JP2006297433A - マグネシウム合金の成形方法およびマグネシウム合金用成形金型 - Google Patents

マグネシウム合金の成形方法およびマグネシウム合金用成形金型 Download PDF

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章 善積
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Abstract

【課題】高強度かつ美観に優れたマグネシウム合金成形体を得ることができるマグネシウム合金用成形金型を提供すること。
【解決手段】マグネシウム合金を液相もしくは固液共存相の状態で注入して成形体を得るために用いられるマグネシウム合金用成形金型であって、前記マグネシウム合金用成形金型のうち前記マグネシウム合金に接する部分に、前記注入されたマグネシウム合金に対して圧力を加えるように追加駆動する追加加圧用部材が設けられているもの。
【選択図】図1

Description

本発明は、マグネシウム合金の成形方法およびマグネシウム合金用成形金型に関し、特に高強度、高光沢のマグネシウム合金成形体を得ることができるマグネシウム合金の成形方法およびマグネシウム合金用成形金型に関する。
金属合金の成形方法には、機械的に加圧(プレス)する加圧鋳造方法、また、重力を利用した重力鋳造方法が知られている。加圧鋳造方式の代表的な例として、ダイキャスト成形法が知られている。
このダイキャスト成形法に用いられる装置としては、例えば溶融金属を圧入する圧入ラム、上下金型を搭載する固定板と可動板、型締め用の型締めラム等で構成されるものが挙げられる。また、金型としては金属合金が注入できる製品空間(キャビティ)が設けられ、この製品空間に合金金属の溶湯を注入するための湯口(ゲート)が設けられたものが挙げられる。
このような構成装置により、溶融金属を圧入ラムによりゲートを介して製品空間に充填し、冷却固化を待って金型を開放することにより、製品空間に鋳型された成形体を得ることができる。このようなダイキャスト成形法により、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金等の成形体が製造されている。
一方、最近では、射出成形法も採用されるようになっている。この方法は、例えば金属合金を溶融状態もしくは固液共存状態となるまで溶融槽で加熱溶融し、この溶湯を射出成形機のスクリュを備えた加熱シリンダに誘導し、この溶湯を金型に誘導するものである。
なお、射出成形用金型としては、横形の射出成形機と縦型の射出成形機では、やや異なるものの、構成要素は同一である。すなわち、金型を搭載するための固定板と可動板、型縮め用の型締めラム等で構成され、金型には金属合金が注入できるキャビティが設けられ、また、このキャビティに合金金属の溶湯を注入するゲートが設けられ、溶融金属を回転するスクリュによりゲートを介してキャビティに充填し、冷却固化を待って金型を開放することにより鋳型された成形体を得ることができる。なお、この方法の射出成形機を押出成形機に変えて、同様な成形を行うことも可能である。
上述したように、ダイキャスト成形法によれば、圧入ラムにより溶融金属を圧入し、成形体に圧力を加えることができるため、種々の金属合金の成形体をある程度精度よく成形することが可能となる。
しかしながら、このようなダイキャスト成形法を用いた場合であっても、成形体の内部に気泡(ボイド)が残留し、また表面の光沢が不十分となることがある。また、これに伴い機械強度も低下することがある。さらに、湯量の制御が困難である点から、優れた寸法精度、優れた重量精度の成形体が得られにくいという課題がある。
一方、射出成形法によれば、溶湯を金型へ射出して成形体を得るため、収縮孔およびガスの巻きこみによる空隙孔が少なく、比較的に寸法精度や機械的強度が良好な成形体を得ることができる。
しかしながら、このような射出成形法を用いた場合であっても、未だ課題が多い。すなわち、スプルー長が長くなるため、成形体の材料歩留まりが低くなる傾向がある。また、ゲートから成形体の末端までの流動長が長くなり、湯じわ、ひけ、割れ等が成形体表面に現れ、品質が一定となりにくいという課題がある。さらに、ゲートから遠い部分への確実な充填が難しく、かつ、保圧をかけてもひけの発生を十分に抑制することができないという課題がある。
