JP2016198806A - Method for forging semi-solidified alloy and forging device thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、合金からなる半凝固状態の材料(半凝固合金)の鍛造方法及びその鍛造装置に関する。 The present invention relates to a forging method and a forging device for a semi-solid material (semi-solid alloy) made of an alloy.
半凝固状態の材料(以下、半凝固材料とも記載)の成形法として、鋳造法と鍛造法が用いられているが、従来一般的に用いられてきた成型技術を踏襲した場合、半凝固材料の特性(流動性)が固体状態や液体状態の材料とは大きく異なるため、様々な障害が発生することとなる。
中でも鍛造法は、固体状態の材料を、下型(金型)の凹部内に据え置き、この下型に対して上型(金型)をプレス機による圧力で押し下げ、上型(可動面)と下型の凹部とで形成される空間部の形状となるように、材料の形状を変形(塑性変形)させることで成形する方法である。
Casting and forging methods are used as molding methods for semi-solidified materials (hereinafter also referred to as semi-solid materials). However, when following conventional molding techniques, Since the characteristics (fluidity) are significantly different from materials in the solid state or liquid state, various obstacles occur.
In particular, the forging method involves placing a solid-state material in the recess of the lower mold (mold), and pressing the upper mold (mold) against the lower mold with the pressure of a press machine, In this method, the shape of the material is deformed (plastically deformed) so as to have the shape of the space formed by the concave portion of the lower mold.
このため、従来の鍛造の成形概念をそのまま半凝固材料の鍛造に適用した場合、材料の加圧による流動性(移動距離)の違いにより、固体状態の材料に比較して大きな加圧力は要しなくなるものの、以下の問題が発生する。
・半凝固材料が金型のパーティング面(合わせ面)に先に差し込み、製品となる部分(凹部内の半凝固材料)の加圧が不十分になる障害。
・金型に触れた半凝固材料の表面(外周面)と内部との温度差による流動性の差。
・半凝固材料を用いることに起因した圧力の伝わり方の差異。
これらが原因で、金型の空間部内全体に半凝固材料を充填させることができず、その結果、安定した性能を備えた良品を製造することが困難となっていた。
For this reason, when the conventional concept of forging is applied to forging semi-solid materials as it is, a large pressing force is required compared to solid materials due to the difference in fluidity (movement distance) due to material pressurization. The following problems occur although they disappear.
-Failure in which the semi-solidified material is first inserted into the parting surface (mating surface) of the mold and the part that becomes the product (semi-solidified material in the recess) is not sufficiently pressurized.
-Difference in fluidity due to temperature difference between the surface (outer peripheral surface) of semi-solid material touching the mold and the inside.
・ Differences in pressure transmission due to the use of semi-solid materials.
For these reasons, the entire space of the mold cannot be filled with the semi-solid material, and as a result, it has been difficult to manufacture a good product with stable performance.
上記した問題を解決するため、様々な技術の研究により、例えば、以下の方法が模索されている。
1)半凝固材料の固相率を上げ、より固化された状態とし、加圧による半凝固材料の流動性を抑制して鍛造する方法。
2)金型そのものを昇温させ、金型の内表面に触れた半凝固材料の急激な温度低下を抑制して流動性(湯回り)を確保し、金型の空間部内全体に半凝固材料を充填させる方法。
3)成形する半凝固材料(製品)の体積と金型の空間部の容積とを合致させることで、パーティング面への半凝固材料の差し込みを抑制しようとする、計量方法に焦点を絞った方法(例えば、特許文献1参照)。
In order to solve the above-described problems, for example, the following methods have been sought by various technical studies.
1) A method of forging by increasing the solid fraction of the semi-solidified material to make it more solidified and suppressing the fluidity of the semi-solidified material by pressurization.
2) Raise the temperature of the mold itself and suppress the rapid temperature drop of the semi-solid material that touches the inner surface of the mold to ensure fluidity (running water) and ensure the semi-solid material throughout the mold space. How to fill.
3) Focused on the weighing method that tries to suppress the insertion of the semi-solid material into the parting surface by matching the volume of the semi-solid material (product) to be molded with the volume of the mold space. Method (for example, refer to Patent Document 1).
しかし、上記した1)〜3)の方法を用いても、以下の問題があった。
1)の方法では、固体状態の材料を鍛造する従来法との差異が小さくなるため、金型のパーティング面へ半凝固材料が差し込む障害を、一定程度抑制することは可能となる。しかし、半凝固材料の特性である流動性を損なうことから、加圧による半凝固材料の移動距離が制約されるため、従来法と同様、大きな加圧力で半凝固材料の移動距離を確保することが必要となり、機械設備の大型化を免れず、これが製品コストの増加に直結する。
更に、複雑な形状を成形し難いことなど、従来の鍛造設備が抱えていた課題も解決できない。
However, even when the above methods 1) to 3) were used, there were the following problems.
In the method 1), since the difference from the conventional method for forging a solid material is reduced, it is possible to suppress the obstacle that the semi-solid material is inserted into the parting surface of the mold to a certain extent. However, because the fluidity that is a characteristic of semi-solidified materials is impaired, the movement distance of semi-solidified materials due to pressurization is limited. Is necessary, and it is inevitable to increase the size of mechanical equipment, which directly increases the product cost.
Furthermore, the problems that conventional forging facilities have, such as difficulty in forming complicated shapes, cannot be solved.
2)の方法では、半凝固材料の温度低下が抑制されるため、前記した金型のパーティング面への半凝固材料の差し込みという課題を増幅させるばかりでなく、金型への加温や冷却ラインの配置など金型構成を複雑化させ、また、鍛造の操業方法も複雑化させるなど、製造コストが増大して製品コストの上昇に繋がる。
更に、合金の機械的性能の向上に最も求められる、半凝固材料の急速冷却を行うことができず、その結果、半凝固材料内部の結晶粒を肥大化(粗大化)させてしまい、求められた製品品質の確保が困難となる。
In the method 2), since the temperature drop of the semi-solid material is suppressed, the above-described problem of inserting the semi-solid material into the parting surface of the mold is not only amplified, but the heating and cooling of the mold is also performed. This complicates the mold configuration, such as the arrangement of lines, and complicates the forging operation method, resulting in an increase in manufacturing costs and an increase in product costs.
Further, the rapid cooling of the semi-solid material, which is most required for improving the mechanical performance of the alloy, cannot be performed, and as a result, the crystal grains inside the semi-solid material are enlarged (coarsed), which is required. It is difficult to ensure product quality.
3)の方法では、金型の空間部内への半凝固材料の適正な量の充填が、重要な要素であることに間違いないものの、パーティング面への半凝固材料の差し込み、金型内で半凝固材料が局部冷却されることで生じる未成形部位(欠損)の発生、半凝固材料全体への加圧不足による不良品の発生、を防ぐことができない。
なお、加圧については、例えば、成形開始から製品が完成するまで、材料に直接圧力を加え続ける方法(例えば、特許文献2参照)や、半凝固材料を加圧成形した後、固体状態となった材料に対して更に加圧成形する方法(例えば、特許文献3参照)もある。しかし、この方法を用いても、上記した従来の鍛造設備が抱えていた課題を解決できない。
In the method of 3), filling the appropriate amount of the semi-solid material into the mold space is surely an important factor, but the semi-solid material is inserted into the parting surface, It is impossible to prevent the occurrence of unmolded parts (defects) caused by local cooling of the semi-solid material and the occurrence of defective products due to insufficient pressurization of the entire semi-solid material.
As for pressurization, for example, a method in which pressure is directly applied to the material from the start of molding to the completion of the product (see, for example, Patent Document 2), or after semi-solidified material is pressure-molded, it becomes a solid state. There is also a method (for example, see Patent Document 3) in which the material is further subjected to pressure molding. However, even if this method is used, the problem which the above-mentioned conventional forging equipment has cannot be solved.
前記した半凝固材料の最大のメリットは、固体状態の材料と比較して流動性があることである。
これにより、従来の鋳造法が得意とする、複雑な形状や薄い形状の成形が求められる部位の隅々まで、材料を送り込むことが可能となる上に、鋳造法では必ず課題となる引け巣(鋳巣や巻き込み巣ともいう)の発生を抑制でき、また、鍛造特有の加圧による強度向上も可能となる。
The greatest merit of the semi-solidified material described above is that it has fluidity compared to a solid-state material.
This makes it possible to feed the material to every corner of the part that requires the molding of complex and thin shapes, which is a specialty of conventional casting methods. The occurrence of casting voids (also referred to as casting voids or entrainment voids) can be suppressed, and the strength can be improved by pressurization specific to forging.
しかし、その反面として、従来技術である溶湯の鋳造や固体の鍛造では問題とならなかった点、例えば、半凝固材料の表面と内部の性質(酸化など)の差や、内外温度差から派生する流動性の差、更には加圧方向と半凝固材料の流れ方向が異なる場合の半凝固材料への圧力伝達率の違いによる加圧力不足、等を原因とした不良品の発生など、新たな課題となることが判明した。
このため、これらの課題の解決なくしては、安定した品質の製品を効率良く製造できないことが分かった。
However, on the other hand, there are no problems with conventional techniques such as molten metal casting or solid forging, for example, due to differences in the surface and internal properties (oxidation, etc.) of semi-solid materials and differences in internal and external temperatures. New issues such as the occurrence of defective products due to differences in fluidity and insufficient pressure due to the difference in pressure transmission rate to the semi-solidified material when the pressure direction and the flow direction of the semi-solidified material are different Turned out to be.
For this reason, it was found that stable quality products could not be produced efficiently without solving these problems.
特に、製品形状ごとに行われる金型の計画時には、これらの課題を十分考慮し実行されなければならない。
しかし、前記した3)の半凝固材料の充填量の適正化のみならず、パーティング面への半凝固材料の差し込みや金型内の半凝固材料の湯回り(流動性)等の課題を個別に解決するだけでは、半凝固材料の鍛造により本来得られるメリット(機械的性能向上など)を十分に製品へ付与できないのが実状である。
In particular, when planning a mold for each product shape, these issues must be taken into consideration.
However, not only the optimization of the filling amount of the semi-solidified material in 3), but also problems such as insertion of the semi-solidified material into the parting surface and hot water (fluidity) of the semi-solidified material in the mold In reality, it is not possible to sufficiently impart the benefits (such as improved mechanical performance) originally obtained by forging a semi-solid material to the product.
半凝固材料を用いた鍛造法では、図10に示すように、流動性を保持した半凝固材料90を、下型(金型)91の凹部92内に投入し、上方に配置された上型(金型)93を下降させることで、下型91に据え置かれた半凝固材料90に圧力が加わり、半凝固材料90はその形状を保持できず容易に変形を始めて、下方や抵抗の最も少ない方向に移動を開始することとなる。詳細には、まず、上方からの圧力により、最も抵抗の少ない下方に移動した半凝固材料90は、下型91に接触した部位から凝固を開始し、下型91の凹部92内全面に行き渡ることなく、より抵抗の少ない上方にも移動を始め、最も抵抗が少ない上型93と下型91の合わせ面となるパーティング面94、95側へも移動する。
このはみ出した部位の材料分が、製品の欠損部位(材料が足りない状態)を生み出し、更に製品部より先に固化するため加圧力を受けてしまい、金型の下方への移動を妨げる要素となり、製品となる材料への加圧不足の原因となる。
In the forging method using a semi-solid material, as shown in FIG. 10, a
This protruding part of the material creates a defective part of the product (insufficient material), and is further subjected to pressure because it solidifies before the product part, hindering downward movement of the mold. This causes insufficient pressure on the product material.
なお、材料投入当初から下型91に接触している半凝固材料90の一部は、この接触部位から熱を奪われ徐々に固化を開始するが、計画している製品の厚みよりも厚く固化してしまった場合、この局部的な固化部位が上型93の下降を妨げる要素となる。
従って、この場合においても、下型91に対して上型93は正常に閉じられず、加圧不足や製品の欠損部位を生み出し、不良品となるおそれがある。
Part of the
Accordingly, even in this case, the
また、局部的な固化部位が発生せず、下型91に対して上型93が正常に閉じられ、金型内全域に半凝固材料が行き渡った(満充填状態)としても、製品への加圧不足が発生するおそれもある。この事例としては、材料の加圧方向に対する材料の流れ方向の違いにより材料への圧力伝達率が変化し、各方向へ移動しようとする材料の移動スピードに違いが生じ、材料の表面となって凝固を始めた部位が湯境となり、加圧不足による製品の内部欠陥の原因となる場合がある。なお、湯境とは、材料表面が製品内部に差し込み、この差し込んだ部分を境とする材料同士が融合できずに、境目が生じてしまう現象を意味する。
Further, even if a local solidified portion does not occur, the
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、半凝固材料が流動性を維持している間に、半凝固材料を金型内全域に可能な限り素早く充填させ、全体に十分な圧力がかけられた良好な品質の製品を製造可能な半凝固合金の鍛造方法及びその鍛造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and while the semi-solid material is maintaining fluidity, the semi-solid material is filled as quickly as possible throughout the mold, and sufficient pressure is applied to the whole. It is an object of the present invention to provide a forging method and a forging apparatus for a semi-solid alloy capable of producing a good quality product.
前記目的に沿う第1の発明に係る半凝固合金の鍛造方法は、対となる金型を用いてAl合金又はMg合金からなる半凝固材料を加圧し成形する半凝固合金の鍛造方法において、
一方の前記金型には、前記半凝固材料を配置する凹部が形成され、他方の前記金型は、前記半凝固材料を加圧する加圧部と、該加圧部の加圧方向に移動可能に設けられた閉空間形成部とを有し、
一方の前記金型の凹部内に前記半凝固材料を配置した後、一方の前記金型のパーティング面と、前記閉空間形成部のパーティング面とを突き合わせ、これらパーティング面への前記半凝固材料の差し込みを抑制しながら、前記加圧部により前記凹部内の前記半凝固材料を加圧し成形する。
The semi-solid alloy forging method according to the first invention in accordance with the above object is a semi-solid alloy forging method in which a semi-solid material made of Al alloy or Mg alloy is pressed and molded using a pair of molds.
