JP2007105782A - 鋳造方法および鋳造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】鋳造品の所望の部位に所望の種類の金属を適用して鋳造することが可能な鋳造方法および鋳造装置を提供する。
【解決手段】内部にキャビティ11が形成された金型2と、キャビティ11と連通するスリーブ3と、スリーブ3の内周面に液密的に摺接するプランジャチップ4と、を具備する鋳造装置1を用いて、それぞれ異なる種類の金属からなるビレット13・14を半溶融状態とする半溶融工程200と、半溶融状態のビレット13・14を、スリーブ3の内部に所定の配列で収容する収容工程300と、プランジャチップ4をスリーブ3に押し込むことにより、半溶融状態のビレット13・14をキャビティに供給する供給工程400と、を具備する鋳造方法により、鋳造品を鋳造する。
【選択図】図1
【解決手段】内部にキャビティ11が形成された金型2と、キャビティ11と連通するスリーブ3と、スリーブ3の内周面に液密的に摺接するプランジャチップ4と、を具備する鋳造装置1を用いて、それぞれ異なる種類の金属からなるビレット13・14を半溶融状態とする半溶融工程200と、半溶融状態のビレット13・14を、スリーブ3の内部に所定の配列で収容する収容工程300と、プランジャチップ4をスリーブ3に押し込むことにより、半溶融状態のビレット13・14をキャビティに供給する供給工程400と、を具備する鋳造方法により、鋳造品を鋳造する。
【選択図】図1
Description
本発明は、半溶融状態の金属を用いた鋳造の技術に関する。
従来から、アルミニウム合金等の金属を溶融状態として鋳造装置のスリーブに収容し、プランジャチップで押し込むことにより、鋳造装置の金型に形成されたキャビティに供給し、所定の形状の鋳造品を鋳造する鋳造装置の技術は公知となっている。
また、近年、半溶融状態、すなわち固相および液相の二相が混在した状態の金属を用いて鋳造する鋳造装置も検討されている。
また、近年、半溶融状態、すなわち固相および液相の二相が混在した状態の金属を用いて鋳造する鋳造装置も検討されている。
このような半溶融状態の金属を得る方法として、種々の方法が提案されている。例えば、特許文献1から特許文献3に記載の如くである。
特開2002−141165号公報
特開平11−251044号公報
特開平8−85826号公報
しかし、鋳造品にはある特定の部位のみ高い機械強度が求められる場合があるが、従来の溶融状態の金属を用いる鋳造装置は、通常は一種類の(組成の)金属のみしかスリーブに収容することができないので、一般的には高価な当該特定部位の機械強度を満たす金属で鋳造品の全ての部分を鋳造せざるを得ず、鋳造品の原料コストの増大の要因となっていた。
本発明は以上の如き状況に鑑み、鋳造品の所望の部位に所望の種類(組成)の金属を適用して鋳造することが可能な鋳造方法および鋳造装置を提供するものである。
本発明は以上の如き状況に鑑み、鋳造品の所望の部位に所望の種類(組成)の金属を適用して鋳造することが可能な鋳造方法および鋳造装置を提供するものである。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項1においては、
内部にキャビティが形成された金型と、
前記キャビティと連通するスリーブと、
該スリーブの内周面に液密的に摺接するプランジャチップと、
を具備する鋳造装置を用いた鋳造方法において、
複数種類の金属を半溶融状態とする半溶融工程と、
半溶融状態の前記複数種類の金属を前記スリーブの内部に所定の配列で収容する収容工程と、
前記プランジャチップを前記スリーブに押し込むことにより、半溶融状態の前記複数種類の金属を前記キャビティに供給する供給工程と、
を具備するものである。
内部にキャビティが形成された金型と、
前記キャビティと連通するスリーブと、
該スリーブの内周面に液密的に摺接するプランジャチップと、
を具備する鋳造装置を用いた鋳造方法において、
複数種類の金属を半溶融状態とする半溶融工程と、
半溶融状態の前記複数種類の金属を前記スリーブの内部に所定の配列で収容する収容工程と、
前記プランジャチップを前記スリーブに押し込むことにより、半溶融状態の前記複数種類の金属を前記キャビティに供給する供給工程と、
を具備するものである。
請求項2においては、
前記半溶融工程は、
凝固状態の前記複数種類の金属を前記所定の配列に対応する配列で並べた状態とし、前記複数種類の金属をそれぞれ独立して加熱する加熱手段により半溶融状態とするものである。
前記半溶融工程は、
凝固状態の前記複数種類の金属を前記所定の配列に対応する配列で並べた状態とし、前記複数種類の金属をそれぞれ独立して加熱する加熱手段により半溶融状態とするものである。
請求項3においては、
内部にキャビティが形成された金型と、
前記キャビティと連通するスリーブと、
該スリーブの内周面に液密的に摺接するプランジャチップと、
を具備する鋳造装置において、
凝固状態の前記複数種類の金属を前記所定の配列に対応する配列で並べた状態とし、前記複数種類の金属をそれぞれ独立して加熱して半溶融状態とする加熱装置を具備し、
該加熱装置により半溶融状態とされた前記複数種類の金属を前記スリーブの内部に所定の配列で収容し、
前記プランジャチップを前記スリーブに押し込むことにより、半溶融状態の前記複数種類の金属を前記キャビティに供給するものである。
内部にキャビティが形成された金型と、
前記キャビティと連通するスリーブと、
該スリーブの内周面に液密的に摺接するプランジャチップと、