本発明は、上記したような従来の成形方法および成形金型における課題を解消することを目的としてなされたものである。すなわち、本発明は、ダイキャスト成形法、射出成形法等により高品質なマグネシウム合金の成形体を得ることができる成形方法およびこのような成形方法に好適に用いられる成形用金型を提供することを目的としている。
本発明者らは、上記課題の解決に向け鋭意検討を進めた結果、以下に示すような成形方法あるいは成形金型とすることによって、従来の成形方法あるいは成形金型における諸課題を解決することができることを見いだしたものである。
すなわち、本発明のマグネシウム合金の成形方法は、金型内にマグネシウム合金を液相もしくは固液共存相の状態で注入して成形体とするマグネシウム合金の成形方法において、前記マグネシウム合金を液相もしくは固液共存相の状態で前記金型内に注入して予備成形体とする予備成形工程と、前記金型のうち前記予備成形体に接する部分に設けられた追加加圧用部材を追加駆動させ、前記予備成形体に圧力を加えて成形体とする成形工程とを有することを特徴とするものである。このような本発明のマグネシウム合金の成形方法は竪型の成形機を用いて行われることが好ましい。
本発明のマグネシウム合金の成形方法では、前記追加加圧用部材の追加駆動量が、5μm以上、500μm以下であることが好ましく、さらには前記予備成形体の体積の0.1%以上、3.0%以下に相当する量であることが好ましい。
本発明のマグネシウム合金用成形金型は、マグネシウム合金を液相もしくは固液共存相の状態で注入して成形体を得るために用いられるマグネシウム合金用成形金型であって、前記マグネシウム合金用成形金型のうち前記マグネシウム合金に接する部分に、前記注入されたマグネシウム合金に対して圧力を加えるように追加駆動する追加加圧用部材が設けられていることを特徴とするものである。
本発明のマグネシウム合金用成形金型には、前記追加加圧用部材の追加駆動の際に発生する溶湯バリを逃すためのエアーベントが設けられていることが好ましい。
本発明のマグネシウム合金の成形方法によれば、液相もしくは固液共存相のマグネシウム合金を金型内に注入し予備成形体とした後、この金型の予備成形体に接する部分に設けられた追加加圧用部材を追加駆動させて予備成形体に圧力を加え成形体とすることで、成形体の内部におけるボイド等の欠陥の発生を抑制し、また表面部における湯じわ、ひけ、割れ等の欠陥も抑制し、高強度かつ美観に優れた成形体を得ることが可能となる。
また、本発明のマグネシウム合金用成形金型によれば、マグネシウム合金用成形金型のうち注入されたマグネシウム合金に接する部分に、このマグネシウム合金に対して圧力を加えるように追加駆動する追加加圧用部材を設けることで、成形体の内部におけるボイド等の欠陥の発生を抑制し、また表面部における湯じわ、ひけ、割れ等の欠陥も抑制し、高強度かつ美観に優れた成形体を得ることが可能となる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のマグネシウム合金の成形方法は、金型内にマグネシウム合金を液相もしくは固液共存相の状態で注入して成形体とするマグネシウム合金の成形方法において、まずマグネシウム合金を液相もしくは固液共存相の状態で金型内に注入して予備成形体とする予備成形工程を行った後、金型のうち予備成形体に接する部分に設けられた追加加圧用部材を追加駆動させて予備成形体に圧力(追加加圧)を加えて成形体とする成形工程を行うことを特徴とするものである。
本発明では、金型内に液相もしくは固液共存相のマグネシウム合金(以下、単に溶湯と呼ぶ。)を注入して予備成形体とする予備成形工程を行った後、その後の成形工程において、金型の予備成形体に接する部分に設けられた追加加圧用部材を追加駆動させて予備成形体に圧力を加えることで、金型内部のゲートから遠い部分についても確実に溶湯を充填することができ、また最終的に得られる成形体の内部におけるボイド等の発生や、表面部における湯じわ、ひけ、割れ等の発生や表面光沢の低下を抑制し、高強度かつ美観に優れた成形体を得ることが可能となる。
