JP2005074462A - Molding manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、アルミニウム合金やマグネシウム合金などのような非鉄金属によって各種の成形品を製造する製造装置に関し、より詳しくは、成形品用の溶湯を収容する成形空間を形成する少なくとも2つの金型を備え、その2つの金型の少なくとも一方が加圧用金型に構成されている成形品の製造装置に関する。 The present invention relates to a manufacturing apparatus for manufacturing various types of molded articles using, for example, a non-ferrous metal such as an aluminum alloy or a magnesium alloy. More specifically, the present invention relates to at least two metal molds that form a molding space for housing a molten metal for molded articles. The present invention relates to an apparatus for manufacturing a molded article that includes a mold, and at least one of the two molds is configured as a pressurizing mold.
このような成形品の製造装置としては、鋳造用の金型を備えた鋳造装置が一般的で、金型により形成される成形空間に溶湯を注入し加圧用金型により加圧しながら凝固させて成形品を製造する加圧鋳造用の装置が知られている。
そして、従来の加圧鋳造用の装置においては、加圧用金型が単一の金型により構成され、その単一の金型をひとつの加圧手段により加圧するように構成されていた(加圧鋳造用の装置はあまりにも一般的で、引用するのに適した特許文献は見当たらない)。
As a manufacturing apparatus for such a molded product, a casting apparatus having a casting mold is generally used. The molten metal is poured into a molding space formed by the mold and solidified while being pressed by a pressing mold. An apparatus for pressure casting for producing a molded article is known.
In the conventional apparatus for pressure casting, the pressing mold is configured by a single mold, and the single mold is configured to be pressed by one pressing means (additional processing). The equipment for pressure casting is so common that there is no patent document suitable for citation).
したがって、従来の加圧鋳造装置では、加圧鋳造のみによって所望寸法の鋳造品を製造しようとすると、鋳造品の容積に見合った量の溶湯を成形空間内に注入する必要がある。
しかしながら、実際の作業において必要量の溶湯を正確に注入するのはきわめてむずかしく、従来では、多少多目の量の溶湯を注入して鋳造し、その後、機械加工により所望寸法の製品に仕上げていたのが実情であり、機械加工による仕上げ作業が必要不可欠であった。
Therefore, in the conventional pressure casting apparatus, when an attempt is made to produce a cast product having a desired size only by pressure casting, it is necessary to inject an amount of molten metal corresponding to the volume of the cast product into the molding space.
However, it is very difficult to accurately inject the required amount of molten metal in actual work. Conventionally, a slightly larger amount of molten metal is injected and cast, and then the product is finished to a desired size by machining. The actual situation was, and finishing work by machining was indispensable.
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、加圧用金型を特殊な構造に構成することにより、従来不可欠であった機械加工による仕上げ作業を不要にして、鋳造品を安価に製造することができ、しかも、材料特性や強度の面で鋳造品よりも優る鍛造品をも製造することのできる成形品の製造装置を提供することにある。 The present invention pays attention to such conventional problems, and its purpose is to make the pressing mold into a special structure, eliminating the need for finishing work by machining, which has been essential in the past, An object of the present invention is to provide an apparatus for producing a molded product, which can produce a cast product at low cost, and can also produce a forged product that is superior to the cast product in terms of material characteristics and strength.
本発明の第1の特徴構成は、成形品用の溶湯を収容する成形空間を形成する少なくとも2つの金型を備え、その2つの金型の少なくとも一方が加圧用金型に構成されている成形品の製造装置であって、前記加圧用金型が、前記成形空間に対する遠近方向に沿って互いに相対移動自在な主加圧用金型と流動部形成用の副加圧用金型を備え、前記主加圧用金型が主加圧手段により、前記副加圧用金型が副加圧手段により、それぞれ別々に加圧されるように構成されているところにある。 A first characteristic configuration of the present invention is a molding in which at least two molds forming a molding space for accommodating a molten metal for a molded product are provided, and at least one of the two molds is configured as a pressurizing mold. The pressurizing mold includes a main pressurizing mold and a sub pressurizing mold for forming a fluid portion that are movable relative to each other along a perspective direction with respect to the molding space, The pressurizing mold is configured to be pressurized separately by the main pressurizing unit, and the sub-pressurizing mold is separately pressed by the subpressurizing unit.