を具備する鋳造装置において、
凝固状態の前記複数種類の金属を前記所定の配列に対応する配列で並べた状態とし、前記複数種類の金属をそれぞれ独立して加熱して半溶融状態とする加熱装置を具備し、
該加熱装置により半溶融状態とされた前記複数種類の金属を前記スリーブの内部に所定の配列で収容し、
前記プランジャチップを前記スリーブに押し込むことにより、半溶融状態の前記複数種類の金属を前記キャビティに供給するものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
請求項1においては、鋳造品の所望の部位に所望の種類の金属を適用して鋳造することが可能である。
請求項2においては、半溶融状態の複数種類の金属を短時間かつ容易に所定の配列でスリーブに収容することが可能である。
請求項3においては、鋳造品の所望の部位に所望の種類の金属を適用して鋳造することが可能である。
以下では図1を用いて本発明に係る鋳造方法の実施の一形態が適用される鋳造装置1の構成について説明する。
鋳造装置1は半溶融状態のアルミニウム合金を凝固させて所定形状の鋳造品を得る、すなわち半溶融状態のアルミニウム合金を用いて鋳造する装置である。
ここで、「半溶融状態」は、固相と液相の二相が混合した状態(通常はシャーベット状)を指す。
なお、本発明は、本実施例の鋳造装置1の如くアルミニウム合金を用いて鋳造する用途に限定されず、種々の金属(例えば、鋳鉄、銅合金、アルミニウム合金等)を鋳造する用途、あるいは種々の樹脂を成型する用途に広く適用可能である。
ここで、「半溶融状態」は、固相と液相の二相が混合した状態(通常はシャーベット状)を指す。
なお、本発明は、本実施例の鋳造装置1の如くアルミニウム合金を用いて鋳造する用途に限定されず、種々の金属(例えば、鋳鉄、銅合金、アルミニウム合金等)を鋳造する用途、あるいは種々の樹脂を成型する用途に広く適用可能である。
図1に示す如く、鋳造装置1は主として金型2、スリーブ3、プランジャチップ4、トレイ5、加熱炉6、ロボット7等を具備する。
金型2は本発明に係る金型を成す部材であり、内部に形成された空間であるキャビティ11に供給された半溶融状態のアルミニウム合金を所定の形状に凝固させるものである。金型2は、主として上型21および下型22の二つの部材からなる。
鋳造装置1は、図示せぬアクチュエータ(油圧シリンダ等)により上型21を下型22に対して上下方向に移動させて、金型2が閉じた状態、すなわち上型21の下面が下型22の上面に当接した状態と、金型2が開いた状態、すなわち上型21の下面が下型22の上面から所定の距離を開けて離間した状態と、を切り替えることが可能である。
金型2の合わせ面を成す上型21の下面および下型22の上面には、キャビティ11を形成するための凹みが刻設される。金型2が閉じた状態におけるキャビティ11の形状は鋳造品の形状に対応する。
また、下型22にはキャビティ11と金型2の外部とを連通する供給経路12が設けられる。
鋳造装置1は、図示せぬアクチュエータ(油圧シリンダ等)により上型21を下型22に対して上下方向に移動させて、金型2が閉じた状態、すなわち上型21の下面が下型22の上面に当接した状態と、金型2が開いた状態、すなわち上型21の下面が下型22の上面から所定の距離を開けて離間した状態と、を切り替えることが可能である。
金型2の合わせ面を成す上型21の下面および下型22の上面には、キャビティ11を形成するための凹みが刻設される。金型2が閉じた状態におけるキャビティ11の形状は鋳造品の形状に対応する。
また、下型22にはキャビティ11と金型2の外部とを連通する供給経路12が設けられる。
なお、本発明に係る金型は、本実施例の金型2の如く上型21および下型22の二つの部材からなるものに限定されず、三つ以上の部材からなる金型(例えば、上型および下型に加えて、可動中子、崩壊性中子、横型等を適宜具備するもの)も広く含む。
スリーブ3は本発明に係るスリーブの実施の一形態である。
スリーブ3は略円筒形状の部材であり、その一端は下型22の供給経路12の外部側端部に連通接続される。従って、スリーブ3は供給経路12を経てキャビティ11と連通する。
スリーブ3の中途部には導入口3aが設けられ、鋳造に用いられるアルミニウム合金は導入口3aを通ってスリーブ3の内部に収容される。
スリーブ3は略円筒形状の部材であり、その一端は下型22の供給経路12の外部側端部に連通接続される。従って、スリーブ3は供給経路12を経てキャビティ11と連通する。
スリーブ3の中途部には導入口3aが設けられ、鋳造に用いられるアルミニウム合金は導入口3aを通ってスリーブ3の内部に収容される。
プランジャチップ4はスリーブ3の内周面に液密的に摺接する略円柱形状の部材であり、図示せぬアクチュエータ(油圧シリンダ等)によりスリーブ3の内部を摺動する。
トレイ5は本発明の鋳造装置1に用いられるアルミニウム合金からなるビレット13・14を収容する容器である。
ビレット13・14はいずれも7wt%のSiを含有するアルミニウム合金であるが、不純物たるFeの濃度が異なる。ビレット13は0.2wt%のFeを含有するアルミニウム合金(Al−7wt%Si−0.2wt%Fe合金)からなる略円柱形状の塊であり、ビレット14は0.5wt%のFeを含有するアルミニウム合金(Al−7wt%Si−0.5wt%Fe合金)からなる略円柱形状の塊である。
従って、ビレット13およびビレット14はそれぞれ異なる種類のアルミニウム合金(より厳密には、Al−Si−Fe合金)からなる。
