
【００４２】
なお、微細球状結晶を得るために添加する微細化剤の量は、Ｔｉ単独添加の場合、その量が０．０３％未満では微細化効果は小さく、０．０３％を超えれば粗大なＴｉ化合物が発生し延性が低下するので、Ｔｉは０．０３〜０．３％とする。
【００４３】
Ｔｉ、Ｂ複合添加では、Ｔｉが０．００５％未満であればその効果は小さく、０．３％を超えれば粗大なＴｉ化合物が発生し延性が低下するので、Ｔｉは０．００５〜０．３％とする。ＢはＴｉと相俟って微細化を促進するが、０．００１％未満であれば微細化効果は小さく、０．０１％を超えれて添加してもそれ以上の効果を期待できないので、Ｂは０．００１〜０．０１％とする。
【００４４】
前記保持容器で溶湯金属が目標の均一温度になった時点で、出来上がった半溶融金属Ｍを射出装置３４の竪型スリーブ３６内に充填する。半溶融金属Ｍを射出装置３４の竪型スリーブ３６内に充填する際に、すでに両金型２０、３０は閉じられており、固定型２０と固定型３０との間にキャビティ部１が形成されている。
【００４５】
そして、射出スイッチをＯＮにすると、射出装置３４のプランジャロッド３８が前進し、キャビティ部１に半溶融金属Ｍの充填を開始する。プランジャロッド３８の前進に伴い、半溶融金属Ｍは第１キャビティ部１ａを流動しながら充填し、流動している先端部の半溶融金属Ｍは、やがて第２キャビティ部１ｂの入口に到達する。
【００４６】
第２キャビティ部１ｂの入口に到達した半溶融金属Ｍは、軸受部分となる環状部の形状に合せて左右２つに分岐した後、徐々に環状部を時計回り方向と反時計回り方向とに充填しながら進行（図２（１））し、合流部Ｊにて合流する（図２（２））。
【００４７】
先端を流れる半溶融金属Ｍは、第２キャビティ部１ｂを流れる際に温度は低下し、低下した半溶融金属Ｍの先端部分が互いに合流しても、完全に一体化しない。そのため図２（２）に示すように、合流部Ｊには、合流する直前の半溶融金属Ｍの流れ方向に対して直交する方向に延在するように湯境Ｙが発生する。
【００４８】
合流部Ｊで湯境Ｙが発生した後、半溶融金属Ｍは引続き互いに反対方向に設けられた第１オーバーフローゲート部３と第２オーバーフローゲート部１３に流れ始めるが、この時湯境Ｙは第１オーバーフローゲート部３と第２オーバーフローゲート部１３の内部を流れる半溶融金属Ｍによって同伴される（図２（３））。
【００４９】
分流しながら第１オーバーフローゲート部３と第２オーバーフローゲート部１３の内部をそれぞれ流れ始めた半溶融金属Ｍは、製品欠陥の原因となる湯境Ｙを切断分離するように第１オーバーフロー部５と第２オーバーフロー部１５に流れ込む（図２（４））。
【００５０】
半溶融金属Ｍは、第１オーバーフロー部５と第２オーバーフロー部１５の占める容積が満杯になるまで流れ込むことによって第１キャビティ部１ａと第２キャビティ部１ｂからなるキャビティ部１への充填が完了する（図２（５））。充填が完了すると両金型２０、３０を冷却した後、可動型３０を型開すると成形品は可動型３０に同伴したまま型開される。この後、押出しピンを前進させて成形品を可動型３０から離型させる。両金型２０、３０から取り出された成形品は、次工程で第１オーバーフロー空間部８と第２オーバーフロー空間部１８が第２キャビティ部１ｂと接続する部分から切断され、最終成形品となる。
【００５１】
【実施例２】
次に、図６〜図９を用いて実施例２の半溶融金属成形用金型の構造を説明する。まず、図６は本実施例に係る第２キャビティ部５０ｂ内で半溶融金属Ｍが合流する合流部Ｊに生じる湯境Ｙを除去する目的で、第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３を同一の縦軸線上に位置させるとともに、該縦軸線と金型の縦軸線を交差する（不一致）となるように設けたものである。
【００５２】
実施例２において、図６を用いて自動車部品のナックルを対象製品として詳細に説明する。ここで、第２キャビティ部５０ｂと第３キャビティ部５０ｃとは構造が同一であるため、第２キャビティ部５０ｂを代表して説明する。図６において、符号５０はキャビティ部、５０ａは第１キャビティ部、５０ｂは第２キャビティ部、５３は第１オーバーフローゲート部、５４は第１開口部、５５は第１オーバーフロー部、５８は第１オーバーフロー部、６３は第２オーバーフローゲート部、６５は第２オーバーフロー部、６６は第２開口部および６８は第２オーバーフロー空間部を示す。
【００５３】
第２キャビティ部５０ｂは、射出装置３４側から最も離れた位置にあって本体部をなす第１キャビティ部５０ａの上方部に連接されており、逆に第３キャビティ部５０ｃは第１キャビティ部５０ａの下方部に連接された構成をなしている。
【００５４】
図７は図６の要部拡大正面図であり、第２キャビティ部５０ｂは、ナックル成形品の軸受部となる環状部が形成されており、成形時に第１キャビティ部５０ａに充填された半溶融金属Ｍの先端部が第２キャビティ部５０ｂの環状部を下方位置から左右方向に分岐しながら上方位置に向かって流通した後、上方斜め位置Ｃで合流しここで合流部Ｊを形成し一体化することが可能な半溶融金属成形用金型１０となっている。
【００５５】
本実施例２では、湯境Ｙを生じる半溶融金属Ｍの合流部Ｊを挟んで第２キャビティ部５０ｂの環状部から離間した対向する上下位置に、第１オーバーフロー空間部５８と第２オーバーフロー空間部６８が配設されている。第１オーバーフロー空間部５８は、合流部Ｊの上方部に位置するとともに、第２オーバーフロー空間部６８は、合流部Ｊの下方部に位置するように構成されている。この合流部Ｊは、環状部を有する第２キャビティ部５０ｂが左右対称となるような中心線の位置と、第２キャビティ部５０ｂと第２オーバーフローゲート部６３の中心部を通る中心線とが一致する部分に発生する構成にすることが望ましい。
【００５６】
まず、第１オーバーフロー空間部５８は、第１オーバーフローゲート部５３と第１オーバーフロー部５５とで構成されている。同様に、第２オーバーフロー空間部６８は、第２オーバーフローゲート部６３と第２オーバーフロー部６５とで構成される。
【００５７】
第２キャビティ部５０ｂの環状部と第１オーバーフロー部５５または第２オーバーフロー部６５との間は、第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３でそれぞれ接続されている。この第１オーバーフローゲート部５３と第２キャビティ部５０ｂの環状部と直交する部分には、第１開口部５４が開口し、同様に第２オーバーフローゲート部６３が第２キャビティ部５０ｂの環状部と直交する部分には、第２開口部６６が開口している。
【００５８】
このように第１開口部５４と第２開口部６６とを設けることにより、合流部Ｊで発生する湯境Ｙを、より効率的に第１オーバーフロー空間部５８と第２オーバーフロー空間部６８に導入して除去することが可能である。また第１オーバーフローゲート部５３および第２オーバーフローゲート部６３の通路の断面積は、途中変化することなく同一断面積が維持された構成をなす。なお、第１オーバーフローゲート部５３または第２オーバーフローゲート部６３の断面積は、連絡通路を通して同一断面積をなすように構成されているが、変えてもよい。
【００５９】
第１オーバーフローゲート部５３または第２オーバーフローゲート部６３の断面積は、第２キャビティ部５０ｂの環状部の寸法が大きい場合は、半溶融金属Ｍが環状部内を流れた後合流部Ｊにおいて、左右から概略水平方向に近い反対方向のベクトルが作用しお互いに押し合うことになる。このような水平方向のベクトルが作用すると、第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３内を流れる流速は、環状部内を流れる半溶融金属Ｍの流速と比較して速い流速が得られるような断面積にする必要がある。
【００６０】
逆に、第２キャビティ部５０ｂの環状部の寸法が小さい場合は、半溶融金属Ｍが環状部内を流れた後合流部Ｊにおいて、左右からやや斜め上方向に向かうベクトルが作用しお互いに反対方向に押し合うことになる。このような斜め上方向に向かうベクトルが作用すると、第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３内を流れる半溶融金属Ｍの流速は、前記した第２キャビティ部５０ｂの環状部の寸法が大きい場合と比べて遅い流速が得られるような断面積にしてもよい。
【００６１】
