JP2008068321A - Ｓｏｄ（スラリー・オンデマンド）鋳造方法及び充填物 - Google Patents

Abstract

【課題】１０％〜３０％の低ソリッド片合金を鋳造するための、ＳＯＤ鋳造方法及び充填物を提供する。
【解決手段】低ソリッド片、即ち１０％〜３０％のソリッド片の合金を鋳造するためのＳＯＤ（スラリー・オンデマンド）であって、前記合金を溶融液体状態に加熱し、前記低ソリッド片の部分的な固体相を凝集しかつ作り出すために、前記合金を冷却しかつ撹拌させ、前記低ソリッド片の部分的な固体相にある間に、前記合金を鋳造機械に移送する、各工程を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＳＯＤ（スラリー・オンデマンド）鋳造システムに関する。
本発明は、以下に示す特許文献に記載されているＳＯＤ技術に関して、絶え間ない開発努力中に生じたものであり、種々のダイカスト合金及びダイカスト利用に対し、ＳＯＤ技術を適用できる。

この種のＳＯＤ鋳造システムについては、以下の特許文献等に開示されている。
米国特許第６，３９９，０１７号明細書 米国特許第６，４０２，３６７号明細書 米国特許第６，４３２，１６０号明細書 米国特許第６，４４３，２１６号明細書 米国特許第６，６１１，７３６号明細書 米国特許第６，６３７，９２７号明細書 米国特許第６，７４２，５６７号明細書 米国特許第６，７９６，３６２号明細書

本発明は、低ソリッド片、即ち１０％〜３０％のソリッド片を含む合金を鋳造するための、ＳＯＤ（スラリー・オンデマンド）の鋳造方法及び充填物を提供することを目的としている。

前述した課題を解決するために、本発明は、低ソリッド片、即ち１０％〜３０％のソリッド片の合金を鋳造するためのＳＯＤ鋳造方法であって、
前記合金を溶融液体状態に加熱し、
前記低ソリッド片の部分的な固体相を凝集しかつ作り出すために、前記合金を冷却しかつ撹拌させ、
前記低ソリッド片の部分的な固体相にある間に、前記合金を鋳造機械に移送する、各工程を有することを特徴としている。

本発明の好ましい構成によれば、前記合金は、異なる溶融点を有する一対の構成要素からなり、これらの要素は、第１溶融点の第１成分と、より低い第２溶融点の第２成分とからなり、前記冷却工程及び撹拌工程中、前記第１溶融点より低く前記第２溶融点よりも高い溶融点で前記合金を冷却し、そして、前記移送工程を実行することを特徴とする。

さらに、互いに近い温度の前記第１、第２溶融点を選択し、前記冷却工程及び前記撹拌工程中、前記第１成分の固体化は、前記第２成分が固体化され始めるまで前記低ソリッド片に限定され、そして、前記合金の温度が前記第１、第２溶融点間にあるとき、前記移送工程を実行することを特徴とする。

また、前記合金は、前記第１成分としてアルミニウムからなり、前記第２成分としてシリコンからなり、前記溶融状態の前記シリコン内容物は、第１、第２溶融温度間の前記冷却工程中、９％〜１２％±１％に増加し、これにより、アルミニウムの量が、前記低ソリッド片に限定される。さらに、好ましい構成によれば、前記合金の共晶組成物は、１２．６％のシリコンであることを特徴とする。

また、前記第１成分は、磁気的撹拌によって、溶融された前記合金に別の物質を導入することなく、凝集されかつ固体化される。
また、前記加熱工程後、前記溶融得きた状態にある前記合金を容器に移送し、そして、前記合金が前記容器内にある間に、前記冷却工程及び前記磁気的な撹拌工程を実行し、その後、前記低ソリッド片の部分的な固体相にある前記合金を、前記容器から前記鋳造機械に移送する。

本発明のＳＯＤ鋳造合金充填物は、低ソリッド片、即ち、重量比で１０％〜３０％のソリッド片を有することを特徴とする。前記１０％〜３０％のソリッド片の割合は、４０％〜６０％のソリッド片の割合によって与えられるアイスクリーム状のビレットに対比して、スープ状のミルクセーキのような充填物である。

また、前記合金は、異なる溶融点を有する一対の構成要素からなり、これらの要素は、第１溶融点の第１成分と、より低い第２溶融点の第２成分とからなり、前記合金は、前記第１溶融点より低くかつ前記第２溶融点よりも高く冷却され、前記第１、第２溶融点は、互いに密接しており、前記冷却工程中、前記第１成分の固体化は、前記第２成分が固体化され始めるまで前記低ソリッド片に限定される。
前記１０〜３０％のソリッド片合金は、380、383、360及びメルカロイ(Mercalloy)
からなる群から選択されたダイカスト合金であることを特徴とする。

