JP2019522566A - 金属合金の鋳造のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、キャビティ内における金属合金の鋳造方法であって、前記キャビティの成形表面の誘導加熱手段を装備する鋳型を実装し、以下の工程を有する：ｉ．成形キャビティ内に金属合金を注入することによって充填を行い、前記キャビティが公称予熱温度Ｔ１（１０５）に予熱される工程（１１０）と；ｉｉ．成形キャビティ内の金属を凝固する工程と；ｉｉｉ．鋳型を開く工程（１２０）、および、部品を取り出す工程（１３０）と；ｖ．鋳型を開いた状態で成形キャビティの成形表面に離型剤を噴霧する工程（１４０）と；ｖｉ．鋳型を閉じて、温度Ｔ１（１０５）までキャビティを加熱する工程（１５０）と；からなり、前記方法は、鋳型を開く工程ｉｉｉ）の後であって、かつ成形表面を噴射する工程ｖ）の前に、以下の工程を含むことで特徴付けられる：ｉｖ．部品が前記表面にもはや接触していない間にキャビティの成形表面を誘導加熱する工程。【選択図】 図５

Description

本発明は、金属合金の加圧鋳造のための方法および装置に関する。本発明は、より具体的には、マグネシウムまたはアルミニウムからなる軽合金の液相キャスティング（鋳造）またはチクソキャスティングの分野に特化されるが、これに限定されるものではない。チクソキャスティングは、金属を半固体状態において、すなわち液体相と固相が共存する鋳造温度で加圧鋳造することからなる。

金属合金の加圧鋳造は、鋳造時に直接完成部品を得ることを可能にするものであり、これらの例に限定されるものではないが、支持体またはケーシング、特に、スマートフォン、コンピュータタブレット、カメラなどの大量消費製品に用いられる多数の部品だけでなく、特に自動車産業において、例えば燃料噴射レール（フューエルインジェクションレール）、または油圧式ディストリビュータのような高応力に対応する部品の製造に非常に多量に使用される。典型的には、この方法による部品は、厚さが非常に可変的な領域と薄い領域とを有する複雑な形状からなる。これらの部品は、量産と両立し得る生産速度を維持しながら、外観および精度の点における厳しい制約を遵守して製造する必要がある。この方法によれば、将来の部品を構成する材料は、適切な温度にされ、次に、鋳造温度に耐性を有し、２つ以上の金型からなる鋳型のキャビティ内に圧力注入される。鋳型は、材料が鋳型の壁面と接触して冷却するように、注入された材料の温度より低い温度に予熱される。部品は、鋳型内で、鋳型が開かれ固化された片（部品）が鋳型から取り出される温度である離型温度まで冷却される。他の部品を成形する前に、鋳型は開かれ、前記鋳型のキャビティを形成する表面は、一般には水性生成物である離型剤が噴霧され、鋳型の壁面上の将来の鋳造部品の絡みつきまたは付着が確実に防止される。次に、鋳型は閉じられ、サイクルが再び開始される。実施例として、３００℃の温度で鋳型が予熱される間に、材料のグレードおよび鋳型のタイプに応じて、５５０℃〜６５０℃の温度で金属が注入される（液相またはチクソキャスティング）。図１は、従来技術に関連し、図１Ａにおいて、上述した方法に対応する熱サイクルの一例を示しており、時間関数（１０１）としての鋳型のキャビティの表面における温度（１０２）の変化（鋳型のキャビティを区切る表面の１つ上に温度プローブを設置することによって、または前記表面の赤外線サーモグラフィーによって得られる変化）を示しており、前記鋳型は、ＤＩＮ１．２３４３タイプ（ＡＩＳＩ Ｈ１１、ＥＮ Ｘ３８ＣｒＭｏＶ５−１）のツーリング鋼から構成され、薄いマグネシウム合金の部品の鋳造を意図しており、圧痕の投影面は２００×３００ｍｍ^２である。この従来技術によれば、鋳型は、鋳型内のこの目的のために作られた導管内のオイル循環手段によって予熱される。鋳造工程（１１０）の間、金属（材料）が鋳型内に注入される。前記鋳型は、しばしば℃で表される鋳造温度の約１／３から１／２である公称（nominale）予熱温度（１０５）に予熱され、前記金属は鋳型の壁と接触して凝固する。離型工程（１２０）の間、鋳型は開放され、次いで取出工程（１３０）の間に鋳型から部品が抜き取られる。これらの工程の間、キャビティの温度は、予熱温度近くで保たれる。スプレー工程（１４０）の間、離型剤が鋳型のキャビティ表面に噴霧される。次に、鋳型は再び閉じられ、キャビティの温度の制御手段は、加熱工程（１５０）の間、キャビティを公称予熱温度まで上げるために実行され、この加熱工程はサイクルが再開するまで続く。噴霧工程（１４０）は、鋳型のキャビティの表面温度をかなり低下させるため、特に循環するオイルより鋳型を加熱する従来の手段では、目標とする生産率に適合させながら、適切な公称予熱温度（１０５）に到達させることができなかった。