本実施例２においては、第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５が固定型２０と可動型３０の合せ面位置に配設できず、この合せ面位置から離れた可動型３０内に配設されているため、このような第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５をアンダーカットとみなし、可動型３０から成形品を取り出し易くするために、図７に示すような可動型３０に対して出し入れ自由なスライドコアピン７０が配設してある。なお、本実施例では成形品の形状のために、第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５を可動型３０内にある場合について説明したが、これに限定されるものではなく、成形品の形状によっては固定型２０内に設けても同様の結果が得られる。
【００６２】
スライドコアピン７０はスライドコア７２の前面部に固着されており、スライドコア７２の後端部に固着されたシリンダロッドによって前後進可能な構成となっている。一方、第１オーバーフロー部５５と対向する位置に第２オーバーフロー部６５が配設されている。この第２オーバーフロー部６５は、符号７４で示す鋳抜きピンを型内に出し入れすることによって形成可能な構造となっている。因みに、第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５の容積Ｖ１の大きさは、第２キャビティ部５０ｂの環状部の容積Ｖ２とほぼ同一の容積（Ｖ１＝Ｖ２）となるようにしてもよいし、異なっていてもよい。なお、符号７６は半溶融金属Ｍの外周部にできた酸化物などの不純物を捕捉するトラップリング、７７はビスケットを示す。
【００６３】
第２キャビティ部５０ｂと第１オーバーフローゲート部５３の直交部分には、第１開口部５４を開口し、同様に第２キャビティ部５０ｂと第２オーバーフローゲート部６３の直交部分には、第２開口部６６を開口している。
【００６４】
符号７８はエアーベント溝を示す。本実施例２では、第１オーバーフロー部５５が型内に配設されているため、半溶融金属Ｍを射出装置３４でキャビティ部５０に鋳込みながら成形しようとすると、半溶融金属Ｍがキャビティ部５０を充満するに従ってキャビティ部５０内に残留する空気は第１オーバーフロー部５５内に流れ込むことになる。第１オーバーフロー部５５内に流れ込んだ空気は、可動型３０とスライドコアピン７０との間に設けられた通常より大き目の溝幅を有したエアーベント溝７８から金型２０、３０の外部に排出されるようになっている。なお、エアーベント溝７８の溝幅は０．１〜０．２ｍｍとなっている。
【００６５】
図８は押出しピンと金型間に空気抜きを設けた説明図、図９は図８のＡ−Ａ切断断面図である。図８に押出しピン８０を示す。この押出しピン８０は可動型３０に対して直交する方向に外部から出入りするように構成されており、成形品を可動型３０から取り外し易いように成形品を押指圧するために配設されている。
【００６６】
押出しピン８０と可動型３０との間には、エアーベント溝８２が設けられている。このエアーベント溝８２は、図８に示すように第１オーバーフロー部５５内に流れ込んだ空気が、半溶融金属Ｍがキャビティ部５０を充満する際に可動型３０と押出しピン８０との間に設けられたエアーベント溝８２から金型２０、３０の外部に排出されるようになっている。押出しピン８０と可動型３０との間の隙間は、０．１ｍｍとなっているが、これは第１オーバーフロー部５５内に流れ込んだ空気を外部に排出し易くするために、通常の隙間（０．０１５〜０．０５ｍｍ）より大きくなっている。
【００６７】
なお、第１開口部５４と第２開口部６６の断面積は矩形形状を有しており、実施例１で示した各寸法構成とほぼ同一であるため、ここでは説明を省略する。
【００６８】
次に、本実施例２による半溶融成形用金型１０を用いた半溶融金属成形法について説明する。
【００６９】
まず、第１実施例と同様に、アルミニウム合金溶湯をラドルから保持容器（図示略）に注湯して半溶融金属Ｍを得る。次いで、前記保持容器で溶湯金属が目標の均一温度になった時点で、出来上がった半溶融金属Ｍを射出装置３４の竪型スリーブ３６内に充填する。半溶融金属Ｍを射出装置３４の竪型スリーブ３６内に充填する際に、すでに両金型２０、３０は閉じられており、固定型２０と固定型３０との間にキャビティ部５０が形成されている。
【００７０】
そして、射出スイッチをＯＮにすると、射出装置３４のプランジャロッド３８が前進し、キャビティ部５０に半溶融金属Ｍの充填を開始する。プランジャロッド３８の前進に伴い、半溶融金属Ｍはまず第３キャビティ部５０ｃ内に充填される。半溶融金属Ｍが第３キャビティ部５０ｃへ流れ込むとき、第３キャビティ部５０ｃに滞留する空気はエアーベント溝８２から排出される。
【００７１】
引続き第１キャビティ部５０ａを流動しながら上昇し、流動している先端部の半溶融金属Ｍは、やがて第２キャビティ部５０ｂの入口に到達する。第２キャビティ部５０ｂの入口に到達した半溶融金属Ｍは、軸受部分となる環状部の形状に合せて左右２つに分岐した後、徐々に環状部を時計回り方向と反時計回り方向とに充填しながら進行し、合流部Ｊにて合流する。半溶融金属Ｍの上昇に伴って第２キャビティ部５０ｂ内に残留する空気は、スライドコアピン７０と可動型３０との間に設けられたエアーベント溝７８から可動型３０の外部に排出される。
【００７２】
先端を流れる半溶融金属Ｍは、第２キャビティ部５０ｂを流れる際に温度は低下し、低下した半溶融金属Ｍの先端部分が互いに合流しても、完全に一体化しない。そのため合流部Ｊには、合流する直前の半溶融金属Ｍの流れ方向に対して直交する方向に延在するように湯境Ｙが発生する。
【００７３】
合流部Ｊで湯境Ｙが発生した後、半溶融金属Ｍは引第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３にそれぞれ流れ始めるが、この時湯境Ｙは第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３の内部を流れる半溶融金属Ｍによって同伴される。
【００７４】
分流しながら第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３の内部をそれぞれ流れ始めた半溶融金属Ｍは、製品欠陥の原因となる湯境Ｙを切断分離するように第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５に流れ込む。
【００７５】
半溶融金属Ｍは、第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５の占める容積が満杯になるまで流れ込むことによって第１キャビティ部５０ａ、第２キャビティ部５０ｂ、第３キャビティ部５０ｃへの充填が完了する。充填が完了すると両金型２０、３０を冷却した後、可動型３０を型開すると成形品は可動型３０に同伴したまま型開される。この後、アンダーカットの部分である第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５を可動型３０から成形品を取り出し易くするために、前進限にある鋳抜きピン７４とスライドコアピン７０を後退させるとともに、押出しピン８０を前進させて成形品を可動型３０から離型させる。
【００７６】
両金型２０、３０から取り出された成形品は、次工程で第１オーバーフロー空間部５８と第２オーバーフロー空間部６８が第２キャビティ部５０ｂと接続する部分から切断され、最終成形品となる。
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明では、半溶融金属の成形時に得られる湯境やガスの残留に伴う成形品の欠陥を防止するようにしたことにより、機械強度の高い成形品を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るオーバーフローゲートの縦軸線を金型の縦軸線と一致する位置に配設した半溶融金属成形用金型の概要図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】本発明に係る金型の型閉方向から見た半溶融金属の挙動を説明するための説明図である。
【図３】本発明に係る金型の型閉方向と直交する方向から見た半溶融金属の挙動を説明するための説明図である。
【図４】本発明に係るオーバーフロー空間部の寸法構成を説明する説明図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図５】本発明に係るオーバーフロー空間部を設けた金型の要部断面図であり、（Ａ）側面図、（Ｂ）は正面図である。
【図６】本発明に係るオーバーフローゲートの縦軸線を金型の縦軸線と不一致となる位置に配設した半溶融金属成形用金型の概要図である。
【図７】図６の要部拡大正面である。
【図８】押出しピンと金型間に空気抜きを設けた説明図である。
【図９】図８のＡ−Ａ切断断面図である。
【図１０】従来の半溶融金属成形用金型に設けられていたオーバーフロー空間の構造を有するキャビティ構造の概要図である。
