JP2021098218A - Aluminum casting method - Google Patents

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JP2021098218A
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直恭 本橋
Naohisa Motohashi
直恭 本橋
義一 厚澤
Yoshikazu ATSUZAWA
義一 厚澤
歩 手塚
Ayumi Tezuka
歩 手塚
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Abstract

To provide a casting method capable of increasing productivity without increasing the pressure of a molten metal.SOLUTION: In an aluminum casting method where a molten metal 12 of aluminum pumped up by an electromagnetic pump 20 is poured into a mold 50, the thickness of a powder release agent applied to the mold is set so as to be thinner than the thickness of a release agent in a gravity casting method, the temperature of the mold immediately before the molten metal pouring is controlled so as to fall within a range of 110 to 250°C, and the temperature of the molten metal upon the pouring is controlled to have a value obtained by adding 20 to 55°C to the liquidus temperature of aluminum.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、アルミニウム鋳造方法に関する。 The present invention relates to an aluminum casting method.

アルミニウム合金(以下、アルミニウム又はアルミと記載する。)を溶解し、得られた溶湯を金型へ注湯することで、アルミニウム製品を得ることができる。
アルミニウム製品として、車両部品の一つであるナックルが知られている。ナックルは、車軸部位を中心として放射状に張り出し部が延びている複雑な形状の部品である。
An aluminum product can be obtained by melting an aluminum alloy (hereinafter referred to as aluminum or aluminum) and pouring the obtained molten metal into a mold.
As an aluminum product, a knuckle, which is one of vehicle parts, is known. A knuckle is a component having a complicated shape in which an overhanging portion extends radially around an axle portion.

ナックルを、重力鋳造法で製造する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に、ナックル用重力鋳造装置及び重力鋳造法が開示されている。このナックル用重力鋳造装置では、上方に開口する湯口から溶湯が注がれる。溶湯は重力作用により、湯道を流下し、向きを水平に換える。方向を変えた溶湯は、一方のキャビティ、車軸部位のキャビティ、他方のキャビティの順に流れて、キャビティを満たす。
A technique for manufacturing a knuckle by a gravity casting method has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
Patent Document 1 discloses a gravity casting apparatus for knuckles and a gravity casting method. In this gravity casting device for knuckles, molten metal is poured from a sprue that opens upward. Due to the action of gravity, the molten metal flows down the runner and changes its direction horizontally. The molten metal that has changed direction flows in the order of one cavity, the cavity of the axle portion, and the other cavity to fill the cavity.

また、ナックルを鋳造する金型が提案されている(例えば、特許文献2(図6)参照)。
特許文献2の技術を、図10(平面図)に基づいて説明する。
図10に示すように、金型100は、車軸部位を形成する中央キャビティ101と、この中央キャビティ101から一方に延びる第1キャビティ102と、中央キャビティ101から他方に延びる第2キャビティ103とを有する。
Further, a mold for casting a knuckle has been proposed (see, for example, Patent Document 2 (FIG. 6)).
The technique of Patent Document 2 will be described with reference to FIG. 10 (plan view).
As shown in FIG. 10, the mold 100 has a central cavity 101 forming an axle portion, a first cavity 102 extending from the central cavity 101 to one side, and a second cavity 103 extending from the central cavity 101 to the other side. ..

加えて、金型100は、湯口104と湯道105とを有する。この湯道105は、湯口104と第1キャビティ102とを繋ぐ役割を果たす。
溶湯は、湯口104、湯道105、第1キャビティ102、中央キャビティ101、第2キャビティ103の順に流れる。
In addition, the mold 100 has a sprue 104 and a sprue 105. The runner 105 serves to connect the sprue 104 and the first cavity 102.
The molten metal flows in the order of the sprue 104, the runner 105, the first cavity 102, the central cavity 101, and the second cavity 103.