ビレット13・14はいずれも7wt%のSiを含有するアルミニウム合金であるが、不純物たるFeの濃度が異なる。ビレット13は0.2wt%のFeを含有するアルミニウム合金(Al−7wt%Si−0.2wt%Fe合金)からなる略円柱形状の塊であり、ビレット14は0.5wt%のFeを含有するアルミニウム合金(Al−7wt%Si−0.5wt%Fe合金)からなる略円柱形状の塊である。
従って、ビレット13およびビレット14はそれぞれ異なる種類のアルミニウム合金(より厳密には、Al−Si−Fe合金)からなる。
Al−Si−Fe合金におけるFeの含有量が大きくなると一般的に靭性が低下することから、鋳造品の強度の観点からは、極力Al−7wt%Si−0.2wt%Fe合金を用いて鋳造することが望ましい。
しかし、Fe濃度の低いアルミニウム−シリコン合金はFe濃度の高いアルミニウム−シリコン合金よりも一般的に高価であるため、鋳造コストの削減の観点からは、鋳造品に求められる強度を確保しつつ、極力Al−7wt%Si−0.5wt%Fe合金を用いて鋳造することが望ましい。
しかし、Fe濃度の低いアルミニウム−シリコン合金はFe濃度の高いアルミニウム−シリコン合金よりも一般的に高価であるため、鋳造コストの削減の観点からは、鋳造品に求められる強度を確保しつつ、極力Al−7wt%Si−0.5wt%Fe合金を用いて鋳造することが望ましい。
加熱炉6は本発明に係る加熱装置の実施の一形態であり、ビレット13・14を加熱して半溶融状態とするための装置である。加熱炉6は誘導コイル61・62を具備する。
誘導コイル61はビレット13を高周波誘導加熱し、誘導コイル62はビレット14を高周波誘導加熱するものである。誘導コイル61は加熱炉6の筐体の開口部6aの手前側(図1の紙面左側)に配置され、誘導コイル62は加熱炉6の筐体の開口部6aの奥側(図1の紙面右側)に配置される。
誘導コイル61・62はそれぞれ別の高周波電源(図示せず)に接続される。また、誘導コイル61・62の巻き数や直径、周波数、電流および電圧値は、互いに独立して(一方が他方の条件に制約されることなく)変更することが可能である。
誘導コイル61・62は、組成(不純物や添加元素の濃度)および体積の相違に起因して融点および熱容量が異なる二種類のアルミニウム合金からなるビレット13・14をそれぞれ独立して昇温することが可能であり、ひいてはビレット13・14をほぼ同時に半溶融状態とすることが可能である。
誘導コイル61はビレット13を高周波誘導加熱し、誘導コイル62はビレット14を高周波誘導加熱するものである。誘導コイル61は加熱炉6の筐体の開口部6aの手前側(図1の紙面左側)に配置され、誘導コイル62は加熱炉6の筐体の開口部6aの奥側(図1の紙面右側)に配置される。
誘導コイル61・62はそれぞれ別の高周波電源(図示せず)に接続される。また、誘導コイル61・62の巻き数や直径、周波数、電流および電圧値は、互いに独立して(一方が他方の条件に制約されることなく)変更することが可能である。
誘導コイル61・62は、組成(不純物や添加元素の濃度)および体積の相違に起因して融点および熱容量が異なる二種類のアルミニウム合金からなるビレット13・14をそれぞれ独立して昇温することが可能であり、ひいてはビレット13・14をほぼ同時に半溶融状態とすることが可能である。
なお、本実施例は誘導コイル61・62によりビレット13・14を高周波誘導加熱する構成としたが、複数種類の金属をそれぞれ別の(独立して温度調節可能な)抵抗ヒーターで加熱する構成としても良く、複数種類の金属をそれぞれ別の(独立して吹き付け量を調節可能な)ガスバーナー等により加熱する構成としても良い。
また、本実施例の鋳造装置1では複数の誘導コイル61・62を設けたが、途中でコイルピッチを変えた一つのコイルを用いて、複数種類の金属のそれぞれに対して適した加熱を行うことも可能である。すなわち、複数種類の金属のそれぞれに対してコイルピッチを変えた構成も、本発明に係る「複数種類の金属をそれぞれ独立して加熱する」構成に含まれる。
ロボット7はビレット13・14が収容されたトレイ5を加熱炉6とスリーブ3との間で搬送するものである。ロボット7は複数の関節を有するアームを具備し、該アームの先端部にはトレイ5を係止して持ち上げ可能とするフォーク7aが設けられている。
以下では、図1および図2を用いて鋳造装置1を用いた鋳造方法の実施の一形態について説明する。
図2に示す如く、鋳造装置1を用いた鋳造方法の実施の一形態は、主として半溶融工程200、収容工程300、供給工程400、凝固工程500、取り出し工程600等を具備する。
図2に示す如く、鋳造装置1を用いた鋳造方法の実施の一形態は、主として半溶融工程200、収容工程300、供給工程400、凝固工程500、取り出し工程600等を具備する。
半溶融工程200はビレット13・14を半溶融状態とする工程である。
半溶融工程200において、まず、ビレット13・14をトレイ5に「所定の配列」に対応する配列で並べた状態として収容する。本実施例の場合、トレイ5の手前側(図1の紙面左側)にビレット13、奥側にビレット14を収容する。「所定の配列」については後で詳述する。
次に、ロボット7によりトレイ5を搬送し、トレイ5を加熱炉6に収容する。このとき、ビレット13は誘導コイル61に囲まれる位置に配置され、ビレット14は誘導コイル62に囲まれる位置に配置される。
続いて、誘導コイル61・62にそれぞれ接続された高周波電源(図示せず)を起動して誘導コイル61・62に高周波電流を流し、ビレット13・14を高周波誘導加熱する。