米国特許２０１６／１０１４６０号 米国特許２０１６／１０１５５１号

実際に、オイル循環による加熱の場合、オイルにより鋳型に伝達される熱エネルギーは、鋳型とオイルとの間の温度差によるものであるので、鋳型の温度がオイルの温度に近づくにつれて、この伝達がより効果的ではなくなる。オイルは、公称予熱温度に等しいかまたはわずかに高い温度で循環しており、この新しい（予熱）温度に再び到達する時間は、オイルと鋳型との間の熱交換によって左右されるもので、これは、全期間に渡って生じることになり、目標とする（要求）速度とは互換性がない。

図１Ｂでは、予熱工程後の鋳型のキャビティの表面が達する温度は、サイクルごとに低下する。例えば、２５０℃の循環オイル温度および２３０℃の目標予定予熱温度の場合、１０サイクル目の事実上の予熱温度（１０６）はわずか１９５℃、１４サイクルでは１８５℃に過ぎない。一例として、サイクルの持続時間は約１分であり、取出工程（１３０）の持続時間は約８秒であり、噴霧工程（１４０）および金型の閉鎖工程の持続時間は約１０秒である。これらの持続時間は、実行される手段と同様に、成形する材料、部品の体積および複雑さに応じて変化する。これらの時間帯に対応する速度での循環中のオイルの熱交換による鋳型の温度上昇は可能でない。実際に、割り当てられた時間枠における目標とする予熱温度の上昇は、数十ＫＷの熱伝達・変換力を意味し、特に、加熱オイルと鋳型との間の温度の相違が減少した時点では、循環中のオイルとの熱交換によっては達成できない。発熱抵抗を用いた導電性交換・変換によっても成形表面上にそのような加熱力の消散を達成させることは不可能である。

したがって、これらの同様の測定によれば、工程（１５０）における成形表面の最大加熱速度は、オイルと鋳型との間の温度差が減少するにつれて減少し、予熱の最後の１０度に渡って約１分あたり数度に速度が低下する。

キャビティの成形表面の温度が低くなるにつれ、それらと接触する金属はより速く冷却され、流動性がより早く失われ、その結果、製造される部品の品質上の欠陥、特に薄い領域における外観の欠陥または材料の欠如が生じる。

米国特許２０１６／１０１４６０号では、２つの部分によって区切られた鋳型のキャビティの成形表面を離型剤で噴霧する工程を含む鋳造方法が開示されている。噴霧工程の間、離型剤の噴霧により課される高い冷却速度による、成形表面の熱衝撃および割れのリスクを避けるために、この文献では、鋳型内に流体を循環させることによって前記表面を予め冷却することを推奨している。