【図１１】キャビティ部内に半溶融金属Ｍを流動した場合の挙動を金型型閉方向から見た概念図である。
【図１２】キャビティ部内に半溶融金属Ｍを流動した場合の挙動を金型型閉方向と直交する方向から見た概念図である。
【符号の説明】
１　　　キャビティ部
１ａ　　第１キャビティ部
１ｂ　　第２キャビティ部
３　　　第１オーバーフローゲート部
４　　　第１開口部
５　　　第１オーバーフロー部
８　　　第１オーバーフロー空間部
１０　　半溶融金属成形用金型
１３　　第２オーバーフローゲート部
１５　　第２オーバーフロー部
１６　　第２開口部
１８　　第２オーバーフロー空間部
２０　　固定型
３０　　可動型
３２　　注入口
３４　　射出装置
３６　　竪型スリーブ
３８　　プランジャロッド
５０　　キャビティ部
５０ａ　第１キャビティ部
５０ｂ　第２キャビティ部
５０ｃ　第３キャビティ部
５３　　第１オーバーフローゲート部
５４　　第１開口部
５５　　第１オーバーフロー部
５８　　第１オーバーフロー空間部
６３　　第２オーバーフローゲート部
６５　　第２オーバーフロー部
６６　　第２開口部
６８　　第２オーバーフロー空間部
７０　　スライドコアピン
７２　　スライドコア
７４　　鋳抜きピン
７６　　トラップリング
７７　　ビスケット
７８　　エアーベント溝
８０　　押出しピン
８２　　エアーベント溝
１０３　オーバーフローゲート
１０５　オーバーフロー部
１０８　オーバーフロー空間部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mold for forming a semi-molten metal, and more particularly to a mold for preventing a hot boundary generated when semi-molten metal joins in an annular portion serving as a bearing in a cavity to obtain a good molded product. The present invention relates to a mold for forming a molten metal.
[0002]
[Prior art]
The half-molten metal forming method called the thixocasting method is a method in which a so-called light metal such as aluminum, magnesium, or an aluminum alloy is filled into a mold in a semi-molten state to cast and mold a molded product.
[0003]
However, in the semi-solid metal forming method, since the temperature of the molten metal at the time of forming is lower than that of the conventional casting method, there is a problem that a hot boundary including a gas defect or the like is easily generated at a junction of the semi-solid metal M or the like. have. This hot junction is particularly likely to occur when manufacturing a product having a complicated shape, for example, a product having a complicated shape having a portion where the semi-molten metal joins and merges in a mold. Since the strength of the molded product at that portion is significantly reduced, this is a major problem in performing the semi-solid metal forming method.
[0004]
In the mold used in the conventional casting method described above, an overflow space is provided near the junction as a measure against the hot junction generated at the junction, and the hot junction generated at the junction flows into the overflow space. In general, the mold used for the semi-solid metal forming method is similar to the mold used for the conventional casting method. In general, it is structured to flow away from the molded product.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the use of the conventional semi-molten metal forming mold shown in FIGS. 10 to 12 has the following problems.
[0006]
FIG. 10 is a schematic view of a cavity structure having an overflow space structure provided in a conventional semi-solid metal molding die. The overflow space 108 shown in FIG. 10 is based on the assumption that there is a structure having, for example, an annular portion in a part of the cavity 100 corresponding to the shape of the molded product. The semi-molten metal M is provided at one location in the cavity 100 at the junction where the semi-molten metal M joins at the annular portion.
[0007]
As shown in FIG. 10, the size of the overflow gate portion 103 used in the conventional mold is designed to be shallow in the opening and closing direction of the mold and generally deep in a direction orthogonal to the opening and closing direction. I have.
[0008]
This is for facilitating the mold processing at the time of manufacturing the mold and for considering the release of the molded product at the time of molding. In the conventional casting method in which the metal is completely melted, the overflow gate 103 having the above-described structure allows the hot junction Y to completely flow into the overflow section 105 without any problem and be separated and removed from the molded product. There is no problem in doing it.