特許文献1及び特許文献2の技術は、重力金型鋳造法と呼ばれる。ダイカスト法に代表される高圧鋳造法に比較して溶湯の圧力が格段に低いため、金型を丈夫にする必要がなく、且つ鋳造装置を丈夫にする必要がない。そのため、重力金型鋳造法は、広く実用に供されている。 The techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2 are called a gravity mold casting method. Since the pressure of the molten metal is remarkably low as compared with the high-pressure casting method represented by the die casting method, it is not necessary to make the mold strong and the casting apparatus does not need to be strong. Therefore, the gravity mold casting method is widely put into practical use.

反面、重力金型鋳造法には、次に述べる欠点がある。
溶湯の流速が重力に依存しているため、低速である。そのために、金型の温度が低すぎると、溶湯がキャビティの末端に到達する前に凝固する。
対策として、金型の温度を上げる。経験的には、液相線温度に100℃を加えた値を溶湯温度とする。
On the other hand, the gravity mold casting method has the following drawbacks.
The flow velocity of the molten metal depends on gravity, so it is slow. Therefore, if the mold temperature is too low, the molten metal will solidify before reaching the end of the cavity.
As a countermeasure, raise the temperature of the mold. Empirically, the value obtained by adding 100 ° C. to the liquidus temperature is defined as the molten metal temperature.

液相線温度に100℃を加えた温度にすることにより、不都合な凝固は解消できた。
注湯後に溶湯を冷却して凝固させるが、金型の温度が高いため、凝固までに時間がかかる。凝固までに時間がかかると、生産時間が延びて、生産性が低下する。
By adding 100 ° C. to the liquidus temperature, the inconvenient solidification could be eliminated.
After pouring, the molten metal is cooled and solidified, but it takes time to solidify because the temperature of the mold is high. If it takes a long time to solidify, the production time is extended and the productivity is lowered.

ダイカスト法などの高圧鋳造法であれば、溶湯の流速が高速であり、生産性が低下することはない。しかし、金型及び鋳造装置が高価となり、採用できない。 If it is a high-pressure casting method such as a die casting method, the flow velocity of the molten metal is high and the productivity does not decrease. However, the mold and casting equipment are expensive and cannot be adopted.

生産性の向上が求められる中、溶湯を高圧にすること無く、生産性を高めることができる鋳造方法が望まれる。 While improvement in productivity is required, a casting method capable of increasing productivity without increasing the pressure of the molten metal is desired.

特開2014−76450号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-76450 特開2012−143788号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-143788

本発明は、溶湯を高圧にすること無く、生産性を高めることができる鋳造方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a casting method capable of increasing productivity without increasing the pressure of molten metal.

請求項1に係る発明は、電磁ポンプで汲み上げたアルミニウムの溶湯を、金型へ注湯するアルミニウム鋳造方法であって、
前記金型に塗布される粉体離型剤の厚さは、重力鋳造法での離型剤の厚さより薄く設定され、
注湯直前の前記金型の温度は、110℃〜250℃の範囲に収まるように制御され、
注湯時の前記溶湯の温度は、前記アルミニウムの液相線温度に、20℃〜55℃を加えた値に制御されることを特徴とする。
The invention according to claim 1 is an aluminum casting method in which molten aluminum pumped by an electromagnetic pump is poured into a mold.
The thickness of the powder release agent applied to the mold is set to be thinner than the thickness of the release agent in the gravity casting method.
The temperature of the mold immediately before pouring is controlled so as to be within the range of 110 ° C to 250 ° C.
The temperature of the molten metal at the time of pouring is controlled to a value obtained by adding 20 ° C. to 55 ° C. to the liquidus temperature of the aluminum.

請求項1に係る発明では、電磁ポンプで溶湯を汲み上げる。電磁ポンプにより、溶湯に微小な圧力変動が付与され、この圧力変動により、溶湯の流動性が大きくなる。重力金型鋳造法での溶湯の流動性より格段に流動性が高まるため、溶湯の温度は重力金型鋳造時より下げることができる。
また、低圧金型鋳造法での溶湯の流動性より格段に流動性が高まるため、金型の温度も下げることができる。
また、離型剤が薄ければ、溶湯の熱が速やかに金型へ移動し、凝固時間が短くなる。
In the invention according to claim 1, the molten metal is pumped up by an electromagnetic pump. The electromagnetic pump imparts a minute pressure fluctuation to the molten metal, and this pressure fluctuation increases the fluidity of the molten metal. Since the fluidity of the molten metal is significantly higher than that of the molten metal in the gravity mold casting method, the temperature of the molten metal can be lower than that in the gravity mold casting method.
In addition, the fluidity of the molten metal in the low-pressure mold casting method is significantly higher than that of the molten metal, so that the temperature of the mold can be lowered.
Further, if the mold release agent is thin, the heat of the molten metal is rapidly transferred to the mold, and the solidification time is shortened.