ここで、追加加圧用部材とは、具体的には予備成形体に接する部分、すなわちキャビティを構成する部分の一部であって、予備成形する際にはキャビティの一部となると共に、予備成形後には予備成形体に圧力を加えるように追加的に移動(追加駆動)するものである。
この追加加圧用部材の追加駆動量は、5μm以上、500μm以下とすることが好ましい。この追加駆動量が5μm未満であると、予備成形体に十分な圧力が加わらないおそれがあり、また成形体内部におけるボイドの発生や、表面部における湯じわ、ひけ、割れ等の発生や表面光沢の低下を抑制することが困難となるおそれがある。また、追加駆動量は500μm程度とすれば成形体内部におけるボイド等の発生を十分に抑制でき、それ以上の追加駆動は金型の損傷等を招くおそれがあるため好ましくない。
また、この追加駆動量は、予備成形体の体積の0.1%以上、3.0%以下に相当する量となっていれば好ましい。言い換えれば、追加駆動の前後での予備成形体の体積の収縮量が0.1%以上、3.0%以下となるように、追加駆動量を調整することが好ましい。追加駆動量が予備成形体の体積の0.1%未満に相当する量である場合、上述したことと同様に、予備成形体に十分な圧力が加わらないおそれがあり、また成形体内部におけるボイドの発生や、表面部における湯じわ等の発生を抑制することが困難となるおそれがある。追加駆動量は予備成形体の体積の3.0%に相当する量であれば、ボイド等の発生を十分に抑制できる。なお、予備成形体に接して追加駆動する部分が複数ある場合には、それらの合計した追加駆動量が予備成形体の体積の0.1%以上、3.0%以下に相当する量となっていれば好ましい。
このような追加加圧用部材による加圧力(追加加圧力)は、50MPa以上とすることが好ましい。加圧力が50MPa未満であると、上述したような表面部における湯じわ等の発生や表面光沢の低下を抑制することが困難となるおそれがある。また、この加圧力は200MPa程度とすれば、表面部における湯じわ等の発生を抑制することができ、それを超えると金型の損傷等を招くおそれがあるため好ましくない。
追加加圧用部材を追加駆動させる時期については、予備成形体が完全に固化する前であれば必ずしも制限されるものではないが、例えば金型内部全体へ溶湯を行き渡らせる等の観点から、溶湯を注入した直後に開始すれば好ましい。また、追加加圧用部材を追加駆動させる際には、表面部における湯じわ等の発生をさらに抑制する観点から、金型の温度を300℃〜600℃程度とすれば好ましい。
そして、追加加圧用部材を追加駆動させ、予備成形体に圧力を加えた後は、その位置で追加加圧用部材を保持し冷却を行うことで、成形体を得ることができる。このようにすることで、成形体の内部におけるボイド等の欠陥の発生を抑制し、また表面部における湯じわ、ひけ、割れ等の欠陥も抑制し、高強度かつ美観に優れた成形体を得ることが可能となる。
このような本発明のマグネシウム合金の成形方法では、ダイキャスト成形法、射出成形法のいずれも用いることができる。また、これらの成形方法に用いる装置としては、竪型および横型のいずれの装置も用いることができるが、装置の構成を容易にする観点からは竪型のものを用いることが好ましい。
次に、本発明のマグネシウム合金の成形方法について、本発明のマグネシウム合金用成形金型と共に説明する。図1は本発明のマグネシウム合金用成形金型1の第1の実施形態を示した断面図である。このマグネシウム合金用成形金型1は、射出装置のスクリュあるいはラム側に固定される固定側金型部10と、これに対向して設けられる可動側金型部20とからなるものである。
固定側金型部10は固定側取付板11と、これに接合された固定側金型板12とからなる。固定側金型板12には凹部12aが形成されており、固定側取付板11および固定側金型板12にはこの凹部12aに溶湯を供給するためのスプルー13が設けられている。また、このスプルー13には図示しない射出装置のスクリュあるいはラムのノズルが接続されている。