[0009]
FIG. 11 is a conceptual view of the behavior when the semi-molten metal M flows into the cavity 100 as viewed from the mold closing direction. The behavior of the semi-molten metal M will be described with reference to FIG. The semi-molten metal M flowing into the annular portion of the cavity portion 100 of the mold advances while gradually filling the annular portion as shown in FIG. 11A, and finally joins at the junction J. Since the temperature of the front end portion of the semi-molten metal M decreases at the annular portion, even if the front end portions of the lowered semi-molten metal M merge with each other, they cannot be completely integrated, and as shown in FIG. The hot water boundary Y as shown occurs. In particular, in the case of high-speed injection, a large hot water boundary Y is formed by entraining air or the like.
[0010]
In FIG. 11 (3), a part of the generated hot water boundary Y is caused to flow out to the overflow gate portion 103 side together with the flow of the semi-molten metal M, which is different from the conventional casting method in which the metal is completely melted. 11 (4) and FIG. 11 (5), it is impossible to flow the entirety of the hot water boundary Y, whose flowability has dropped significantly due to a further decrease in temperature from the semi-molten metal M, to the overflow portion 105. As described above, there is a problem that the hot junction Y generated on the side opposite to the side on which the overflow gate section 103 is disposed remains in the cavity section 100 and causes a product defect.
[0011]
FIG. 12 is a conceptual diagram of the behavior when the semi-molten metal M flows into the cavity portion 100 as viewed from a direction orthogonal to the mold closing direction. The behavior of the semi-molten metal M will be described with reference to FIG. I do. When a conventional semi-solid molding die as shown in FIG. 12 is used to form the overflow gate portion 103, unlike the conventional casting method in which the metal is completely melted, depending on the direction of the mating surface of the die, an annular shape is formed. When the width of the cavity 100 having the cavity portion is different from the width of the overflow gate 103, a step is formed at the corner of the cavity 100, and air is trapped at the corner. A problem arises in that a defect or the like and the remaining hot-water boundary Y result in a product defect. There is a disadvantage that such a problem is particularly likely to occur when a semi-molten metal M having poor fluidity is used.
[0012]
An object of the present invention is to provide a mold for forming a semi-molten metal in which a simple structure is used to prevent a product defect due to a molten metal boundary of a semi-molten metal or a residual gas by focusing on the above problems. It is.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, the first invention according to the present invention relates to a mold for forming a semi-molten metal in which a semi-solid metal is formed when a semi-molten metal is injected and filled into a cavity portion. An overflow portion was disposed via a communication passage at a position facing the junction where the hot water boundary occurs from outside.
[0014]
In the second invention mainly based on the first invention, the communication passage is disposed on the same straight line and substantially orthogonal to the junction. Further, in the third invention mainly based on the first and second inventions, the overflow space formed by the communication passage and the overflow portion is wide in the opening and closing direction of the mold for forming a semi-molten metal, It is configured to be shallow in the direction perpendicular to the opening and closing direction.
[0015]
In the fourth invention mainly based on the first to third inventions, the communication passage is configured to have the same cross-sectional area. In a fifth aspect of the present invention, which is mainly based on the first to fourth aspects, the cavity is constituted by a first cavity forming a main body and a second cavity provided in association with the first cavity. A molten metal merging portion in which the tip portion of the filled semi-molten metal flows through the second cavity portion forming an annular portion from the left and right sides of the annular portion and then merges and merges; A first overflow portion and a second overflow portion are provided via two openings disposed at positions facing each other and the communication passage communicating with each of the openings.
[0016]
In the sixth aspect of the invention, which is mainly based on the first to fourth aspects, the cavity portion is constituted by a first cavity portion forming a main body portion, a second cavity portion provided in association with the first cavity portion, and a third cavity portion. A molten metal merging portion in which the front end portion of the semi-molten metal forms an annular portion, flows through the second cavity portion and the third cavity portion from the left and right sides of the annular portion, and then merges and integrates; , Two openings disposed at positions facing each other, and a first overflow portion and a second overflow portion provided through the communication passage communicating with each of the openings.
[0017]
In the seventh invention mainly based on the first, third, and sixth inventions, at least one of the first overflow portion and the second overflow portion is provided at a position recessed from a mating surface of a mold, and A communication passage located on a straight line was provided so as to intersect the longitudinal axis of the mold. According to an eighth aspect of the invention, which is mainly based on the first to fifth aspects, the first overflow portion and the second overflow portion are provided as desired on the mating surfaces of the mold, and the communication passage located on the straight line is formed by the mold. In the same direction as the vertical axis. Further, in a ninth invention mainly based on the first, third, fourth, sixth and seventh inventions, a slide core which enters and exits the mold is disposed, and a first overflow portion is provided on a front end side of the slide core. A slide core pin for preventing undercut and a cast pin for preventing undercut of the second overflow portion are provided.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a mold for forming a semi-solid metal according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a mold for forming a semi-molten metal in which the longitudinal axis of the overflow gate according to the present invention coincides with the longitudinal axis of the mold, and FIG. 2 is a half view of the mold as viewed from the mold closing direction. FIG. 3 is an explanatory view for explaining the behavior of the molten metal, FIG. 3 is an explanatory view for explaining the behavior of the semi-molten metal viewed from a direction orthogonal to the mold closing direction of the mold, and FIG. 4 is an overflow space according to the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a mold provided with an overflow space, and FIG. 6 is a position where the vertical axis of the overflow gate according to the present invention does not coincide with the vertical axis of the mold. 7, FIG. 7 is an enlarged front view of an essential part of FIG. 6, FIG. 8 is an explanatory view in which an air vent is provided between the extrusion pin and the mold, and FIG. 9 is A in FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along the line A-A.
[0019]
First, the difference between the first embodiment and the second embodiment will be described. In the first embodiment, the first overflow portion 5 and the second overflow portion 15 are provided on the mating surface of the mold, and a hot boundary formed at a place where the semi-molten metal joins in the second cavity portion having the annular portion. For the purpose of removal, the first overflow gate section 3 and the second overflow gate section 13 are positioned on the same vertical axis, and at the same time, the vertical axis and the vertical axis of the mold are provided so as to be at least parallel. .
[0020]
In the second embodiment, the first overflow portion 55 and the second overflow portion 65 are provided at a position deep from the mating surface of the mold, and the portion where the semi-molten metal joins in the second cavity portion having the annular portion. The first overflow gate 53 and the second overflow gate 63 are positioned on a straight line for the purpose of removing the hot water boundary generated in the mold, and the first overflow gate 53 and the second overflow gate 63 are positioned so as to at least intersect (mismatch) the straight line and the longitudinal axis of the mold. It is provided.
