JP2015074031A - 成形装置、半凝固金属の製造装置、成形方法及び半凝固金属の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半凝固金属を容器から好適に取り出すことができる半凝固金属の製造装置を提供する。【解決手段】半凝固金属の製造装置１は、上方の開口から注がれた液状の金属材料Ｍを冷却して半凝固金属を生成する容器２１であって、底部における金属材料Ｍの冷却を中部及び上部における金属材料Ｍの冷却に優先して行う容器２１と、半凝固金属の底部を容器２１の上方の開口へ向けて押す押し装置２９と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、成形装置、半凝固金属の製造装置、成形方法及び半凝固金属の製造方法に関する。成形方法は、例えば、半凝固ダイカスト法である。

半凝固金属は、液状の金属材料が容器内にて冷却されることにより形成される。金属材料は、半凝固状になる過程において容器の内面に密着するから、金属材料が半凝固状となった後、容器を逆さにしても容器から半凝固金属を円滑に取り出すことができないことがある。

そこで、特許文献１では、容器から半凝固金属を取り出すための方法として、以下のような方法を開示している。まず、上下端が開口する中空部材と、中空部材の下方の開口を塞ぐ底部材とで、容器を構成する。その容器に液状の金属材料を注ぎ、半凝固金属を形成する。半凝固金属が形成されると、容器から底部材を取り外す。そして、長尺な押し部材を中空部材の一方の開口から挿入し、押し部材により半凝固金属を中空部材の他方の開口へ押し出す。

特開２００６−３３４６６５号公報

特許文献１の技術では、押し部材の先端面が細いと、押し部材が半凝固金属に減り込んでしまい、半凝固金属を押し出せないおそれがある。すなわち、押し部材の先端面は、中空部材の径と同等にされなければならず、設計の自由度が低い。

従って、半凝固金属を容器から好適に取り出すことができ、成形品の品質を向上させることができる成形装置、半凝固金属の製造装置、成形方法及び半凝固金属の製造方法が提供されることが望ましい。

本発明の成形装置は、金型に通じるスリーブと、前記スリーブに半凝固金属を供給する半凝固金属の製造装置と、前記スリーブに供給された前記半凝固金属を前記金型内へ押し出すプランジャと、を有し、前記半凝固金属の製造装置は、上下方向に開口する中空部材と、前記中空部材の下方の開口を閉塞可能且つ前記中空部材と分離可能な底部材とを有し、液状の金属材料が注がれる容器と、前記底部材を前記中空部材よりも冷却可能な冷却装置と、を有する。

好適には、前記半凝固金属の製造装置は、前記容器内における前記半凝固金属の上部側が前記金型側に、前記容器内における前記半凝固金属の底部側が前記プランジャ側に向くように、前記スリーブに前記半凝固金属を供給し、前記プランジャにて前記半凝固金属が前記金型内に充填されたとき、前記半凝固金属の底部の固相率が高い部分は、方案部に収まる。

好適には、前記半凝固金属の製造装置は、前記底部材に配置された温度センサを更に有する。

好適には、前記底部材は、前記中空部材よりも厚い。

好適には、前記半凝固金属の製造装置は、前記中空部材内の前記半凝固金属の底部を前記中空部材の上方の開口へ向けて押す押し装置を更に有する。

好適には、前記押し装置は、押し部材を一の前記半凝固金属の底部に繰り返し衝突させる。

好適には、前記半凝固金属の製造装置は、前記中空部材を搬送する搬送装置を更に有し、前記押し装置は、前記押し部材を往復動させ、前記搬送装置は、前記容器にて前記半凝固金属が生成された後、前記半凝固金属を保持している前記中空部材を前記底部材から離間させ、その後、前記中空部材の下方の開口を往復動する前記押し部材に近づけていくように、前記中空部材を搬送する。

好適には、前記半凝固金属の製造装置は、一の前記半凝固金属となる前記液状の金属材料を２回以上に分けて前記容器に注ぐ注湯装置を更に有する。

本発明の半凝固金属の製造装置は、上下方向に開口する中空部材と、前記中空部材の下方の開口を閉塞可能且つ前記中空部材と分離可能な底部材とを有し、液状の金属材料が注がれる容器と、前記底部材を前記中空部材よりも冷却可能な冷却装置と、を有する。

本発明の成形方法は、上下方向に開口する中空部材を底部材の上に配置して容器を構成する配置ステップと、液状の金属材料を前記容器内に注ぐ注湯ステップと、前記液状の金属材料が注がれた前記容器において、前記底部材を前記中空部材よりも冷却する冷却ステップと、前記容器内にて前記金属材料が冷却されて生成された半凝固金属を金型に通じるスリーブに供給する供給ステップと、前記スリーブ内の前記半凝固金属をプランジャにより前記金型内に押し出す射出ステップと、を有する。

好適には、前記射出ステップにて前記半凝固金属を前記金型内に充填したときに、前記半凝固金属の底部の固相率が高い部分は、方案部に収まる。

本発明の半凝固金属の製造方法は、上下方向に開口する中空部材を底部材の上に配置して容器を構成する配置ステップと、液状の金属材料を前記容器内に注ぐ注湯ステップと、前記液状の金属材料が注がれた前記容器において、前記底部材を前記中空部材よりも冷却する冷却ステップと、を有する。

本発明によれば、半凝固金属を容器から好適に取り出すことができる。また、成形品（製品）の品質を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る半凝固金属の製造装置を含む成形機の要部の構成を示す模式図。 図１の半凝固金属の製造装置の容器周辺部分を示す斜視図。 図２のIII−III線における断面図。 図１の半凝固金属の製造装置の押し装置の構成を示す模式図。 図５（ａ）〜図５（ｄ）は半凝固金属の製造装置の動作を中心として成形機の動作を説明するための模式図。 図６（ａ）〜図６（ｄ）は図５（ｄ）の続きを説明する模式図。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は注湯動作の変形例を説明する図。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は実施例における容器等の温度変化を示す図。 図９（ａ）は半凝固状の金属材料の模式図、図９（ｂ）〜図９（ｄ）は図９（ａ）の領域IXｂ〜IXｄにおける実施例の金属材料の断面の顕微鏡写真、図９（ｅ）〜図９（ｇ）は比較例における図９（ｂ）〜図９（ｄ）に対応する顕微鏡写真。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は図６の領域Xａ及びXｂにおける実施例の金属材料の断面の顕微鏡写真。

図１は、本発明の実施形態に係る半凝固金属の製造装置１を含む成形機（成形装置）１０１の要部の構成を示す模式図である。

成形機１０１は、金属材料Ｍを金型１０３のキャビティ１０３ａ内にて凝固させて、成形品を製造するものである。成形機１０１は、例えば、ダイカストマシンである。この場合、金属材料Ｍは、例えば、アルミニウム合金である。

