JP2008012544A - レオキャスト設備 - Google Patents

Abstract

【課題】半凝固金属スラリーを、金属成形体を得る金型を装着した成形装置に容易にかつ安定して供給することで、品質が一定した金属成形体を得ることができるコンパクトなレオキャスト設備を提供する。
【解決手段】半凝固金属スラリーを保持する保持容器（３）を１とし、該１つの保持容器（３）を、傾斜冷却体（１Ａ）の下端にてそれで流下する溶湯を受ける位置から成形装置（２）の湯口部の上方近傍位置までの間にわたり、往復動可能とする搬送手段（６）を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、半凝固金属スラリー製造装置と、それで作った半凝固金属スラリーを用い、金属成形体を得る金型を装着した成形装置とを具備したレオキャスト設備に関する。

近年、自動車用部品や携帯情報機器用部品などの各種部品がアルミニウム合金やマグネシウム合金などの半凝固金属スラリーを用い、ダイキャストや溶湯鍛造により作られている。これは半凝固加工法により、結晶粒が球状でマクロ偏析や収縮巣がなく、優れた機械的性質が得られるからである。
この種の半凝固加工法では、半凝固金属スラリー製造装置で作った金属スラリーが半凝固域にある状態で成形装置に供給するレオキャスト法と、半凝固金属スラリーを一旦凝固させてビッレト状とし、それを半溶融温度域に再加熱して加工するチクソキャスト法が知られ、前者のレオキャスト法が再加熱する必要がないことから、省エネルギー性に優れた加工法である。それに用いる半凝固金属スラリーは、結晶粒が液相マトリックス中に互いに分離した状態で存在し球状であることが、良好な金属成形体を得るうえで、必要である。

そのため、従来から、各種の半凝固金属スラリーの製造方法が提案されている（例えば特許文献１）。この特許文献１に記載の製造方法は、図４に示すような半凝固金属スラリー製造装置１を用い、ほぼ球状化した微細な結晶粒を得るために、溶融金属（溶湯ともいう）を傾斜冷却体１Ａ上に流下して急冷し、次いで保持容器３内で保持する方法である。
なお、溶融金属保持炉１Ｃで保持した溶湯は、当該アルミニウム合金の液相線温度Ｔ_L（℃）からＴ_L＋６０（℃）の間の温度で傾斜冷却体１Ａと接触させ、当該溶融金属の少なくとも一部を固液共存状態とすると共に、細粒で粒状の１次粒子を晶出させ、その後、保持容器３内で１次粒子が晶出した溶湯を半溶融温度域に所定の時間保持し、半凝固金属スラリーとしている。この半凝固金属スラリー製造装置１では、溶融金属保持炉１Ｃ内に制御棒を浸漬させ、溶融金属保持炉１Ｃ内の溶湯を、図４に示したように、給湯管１Ｂを経て傾斜冷却体１Ａ上に流下させ、回転テーブル１１上の保持容器３で受けるのが普通である。

従来の金属スラリーの搬送装置は、回転テーブル１１の円周上に沿って保持容器３が複数個並べられ、回転中心１１Ａ周りの回転テーブル１１の回転に伴って保持容器３が順次、傾斜冷却体１Ａの下端にて流下する溶湯を受ける位置に来るようになっている。
特開平８−１８７５４７号公報

しかしながら、従来の回転テーブル方式の半凝固金属搬送装置は、回転テーブル１１の回転に伴って保持容器３が順次、傾斜冷却体１Ａの下端にて流下する溶湯を受ける位置に来るようにしなければならず、また、回転テーブル１１の円周上に沿って保持容器３が複数個並べられているため、大型となる。したがって、これを具備したレオキャスト設備に広い設置スペースを要するという欠点があった。

また、従来の回転テーブル方式の半凝固金属搬送装置と、溶湯鍛造装置やダイキャスト装置などの金型を装着した成形装置２とを具備したレオキャスト設備の場合には、回転テーブル１１の回転に伴って成形装置２の近くに来た保持容器３を人手で持ち上げ、図５に示したように、金型を装着した成形装置２の湯口部に、半凝固金属スラリーが流下するよう保持容器３を傾斜させていた。

このため、成形装置２の湯口部へ半凝固金属スラリーを供給する作業者の作業負荷が大きく、熟練した作業者でも成形装置２の湯口部へ半凝固金属スラリーを安定して供給するのが難しいという欠点があった。これを解消するため、傾斜冷却体１Ａで溶湯を冷却する半凝固金属スラリー製造装置１と、それで作った半凝固金属スラリーを用い、金属成形体を得る金型を装着した成形装置２とを具備したレオキャスト設備にロボットを導入し、保持容器３を持ち上げ、傾斜させて半凝固金属スラリーを成形装置２に供給する作業などを行うことも考えられるが、それを導入した場合、設置スペースが余分に必要になると共に高度な機械を扱うには熟練を要するという問題が発生してしまう。