以上により、本発明による溶湯は、重力金型鋳造法より、格段に短時間で凝固が完了し、生産性の向上が図れる。
すなわち、本発明により、溶湯を高圧にすること無く、生産性を高めることができる鋳造方法が提供される。
As described above, the molten metal according to the present invention can be solidified in a much shorter time than the gravity mold casting method, and the productivity can be improved.
That is, the present invention provides a casting method capable of increasing productivity without increasing the pressure of the molten metal.

本発明に係る鋳造装置の原理図である。It is a principle figure of the casting apparatus which concerns on this invention. 電磁ポンプの断面図である。It is sectional drawing of the electromagnetic pump. 図2の3部拡大図である。It is a three-part enlarged view of FIG. ナックル鋳物の斜視図である。It is a perspective view of a knuckle casting. 金型の断面図であり、図4の5―5線断面に対応する断面図である。It is a cross-sectional view of a mold, and is the cross-sectional view corresponding to the cross section of line 5-5 of FIG. 比較例における金型の温度範囲及び鋳造時間を説明する図である。It is a figure explaining the temperature range and the casting time of the mold in the comparative example. 実施例における金型の温度範囲及び鋳造時間を説明する図である。It is a figure explaining the temperature range of the mold and the casting time in an Example. 離型直後のナックル鋳物の断面図である。It is sectional drawing of the knuckle casting immediately after the mold release. ナックル鋳物の分解図である。It is an exploded view of a knuckle casting. 従来の金型の平面図である。It is a top view of a conventional mold.

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1に示すように、保持炉10は、ヒータ11を備えてアルミニウムの溶湯12を貯留する炉である。この保持炉10に、電磁ポンプ20が設けられている。溶湯12は、融点以上にヒータ11で加熱又は保温され、その温度は温度制御部66で制御される。
この例では、保持炉10に鋼製フレーム13を載せ、この鋼製フレーム13で電磁ポンプ20が支えられているが、保持炉10への電磁ポンプ20の取付け形態は任意である。
As shown in FIG. 1, the holding furnace 10 is a furnace provided with a heater 11 to store the molten aluminum 12. An electromagnetic pump 20 is provided in the holding furnace 10. The molten metal 12 is heated or kept warm by the heater 11 above the melting point, and the temperature is controlled by the temperature control unit 66.
In this example, the steel frame 13 is mounted on the holding furnace 10, and the electromagnetic pump 20 is supported by the steel frame 13, but the mounting form of the electromagnetic pump 20 on the holding furnace 10 is arbitrary.

なお、保持炉10は、溶解炉、出湯炉、取鍋(とりべ)などのアルミニウムを溶融状態で貯留する容器であればよく、狭義の保持炉に限定されない。 The holding furnace 10 may be a container for storing aluminum in a molten state, such as a melting furnace, a hot water discharge furnace, and a ladle, and is not limited to a holding furnace in a narrow sense.

電磁ポンプ20の詳細な構造を、図2に基づいて説明する。
図2に示すように、電磁ポンプ20は、ベースフランジ21と、このベースフランジ21を貫通して上下に伸びている導湯管22と、この導湯管22に収納される鉄心部材23と、導湯管22の下部を囲う下部コイル24と、この下部コイル24を囲いつつベースフランジ21に吊るされる下部ケース25と、導湯管22の上部を囲う上部コイル26と、この上部コイル26を囲いつつベースフランジ21に載っている上部ケース27と、導湯管22から上へ伸びる吐出管28と、この吐出管28を囲う湯面計29と、を備えている。
The detailed structure of the electromagnetic pump 20 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the electromagnetic pump 20 includes a base flange 21, a hot water guide pipe 22 extending vertically through the base flange 21, and an iron core member 23 housed in the hot water guide pipe 22. The lower coil 24 that surrounds the lower part of the hot water guide pipe 22, the lower case 25 that is suspended from the base flange 21 while surrounding the lower coil 24, the upper coil 26 that surrounds the upper part of the hot water guide pipe 22, and the upper coil 26 are surrounded. It also includes an upper case 27 mounted on the base flange 21, a discharge pipe 28 extending upward from the hot water guide pipe 22, and a hot water level gauge 29 surrounding the discharge pipe 28.