One mold is provided with a recess for placing the semi-solid material, and the other mold is movable in a pressurizing portion for pressurizing the semi-solid material and in the pressurizing direction of the pressurizing portion. And a closed space forming part provided in the
After the semi-solid material is disposed in the recess of one of the molds, the parting surface of one of the molds and the parting surface of the closed space forming portion are brought into contact with each other, and the semi-solid material is in contact with these parting surfaces. While the insertion of the solidified material is suppressed, the semi-solid material in the concave portion is pressed and molded by the pressure portion.
第1の発明に係る半凝固合金の鍛造方法において、一方の前記金型は固定配置した下型であり、他方の前記金型は上下方向に昇降可能な上型であるのがよい。 In the semi-solid alloy forging method according to the first aspect of the invention, one of the molds may be a fixed lower mold, and the other mold may be an upper mold that can be moved up and down.
第1の発明に係る半凝固合金の鍛造方法において、前記下型の凹部内に常時は突出状態で設けられた可動部材により、前記半凝固材料の下面の一部を支持し、前記上型の加圧部の下降に伴い、前記可動部材の上面を前記下型の凹部の底面と同一高さレベルとなるまで下降させることが好ましい。
また、第1の発明に係る半凝固合金の鍛造方法において、前記下型の凹部内に常時は突出状態で設けられた可動部材により、前記半凝固材料の下面の一部を支持し、前記可動部材の突出状態を維持して前記上型の加圧部を下降させ、該加圧部と前記閉空間形成部で形成される前記上型の凹部内に前記半凝固材料を行き渡らせた後、前記上型の加圧部の更なる下降に伴い前記可動部材を下降させることが好ましい。
In the semi-solid alloy forging method according to the first aspect of the present invention, a part of the lower surface of the semi-solid material is supported by a movable member that is normally protruded in the recess of the lower mold, It is preferable that the upper surface of the movable member is lowered to the same height level as the bottom surface of the concave portion of the lower mold as the pressurizing portion is lowered.
Further, in the semi-solid alloy forging method according to the first aspect of the invention, a part of the lower surface of the semi-solid material is supported by a movable member which is always provided in a protruding state in the recess of the lower mold, and the movable Maintaining the protruding state of the member, lowering the pressure part of the upper mold and spreading the semi-solid material in the concave part of the upper mold formed by the pressure part and the closed space forming part, It is preferable that the movable member is lowered with further lowering of the pressurizing portion of the upper mold.
ここで、前記可動部材で支持する前記半凝固材料の下面の一部は、成形後の前記半凝固材料の中で強度が必要な部分であるのがよい。
また、前記半凝固材料の成形後に、前記可動部材を前記下型の凹部の底面から上方へ突出させ、成形後の前記半凝固材料を前記下型の凹部から取外すこともできる。
Here, a part of the lower surface of the semi-solid material supported by the movable member may be a portion that requires strength in the semi-solid material after molding.
Further, after the semi-solid material is molded, the movable member can be protruded upward from the bottom surface of the concave portion of the lower mold, and the semi-solid material after molding can be removed from the concave portion of the lower mold.
第1の発明に係る半凝固合金の鍛造方法において、前記上型の加圧部に設けられた調整手段により、前記加圧部による加圧後の前記半凝固材料を更に加圧することが好ましい。 In the semi-solid alloy forging method according to the first aspect of the invention, it is preferable that the semi-solid material after pressurization by the pressurizing unit is further pressurized by an adjusting means provided in the pressurizing unit of the upper die.
前記目的に沿う第2の発明に係る半凝固合金の鍛造装置は、Al合金又はMg合金からなる半凝固材料を加圧し成形する対となる金型を有する半凝固合金の鍛造装置において、
一方の前記金型には、前記半凝固材料を配置する凹部が形成され、
他方の前記金型は、前記半凝固材料を加圧する加圧部と、該加圧部の加圧方向に移動可能に設けられ、前記半凝固材料の前記加圧部による加圧前に一方の前記金型のパーティング面に突き合わせて、前記加圧部による加圧時の前記パーティング面への前記半凝固材料の差し込みを抑制する閉空間形成部とを有する。
A semi-solid alloy forging device according to the second invention that meets the above-mentioned object is a semi-solid alloy forging device having a pair of molds for pressurizing and molding a semi-solid material made of an Al alloy or an Mg alloy.
On one of the molds, a recess for arranging the semi-solid material is formed,
The other mold is provided with a pressurizing unit that pressurizes the semi-solid material, and is movable in the pressurizing direction of the pressurizing unit, and before the pressurization of the semi-solid material by the pressurizing unit, A closed space forming portion that faces the parting surface of the mold and suppresses insertion of the semi-solidified material into the parting surface during pressurization by the pressurizing unit.
第2の発明に係る半凝固合金の鍛造装置において、前記閉空間形成部は、弾性部材により、前記加圧部に対して相対移動可能となっていることが好ましい。 In the semi-solid alloy forging device according to the second invention, it is preferable that the closed space forming portion is movable relative to the pressurizing portion by an elastic member.
第2の発明に係る半凝固合金の鍛造装置において、一方の前記金型は固定配置した下型であり、他方の前記金型は上下方向に昇降可能な上型であるのがよい。 In the semi-solid alloy forging device according to the second aspect of the invention, one of the molds may be a fixed lower mold, and the other mold may be an upper mold that can be moved up and down.
第2の発明に係る半凝固合金の鍛造装置において、前記下型の凹部内には、常時は突出状態で設けられて前記半凝固材料の下面の一部を支持し、前記上型の加圧部の下降に伴ってその上面が前記下型の凹部の底面と同一高さレベルとなるまで下降する可動部材が設けられていることが好ましい。
また、第2の発明に係る半凝固合金の鍛造装置において、前記下型の凹部内には、常時は突出状態で設けられて前記半凝固材料の下面の一部を支持し、前記上型の加圧部の下降により該加圧部と前記閉空間形成部で形成される前記上型の凹部内に前記半凝固材料が行き渡るまで突出状態を維持し、かつ、前記上型の加圧部の更なる下降に伴って下降する可動部材が設けられていることが好ましい。
ここで、前記可動部材は更に、前記半凝固材料の成形後に、前記下型の凹部の底面から上方へ突出して、成形後の前記半凝固材料を前記下型の凹部から取外す機能を備えることもできる。
In the semi-solid alloy forging device according to the second aspect of the present invention, the recess of the lower die is normally provided in a protruding state to support a part of the lower surface of the semi-solid material and pressurize the upper die. It is preferable that a movable member is provided that descends until the top surface thereof is at the same height level as the bottom surface of the recess of the lower mold as the portion descends.
Further, in the semi-solid alloy forging device according to the second invention, the concave portion of the lower die is normally provided in a protruding state to support a part of the lower surface of the semi-solid material, and By maintaining the protruding portion until the semi-solid material spreads in the concave portion of the upper mold formed by the pressing portion and the closed space forming portion by the lowering of the pressing portion, It is preferable that a movable member that descends with further lowering is provided.
Here, the movable member may further have a function of projecting upward from the bottom surface of the recess of the lower mold after the semi-solid material is molded, and removing the semi-solid material after molding from the recess of the lower mold. it can.
第2の発明に係る半凝固合金の鍛造装置において、前記上型の加圧部には、該加圧部による加圧後の前記半凝固材料を更に加圧する調整手段が設けられていることが好ましい。 In the semi-solid alloy forging device according to the second invention, the pressurizing portion of the upper mold is provided with adjusting means for further pressurizing the semi-solid material after being pressurized by the pressurizing portion. preferable.
本発明に係る半凝固合金の鍛造方法及びその鍛造装置は、一方の金型の凹部内に半凝固材料を配置した後、一方の金型のパーティング面と他方の金型の閉空間形成部のパーティング面を突き合わせ、このパーティング面への半凝固材料の差し込みを抑制しながら、加圧部により凹部内の半凝固材料を加圧し成形するので、半凝固材料が流動性を維持している間に、半凝固材料を金型内部(凹部)の隅々に行き渡らせ、全体に十分な圧力がかけられた良好な品質の製品を製造できる。これにより、例えば、量産時における良品率の向上が図れる。
特に、半凝固材料の流動性を保持させたままで、その成形を可能としているため、例えば、プレス機の小型化や省力化が図れ、簡単な構成で、合金性能の向上と製造コストの低下を図ることができる。
The semi-solid alloy forging method and the forging device according to the present invention include a semi-solid material disposed in a recess of one mold, and then a parting surface of one mold and a closed space forming portion of the other mold. The semi-solid material is maintained in fluidity by pressing the semi-solid material in the recess with the pressurizing part while suppressing the insertion of the semi-solid material into the parting surface. During this time, the semi-solid material can be spread over every corner of the mold (recess) to produce a good quality product with sufficient pressure applied throughout. Thereby, for example, the non-defective product rate at the time of mass production can be improved.
In particular, the moldability of the semi-solidified material can be maintained while maintaining the fluidity.For example, the press machine can be reduced in size and labor saving, and with a simple structure, the alloy performance can be improved and the manufacturing cost can be reduced. You can plan.
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図1〜図4に示すように、本発明の一実施の形態に係る半凝固合金の鍛造装置(以下、単に鍛造装置とも記載)10は、Al合金(アルミニウム合金)又はMg合金(マグネシウム合金)からなる半凝固材料11を加圧し成形する対となる下型(一方の金型の一例)13と上型(他方の金型の一例)12を有するものであり、半凝固材料11から良好な品質の製品を製造可能な装置である。以下、詳しく説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
As shown in FIGS. 1 to 4, a semi-solid alloy forging device (hereinafter also simply referred to as a forging device) 10 according to an embodiment of the present invention is an Al alloy (aluminum alloy) or Mg alloy (magnesium alloy). A
下型13は、固定配置されたものであり、上型12は、この固定配置された下型13に対し、上下方向に昇降可能なものである。
上型12と下型13は、例えば、工具鋼製であるが、セラミックス製でもよく、また、半凝固材料11との接触面に耐摩耗材の表面処理を行ったものでもよい。
この上型12と下型13によって内部に形成される空間部14は、最終的に得られる製品の形状に対応(転写)した形状である。ここでは、下型13に形成され、半凝固材料11が配置される平面視して四角形の凹部15と、上型12の平坦な押圧面16とで、空間部14(即ち、製品形状)が形成されているが、例えば、上型に形成された平面視して四角形の凹部と下型の凹部とで空間部を形成することもできる。
The
The
The
上型12は、断面が逆凹状となった加圧ベース17と、この加圧ベース17の中央に下方へ突出した状態で一体的に設けられ、凹部15内に配置された半凝固材料11を加圧する加圧部18と、半凝固材料11の加圧部18による加圧前に(加圧部18が半凝固材料11に加圧するよりも先に)、下型13のパーティング面19に突き合わせられる(当接させる)閉空間形成部20とを有している。
なお、ここでは、加圧ベース17、加圧部18、及び、閉空間形成部20のいずれも、平面視して四角形となっているが、例えば、空間部の形状(製品形状)に応じて、他の形状とすることもできる。
The
Here, all of the
閉空間形成部20は、加圧部18の外周面21に沿って加圧部18の加圧方向(ここでは、上下方向)に移動可能となるように、配置されている。具体的には、平面視して四角形の加圧部18の外周面21に対し、角筒状となった閉空間形成部20の内周面22が、摺動可能になっている。
また、加圧ベース17には、その外周に、断面L字状の吊持部23が、下方へ突出した状態で設けられ、この吊持部23によって閉空間形成部20が吊持(挟持)されている。具体的には、吊持部23の先端部(下端部)に、加圧部18側へ突出状態で設けられたスライド部24が、閉空間形成部20の側壁の周方向に渡って形成されたスライド溝25内に配置され、このスライド溝25に沿って上下方向に摺動可能になっている。
The closed
Further, the
加圧ベース17と閉空間形成部20との間には、複数の圧縮コイルばね(弾性部材の一例)26が配置され、常時は(自由状態では)、閉空間形成部20のパーティング面27(下面)が、加圧部18の押圧面16(下面)よりも下方へ突出した状態となっている。
この各圧縮コイルばね26により、閉空間形成部20は、加圧部18に対して相対移動可能となり、しかも、上型12の昇降に伴い、閉空間形成部20を加圧部18と共に昇降させることができる。なお、閉空間形成部20と加圧部18とが相対移動可能であれば、圧縮コイルばね26以外の機械的構造等を用いることもできる。
A plurality of compression coil springs (an example of an elastic member) 26 is disposed between the
Each
このように構成することで、使用にあっては、下型13に対して上型12を下降させることにより、まず、下型13のパーティング面19に閉空間形成部20のパーティング面27が当接する(図2参照)。更に上型12を下降させることで、加圧部18の下降を妨げることなく、パーティング面19、27同士の接触状態を維持した状態で、パーティング面19、27への半凝固材料11の差し込みを抑制しながら、加圧部18によって凹部15内の半凝固材料11を加圧し成形できる(図3参照)。
従って、閉空間形成部20の下降時は、半凝固材料11の加圧を目的としないため、半凝固材料11の加圧力よりも低い圧力で十分である(高圧力が不要である)。
With this configuration, in use, by lowering the
Therefore, when the closed
上記した加圧部18の押圧面16の輪郭形状(平面形状)は、下型13の凹部15の平面形状(下型13のパーティング面19の内周輪郭形状)と同一形状となっている。なお、ここでは、加圧部18の押圧面16は平坦面であるが、例えば、製品の形状に応じて、凹凸を設けることもできる。
また、閉空間形成部20のパーティング面27の形状は、下型13のパーティング面19の形状と同一形状(各内周輪郭形状が同一形状)となっている。なお、ここでは、いずれのパーティング面19、27も平坦であるが、必要に応じて凹凸を設けることもできる。
The contour shape (planar shape) of the
In addition, the shape of the
上記したように、加圧部18による加圧は、下型13のパーティング面19に対して行われることなく、半凝固材料11に対してのみ行われればよい。
このため、例えば、製品の形状によって、加圧部の押圧面の輪郭形状を、下型の凹部の平面形状よりも、小さな形状とすることもできる((加圧部の押圧面の面積)<(下型の凹部の平面形状の面積))。この場合、閉空間形成部のパーティング面の内周輪郭形状を、加圧部の押圧面の輪郭形状に合わせて、下型のパーティング面の内周輪郭形状よりも、小さくする。なお、このとき、閉空間形成部のパーティング面が半凝固材料を押圧しても構わないが、この押圧は、平面視して下型のパーティング面よりも内側に位置する半凝固材料に対してのみ行う。
これにより、加圧部の半凝固材料に対する加圧時に、パーティング面への半凝固材料の差し込みを抑制できるが、例えば、パーティング面にシール材(例えば、Oリング)を設けることで、差し込みの更なる抑制を図ることもできる。
As described above, the pressurization by the pressurizing
For this reason, for example, depending on the shape of the product, the contour shape of the pressing surface of the pressurizing portion can be made smaller than the planar shape of the concave portion of the lower mold ((the area of the pressing surface of the pressurizing portion) < (A planar area of the concave portion of the lower mold)). In this case, the inner peripheral contour shape of the parting surface of the closed space forming portion is made smaller than the inner peripheral contour shape of the lower parting surface in accordance with the contour shape of the pressing surface of the pressing portion. At this time, the parting surface of the closed space forming portion may press the semi-solid material, but this pressing is applied to the semi-solid material located inside the lower parting surface in plan view. Do it only for.