成形機１０１は、液状の金属材料Ｍから半凝固状の金属材料Ｍを製造する製造装置１と、その半凝固状の金属材料Ｍを金型１０３内のキャビティ１０３ａに射出する射出装置１０５と、製造装置１及び射出装置１０５等を制御する制御装置１０７とを有している。なお、特に図示しないが、この他、成形機１０１は、金型１０３を型締する型締装置、金型１０３にて形成された成形品を押し出す押出装置等を有しており、制御装置１０７は、型締装置、押出装置等も制御する。

射出装置１０５は、金型１０３内のキャビティ１０３ａに通じるスリーブ１０９と、スリーブ１０９内を摺動して金属材料Ｍを押し出すプランジャ１１１と、プランジャ１１１を駆動する不図示の駆動装置とを有している。スリーブ１０９の上面には、供給口１０９ａが開口している。半凝固状の金属材料Ｍは、供給口１０９ａを介してスリーブ１０９内に投下される。

制御装置１０７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を含むコンピュータにより構成されている。なお、制御装置１０７は、成形機１０１に含まれる各種装置毎に設けられた制御装置から構成されてもよいし、成形機１０１に含まれる全ての装置を制御する１つの制御装置から構成されてもよいし、成形機１０１に含まれる複数の装置を制御する制御装置とそれら以外を制御する制御装置から構成されてもよい。

製造装置１は、例えば、液状の金属材料Ｍを保持する保持炉３と、保持炉３から液状の金属材料を汲み出す注湯装置５と、注湯装置５により液状の金属材料が注がれ、注がれた液状の金属材料を半凝固状態とする半凝固化装置７とを有している。

保持炉３は、公知の構成とされてよい。また、保持炉３は、溶解炉を兼ねるものであってもよい。例えば、保持炉３は、金属材料Ｍを収容する炉体１１と、炉体１１に収容されている金属材料Ｍを加熱する加熱装置１３と、炉体１１に収容されている金属材料Ｍの温度を検出する第１温度センサ１５とを有している。

炉体１１は、例えば、特に図示しないが、セラミック等の断熱性に優れた材料からなる容器内に、金属材料Ｍの液相線温度よりも固相線温度若しくは融点が高い金属からなる容器が配置されて構成されている。加熱装置１３は、例えば、金属材料Ｍを電磁誘導により加熱するコイル、若しくは、ガスを燃焼して金属材料Ｍを加熱する燃焼装置を含んで構成されている。第１温度センサ１５は、例えば、熱電対式の温度センサ若しくは放射温度計により構成されている。

注湯装置５は、公知の構成とされてよい。例えば、注湯装置５は、ラドル１７と、ラドル１７を駆動可能なラドル搬送装置１９とを有している。

ラドル１７は、金属材料Ｍの液相線温度よりも固相線温度若しくは融点が高い材料からなる、注ぎ口１７ａを有する容器であり、１ショット分の金属材料Ｍを収容可能である。ラドル搬送装置１９は、例えば、多関節ロボットにより構成されており、ラドル１７を上下方向及び水平方向へ移動させることが可能であるとともに、注ぎ口１７ａを上下させるようにラドル１７を傾斜させることが可能である。

半凝固化装置７は、例えば、注湯装置５により液状の金属材料Ｍが注がれる容器２１と、容器２１に液状の金属材料を注ぐ前に容器２１を冷却するプレ冷却装置２３と、容器２１に液状の金属材料Ｍが注がれるときに容器２１が載置される載置装置２５と、容器２１を搬送する容器搬送装置２７と、容器２１から半凝固状の金属材料Ｍを取り出すための押し装置２９とを有している。

容器２１は、金属材料Ｍの液相線温度よりも固相線温度若しくは融点が高く、好適には熱伝導率が比較的高い材料（好適には金属）により構成されている。容器２１は、１ショット分の金属材料Ｍを収容可能である。

プレ冷却装置２３は、例えば、容器２１を冷却媒体に浸すことにより容器２１を冷却する。冷却媒体は、気体であってもよいし、液体であってもよい。後述するように、載置装置２５も容器２１の冷却機能を有する。載置装置２５に加えてプレ冷却装置２３を設けることにより、例えば、載置装置２５に載置された容器２１に金属材料Ｍを注ぎつつ、次に金属材料が注がれる容器２１をプレ冷却装置２３により冷却し、サイクルタイムを短縮できる。

容器搬送装置２７は、例えば、多関節ロボットにより構成されており、容器２１を上下方向及び水平方向へ移動させることが可能であるとともに、容器２１の上下方向の向きを変える（容器２１を逆さにする）ことが可能である。容器搬送装置２７は、容器２１のプレ冷却装置２３から載置装置２５への移送及び容器２１の載置装置２５からスリーブ１０９上への移送等を行う。

図２は、半凝固金属の製造装置１の容器２１周辺部分を示す斜視図である。図３は、図２のIII−III線における断面図である。

容器２１は、当該容器２１の壁部を構成する中空部材３１と、容器２１の底部を構成する底部材３３とを有しており、これらは分離可能となっている。容器２１の上方には、容器２１へ液状の金属材料Ｍを注ぐことを補助するための漏斗３５が配置される。

また、載置装置２５は、容器２１を冷却するための補助冷却装置３７（図３）と、容器２１内の金属材料Ｍの温度を検出する第２温度センサ３９とを有している。

なお、中空部材３１は、搬送されて逆さにされることなどがあるが、図２及び図３に示す、液状の金属材料Ｍが注がれるときの上下を基準として、中空部材３１について上方及び下方等の語を用いるものとする。また、中空部材３１に保持される半凝固状の金属材料Ｍについても同様とする。

中空部材３１は、上下両端が開口する中空形状に形成されている。中空部材３１の開口方向に見た形状は適宜に設定されてよいが、金属材料Ｍを均等に冷却する観点からは円形が好ましい（中空部材３１は筒状であることが好ましい。）。中空部材３１の厚みは、例えば、一定である。

なお、図３では、中空部材３１の内径が上方側ほど大きくされている場合を例示している。ただし、中空部材３１の内径は、上端から下端に亘って一定であってもよい。また、中空部材３１の外周面には、容器搬送装置２７による中空部材３１の保持（例えば把持）が容易乃至は確実になされるように、適宜な形状の部位が形成されてもよい。

底部材３３は、例えば、概ね板状の部材である。底部材３３の平面形状は適宜に設定されてよく、本実施形態では円形を例示している。底部材３３の平面視における外形は、中空部材３１の開口よりも広く設定されている。底部材３３の厚みは、例えば、一定とされている。ただし、中央側と外周側とで厚みが異なっていてもよい。また、底部材３３の上面３３ａは、中央側と外周側とで高さが異なるなど、傾斜が設けられていてもよい。

中空部材３１が底部材３３の上面３３ａに載置されて、中空部材３１の下方の開口が底部材３３により塞がれることにより、容器２１が構成される。図２において、上面３３ａのうち点線で囲って示した領域は、容器２１の底面２１ｂを構成する。