[0021]
Embodiment 1
Embodiment 1 Hereinafter, the structure of a mold for forming a semi-solid metal will be described with reference to FIG. 1 and FIG. Reference numeral 1 denotes a cavity portion, 3 denotes a first overflow gate portion, 5 denotes a first overflow portion, 8 denotes a first overflow space portion, 13 denotes a second overflow gate portion, 15 denotes a second overflow portion, and 18 denotes a second overflow space. Parts are shown.
[0022]
The cavity section 1 includes a first cavity section 1a forming a main body section and a second cavity section 1b attached to the first cavity section 1a and connected to the first cavity section 1a so as to be located above the first cavity section 1a. Configuration.
[0023]
An annular portion serving as a bearing portion of a molded product is formed in the second cavity portion 1b, and the semi-molten metal M is first filled in the first cavity portion 1a, and then a lower portion is formed in the annular portion of the second cavity portion 1b. After flowing toward the upper part while branching in the left-right direction from above, a semi-molten metal molding die 10 that can be merged and integrated at the upper part.
[0024]
Further, in the first embodiment, the first overflow space 8 and the second overflow space 8 are located at opposite upper and lower positions separated from the annular portion of the second cavity portion 1b with the merging portion J of the semi-molten metal M causing the hot junction Y therebetween. A space 18 is provided. The first overflow space 8 is located above the junction J, and the second overflow space 18 is located below the junction J.
[0025]
Here, the first overflow space section 8 includes the first overflow gate section 3 and the first overflow section 5. Similarly, the second overflow space section 18 includes a second overflow gate section 13 and a second overflow section 15.
[0026]
The second cavity portion 1b, which forms an annular portion, and the first overflow portion 5 and the second overflow portion 15 are connected to the first overflow gate portion 3 or the second overflow gate portion 13, respectively. A first opening 4 serving as an entrance leading to the first overflow portion 5 is opened in a portion where the first overflow gate portion 3 and the annular portion of the second cavity portion 1b are in contact with each other. A second opening 16 serving as an entrance leading to the second overflow portion 15 is opened in a portion of the second cavity portion 1b which comes into contact with the annular portion. The cross-sectional areas of the passages of the first overflow gate section 3 and the second overflow gate section 13 have the same cross-sectional area without being changed on the way.
[0027]
The first overflow space 8 and the second overflow space 18 of the present invention correspond to the first overflow gate 3 and the first overflow 5 shown in FIG. 1 and the second overflow gate 13 and the second overflow 15. However, the present invention is not limited to the configuration including the first overflow space portion 8. For example, the first overflow space portion 8 may have a shape substantially extended from a portion having a shape called the first overflow portion 5 as shown in FIG. 1. .
[0028]
The mold 10 for forming a semi-molten metal shown in FIG. 5 includes a fixed mold 20 and a movable mold 30, and a cavity 1 corresponding to the shape of a molded product is formed inside both molds 20 and 30. I have.
[0029]
At the lower ends of the fixed mold 20 and the movable mold 30, a tiltable injection device 34 for injecting and filling the semi-molten metal M into the cavity 1 is provided. Between the injection device 34 and the cavity 1, a vertical sleeve 36 loaded with semi-molten metal M from a holding container is brought into contact with the lower ends of the fixed mold 20 and the movable mold 30 to inject and fill the cavity 1. For this purpose, an injection port 32 is provided.
[0030]
Next, the dimensional configuration of the first overflow space 8 and the second overflow space 18 and the dimensional configuration of the junction J of the semi-molten metal M forming the second cavity 1b will be described with reference to FIG.
[0031]
A first overflow portion 5 disposed at an upper portion opposite to the annular portion of the second cavity portion 1b and a first overflow portion disposed at a lower portion of the second cavity portion 1b with the junction portion J of the semi-molten metal M causing the hot junction Y therebetween. It has two overflow sections 15.
[0032]
The first overflow gate portion 3 or the second overflow gate portion 13 forming a communication path between the second cavity portion 1b and the first overflow portion 5 and the second overflow portion 15 are merged on the same straight line and in which a hot junction Y occurs. It is disposed so as to be substantially orthogonal to the part J. For this reason, it is possible to more efficiently introduce the hot-water boundary Y generated at the junction J into the first overflow portion 5 and the second overflow portion 15 so that the molded product or the hot-water boundary Y does not remain. It is possible.
[0033]
The cross-sectional area of the first opening 4 and the second opening 16 has a rectangular shape, and the width is represented by G (FIG. 4A) and the height H (FIG. 4B). . On the other hand, the dimension thickness of the second cavity 1b of the junction J on the upper part of the annular portion forming the second cavity 1b is represented by T.
[0034]
In the first embodiment, in order to smoothly discharge the hot water boundary Y generated at the junction J, the cross-sectional area of the first opening 4 and the second opening 16 is reduced and the first overflow gate 3 or The flow velocity in the second overflow gate 13 is increased.
[0035]
Therefore, when the thickness T of the second cavity 1b of the junction J and the widths G1 and G2 of the first opening 4 and the second opening 16 are compared, generally G (G1 = G2) < T is preferably determined, and the ratio of G (the width dimension of the first opening 4 and the first opening 16) / T (the thickness dimension of the second cavity 1b of the junction J) is 30 to Preferably, it is in the range of 70%.
[0036]
Further, as shown in FIG. 4B, the vertical width H1 of the first opening 4 and the vertical width H2 of the second opening 16 have substantially the same vertical width H (H1 = H2). It is preferable that the relationship with the vertical width dimension W of the second cavity 1b is determined so that H / W = 70 to 105%. In the first embodiment, the second cavity 1b having the configuration of G / T = 65% and H / W = 100% was used.
[0037]
In the first embodiment, the first opening 4 and the second opening 16 and the like are described in such a form that the vertical width and the horizontal width can be adjusted to optimal dimensions. The first overflow space portion 8 and the second overflow space portion 18 having desired sizes may be disposed at predetermined positions in consideration of the shape of the molded product and the direction of opening the mold. Therefore, the shape is not particularly limited.
[0038]
In addition, the first overflow space 8 and the second overflow space 18 in the first embodiment need not be provided at all the converging portions J in the second cavity 1b, and the defect is caused by the occurrence of the hot water boundary Y. The first overflow space 8 and the second overflow space 18 may be provided in at least one of the portions where the first overflow space 8 and the second overflow space 18 are not problematic in terms of mold design.
[0039]
Next, a semi-solid metal molding method using the semi-solid molding die 10 according to the first embodiment will be described.
[0040]
First, a method for producing the semi-molten metal M will be described. An aluminum alloy melt poured from a ladle into a holding vessel (not shown) containing a crystal nucleus accelerating element which has a degree of superheat of less than 100 ° C. with respect to a liquidus line, and includes a forming temperature including crystal nuclei. The molten aluminum alloy in the solid-liquid coexistence state is poured directly from a holding container (not shown) having a material having a thermal conductivity of at least 1 kcal / m · hr · ° C. into the vertical sleeve 36 without using a jig. After that, cooling air is blown from the outside of the holding container to cool the molten metal in the holding container so that the temperature thereof becomes uniform.