下部コイル24に通電すると、フレミングの左手の原理で、溶湯(図1、符号12)が引き上げられる。
次に、上部コイル26に通電し、下部コイル24を非通電にすると、溶湯が湯面計29まで引き上げられる。湯面計29のレベルが「待機レベル」になる。
When the lower coil 24 is energized, the molten metal (FIG. 1, reference numeral 12) is pulled up by Fleming's left-hand principle.
Next, when the upper coil 26 is energized and the lower coil 24 is de-energized, the molten metal is pulled up to the molten metal level 29. The level of the total water level 29 becomes the "standby level".

フレミングの左手の法則により、電流を増すと、力が増加する。
上部コイル26の電流をさらに増すと、溶湯は湯面計29を超えて、吐出管28より上へ吐出される。すると、図1に示す導湯ブロック14を通って、金型50に注湯される。
よって、電磁ポンプ20は、保持炉10に貯留した溶湯12を汲み上げて、金型50へ供給する加圧注湯手段である。
According to Fleming's left-hand rule, increasing the current increases the force.
When the current of the upper coil 26 is further increased, the molten metal exceeds the molten metal level gauge 29 and is discharged above the discharge pipe 28. Then, the hot water is poured into the mold 50 through the hot water guide block 14 shown in FIG.
Therefore, the electromagnetic pump 20 is a pressurized hot water pouring means for pumping the molten metal 12 stored in the holding furnace 10 and supplying it to the mold 50.

なお、金型50は、ヒータや水通路を備えており、温度制御部66により、常に金型50の各部の温度を計測し、この計測値が所定温度になるように、温度制御する。この温度制御により、注湯直前の金型50の温度が適温に保たれる。 The mold 50 is provided with a heater and a water passage, and the temperature control unit 66 constantly measures the temperature of each part of the mold 50 and controls the temperature so that the measured value becomes a predetermined temperature. By this temperature control, the temperature of the mold 50 immediately before pouring is maintained at an appropriate temperature.

本発明者らは、加圧注湯手段としての電磁ポンプ20に、電磁作用特有の圧力現象があり、この現象に注目した。この現象を、図3に基づいて説明する。 The present inventors paid attention to the pressure phenomenon peculiar to the electromagnetic action in the electromagnetic pump 20 as the pressurized hot water pouring means. This phenomenon will be described with reference to FIG.

図3に示すように、導湯管22と鉄心部材23との間の通路を、溶湯12が上向きに流れている。上部コイル26の上端部26aから鉄心部材23へ達する磁場31は上に凸になるように湾曲化する。この湾曲の度合いは、50Hzであれば2倍の100Hzで変動する。
この磁場31の変動(変位)に起因して、溶湯12の圧力(吐出圧力)が、細かい周期(100Hz)で、微小変動する。すなわち、細かな脈動が不可避的に発生する。
As shown in FIG. 3, the molten metal 12 flows upward in the passage between the hot water guide pipe 22 and the iron core member 23. The magnetic field 31 reaching the iron core member 23 from the upper end portion 26a of the upper coil 26 is curved so as to be convex upward. The degree of this curvature fluctuates at 100 Hz, which is twice as high as 50 Hz.
Due to the fluctuation (displacement) of the magnetic field 31, the pressure (discharge pressure) of the molten metal 12 fluctuates minutely in a fine cycle (100 Hz). That is, fine pulsations are inevitably generated.