なお、中空部材３１と底部材３３との間には、金属材料Ｍが流出不可能で、空気（気体）が流出可能な比較的微小な隙間が形成されていてもよい。このような隙間は、金属材料Ｍを容器２１に注いだときに空気を逃がし、金属材料Ｍに空気が巻き込まれることを抑制することに役立つ。

中空部材３１及び底部材３３は、例えば、底部材３３が載置装置２５の基体４３に支持され、中空部材３１が漏斗３５により上から押さえつけられることにより、互いに固定される。漏斗３５は、例えば、容器搬送装置２７又は他のロボットにより位置保持され、中空部材３１を押さえ付けるための力を付与される。

なお、中空部材３１及び底部材３３は、適宜なクランプ手段によって互いに固定されてもよい。クランプ手段などの、中空部材３１及び底部材３３を互いに固定するための手段が設けられず、中空部材３１が底部材３３の上に載置されるだけであってもよい。また、底部材３３は、基体４３に固定されていることが好ましい。例えば、底部材３３は、不図示のねじにより基体４３に固定されている。中空部材３１及び底部材３３は、水平方向において互いに位置決めするための位置決め部を有していてもよい。例えば、底部材３３には、中空部材３１の下方の縁部を収容する溝部が形成されていてもよい。

中空部材３１及び底部材３３の材料は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。互いに異なる場合、底部材３３の材料は、中空部材３１の材料よりも熱伝導率が高いことが好ましい。例えば、中空部材３１がステンレス鋼により構成されているのに対して、底部材３３は銅（純銅）により構成される。

また、中空部材３１及び底部材３３の厚みは、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。互いに異なる場合、底部材３３の厚みは、中空部材３１の厚みよりも厚いことが好ましい。

漏斗３５は、金属材料Ｍの液相線温度よりも固相線温度若しくは融点が高く、好適には熱伝導率が比較的高い材料（好適には金属）により構成されている。漏斗３５は、上方側ほど径が大きくなる中空状の部材であり、下方端は容器２１の上方の開口に挿入される。なお、漏斗３５の内壁の傾斜は、容器２１の内壁の傾斜よりも大きいことが好ましい。

補助冷却装置３７（図３）は、例えば、容器２１のうち底部材３３の冷却を行う。補助冷却装置３７は、例えば、底部材３３に形成された流路３３ｃと、流路３３ｃを流れる冷媒を冷却する熱交換器４５と、冷媒の流れを生じさせるポンプ４７とを含んで構成されている。

冷媒は例えば水である。流路３３ｃの形状は適宜に設定されてよい。図３では、底部材３３の中心回りに周回する形状の流路３３ｃを例示している。熱交換器４５及びポンプ４７は、公知の構成のものとされてよい。

第２温度センサ３９は、例えば、接触型の温度センサであり、より具体的には、例えば、熱電対式の温度センサである。第２温度センサ３９は、底部材３３に配置されている。より具体的には、例えば、第２温度センサ３９は、底部材３３を上下に貫通する孔部に嵌合されており、底面２１ｂにて容器２１内に露出している。従って、第２温度センサ３９は、容器２１に注がれた金属材料Ｍに当接して金属材料Ｍの温度を直接的に検出することができる。

なお、第２温度センサ３９の頂面は、容器２１の底面２１ｂに段差が生じないように底部材３３の上面３３ａと連続していることが好ましい。第２温度センサ３９は、底面２１ｂのうちの適宜な位置に配置されてよく、本実施形態では、底面２１ｂの中心から少しずれた位置に配置された場合を例示している。

図４は、押し装置２９の構成を示す模式図である。

押し装置２９は、例えば、エアシリンダ４９と、エアシリンダ４９に空気を供給する空圧回路５１とを有している。

エアシリンダ４９は、例えば、ばね付きの単動形シリンダによって構成されており、シリンダ部５３と、シリンダ部５３内を摺動可能なピストン５５と、ピストン５５に固定され、シリンダ部５３から延び出るピストンロッド５７と、ピストン５５を付勢するばね５９とを有している。

ピストン５５は、シリンダ部５３の内部を前方（ピストンロッド５７側）のロッド側室５３ｒと、後方（ピストンロッド５７とは反対側）のヘッド側室５３ｈとに区画している。そして、ヘッド側室５３ｈに空気が供給されることによって、ピストン５５及びピストンロッド５７は前進する。なお、ロッド側室５３ｒは、例えば、大気開放されている。

ばね５９は、例えば、ロッド側室５３ｒに収容されており、シリンダ部５３に対してピストン５５を後方に付勢している。従って、ヘッド側室５３ｈの圧抜きがなされると、ピストン５５及びピストンロッド５７は後退する。

エアシリンダ４９は、例えば、図１に示すように、スリーブ１０９の供給口１０９ａよりも上方、且つ、供給口１０９ａに対して後側に、スリーブ１０９に対して固定的に設けられている。また、エアシリンダ４９は、鉛直方向に対して前後方向に斜めに、且つ、ピストンロッド５７が延び出る方向を供給口１０９ａに向けるように配置されている。なお、エアシリンダ４９は、その全体が供給口１０９ａの全体よりも後側に位置している必要は無い。

一方、図１及び図４に示すように、供給口１０９ａとエアシリンダ４９との間には、半凝固状となった金属材料Ｍを保持している中空部材３１が搬送される。中空部材３１は、鉛直方向に対してエアシリンダ４９と概ね同一の方向に傾斜され、上部側が供給口１０９ａに向けられ、底部側がエアシリンダ４９に向けられる。

従って、中空部材３１を保持している容器搬送装置２７の保持部２７ａをエアシリンダ４９側に移動させることにより、及び／又は、ピストンロッド５７をシリンダ部５３から突出させることにより、ピストンロッド５７は、半凝固状の金属材料Ｍの底部に当接可能である。

空圧回路５１は、特に図示しないが、ポンプ、アキュムレータ、バルブ等を含んで構成されており、制御装置１０７からの制御信号に基づいて動作する。空圧回路５１は、ヘッド側室５３ｈに接続されており、ヘッド側室５３ｈの圧力を制御可能である。

例えば、空圧回路５１は、アキュムレータとヘッド側室５３ｈとの間のバルブを開閉することにより、アキュムレータに蓄圧された所定の圧力の空気を適宜なタイミング及び時間長さでヘッド側室５３ｈに供給可能である。また、空圧回路５１は、空圧回路５１の外部（大気雰囲気）とヘッド側室５３ｈとの間のバルブを開閉することにより、適宜なタイミング及び時間長さでヘッド側室５３ｈの圧抜きが可能である。