米国特許２０１６／１０１５５１号では、自己加熱および冷却鋳型が開示されており、この加熱は、鋳型内に形成された管内に延伸する界磁巻線による誘導によって行われる。この文献には、成形表面の噴霧操作、またはそれらの散水（噴霧）中におけるこれら表面の冷却制御操作については開示されていない。

本発明は、従来技術の欠点を改善することを目的としており、この目的のために、キャビティ内における金属を鋳造する方法に関する以下の構成からなる鋳型を実装する：
ａ．成形表面が成形キャビティを画定形成するように、成形表面をそれぞれ有する２つのユニットからなる金型（母型）と；
ｂ．少なくとも１つの金型中における、成形表面を支持するユニット内に形成される管内で動作する界磁巻線と；
ｃ．管（３４０）の壁を加熱するように前記界磁巻線に高周波電流を供給する発電機と；
ｄ．成形表面への界磁巻線を有する管の壁面からの熱伝導が、前記ユニットの厚さを通じて、成形表面上に温度の均一な分布をもたらすように、成形表面から距離ｄの位置に配置された界磁巻線と；
からなり、
該方法は、以下の工程からなる：
ｉ．キャビティ内に金属を注入することによって成形キャビティの充填を行い、前記キャビティが前記界磁巻線内の高周波電流の循環によって公称予熱温度Ｔ１に予熱される工程と；
ｉｉ．成形キャビティ内の金属を凝固する工程と；
ｉｉｉ．鋳型を開く工程、および、部品を取り出す工程と；
ｖ．鋳型を開いた状態で成形キャビティの成形表面に離型剤を噴霧する工程と；
ｖｉ．鋳型を閉じて、温度Ｔ１までキャビティを加熱する工程；
前記方法は、鋳型を開く工程ｉｉｉ）の後であって、かつ成形表面を噴射する工程ｖ）の前に、以下の工程を含む：
ｉｖ．部品が前記表面にもはや接触していない間に、キャビティの成形表面を誘導加熱し、工程ｖ）の噴霧の間この加熱を継続する工程。

誘導による加熱手段と、噴霧の前および噴霧の間におけるこの加熱の見込まれた誘発（始動）との組み合わせは、少なくとも部分的に、キャビティの表面を噴霧することによる温度の損失を相殺することを可能にする。
鋳型全体の加熱を必要とする従来技術の加熱手段とは異なり、鋳型が開いているにも拘らず、数十ＫＷの加熱力を前記表面に配分することにより、前記表面の温度の加熱効率に影響を及ぼすことなく、誘導による加熱の効果を成形表面に集中させ、それにより非常に短時間でこれらの表面を均一に加熱することを可能にする。したがって、キャビティ表面に適した予熱温度を回復するのに必要な時間が短縮され、初期鋳造条件（状態）は、中断または速度の低下なしにサイクル毎に維持される。

本発明は、有利には、以下に開示する実施例および別の実施例に従って実装（実施）され、個々にまたは任意の技術的に動作する組み合わせに従って考慮されるものである。

本発明の方法の一実施例によれば、成形キャビティを強制的に冷却する工程が、工程ｉ）と工程ｉｉ）との間に構成される。したがって、この実施例は、冷却時間がサイクル時間に及ぼす影響を制限することにより、材料の冷却サイクルを制御しながら、キャビティを高い予熱温度で満たすことを可能とし、材料の流動性およびその均一な充填を保証する。

ある実施例によれば、強制的な冷却は、鋳型内に作られた導管内における熱伝導流体の循環によって行われる。

有利には、温度Ｔ１は２００℃〜４００℃の間、好ましくは２５０℃〜３００℃である。これらの予熱温度は、目標とするサイクル時間において、オイルの循環または電気抵抗を用いた加熱システムによる継続で到達するものではなく、特にマグネシウム合金、アルミニウムまたは亜鉛の合金による実施（実装）に適しているが、これらの例に限定されるものではない。高い予熱温度はまた、特により細かい粒子の獲得または多孔性の除去となり、部品の機械的特性および冶金的特性において有益な効果を有する。