可動側金型部20は、図示しない型締めシリンダに接続された可動側取付板21に固定板22が固定され、この固定板22にバネ材等からなる可動側弾性体23を介して可動側金型板(追加加圧用部材)24が設けられている。可動側弾性体23は、可動側弾性体保持板25によって保持され、さらにこの可動側弾性体保持板25および可動側金型板24の軸部24aは可動側金型保持板26によって保持されている。なお、可動側金型板24の軸部24aは可動可能に可動側金型保持板26によって保持されている。
可動側金型板24の本体部24bは固定側金型板12の凹部12a内に配置され、これらによってキャビティCが形成されている。なお、可動側金型板24の本体部24bは固定側金型板12の凹部12a内を可動可能になっている。また、可動側金型板24の本体部24b側面と固定側金型板12の凹部12a内面との間の一部にはエアーベント14が設けられている。
固定側金型板12と可動側金型保持板26との間には、可動側金型部20を移動させ、可動側金型板24を追加駆動させるために必要な追加駆動用スペース(追加加圧用スペース)Sが設けられており、可動側金型部20は補助ピン27によって案内され、最大でこの追加駆動用スペースSの分だけ固定側金型部10側へ移動させることができるようになっている。
以下、図1に示すマグネシウム合金用成形金型1を用いたマグネシウム合金の成形について、マグネシウム合金の溶湯の流れを中心に説明する。
まず、成形体の原料となるマグネシウム合金のインゴットを乾燥炉で乾燥させ、爆発原因となる水分を完全に蒸発させ除去する。このマグネシウム合金のインゴットを700℃〜800℃に保たれた溶解炉に移して溶解させて溶湯とする。この際、溶解残渣を除去する装置を設置することが好ましい。また、溶解炉も爆発対策として不活性ガスで湿気を含む空気から遮断することが好ましい。
この溶湯は、マグネシウム合金用成形金型1の固定側金型部10に固定された図示しない射出装置に所定量送り込む。また、マグネシウム合金用成形金型1は、図1に示すように、固定側金型部10と可動側金型部20とを閉じておく。この際、可動側金型板24は固定側金型板12に設けられた凹部12aと所定形状のキャビティCを形成するように調整されている。また、可動側金型保持板26は固定側金型板12との間に所定の間隔の追加駆動用スペースSが形成されるように調整されている。
このような状態のマグネシウム合金用成形金型1に、図示しない射出装置のスクリュあるいはラムのノズルより、スプルー13を介して300℃以上に保持されたキャビティCに溶湯を圧入する。なお、この圧入の際、可動側金型部20の位置は固定したままとし、可動側金型板24も元の位置を保っている。図2は、キャビティCに溶湯を圧入して予備成形体40としたものを示したものである。
その後、図3に示すように、可動側金型部20を固定側金型部10側に移動させる。この可動側金型部20の移動によって、可動側取付板21、固定板22、可動側弾性体保持板25および可動側金型保持板26が移動するのはもちろんのこと、可動側取付板21および固定板22の移動により可動側弾性体23を介して可動側金型板24が追加駆動する。この際、予備成形体40に接する可動側金型板24の追加駆動量が5μm以上、500μm以下、さらには予備成形体40の体積の0.1%以上、3.0%以下に相当する量となるようにすれば好ましい。
この可動側金型板24の追加駆動により、予備成形体40に圧力が加えられる(追加加圧)。この際、可動側金型板24は可動側弾性体23を介して追加駆動されるため過度の圧力が緩和され、予備成形体40に適度な圧力が加えられる。その後、この状態で冷却固化させることにより成形体とすることができる。
このように、第1の実施形態のマグネシウム合金用成形金型1では、可動側金型板24を予備成形体40を予備成形する際のキャビティCの一部として用いる共に、予備成形体40に圧力を加える追加加圧用部材として用いることで、予備成形体40に適切に圧力を加えることができ、成形体内部におけるボイド等の欠陥の発生や、表面部における湯じわ、ひけ、割れ等の欠陥の発生を抑制し、高強度かつ美観に優れた成形体を得ることができる。