さらに、空圧回路５１は、上述のような、ヘッド側室５３ｈへの空気の供給と、ヘッド側室５３ｈの圧抜きとを適宜な周期で繰り返すことが可能である。この場合、ピストンロッド５７は、ヘッド側室５３ｈの圧力による前進と、ばね５９による後退とを繰り返す。すなわち、押し装置２９は、ピストンロッド５７を、半凝固状の金属材料Ｍに近接・離間する方向において往復動（振動）させることが可能である。

（製造装置の動作）
次に、製造装置１の動作を中心として成形機１０１の動作を説明する。

制御装置１０７は、第１温度センサ１５の検出値に基づいて加熱装置１３を制御し、炉体１１に収容されている金属材料Ｍの温度を所定の第１温度Ｔ_１に維持する。第１温度Ｔ_１は、金属材料Ｍの液相線温度よりも高い温度であり、金属材料Ｍは、その全部が液状とされている。

容器２１のうち底部材３３は、成形機１０１の全工程を通じて載置装置２５の基体４３に載置されたままの状態とされる。制御装置１０７は、不図示の温度センサ又は第２温度センサ３９の検出値に基づいて補助冷却装置３７を制御し、金属材料Ｍが容器２１に注がれる前の底部材３３の温度を所定の第２温度Ｔ_２にする。第２温度Ｔ_２は、金属材料Ｍの液相線温度よりも低い温度である。

容器２１のうち中空部材３１は、容器搬送装置２７に搬送されることにより、プレ冷却装置２３、載置装置２５及びスリーブ１０９上の間で移動可能である。制御装置１０７は、中空部材３１をプレ冷却装置２３に搬送するように容器搬送装置２７を制御するとともに、中空部材３１の温度を所定の第３温度Ｔ_３にするようにプレ冷却装置２３を制御する。第３温度Ｔ_３は、金属材料Ｍの液相線温度よりも低い温度である。

なお、Ｔ_２及びＴ_３は互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。互いに異なる場合は、Ｔ_２＜Ｔ_３であることが好ましい。Ｔ_２＜Ｔ_３の場合、Ｔ_２＝Ｔ_３に比較して、容器２１の底側において金属材料Ｍの凝固が進みやすくなる。

図５（ａ）〜図５（ｄ）及び図６（ａ）〜図６（ｄ）は、金属材料Ｍがまだ注がれていない底部材３３及び中空部材３１を第２温度Ｔ_２及び第３温度Ｔ_３に冷却した後の工程を説明する模式図である。

図５（ａ）に示すように、制御装置１０７は、中空部材３１を底部材３３上に搬送するように容器搬送装置２７を制御する。これにより、中空部材３１及び底部材３３からなる容器２１が構成される。

次に、図５（ｂ）に示すように、制御装置１０７は、漏斗３５を中空部材３１上に搬送するように容器搬送装置２７又は他の不図示のロボットを制御する。これにより、既に述べたように、中空部材３１は、漏斗３５により押さえ付けられて位置保持される。

次に、図５（ｃ）に示すように、制御装置１０７は、ラドル１７により液状の金属材料Ｍを漏斗３５を介して容器２１に注ぐようにラドル搬送装置１９を制御する。

このとき、ラドル１７の位置等は、金属材料Ｍが漏斗３５の内面に接触（衝突）するように制御されることが好ましい。この場合、金属材料Ｍの熱が漏斗３５に伝達され、また、金属材料Ｍに対流が生じる。その結果、金属材料Ｍの冷却が速やかに行われると期待される。

図５（ｄ）に示すように、金属材料Ｍが容器２１内へ注がれると、金属材料Ｍの熱は容器２１に伝達され、金属材料Ｍは冷却される。また、金属材料Ｍは、ある程度の高さから容器２１内へ注がれることにより、流れを生じ、攪拌される。その結果、金属材料Ｍは、半凝固状とされる。

この際、容器２１の底部における冷却は、容器２１の中部及び上部における冷却に優先して行われる。すなわち、金属材料Ｍの底部における冷却速度は、金属材料Ｍの中部及び上部における冷却速度よりも速い。別の観点では、金属材料Ｍにおいては、底部の温度が中部及び上部の温度に比較して低くなる温度勾配が生じる。

このような冷却は、例えば、以下に列挙する少なくともいずれか一つの構成乃至は動作により実現される。底部材３３の厚みは中空部材３１の厚みよりも厚い。底部材３３の熱伝導率は中空部材３１の熱伝導率よりも高い。Ｔ_２＜Ｔ_３である。注湯後も補助冷却装置３７による底部材３３の冷却が継続される。

また、このような冷却により、後述するように、容器２１内で生成される半凝固状の金属材料Ｍのうち、他の部分よりも固相率が高い底部が形成される。
なお、実験やシミュレーションなどを行うことで、後述するように、生成される半凝固状の金属材料Ｍのうちの、底部の量が、例えば、方案部（ビスケット）の量の半分以下となるように、底部材３３の厚さ、補助冷却装置３７による底部材３３への冷却量、などが設計、または設定される。

金属材料Ｍのハッチングを底部と中部及び上部とで異ならせて示しているように、金属材料Ｍは、底部における冷却速度が中部及び上部における冷却速度よりも速いことから、金属材料Ｍの底部の固相率は、金属材料Ｍの中部及び上部の固相率に比較して高くなる。

また、金属材料Ｍは、底部における冷却速度が中部及び上部における冷却速度よりも速いことから、底部における攪拌は、中部及び上部における攪拌よりも不十分となりやすい。そして、底部は、冷却速度が速く、また、攪拌が不十分であることから、結晶が樹枝状で細かくなる。その一方、中部及び上部においては、冷却速度が遅く、また、攪拌が十分であることから、結晶が丸く（粒状に）なる。

金属材料Ｍの冷却の過程において、制御装置１０７は、第２温度センサ３９の検出する温度を監視する。第２温度センサ３９の検出温度は、液状の金属材料Ｍが容器２１に注がれ、金属材料Ｍが第２温度センサ３９に当接することにより急激に上昇し、その後、金属材料Ｍの熱が容器２１に奪われることによって低下していく。制御装置１０７は、この低下していく温度が所定の目標温度Ｔ_ｔに到達するか否かを判定する。

第２温度センサ３９により検出される温度と、半凝固金属の固相率との間には相関がある。そして、目標温度Ｔ_ｔは、製造装置１を用いた実験等に基づいて、所望の固相率に対応した温度に設定される。

なお、本実施形態においては、上述のように、金属材料Ｍの底部は、固相率が高くなることが意図されている。また、第２温度センサ３９は、補助冷却装置３７の影響を受けるから、製造装置１の構成によっては、第２温度センサ３９の検出温度は、金属材料Ｍの底部の温度よりも低くなることもある。従って、目標温度Ｔ_ｔは、金属材料Ｍの固相線温度よりも高い必要は無い。

また、第２温度センサ３９の検出温度が目標温度Ｔ_ｔに到達する前に容器２１及び金属材料Ｍが熱平衡に至らないように、容器２１は予め十分に冷却される、及び／又は、金属材料Ｍを注いだ後も補助冷却装置３７による冷却は継続される。