有利には、工程ｖｉ）中の加熱速度は、２℃ｓ^−１より大きく、好ましくは約５℃ｓ^−１である。鋳型のキャビティの壁に対する加熱作用の集中は、エネルギーの消費の低減およびこの鋳型の表面の独立により、そのような加熱速度に到達することを可能にする。

有利には、工程ｉｖ）の間および工程ｖ）の前に到達する成形表面の温度は、Ｔ１よりも高い。この部品がもはや前記表面と接触していない間の成形表面のこの制御された過熱は、散水（噴霧）中に到達する最小温度を制限することを可能にする。したがって、ステップｖ）の間の加熱は、より速くなる。

有利には、鋳型のキャビティは、２００℃〜４００℃の温度に上げられ、本発明の方法により使用される金属合金は、ＡＭ２０、ＡＭ５０、ＡＭ６０またはＡＺ９１Ｄ型のマグネシウム合金である。従って、本発明の方法は、大量生産に適合するサイクル時間条件下で鋳造することが困難であることが知られている材料を鋳造することを可能にする。

有利には、金属合金は、例えばＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｍｎ型合金のような２％未満のケイ素を含むアルミニウムおよびケイ素の合金である。このタイプのアルミニウム合金は陽極酸化可能であり、従来のＡｌ−Ｓｉ鋳物合金よりも高い凝固開始温度を有し、鋳造の容易さを犠牲にして、より良好な機械的特性および高い温度安定性をもたらす。本発明の方法は、そのような材料を量産のための条件下において再現可能な方法で実施（実装）することを可能にする。

本発明の方法はまた、大きな一連（シリーズ）の部品を製造するための高温チャンバー内で加圧射出鋳造された、Ｚａｍａｃタイプの亜鉛合金の鋳造に適している。

本発明の方法は、工程ｉ）の間において液相で注入される金属合金の鋳造に適している。これはまた、工程ｉ）の間において半固相で注入されるこれらの合金のチクソキャスティングにも適している。

有利には、成形表面を支持するユニットは、ＨＴＣＳ１３０タイプのスチールで構成される。このスチールの高い熱伝導率および高い熱拡散率は、より反応的な成形表面の温度調整を可能にする。

本発明の対象のツール（道具）の別の実施例によれば、成形表面を支持するユニットは、非強磁性材料で構成され、そこにおける界磁巻線を装備する管は、高い透磁性を有する材質の層に沿って並置（併設）されている。この実施例は、高融点温度の材料のプレス鋳造、また鋳造温度において鉄類と化学的に反応可能な鋳造により適している。

本発明は、以下の好ましい実施例に従い、開示されるものであり、それらは何ら限定されるものではなく、以下の図１〜図５を参照されるものである：

図１は、従来技術に関連し、オイル循環によって予熱された加圧鋳造の成形キャビティの表面の温度変化を示す時間−温度図であり、図１Ａは鋳造サイクルの間、図１Ｂは複数の連続した鋳造サイクルの間を示す；

図２は、金属材料の射出成形に適合したツールの成形キャビティを画定形成する金型の断面模式図である；

図３は、金属材料の射出成形に適合した本発明によるツールの金型の１つの実施例の断面図を示す；

図４は、非強磁性材料によって構成された、図３に示す金型内における界磁巻線の設置の実施例に係る詳細図を示す。

そして、図５は、図１Ａに示された熱サイクルと比較した、本発明に係るツールおよび本発明の方法の実装（実施）による加圧成形鋳型の成形表面の熱サイクルを示す。

図２に示すように、本発明の目的であるツールの実施例（製品）のブロック図によれば、それは、２つの金型（母型）（２１０、２２０）と、鋳型を閉じたり開いたりするために、これら金型を互いに近づけたり離したりするための手段（図示せず）とからなる。鋳型が閉じられると、成形キャビティが形成され、キャビティは、前記金型の成形表面（２１１、２２１）によって画定形成される。