[0041]
By cooling to the molding temperature as a liquid phase ratio suitable for molding and holding for 5 seconds to 60 minutes, a fine primary crystal is crystallized in the molten metal by an induction device (heating coil) in the process of crystallizing in the molten metal. The temperature of each part of the aluminum alloy melt was adjusted so as to fall within a target forming temperature range (600 ° C. in the first embodiment) showing a predetermined liquidus ratio at the latest by the time of forming.
[0042]
In addition, in the case of adding Ti alone, the amount of the refining agent added to obtain fine spherical crystals is small when the amount is less than 0.03%, and is small when the amount exceeds 0.03%. Is generated and ductility is reduced, so that Ti is set to 0.03 to 0.3%.
[0043]
In the case of adding Ti and B, if Ti is less than 0.005%, the effect is small. If it exceeds 0.3%, coarse Ti compounds are generated and ductility is reduced. 3%. B promotes miniaturization in combination with Ti, but if it is less than 0.001%, the effect of miniaturization is small, and if it exceeds 0.01%, no further effect can be expected. Is 0.001 to 0.01%.
[0044]
When the molten metal reaches a target uniform temperature in the holding container, the completed semi-molten metal M is filled in the vertical sleeve 36 of the injection device 34. When the semi-molten metal M is filled into the vertical sleeve 36 of the injection device 34, the dies 20 and 30 are already closed, and the cavity 1 is formed between the fixed mold 20 and the fixed mold 30. ing.
[0045]
Then, when the injection switch is turned ON, the plunger rod 38 of the injection device 34 advances, and the filling of the cavity 1 with the semi-molten metal M is started. As the plunger rod 38 advances, the semi-molten metal M fills the first cavity portion 1a while flowing, and the flowing semi-molten metal M at the leading end eventually reaches the inlet of the second cavity portion 1b.
[0046]
The semi-molten metal M that has reached the entrance of the second cavity portion 1b is branched into two right and left portions in accordance with the shape of the annular portion serving as the bearing portion, and then gradually moves the annular portion clockwise and counterclockwise. It progresses while filling (FIG. 2 (1)), and merges at the junction J (FIG. 2 (2)).
[0047]
The temperature of the semi-molten metal M flowing at the tip decreases when flowing through the second cavity portion 1b, and the semi-molten metal M does not completely integrate even if the decreased tip portions of the semi-molten metal M merge with each other. Therefore, as shown in FIG. 2 (2), a hot junction Y is generated at the junction J so as to extend in a direction orthogonal to the flow direction of the semi-molten metal M immediately before the junction.
[0048]
After the hot junction Y occurs at the junction J, the semi-molten metal M continues to flow to the first overflow gate portion 3 and the second overflow gate portion 13 provided in opposite directions from each other. It is entrained by the semi-molten metal M flowing inside the first overflow gate 3 and the second overflow gate 13 (FIG. 2 (3)).
[0049]
The semi-molten metal M that has begun to flow inside the first overflow gate portion 3 and the second overflow gate portion 13 while shunting is separated from the first overflow portion 5 so as to cut and separate the hot junction Y that causes product defects. It flows into the second overflow section 15 (FIG. 2 (4)).
[0050]
The semi-molten metal M flows until the volume occupied by the first overflow portion 5 and the second overflow portion 15 becomes full, thereby completing the filling of the cavity portion 1 including the first cavity portion 1a and the second cavity portion 1b. (FIG. 2 (5)). When the filling is completed, the molds 20 and 30 are cooled and then the movable mold 30 is opened, and the molded product is opened while being accompanied by the movable mold 30. After that, the extrusion pin is advanced to release the molded product from the movable mold 30. The molded product taken out from both dies 20, 30 is cut in the next step from the portion where the first overflow space 8 and the second overflow space 18 are connected to the second cavity 1b, and becomes the final molded product.
[0051]
Embodiment 2
Next, the structure of the semi-solid metal forming mold of Example 2 will be described with reference to FIGS. First, FIG. 6 shows a first overflow gate 53 and a second overflow gate 53 for removing a hot junction Y generated at a junction J where the semi-molten metal M joins in the second cavity 50b according to the present embodiment. 63 are provided on the same vertical axis, and are provided so as to intersect (mismatch) with the vertical axis of the mold.
[0052]
In Embodiment 2, a knuckle of an automobile part will be described in detail with reference to FIG. Here, since the second cavity portion 50b and the third cavity portion 50c have the same structure, the second cavity portion 50b will be described as a representative. 6, reference numeral 50 denotes a cavity, 50a denotes a first cavity, 50b denotes a second cavity, 53 denotes a first overflow gate, 54 denotes a first opening, 55 denotes a first overflow, and 58 denotes a first overflow. The overflow portion, 63 indicates a second overflow gate portion, 65 indicates a second overflow portion, 66 indicates a second opening, and 68 indicates a second overflow space portion.
[0053]
The second cavity portion 50b is located farthest from the injection device 34 side and is connected to an upper portion of the first cavity portion 50a forming the main body, and conversely, the third cavity portion 50c is connected to the first cavity portion 50a. Is connected to the lower part of the vehicle.
[0054]
FIG. 7 is an enlarged front view of a main part of FIG. 6, in which the second cavity portion 50b has an annular portion serving as a bearing portion of a knuckle molded product, and is filled in the first cavity portion 50a during molding. After the tip end of the metal M flows toward the upper position while branching from the lower position to the left and right in the annular portion of the second cavity portion 50b, it merges at the upper diagonal position C, where the junction J is formed and integrated. This is a mold 10 for forming a semi-solid metal that can be formed.
[0055]
In the second embodiment, the first overflow space 58 and the second overflow space are located at opposite upper and lower positions separated from the annular portion of the second cavity portion 50b with the merging portion J of the semi-molten metal M forming the hot junction Y therebetween. A part 68 is provided. The first overflow space 58 is located above the junction J, and the second overflow space 68 is located below the junction J. In the merging portion J, the position of the center line at which the second cavity portion 50b having the annular portion is symmetrical with the center line passing through the center portion of the second cavity portion 50b and the center portion of the second overflow gate 63 coincides with each other. It is desirable to adopt a configuration that occurs in the portion where the noise occurs.
[0056]
First, the first overflow space section 58 includes a first overflow gate section 53 and a first overflow section 55. Similarly, the second overflow space section 68 includes a second overflow gate section 63 and a second overflow section 65.
[0057]
The annular portion of the second cavity portion 50b and the first overflow portion 55 or the second overflow portion 65 are connected by a first overflow gate portion 53 and a second overflow gate portion 63, respectively. A first opening 54 is opened in a portion orthogonal to the first overflow gate portion 53 and the annular portion of the second cavity portion 50b. Similarly, the second overflow gate portion 63 is connected to the annular portion of the second cavity portion 50b. A second opening 66 is opened in the orthogonal part.