第２温度センサ３９の検出する温度が目標温度Ｔ_ｔに到達すると、制御装置１０７は、金属材料Ｍの冷却を停止して金属材料Ｍを容器２１から取り出すための処理を開始する。

具体的には、まず、漏斗３５を取り外すように容器搬送装置２７又は他の不図示のロボットを制御し、さらに、図６（ａ）に示すように、中空部材３１を持ち上げるように容器搬送装置２７を制御する。半凝固状の金属材料Ｍは、中空部材３１に保持されており、中空部材３１とともに底部材３３から離間される。

次に、図６（ｂ）に示すように、制御装置１０７は、金属材料Ｍを保持している中空部材３１をスリーブ１０９の供給口１０９ａとエアシリンダ４９との間に搬送するように容器搬送装置２７を制御する。中空部材３１は、鉛直方向に対して斜めに、また、底部側をエアシリンダ４９に、上部側を供給口１０９ａに向けて配置される。

この時点においては、金属材料Ｍの底面は、ピストンロッド５７の先端に当接していない。例えば、金属材料Ｍの底面は、ピストンロッド５７（の先端）のストローク外に位置するか、ピストンロッド５７のストローク内であって、後退限に位置するピストンロッド５７から所定の距離だけ離れた位置に位置している。

次に、図６（ｃ）に示すように、制御装置１０７は、ピストンロッド５７を往復運動させる（矢印ｙ１参照）ように空圧回路５１を制御するとともに、中空部材３１をエアシリンダ４９に近づけるように容器搬送装置２７を制御する。なお、中空部材３１をエアシリンダ４９に近づける速度は、ピストンロッド５７が後退する速度よりも遅い。また、中空部材３１の移動及びピストンロッド５７の振動は、いずれが先に開始されてもよいし、同時に開始されてもよい。

上記のような動作の結果、ピストンロッド５７は、半凝固状の金属材料Ｍの底面に繰り返し衝突する。衝突により、金属材料Ｍは、中空部材３１の内面から剥がされ、中空部材３１から落下する。

なお、エアシリンダ４９のストローク、エアシリンダ４９の動作、及び、容器搬送装置２７の動作等は、金属材料Ｍが中空部材３１に対して最初の位置からある程度ずれた後は、重力のみにより金属材料Ｍが中空部材３１の外へ落下するように設定されてもよいし、金属材料Ｍの概ね全体が中空部材３１の外に位置するまでピストンロッド５７が金属材料Ｍに当接するように設定されてもよい。

中空部材３１から落下した金属材料Ｍは、供給口１０９ａを介してスリーブ１０９内に収容される。中空部材３１は、上方の開口をスリーブ１０９の後方から前方に向けるように、鉛直方向に対して斜めに傾斜して逆さにされているから、金属材料Ｍは、スリーブ１０９内において、上部を金型１０３（キャビティ１０３ａ）側に、底部をプランジャ１１１側に向ける。

その後、図６（ｄ）に示すように、プランジャ１１１がスリーブ１０９内を前進すると、金属材料Ｍが金型１０３内のキャビティ１０３ａに射出される。そして、金属材料Ｍがキャビティ１０３ａ内（金型１０３内）にて冷却されて凝固することにより、成形品が形成される。

このとき、金属材料Ｍのうち、固相率が高い底部は、方案部（ビスケット）に収まる。方案部の大きさは、例えば、プランジャ１１１の移動方向において、１５ｍｍ〜３０ｍｍである。固相率が高い底部は、例えば、その半分以下の量である。

以上のとおり、本実施形態では、半凝固金属の製造装置１は、容器２１と、補助冷却装置３７とを有している。容器２１は、上下方向に開口する中空部材３１と、中空部材３１の下方の開口を閉塞可能且つ中空部材３１と分離可能な底部材３３とを有し、液状の金属材料Ｍが注がれる。補助冷却装置３７は、直接的には容器２１のうち底部材３３のみを冷却する。換言すれば、補助冷却装置３７は、底部材３３を中空部材３１よりも冷却可能である。

従って、底部材３３を中空部材３１から離間させることによって中空部材３１から露出される半凝固金属の底部は、固相率が高くなる。その結果、例えば、この固相率が高い部分を押すことができ、ひいては、半凝固金属を好適に取り出すことができる。例えば、ピストンロッド５７が金属材料Ｍに減り込むことが抑制される。その結果、例えば、金属材料Ｍを押す部材の金属材料Ｍに対する当接面積を大きくする必要性が低減される。すなわち、設計の自由度が高くなる。その一方で、固相率が高いのは一部（底部）のみであるから、全体としての品質を高くすることができる。

また、本実施形態では、押し装置２９は、ピストンロッド５７を一の半凝固状の金属材料Ｍの底部に繰り返し衝突させる。

従って、金属材料Ｍを容器２１（中空部材３１）から引き剥がす衝撃を効果的に金属材料Ｍに付与することができる。別の観点では、１ストロークで、且つ、ゆっくり金属材料Ｍを押し出す場合に比較して、押し装置２９（エアシリンダ４９）を小型化することができる。金属材料Ｍが押し出されるときに容器２１を保持する容器搬送装置２７についても、保持部２７ａの保持力低減が期待される。

また、本実施形態では、製造装置１は、容器２１の少なくとも一部を搬送する容器搬送装置２７を有している。容器２１は、当該容器の壁部を構成し、上下両端が開口している中空部材３１と、中空部材３１の下端の開口を塞ぎ、容器２１の底部を構成する底部材３３とを有している。押し装置２９は、ピストンロッド５７を往復動させる。容器搬送装置２７は、容器２１にて半凝固金属が生成された後、半凝固金属を保持している中空部材３１を底部材３３から離間させ、その後、中空部材３１の下方の開口を往復動しているピストンロッド５７に近づけていくように、中空部材３１を搬送する。

従って、上記のようにピストンロッド５７を金属材料Ｍの底部に繰り返し衝突させるための構成が全体として簡便に且つ効果的に構成される。具体的には、まず、容器２１の分離によって金属材料Ｍの底部が簡便に露出される。また、容器搬送装置２７が容器２１の分離動作、及び、ピストンロッド５７の金属材料Ｍへの衝突動作の双方に兼用される。この兼用により、例えば、エアシリンダ４９のストロークを小さくすることができる。別の観点では、エアシリンダ４９（シリンダ部５３）の移動は不要である。また、金属材料Ｍは、容器搬送装置２７による中空部材３１の移動速度と、ピストンロッド５７の移動速度との和で衝突するから、効果的に衝突がなされる。