As a result, it is possible to suppress the insertion of the semi-solid material into the parting surface when pressurizing the semi-solid material of the pressurizing unit. For example, by providing a sealing material (for example, an O-ring) on the parting surface, Further suppression of this can be achieved.
下型13の凹部15内には、下型13との接触による半凝固材料11の冷却固化を抑制するため、半凝固材料11の下面の一部を支持する可動ピン(可動部材の一例)28が設けられている。なお、可動ピン28は、例えば、工具鋼製やセラミックス製の断面円形のものであるが、材質や形状はこれに限定されるものではない。
可動ピン28は、下型13に組み込まれており、圧縮コイルばね(弾性体)29により、常時は、支持する半凝固材料11の重量に耐え、凹部15の底面30から突出した状態を維持するように、設けられている。ここで、常時とは、半凝固材料11を支持した状態で、かつ、上型12の加圧部18による半凝固材料11への加圧がない状態(無加圧状態)を意味する。
In the
The
使用にあっては、図2、図3に示すように、上型12の加圧部18の下降に伴って(半凝固材料11の押圧により)、可動ピン28の上面(支持面)31が、下型13の凹部15の底面30と同一高さレベルとなるまで下降する。
従って、可動ピン28を動作させることができれば、圧縮コイルばねの代わりに、例えば、油圧シリンダーを用いることもできる。この場合、上型の加圧部からの加圧力に対応して、油圧リリーフ弁により圧油を逃がす方法や、また、加圧部の下降位置に対応して、可動ピンの下げ位置を対応させるプログラム制御が、有効である。
In use, as shown in FIGS. 2 and 3, the upper surface (support surface) 31 of the
Therefore, if the
なお、可動ピン28の下型13への設置本数は、ここでは1本としているが、特に限定されるものではなく、半凝固材料(製品)の形状や体積に応じて、2本以上の複数本でもよい。
また、可動ピンの設置位置(昇降位置)は、成形後の半凝固材料の中で強度が必要となる部分(例えば、製品の底面等)に対して、可動ピンの上面が接触するように、調整することが好ましい。これは、可動ピンとの接触部分が急速冷却されることで、結晶粒を微細化でき、製品品質の更なる向上が図れることによる。
Here, the number of the
Moreover, the installation position (elevating position) of the movable pin is such that the upper surface of the movable pin comes into contact with a portion (for example, the bottom surface of the product) that requires strength in the semi-solidified material after molding. It is preferable to adjust. This is because the contact portion with the movable pin is rapidly cooled, so that the crystal grains can be refined and the product quality can be further improved.
更に可動ピンは、半凝固材料の成形後に、下型の凹部の底面から上方へ突出して、成形後の半凝固材料を下型の凹部から取外す機能を備える(即ち、押出しピンとして利用する)こともできる。
この場合、凹部に固着状態となっている製品を凹部から剥離するために要する加圧機構を、下型に設けることが必要である。
なお、上記した可動ピンは、必要に応じて下型に設ければよく、不要であれば設けなくてもよい。この場合、半凝固材料は下型の凹部に配置する。
Furthermore, the movable pin has a function of protruding upward from the bottom surface of the recess of the lower mold after the semi-solid material is molded, and having a function of removing the semi-solid material after molding from the recess of the lower mold (that is, used as an extrusion pin). You can also.
In this case, it is necessary to provide the lower mold with a pressurizing mechanism required for peeling the product fixed to the recess from the recess.
The movable pin described above may be provided in the lower mold as necessary, and may not be provided if unnecessary. In this case, the semi-solidified material is disposed in the lower mold recess.
上型12の加圧部18には、加圧部18による加圧後の半凝固材料11を更に加圧する調整手段32が設けられている。この調整手段32は、加圧ピン33と、この加圧ピン33を動作させる油圧ライン34とを有している。
加圧ピン33は、側面視してT字状となった断面円形のものであり、加圧部18内に形成された空間35内を昇降可能となって、しかも、その加圧面36(下面)が、加圧部18の押圧面16から下方へ突出可能な状態(空間部14内の半凝固材料11を局部的に加圧可能な状態)で設けられている。
油圧ライン34は、空間35内への油の供給と空間35内からの油の排出を行って、加圧ピン33を昇降させるものである。
The pressurizing
The
The
使用にあっては、以下のように動作する。
加圧部18の下降時には、加圧ピン33の動作を停止して待機させた状態(即ち、加圧部18の押圧面16と加圧ピン33の加圧面36が同一高さレベルとなった状態)とする。
図4に示すように、加圧部18の下降が停止した後は、油圧ライン34により、加圧ピン33を動作させる(即ち、加圧部18の押圧面16から加圧ピン33の加圧面36を下方へ突出させる)。
これにより、空間部14内の半凝固材料11は、更に加圧状態に曝され、強度向上に結びつくのみならず、空間部14の容積に対する半凝固材料11の体積の誤差(10体積%以下程度)も調整できる。なお、加圧ピン33により得られる効果は、上記した誤差の調整(緩和)や強度の向上のみならず、鋳造や鍛造の技術で課題となる合金の冷却に伴う収縮を原因とした引け巣対策にも有効である。
In use, it operates as follows.
When the pressurizing
As shown in FIG. 4, after the lowering of the pressurizing
Thereby, the
なお、加圧ピン33で加圧された部分には凹みが発生するため、成形後の半凝固材料11に後加工を施し、凹みを除去するのがよい。従って、加圧ピンは、最終製品の形状を考慮し、後加工を施すことが可能な部分(例えば、下型でもよい)に設置することが好ましい。
また、加圧ピン33の加圧部18への設置本数は、ここでは1本としているが、2本以上の複数本でもよい。このように、加圧ピンを複数本設けることで、1本のみ設けた場合と比較して、成形後の半凝固材料に生じる凹み深さを浅くすることもできる。
なお、上記した加圧ピンは、必要に応じて設ければよく、不要であれば設けなくてもよい。
In addition, since a dent generate | occur | produces in the part pressurized with the
The number of the pressure pins 33 installed on the
The above-described pressure pin may be provided as necessary, and may not be provided if unnecessary.
続いて、本発明の一実施の形態に係る半凝固合金の鍛造方法について、図1〜図4を参照しながら説明する。
<準備工程>
まず、図1に示すように、下型13内に突出状態で配置された可動ピン28に、Al合金又はMg合金からなる半凝固材料11を載置する。ここで、Al合金とは、例えば、Al(アルミニウム)を60質量%以上含み、このAl、合金元素、及び、不可避的不純物で構成され、また、Mg合金は、例えば、Mg(マグネシウム)を60質量%以上含み、このMg、合金元素、及び、不可避的不純物で構成された合金である。
これにより、半凝固材料11の下面は、可動ピン28の上面31のみに接触することになり、下面が下型13の凹部15の底面30に接触することを防止できる。
Then, the forging method of the semi-solid alloy which concerns on one embodiment of this invention is demonstrated, referring FIGS. 1-4.
<Preparation process>
First, as shown in FIG. 1, the
Thereby, the lower surface of the
この半凝固材料11とは、予め合金元素を添加して溶製したAl合金又はMg合金を冷却して温度調整したものであり、固体状態の材料よりも流動性を保持した状態物である。 このような半凝固材料としては、固相率が、例えば、45%以上55%以下のものがあり、この場合、下型の凹部内に配置される半凝固材料の温度を、例えば、状態図に基づいて、上記した固相率となる温度に調整する。
なお、半凝固材料は、固体状態の材料よりも流動性を備え、例えば、可動ピンの上面に載置可能な状態であれば、上記した固相率のものに限定されるものではない。
また、下型の凹部内に配置される半凝固材料の体積は、上型と下型とで形成される空間部の容積(製品の体積)と等しいことが望ましいが、例えば、半凝固材料の体積の計測が難しい場合にあっては、空間部の容積より半凝固材料の体積を若干多くしてもよい。
The
The semi-solidified material is not limited to the above-described solid phase ratio as long as it has a fluidity than a solid material and can be placed on the upper surface of the movable pin.
In addition, the volume of the semi-solid material disposed in the concave portion of the lower mold is preferably equal to the volume of the space formed by the upper mold and the lower mold (product volume). If it is difficult to measure the volume, the volume of the semi-solidified material may be slightly larger than the volume of the space.
<閉空間形成工程>
次に、図2に示すように、下型13に対して上型12(加圧部18と閉空間形成部20)を下降させ、下型13のパーティング面19と、上型12の閉空間形成部20のパーティング面27とを突き合わせる。
これにより、上型12と下型13の内部が、外部から閉じられた状態となる。
ここで、加圧部18の押圧面16が、半凝固材料11に接触する場合は、半凝固材料11が下方へ押され、可動ピン28が下降し始める。
<Closed space formation process>
Next, as shown in FIG. 2, the upper die 12 (pressurizing
Thereby, the inside of the upper mold |
Here, when the
<加圧工程>
引き続き、図3に示すように、下型13に対して上型12を下降させる。
ここでは、圧縮コイルばね26の作用により、閉空間形成部20によって加圧部18の下降が妨げられることなく、加圧部18が下降する。このとき、加圧部18の下降に伴って、可動ピン28の上面31も、下型13の凹部15の底面30と同一高さレベルとなるまで下降する。
なお、ここでは、加圧部18の下降を、押圧面16が、閉空間形成部20のパーティング面27と同一高さレベルとなるまで行っているが、パーティング面27よりも高い位置でもよく、また、パーティング面27よりも低い位置でもよい。
<Pressurization process>
Subsequently, as shown in FIG. 3, the
Here, due to the action of the
Here, the
これにより、下型13のパーティング面19と、上型12の閉空間形成部20のパーティング面27とが接触した状態を維持しながら、即ち、パーティング面19、27間の半凝固材料11の差し込みを抑制しながら、加圧部18により空間部14内の半凝固材料11が加圧される。このため、パーティング面19、27間等の抵抗が少ない部位を塞がれた半凝固材料11は、抵抗の少ない場所を探しながら変形し、最終的に、空間部14内全域に行き渡り、製品形状に近い状態となる。
従って、パーティング面19、27間への半凝固材料11の差し込みを抑制しながら、加圧部18により空間部14内の半凝固材料11を加圧し成形できる。
Thereby, while maintaining the state in which the
Therefore, the
<調整工程>
空間部14内の半凝固材料11の体積が、空間部14の容積を下回ることは、製品欠陥の原因となることから、半凝固材料11の体積は常に、空間部14の容積以上となるように計画されなければならない。
しかし、前記したように、例えば、半凝固材料の体積の計測が難しい場合にあっては、空間部の容積より半凝固材料の体積を若干多くしてもよい。
<Adjustment process>
If the volume of the
However, as described above, for example, when it is difficult to measure the volume of the semi-solidified material, the volume of the semi-solidified material may be slightly larger than the volume of the space portion.
この場合、図4に示すように、下型13のパーティング面19と、上型12の閉空間形成部20のパーティング面27とを突き合わせた状態で、かつ、加圧部18により半凝固材料11を加圧した状態で、加圧ピン33を動作させ、半凝固材料11に圧力を加える。
これにより、過剰に供給された半凝固材料の誤差の調整(緩和)や強度の向上を図ることができる。
In this case, as shown in FIG. 4, the
Thereby, the adjustment (relaxation) of the error of the excessively supplied semi-solid material and the improvement of the strength can be achieved.