本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、半凝固金属スラリーを、金型を装着した成形装置に容易にかつ安定して供給することで、品質が一定した金属成形体を得ることができるコンパクトなレオキャスト設備を提供することを目的とする。

本発明は、傾斜冷却体で溶湯を冷却する半凝固金属スラリー製造装置と、それで作った半凝固金属スラリーを用い、金属成形体を得る金型を装着した成形装置とを近接配置し、かつ前記半凝固金属スラリーを保持する保持容器を１とし、該１つの保持容器を、前記傾斜冷却体の下端にて流下する溶湯をそれで受ける位置から前記成形装置の湯口部の上方近傍位置までの間にわたり、往復動可能とする搬送手段を設けたことを特徴とするレオキャスト設備である。

前記保持容器は、切り欠き部を形成した固定蓋と、その切り欠き部を塞ぐスライド蓋とで開口部の蓋ができることが好ましく、またさらに切り欠き部を形成した固定蓋と、容器底部の流出口を塞ぐ棒状ストッパーとを有し、前記固定蓋に棒状ストッパーが上下動できるガイド孔を設けてなり、前記固定蓋のガイド孔に挿入した棒状ストッパーで容器底部の流出口を塞いだものとするのが好ましい。

本発明にかかるレオキャスト設備によれば、傾斜冷却体で溶湯を冷却する半凝固金属スラリー製造装置と、金型を装着した成形装置とを近接配置し、半凝固金属スラリーを保持する保持容器を１つとし、それを往復動可能とする搬送手段を設けたので、コンパクトなレオキャスト設備とすることができる。
また、一つの保持容器の往復動する範囲を、前記傾斜冷却体の下端にて流下する溶湯を保持容器で受ける位置から前記成形装置の湯口部の上方近傍、すなわち容器底部の流出口より流下させた半凝固金属スラリーを自重により成形装置へ供給できる位置までの間としたから、金型を装着した成形装置に容易にかつ安定して半凝固金属スラリーを供給できる。このため、結晶粒がほぼ球状でマクロ偏析や収縮巣が少なく、品質が一定した金属成形体を得ることが可能となる。

以下に、図面を用い、本発明にかかるレオキャスト設備について説明する。図１は、本発明にかかるレオキャスト設備の構成の一例を示す側面図であり、図２は、図１に示したレオキャスト設備の平面図である。
本発明にかかるレオキャスト設備は、傾斜冷却体１Ａで溶湯を冷却する半凝固金属スラリー製造装置１と、金属成形体を得る金型を装着した成形装置２とを近接配置し、半凝固金属を保持する一つの保持容器３を所定の範囲にわたり、往復動可能とする搬送手段６を設けたことを特徴とする。この場合、搬送手段６は、図１中に示した移動距離Ｌの範囲内で、レール部材７上を往復移動する移動台６であり、一つの保持容器３が移動台６に搭載されている。移動距離Ｌは、保持容器３が斜冷却体１Ａの下端にて流下する溶湯を受ける位置から成形装置２の金型へ至る湯口部の上方近傍位置、すなわち、容器底部の流出口より流下させた半凝固金属スラリーを自重により成形装置２へ供給できる位置までの間である。なお、保持容器３には、流出口と連通させて傾斜連結管５が設けられている。容器底部の流出口は上下動可能な棒状ストッパー４で塞ぐのが好ましい。

ここで、一つの保持容器３を搭載した移動台６は、２つのレール部材７によって移動方向１０と直角な２方向への移動が規制されている。また一つの保持容器３を搭載した移動台６は、移動台６に搭載したモータを回転させ、モータを正転、逆転させ、移動距離Ｌの範囲内で往復移動するようになっている。
図１、２中、８、９は支持部材であり、２つのレール部材７を介して、移動台６に搭載された保持容器３の高さ方向位置が、半凝固金属スラリー製造装置１の側では、斜冷却体１Ａの下端にて流下する溶湯を受ける高さとなり、成形装置２の側では、湯口部の上方にその底部が位置するように調整されていると共に、金属成形体に必要な量の溶湯を保持したときの一つの保持容器３と、それを搭載した移動台６とを支持している。

なお、この実施の形態にかかるレオキャスト設備では、金型を装着した成形装置２は、パンチ２Ａと、金型装着台２Ｂと、型締め２Ｃなどを有する溶湯鍛造装置とした。溶湯鍛造装置の湯口部は、パンチ２Ａの下方に位置している。この実施の形態のレオキャスト設備に用いた半凝固金属スラリー製造装置１と、溶湯鍛造装置は、従来から用いられている装置である。