また、本実施形態では、成形機１０１は、上記のように種々の効果を奏する半凝固金属の製造装置１と、金型１０３内のキャビティ１０３ａに通じるスリーブ１０９と、スリーブ１０９に供給された半凝固状の金属材料Ｍを金型１０３内のキャビティ１０３ａへ押し出すプランジャ１１１とを有している。製造装置１は、半凝固状の金属材料Ｍの上部側を金型１０３（キャビティ１０３ａ）側に、金属材料Ｍの底部側をプランジャ１１１側に向けるように、スリーブ１０９に金属材料Ｍを供給する。また、本実施形態では、実験やシミュレーション等の結果を利用して、容器２１内にて生成される半凝固状の金属材料Ｍのうち、中部や上部よりも固相率を高くする底部の厚さが、方案部（ビスケット）の厚さの半分以下となるように、半凝固状の金属材料Ｍを生成する。なお、容器２１の底面に平行な断面積と、スリーブ１０９の射出方向に直交する断面積とは近似している。

従って、半凝固状の金属材料Ｍのうち、結晶が粒状に成長しなかった底部は方案部側に位置し、結晶が粒状に成長した上部及び中部は、製品部側に位置する。より好ましくは、金属材料Ｍの底部は、方案部に収まる。つまり、成形品の成形において、半凝固状の金属材料Ｍのうちの結晶が粒状に成長しなかった底部は、成形品（製品）を形成する部分とはならない。その結果、上記のような底部側の固相率が高くされたことによる好ましい効果を得つつも、製品（成形品）の品質を向上させることができる。

また、本実施形態では、半凝固金属の生成方法は、上下方向に開口する中空部材３１を底部材３３の上に配置して容器２１を構成する配置ステップ（図５（ａ））と、液状の金属材料Ｍを容器２１内に注ぐ注湯ステップ（図５（ｃ））と、液状の金属材料Ｍが注がれた容器２１において、底部材３３を中空部材３１よりも冷却する冷却ステップ（図５（ｄ））と、を有している。従って、上述した本実施形態の製造装置１と同様の効果が奏される。

また、本実施形態では、成形方法は、上記の生成方法の各ステップと、半凝固金属を金型１０３内のキャビティ１０３ａに通じるスリーブ１０９に供給する供給ステップ（図６（ｃ））と、スリーブ１０９内の半凝固金属をプランジャ１１１により金型１０３内のキャビティ１０３ａに押し出す射出ステップ（図６（ｄ））と、を有している。供給ステップでは、半凝固金属の上部側が金型１０３（キャビティ１０３ａ）側に、半凝固金属の底部側がプランジャ１１１側に向くように、スリーブ１０９に半凝固金属を供給する。従って、上述した本実施形態の成形機１０１と同様の効果が奏される。

（注湯動作の変形例）
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、液状の金属材料Ｍの容器２１への注湯動作の変形例を説明する図である。

この変形例において、成形機１０１及び半凝固金属の製造装置１の構造は、第１の実施形態と同様であり、また、液状の金属材料Ｍの容器２１への注湯動作以外の動作も、第１の実施形態と同様である。

この変形例の注湯動作においては、まず、実施形態と同様に、液状の金属材料Ｍが漏斗３５を介して容器２１に注がれる（図５（ｃ）参照）。しかし、実施形態においては、ラドル１７が保持していた１ショット分の金属材料Ｍが全て一度に容器２１に注がれたのに対して、この変形例においては、図７（ａ）に示すように、一旦注湯を中断する。

この注湯の中断の間、容器２１に既に注がれた金属材料Ｍは、その熱が容器２１に伝達されて冷却される。その一方、ラドル１７に残った金属材料Ｍは、冷却されない。すなわち、両者には温度差が生じる。別の観点では、既に注がれた金属材料Ｍにおいて固相率が上昇する。また、一旦注湯が中断される前に容器２１内に注がれる金属材料Ｍの量は、実験やシミュレーション等の結果を利用して、一旦注湯が中断される前に注がれた金属材料Ｍが容器２１内で形成する高さが方案部（ビスケット）の厚さの半分以下となる量と定められている。なお、容器２１の底面に平行な断面積と、スリーブ１０９の射出方向に直交する断面積とは近似している。

次に、図７（ｂ）に示すように、液状の金属材料Ｍの容器２１への注湯が再開される。注湯された金属材料Ｍは、既に容器２１内にある金属材料Ｍとともに、その熱が容器２１に伝達されて冷却される。また、容器２１内においては、金属材料Ｍが注がれることにより攪拌が生じる。

従って、容器２１に注がれた金属材料Ｍは、全体として半凝固状となり、且つ、先に注がれた金属材料Ｍは、主として半凝固金属の底部を構成する。そして、この底部は、先に冷却されていたことによって、中部及び上部よりも固相率が高くなる。その結果、実施形態と同様の種々の効果が得られる。

このように、容器２１において、底部における金属材料Ｍの冷却を中部及び上部における金属材料Ｍの冷却に優先して行う方法は、実施形態において示した、底部における冷却速度を中部及び上部における冷却速度よりも速くする方法に限定されず、一の半凝固金属となる液状の金属材料を２回以上に分けて容器２１に注ぐことによっても実現される。

なお、実施形態において例示した方法と、変形例の方法とが組み合わされてもよい。また、注湯を２回以上に分けた場合、先に注がれた金属材料Ｍの熱によって容器２１の温度は上昇するから、後に注がれた金属材料Ｍの冷却速度は緩やかになりやすい。従って、変形例の方法は、冷却速度の変化を伴う場合が多い。

変形例の方法においては、実施形態とは異なる効果も奏される。例えば、先に注がれた金属材料Ｍの固相率が上昇してから、全ての金属材料Ｍによる荷重が金属材料Ｍの底部に加えられることになるから、中空部材３１と底部材３３との隙間から金属材料Ｍが漏れることが抑制される。

（実施例）
実施形態に示した成形機１０１（製造装置１）を実際に製作して、半凝固金属の製造及び成形品の成形を行った。この実施例における、各種温度の計測結果、及び、金属材料Ｍの写真を以下に示す。なお、実施例における金属材料Ｍの固相線温度は約５５５℃であり、液相線温度は６１０〜６２０℃である。

図８（ａ）は、容器２１の底部における温度変化を示す図である。横軸は、複数サイクル（ショット）に亘る時間を示し、横軸に付された数字は、ショット数を示している。縦軸は、第２温度センサ３９（図２）の検出温度を示している。

第２温度センサ３９の検出温度は、概略、注湯前における補助冷却装置３７の冷却による温度低下と、注湯による温度上昇とを繰り返している。各サイクルにおける最大値付近の温度は、概略、容器２１内の金属材料Ｍの底部の温度とみなしてよい。

この図において、概ね１５ショット以降において、温度変化が安定している。この期間において、各サイクルの温度の最大値は、約４２０℃となっており、金属材料Ｍの底部の温度は、固相線温度よりも十分低くなっていることが窺える。