<最終工程>
そして、半凝固材料11を加圧状態で凝固させた後、上型12と下型13を分離し、必要に応じて可動ピン28を用い、凹部15から凝固させた半凝固材料11を取り出す。
この取り出した半凝固材料11に対し、必要に応じて後加工を施すことで、最終製品となる。
<Final process>
Then, after the
The
次に、図5〜図9を参照しながら、変形例に係る半凝固合金の鍛造装置(以下、単に鍛造装置とも記載)40について説明するが、この鍛造装置40は、前記した鍛造装置10と略同様の構成であるため、同一部材には同一番号を付し、異なる構成について詳しく説明する。
Next, a semi-solid alloy forging device (hereinafter also simply referred to as a forging device) 40 according to a modification will be described with reference to FIGS. 5 to 9. The forging
鍛造装置40は、半凝固材料11を加圧し成形する対となる下型(一方の金型の一例)42(下型13に相当)と上型(他方の金型の一例)41(上型12に相当)を有するものである。
この上型41と下型42によって内部に形成される空間部43(空間部14に相当)は、最終的に得られる製品の形状に対応した形状であり、ここでは、上型41の凹部44と下型42の凹部45(凹部15に相当)とで空間部43が形成されている。
The forging
A space 43 (corresponding to the space 14) formed inside by the
上型41は、加圧ベース17の中央に下方へ突出した状態で一体的に設けられ、凹部45内に配置された半凝固材料11を加圧する加圧部46(加圧部18に相当)と、半凝固材料11の加圧部46による加圧前に、下型42のパーティング面47(パーティング面19に相当)に突き合わせられる閉空間形成部48(閉空間形成部20に相当)とを有している。つまり、この加圧部46と閉空間形成部48により、上記した上型41の凹部44が形成される。
The
なお、閉空間形成部48は、加圧部46に沿って加圧部46の加圧方向に移動可能となるように配置され、しかも、加圧ベース17に設けられた吊持部23によって吊持されている。
この加圧ベース17と閉空間形成部48との間には、複数の圧縮コイルばね(弾性部材の一例)49(圧縮コイルばね26に相当)が配置され、常時は、閉空間形成部48のパーティング面50(パーティング面27に相当)が、加圧部46の押圧面51(押圧面16に相当)よりも下方へ突出した状態となっている。なお、加圧部46の下端部には凸部52が設けられ、加圧部46の押圧面51が階段状になっている。
The closed
A plurality of compression coil springs (an example of an elastic member) 49 (corresponding to the compression coil spring 26) is disposed between the pressurizing
下型42の凹部45内には、半凝固材料11の下面の一部を支持する可動板(可動部材の一例)53が設けられている。なお、可動板53は、例えば、工具鋼製やセラミックス製の板状のものであるが、材質や形状はこれに限定されるものではない。
可動板53は、下型42に組み込まれており、圧縮コイルばね54(圧縮コイルばね29に相当)により、常時は、支持する半凝固材料11の重量に耐え、凹部45の底面55とは間隔を有して突出した状態を維持するように、設けられている。
A movable plate (an example of a movable member) 53 that supports a part of the lower surface of the
The
この圧縮コイルばね54を圧縮状態にするには、上記した圧縮コイルばね49を圧縮状態にするよりも、大きな荷重が必要である。つまり、上型41を下降させるに際しては、圧縮コイルばね49が圧縮状態となった後、圧縮コイルばね54が圧縮状態となる。
このような動作が可能であれば、圧縮コイルばねの代わりに、例えば、油圧シリンダーを用いることもできる。この場合、前記した油圧リリーフ弁により圧油を逃がす方法やプログラム制御が有効である。
In order to set the
If such an operation is possible, for example, a hydraulic cylinder can be used instead of the compression coil spring. In this case, a method and program control for releasing the pressure oil by the above-described hydraulic relief valve are effective.
以上の構成により、使用にあっては、下型42に対して上型41を下降させることで、まず、下型42のパーティング面47に閉空間形成部48のパーティング面50が当接する(図6参照)。
更に上型41を下降させることで、加圧部46の下降を妨げることなく、パーティング面47、50同士の接触状態を維持した状態で、かつ、可動板53の突出状態を維持した状態で、上型41の加圧部46が下降する。これにより、パーティング面47、50への半凝固材料11の差し込みを抑制しながら、半凝固材料11が最も移動しずらい上型41の凹部44内に、半凝固材料11を素早く充填し行き渡らせることができる(図7参照)。
更に上型41を下降させることで、加圧部46の更なる下降に伴い、可動板53を下降させて、パーティング面47、50への半凝固材料11の差し込みを抑制しながら、加圧部46により下型42の凹部45内の半凝固材料11を加圧し成形できる(図8参照)。
With the above configuration, in use, by lowering the
Further, by lowering the
By further lowering the
なお、この可動板に、前記した可動ピン28を設け、可動板との接触による半凝固材料の冷却固化を抑制することもできる。
また、可動板は、半凝固材料の成形後に、下型の凹部の底面から上方へ突出させて、成形後の半凝固材料を下型の凹部から取外す機能を備える(即ち、押出し板として利用する)こともできる。
Note that the
In addition, the movable plate has a function of projecting upward from the bottom surface of the recess of the lower mold after the semi-solid material is molded, and removing the molded semi-solid material from the recess of the lower mold (that is, used as an extrusion plate). You can also
上型41の加圧部46には、加圧ピン56(加圧ピン33に相当)と油圧ライン34とを有する調整手段57(調整手段32に相当)が設けられている。
使用にあっては、以下のように動作する。
加圧部46の下降時には、加圧ピン56の動作を停止して待機させた状態(即ち、加圧部46の押圧面51と加圧ピン56の加圧面58(加圧面36に相当)が同一高さレベルとなった状態)とする。そして、図9に示すように、加圧部46の下降が停止した後は、油圧ライン34により、加圧ピン56を動作させ、加圧部46の押圧面51から加圧ピン56の加圧面58を下方へ突出させる。
これにより、空間部43内全域に行き渡った半凝固材料11に対し、加圧部46による圧力に加えて更に、加圧ピン56による適正な圧力を加えることができ、半凝固材料11全体を融合させ、前記した湯境などの欠陥要因を排除できる。
The pressurizing
In use, it operates as follows.
When the pressurizing
Thereby, in addition to the pressure by the pressurizing
続いて、変形例に係る半凝固合金の鍛造方法について、図5〜図9を参照しながら説明するが、前記した実施の形態に係る半凝固合金の鍛造方法と略同様であるため、異なる構成について詳しく説明する。
<準備工程>
まず、図5に示すように、下型42内に突出状態で配置された可動板53に、Al合金又はMg合金からなる半凝固材料11を載置する。
Next, a semi-solid alloy forging method according to a modification will be described with reference to FIGS. 5 to 9. However, since the method is substantially the same as the semi-solid alloy forging method according to the above-described embodiment, a different configuration is used. Will be described in detail.
<Preparation process>
First, as shown in FIG. 5, the
<閉空間形成工程>
次に、図6に示すように、下型42に対して上型41(加圧部46と閉空間形成部48)を下降させ、下型42のパーティング面47と、上型41の閉空間形成部48のパーティング面50とを突き合わせる。
これにより、上型41と下型42の内部が、外部から閉じられた状態となる。
このとき、加圧部46の押圧面51が半凝固材料11に接触し、半凝固材料11が下方へ押されても、可動板53は突出状態(現状の高さレベル)を維持する。
<Closed space formation process>
Next, as shown in FIG. 6, the upper die 41 (pressurizing
Thereby, the inside of the upper mold |
At this time, even if the
<第1の加圧工程>
引き続き、図7に示すように、下型42に対して上型41を下降させる。
ここでは、圧縮コイルばね49の作用により、閉空間形成部48によって加圧部46の下降が妨げられることなく、加圧部46が下降する。具体的には、下型42のパーティング面47と、上型41の閉空間形成部48のパーティング面50とが接触した状態を維持しながら、即ち、パーティング面47、50間の半凝固材料11の差し込みを抑制しながら、かつ、可動板53の突出状態を維持した状態で、上型41の加圧部46が下降する。
これにより、パーティング面47、50間等の抵抗が少ない部位を塞がれた半凝固材料11を、半凝固材料11が最も移動しずらい上型41の凹部44内に、素早く充填し行き渡らせることができる。
<First pressurizing step>
Subsequently, as shown in FIG. 7, the
Here, due to the action of the
As a result, the
<第2の加圧工程>
更に、図8に示すように、下型42に対して上型41を下降させる。
ここでは、加圧部46の更なる下降に伴い、可動板53が下降する。具体的には、下型42のパーティング面47と、上型41の閉空間形成部48のパーティング面50とが接触した状態を維持しながら、即ち、パーティング面47、50間の半凝固材料11の差し込みを抑制しながら、可動板53が下降する。
これにより、パーティング面47、50間等の抵抗が少ない部位を塞がれた半凝固材料11は、抵抗の少ない場所を探しながら変形し、最終的に、空間部43内全域に行き渡り、製品形状に近い状態となる。
従って、加圧部46により空間部43内の半凝固材料11を加圧し成形できる。
<Second pressurizing step>
Further, as shown in FIG. 8, the
Here, the
As a result, the
Accordingly, the
<調整工程>
図9に示すように、下型42のパーティング面47と、上型41の閉空間形成部48のパーティング面50とを突き合わせた状態で、かつ、加圧部46により半凝固材料11を加圧した状態で、加圧ピン56を動作させ、半凝固材料11に圧力を加える。
これにより、半凝固材料11全体を融合させ、前記した湯境などの欠陥要因を排除できる。
<Adjustment process>
As shown in FIG. 9, the
Thereby, the whole
<最終工程>
そして、半凝固材料11を加圧状態で凝固させた後、上型41と下型42を分離し、必要に応じて可動板53を用い、凹部45から凝固させた半凝固材料11を取り出す。
この取り出した半凝固材料11に対し、必要に応じて後加工を施すことで、最終製品となる。
<Final process>
Then, after the
The
以上のことから、本発明の半凝固合金の鍛造方法及びその鍛造装置を用いることで、半凝固材料が流動性を維持している間に、半凝固材料を金型内全域に可能な限り素早く充填させることができ、全体に十分な圧力がかけられた良好な品質の製品を製造できる。
なお、本発明者らが、本発明の半凝固合金の鍛造方法及びその鍛造装置を用いて半凝固材料の鍛造を行ったところ、欠陥のない製品が得られることを確認できた。この欠陥のない製品とは、パーティング面への半凝固材料の差し込みに起因したバリの発生がなく、形状が整った製品を意味する。
From the above, by using the forging method and the forging apparatus of the semi-solid alloy according to the present invention, the semi-solid material can be spread as quickly as possible throughout the mold while the semi-solid material is maintaining fluidity. Good quality products can be produced that can be filled and with sufficient pressure throughout.
In addition, when the present inventors forged a semi-solid material using the forging method and the forging apparatus of the semi-solid alloy of this invention, it has confirmed that the product without a defect was obtained. The product having no defect means a product in which the burr is not generated due to the insertion of the semi-solid material into the parting surface and the shape is adjusted.
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の半凝固合金の鍛造方法及びその鍛造装置を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、対となる金型を、その加圧方向が鉛直方向となるように配置(一方の金型を下型、他方の金型を上型)した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、半凝固合金の鍛造の状況に応じて、対となる金型を、その加圧方向が斜め方向となるように傾斜配置してもよく、また、水平方向となるように水平配置してもよい。
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration described in the above embodiment, and the matters described in the scope of claims. Other embodiments and modifications conceivable within the scope are also included. For example, the case where the semi-solid alloy forging method and the forging device of the present invention are configured by combining some or all of the above-described embodiments and modifications are also included in the scope of the present invention.
Moreover, in the said embodiment, the case where the metal mold | die used as a pair was arrange | positioned so that the pressurization direction might become a perpendicular direction (one metal mold | die is a lower mold | type, and the other metal mold | die is an upper mold | type) was demonstrated. However, the present invention is not limited to this, and depending on the state of forging of the semi-solid alloy, the paired molds may be inclined so that the pressurizing direction is an oblique direction. You may arrange horizontally so that it may become a direction.
10:半凝固合金の鍛造装置、11:半凝固材料、12:上型(他方の金型)、13:下型(一方の金型)、14:空間部、15:凹部、16:押圧面、17:加圧ベース、18:加圧部、19:パーティング面、20:閉空間形成部、21:外周面、22:内周面、23:吊持部、24:スライド部、25:スライド溝、26:圧縮コイルばね(弾性部材)、27:パーティング面、28:可動ピン(可動部材)、29:圧縮コイルばね、30:底面、31:上面、32:調整手段、33:加圧ピン、34:油圧ライン、35:空間、36:加圧面、40:半凝固合金の鍛造装置、41:上型(他方の金型)、42:下型(一方の金型)、43:空間部、44、45:凹部、46:加圧部、47:パーティング面、48:閉空間形成部、49:圧縮コイルばね(弾性部材)、50:パーティング面、51:押圧面、52:凸部、53:可動板(可動部材)、54:圧縮コイルばね、55:底面、56:加圧ピン、57:調整手段、58:加圧面 10: semi-solid alloy forging device, 11: semi-solid material, 12: upper mold (other mold), 13: lower mold (one mold), 14: space, 15: recess, 16: pressing surface 17: Pressure base, 18: Pressure part, 19: Parting surface, 20: Closed space forming part, 21: Outer peripheral surface, 22: Inner peripheral surface, 23: Suspension part, 24: Slide part, 25: Slide groove, 26: compression coil spring (elastic member), 27: parting surface, 28: movable pin (movable member), 29: compression coil spring, 30: bottom surface, 31: top surface, 32: adjusting means, 33: addition Pressure pin, 34: Hydraulic line, 35: Space, 36: Pressurized surface, 40: Semi-solid alloy forging device, 41: Upper mold (other mold), 42: Lower mold (one mold), 43: Space part 44, 45: Recessed part 46: Pressurizing part 47: Parting surface 48: Closed space forming part 4 : Compression coil spring (elastic member), 50: parting surface, 51: pressing surface, 52: convex portion, 53: movable plate (movable member), 54: compression coil spring, 55: bottom surface, 56: pressure pin, 57: Adjustment means, 58: Pressure surface
本発明は、合金からなる半凝固状態の材料(半凝固合金)の鍛造方法及びその鍛造装置に関する。 The present invention relates to a forging method and a forging device for a semi-solid material (semi-solid alloy) made of an alloy.