所定の時間が経過後、ビレット13・14はほぼ同時に半溶融状態となったら、収容工程300に移行する。
半溶融工程200において、まず、ビレット13・14をトレイ5に「所定の配列」に対応する配列で並べた状態として収容する。本実施例の場合、トレイ5の手前側(図1の紙面左側)にビレット13、奥側にビレット14を収容する。「所定の配列」については後で詳述する。
次に、ロボット7によりトレイ5を搬送し、トレイ5を加熱炉6に収容する。このとき、ビレット13は誘導コイル61に囲まれる位置に配置され、ビレット14は誘導コイル62に囲まれる位置に配置される。
続いて、誘導コイル61・62にそれぞれ接続された高周波電源(図示せず)を起動して誘導コイル61・62に高周波電流を流し、ビレット13・14を高周波誘導加熱する。
所定の時間が経過後、ビレット13・14はほぼ同時に半溶融状態となったら、収容工程300に移行する。
収容工程300は半溶融状態のビレット13・14を、スリーブ3の内部に所定の配列で並べて収容する工程である。
収容工程300において、トレイ5はロボット7により加熱炉6から取り出され、トレイ5を導入口3aの近傍まで搬送される。次に、トレイ5はロボット7により傾倒され、ビレット13・14は導入口3aを通ってスリーブ3の内部に落下して収容される。
このとき、トレイ5に収容されていたビレット13・14は、予め「所定の配列」で並べられており、この所定の配列を維持した状態でスリーブ3の内部に収容される。
収容工程300において、トレイ5はロボット7により加熱炉6から取り出され、トレイ5を導入口3aの近傍まで搬送される。次に、トレイ5はロボット7により傾倒され、ビレット13・14は導入口3aを通ってスリーブ3の内部に落下して収容される。
このとき、トレイ5に収容されていたビレット13・14は、予め「所定の配列」で並べられており、この所定の配列を維持した状態でスリーブ3の内部に収容される。
ここで、「所定の配列」とは、ビレット13・14に由来する二種類のアルミニウム合金(Al−7wt%Si−0.2wt%Fe合金およびAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金)が、それぞれキャビティ11の所望の位置に供給されるための配列である。
本実施例の場合、キャビティ11の上半部に靭性に優れるAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金を供給し、キャビティ11の下半部にAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金に比べて靭性は劣るが安価なAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金を供給するために、スリーブ3の内部において供給経路12に近い方にビレット13を配置し、スリーブ3の内部において供給経路12から遠い方にビレット14を配置する配列としている。
ビレット13・14がスリーブ3の内部に所定の配列で並べて収容されたら、供給工程400に移行する。
本実施例の場合、キャビティ11の上半部に靭性に優れるAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金を供給し、キャビティ11の下半部にAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金に比べて靭性は劣るが安価なAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金を供給するために、スリーブ3の内部において供給経路12に近い方にビレット13を配置し、スリーブ3の内部において供給経路12から遠い方にビレット14を配置する配列としている。
ビレット13・14がスリーブ3の内部に所定の配列で並べて収容されたら、供給工程400に移行する。
供給工程400は、プランジャチップ4をスリーブ3に押し込むことにより、半溶融状態のビレット13・14、より厳密には半溶融状態のAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金およびAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金をキャビティ11に供給する工程である。
供給工程400において、プランジャチップ4は図示せぬアクチュエータ(油圧シリンダ等)によりスリーブ3に押し込まれる、すなわち供給経路12に接近する方向にスリーブ3の内部を摺動する。その結果、ビレット13・14に由来する二種類のAl−Si−Fe合金はキャビティ11に供給され、充填される。
このとき、ビレット13・14は所定の配列(スリーブ3の内部において供給経路12に近い方にビレット13、供給経路12から遠い方にビレット14が配置される配列)でスリーブ3に収容されていたため、ビレット13に由来するAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金はビレット14に由来するAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金よりも先にキャビティ11に供給され、主としてキャビティ11の上半部に充填される。一方、ビレット14に由来するAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金は主としてキャビティ11の下半部に充填される。