本発明によれば、１０％〜３０％の低ソリッド片の合金を用いて鋳造可能であり、第キャスト製造工程における加熱工程および冷却、撹拌工程を短縮でき、生産能力を向上させることができる。

図１及び上記ＳＯＤの特許文献を参照して、容器１０は、半固体の鋳造用合金１２を含んでおり、ロボットアーム１６等の移送装置に設けた固定具１４上に運ばれる。この合金は、例えば、上記ＳＯＤの特許文献に開示されているように、炉内で溶融した液体状態に加熱されて、容器１０内に注がれて充填される。容器１０は、選択的に冷却スリーブ、即ち、冷却ジャケットによって取り囲まれている。そして、この容器は、制御された冷却工程を行うために、エアギャップ２０によって分離されており、冷却ジャケット１８は、電磁撹拌装置２２、例えば、ステータ内に配置され、このステータは、冷却されるまたは冷却されないベース板２４によって支持される。

冷却工程及び磁気的な撹拌動作の後、合金は、部分的に固体／液体の状態のまま鋳造機械へ移送される。このような方法は、すべて、公知であり、かつ前記米国特許に記載されている。このような公知の移送は、図２,３に示す容器１０の上部カラー又はリップに形成された注ぎ口２６によって容易に行うことができる。

本発明の方法において、ＳＯＤ（スラリー・オンデマンド）鋳造方法は、低ソリッド片、即ち、重量比で１０％〜３０％の固体成分を含むソリッド片の合金を用いて鋳造する。これは、従来のソリッド片が４０％〜６０％の割合の合金を用いるものとは対照的である。

類推すると、上記従来のソリッド片の割合では、アイスクリーム状又はゼリー状のビレットを与え、一方、１０％〜３０％のソリッド片の割合では、スープ状のミルクセーキのようなまたはオートミール的なチャージ（充填物）又はビレットを与える。後者の割合、即ち１０％〜３０％のソリッド片は、380,383,360及びメルカロイ（ブルンスヴィック社のマーキュリーマリーン部門によって市販されている）を含む、より広いダイカスト合金の使用を可能にする。本発明の方法は、ＳＯＤ、スラリー・オンデマンドの鋳造方法を与え、この方法は、低ソリッド片、即ち、１０％〜３０％のソリッド片の合金で、この合金を溶融液体状態に加熱するステップを含んでいる。例えば、上記のような容器１０において、合金を冷却及び撹拌して凝集し、そして、部分的に公知の低ソリッド片の固体相を作り出し、この合金、即ち、上記公知の部分的に低ソリッド片の固体相を上記公知のＳＯＤ特許文献に示すような鋳造機械に移送する。

本発明の方法の好ましい実施形態では、この合金は、第１溶融点の第１成分と第２のより低い溶融点の第２成分とを含む、異なる溶融点からなる一対の構成要素を含む。公知の冷却工程及び撹拌工程中に、本発明の方法の好ましい実施形態は、第１溶融点以下で、第２溶融点以上に合金を冷却する。その後、公知の移送工程が実行される。第１、第２の溶融点は、互いに近い温度に選択され、冷却工程及び撹拌工程中に、第２成分の固体化が開始されるまで、第１成分の固体化が公知の低ソリッド片に制限される。そして、合金の温度が第１、第２溶融点の間にあるときに、この移送工程が実行される。

好ましい実施形態において、この合金は、第１成分としてアルミニウム、第２成分としてシリコンが与えられる。この実施形態では、第１、第２の溶融温度間の冷却工程中、溶融状態にあるシリコン成分が、９％〜１２％±１％（１つの好ましい実施形態では、１２.６％である。）に増加することが好ましい。これにより、液体から固体状態へ変化するアルミニウム内容物は、公知の低ソリッド片に限定され、合金の共晶成分が１２．６％シリコンになっている。

更に好ましい実施形態では、第１成分は、上記ＳＯＤ特許文献に示すように、磁気的な撹拌によって凝集され固体化される。さらに、好ましい実施形態では、第１成分は、溶融合金に別の物質を導くことなく凝集及び固体化される。これは、固体相の粒子の凝集を開始するために、合金のるつぼに導かれる回転冷却棒、例えば、グラファイトロッドを含む従来装置と対照的である。

更に、好ましい実施形態では、公知の加熱工程後に、合金は、溶融した液体状態で容器１０に移送され、そして、合金が容器内にある間に、冷却工程及び磁気的な撹拌工程が、実行される。さらに、この合金は、容器から鋳造装置内に低ソリッド片の部分的な固体相で移送される。

上記の記載において、ある用語は、簡略化、明確化及び理解しやすいように用いてきた。これらの用語は、従来の要求を超える不必要な限定を意味するものではない。このような用語は、記載の目的で及び広く構成されることを意図するものである。