半凝固状態の材料(以下、半凝固材料とも記載)の成形法として、鋳造法と鍛造法が用いられているが、従来一般的に用いられてきた成型技術を踏襲した場合、半凝固材料の特性(流動性)が固体状態や液体状態の材料とは大きく異なるため、様々な障害が発生することとなる。
中でも鍛造法は、固体状態の材料を、下型(金型)の凹部内に据え置き、この下型に対して上型(金型)をプレス機による圧力で押し下げ、上型(可動面)と下型の凹部とで形成される空間部の形状となるように、材料の形状を変形(塑性変形)させることで成形する方法である。
Casting and forging methods are used as molding methods for semi-solidified materials (hereinafter also referred to as semi-solid materials). However, when following conventional molding techniques, Since the characteristics (fluidity) are significantly different from materials in the solid state or liquid state, various obstacles occur.
In particular, the forging method involves placing a solid-state material in the recess of the lower mold (mold), and pressing the upper mold (mold) against the lower mold with the pressure of a press machine, In this method, the shape of the material is deformed (plastically deformed) so as to have the shape of the space formed by the concave portion of the lower mold.
このため、従来の鍛造の成形概念をそのまま半凝固材料の鍛造に適用した場合、材料の加圧による流動性(移動距離)の違いにより、固体状態の材料に比較して大きな加圧力は要しなくなるものの、以下の問題が発生する。
・半凝固材料が金型のパーティング面(合わせ面)に先に差し込み、製品となる部分(凹部内の半凝固材料)の加圧が不十分になる障害。
・金型に触れた半凝固材料の表面(外周面)と内部との温度差による流動性の差。
・半凝固材料を用いることに起因した圧力の伝わり方の差異。
これらが原因で、金型の空間部内全体に半凝固材料を充填させることができず、その結果、安定した性能を備えた良品を製造することが困難となっていた。
For this reason, when the conventional concept of forging is applied to forging semi-solid materials as it is, a large pressing force is required compared to solid materials due to the difference in fluidity (movement distance) due to material pressurization. The following problems occur although they disappear.
-Failure in which the semi-solidified material is first inserted into the parting surface (mating surface) of the mold and the part that becomes the product (semi-solidified material in the recess) is not sufficiently pressurized.
-Difference in fluidity due to temperature difference between the surface (outer peripheral surface) of semi-solid material touching the mold and the inside.
・ Differences in pressure transmission due to the use of semi-solid materials.
For these reasons, the entire space of the mold cannot be filled with the semi-solid material, and as a result, it has been difficult to manufacture a good product with stable performance.
上記した問題を解決するため、様々な技術の研究により、例えば、以下の方法が模索されている。
1)半凝固材料の固相率を上げ、より固化された状態とし、加圧による半凝固材料の流動性を抑制して鍛造する方法。
2)金型そのものを昇温させ、金型の内表面に触れた半凝固材料の急激な温度低下を抑制して流動性(湯回り)を確保し、金型の空間部内全体に半凝固材料を充填させる方法。
3)成形する半凝固材料(製品)の体積と金型の空間部の容積とを合致させることで、パーティング面への半凝固材料の差し込みを抑制しようとする、計量方法に焦点を絞った方法(例えば、特許文献1参照)。
In order to solve the above-described problems, for example, the following methods have been sought by various technical studies.
1) A method of forging by increasing the solid fraction of the semi-solidified material to make it more solidified and suppressing the fluidity of the semi-solidified material by pressurization.
2) Raise the temperature of the mold itself and suppress the rapid temperature drop of the semi-solid material that touches the inner surface of the mold to ensure fluidity (running water) and ensure the semi-solid material throughout the mold space. How to fill.
3) Focused on the weighing method that tries to suppress the insertion of the semi-solid material into the parting surface by matching the volume of the semi-solid material (product) to be molded with the volume of the mold space. Method (for example, refer to Patent Document 1).
しかし、上記した1)〜3)の方法を用いても、以下の問題があった。
1)の方法では、固体状態の材料を鍛造する従来法との差異が小さくなるため、金型のパーティング面へ半凝固材料が差し込む障害を、一定程度抑制することは可能となる。しかし、半凝固材料の特性である流動性を損なうことから、加圧による半凝固材料の移動距離が制約されるため、従来法と同様、大きな加圧力で半凝固材料の移動距離を確保することが必要となり、機械設備の大型化を免れず、これが製品コストの増加に直結する。
更に、複雑な形状を成形し難いことなど、従来の鍛造設備が抱えていた課題も解決できない。
However, even when the above methods 1) to 3) were used, there were the following problems.
In the method 1), since the difference from the conventional method for forging a solid material is reduced, it is possible to suppress the obstacle that the semi-solid material is inserted into the parting surface of the mold to a certain extent. However, because the fluidity that is a characteristic of semi-solidified materials is impaired, the movement distance of semi-solidified materials due to pressurization is limited. Is necessary, and it is inevitable to increase the size of mechanical equipment, which directly increases the product cost.
Furthermore, the problems that conventional forging facilities have, such as difficulty in forming complicated shapes, cannot be solved.
2)の方法では、半凝固材料の温度低下が抑制されるため、前記した金型のパーティング面への半凝固材料の差し込みという課題を増幅させるばかりでなく、金型への加温や冷却ラインの配置など金型構成を複雑化させ、また、鍛造の操業方法も複雑化させるなど、製造コストが増大して製品コストの上昇に繋がる。
更に、合金の機械的性能の向上に最も求められる、半凝固材料の急速冷却を行うことができず、その結果、半凝固材料内部の結晶粒を肥大化(粗大化)させてしまい、求められた製品品質の確保が困難となる。
In the method 2), since the temperature drop of the semi-solid material is suppressed, the above-described problem of inserting the semi-solid material into the parting surface of the mold is not only amplified, but the heating and cooling of the mold is also performed. This complicates the mold configuration, such as the arrangement of lines, and complicates the forging operation method, resulting in an increase in manufacturing costs and an increase in product costs.
Further, the rapid cooling of the semi-solid material, which is most required for improving the mechanical performance of the alloy, cannot be performed, and as a result, the crystal grains inside the semi-solid material are enlarged (coarsed), which is required. It is difficult to ensure product quality.
3)の方法では、金型の空間部内への半凝固材料の適正な量の充填が、重要な要素であることに間違いないものの、パーティング面への半凝固材料の差し込み、金型内で半凝固材料が局部冷却されることで生じる未成形部位(欠損)の発生、半凝固材料全体への加圧不足による不良品の発生、を防ぐことができない。
なお、加圧については、例えば、成形開始から製品が完成するまで、材料に直接圧力を加え続ける方法(例えば、特許文献2参照)や、半凝固材料を加圧成形した後、固体状態となった材料に対して更に加圧成形する方法(例えば、特許文献3参照)もある。しかし、この方法を用いても、上記した従来の鍛造設備が抱えていた課題を解決できない。
In the method of 3), filling the appropriate amount of the semi-solid material into the mold space is surely an important factor, but the semi-solid material is inserted into the parting surface, It is impossible to prevent the occurrence of unmolded parts (defects) caused by local cooling of the semi-solid material and the occurrence of defective products due to insufficient pressurization of the entire semi-solid material.
As for pressurization, for example, a method in which pressure is directly applied to the material from the start of molding to the completion of the product (see, for example, Patent Document 2), or after semi-solidified material is pressure-molded, it becomes a solid state. There is also a method (for example, see Patent Document 3) in which the material is further subjected to pressure molding. However, even if this method is used, the problem which the above-mentioned conventional forging equipment has cannot be solved.
前記した半凝固材料の最大のメリットは、固体状態の材料と比較して流動性があることである。
これにより、従来の鋳造法が得意とする、複雑な形状や薄い形状の成形が求められる部位の隅々まで、材料を送り込むことが可能となる上に、鋳造法では必ず課題となる引け巣(鋳巣や巻き込み巣ともいう)の発生を抑制でき、また、鍛造特有の加圧による強度向上も可能となる。
The greatest merit of the semi-solidified material described above is that it has fluidity compared to a solid-state material.
This makes it possible to feed the material to every corner of the part that requires the molding of complex and thin shapes, which is a specialty of conventional casting methods. The occurrence of casting voids (also referred to as casting voids or entrainment voids) can be suppressed, and the strength can be improved by pressurization specific to forging.
しかし、その反面として、従来技術である溶湯の鋳造や固体の鍛造では問題とならなかった点、例えば、半凝固材料の表面と内部の性質(酸化など)の差や、内外温度差から派生する流動性の差、更には加圧方向と半凝固材料の流れ方向が異なる場合の半凝固材料への圧力伝達率の違いによる加圧力不足、等を原因とした不良品の発生など、新たな課題となることが判明した。
このため、これらの課題の解決なくしては、安定した品質の製品を効率良く製造できないことが分かった。
However, on the other hand, there are no problems with conventional techniques such as molten metal casting or solid forging, for example, due to differences in the surface and internal properties (oxidation, etc.) of semi-solid materials and differences in internal and external temperatures. New issues such as the occurrence of defective products due to differences in fluidity and insufficient pressure due to the difference in pressure transmission rate to the semi-solidified material when the pressure direction and the flow direction of the semi-solidified material are different Turned out to be.
For this reason, it was found that stable quality products could not be produced efficiently without solving these problems.
特に、製品形状ごとに行われる金型の計画時には、これらの課題を十分考慮し実行されなければならない。
しかし、前記した3)の半凝固材料の充填量の適正化のみならず、パーティング面への半凝固材料の差し込みや金型内の半凝固材料の湯回り(流動性)等の課題を個別に解決するだけでは、半凝固材料の鍛造により本来得られるメリット(機械的性能向上など)を十分に製品へ付与できないのが実状である。
In particular, when planning a mold for each product shape, these issues must be taken into consideration.
However, not only the optimization of the filling amount of the semi-solidified material in 3), but also problems such as insertion of the semi-solidified material into the parting surface and hot water (fluidity) of the semi-solidified material in the mold In reality, it is not possible to sufficiently impart the benefits (such as improved mechanical performance) originally obtained by forging a semi-solid material to the product.
半凝固材料を用いた鍛造法では、図10に示すように、流動性を保持した半凝固材料90を、下型(金型)91の凹部92内に投入し、上方に配置された上型(金型)93を下降させることで、下型91に据え置かれた半凝固材料90に圧力が加わり、半凝固材料90はその形状を保持できず容易に変形を始めて、下方や抵抗の最も少ない方向に移動を開始することとなる。詳細には、まず、上方からの圧力により、最も抵抗の少ない下方に移動した半凝固材料90は、下型91に接触した部位から凝固を開始し、下型91の凹部92内全面に行き渡ることなく、より抵抗の少ない上方にも移動を始め、最も抵抗が少ない上型93と下型91の合わせ面となるパーティング面94、95側へも移動する。
このはみ出した部位の材料分が、製品の欠損部位(材料が足りない状態)を生み出し、更に製品部より先に固化するため加圧力を受けてしまい、金型の下方への移動を妨げる要素となり、製品となる材料への加圧不足の原因となる。
In the forging method using a semi-solid material, as shown in FIG. 10, a
This protruding part of the material creates a defective part of the product (insufficient material), and is further subjected to pressure because it solidifies before the product part, hindering downward movement of the mold. This causes insufficient pressure on the product material.
なお、材料投入当初から下型91に接触している半凝固材料90の一部は、この接触部位から熱を奪われ徐々に固化を開始するが、計画している製品の厚みよりも厚く固化してしまった場合、この局部的な固化部位が上型93の下降を妨げる要素となる。
従って、この場合においても、下型91に対して上型93は正常に閉じられず、加圧不足や製品の欠損部位を生み出し、不良品となるおそれがある。
Part of the
Accordingly, even in this case, the
また、局部的な固化部位が発生せず、下型91に対して上型93が正常に閉じられ、金型内全域に半凝固材料が行き渡った(満充填状態)としても、製品への加圧不足が発生するおそれもある。この事例としては、材料の加圧方向に対する材料の流れ方向の違いにより材料への圧力伝達率が変化し、各方向へ移動しようとする材料の移動スピードに違いが生じ、材料の表面となって凝固を始めた部位が湯境となり、加圧不足による製品の内部欠陥の原因となる場合がある。なお、湯境とは、材料表面が製品内部に差し込み、この差し込んだ部分を境とする材料同士が融合できずに、境目が生じてしまう現象を意味する。
Further, even if a local solidified portion does not occur, the
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、半凝固材料が流動性を維持している間に、半凝固材料を金型内全域に可能な限り素早く充填させ、全体に十分な圧力がかけられた良好な品質の製品を製造可能な半凝固合金の鍛造方法及びその鍛造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and while the semi-solid material is maintaining fluidity, the semi-solid material is filled as quickly as possible throughout the mold, and sufficient pressure is applied to the whole. It is an object of the present invention to provide a forging method and a forging apparatus for a semi-solid alloy capable of producing a good quality product.