図８（ｂ）は、容器２１及び金属材料Ｍの中部における温度変化を示す図である。横軸は、１ショット内の時間（秒）を示し、縦軸は、温度を示している。線Ｌ１は、金属材料Ｍの中部（さらに平面視における中央部）の温度を示し、線Ｌ２は、容器２１の中部の外面の温度を示している。

なお、図８（ａ）は、製造装置１の備える第２温度センサ３９の検出結果であることから、多数のサイクルに亘って計測結果が得られている一方、図８（ｂ）は、実験として温度センサを配置して温度を計測していることから、１ショットのみの計測結果となっている。なお、図８（ｂ）の測定結果は、温度変化が十分に安定したサイクルのものである。

この図において示されるように、金属材料Ｍの中部においては、金属材料Ｍの温度は、固相線温度よりも大きく、液相線温度よりも低い温度で停滞している。すなわち、金属材料Ｍの温度は、半凝固金属が得られる温度域で安定している。

図９（ａ）は、半凝固状の金属材料Ｍの模式図である。図９（ｂ）〜図９（ｄ）は、図９（ａ）の領域IXｂ〜IXｄにおける金属材料Ｍの断面の顕微鏡写真である。すなわち、図９（ｂ）、図９（ｃ）及び図９（ｄ）は、半凝固状の金属材料Ｍの中部、底部の直上及び底部の顕微鏡写真である。

これらの写真から、実施例においては、金属材料Ｍの底部においては、結晶が樹枝状で細かいこと、中部においては、結晶が粒状であることが確認された。すなわち、容器２１内の温度勾配によって、中部及び底部の組織に相違が生じていることが確認された。

なお、図９（ｅ）〜図９（ｇ）は、比較例における図９（ｂ）〜図９（ｄ）に対応する顕微鏡写真である。比較例においては、実施形態において例示したような、底部側において冷却速度が速くなるような構成は採用されていない。すなわち、基本的に容器の上方から下方に亘って温度は一定である。

実施例と比較例とでは、中部においては、金属材料Ｍの組織に殆ど差が無いのに対して、底部においては、明らかな相違が認められる。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、図６の領域Xａ及びXｂにおける金属材料Ｍの断面の顕微鏡写真である。すなわち、図１０（ａ）は、製品部の顕微鏡写真であり、図１０（ｂ）は、方案部のうち、容器２１内において金属材料Ｍの底部であった部分を含む範囲の顕微鏡写真である。

まず、これらの図から、製品部においては、結晶が粒状で粗いこと、方案部においては、結晶が樹枝状で細かい部分が生じていることが確認された。さらに、方案部においては、容器２１内において金属材料Ｍの底部であった部分と、それ以外の部分との間に境界線が生じていることが確認された。確認された境界線は、プランジャ１１１の移動方向に概ね沿う方向に延びるものである。

なお、以上の実施形態において、補助冷却装置３７は冷却装置の一例であり、ピストンロッド５７は押し部材の一例であり、容器搬送装置２７は搬送装置の一例である。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

半凝固金属の製造装置は、成形機の一部でなくてもよい。すなわち、製造装置により製造された半凝固金属は、直接に射出装置のスリーブへ供給されるのではなく、急冷凝固されて、半溶融状金属の素材（ビレット）とされてもよい。

半凝固金属の製造装置の全体構成は、保持炉から液状の金属材料をラドルにより汲み出して容器に注ぐ構成に限定されない。例えば、保持炉及びラドルに代えて、１ショット分の金属材料を溶融するるつぼを用い、当該るつぼにより容器に金属材料を注いでもよい。また、例えば、保持炉から容器へ適宜な流路を介して液状の金属材料を注いでもよい。

半凝固金属の製造は、その全ての工程が製造装置により自動的に行われる必要はない。例えば、加熱装置の制御、注湯装置の制御及び半凝固化装置の制御の少なくともいずれか一つは、作業者により行われてもよい。また、例えば、加熱、注湯及び冷却の少なくともいずれか一つについては、装置といえるほどの設備によらずに実現されてもよい。

本実施形態では、ある程度の高さから液状の金属材料を容器に注ぐだけで半凝固金属を攪拌したが、容器を運動させるような攪拌装置や金属材料内で部材を運動させるような攪拌装置が設けられてもよい。また、本実施形態では、半凝固金属から液相部分の一部の排出を全く行わなかったが、当該排出が行われてもよい。

容器の底部材に配置される（第２）温度センサは、容器内に露出しなくてもよい（金属材料に当接しなくてもよい。）。例えば、底部材に薄い部分を形成し、当該薄い部分に下方から温度センサを当接させるように温度センサを配置してもよい。

プレ冷却装置は設けられなくてもよい。補助冷却装置は、容器の底部材を外部から冷却するものであってもよい（冷媒を流すための流路が底部材に形成されなくてもよい）し、底部材だけでなく中空部材も冷却可能であってもよい。冷媒は水に限定されない。例えば、他の液体（例えば、油）でもよく、気体（例えば、空気）でもよい。

半凝固金属の底部を押す方法は、容器（半凝固金属）及び押し部材の双方を移動させる方法に限定されず、いずれか一方のみが移動されることにより実現されてもよい。

押し装置は、スリーブ上にて（絶対座標系の）上方から下方へ半凝固金属を押すものに限定されない。例えば、底部材３３に比較的小さい孔を形成し、この孔を塞ぐ位置と、当該位置から上方へ突出する位置との間で移動可能な押し部材を設け、この押し部材を載置装置２５内に設けられたエアシリンダにより駆動してもよい。この場合、押し装置は、半凝固金属を中空部材３１や底部材３３から引き剥がし、半凝固金属を中空部材３１から取り出しやすくすることに寄与する。

押し部材は、他の用途に兼用されていてもよい。例えば、押し部材は、容器の一部であってもよい。具体的には、上述のように、押し部材により底部材の孔を塞いでいる場合においては、押し部材は、容器の一部としてみなせる。また、中空部材の内径と底部材の外径とを同一とし、底部材の全体を押し部材として利用してもよい。金型に半凝固金属を押し出すためのプランジャが押し部材として利用されてもよい。