このように、スリーブ3に収容される半溶融状態の金属の配列を適宜選択することにより、金型2のキャビティ11の所望の位置に所望の種類(組成)の金属を供給して鋳造することが可能である。
なお、半溶融状態の金属はプランジャチップ4で押し込む等の大きな外力を加えたときには流動するが、半溶融状態の複数種類の金属が接触しても溶融状態の如く完全に混ざり合う(組成が略均一となる)ことはない。
キャビティ11にビレット13・14に由来する半溶融状態のAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金およびAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金が供給されたら、凝固工程500に移行する。
供給工程400において、プランジャチップ4は図示せぬアクチュエータ(油圧シリンダ等)によりスリーブ3に押し込まれる、すなわち供給経路12に接近する方向にスリーブ3の内部を摺動する。その結果、ビレット13・14に由来する二種類のAl−Si−Fe合金はキャビティ11に供給され、充填される。
このとき、ビレット13・14は所定の配列(スリーブ3の内部において供給経路12に近い方にビレット13、供給経路12から遠い方にビレット14が配置される配列)でスリーブ3に収容されていたため、ビレット13に由来するAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金はビレット14に由来するAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金よりも先にキャビティ11に供給され、主としてキャビティ11の上半部に充填される。一方、ビレット14に由来するAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金は主としてキャビティ11の下半部に充填される。
このように、スリーブ3に収容される半溶融状態の金属の配列を適宜選択することにより、金型2のキャビティ11の所望の位置に所望の種類(組成)の金属を供給して鋳造することが可能である。
なお、半溶融状態の金属はプランジャチップ4で押し込む等の大きな外力を加えたときには流動するが、半溶融状態の複数種類の金属が接触しても溶融状態の如く完全に混ざり合う(組成が略均一となる)ことはない。
キャビティ11にビレット13・14に由来する半溶融状態のAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金およびAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金が供給されたら、凝固工程500に移行する。
凝固工程500は、キャビティ11に供給された半溶融状態のAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金およびAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金を冷却して凝固させ、所定の形状の鋳造品とする工程である。
凝固工程500において、金型2は冷却水により冷却されているため、時間の経過とともにキャビティ11に供給された半溶融状態のAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金およびAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金の温度は低下し、凝固した後さらに温度が低下していく。
所定時間が経過したら取り出し工程600に移行する。
凝固工程500において、金型2は冷却水により冷却されているため、時間の経過とともにキャビティ11に供給された半溶融状態のAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金およびAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金の温度は低下し、凝固した後さらに温度が低下していく。
所定時間が経過したら取り出し工程600に移行する。
取り出し工程600は、鋳造品を金型2の外部に取り出す工程である。
取り出し工程600において、金型2が開かれ、鋳造品が取り出される。
本実施例の場合、鋳造品の上半部は靭性に優れたAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金からなり、当該部分の機械強度に優れる。一方、下半部はAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金よりも安価なAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金からなり、鋳造品を全てAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金を用いて鋳造した場合よりも原料コストの削減となる。
取り出し工程600において、金型2が開かれ、鋳造品が取り出される。
本実施例の場合、鋳造品の上半部は靭性に優れたAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金からなり、当該部分の機械強度に優れる。一方、下半部はAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金よりも安価なAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金からなり、鋳造品を全てAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金を用いて鋳造した場合よりも原料コストの削減となる。