前記目的に沿う第1の発明に係る半凝固合金の鍛造方法は、対となる、固定配置した下型と、上下方向に昇降可能な上型を用いてAl合金又はMg合金からなる半凝固材料を加圧し成形する半凝固合金の鍛造方法において、
前記下型には、前記半凝固材料を配置する凹部が形成され、前記上型は、前記半凝固材料を加圧する加圧部と、該加圧部の加圧方向に移動可能に設けられた閉空間形成部とを有し、
前記下型の凹部内に前記半凝固材料を配置した後、前記下型のパーティング面と、前記閉空間形成部のパーティング面とを突き合わせ、これらパーティング面への前記半凝固材料の差し込みを抑制しながら、前記加圧部により前記凹部内の前記半凝固材料を加圧し成形するに際し、
前記下型の凹部内に常時は突出状態で設けられた可動部材により、前記半凝固材料の下面の一部を支持し、前記可動部材の突出状態を維持して前記上型の加圧部を下降させ、該加圧部と前記閉空間形成部で形成される前記上型の凹部内に前記半凝固材料を行き渡らせた後、前記上型の加圧部の更なる下降に伴い前記可動部材を下降させる。
The semi-solid alloy forging method according to the first aspect of the present invention is a semi- solid material made of an Al alloy or Mg alloy using a pair of a fixed lower mold and an upper mold that can be moved up and down. In the forging method of semi-solid alloy that pressurizes and forms
The lower mold is formed with a recess in which the semi-solid material is disposed, and the upper mold is provided so as to be capable of moving in the pressurizing direction of the pressurizing unit that pressurizes the semi-solid material and the pressurizing unit. A closed space forming part,
After placing the semi-solid material into the lower mold recess, said lower mold parting surfaces, abutting the parting surface of the closed space forming unit, insertion of the semi-solidified material to these parting surfaces while suppressing, upon which the pressure of the semi-solid material pressurized molding the recess by the pressing,
A part of the lower surface of the semi-solid material is supported by a movable member that is always in a protruding state in the recess of the lower mold, and the pressing part of the upper mold is maintained by maintaining the protruding state of the movable member. The movable member is lowered and spreads the semi-solid material in the concave portion of the upper mold formed by the pressurizing portion and the closed space forming portion, and then the movable member is further lowered as the pressurizing portion of the upper die is further lowered. Is lowered .
ここで、前記可動部材で支持する前記半凝固材料の下面の一部は、成形後の前記半凝固材料の中で強度が必要な部分であるのがよい。
また、前記半凝固材料の成形後に、前記可動部材を前記下型の凹部の底面から上方へ突出させ、成形後の前記半凝固材料を前記下型の凹部から取外すこともできる。
Here, a part of the lower surface of the semi-solid material supported by the movable member may be a portion that requires strength in the semi-solid material after molding.
Further, after the semi-solid material is molded, the movable member can be protruded upward from the bottom surface of the concave portion of the lower mold, and the semi-solid material after molding can be removed from the concave portion of the lower mold.
第1の発明に係る半凝固合金の鍛造方法において、前記上型の加圧部に設けられた調整手段により、前記加圧部による加圧後の前記半凝固材料を更に加圧することが好ましい。 In the semi-solid alloy forging method according to the first aspect of the invention, it is preferable that the semi-solid material after pressurization by the pressurizing unit is further pressurized by an adjusting means provided in the pressurizing unit of the upper die.
前記目的に沿う第2の発明に係る半凝固合金の鍛造装置は、Al合金又はMg合金からなる半凝固材料を加圧し成形する対となる、固定配置した下型と、上下方向に昇降可能な上型を有する半凝固合金の鍛造装置において、
前記下型には、前記半凝固材料を配置する凹部が形成され、
前記上型は、前記半凝固材料を加圧する加圧部と、該加圧部の加圧方向に移動可能に設けられ、前記半凝固材料の前記加圧部による加圧前に前記下型のパーティング面に突き合わせて、前記加圧部による加圧時の前記パーティング面への前記半凝固材料の差し込みを抑制する閉空間形成部とを有し、
前記下型の凹部内には、常時は突出状態で設けられて前記半凝固材料の下面の一部を支持し、前記上型の加圧部の下降により該加圧部と前記閉空間形成部で形成される前記上型の凹部内に前記半凝固材料が行き渡るまで突出状態を維持し、かつ、前記上型の加圧部の更なる下降に伴って下降する可動部材が設けられている。
The semi-solid alloy forging device according to the second invention that meets the above-mentioned object is a pair of a press-molded semi-solid material made of an Al alloy or Mg alloy that forms a pair, a fixedly arranged lower mold, and an up and down direction. In a semi-solid alloy forging device having an upper die ,
The lower mold is formed with a recess for arranging the semi-solid material.
The upper die has a pressing pressurizing the semi-solidified material, movably provided in the pressing direction of the pressurized pressure section, of the lower mold the before pressurizing by pressing of the semi-solid material against the parting surface, possess a suppressing closed space forming part the of the semi-solidified material insertion of the to the parting surface of the pressurization by the pressurizing unit,
In the recess of the lower mold, it is normally provided in a protruding state to support a part of the lower surface of the semi-solid material, and the pressurizing part and the closed space forming part are lowered by lowering the pressurizing part of the upper mold in the form maintaining the projecting state to the semi-solidified material is spread in the recess of the upper die, and a movable member that descends with the further lowering of the pressure of the upper die that is provided.
第2の発明に係る半凝固合金の鍛造装置において、前記閉空間形成部は、弾性部材により、前記加圧部に対して相対移動可能となっていることが好ましい。 In the semi-solid alloy forging device according to the second invention, it is preferable that the closed space forming portion is movable relative to the pressurizing portion by an elastic member.
第2の発明に係る半凝固合金の鍛造装置において、前記可動部材は更に、前記半凝固材料の成形後に、前記下型の凹部の底面から上方へ突出して、成形後の前記半凝固材料を前記下型の凹部から取外す機能を備えることもできる。 In the forging device of the semi-solidified alloy according to the second invention, even before Symbol movable member, wherein after molding of the semi-solidified material, it protrudes from the bottom surface of the lower die recess upwardly, the semi-solid material after molding A function of removing from the concave portion of the lower mold can also be provided.
第2の発明に係る半凝固合金の鍛造装置において、前記上型の加圧部には、該加圧部による加圧後の前記半凝固材料を更に加圧する調整手段が設けられていることが好ましい。 In the semi-solid alloy forging device according to the second invention, the pressurizing portion of the upper mold is provided with adjusting means for further pressurizing the semi-solid material after being pressurized by the pressurizing portion. preferable.
本発明に係る半凝固合金の鍛造方法及びその鍛造装置は、下型の凹部内に半凝固材料を配置した後、下型のパーティング面と上型の閉空間形成部のパーティング面を突き合わせ、このパーティング面への半凝固材料の差し込みを抑制しながら、加圧部により凹部内の半凝固材料を加圧し成形するので、半凝固材料が流動性を維持している間に、半凝固材料を金型内部(凹部)の隅々に行き渡らせ、全体に十分な圧力がかけられた良好な品質の製品を製造できる。これにより、例えば、量産時における良品率の向上が図れる。
特に、半凝固材料の流動性を保持させたままで、その成形を可能としているため、例えば、プレス機の小型化や省力化が図れ、簡単な構成で、合金性能の向上と製造コストの低下を図ることができる。
The semi-solid alloy forging method and the forging apparatus according to the present invention are such that a semi-solid material is disposed in a recess of a lower mold , and then a lower parting surface and a parting surface of an upper mold closed space forming part are butted together. Since the semi-solid material in the recess is pressed and molded by the pressurizing part while suppressing the insertion of the semi-solid material into the parting surface, the semi-solid material is maintained while the semi-solid material is maintaining fluidity. Good quality products with sufficient pressure applied to the whole can be manufactured by spreading the material throughout the mold (recess). Thereby, for example, the non-defective product rate at the time of mass production can be improved.
In particular, the moldability of the semi-solidified material can be maintained while maintaining the fluidity.For example, the press machine can be reduced in size and labor saving, and with a simple structure, the alloy performance can be improved and the manufacturing cost can be reduced. Can be planned.
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図1〜図4に示すように、本発明の一実施の形態に係る半凝固合金の鍛造装置(以下、単に鍛造装置とも記載)10は、Al合金(アルミニウム合金)又はMg合金(マグネシウム合金)からなる半凝固材料11を加圧し成形する対となる下型(一方の金型の一例)13と上型(他方の金型の一例)12を有するものであり、半凝固材料11から良好な品質の製品を製造可能な装置である。以下、詳しく説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
As shown in FIGS. 1 to 4, a semi-solid alloy forging device (hereinafter also simply referred to as a forging device) 10 according to an embodiment of the present invention is an Al alloy (aluminum alloy) or Mg alloy (magnesium alloy). A
下型13は、固定配置されたものであり、上型12は、この固定配置された下型13に対し、上下方向に昇降可能なものである。
上型12と下型13は、例えば、工具鋼製であるが、セラミックス製でもよく、また、半凝固材料11との接触面に耐摩耗材の表面処理を行ったものでもよい。
この上型12と下型13によって内部に形成される空間部14は、最終的に得られる製品の形状に対応(転写)した形状である。ここでは、下型13に形成され、半凝固材料11が配置される平面視して四角形の凹部15と、上型12の平坦な押圧面16とで、空間部14(即ち、製品形状)が形成されているが、例えば、上型に形成された平面視して四角形の凹部と下型の凹部とで空間部を形成することもできる。
The
The
The
上型12は、断面が逆凹状となった加圧ベース17と、この加圧ベース17の中央に下方へ突出した状態で一体的に設けられ、凹部15内に配置された半凝固材料11を加圧する加圧部18と、半凝固材料11の加圧部18による加圧前に(加圧部18が半凝固材料11に加圧するよりも先に)、下型13のパーティング面19に突き合わせられる(当接させる)閉空間形成部20とを有している。
なお、ここでは、加圧ベース17、加圧部18、及び、閉空間形成部20のいずれも、平面視して四角形となっているが、例えば、空間部の形状(製品形状)に応じて、他の形状とすることもできる。
The
Here, all of the
閉空間形成部20は、加圧部18の外周面21に沿って加圧部18の加圧方向(ここでは、上下方向)に移動可能となるように、配置されている。具体的には、平面視して四角形の加圧部18の外周面21に対し、角筒状となった閉空間形成部20の内周面22が、摺動可能になっている。
また、加圧ベース17には、その外周に、断面L字状の吊持部23が、下方へ突出した状態で設けられ、この吊持部23によって閉空間形成部20が吊持(挟持)されている。具体的には、吊持部23の先端部(下端部)に、加圧部18側へ突出状態で設けられたスライド部24が、閉空間形成部20の側壁の周方向に渡って形成されたスライド溝25内に配置され、このスライド溝25に沿って上下方向に摺動可能になっている。
The closed
Further, the
加圧ベース17と閉空間形成部20との間には、複数の圧縮コイルばね(弾性部材の一例)26が配置され、常時は(自由状態では)、閉空間形成部20のパーティング面27(下面)が、加圧部18の押圧面16(下面)よりも下方へ突出した状態となっている。
この各圧縮コイルばね26により、閉空間形成部20は、加圧部18に対して相対移動可能となり、しかも、上型12の昇降に伴い、閉空間形成部20を加圧部18と共に昇降させることができる。なお、閉空間形成部20と加圧部18とが相対移動可能であれば、圧縮コイルばね26以外の機械的構造等を用いることもできる。
A plurality of compression coil springs (an example of an elastic member) 26 is disposed between the
Each
このように構成することで、使用にあっては、下型13に対して上型12を下降させることにより、まず、下型13のパーティング面19に閉空間形成部20のパーティング面27が当接する(図2参照)。更に上型12を下降させることで、加圧部18の下降を妨げることなく、パーティング面19、27同士の接触状態を維持した状態で、パーティング面19、27への半凝固材料11の差し込みを抑制しながら、加圧部18によって凹部15内の半凝固材料11を加圧し成形できる(図3参照)。
従って、閉空間形成部20の下降時は、半凝固材料11の加圧を目的としないため、半凝固材料11の加圧力よりも低い圧力で十分である(高圧力が不要である)。
With this configuration, in use, by lowering the
Therefore, when the closed
上記した加圧部18の押圧面16の輪郭形状(平面形状)は、下型13の凹部15の平面形状(下型13のパーティング面19の内周輪郭形状)と同一形状となっている。なお、ここでは、加圧部18の押圧面16は平坦面であるが、例えば、製品の形状に応じて、凹凸を設けることもできる。
また、閉空間形成部20のパーティング面27の形状は、下型13のパーティング面19の形状と同一形状(各内周輪郭形状が同一形状)となっている。なお、ここでは、いずれのパーティング面19、27も平坦であるが、必要に応じて凹凸を設けることもできる。
The contour shape (planar shape) of the
In addition, the shape of the
上記したように、加圧部18による加圧は、下型13のパーティング面19に対して行われることなく、半凝固材料11に対してのみ行われればよい。
このため、例えば、製品の形状によって、加圧部の押圧面の輪郭形状を、下型の凹部の平面形状よりも、小さな形状とすることもできる((加圧部の押圧面の面積)<(下型の凹部の平面形状の面積))。この場合、閉空間形成部のパーティング面の内周輪郭形状を、加圧部の押圧面の輪郭形状に合わせて、下型のパーティング面の内周輪郭形状よりも、小さくする。なお、このとき、閉空間形成部のパーティング面が半凝固材料を押圧しても構わないが、この押圧は、平面視して下型のパーティング面よりも内側に位置する半凝固材料に対してのみ行う。
これにより、加圧部の半凝固材料に対する加圧時に、パーティング面への半凝固材料の差し込みを抑制できるが、例えば、パーティング面にシール材(例えば、Oリング)を設けることで、差し込みの更なる抑制を図ることもできる。
As described above, the pressurization by the pressurizing
For this reason, for example, depending on the shape of the product, the contour shape of the pressing surface of the pressurizing portion can be made smaller than the planar shape of the concave portion of the lower mold ((the area of the pressing surface of the pressurizing portion) < (A planar area of the concave portion of the lower mold)). In this case, the inner peripheral contour shape of the parting surface of the closed space forming portion is made smaller than the inner peripheral contour shape of the lower parting surface in accordance with the contour shape of the pressing surface of the pressing portion. At this time, the parting surface of the closed space forming portion may press the semi-solid material, but this pressing is applied to the semi-solid material located inside the lower parting surface in plan view. Do it only for.
As a result, it is possible to suppress the insertion of the semi-solid material into the parting surface when pressurizing the semi-solid material of the pressurizing unit. For example, by providing a sealing material (for example, an O-ring) on the parting surface, Further suppression of this can be achieved.