本発明の実装（実施）に必須のツールの構成要素のみがここに記載されており、ツールの他の特徴は加圧鋳造の分野の当業者に周知のものである。したがって、本発明の目的であるツールの金型は、特に、ツールの成形キャビティ内へ成形材料を供給する導管、およびそれらの凝固後に成形部品を取り出すための手段を有する。

図３に示すように、本発明の目的であるツールの実施例によれば、１つの金型（２１０）、好ましくは双方の（２つの）金型は、誘導回路を構成する界磁巻線を導入（伝達）する複数の管（３４０）からなる誘導加熱手段を装備している。例えば、前記界磁巻線（３４１）は、例えば、シリカシースのようなセラミック管（３４２）によって金型の壁から絶縁された管または銅編組から形成され、前記界磁巻線によって生成された磁界を透過（通過）する。銅編組による界磁巻線は、曲率半径が小さい波状経路を辿るのに好適である。界磁巻線の導入伝達は、成形表面の加熱時間は可能な限り小さくしたまま、特に成形表面上における温度の均一な分布を得るための熱シミュレーションによって決定される。

有利には、金型（２１０）は、２つの部分（部品）（３１１、３１２）で構成される。したがって、界磁巻線の通路のための管（３４０）は、それらの組立て前に、前記部分（部品）を切削加工することによって作られる。

一または複数の冷却導管（３５０）は、界磁巻線を収容する管と同様に、穿孔または切削加工および組立によって、金型（２１０）内に形成される。この導管（３５０）は、適切な手段により、冷却を提供するために、前記金型内における熱伝導流体の循環を可能にするためのものである。前記熱伝導流体は、急速冷却を保証するために、温度Ｔ１よりも著しく低い温度で前記導管内を循環する。他の実施例によれば、熱伝導流体は、例えば前記流体がオイルである場合には液相で循環し、前記流体が空気または別の熱伝導ガスである場合には気相で循環する。有利には、冷却回路（経路）は、気温（室温）より低い温度へ熱伝導流体を冷却するための冷却ユニット（図示せず）を有する。熱伝導流体の循環は、金型（２１０）、より具体的には成形表面（２１１）を冷却することを可能とする。他の実施例によれば、冷却導管（３５０）は、界磁巻線と同じ面上に配置され、成形表面から等距離にあるか、または冷却導管（３５０）は、界磁巻線よりも成形表面から遠い距離に配置され、後者（界磁巻線）は冷却ダクトと成形表面との間にあって、この実施例では冷却速度に対して加熱速度を重視しており、あるいは、冷却導管は、成形表面と界磁巻線との間に配置される。この実施例では冷却速度を重視している。熱伝導流体の循環および誘導加熱は、温度または冷却速度の制御の目的で一緒に使用することが可能である。有利には、例えば熱電対のような温度センサ（３６０）が、その温度を測定し、適応可能であれば、加熱および冷却条件を制御するために、成形表面（２１１）の近くに配置される。冷却するために熱伝導流体としてオイルを使用することは、アルミニウム、マグネシウムまたは亜鉛からなる軽合金の加圧鋳造の実施（実装）条件の下において鋳型を冷却することを保証することを可能にし、気相における冷却は、銅、チタン又はニッケルの合金が受けるようなより高い実施（実装）温度にとって有利である。

成形表面（２１１）を有する材料のユニット（３１１）は十分に厚いので、界磁巻線（３４１）が配置される管（３４０）が前記成形表面からの距離ｄほど離間され、少なくとも部分的に、前記管（３４０）の壁面の温度上昇により生じた熱の伝導によって加熱されるもので、この温度上昇は、界磁巻線（３４１）における高周波電流の循環に起因するものである。従って、誘導加熱の実施（実装）に起因する温度分布は、前記成形表面上において均一となる。距離ｄは、例えば、その場に存在する材料の特性に従い、加熱の数値シミュレーションによって決定される。界磁巻線（３４１）を収容する管（３４０）のネットワークは、ここでは平面上に延在するように示されているが、前記管は、意図された用途に応じて、成形表面の周りのユニット（３１１）の厚みに有利（効率的）に割り振られる。