以上の如く、本発明に係る鋳造方法の実施の一形態は、
内部にキャビティ11が形成された金型2と、
キャビティ11と連通するスリーブ3と、
スリーブ3の内周面に液密的に摺接するプランジャチップ4と、
を具備する鋳造装置1を用いた鋳造方法において、
Al−7wt%Si−0.2wt%Fe合金からなるビレット13およびAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金からなるビレット14を半溶融状態とする半溶融工程200と、
半溶融状態のAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金からなるビレット13および半溶融状態のAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金からなるビレット14を、スリーブ3の内部に所定の配列(本実施例の場合、スリーブ3の内部において供給経路12に近い方にビレット13、供給経路12から遠い方にビレット14が配置される配列)で収容する収容工程300と、
プランジャチップ4をスリーブ3に押し込むことにより、半溶融状態のAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金からなるビレット13および半溶融状態のAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金からなるビレット14をキャビティに供給する供給工程400と、
を具備するものである。
このように構成することにより、鋳造品の所望の部位に所望の種類(組成)の金属を適用して鋳造することが可能である。
例えば、鋳造品のうち、高い機械強度が要求される部位には、高価だが機械強度に優れた金属(Al−7wt%Si−0.2wt%Fe合金)を適用し、さほど高い機械強度が要求されない部位には、安価だが機械強度に劣る金属(Al−7wt%Si−0.2wt%Fe合金)を適用して鋳造し、要求される機械強度を確保しつつ全体としては原料コストを削減することが可能である。
内部にキャビティ11が形成された金型2と、
キャビティ11と連通するスリーブ3と、
スリーブ3の内周面に液密的に摺接するプランジャチップ4と、
を具備する鋳造装置1を用いた鋳造方法において、
Al−7wt%Si−0.2wt%Fe合金からなるビレット13およびAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金からなるビレット14を半溶融状態とする半溶融工程200と、
半溶融状態のAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金からなるビレット13および半溶融状態のAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金からなるビレット14を、スリーブ3の内部に所定の配列(本実施例の場合、スリーブ3の内部において供給経路12に近い方にビレット13、供給経路12から遠い方にビレット14が配置される配列)で収容する収容工程300と、
プランジャチップ4をスリーブ3に押し込むことにより、半溶融状態のAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金からなるビレット13および半溶融状態のAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金からなるビレット14をキャビティに供給する供給工程400と、
を具備するものである。
このように構成することにより、鋳造品の所望の部位に所望の種類(組成)の金属を適用して鋳造することが可能である。
例えば、鋳造品のうち、高い機械強度が要求される部位には、高価だが機械強度に優れた金属(Al−7wt%Si−0.2wt%Fe合金)を適用し、さほど高い機械強度が要求されない部位には、安価だが機械強度に劣る金属(Al−7wt%Si−0.2wt%Fe合金)を適用して鋳造し、要求される機械強度を確保しつつ全体としては原料コストを削減することが可能である。
なお、本実施例の鋳造方法では原料コストと機械強度との関係で鋳造品の原料となる金属の種類を決定したが、本発明に係る鋳造方法はこれに限定されず、鋳造品の部位毎に要求される電気伝導度や熱膨張率等の種々の性質に応じて適宜原料となる金属を選択することが可能である。
また、本実施例の鋳造方法では二種類の金属を所定の配列とする構成としたが、本発明に係る鋳造方法はこれに限定されず、三種類以上の金属を所定の配列としたり(例えば、A、BおよびCの三種類の金属を用いて、スリーブの内部においてキャビティに近い順にA、B、Cと並べる)、あるいは二種類の金属を用いて、同じ種類の金属が複数回現れるような配列としたり(例えば、AおよびBの二種類の金属を用いて、スリーブの内部においてキャビティに近い順にA、B、A、Bと並べる)しても良い。
さらに、本実施例の鋳造方法では凝固状態の複数種類の金属を加熱することにより半溶融状態としたが、本発明に係る鋳造方法はこれに限定されず、予め溶融状態の複数の金属を用意しておき、これらをそれぞれ別の容器に注ぎ入れて冷却することにより半溶融状態としても良い。