下型13の凹部15内には、下型13との接触による半凝固材料11の冷却固化を抑制するため、半凝固材料11の下面の一部を支持する可動ピン(可動部材の一例)28が設けられている。なお、可動ピン28は、例えば、工具鋼製やセラミックス製の断面円形のものであるが、材質や形状はこれに限定されるものではない。
可動ピン28は、下型13に組み込まれており、圧縮コイルばね(弾性体)29により、常時は、支持する半凝固材料11の重量に耐え、凹部15の底面30から突出した状態を維持するように、設けられている。ここで、常時とは、半凝固材料11を支持した状態で、かつ、上型12の加圧部18による半凝固材料11への加圧がない状態(無加圧状態)を意味する。
In the
The
使用にあっては、図2、図3に示すように、上型12の加圧部18の下降に伴って(半凝固材料11の押圧により)、可動ピン28の上面(支持面)31が、下型13の凹部15の底面30と同一高さレベルとなるまで下降する。
従って、可動ピン28を動作させることができれば、圧縮コイルばねの代わりに、例えば、油圧シリンダーを用いることもできる。この場合、上型の加圧部からの加圧力に対応して、油圧リリーフ弁により圧油を逃がす方法や、また、加圧部の下降位置に対応して、可動ピンの下げ位置を対応させるプログラム制御が、有効である。
In use, as shown in FIGS. 2 and 3, the upper surface (support surface) 31 of the
Therefore, if the
なお、可動ピン28の下型13への設置本数は、ここでは1本としているが、特に限定されるものではなく、半凝固材料(製品)の形状や体積に応じて、2本以上の複数本でもよい。
また、可動ピンの設置位置(昇降位置)は、成形後の半凝固材料の中で強度が必要となる部分(例えば、製品の底面等)に対して、可動ピンの上面が接触するように、調整することが好ましい。これは、可動ピンとの接触部分が急速冷却されることで、結晶粒を微細化でき、製品品質の更なる向上が図れることによる。
Here, the number of the
Moreover, the installation position (elevating position) of the movable pin is such that the upper surface of the movable pin comes into contact with a portion (for example, the bottom surface of the product) that requires strength in the semi-solidified material after molding. It is preferable to adjust. This is because the contact portion with the movable pin is rapidly cooled, so that the crystal grains can be refined and the product quality can be further improved.
更に可動ピンは、半凝固材料の成形後に、下型の凹部の底面から上方へ突出して、成形後の半凝固材料を下型の凹部から取外す機能を備える(即ち、押出しピンとして利用する)こともできる。
この場合、凹部に固着状態となっている製品を凹部から剥離するために要する加圧機構を、下型に設けることが必要である。
なお、上記した可動ピンは、必要に応じて下型に設ければよく、不要であれば設けなくてもよい。この場合、半凝固材料は下型の凹部に配置する。
Furthermore, the movable pin has a function of protruding upward from the bottom surface of the recess of the lower mold after the semi-solid material is molded, and having a function of removing the semi-solid material after molding from the recess of the lower mold (that is, used as an extrusion pin). You can also.
In this case, it is necessary to provide the lower mold with a pressurizing mechanism required for peeling the product fixed to the recess from the recess.
The movable pin described above may be provided in the lower mold as necessary, and may not be provided if unnecessary. In this case, the semi-solidified material is disposed in the lower mold recess.
上型12の加圧部18には、加圧部18による加圧後の半凝固材料11を更に加圧する調整手段32が設けられている。この調整手段32は、加圧ピン33と、この加圧ピン33を動作させる油圧ライン34とを有している。
加圧ピン33は、側面視してT字状となった断面円形のものであり、加圧部18内に形成された空間35内を昇降可能となって、しかも、その加圧面36(下面)が、加圧部18の押圧面16から下方へ突出可能な状態(空間部14内の半凝固材料11を局部的に加圧可能な状態)で設けられている。
油圧ライン34は、空間35内への油の供給と空間35内からの油の排出を行って、加圧ピン33を昇降させるものである。
The pressurizing
The
The
使用にあっては、以下のように動作する。
加圧部18の下降時には、加圧ピン33の動作を停止して待機させた状態(即ち、加圧部18の押圧面16と加圧ピン33の加圧面36が同一高さレベルとなった状態)とする。
図4に示すように、加圧部18の下降が停止した後は、油圧ライン34により、加圧ピン33を動作させる(即ち、加圧部18の押圧面16から加圧ピン33の加圧面36を下方へ突出させる)。
これにより、空間部14内の半凝固材料11は、更に加圧状態に曝され、強度向上に結びつくのみならず、空間部14の容積に対する半凝固材料11の体積の誤差(10体積%以下程度)も調整できる。なお、加圧ピン33により得られる効果は、上記した誤差の調整(緩和)や強度の向上のみならず、鋳造や鍛造の技術で課題となる合金の冷却に伴う収縮を原因とした引け巣対策にも有効である。
In use, it operates as follows.
When the pressurizing
As shown in FIG. 4, after the lowering of the pressurizing
Thereby, the
なお、加圧ピン33で加圧された部分には凹みが発生するため、成形後の半凝固材料11に後加工を施し、凹みを除去するのがよい。従って、加圧ピンは、最終製品の形状を考慮し、後加工を施すことが可能な部分(例えば、下型でもよい)に設置することが好ましい。
また、加圧ピン33の加圧部18への設置本数は、ここでは1本としているが、2本以上の複数本でもよい。このように、加圧ピンを複数本設けることで、1本のみ設けた場合と比較して、成形後の半凝固材料に生じる凹み深さを浅くすることもできる。
なお、上記した加圧ピンは、必要に応じて設ければよく、不要であれば設けなくてもよい。
In addition, since a dent generate | occur | produces in the part pressurized with the
The number of the pressure pins 33 installed on the
The above-described pressure pin may be provided as necessary, and may not be provided if unnecessary.
続いて、本発明の一実施の形態に係る半凝固合金の鍛造方法について、図1〜図4を参照しながら説明する。
<準備工程>
まず、図1に示すように、下型13内に突出状態で配置された可動ピン28に、Al合金又はMg合金からなる半凝固材料11を載置する。ここで、Al合金とは、例えば、Al(アルミニウム)を60質量%以上含み、このAl、合金元素、及び、不可避的不純物で構成され、また、Mg合金は、例えば、Mg(マグネシウム)を60質量%以上含み、このMg、合金元素、及び、不可避的不純物で構成された合金である。
これにより、半凝固材料11の下面は、可動ピン28の上面31のみに接触することになり、下面が下型13の凹部15の底面30に接触することを防止できる。
Then, the forging method of the semi-solid alloy which concerns on one embodiment of this invention is demonstrated, referring FIGS. 1-4.
<Preparation process>
First, as shown in FIG. 1, the
Thereby, the lower surface of the
この半凝固材料11とは、予め合金元素を添加して溶製したAl合金又はMg合金を冷却して温度調整したものであり、固体状態の材料よりも流動性を保持した状態物である。
このような半凝固材料としては、固相率が、例えば、45%以上55%以下のものがあり、この場合、下型の凹部内に配置される半凝固材料の温度を、例えば、状態図に基づいて、上記した固相率となる温度に調整する。
なお、半凝固材料は、固体状態の材料よりも流動性を備え、例えば、可動ピンの上面に載置可能な状態であれば、上記した固相率のものに限定されるものではない。
また、下型の凹部内に配置される半凝固材料の体積は、上型と下型とで形成される空間部の容積(製品の体積)と等しいことが望ましいが、例えば、半凝固材料の体積の計測が難しい場合にあっては、空間部の容積より半凝固材料の体積を若干多くしてもよい。
The
Such a semi-solid material has a solid phase ratio of, for example, 45% or more and 55% or less. In this case, the temperature of the semi-solid material disposed in the concave portion of the lower mold is expressed by, for example, a state diagram. Based on the above, the temperature is adjusted to the above-mentioned solid phase ratio.
The semi-solidified material is not limited to the above-described solid phase ratio as long as it has a fluidity than a solid material and can be placed on the upper surface of the movable pin.
In addition, the volume of the semi-solid material disposed in the concave portion of the lower mold is preferably equal to the volume of the space formed by the upper mold and the lower mold (product volume). If it is difficult to measure the volume, the volume of the semi-solidified material may be slightly larger than the volume of the space.
<閉空間形成工程>
次に、図2に示すように、下型13に対して上型12(加圧部18と閉空間形成部20)を下降させ、下型13のパーティング面19と、上型12の閉空間形成部20のパーティング面27とを突き合わせる。
これにより、上型12と下型13の内部が、外部から閉じられた状態となる。
ここで、加圧部18の押圧面16が、半凝固材料11に接触する場合は、半凝固材料11が下方へ押され、可動ピン28が下降し始める。
<Closed space formation process>
Next, as shown in FIG. 2, the upper die 12 (pressurizing
Thereby, the inside of the upper mold |
Here, when the
<加圧工程>
引き続き、図3に示すように、下型13に対して上型12を下降させる。
ここでは、圧縮コイルばね26の作用により、閉空間形成部20によって加圧部18の下降が妨げられることなく、加圧部18が下降する。このとき、加圧部18の下降に伴って、可動ピン28の上面31も、下型13の凹部15の底面30と同一高さレベルとなるまで下降する。
なお、ここでは、加圧部18の下降を、押圧面16が、閉空間形成部20のパーティング面27と同一高さレベルとなるまで行っているが、パーティング面27よりも高い位置でもよく、また、パーティング面27よりも低い位置でもよい。
<Pressurization process>
Subsequently, as shown in FIG. 3, the
Here, due to the action of the
Here, the
これにより、下型13のパーティング面19と、上型12の閉空間形成部20のパーティング面27とが接触した状態を維持しながら、即ち、パーティング面19、27間の半凝固材料11の差し込みを抑制しながら、加圧部18により空間部14内の半凝固材料11が加圧される。このため、パーティング面19、27間等の抵抗が少ない部位を塞がれた半凝固材料11は、抵抗の少ない場所を探しながら変形し、最終的に、空間部14内全域に行き渡り、製品形状に近い状態となる。
従って、パーティング面19、27間への半凝固材料11の差し込みを抑制しながら、加圧部18により空間部14内の半凝固材料11を加圧し成形できる。
Thereby, while maintaining the state in which the
Therefore, the
<調整工程>
空間部14内の半凝固材料11の体積が、空間部14の容積を下回ることは、製品欠陥の原因となることから、半凝固材料11の体積は常に、空間部14の容積以上となるように計画されなければならない。
しかし、前記したように、例えば、半凝固材料の体積の計測が難しい場合にあっては、空間部の容積より半凝固材料の体積を若干多くしてもよい。
<Adjustment process>
If the volume of the
However, as described above, for example, when it is difficult to measure the volume of the semi-solidified material, the volume of the semi-solidified material may be slightly larger than the volume of the space portion.
この場合、図4に示すように、下型13のパーティング面19と、上型12の閉空間形成部20のパーティング面27とを突き合わせた状態で、かつ、加圧部18により半凝固材料11を加圧した状態で、加圧ピン33を動作させ、半凝固材料11に圧力を加える。
これにより、過剰に供給された半凝固材料の誤差の調整(緩和)や強度の向上を図ることができる。
In this case, as shown in FIG. 4, the
Thereby, the adjustment (relaxation) of the error of the excessively supplied semi-solid material and the improvement of the strength can be achieved.
<最終工程>
そして、半凝固材料11を加圧状態で凝固させた後、上型12と下型13を分離し、必要に応じて可動ピン28を用い、凹部15から凝固させた半凝固材料11を取り出す。
この取り出した半凝固材料11に対し、必要に応じて後加工を施すことで、最終製品となる。
<Final process>
Then, after the
The
次に、図5〜図9を参照しながら、変形例に係る半凝固合金の鍛造装置(以下、単に鍛造装置とも記載)40について説明するが、この鍛造装置40は、前記した鍛造装置10と略同様の構成であるため、同一部材には同一番号を付し、異なる構成について詳しく説明する。
Next, a semi-solid alloy forging device (hereinafter also simply referred to as a forging device) 40 according to a modification will be described with reference to FIGS. 5 to 9. The forging
鍛造装置40は、半凝固材料11を加圧し成形する対となる下型(一方の金型の一例)42(下型13に相当)と上型(他方の金型の一例)41(上型12に相当)を有するものである。
この上型41と下型42によって内部に形成される空間部43(空間部14に相当)は、最終的に得られる製品の形状に対応した形状であり、ここでは、上型41の凹部44と下型42の凹部45(凹部15に相当)とで空間部43が形成されている。
The forging
A space 43 (corresponding to the space 14) formed inside by the
上型41は、加圧ベース17の中央に下方へ突出した状態で一体的に設けられ、凹部45内に配置された半凝固材料11を加圧する加圧部46(加圧部18に相当)と、半凝固材料11の加圧部46による加圧前に、下型42のパーティング面47(パーティング面19に相当)に突き合わせられる閉空間形成部48(閉空間形成部20に相当)とを有している。つまり、この加圧部46と閉空間形成部48により、上記した上型41の凹部44が形成される。
The
なお、閉空間形成部48は、加圧部46に沿って加圧部46の加圧方向に移動可能となるように配置され、しかも、加圧ベース17に設けられた吊持部23によって吊持されている。
この加圧ベース17と閉空間形成部48との間には、複数の圧縮コイルばね(弾性部材の一例)49(圧縮コイルばね26に相当)が配置され、常時は、閉空間形成部48のパーティング面50(パーティング面27に相当)が、加圧部46の押圧面51(押圧面16に相当)よりも下方へ突出した状態となっている。なお、加圧部46の下端部には凸部52が設けられ、加圧部46の押圧面51が階段状になっている。
The closed
A plurality of compression coil springs (an example of an elastic member) 49 (corresponding to the compression coil spring 26) is disposed between the pressurizing
下型42の凹部45内には、半凝固材料11の下面の一部を支持する可動板(可動部材の一例)53が設けられている。なお、可動板53は、例えば、工具鋼製やセラミックス製の板状のものであるが、材質や形状はこれに限定されるものではない。
可動板53は、下型42に組み込まれており、圧縮コイルばね54(圧縮コイルばね29に相当)により、常時は、支持する半凝固材料11の重量に耐え、凹部45の底面55とは間隔を有して突出した状態を維持するように、設けられている。
A movable plate (an example of a movable member) 53 that supports a part of the lower surface of the
The
この圧縮コイルばね54を圧縮状態にするには、上記した圧縮コイルばね49を圧縮状態にするよりも、大きな荷重が必要である。つまり、上型41を下降させるに際しては、圧縮コイルばね49が圧縮状態となった後、圧縮コイルばね54が圧縮状態となる。
このような動作が可能であれば、圧縮コイルばねの代わりに、例えば、油圧シリンダーを用いることもできる。この場合、前記した油圧リリーフ弁により圧油を逃がす方法やプログラム制御が有効である。
In order to set the
If such an operation is possible, for example, a hydraulic cylinder can be used instead of the compression coil spring. In this case, a method and program control for releasing the pressure oil by the above-described hydraulic relief valve are effective.