図4は本発明のマグネシウム合金用成形金型1の第2の実施形態を示した断面図である。このマグネシウム合金用成形金型1は、射出装置のスクリュあるいはラム側に固定される固定側金型部10と、これに対向して設けられる可動側金型部20とからなるものである。
固定側金型部10は固定側取付板11と、これにバネ材等からなる固定側弾性体15を介して設けられた固定側金型板12とから主としてなる。固定側取付板11と固定側金型板12との間には、固定側追加駆動用スペース(固定側追加加圧用スペース)S10が設けられている。固定側金型板12のキャビティCとなる部分には孔部が設けられ、この孔部には固定側取付板11に取り付けられた固定側射出ピストン弾性体16を介して追加駆動する凸状の固定側射出ピストン(固定側追加加圧用部材)17が可動可能に設けられている。
固定側金型板12にはキャビティCへ溶湯を送るためのスプルー13が形成されており、射出装置のスクリュあるいはラムのノズル18が固定側取付板11を貫通してこのスプルー13に接続されている。
可動側金型部20は、図示しない型締めシリンダに接続された可動側取付板21にバネ材等からなる可動側弾性体23を介して可動側金型板24が設けられており、これらの間には、可動側追加駆動用スペース(可動側追加加圧用スペース)S20が設けられている。また、可動側金型板24のキャビティCとなる部分には凹部24aが形成されている。
可動側金型板24の内部には、可動側取付板21に取り付けられた可動側射出ピストン弾性体28を介して追加駆動する可動側射出ピストン(可動側追加加圧用部材)29が可動可能に設けられており、この可動側射出ピストン29の一端が凹部24aへ達している。固定側金型板12の固定側射出ピストン17と、可動側金型板24の凹部24aおよび可動側射出ピストン29の一端とはキャビティCを構成し、このキャビティCの端部にはエアーベント14が設けられている。
図4に示すように、固定側金型部10と可動側金型部20とを閉じてキャビティCに溶湯を注入し予備成形体40としたマグネシウム合金用成形金型1は、その後、可動側金型部20を固定側金型部10側へと移動させる。
この可動側金型部20の移動によって、可動側取付板21が移動するのはもちろんのこと、可動側弾性体23を介して可動側金型板24が移動され、同時に可動側射出ピストン弾性体28を介して可動側射出ピストン29が追加駆動され予備成形体40に圧力が加えられる(追加加圧)。また、これらの移動に伴い固定側金型板12が若干固定側取付板11側に移動し、これにより固定側射出ピストン17が突出するように追加駆動され予備成形体40に圧力が加えられる(追加加圧)。
これら固定側射出ピストン17、可動側射出ピストン29は、それぞれ固定側射出ピストン弾性体16、可動側射出ピストン弾性体28を介して追加駆動されるため、過度な圧力が緩和され適切な圧力を予備成形体40に加えることができる。その後、この状態で冷却固化させることにより成形体とすることができる。
なお、本実施形態の場合、追加加圧用部材である固定側射出ピストン17、可動側射出ピストン29のそれぞれの追加駆動量が5μm以上、500μm以下となっていることが好ましい。ここで、固定側射出ピストン17、可動側射出ピストン29の追加駆動量は、それぞれ固定側金型板12、可動側金型板24に対するものである。また、固定側射出ピストン17および可動側射出ピストン29の合計の追加駆動量が予備成形体40の体積の0.1%以上、3.0%以下に相当する量となっていれば好ましい。
このように、第2の実施形態のマグネシウム合金用成形金型1では、予備成形体40に接する固定側射出ピストン17および可動側射出ピストン29をキャビティCを構成するものとして用いると共に、それぞれ固定側追加加圧用部材、可動側追加加圧用部材として追加駆動させることで、凹部を有する予備成形体40について適切に圧力を加えることができ(追加加圧)、成形体内部におけるボイド等の欠陥の発生や、表面部における湯じわ、ひけ、割れ等の欠陥の発生を抑制し、高強度かつ美観に優れた成形体を得ることができる。