また、本実施例の鋳造方法では二種類の金属を所定の配列とする構成としたが、本発明に係る鋳造方法はこれに限定されず、三種類以上の金属を所定の配列としたり(例えば、A、BおよびCの三種類の金属を用いて、スリーブの内部においてキャビティに近い順にA、B、Cと並べる)、あるいは二種類の金属を用いて、同じ種類の金属が複数回現れるような配列としたり(例えば、AおよびBの二種類の金属を用いて、スリーブの内部においてキャビティに近い順にA、B、A、Bと並べる)しても良い。
さらに、本実施例の鋳造方法では凝固状態の複数種類の金属を加熱することにより半溶融状態としたが、本発明に係る鋳造方法はこれに限定されず、予め溶融状態の複数の金属を用意しておき、これらをそれぞれ別の容器に注ぎ入れて冷却することにより半溶融状態としても良い。
また、本発明に係る鋳造方法の実施の一形態における半溶融工程200は、
凝固状態のビレット13・14を所定の配列に対応する配列、すなわち、収容工程300において、ビレット13・14の配列を入れ替えるといった作業を付加的に行うことなく、ビレット13・14を所定の配列でスリーブ3に収容可能な配列(本実施例の場合、スリーブ3の内部において供給経路12に近い方にビレット13、供給経路12から遠い方にビレット14が配置される配列)で並べた状態とし、ビレット13・14をそれぞれ独立して加熱する誘導コイル61・62により高周波誘導加熱して半溶融状態とするものである。
このように構成することにより、半溶融状態のビレット13・14を短時間かつ容易に所定の配列でスリーブ3に収容することが可能である。
凝固状態のビレット13・14を所定の配列に対応する配列、すなわち、収容工程300において、ビレット13・14の配列を入れ替えるといった作業を付加的に行うことなく、ビレット13・14を所定の配列でスリーブ3に収容可能な配列(本実施例の場合、スリーブ3の内部において供給経路12に近い方にビレット13、供給経路12から遠い方にビレット14が配置される配列)で並べた状態とし、ビレット13・14をそれぞれ独立して加熱する誘導コイル61・62により高周波誘導加熱して半溶融状態とするものである。
このように構成することにより、半溶融状態のビレット13・14を短時間かつ容易に所定の配列でスリーブ3に収容することが可能である。
なお、複数種類の金属をそれぞれ別の加熱炉で加熱して半溶融状態とし、スリーブ3に収容するときに所定の配列としても良いが、半溶融状態の金属はすぐに凝固を始めるので、用いる金属の種類が多い場合には複数種類の金属を全てスリーブに収容するまでに先にスリーブに収容した金属が凝固を始めてしまうといった事態も起こり得る。従って、このような場合には、加熱炉をスリーブの極力近傍に配置し、加熱炉から半溶融金属を取り出してスリーブに搬送するのに要する時間を極力短くすることが望ましい。
また、本発明に係る鋳造装置の実施の一形態である鋳造装置1は、
内部にキャビティ11が形成された金型2と、
キャビティ11と連通するスリーブ3と、
スリーブ3の内周面に液密的に摺接するプランジャチップ4と、
を具備する鋳造装置において、
凝固状態のAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金からなるビレット13およびAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金からなるビレット14を所定の配列に対応する配列で並べた状態とし、凝固状態のビレット13・14をそれぞれ独立して加熱して半溶融状態とする加熱炉6を具備し、
加熱炉6により半溶融状態とされたビレット13・14をスリーブ3の内部に所定の配列で収容し、
プランジャチップ4をスリーブ3に押し込むことにより、半溶融状態のビレット13・14をキャビティ11に供給するものである。
このように構成することにより、鋳造品の所望の部位に所望の種類(組成)の金属を適用して鋳造することが可能である。
例えば、鋳造品のうち、高い機械強度が要求される部位には、高価だが機械強度に優れた金属(Al−7wt%Si−0.2wt%Fe合金)を適用し、さほど高い機械強度が要求されない部位には、安価だが機械強度に劣る金属(Al−7wt%Si−0.2wt%Fe合金)を適用して鋳造し、要求される機械強度を確保しつつ全体としては原料コストを削減することが可能である。
内部にキャビティ11が形成された金型2と、
キャビティ11と連通するスリーブ3と、
スリーブ3の内周面に液密的に摺接するプランジャチップ4と、
を具備する鋳造装置において、
凝固状態のAl−7wt%Si−0.2wt%Fe合金からなるビレット13およびAl−7wt%Si−0.5wt%Fe合金からなるビレット14を所定の配列に対応する配列で並べた状態とし、凝固状態のビレット13・14をそれぞれ独立して加熱して半溶融状態とする加熱炉6を具備し、
加熱炉6により半溶融状態とされたビレット13・14をスリーブ3の内部に所定の配列で収容し、
プランジャチップ4をスリーブ3に押し込むことにより、半溶融状態のビレット13・14をキャビティ11に供給するものである。
このように構成することにより、鋳造品の所望の部位に所望の種類(組成)の金属を適用して鋳造することが可能である。
例えば、鋳造品のうち、高い機械強度が要求される部位には、高価だが機械強度に優れた金属(Al−7wt%Si−0.2wt%Fe合金)を適用し、さほど高い機械強度が要求されない部位には、安価だが機械強度に劣る金属(Al−7wt%Si−0.2wt%Fe合金)を適用して鋳造し、要求される機械強度を確保しつつ全体としては原料コストを削減することが可能である。