図4に示すように、ナックル鋳物40は、中央の車軸部位41と、この車軸部位41から大きく張り出す第1張り出し部42と、車軸部位41から反対側へ張り出す第2張り出し部43と、車軸部位41から奥へ張り出す第3張り出し部44とを有している。車軸部位41は中央に車軸穴45を有している。
このような形態のナックル鋳物40を鋳造する金型50の一例を図5で説明する。
As shown in FIG. 4, the knuckle casting 40 includes a central axle portion 41, a first overhanging portion 42 that greatly overhangs from the axle portion 41, and a second overhanging portion 43 that overhangs from the axle portion 41 to the opposite side. It has a third overhanging portion 44 that overhangs from the axle portion 41 to the back. The axle portion 41 has an axle hole 45 in the center.
An example of the mold 50 for casting the knuckle casting 40 having such a form will be described with reference to FIG.

図5に示すように、金型50は、固定型51と可動型52からなる。
可動型52には、第1張り出し部(図4、符号42)を形成する第1キャビティ53と、第2張り出し部(図4、符号43)を形成する第2キャビティ54と、第3張り出し部(図4、符号44)を形成する第3キャビティ55とが設けられている。
As shown in FIG. 5, the mold 50 includes a fixed mold 51 and a movable mold 52.
The movable mold 52 has a first cavity 53 forming a first overhanging portion (FIG. 4, reference numeral 42), a second cavity 54 forming a second overhanging portion (FIG. 4, reference numeral 43), and a third overhanging portion. A third cavity 55 is provided to form (FIG. 4, reference numeral 44).

加えて、可動型52には、車軸穴(図4、符号45)を形成する柱部56が設けられている。この柱部56は、抜き勾配が付いた円柱であり、第1〜第3キャビティ55を突き抜けるようにして、固定型51まで延び、先端に、下へ尖っている円錐部57を備えている。 In addition, the movable type 52 is provided with a pillar portion 56 for forming an axle hole (FIG. 4, reference numeral 45). The pillar portion 56 is a cylinder having a draft, and extends to the fixed mold 51 so as to penetrate the first to third cavities 55, and has a conical portion 57 sharpened downward at the tip.

固定型51は、下面に湯口58を備え、この湯口58から上へ延びる主湯道59を備え、円錐部57で分岐されつつ円錐部57に沿って延びる第1湯道61、第2湯道62及び第3湯道63を備えている。第3湯道63は、作図の都合で、円錐部57の奥と、手前を通る。
第1湯道61は第1キャビティ53に繋がり、第2湯道62は第2キャビティ54に繋がり、第3湯道63は第3キャビティ55に繋がっている。
The fixed type 51 is provided with a sprue 58 on the lower surface, a main sprue 59 extending upward from the sprue 58, and a first runway 61 and a second runner extending along the conical portion 57 while being branched by the conical portion 57. It has 62 and a third runway 63. The third runway 63 passes through the back and front of the conical portion 57 for convenience of drawing.
The first runway 61 is connected to the first cavity 53, the second runway 62 is connected to the second cavity 54, and the third runway 63 is connected to the third cavity 55.

図中、64は、製品部と非製品部との境界線であり、この境界線64は円錐部57と柱部56の境目を通る線である。 In the figure, reference numeral 64 denotes a boundary line between the product portion and the non-product portion, and the boundary line 64 is a line passing through the boundary between the conical portion 57 and the pillar portion 56.

次に、従来の技術(重力金型鋳造法)と本発明(電磁ポンプを用いた鋳造法)とを比較しつつ、金型110又は金型50へ注湯する溶湯について説明する。 Next, the molten metal to be poured into the mold 110 or the mold 50 will be described while comparing the conventional technique (gravity mold casting method) with the present invention (casting method using an electromagnetic pump).

重力金型鋳造法では、注湯直前の金型温度(部位によって温度は異なる。)を、240℃〜360℃の範囲に制御する。加えて、金型には、図6(b)で説明する離型剤を塗布した。
図6(a)に示すように、金型110の高い位置に設けた湯口111から、注湯する。溶湯は下へ傾斜する湯道112を通って、キャビティ113を満たす。
In the gravity mold casting method, the mold temperature immediately before pouring (the temperature varies depending on the part) is controlled in the range of 240 ° C. to 360 ° C. In addition, the mold was coated with the mold release agent described in FIG. 6 (b).
As shown in FIG. 6A, hot water is poured from a sprue 111 provided at a high position of the mold 110. The molten metal fills the cavity 113 through a downwardly sloping runner 112.