図5は本発明のマグネシウム合金用成形金型1の第3の実施形態を示した断面図である。この第3の実施形態のマグネシウム合金用成形金型1は、図1〜3に示す第1の実施形態のマグネシウム合金用成形金型1の一部の構成を変更したものである。
このマグネシウム合金用成形金型1は、射出装置のスクリュあるいはラム側に固定される固定側金型部10と、これに対向して設けられる可動側金型部20とからなるものである。
固定側金型部10は固定側取付板11と、これに接合された固定側金型板12とからなる。固定側金型板12にはキャビティCとなる部分に凸部12bが形成されており、固定側取付板11および固定側金型板12にはこの凸部12bに溶湯を供給するためのスプルー13が設けられている。また、このスプルー13には図示しない射出装置のスクリュあるいはラムのノズルが接続されている。
可動側金型部20は、図示しない型締めシリンダに接続された可動側取付板21に固定板22が固定され、この固定板22にバネ材等からなる可動側弾性体23を介して追加駆動する可動側金型板(追加加圧用部材)24が設けられている。可動側弾性体23は、可動側弾性体保持板25によって保持され、さらにこの可動側弾性体保持板25および可動側金型板24は可動側金型保持板26によって保持されている。また、可動側金型板24は側面部が可動側側面部保持板30によって保持されている。なお、可動側金型板24は可動可能に可動側金型保持板26および可動側側面部保持板30によって保持されている。
可動側金型保持板26および可動側側面部保持板30の間には、可動側金型部20(可動側側面部保持板30を除く)を移動させ、可動側金型板24を追加駆動させるために必要な可動側追加駆動用スペース(追加加圧用スペース)S20が設けられており、可動側金型部20は補助ピン27によって案内され、この可動側追加駆動用スペースS20の分だけ固定側金型部10側へ移動させることができるようになっている。
また、可動側金型板24には凹部24cが設けられており、この凹部24cと固定側金型板12の凸部12bとによってキャビティCが形成されている。また、キャビティCの端部にはエアーベント14が設けられている。
図5に示すように、固定側金型部10と可動側金型部20とを閉じてキャビティCに溶湯を注入し予備成形体40としたマグネシウム合金用成形金型1は、その後、可動側金型部20を固定側金型部10側へと移動させる。
この可動側金型部20の移動によって、可動側取付板21、固定板22、可動側弾性体保持板25および可動側金型保持板26が移動するのはもちろんのこと、可動側弾性体23を介して可動側金型板24が追加駆動され予備成形体40に圧力が加えられる(追加加圧)。
この図5に示す第3の実施形態のマグネシウム合金用成形金型1は、図1〜3に示す第1の実施形態のマグネシウム合金用成形金型1の一部の構造を変更し、可動側金型板24を主として可動側側面部保持板30により保持するものとしたが、このような構造としても第1の実施形態のマグネシウム合金用成形金型1と同様の効果を得ることができる。
また、図6は第3の実施形態のマグネシウム合金用成形金型1の変形例を示したものであるが、このようにキャビティCの端部に相当する固定側金型部10内に固定側射出ピストン(固定側追加加圧用部材)17を設けて、可動側金型部20の移動に合わせてこの固定側射出ピストン17を追加駆動させて予備成形体40に圧力を加えてもよい(追加加圧)。このようにすることで、予備成形体40の端部にも十分に圧力を加え、さらに高強度かつ美観に優れた成形体を得ることができる。
図7は本発明のマグネシウム合金用成形金型1の第4の実施形態を示した断面図である。この第4の実施形態のマグネシウム合金用成形金型1は、図1〜3に示す第1の実施形態のマグネシウム合金用成形金型1の一部の構成を変更したものである。
このマグネシウム合金用成形金型1は、射出装置のスクリュあるいはラム側に固定される固定側金型部10と、これに対向して設けられる可動側金型部20とからなるものである。
固定側金型部10は固定側取付板11と、これに接合された固定側金型板12とからなる。固定側金型板12にはキャビティCとなる部分に溶湯を供給するためのスプルー13が設けられている。また、このスプルー13には図示しない射出装置のスクリュあるいはラムのノズルが接続されている。