成形表面（２１１）を支持するユニット（３１１）は、本発明の目的の方法である加熱および冷却段階を実施（実装）するのに十分な熱伝導率および熱拡散率を保有するために、金属材料から形成される。有利には、前記材料は強磁性からなり、例えば、キュリー温度が鋳造方法のために考えられる予熱温度と同じまたはそれ以上であるマルテンサイト系またはフェライト系マルテンサイト系鋼からなる。例として、軽合金を加圧鋳造する場合、成形表面を支持するユニット（３１１）は、DIN1.2344タイプ（AISI H13、EN X40CrMoV5-1）またはDIN 1.12343（AISI H11、EN X38CrMoV5-1）の鋼で形成される。有利には、前記ユニットは、欧州特許第２，２３６，６３９号明細書に記載され、スペイン、０８２２８テラッサに所在するＲｏｌｖａｌａ ＳＡ社により、ＨＴＣＳ１３０（登録商標）の名称で市販されているようなツールスチールから形成される。この鋼は高い熱伝導率と熱拡散率を持ち、サイクルタイムを短縮することを可能とする。

界磁巻線（３４１）は、国際公開２０１３／０２１０５５号に開示されているように、特に、キャパシタおよびインピーダンス適合コイル（これに限定されるものではない）のような、結果として得られる共振回路を同調（調整）することが可能な手段（図示せず）により、典型的には１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの周波数である高周波電流の発生器に接続される。高周波電流の発生器および共振回路の同調（調整）手段としては、１００ｋＷ程度の成形表面（２１１）の誘導による加熱電力が提供できるように選択される。他の実施例によれば、特に鋳型の寸法に応じて、鋳型を構成する２つの金型は、同一の高周波発生器または２つの異なる発生器に接続される。

図４に示すように、別の実施例によれば、金型の成形表面を支持するユニット（３１１）を構成する材料は強磁性体ではない。この事例で、この実施例によれば、界磁巻線（４４１）を形成装備する管は、鋼の高透磁率の層（４４３）と併設されており、例えば７００℃の高温までその強磁性特性を有利に保持する。したがって、界磁巻線（４４１）によって生成された磁界は、温度が急激に上昇してこの温度を誘導で金型に伝達する層（４４３）に集中される。熱は成形表面へ誘導によって伝達されるので、界磁巻線の巧みな配置は、上述のように、この成形表面上の均一な温度を保証することを可能にする。別の実施例によれば、成形表面を支持するユニット（３１１）は、INCONEL718（登録商標）タイプの高温に耐性を有する銅、オーステナイトステンレス鋼またはニッケル（ベースの）合金で作られるが、これらの例に限定されることはない。

ユニット（311）が強磁性の鋼製である場合、界磁巻線の加熱作用（heating action）は、成形表面の直接的な誘導による加熱と、界磁巻線を装備する導管（３４０）の壁面からの熱伝導とに分散される。これら２つの加熱モードの間のエネルギー分散は、距離ｄに比例する。ユニット（３１１）が非強磁性材料で形成されている場合は、成形表面上に強磁性コーティング（塗装）、例えばニッケルのコーティングを堆積させることにより、同様の効果が得られる。