本発明の第1の特徴構成によれば、成形品用の溶湯を収容する成形空間を形成する少なくとも2つの金型のうち、少なくとも一方の加圧用金型が、成形空間に対する遠近方向に沿って互いに相対移動自在な主加圧用金型と流動部形成用の副加圧用金型を備え、主加圧用金型が主加圧手段により、副加圧用金型が副加圧手段により、それぞれ別々に加圧されるように構成されているので、溶湯を注入する際に多目の量の溶湯を注入し、その余剰分を流動部形成用の副加圧用金型によって主加圧用金型から逃がして余肉部を形成することにより、従来不可欠であった機械加工による仕上げ作業が不要になる。 According to the first characteristic configuration of the present invention, at least one of the pressurizing dies among the at least two dies forming the molding space for accommodating the molten metal for the molded product is along the perspective direction with respect to the molding space. The main pressurizing mold and the sub pressurizing mold for forming the fluidized part are provided, which are movable relative to each other. The main pressurizing mold is the main pressurizing means, and the subpressurizing mold is the subpressurizing means. Therefore, when injecting the molten metal, a large amount of molten metal is injected, and the surplus is removed from the main pressurizing mold by the sub-pressurizing mold for forming the fluidized portion. By forming the surplus portion by escaping, the finishing work by machining, which has been indispensable in the past, becomes unnecessary.
具体的には、多目の量の溶湯を成形空間に注入し、主加圧用金型と副加圧用金型により加圧して半成形品を鋳造するとともに、主加圧用金型を副加圧用金型よりも大きな加圧力により加圧しながら所望する寸法になるまで押圧して成形するのである。
すると、主加圧用金型に対する副加圧用金型の相対移動によって、余剰部分が塑性変形しながら主加圧用金型から逃がされて余肉部を形成する。それによって、鋳造品は主加圧用金型により所望どおりの寸法に成形され、その後、余肉部を切除するだけの作業で済むため、従来不可欠であった機械加工による仕上げ作業を不用にし、鋳造品を安価に製造することができるのである。
Specifically, a large amount of molten metal is poured into the molding space and pressed by the main pressurizing mold and the subpressurizing mold to cast a semi-molded product, and the main pressurizing mold is used for the subpressurizing. It presses and shape | molds until it becomes a desired dimension, pressurizing with a bigger pressing force than a metal mold | die.
Then, due to the relative movement of the sub-pressurization mold with respect to the main pressurization mold, the surplus portion is allowed to escape from the main pressurization mold while being plastically deformed to form a surplus portion. As a result, the cast product is molded to the desired dimensions by the main pressurizing mold, and after that, it is only necessary to cut off the surplus part. The product can be manufactured at a low cost.
また、主加圧用金型と副加圧用金型により加圧して半成形品を鋳造した後、主加圧用金型を鍛造用の大きな加圧力により加圧し、その加圧力よりも小さな加圧力で副加圧用金型を加圧することによって、鋳造品を金型から取り出すことなく鍛造品にすることもできる。
それによって、半成形品では鋳造組織であったものが、鍛造用の大きな加圧力による鍛錬効果とともに、主加圧用金型に対する副加圧用金型の相対移動による塑性流動によって、均質で微細な鍛造組織にすることができる。
その結果、同じ金型を使用して鋳造と鍛造を一連の作業で行うことが可能となり、製造工程の簡略化と低廉化を図りながら、寸法精度の向上および材料特質と強度の面において優れた鍛造品を安価に製造することができる。
In addition, after the semi-molded product is cast by pressing with the main pressurizing mold and the sub pressurizing mold, the main pressurizing mold is pressed with a large pressing force for forging, and the pressing force is smaller than that By pressing the sub-pressing mold, the cast product can be made into a forged product without taking it out of the mold.
As a result, what was a cast structure in the semi-molded product is a uniform and fine forging due to the forging effect by the large pressure for forging and the plastic flow by the relative movement of the sub-pressing die to the main pressing die. Can be an organization.
As a result, it is possible to perform casting and forging in a series of operations using the same mold, and it is excellent in terms of improvement of dimensional accuracy and material characteristics and strength while simplifying and reducing the manufacturing process. Forged products can be manufactured at low cost.