可動側金型部20は、図示しない型締めシリンダに接続された可動側取付板21に固定板22が固定され、この固定板22にバネ材等からなる可動側弾性体23を介して追加駆動する可動側金型板(追加加圧用部材)24が設けられている。可動側弾性体23は、可動側弾性体保持板25によって保持されている。また、可動側金型板24は可動側側面部保持板30によって可動可能に保持されており、この可動側側面部保持板30は可動側補助弾性体31を介して可動側弾性体保持板25に設けられている。
可動側弾性体保持板25と、可動側金型板24および可動側側面部保持板30との間には、可動側金型部20(可動側側面部保持板30を除く)を移動させ、可動側金型板24を追加駆動させるために必要な可動側追加駆動用スペース(追加加圧用スペース)S20が設けられており、可動側金型部20は補助ピン27によって案内され、この追加駆動用スペースS20の分だけ固定側金型部20側へ移動させることができるようになっている。
固定側金型板12、可動側金型板24および可動側側面部保持板30はキャビティCを構成し、このキャビティCの端部の固定側金型板12と可動側金型板24との間にはエアーベント14が設けられている。
図7に示すように、固定側金型部10と可動側金型部20とを閉じてキャビティCに溶湯を注入し予備成形体40としたマグネシウム合金用成形金型1は、その後、可動側金型部20を固定側金型部10側へと移動させる。
この可動側金型部20の移動によって、可動側取付板21、固定板22および可動側弾性体保持板25が移動するのはもちろんのこと、可動側弾性体23を介して可動側金型板24が追加駆動され予備成形体40に圧力が加えられる(追加加圧)。
この図7に示す第4の実施形態のマグネシウム合金用成形金型1は、図1〜3に示す第1の実施形態のマグネシウム合金用成形金型1の一部の構造を変更し、可動側金型板24の主面部分に補助ピン27を接するように設け、それにより可動側金型部20を案内するようにしたが、このような構造としても第1の実施形態のマグネシウム合金用成形金型1と同様の効果を得ることができる。
以上、本発明のマグネシウム合金用成形金型について第1〜第4の実施形態を参照して説明したが、本発明のマグネシウム合金用成形金型はこのようなものに限られず、本発明の趣旨に反しない限度において、かつ、必要に応じて、その構成を適宜変更することができる。例えば、第1の実施形態においては、予備成形体40に圧力を加える可動側金型板(追加加圧用部材)24の追加駆動を可動側取付板21の移動に連動するように構成したが、このようなものに代えて、可動側金型板24を独立した油圧シリンダ等を用いて追加駆動させるようにしてもよい。
次に、本発明について実施例を参照して詳細に説明する。
(実施例1〜12)
マグネシウム合金(AZ91−G)の溶湯をマグネシウム合金用成形金型に注入して予備成形体とした後、このマグネシウム合金用成形金型の追加加圧用部材を追加駆動させて予備成形体に圧力を加えてから冷却を行いマグネシウム合金の成形体を作製した。マグネシウム合金の成形体の作製条件は表1〜3に示す通りとした。
表中、金型モデルは使用したマグネシウム合金用成形金型の種類を示したものである。成形方法はダイキャスト成形法あるいは射出成形法のいずれかを用いた。溶湯温度はマグネシウム合金用成形金型に注入する際の溶湯の温度を示し、金型温度は溶湯を注入する際のマグネシウム合金用成形金型の温度である。
追加加圧温度、追加加圧圧力は、マグネシウム合金用成形金型の追加加圧用部材を追加駆動させる際の温度、圧力である。また、追加駆動量は、追加加圧用部材の追加駆動量であり、実際の移動距離を[μm]で示すと共に、予備成形体の体積を基準として[%]で示した。
(比較例1〜8)
マグネシウム合金(AZ91−G)の溶湯をマグネシウム合金用成形金型に注入し、冷却を行いマグネシウム合金の成形体を作製した。成形体の作製条件は表4〜5に示す通りとした。なお、この比較例1〜8は、マグネシウム合金用成形金型の追加加圧用部材を追加駆動させなかったものであり、実施例1〜12の予備成形体の作製に相当するものである。