図５における、オイル循環加熱鋳型から得られる熱サイクル（５０１）と、本発明の目的であるツールの実装（実施）から得られる熱サイクル（５０２）との間における成形表面が受ける熱サイクル（５０１、５０２）の対比は、成形表面の噴霧フェーズ（１４０）の開始から予熱温度（１０５）を得るために必要な時間（５２０）が短縮されることを示している。この効果は、従来技術に係る手段と比較して、誘導加熱手段による、よりしっかりした加熱力を成形表面上に配分する能力、および、これより、２００×３００ｍｍ^２の投影表面領域に、約１００ｋＷの加熱力において前記成形表面上で約５℃ｓ^−１という、より速い加熱速度を得るということに関連している。さらに、誘導加熱の使用は、部品の取り出し後であって噴霧工程（１４０）の開始前の時間（５１０）において、部品を取り出す工程（１３０）中に成形表面の加熱を始動させることを可能にする。この予測される誘導加熱の始動は、成形表面がおおよそ成形キャビティの公称予熱温度（１０５）にあるときに行われる。前記加熱は、前記表面を前記予熱温度（１０５）より高い温度（５０５）にする効果を有し、噴霧の操作（１４０）の結果としての温度の低下を制限する。成形表面上の界磁巻線によって配分される加熱電力は、取り出し工程（１３０）を遅延させることなく、かつ噴霧工程（１４０）も遅延させることなく、この加熱を得るのに十分である。予測される加熱の開始と、成形表面の公称予熱温度（１０５）よりも高い温度（５０５）への過熱と、の組み合わせは、一方で、求められるサイクル時間内に成形表面上で予熱温度（１０５）を得ることを保証し、連続サイクル全体にわたって製造される部品の品質の一貫性を保証し、スクラップ率を低下させをを可能にする。加えて、実装（実施）される手段と方法とのこの同じ組み合わせは、従来技術と比較して短縮された時間（５３０）で成形（鋳造）サイクルを実行することを可能にし、分配される加熱電力は加熱された表面の温度より大きくかつ独立しているため、該方法の信頼性を向上させると同時に、生産性の向上をもたらす。前記表面の予想される加熱が開始される際、成形表面は公称予熱温度（１０５）に近い温度にあるので、オイル循環を用いた加熱手段による実施（実装）は効果を有さず、循環中のオイルの温度と鋳型の温度の近接は、オイルと鋳型を形成する材料との間の熱交換を可能にしない。

本発明の目的であるツールの成形表面の誘導加熱手段と冷却手段との組み合わせにより、鋳型の温度および工程（１１０）の間の鋳造の温度と鋳造材料に対する負荷を調整することが可能になる。従って、本発明の目的のツールは、材料の十分に迅速な冷却を保証しながら、より良好なその充填を確実にするために、特に、気孔または均質でない粒度の出現を防止するために、より高温の鋳型に金属合金を注入することを可能にする。鋳造段階（１１０）の運動学が鋳型と材料との間の受動熱交換によって決定される従来技術とは対照的に、本発明の目的であるツールの実施（実装）では、少なくとも部分的にこの運動学を調整することを可能にする。すなわち、本発明の工具目的によって実施される方法は、この方法によって鋳造された部品の固有の品質を改善することを可能にする。

成形表面をより高温に予熱し、鋳造工程（１１０）の間この温度を維持し調節する能力は、共晶または準共晶合金として得られるものに相当する製造速度を維持することにより、成形キャビティの充填、特に、ＡｌＳｉ系に関して亜共晶である、２％未満のケイ素を含むアルミニウム合金の充填を供給しながら、凝固開始温度がより高い合金の施工実施を可能にする。したがって、本発明の目的である方法およびツールは、より高い機械的特性、特に合金Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｍｇ−ＳｉおよびＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｍｎからなる合金の実施（実装）、および陽極酸化仕上げに適したアルミニウム合金の大量鋳造による実施を容易にする。

誘導加熱を含みかつ上述したツールを実装（実施）する本発明の目的である方法の効果は、ツールの成形表面に限定されず、金型内に形成される材料の供給経路にも適用される。本発明の目的であるプロセスおよびツールは、その金型の１つに適用されるように示されているが、それらは、ツールの成形キャビティを画定するすべての金型に適用可能である。実施例によれば、前記金型の成形表面の加熱を提供する界磁巻線は、単一の高周波電流発生器または各金型専用の発生器に接続される。