本発明の第2の特徴構成は、前記主加圧手段と副加圧手段を制御する制御手段が設けられて、その制御手段が、前記主加圧手段と副加圧手段の加圧力と加圧時間を制御するように構成されているところにある。 According to a second characteristic configuration of the present invention, a control unit that controls the main pressurizing unit and the sub-pressurizing unit is provided, and the control unit is configured to apply pressure and pressurization of the main pressurizing unit and the sub-pressurizing unit. The pressure time is configured to be controlled.
本発明の第2の特徴構成によれば、主加圧手段と副加圧手段を制御する制御手段が設けられて、その制御手段が、主加圧手段と副加圧手段の加圧力と加圧時間を制御するので、主加圧用金型と副加圧用金型に対して、鋳造時には鋳造に適した加圧力と加圧時間を維持し、また、鍛造時には鍛造に適した加圧力と加圧時間を維持して、均質で微細な組織を有する優れた成形品をより一層確実に製造することができる。 According to the second characteristic configuration of the present invention, a control means for controlling the main pressurizing means and the sub-pressurizing means is provided, and the control means includes the pressurizing force and the pressurizing force of the main pressurizing means and the sub-pressurizing means. Since the pressurization time is controlled, the pressurization pressure and pressurization time suitable for casting are maintained during casting for the main pressurization die and the sub-pressurization die, and the pressurization pressure and pressurization suitable for forging during forging. By maintaining the pressure time, an excellent molded product having a homogeneous and fine structure can be produced more reliably.
本発明による成形品の製造装置につき、その実施の形態を図面に基づいて説明する。
この製造装置は、例えば、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの非鉄金属により各種の成形品、つまり、鋳造成形品や鍛造成形品を製造するための装置で、特に、高い強度と寸法精度の要求される成形品の製造に適し、図1に示すように、成形品用の溶湯を収容する成形空間Sを形成する下金型1と上金型2の少なくとも2つの金型1,2を備えている。
An embodiment of a manufacturing apparatus for a molded product according to the present invention will be described with reference to the drawings.
This manufacturing apparatus is an apparatus for manufacturing various molded products, that is, cast molded products and forged molded products using non-ferrous metals such as aluminum alloys and magnesium alloys, and particularly requires high strength and dimensional accuracy. As shown in FIG. 1, it is suitable for manufacturing a molded product, and includes at least two
下金型1は、底盤3、底盤3上に設置された筒状の側型4、および、側型4内に上下方向に移動自在に設置された底型5などを備え、底型5は、図外のシリンダなどに連動するピストン棒6によって上下方向に移動可能に構成されている。
底型5の上面近傍には、冷却水用の冷却路7が設けられ、その冷却路7に連通する入水路7aと出水路7bが底盤3と底型5にわたって設けられていて、冷却路7に冷却水を通流させることにより底型5を冷却するように構成されている。
さらに、必要に応じて、側型4にも冷却路を設けることができ、また、図示はしないが、底型5や側型4には、予熱用の加熱手段が設けられている。
The
In the vicinity of the upper surface of the
Furthermore, if necessary, the
上金型2は、加圧用金型として機能するもので、下金型1の側型4内に挿入自在な主加圧用金型としての第1上型8と、上下方向に相対移動自在に構成された副加圧用金型としての第2上型9を備えている。換言すると、加圧用金型としての上金型2が、成形空間Sに対する遠近方向に沿って互いに相対移動自在な第1上型8と第2上型9を備えている。
そして、第1上型8は主加圧手段としての第1加圧装置10により、第2上型9は副加圧手段としての第2加圧装置11により、それぞれ別々に加圧されるように構成され、第1上型8の下面近傍にも、冷却水用の冷却路12が設けられて、その冷却路12に連通する入水路12aと出水路12bが第1上型8に設けられ、冷却路12に冷却水を通流させることにより第1上型8を冷却するように構成されている。なお、図示はしないが、この第1上型8にも予熱用の加熱手段が設けられている。
The
The first
この製造装置は、その作動が全て制御手段13により制御されるように構成されていて、具体的には、下記のように制御作動される。
まず、制御手段13による制御の下で、図外の加熱手段により上下の金型1,2が予熱され、図2の(イ)に示すように、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの非鉄金属の溶湯14aが下金型1内に注入される。
そして、図2の(ロ)に示すように、第1と第2の加圧装置10,11により第1と第2の上型8,9に1次加圧力P1が予め設定された加圧時間にわたって加えられ、かつ、図外のポンプの制御作動により、両金型1,2の冷却路7,12に冷却水が通流されて金型1,2が冷却され、金型1,2により半凝固状態または凝固状態の半成形品14bが鋳造される。
This manufacturing apparatus is configured such that all of its operations are controlled by the control means 13, and is specifically controlled as follows.