本発明のレオキャスト設備に用いる保持容器３は、図３に示すように、切り欠き部を形成した固定蓋３Ａと、その切り欠き部を塞ぐスライド蓋３Ｂとで開口部の蓋ができることが好ましい。このようにすれば、半凝固金属スラリー製造装置１側の斜冷却体１Ａの下端にて流下する溶湯を保持容器３で受けた後、固定蓋３Ａの切り欠き部をスライド蓋３Ｂをスライドさせて塞ぐことで、大気と容器内部の溶湯との接触を防ぐことができ、溶湯保持中の酸化を抑制できる。なお、保持容器３の内層３Ｃは、従来と同様に耐火物製とした。

また、本発明のレオキャスト設備に用いる保持容器３は、切り欠き部を形成した固定蓋３Ａと、底部の流出口を塞ぐ棒状ストッパー４とを有し、固定蓋３Ａに棒状ストッパー４が上下動できるガイド孔を設けてなり、固定蓋３Ａのガイド孔に挿入した棒状ストッパー４で底部の流出口を塞いだものとするのがさらに好ましい（図１参照）。
このような保持容器３を具備した場合、図１に示した、金型を装着した成形装置２に半凝固金属スラリーを供給するに際し、固定蓋３Ａのガイド孔に挿入した棒状ストッパー４を引き上げるだけで、半凝固金属スラリーを成形装置２の金型内、容易にかつ安定して供給することができる。

以上説明した実施の形態にかかるレオキャスト設備の動作について次に説明する。まず、移動台６に搭載された保持容器３の位置を、半凝固金属スラリー製造装置１の傾斜冷却体１Ａの下端から流下する溶湯を受ける位置にしておく。その位置で、金型成形体に要する溶湯を保持容器３で受湯する。受湯後、移動台６を図１中の右方へ向かって移動距離Ｌだけ移動させる。移動台６が図１中に示す成形装置２の湯口部の上方近傍で止まる。その位置で棒状ストッパー４を引き上げると容器底部の流出口より半凝固金属スラリーが自重により流出し、傾斜連結管５を経て、成形装置の金型内へ供給される。半凝固金属スラリーの供給が終了した後、移動台６を図１中、左方へ向かって移動距離Ｌだけ移動させる。それと同時に、成形装置２で金型成形体の成形を行う。移動台６に搭載された保持容器３が、最初の位置に戻ったところで、１サイクルが終了する。これを繰り返すことで、結晶粒がほぼ球状でマクロ偏析や収縮巣が少なく、品質が一定した金属成形体を得ることができる。

本発明にかかるレオキャスト設備の構成の一例を示す側面図である。 図１に示したレオキャスト設備の平面図である。 図１に示したレオキャスト設備に用いて好適な保持容器の斜視図である。 従来のレオキャスト設備に具備した半凝固金属スラリー搬送装置の問題点を説明する側面図である。 従来のレオキャスト設備における問題点を説明する斜視図である。

符号の説明

１ スラリー製造装置
１Ａ 傾斜冷却体
１Ｂ 給湯管
１Ｃ 溶融金属保持炉
２ 溶湯鍛造装置（成形装置）
２Ａ パンチ
２Ｂ 金型装着台
２Ｃ 型締め
３ 保持容器
３Ａ 固定蓋
３Ｂ スライド蓋
３Ｃ 内層
４ 棒状ストッパー
５ 傾斜連結管
６ 移動台（搬送手段）
７ レール部材
８、９ 支持部材
１０ 移動方向
１１ 回転テーブル
１１Ａ 回転中心

Claims (3)

1. 傾斜冷却体で溶湯を冷却する半凝固金属スラリー製造装置と、それで作った半凝固金属スラリーを用い、金属成形体を得る金型を装着した成形装置とを近接配置し、かつ前記半凝固金属スラリーを保持する保持容器を１つとし、該１つの保持容器を、前記傾斜冷却体の下端にてそれで流下する溶湯を受ける位置から前記成形装置の湯口部の上方近傍位置までの間にわたり、往復動可能とする搬送手段を設けたことを特徴とするレオキャスト設備。
2. 前記保持容器は、切り欠き部を形成した固定蓋と、その切り欠き部を塞ぐスライド蓋とで開口部の蓋ができることを特徴とする請求項１に記載のレオキャスト設備。
3. 前記保持容器は、切り欠き部を形成した固定蓋と、容器底部の流出口を塞ぐ棒状ストッパーとを有し、前記固定蓋に棒状ストッパーが上下動できるガイド孔を設けてなり、前記固定蓋のガイド孔に挿入した棒状ストッパーで容器底部の流出口を塞いだものとすることを特徴とする請求項１又は２に記載のレオキャスト設備。

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