なお、本実施例の鋳造装置1では原料コストと機械強度との関係で鋳造品の原料となる金属の種類を決定したが、本発明に係る鋳造装置はこれに限定されず、鋳造品の部位毎に要求される電気伝導度や熱膨張率等の種々の性質に応じて適宜原料となる金属を選択することが可能である。
また、本実施例の鋳造装置1では二種類の金属を所定の配列とする構成としたが、本発明に係る鋳造装置はこれに限定されず、三種類以上の金属を所定の配列としたり(例えば、A、BおよびCの三種類の金属を用いて、スリーブの内部においてキャビティに近い順にA、B、Cと並べる)、あるいは二種類の金属を用いて、同じ種類の金属が複数回現れるような配列としたり(例えば、AおよびBの二種類の金属を用いて、スリーブの内部においてキャビティに近い順にA、B、A、Bと並べる)しても良い。
また、本実施例の鋳造装置1では二種類の金属を所定の配列とする構成としたが、本発明に係る鋳造装置はこれに限定されず、三種類以上の金属を所定の配列としたり(例えば、A、BおよびCの三種類の金属を用いて、スリーブの内部においてキャビティに近い順にA、B、Cと並べる)、あるいは二種類の金属を用いて、同じ種類の金属が複数回現れるような配列としたり(例えば、AおよびBの二種類の金属を用いて、スリーブの内部においてキャビティに近い順にA、B、A、Bと並べる)しても良い。
1 鋳造装置
2 金型
3 スリーブ
4 プランジャチップ
11 キャビティ
13 ビレット(金属)
14 ビレット(金属)
200 半溶融工程
300 収容工程
400 供給工程
2 金型
3 スリーブ
4 プランジャチップ
11 キャビティ
13 ビレット(金属)
14 ビレット(金属)
200 半溶融工程
300 収容工程
400 供給工程
Claims (3)
- 内部にキャビティが形成された金型と、
前記キャビティと連通するスリーブと、
該スリーブの内周面に液密的に摺接するプランジャチップと、
を具備する鋳造装置を用いた鋳造方法において、
複数種類の金属を半溶融状態とする半溶融工程と、
半溶融状態の前記複数種類の金属を前記スリーブの内部に所定の配列で収容する収容工程と、
前記プランジャチップを前記スリーブに押し込むことにより、半溶融状態の前記複数種類の金属を前記キャビティに供給する供給工程と、
を具備することを特徴とする鋳造方法。 - 前記半溶融工程は、
凝固状態の前記複数種類の金属を前記所定の配列に対応する配列で並べた状態とし、前記複数種類の金属をそれぞれ独立して加熱する加熱装置により半溶融状態とすることを特徴とする請求項1に記載の鋳造方法。 - 内部にキャビティが形成された金型と、
前記キャビティと連通するスリーブと、
該スリーブの内周面に液密的に摺接するプランジャチップと、
を具備する鋳造装置において、
凝固状態の前記複数種類の金属を前記所定の配列に対応する配列で並べた状態とし、前記複数種類の金属をそれぞれ独立して加熱して半溶融状態とする加熱装置を具備し、
該加熱装置により半溶融状態とされた前記複数種類の金属を前記スリーブの内部に所定の配列で収容し、
前記プランジャチップを前記スリーブに押し込むことにより、半溶融状態の前記複数種類の金属を前記キャビティに供給することを特徴とする鋳造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005300985A JP2007105782A (ja) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | 鋳造方法および鋳造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005300985A JP2007105782A (ja) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | 鋳造方法および鋳造装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007105782A true JP2007105782A (ja) | 2007-04-26 |
Family
ID=38032043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005300985A Pending JP2007105782A (ja) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | 鋳造方法および鋳造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007105782A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012502804A (ja) * | 2008-09-17 | 2012-02-02 | クール ポリマーズ,インコーポレーテッド | 多成分組成物の金属射出成形 |
-
2005
- 2005-10-14 JP JP2005300985A patent/JP2007105782A/ja active Pending
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JP2012502804A (ja) * | 2008-09-17 | 2012-02-02 | クール ポリマーズ,インコーポレーテッド | 多成分組成物の金属射出成形 |
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