上記の説明および実施例は、本発明が意図された目的を達成し、従来技術に対し、生産速度を増加させ、鋳造部品の品質の再現性を改善すること、前記部品の冶金学的品質および生産品質を改善し、同じ生産性および再現性の条件下で、より困難な流動性材料の実施の可能性をより開放することを可能にすることを示している。

Claims (10)

1. キャビティ内における金属合金の鋳造方法において、以下の構成からなる鋳型を実装する：
   ａ．成形表面（２１１、２２１）が成形キャビティを画定形成するように、成形表面をそれぞれ有する２つのユニット（３１１）からなる金型（母型）（２１０、２２０）と；
   ｂ．少なくとも１つの金型中における、成形表面を支持するユニット（３１１）内に形成される管（３４０）内で動作する界磁巻線（３４１、４４１）と；
   ｃ．管（３４０）の壁を加熱するように前記界磁巻線（３４１、４４１）に高周波電流を供給する発電機と；
   ｄ．成形表面への界磁巻線を有する管（３４０）の壁面からの熱伝導が、前記ユニット（３１１）の厚さを通じて、成形表面上に温度の均一な分布をもたらすように、成形表面から距離ｄの位置に配置された界磁巻線（３４１、４４１）と；
   からなり、
   該方法は、以下の工程からなる：
   ｉ．キャビティ内に金属を注入することによって該成形キャビティの充填を行い、前記キャビティが前記界磁巻線（３４１）内の高周波電流の循環によって公称予熱温度Ｔ１（１０５）に予熱される工程（１１０）と；
   ｉｉ．成形キャビティ内の金属を凝固する工程と；
   ｉｉｉ．鋳型を開く工程（１２０）、および、部品を取り出す工程（１３０）と；
   ｖ．鋳型を開いた状態で成形キャビティの成形表面に離型剤を噴霧する工程（１４０）と；
   ｖｉ．鋳型を閉じて、温度Ｔ１（１０５）までキャビティを加熱する工程（１５０）と；
   からなり、
   前記方法は、鋳型を開く工程ｉｉｉ）の後であって、かつ成形表面を噴射する工程ｖ）の前に、以下の工程を含むことで特徴付けられる：
   ｉｖ．部品が前記表面にもはや接触していない間にキャビティの成形表面を誘導加熱し、工程ｖ）の噴霧の間この加熱を継続する工程。
2. 成形キャビティを強制的に冷却する工程を、工程ｉ）と工程ｉｉ）との間に含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 強制的な冷却が、鋳型内に作られた導管（３５０）内における熱伝導流体の循環によって行われることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 温度Ｔ１（１０５）が、２００℃〜４００℃の間、好ましくは２５０℃〜３００℃からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 工程ｉｖ）の間および工程ｖ）の前に到達する成形表面の温度（５０５）は、Ｔ１（１０５）よりも高いことを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 前記金属が以下の中の合金からなる：
   −ＡＭ２０、ＡＭ５０、ＡＭ６０またはＡＺ９１Ｄ型のマグネシウム合金、または、
   −２％未満のケイ素を含むアルミニウム合金、特に、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｍｎ型合金、または、
   −アルミニウム、マグネシウムおよび銅からなるＺａｍａｃタイプの亜鉛合金、
   ことを特徴とする請求項４記載の方法。
7. 前記金属が、工程ｉ）の間において液相で注入されることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 前記金属が、工程ｉ）の間において半固相で注入されることを特徴とする請求項６記載の方法。
9. 成形表面を支持するユニット（３１１）が、ＨＴＣＳ１３０タイプのスチールで構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
10. 成形表面を支持するユニットが、非強磁性材料で構成され、そこにおける界磁巻線を装備する管は、高い透磁性を有する材質の層（４４３）に沿って並置（併設）されることを特徴とする請求項１記載の方法。
    
    

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