First, under the control of the control means 13, the upper and
Then, as shown in FIG. 2B, the first and second
その後、金型1,2から半成形品14bを取り出すことなく、図2の(ハ)および図1に示すように、第2加圧装置11により第2上型9に1次加圧力P1が加えられたままで、第1加圧装置10により第1上型8に1次加圧力P1よりも大きな2次加圧力P2が予め設定された加圧時間にわたって加えられる。
この2次加圧力P2の作用により半凝固状態または凝固状態にある半成形品14bを加圧し、第2上型9の上方への相対移動により半成形品14bの一部を塑性変形させて余肉部14cを移動させる。つまり、第2上型9が、余肉部14cを形成する流動部形成用の副金型として機能する。
その後、図2の(ニ)に示すように、上金型2と底型5が上昇されて余肉部14cを一体的に有する成形品14が取り出され、余肉部14cが切除されて鋳造組織の成形品14となるのである。
Thereafter, the primary pressure P1 is applied to the second
The
Thereafter, as shown in FIG. 2 (d), the
つぎに、この製造工程を図3のタイムチャート図および図4の状態概念図を参照しながら、より一層具体的に説明する。
例えば、耐熱・耐磨耗アルミニウム合金(4032系合金)製の成形品14を製造する場合であれば、金型1,2は150〜300℃(423〜573K)に予熱され、図4に示すように、750℃(1023K)程度にまで加熱したアルミニウム合金の溶湯14aが注入されて、1次加圧力P1として175MPa前後の圧力が加えられる。
この1次加圧によって、液体状態にあった溶湯14aは、半凝固状態から凝固状態へと変化して半成形品14bとなり、その半成形品14bの表面温度が400℃(673K)程度、内部温度が500℃(773K)程度になった時点で、460MPa前後の2次加圧力P2が加えられて鋳造成形品14が製造されるのである。
Next, this manufacturing process will be described more specifically with reference to the time chart of FIG. 3 and the conceptual diagram of FIG.
For example, in the case of producing a molded
By this primary pressurization, the
つぎに、図5に基づいて別の実施形態について説明するが、重複説明を避けるため、先の実施形態で説明した構成部品や同じ作用を有する構成部品については、先の実施形態と同じ符号を付すことにより説明を省略し、主として先の実施形態と異なる構成について説明する。 Next, another embodiment will be described with reference to FIG. 5, but in order to avoid redundant description, the same reference numerals as those in the previous embodiment are used for the components described in the previous embodiment and components having the same action. A description thereof will be omitted, and a configuration different from the previous embodiment will be mainly described.
この図5に示す別の実施形態では、下金型1が、筒状の側型4とその側型4内に位置する底型5により構成され、かつ、その底型5が、第1底型5aと第2底型5bにより構成されている。
第1底型5aと第2底型5bは、上下方向に互いに相対移動自在に構成され、加圧用金型として機能する第1底型5aは、加圧手段としての第3加圧装置15により加圧されるように構成され、第2底型5bの方は、側型4に対して相対移動しないように固定されている。
なお、図示はしないが、第1底型5a、第1上型8、および、側型4には、冷却水用の冷却路と予熱用の加熱手段が設けられている。
In another embodiment shown in FIG. 5, the
The first
Although not shown, the first
この製造装置においても、その作動の全てが制御手段13により制御され、図6の(イ)に示すように、溶湯14aが下金型1内に注入され、図6の(ロ)に示すように、第1と第2の上型8,9に1次加圧力P1が予め設定された加圧時間にわたって加えられ、かつ、両金型1,2が冷却されて、半凝固状態または凝固状態の半成形品14bが鋳造される。
その後、金型1,2から半成形品14bを取り出すことなく、図6の(ハ)に示すように、第1と第2の上型8,9に1次加圧力P1よりも大きな鍛造用の2次加圧力P2が、また、第1底型5aには第3加圧装置15により所定の背圧P3が、それぞれ予め設定された加圧時間にわたって加えられ、その後、図6の(ニ)および図5に示すように、第2上型9への加圧力が低減される。
それによって、半凝固状態または凝固状態にある半成形品14bが鍛造され、塑性流動による変形で材料特性が大幅に改善されるとともに、第2上型9の上方への相対移動により余肉部14cが形成されるのであり、その後、図6の(ホ)に示すように、上金型2が上昇され、図6の(ヘ)に示すように、第1底型5aの上昇により余肉部14cを有する成形品14が取り出され、余肉部14cが切除されて鍛造組織の成形品14となる。
Also in this manufacturing apparatus, all of its operations are controlled by the control means 13, and as shown in FIG. 6 (a), the
Thereafter, without removing the
As a result, the
この製造装置においても、例えば、耐熱・耐磨耗アルミニウム合金(4032系合金)製の鍛造成形品14を製造する場合であれば、金型1,2は150〜300℃(423〜573K)に予熱され、750℃(1023K)程度にまで加熱したアルミニウム合金の溶湯14aが注入されて、1次加圧力P1として175MPa前後の圧力が加えられる。