図6(b)に示すように、離型剤114は、経験に基づいて、厚さtaを150μmとした。
離型剤114は、例えば、黒鉛又はセラミックスを溶剤で溶いて、金型110へガン又は刷毛で塗布する。
図6(c)に示すように、この条件での鋳造時間は80秒であった。
As shown in FIG. 6B, the release agent 114 has a thickness ta of 150 μm based on experience.
For the release agent 114, for example, graphite or ceramics is dissolved in a solvent and applied to the mold 110 with a gun or a brush.
As shown in FIG. 6 (c), the casting time under this condition was 80 seconds.

図3で説明したように、電磁ポンプを用いると溶湯の流動性が増す。この知見から、本発明者らは、溶湯温度を下げても、キャビティの末端まで溶湯を流すことができることに気づいた。加えて、溶湯温度が下がると、注湯直前の金型温度を下げることができる。 As described with reference to FIG. 3, the use of an electromagnetic pump increases the fluidity of the molten metal. From this finding, the present inventors have noticed that the molten metal can flow to the end of the cavity even if the temperature of the molten metal is lowered. In addition, when the molten metal temperature is lowered, the mold temperature immediately before pouring can be lowered.

さらに加えて、溶湯温度が下がると、金型への熱的ダメージが軽減されるため、離型剤を薄くすることができる。加えて、溶湯の流動性が高いことでも、金型への熱的ダメージが軽減されるため、離型剤を薄くすることができる。
以上の知見に基づいて、本発明が導き出された。本発明の詳細を、図7(a)〜(c)に基づいて説明する。
Furthermore, when the molten metal temperature is lowered, the thermal damage to the mold is reduced, so that the mold release agent can be thinned. In addition, the high fluidity of the molten metal also reduces the thermal damage to the mold, so that the mold release agent can be thinned.
Based on the above findings, the present invention has been derived. The details of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 (a) to 7 (c).

電磁ポンプを用いた鋳造法では、注湯直前の金型温度(部位によって温度は異なる。)を、120℃〜240℃の範囲に制御する。これでも、溶湯はキャビティの末端まで凝固することなく流れた。加えて、金型には、図7(b)で説明する離型剤を塗布した。
図7(a)に示すように、実施例では、電磁ポンプ20で金型50へ注湯する。
In the casting method using an electromagnetic pump, the mold temperature immediately before pouring (the temperature varies depending on the part) is controlled in the range of 120 ° C. to 240 ° C. Even so, the molten metal flowed to the end of the cavity without solidifying. In addition, the mold was coated with the mold release agent described in FIG. 7 (b).
As shown in FIG. 7A, in the embodiment, hot water is poured into the mold 50 by the electromagnetic pump 20.

図7(b)に示すように、離型剤は、粉末離型剤65を採用した。粉末離型剤65は、静電塗装法により、粉末を金型50へ吹き付ける。
粉末離型剤65は、例えば、珪藻土を主成分とする粉末からなる。珪藻土は、内部に微細な隙間を無数に有し、こられの隙間に空気が封じ込められているため、断熱性能に富む。薄い膜厚であっても、溶湯から金型50への伝熱を良好に遮断する。
As shown in FIG. 7B, a powder release agent 65 was adopted as the release agent. The powder release agent 65 sprays powder onto the mold 50 by an electrostatic coating method.
The powder release agent 65 is made of, for example, a powder containing diatomaceous earth as a main component. Diatomaceous earth has innumerable fine gaps inside, and air is trapped in these gaps, so that it has excellent heat insulation performance. Even if the film thickness is thin, heat transfer from the molten metal to the mold 50 is satisfactorily blocked.