ここに記載した異なる構成、システム、及び方法の工程は、単独で用いることができ、又は他の構成、システム、及び方法の工程と組合わせることもできる。種々の等価物、大体物、及び変形例が、添付の特許請求の範囲内で可能である。

本発明に従うＳＯＤ鋳造方法を実行するための例示的なスラリー装置の概略断面図である。 図１の容器を示す図である。 図２の容器の上面図である。

符号の説明

１０ 容器
１２ 合金
１４ 固定具
１６ ロボットアーム
１８ 冷却ジャケット
２０ エアギャップ
２２ 撹拌装置
２４ ベースプレート
２６ 注ぎ口

Claims (15)

1. 低ソリッド片、即ち１０％〜３０％のソリッド片の合金を鋳造するためのＳＯＤ（スラリー・オンデマンド）鋳造方法であって、
   前記合金を溶融液体状態に加熱し、
   前記低ソリッド片の部分的な固体相を凝集しかつ作り出すために、前記合金を冷却しかつ撹拌させ、
   前記低ソリッド片の部分的な固体相にある間に、前記合金を鋳造機械に移送する、各工程を有することを特徴とする方法。
2. 前記合金は、異なる溶融点を有する一対の構成要素からなり、これらの要素は、第１溶融点の第１成分と、より低い第２溶融点の第２成分とからなり、前記冷却工程及び撹拌工程中、前記第１溶融点より低く前記第２溶融点よりも高い溶融点で前記合金を冷却し、そして、前記移送工程を実行することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 互いに近い温度の前記第１、第２溶融点を選択し、前記冷却工程及び前記撹拌工程中、前記第１成分の固体化は、前記第２成分が固体化され始めるまで前記低ソリッド片に限られ、そして、前記合金の温度が前記第１、第２溶融点間にあるとき、前記移送工程を実行することを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記合金は、前記第１成分としてアルミニウムからなり、前記第２成分としてシリコンからなり、前記溶融状態の前記シリコン内容物は、第１、第２溶融温度間の前記冷却工程中、９％〜１２％±１％に増加し、これにより、アルミニウムの量が、前記低ソリッド片に限られていることを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 前記合金の共晶組成物は、１２．６％のシリコンであることを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 前記第１成分は、磁気的撹拌によって、溶融された前記合金に別の物質を導入することなく、凝集されかつ固体化されることを特徴とする請求項２記載の方法。
7. 前記加熱工程後、前記溶融液体状態にある前記合金を容器に移送し、そして、前記合金が前記容器内にある間に、前記冷却工程及び前記磁気的な撹拌工程を実行し、その後、前記低ソリッド片の部分的な固体相の状態で、前記合金を前記容器から前記鋳造機械に移送することを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 低ソリッド片、即ち、重量比で１０％〜３０％のソリッド片を有することを特徴とするＳＯＤ（スラリー・オンデマンド）鋳造合金充填物。
9. 前記１０％〜３０％のソリッド片の割合は、４０％〜６０％のソリッド片の割合によって与えられるアイスクリーム状のビレットに対比して、スープ状のミルクセーキのような充填物であることを特徴とする請求項８記載のＳＯＤ鋳造合金充填物。
10. 前記合金は、異なる溶融点を有する一対の構成要素からなり、これらの要素は、第１溶融点の第１成分と、より低い第２溶融点の第２成分とからなることを特徴とする請求項８記載のＳＯＤ鋳造合金充填物。
11. 前記合金は、前記第１溶融点より低くかつ前記第２溶融点よりも高く冷却され、前記第１、第２溶融点は互いに近い温度であり、前記冷却工程中、前記第１成分の固体化は、前記第２成分が固体化され始めるまで前記低ソリッド片に限られていることを特徴とする請求項１０記載のＳＯＤ鋳造合金充填物。
12. 前記合金は、前記第１成分としてアルミニウムからなり、前記第２成分としてシリコンからなり、前記溶融状態の前記シリコン内容物は、第１、第２溶融温度の間の前記冷却工程中、９％〜１２％±１％に増加し、これにより、アルミニウムの量が、前記低ソリッド片に限られていることを特徴とする請求項１１記載のＳＯＤ鋳造合金充填物。
13. 前記合金の共晶組成物は、１２．６％のシリコンであることを特徴とする請求項１２記載のＳＯＤ鋳造合金充填物。
14. 前記第１成分は、磁気的撹拌によって、溶融された前記合金に別の物質を導入することなく、凝集されかつ固体化されることを特徴とする請求項１０記載のＳＯＤ鋳造合金充填物。
15. 前記１０〜３０％のソリッド片合金は、380、383、360及びメルカロイ(Mercalloy)
    からなる群から選択されたダイカスト合金であることを特徴とする請求項８記載のＳＯＤ鋳造合金充填物。
    

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