次に、実施例1〜12、比較例1〜8のマグネシウム合金の成形体について、ボイドの発生、表面光沢を観察すると共に、表面硬度、引っ張り強度を測定した。表1〜5に結果を示す。なお、表中、ボイドの発生は、試料数20個のうちボイドの発生が観察された試料数を示したものであり、表面光沢は目視により表面光沢を観察し、表面光沢が最も優れるものを優良として示した。また、表面硬度はバーコル硬度計を用いて測定し、引っ張り強度は引っ張り試験用の金型を用いて測定し、それぞれ平均的な測定結果を示したものである。
表1〜5に示す結果から明らかなように、マグネシウム合金の溶湯をマグネシウム合金用成形金型に注入して予備成形体とした後、マグネシウム合金用成形金型の追加加圧用部材を追加駆動させて予備成形体に圧力を加え成形体とすることで、成形体内部のボイドの発生を抑制し、また表面光沢を向上させ、高強度かつ美観に優れた成形体を得られることが認められた。
本発明のマグネシウム合金用成形金型の第1の実施形態を示す断面図。 第1の実施形態のマグネシウム合金用成形金型にマグネシウム合金の溶湯を注入した状態を示した断面図。 第1の実施形態のマグネシウム合金用成形金型を追加駆動した状態を示した断面図。 本発明のマグネシウム合金用成形金型の第2の実施形態を示す断面図。 本発明のマグネシウム合金用成形金型の第3の実施形態を示す断面図。 第3の実施形態のマグネシウム合金用成形金型の変形例を示す断面図。 本発明のマグネシウム合金用成形金型の第4の実施形態を示す断面図。
符号の説明
1…マグネシウム合金用成形金型、10…固定側金型部、11…固定側取付板、12…固定側金型板、13…スプルー、14…エアーベント、16…固定側射出ピストン弾性体、17…固定側射出ピストン、20…可動側金型部、21…可動側取付板、22…固定板、23…可動側弾性体、24…可動側金型板、25…可動側弾性体保持板、26…可動側金型保持板、27…補助ピン、28…可動側射出ピストン弾性体、29…可動側射出ピストン、30…可動側側面部保持板、31…可動側補助弾性体、40…予備成形体、C…キャビティ、S…追加加圧用スペース(S10…固定側追加加圧用スペース、S20…可動側追加加圧用スペース)

Claims (6)

  1. 金型内にマグネシウム合金を液相もしくは固液共存相の状態で注入して成形体とするマグネシウム合金の成形方法において、
    前記マグネシウム合金を液相もしくは固液共存相の状態で前記金型内に注入して予備成形体とする予備成形工程と、
    前記金型のうち前記予備成形体に接する部分に設けられた追加加圧用部材を追加駆動させ、前記予備成形体に圧力を加えて成形体とする成形工程と
    を有することを特徴とするマグネシウム合金の成形方法。
  2. 前記マグネシウム合金の成形方法は竪型の成形機を用いて行われることを特徴とする請求項1記載のマグネシウム合金の成形方法。
  3. 前記成形工程において、前記追加加圧用部材の追加駆動量が5μm以上、500μm以下であることを特徴とする請求項1または2記載のマグネシウム合金の成形方法。
  4. 前記成形工程において、前記追加加圧用部材の追加駆動量が前記予備成形体の体積の0.1%以上、3.0%以下に相当する量であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のマグネシウム合金の成形方法。
  5. マグネシウム合金を液相もしくは固液共存相の状態で注入して成形体を得るために用いられるマグネシウム合金用成形金型であって、
    前記マグネシウム合金用成形金型のうち前記マグネシウム合金に接する部分に、前記注入されたマグネシウム合金に対して圧力を加えるように追加駆動する追加加圧用部材が設けられていることを特徴とするマグネシウム合金用成形金型。
  6. 前記マグネシウム合金用成形金型には、前記追加加圧用部材の追加駆動の際に発生する溶湯バリを逃すためのエアーベントが設けられていることを特徴とする請求項5記載のマグネシウム合金用成形金型。
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