[0058]
By providing the first opening 54 and the second opening 66 in this way, the hot water boundary Y generated at the junction J is more efficiently introduced into the first overflow space 58 and the second overflow space 68. And can be removed. The cross-sectional areas of the passages of the first overflow gate section 53 and the second overflow gate section 63 do not change on the way and have the same cross-sectional area. The cross-sectional area of the first overflow gate section 53 or the second overflow gate section 63 is configured to have the same cross-sectional area through the communication passage, but may be changed.
[0059]
The cross-sectional area of the first overflow gate portion 53 or the second overflow gate portion 63 may be different between the left and right junction portions J after the semi-molten metal M flows through the annular portion when the size of the annular portion of the second cavity portion 50b is large. And the vectors in the opposite directions, which are substantially horizontal, act on each other. When such a horizontal vector acts, the flow velocity flowing in the first overflow gate section 53 and the second overflow gate section 63 is set to be higher than the flow velocity of the semi-molten metal M flowing in the annular section. It is necessary to have a large cross-sectional area.
[0060]
Conversely, when the size of the annular portion of the second cavity portion 50b is small, a vector directed slightly obliquely upward from the left and right acts on the merge portion J after the semi-molten metal M flows in the annular portion, so that the two directions are opposite to each other. Will push each other. When such an obliquely upward vector acts, the flow rate of the semi-molten metal M flowing in the first overflow gate portion 53 and the second overflow gate portion 63 becomes smaller than the size of the annular portion of the second cavity portion 50b. The cross-sectional area may be such that a lower flow velocity can be obtained than in the case of a large flow rate.
[0061]
In the second embodiment, the first overflow portion 55 and the second overflow portion 65 cannot be arranged at the mating surface position of the fixed mold 20 and the movable mold 30 and are arranged within the movable mold 30 apart from the mating surface position. Therefore, the first overflow portion 55 and the second overflow portion 65 are regarded as undercuts, and the movable mold 30 as shown in FIG. A slide core pin 70 which can be freely taken in and out is provided. In this embodiment, the case where the first overflow portion 55 and the second overflow portion 65 are provided in the movable mold 30 due to the shape of the molded product has been described. However, the present invention is not limited to this. Depending on the shape, the same result can be obtained even when provided in the fixed mold 20.
[0062]
The slide core pin 70 is fixed to the front surface of the slide core 72, and is configured to be able to move forward and backward by a cylinder rod fixed to the rear end of the slide core 72. On the other hand, a second overflow section 65 is provided at a position facing the first overflow section 55. The second overflow portion 65 has a structure that can be formed by inserting and removing a cast pin indicated by reference numeral 74 into and from a mold. Incidentally, the size of the volume V1 of the first overflow portion 55 and the second overflow portion 65 may be substantially the same as the volume V2 of the annular portion of the second cavity portion 50b (V1 = V2). , May be different. Reference numeral 76 denotes a trap ring for trapping impurities such as oxide formed on the outer periphery of the semi-molten metal M, and 77 denotes a biscuit.
[0063]
A first opening 54 is opened in a portion orthogonal to the second cavity portion 50b and the first overflow gate portion 53, and a second opening portion is similarly formed in a portion orthogonal to the second cavity portion 50b and the second overflow gate portion 63. The part 66 is open.
[0064]
Reference numeral 78 indicates an air vent groove. In the second embodiment, since the first overflow portion 55 is disposed in the mold, when the semi-molten metal M is cast into the cavity portion 50 by the injection device 34, the semi-molten metal M is removed from the cavity portion 50. Is filled, the air remaining in the cavity portion 50 flows into the first overflow portion 55. The air flowing into the first overflow portion 55 is discharged to the outside of the molds 20 and 30 from an air vent groove 78 provided between the movable mold 30 and the slide core pin 70 and having a larger groove width than usual. It has become so. The groove width of the air vent groove 78 is 0.1 to 0.2 mm.
[0065]
FIG. 8 is an explanatory view in which an air vent is provided between the extrusion pin and the mold, and FIG. 9 is a sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 8 shows an extrusion pin 80. The push-out pin 80 is configured to enter and exit from the outside in a direction orthogonal to the movable mold 30, and is provided for pressing and pressing the molded article so that the molded article can be easily removed from the movable mold 30. .
[0066]
An air vent groove 82 is provided between the push pin 80 and the movable mold 30. The air vent groove 82 is provided between the movable die 30 and the extrusion pin 80 when the air flowing into the first overflow portion 55 fills the cavity 50 with the semi-molten metal M as shown in FIG. The air is vented from the air vent groove 82 to the outside of the molds 20 and 30. The gap between the push-out pin 80 and the movable mold 30 is 0.1 mm. However, the gap between the push pin 80 and the movable mold 30 is set to a normal value (0 mm) in order to easily discharge the air flowing into the first overflow portion 55 to the outside. (0.015 to 0.05 mm).
[0067]
The cross-sectional area of the first opening 54 and the second opening 66 has a rectangular shape, and is substantially the same as the respective dimensional configurations shown in the first embodiment.
[0068]
Next, a semi-solid metal forming method using the semi-solid forming mold 10 according to the second embodiment will be described.
[0069]
First, similarly to the first embodiment, a molten aluminum alloy is poured from a ladle into a holding container (not shown) to obtain a semi-molten metal M. Next, when the molten metal reaches the target uniform temperature in the holding container, the completed semi-molten metal M is filled into the vertical sleeve 36 of the injection device 34. When the semi-molten metal M is filled into the vertical sleeve 36 of the injection device 34, the dies 20 and 30 are already closed, and the cavity 50 is formed between the fixed mold 20 and the fixed mold 30. ing.
[0070]
Then, when the injection switch is turned ON, the plunger rod 38 of the injection device 34 advances, and the filling of the cavity 50 with the semi-molten metal M is started. As the plunger rod 38 advances, the semi-molten metal M is first filled into the third cavity 50c. When the semi-molten metal M flows into the third cavity 50c, the air staying in the third cavity 50c is discharged from the air vent groove 82.
[0071]
Subsequently, the semi-molten metal M at the leading end that rises while flowing through the first cavity portion 50a reaches the inlet of the second cavity portion 50b soon. The semi-molten metal M that has reached the entrance of the second cavity portion 50b is branched into two right and left portions in accordance with the shape of the annular portion serving as the bearing portion, and then gradually moves the annular portion clockwise and counterclockwise. It advances while filling, and merges at the junction J. The air remaining in the second cavity portion 50b as the semi-molten metal M rises is discharged to the outside of the movable mold 30 from an air vent groove 78 provided between the slide core pin 70 and the movable mold 30.