以上の構成により、使用にあっては、下型42に対して上型41を下降させることで、まず、下型42のパーティング面47に閉空間形成部48のパーティング面50が当接する(図6参照)。
更に上型41を下降させることで、加圧部46の下降を妨げることなく、パーティング面47、50同士の接触状態を維持した状態で、かつ、可動板53の突出状態を維持した状態で、上型41の加圧部46が下降する。これにより、パーティング面47、50への半凝固材料11の差し込みを抑制しながら、半凝固材料11が最も移動しずらい上型41の凹部44内に、半凝固材料11を素早く充填し行き渡らせることができる(図7参照)。
更に上型41を下降させることで、加圧部46の更なる下降に伴い、可動板53を下降させて、パーティング面47、50への半凝固材料11の差し込みを抑制しながら、加圧部46により下型42の凹部45内の半凝固材料11を加圧し成形できる(図8参照)。
With the above configuration, in use, by lowering the
Further, by lowering the
By further lowering the
なお、この可動板に、前記した可動ピン28を設け、可動板との接触による半凝固材料の冷却固化を抑制することもできる。
また、可動板は、半凝固材料の成形後に、下型の凹部の底面から上方へ突出させて、成形後の半凝固材料を下型の凹部から取外す機能を備える(即ち、押出し板として利用する)こともできる。
Note that the
In addition, the movable plate has a function of projecting upward from the bottom surface of the recess of the lower mold after the semi-solid material is molded, and removing the molded semi-solid material from the recess of the lower mold (that is, used as an extrusion plate). You can also
上型41の加圧部46には、加圧ピン56(加圧ピン33に相当)と油圧ライン34とを有する調整手段57(調整手段32に相当)が設けられている。
使用にあっては、以下のように動作する。
加圧部46の下降時には、加圧ピン56の動作を停止して待機させた状態(即ち、加圧部46の押圧面51と加圧ピン56の加圧面58(加圧面36に相当)が同一高さレベルとなった状態)とする。そして、図9に示すように、加圧部46の下降が停止した後は、油圧ライン34により、加圧ピン56を動作させ、加圧部46の押圧面51から加圧ピン56の加圧面58を下方へ突出させる。
これにより、空間部43内全域に行き渡った半凝固材料11に対し、加圧部46による圧力に加えて更に、加圧ピン56による適正な圧力を加えることができ、半凝固材料11全体を融合させ、前記した湯境などの欠陥要因を排除できる。
The pressurizing
In use, it operates as follows.
When the pressurizing
Thereby, in addition to the pressure by the pressurizing
続いて、変形例に係る半凝固合金の鍛造方法について、図5〜図9を参照しながら説明するが、前記した実施の形態に係る半凝固合金の鍛造方法と略同様であるため、異なる構成について詳しく説明する。
<準備工程>
まず、図5に示すように、下型42内に突出状態で配置された可動板53に、Al合金又はMg合金からなる半凝固材料11を載置する。
Next, a semi-solid alloy forging method according to a modification will be described with reference to FIGS. 5 to 9. However, since the method is substantially the same as the semi-solid alloy forging method according to the above-described embodiment, a different configuration is used. Will be described in detail.
<Preparation process>
First, as shown in FIG. 5, the
<閉空間形成工程>
次に、図6に示すように、下型42に対して上型41(加圧部46と閉空間形成部48)を下降させ、下型42のパーティング面47と、上型41の閉空間形成部48のパーティング面50とを突き合わせる。
これにより、上型41と下型42の内部が、外部から閉じられた状態となる。
このとき、加圧部46の押圧面51が半凝固材料11に接触し、半凝固材料11が下方へ押されても、可動板53は突出状態(現状の高さレベル)を維持する。
<Closed space formation process>
Next, as shown in FIG. 6, the upper die 41 (pressurizing
Thereby, the inside of the upper mold |
At this time, even if the
<第1の加圧工程>
引き続き、図7に示すように、下型42に対して上型41を下降させる。
ここでは、圧縮コイルばね49の作用により、閉空間形成部48によって加圧部46の下降が妨げられることなく、加圧部46が下降する。具体的には、下型42のパーティング面47と、上型41の閉空間形成部48のパーティング面50とが接触した状態を維持しながら、即ち、パーティング面47、50間の半凝固材料11の差し込みを抑制しながら、かつ、可動板53の突出状態を維持した状態で、上型41の加圧部46が下降する。
これにより、パーティング面47、50間等の抵抗が少ない部位を塞がれた半凝固材料11を、半凝固材料11が最も移動しずらい上型41の凹部44内に、素早く充填し行き渡らせることができる。
<First pressurizing step>
Subsequently, as shown in FIG. 7, the
Here, due to the action of the
As a result, the
<第2の加圧工程>
更に、図8に示すように、下型42に対して上型41を下降させる。
ここでは、加圧部46の更なる下降に伴い、可動板53が下降する。具体的には、下型42のパーティング面47と、上型41の閉空間形成部48のパーティング面50とが接触した状態を維持しながら、即ち、パーティング面47、50間の半凝固材料11の差し込みを抑制しながら、可動板53が下降する。
これにより、パーティング面47、50間等の抵抗が少ない部位を塞がれた半凝固材料11は、抵抗の少ない場所を探しながら変形し、最終的に、空間部43内全域に行き渡り、製品形状に近い状態となる。
従って、加圧部46により空間部43内の半凝固材料11を加圧し成形できる。
<Second pressurizing step>
Further, as shown in FIG. 8, the
Here, the
As a result, the
Accordingly, the
<調整工程>
図9に示すように、下型42のパーティング面47と、上型41の閉空間形成部48のパーティング面50とを突き合わせた状態で、かつ、加圧部46により半凝固材料11を加圧した状態で、加圧ピン56を動作させ、半凝固材料11に圧力を加える。
これにより、半凝固材料11全体を融合させ、前記した湯境などの欠陥要因を排除できる。
<Adjustment process>
As shown in FIG. 9, the
Thereby, the whole
<最終工程>
そして、半凝固材料11を加圧状態で凝固させた後、上型41と下型42を分離し、必要に応じて可動板53を用い、凹部45から凝固させた半凝固材料11を取り出す。
この取り出した半凝固材料11に対し、必要に応じて後加工を施すことで、最終製品となる。
<Final process>
Then, after the
The
以上のことから、本発明の半凝固合金の鍛造方法及びその鍛造装置を用いることで、半凝固材料が流動性を維持している間に、半凝固材料を金型内全域に可能な限り素早く充填させることができ、全体に十分な圧力がかけられた良好な品質の製品を製造できる。
なお、本発明者らが、本発明の半凝固合金の鍛造方法及びその鍛造装置を用いて半凝固材料の鍛造を行ったところ、欠陥のない製品が得られることを確認できた。この欠陥のない製品とは、パーティング面への半凝固材料の差し込みに起因したバリの発生がなく、形状が整った製品を意味する。
From the above, by using the forging method and the forging apparatus of the semi-solid alloy according to the present invention, the semi-solid material can be spread as quickly as possible throughout the mold while the semi-solid material is maintaining fluidity. Good quality products can be produced that can be filled and with sufficient pressure throughout.
In addition, when the present inventors forged a semi-solid material using the forging method and the forging apparatus of the semi-solid alloy of this invention, it has confirmed that the product without a defect was obtained. The product having no defect means a product in which the burr is not generated due to the insertion of the semi-solid material into the parting surface and the shape is adjusted.
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の半凝固合金の鍛造方法及びその鍛造装置を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。 As described above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration described in the above embodiment, and the matters described in the scope of claims. Other embodiments and modifications conceivable within the scope are also included. For example, the case where the semi-solid alloy forging method and the forging device of the present invention are configured by combining some or all of the above-described embodiments and modifications are also included in the scope of the present invention .
10:半凝固合金の鍛造装置、11:半凝固材料、12:上型(他方の金型)、13:下型(一方の金型)、14:空間部、15:凹部、16:押圧面、17:加圧ベース、18:加圧部、19:パーティング面、20:閉空間形成部、21:外周面、22:内周面、23:吊持部、24:スライド部、25:スライド溝、26:圧縮コイルばね(弾性部材)、27:パーティング面、28:可動ピン(可動部材)、29:圧縮コイルばね、30:底面、31:上面、32:調整手段、33:加圧ピン、34:油圧ライン、35:空間、36:加圧面、40:半凝固合金の鍛造装置、41:上型(他方の金型)、42:下型(一方の金型)、43:空間部、44、45:凹部、46:加圧部、47:パーティング面、48:閉空間形成部、49:圧縮コイルばね(弾性部材)、50:パーティング面、51:押圧面、52:凸部、53:可動板(可動部材)、54:圧縮コイルばね、55:底面、56:加圧ピン、57:調整手段、58:加圧面 10: semi-solid alloy forging device, 11: semi-solid material, 12: upper mold (other mold), 13: lower mold (one mold), 14: space, 15: recess, 16: pressing surface 17: Pressure base, 18: Pressure part, 19: Parting surface, 20: Closed space forming part, 21: Outer peripheral surface, 22: Inner peripheral surface, 23: Suspension part, 24: Slide part, 25: Slide groove, 26: compression coil spring (elastic member), 27: parting surface, 28: movable pin (movable member), 29: compression coil spring, 30: bottom surface, 31: top surface, 32: adjusting means, 33: addition Pressure pin, 34: Hydraulic line, 35: Space, 36: Pressurized surface, 40: Semi-solid alloy forging device, 41: Upper mold (other mold), 42: Lower mold (one mold), 43: Space part 44, 45: Recessed part 46: Pressurizing part 47: Parting surface 48: Closed space forming part 4 : Compression coil spring (elastic member), 50: parting surface, 51: pressing surface, 52: convex portion, 53: movable plate (movable member), 54: compression coil spring, 55: bottom surface, 56: pressure pin, 57: Adjustment means, 58: Pressure surface
Claims (14)
一方の前記金型には、前記半凝固材料を配置する凹部が形成され、他方の前記金型は、前記半凝固材料を加圧する加圧部と、該加圧部の加圧方向に移動可能に設けられた閉空間形成部とを有し、
一方の前記金型の凹部内に前記半凝固材料を配置した後、一方の前記金型のパーティング面と、前記閉空間形成部のパーティング面とを突き合わせ、これらパーティング面への前記半凝固材料の差し込みを抑制しながら、前記加圧部により前記凹部内の前記半凝固材料を加圧し成形することを特徴とする半凝固合金の鍛造方法。 In the forging method of a semi-solid alloy that presses and molds a semi-solid material made of an Al alloy or Mg alloy using a pair of molds,
One mold is provided with a recess for placing the semi-solid material, and the other mold is movable in a pressurizing portion for pressurizing the semi-solid material and in the pressurizing direction of the pressurizing portion. And a closed space forming part provided in the
After the semi-solid material is disposed in the recess of one of the molds, the parting surface of one of the molds and the parting surface of the closed space forming portion are brought into contact with each other, and the semi-solid material is in contact with these parting surfaces. A semi-solid alloy forging method, comprising pressing the semi-solid material in the recess by the pressurizing portion while suppressing insertion of the solid material.
一方の前記金型には、前記半凝固材料を配置する凹部が形成され、
他方の前記金型は、前記半凝固材料を加圧する加圧部と、該加圧部の加圧方向に移動可能に設けられ、前記半凝固材料の前記加圧部による加圧前に一方の前記金型のパーティング面に突き合わせて、前記加圧部による加圧時の前記パーティング面への前記半凝固材料の差し込みを抑制する閉空間形成部とを有することを特徴とする半凝固合金の鍛造装置。 In a semi-solid alloy forging device having a pair of molds that press and mold a semi-solid material made of Al alloy or Mg alloy,
On one of the molds, a recess for arranging the semi-solid material is formed,
The other mold is provided with a pressurizing unit that pressurizes the semi-solid material, and is movable in the pressurizing direction of the pressurizing unit, and before the pressurization of the semi-solid material by the pressurizing unit, A semi-solid alloy having a closed space forming portion that abuts against a parting surface of the mold and suppresses insertion of the semi-solid material into the parting surface during pressurization by the pressurizing portion. Forging equipment.
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JP2001047173A (en) * | 1999-06-04 | 2001-02-20 | Toto Ltd | Die forging method |
JP2005034851A (en) * | 2003-07-15 | 2005-02-10 | Ube Machinery Corporation Ltd | Forging method for semi-solidified metal molded body and forging device therefor |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018066234A1 (en) | 2016-10-07 | 2018-04-12 | シャープ株式会社 | Terminal device, mobility management entity (mme), cotrol plane function (cpf), and communication control method |
CN108453203A (en) * | 2017-02-20 | 2018-08-28 | 比亚迪股份有限公司 | Amorphous alloy die casting die forging device and non-crystaline amorphous metal part and its former and forming method |
WO2019146886A1 (en) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | 고려정밀공업 주식회사 | Multi-directional simultaneous forging device |
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