そして、その半成形品14bの表面温度が400℃(673K)程度、内部温度が500℃(773K)程度になった時点で、460MPa前後の2次加圧力P2が加えられて鍛造成形品14が製造されるのである。
Also in this manufacturing apparatus, for example, when manufacturing a forged molded
Then, when the surface temperature of the
ただし、上述した温度や加圧力は単なる一例であり、実際の実施に際しては、使用する合金の種類や成形品14の形状などに応じて、最適な温度や加圧力が選択されて制御手段13により制御されることになる。
この点に関して種々の実験を行ったところ、図4の右側に示すように、1次加圧力P1としては、50〜250MPaの範囲内が、また、2次加圧力P2としては、100MPa以上、特に、100〜1000MPaの範囲内で、1次加圧力P1よりも大きな圧力を選択するのが好ましいことが判明した。
その1次加圧と2次加圧時における溶湯11aおよび半成形品11bの温度は、図4の左側に示すように、1次加圧時で350〜730℃(623〜1003K)、2次加圧時で200〜550℃(473〜823K)程度であった。
However, the above-described temperature and pressure are merely examples, and in actual implementation, the optimum temperature and pressure are selected according to the type of alloy to be used, the shape of the molded
When various experiments were conducted on this point, as shown on the right side of FIG. 4, the primary pressure P1 was within a range of 50 to 250 MPa, and the secondary pressure P2 was 100 MPa or more. It was found that it is preferable to select a pressure greater than the primary pressure P1 within the range of 100 to 1000 MPa.
The temperatures of the molten metal 11a and the semi-molded product 11b at the time of the primary pressurization and the secondary pressurization are 350 to 730 ° C. (623 to 1003 K) at the time of the primary pressurization, as shown on the left side of FIG. It was about 200-550 degreeC (473-823K) at the time of pressurization.
〔別実施形態〕
これまでの実施形態では、アルミニウム合金製の成形品14を製造する例について説明したが、アルミニウムやアルミニウム合金以外にも、マグネシウムやマグネシウム合金などの各種の非鉄金属製の成形品を製造する場合にも適用することができる。
製造の対象となる成形品14については、特に制限はなく、したがって、使用する金型についても、これまでの実施形態で示した金型1,2に限るものではなく、各種の形状や構成を有する金型を使用することができる。
[Another embodiment]
In the embodiments described so far, the example of producing the molded
The molded
1 金型
2 加圧用金型
8 主加圧用金型
9 副加圧用金型
10 主加圧手段
11 副加圧手段
13 制御手段
14 成形品
S 成形空間
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記加圧用金型が、前記成形空間に対する遠近方向に沿って互いに相対移動自在な主加圧用金型と流動部形成用の副加圧用金型を備え、前記主加圧用金型が主加圧手段により、前記副加圧用金型が副加圧手段により、それぞれ別々に加圧されるように構成されている成形品の製造装置。 An apparatus for manufacturing a molded article comprising at least two molds forming a molding space for accommodating a molten metal for molded articles, wherein at least one of the two molds is configured as a pressurizing mold,
The pressurizing mold includes a main pressurizing mold and a sub pressurizing mold for forming a fluidized portion that are movable relative to each other along a perspective direction with respect to the molding space, and the main pressurizing mold is a main pressurizing mold. An apparatus for manufacturing a molded product, wherein the sub-pressing mold is pressed separately by the sub-pressurizing unit.
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Butler | High-Pressure Die Casting |
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