[0072]
The temperature of the semi-molten metal M flowing at the tip decreases when flowing through the second cavity portion 50b, and the semi-molten metal M does not completely integrate even if the decreased tip portions of the semi-molten metal M merge with each other. For this reason, a hot junction Y is generated at the junction J so as to extend in a direction perpendicular to the flow direction of the semi-molten metal M immediately before the junction.
[0073]
After the hot junction Y occurs at the junction J, the semi-molten metal M starts to flow to the first overflow gate 53 and the second overflow gate 63, respectively. It is entrained by the semi-molten metal M flowing inside the second overflow gate section 63.
[0074]
The semi-molten metal M that has begun to flow inside the first overflow gate section 53 and the second overflow gate section 63 while shunting is separated from the first overflow section 55 so as to cut and separate the hot junction Y that causes product defects. It flows into the second overflow section 65.
[0075]
The semi-molten metal M flows until the volume occupied by the first overflow portion 55 and the second overflow portion 65 becomes full, thereby completing the filling of the first cavity portion 50a, the second cavity portion 50b, and the third cavity portion 50c. I do. When the filling is completed, the molds 20 and 30 are cooled and then the movable mold 30 is opened, and the molded product is opened while being accompanied by the movable mold 30. Thereafter, in order to make it easier to remove the molded product from the movable mold 30, the first overflow portion 55 and the second overflow portion 65, which are the undercut portions, are retracted with the cast-out pin 74 and the slide core pin 70 at the forward limit. Then, the extrusion pin 80 is advanced to release the molded product from the movable mold 30.
[0076]
The molded product taken out from both dies 20, 30 is cut in the next step from the portion where the first overflow space 58 and the second overflow space 68 are connected to the second cavity 50b, and becomes the final molded product.
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, in the present invention, a molded product having high mechanical strength is prevented by preventing a defect of the molded product due to a hot water boundary or gas remaining at the time of molding a semi-molten metal. It can be manufactured stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a mold for forming a semi-molten metal in which the vertical axis of an overflow gate according to the present invention is arranged at a position corresponding to the vertical axis of the mold, (A) is a front view, and (B) is a front view. Is a side view.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the behavior of the semi-molten metal as viewed from the mold closing direction of the mold according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the behavior of the semi-molten metal as viewed from a direction perpendicular to the mold closing direction of the mold according to the present invention.
FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams illustrating a dimensional configuration of an overflow space according to the present invention, wherein FIG. 4A is a front view and FIG. 4B is a side view.
FIG. 5 is a sectional view of a main part of a mold provided with an overflow space according to the present invention, wherein (A) is a side view and (B) is a front view.
FIG. 6 is a schematic view of a mold for forming a semi-molten metal in which the vertical axis of the overflow gate according to the present invention is arranged at a position that does not coincide with the vertical axis of the mold.
FIG. 7 is an enlarged front view of a main part of FIG. 6;
FIG. 8 is an explanatory view in which an air vent is provided between an extrusion pin and a mold.
FIG. 9 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 8;
FIG. 10 is a schematic view of a cavity structure having an overflow space structure provided in a conventional semi-solid metal molding die.
FIG. 11 is a conceptual diagram showing the behavior when the semi-molten metal M flows into the cavity as viewed from the mold closing direction.
FIG. 12 is a conceptual diagram showing the behavior when the semi-molten metal M flows in the cavity as viewed from a direction orthogonal to the mold closing direction.
[Explanation of symbols]
1 cavity
1a First cavity section
1b Second cavity part
3 First overflow gate
4 First opening
5 First overflow section
8 1st overflow space
10 Mold for semi-solid metal molding
13 Second overflow gate
15 Second overflow section
16 Second opening
18 Second overflow space
20 fixed type
30 movable type
32 Inlet
34 Injection device
36 vertical sleeve
38 plunger rod
50 cavity
50a 1st cavity part
50b 2nd cavity part
50c third cavity
53 1st overflow gate section
54 1st opening
55 1st overflow section
58 1st overflow space
63 Second overflow gate
65 2nd overflow section
66 2nd opening
68 Second overflow space
70 Slide core pin
72 slide core
74 Casting pin
76 Trap Ring
77 biscuits
78 Air vent groove
80 Extrusion Pin
82 air vent groove
103 overflow gate
105 Overflow section
108 Overflow space

Claims

This is a mold for forming a semi-molten metal such that when a semi-molten metal is injected and filled into a cavity portion, a metal mold for forming a semi-molten metal overflows via a communication passage to an opposing position sandwiching a confluence where the metal boundary is formed from the outside. A mold for forming a semi-molten metal, wherein a part is provided.

2. The mold according to claim 1, wherein said communication passages are arranged on the same straight line and substantially perpendicular to said junction.

An overflow space portion comprising the communication passage and the overflow portion is configured to be wide in the opening and closing direction of the mold for forming a semi-solid metal and shallow in a direction orthogonal to the opening and closing direction. Item 3. The mold for forming a semi-solid metal according to any one of Items 1 and 2.

The mold according to any one of claims 1 to 3, wherein the communication passages have the same cross-sectional area.

The cavity portion includes a first cavity portion that forms a main body portion and a second cavity portion that is provided in association with the first cavity portion, and a tip portion of the semi-molten metal filled in the first cavity portion forms an annular portion. A melt merging portion that merges and integrates after the second cavity portion flows from the left and right sides of the annular portion, and two openings disposed at positions facing each other with the melt merging portion sandwiched from outside, The semi-molten metal according to any one of claims 1 to 4, wherein a first overflow portion and a second overflow portion are provided through the communication passage communicating with the opening. Mold for molding.

The cavity portion includes a first cavity portion forming a main body portion, and a second cavity portion and a third cavity portion provided in association with the first cavity portion, wherein the tip portion of the semi-molten metal forms an annular portion. And a third cavity portion that flows from the left and right sides of the annular portion and then merges and merges, and two openings disposed at positions facing each other with the melt merging portion sandwiched from outside, The semi-molten material according to any one of claims 1 to 4, wherein a first overflow portion and a second overflow portion are provided through the communication passage communicating with each of the openings. Metal molds.

At least one of the first overflow portion and the second overflow portion is provided at a position recessed from the mating surface of the mold, and the communication path located on the straight line intersects the longitudinal axis of the mold. The mold for forming a semi-molten metal according to claim 1, wherein the mold is provided.

The first overflow portion and the second overflow portion are provided as desired on the mating surface of the mold, and the communication passage located on the straight line is provided in the same direction as the longitudinal axis of the mold. The mold for molding a semi-solid metal according to any one of claims 1 to 5.

A slide core that enters and exits the mold is provided, and a slide core pin that prevents undercut of the first overflow portion and a cast pin that prevents undercut of the second overflow portion are provided on the front end side of the slide core. The semi-solid metal forming mold according to any one of claims 1, 3, 4, 6, and 7, wherein the metal mold is provided.