なお、本願明細書からは、以下の別発明を抽出可能である。
（別発明１）
上方の開口から注がれた液状の金属材料を冷却して半凝固金属を生成する容器であって、底部における前記金属材料の冷却を中部及び上部における前記金属材料の冷却に優先して行う容器と、
前記半凝固金属の底部を前記上方の開口へ向けて押す押し装置と、
を有する半凝固金属の製造装置。
（別発明２）
前記容器の底部を前記容器の外周部よりも冷却する冷却装置を更に有する
別発明１に記載の半凝固金属の製造装置。
（別発明３）
前記容器の底部は、前記容器の外周部よりも厚い
別発明１又は２に記載の半凝固金属の製造装置。
（別発明４）
前記容器の底部の熱伝導率は、前記容器の外周部の熱伝導率よりも高い
別発明１〜３のいずれか１項に記載の半凝固金属の製造装置。
（別発明５）
一の前記半凝固金属となる前記液状の金属材料を２回以上に分けて前記容器に注ぐ注湯装置を更に有する
別発明１〜４のいずれか１項に記載の半凝固金属の製造装置。
（別発明６）
前記押し装置は、押し部材を一の前記半凝固金属の底部に繰り返し衝突させる
別発明１〜５のいずれか１項に記載の半凝固金属の製造装置。
（別発明７）
前記容器の少なくとも一部を搬送する搬送装置を更に有し、
前記容器は、
当該容器の壁部を構成し、上下両端が開口している中空部材と、
前記中空部材の下端の開口を塞ぎ、前記容器の底部を構成する底部材とを有し、
前記押し装置は、前記押し部材を往復動させ、
前記搬送装置は、前記容器にて前記半凝固金属が生成された後、前記半凝固金属を保持している前記中空部材を前記底部材から離間させ、その後、前記中空部材の下方の開口を往復動する前記押し部材に近づけていくように、前記中空部材を搬送する
別発明６に記載の半凝固金属の製造装置。
（別発明８）
別発明１〜７のいずれか１項に記載の半凝固金属の製造装置と、
金型に通じるスリーブと、
前記スリーブに供給された前記半凝固金属を前記金型内へ押し出すプランジャと、
を有し、
前記半凝固金属の製造装置は、前記半凝固金属の上部側が前記金型側に、前記半凝固金属の底部側が前記プランジャ側に向くように、前記スリーブに前記半凝固金属を供給する
成形装置。
（別発明９）
液状の金属材料を容器の上方の開口から前記容器内に注ぎ、前記液状の金属材料を前記容器内にて冷却して半凝固金属を生成する生成ステップと、
前記容器から前記半凝固金属を取り出す取り出しステップと、
を有し、
前記生成ステップでは、前記容器の底部における前記金属材料の冷却を前記容器の中部及び上部における前記金属材料の冷却に優先して行い、底部の固相率が中部及び上部の固相率に比較して高くなるように前記半凝固金属を生成し、
前記取り出しステップでは、前記半凝固金属の底部を前記容器の上方の開口へ向けて押して、前記半凝固金属を前記容器の内面から引き剥がす
半凝固金属の生成方法。
（別発明１０）
別発明９に記載の半凝固金属の生成方法の各ステップと、
前記半凝固金属を金型に通じるスリーブに供給する供給ステップと、
前記スリーブ内の前記半凝固金属をプランジャにより前記金型内に押し出す射出ステップと、
を有し、
前記供給ステップでは、前記半凝固金属の上部側が前記金型側に、前記半凝固金属の底部側が前記プランジャ側に向くように、前記スリーブに前記半凝固金属を供給する
成形方法。
（別発明１１）
前記射出ステップにて前記半凝固金属を前記金型内に充填したときに、前記半凝固金属の底部の固相率が高い部分は、方案部に収まる
別発明１０に記載の成形方法。

この別発明においては、容器は、中空部材と底部材とに分離可能である必要は無い。上記のように、底部材に形成された孔から押し部材を半凝固金属に当接させることも可能であり、この場合、中空部材と底部材とは、必ずしも分離可能でなくてもよい。また、容器の底部における前記金属材料の冷却を容器の中部及び上部における前記金属材料の冷却に優先して行う方法は、実施形態において例示したように種々あり、底部材を中空部材よりも冷却する方法に限定されない。従って、別発明においては、補助冷却装置は設けられなくてもよい。

１…製造装置、２１…容器、２９…押し装置、３１…中空部材、３３…底部材、３７…補助冷却装置（冷却装置）、１０１…成形機（成形装置）、１０３…金型、１０９…スリーブ、１１１…プランジャ、Ｍ…金属材料。

Claims (11)

1. 上方の開口から注がれた液状の金属材料を冷却して半凝固金属を生成する容器であって、底部における前記金属材料の冷却を中部及び上部における前記金属材料の冷却に優先して行う容器と、
   前記半凝固金属の底部を前記上方の開口へ向けて押す押し装置と、
   を有する半凝固金属の製造装置。
2. 前記容器の底部を前記容器の外周部よりも冷却する冷却装置を更に有する
   請求項１に記載の半凝固金属の製造装置。
3. 前記容器の底部は、前記容器の外周部よりも厚い
   請求項１又は２に記載の半凝固金属の製造装置。
4. 前記容器の底部の熱伝導率は、前記容器の外周部の熱伝導率よりも高い
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の半凝固金属の製造装置。
5. 一の前記半凝固金属となる前記液状の金属材料を２回以上に分けて前記容器に注ぐ注湯装置を更に有する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の半凝固金属の製造装置。
6. 前記押し装置は、押し部材を一の前記半凝固金属の底部に繰り返し衝突させる
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の半凝固金属の製造装置。
7. 前記押し装置は、前記押し部材を往復動させ、
   前記容器にて前記半凝固金属が生成された後、往復動する前記押し部材に前記半凝固金属の底部を近づけていくように前記容器を搬送する搬送装置が設けられている
   請求項６に記載の半凝固金属の製造装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の半凝固金属の製造装置と、
   金型に通じるスリーブと、
   前記スリーブに供給された前記半凝固金属を前記金型内へ押し出すプランジャと、
   を有し、
   前記半凝固金属の製造装置は、前記半凝固金属の上部側が前記金型側に、前記半凝固金属の底部側が前記プランジャ側に向くように、前記スリーブに前記半凝固金属を供給する
   成形装置。
9. 液状の金属材料を容器の上方の開口から前記容器内に注ぎ、前記液状の金属材料を前記容器内にて冷却して半凝固金属を生成する生成ステップと、
   前記容器から前記半凝固金属を取り出す取り出しステップと、
   を有し、
   前記生成ステップでは、前記容器の底部における前記金属材料の冷却を前記容器の中部及び上部における前記金属材料の冷却に優先して行い、底部の固相率が中部及び上部の固相率に比較して高くなるように前記半凝固金属を生成し、
   前記取り出しステップでは、前記半凝固金属の底部を前記容器の上方の開口へ向けて押して、前記半凝固金属を前記容器の内面から引き剥がす
   半凝固金属の製造方法。
10. 請求項９に記載の半凝固金属の生成方法の各ステップと、
    前記半凝固金属を金型に通じるスリーブに供給する供給ステップと、
    前記スリーブ内の前記半凝固金属をプランジャにより前記金型内に押し出す射出ステップと、
    を有し、
    前記供給ステップでは、前記半凝固金属の上部側が前記金型側に、前記半凝固金属の底部側が前記プランジャ側に向くように、前記スリーブに前記半凝固金属を供給する
    成形方法。
11. 前記射出ステップにて前記半凝固金属を前記金型内に充填したときに、前記半凝固金属の底部の固相率が高い部分は、方案部に収まる
    請求項１０に記載の成形方法。

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