静電塗装のため、塗装時における吹付物の付着力が高まる。加えて、吹付物が粉末であると、粉末が金型50の表面に一列に並ぶ。既存の離型剤に比較して、薄くとも十分に離形性能が維持される見通しを得た。そこで、本発明では、粉末離型剤65の厚さTbを20μmとした。 Due to electrostatic coating, the adhesive force of the sprayed material during painting increases. In addition, if the spray is powder, the powder will line up on the surface of the mold 50. Compared with the existing mold release agent, it is expected that the mold release performance will be sufficiently maintained even if it is thin. Therefore, in the present invention, the thickness Tb of the powder release agent 65 is set to 20 μm.

図7(c)に示すように、溶湯温度を10℃下げて700℃とし、注湯直前の金型温度(部位によって温度は異なる。)を120〜240℃の範囲として、金型50へ注湯した。この条件での鋳造時間は45秒であった。 As shown in FIG. 7 (c), the molten metal temperature is lowered by 10 ° C. to 700 ° C., and the mold temperature immediately before pouring (the temperature varies depending on the part) is set to the range of 120 to 240 ° C. I took a bath. The casting time under this condition was 45 seconds.

粉末離型剤65の厚さTbが薄いため、溶湯から金型50への熱移動が盛んになり、鋳造時間が大幅に短縮できる見通しを得た。
そこで、本発明者らは、キャビティの末端まで溶湯が回ることを前提にして、溶湯温度を下げてみた。結果を、表に示す。
Since the thickness Tb of the powder release agent 65 is thin, heat transfer from the molten metal to the mold 50 becomes active, and it is expected that the casting time can be significantly shortened.
Therefore, the present inventors tried to lower the molten metal temperature on the premise that the molten metal flows to the end of the cavity. The results are shown in the table.

Figure 2021098218
Figure 2021098218

実験01:重力金型鋳造法にて、金型に150μmの離型剤を塗布し、溶湯温度を710℃としたところ、図6(c)で説明したように、鋳造時間は80秒であった。
実験02:溶湯温度を700℃に下げ、その他の条件は実験01と同じとした。鋳造時間は60秒であった。
Experiment 01: When a mold release agent of 150 μm was applied to the mold by the gravity mold casting method and the molten metal temperature was set to 710 ° C., the casting time was 80 seconds as described in FIG. 6 (c). It was.
Experiment 02: The molten metal temperature was lowered to 700 ° C., and other conditions were the same as in Experiment 01. The casting time was 60 seconds.

実験03:電磁ポンプを用いた鋳造法にて、金型に20μmの粉末離型剤を静電塗装し、溶湯温度を700℃としたところ、図7(c)で説明したように、鋳造時間は45秒であった。
実験04:溶湯温度を680℃に下げ、その他の条件は実験03と同じとした。鋳造時間は41秒であった。
Experiment 03: When a mold was electrostatically coated with a 20 μm powder release agent and the molten metal temperature was set to 700 ° C. by a casting method using an electromagnetic pump, the casting time was as described in FIG. 7 (c). Was 45 seconds.
Experiment 04: The molten metal temperature was lowered to 680 ° C., and other conditions were the same as in Experiment 03. The casting time was 41 seconds.

実験05:溶湯温度を670℃に下げ、その他の条件は実験03と同じとした。鋳造時間は39秒であった。
実験06:溶湯温度を660℃に下げ、その他の条件は実験03と同じとした。鋳造時間は37秒であった。
実験07:溶湯温度を635℃に下げ、その他の条件は実験03と同じとした。鋳造時間は32秒であった。
Experiment 05: The molten metal temperature was lowered to 670 ° C., and other conditions were the same as in Experiment 03. The casting time was 39 seconds.
Experiment 06: The molten metal temperature was lowered to 660 ° C., and other conditions were the same as in Experiment 03. The casting time was 37 seconds.
Experiment 07: The molten metal temperature was lowered to 635 ° C., and other conditions were the same as in Experiment 03. The casting time was 32 seconds.

従来の技術(実験01、02)では、鋳造時間が60〜80秒であったものが、本発明の技術(実験03〜07)では、鋳造時間32〜45秒となり、鋳造時間がほぼ半分になった。 In the conventional technique (experiments 01 and 02), the casting time was 60 to 80 seconds, but in the technique of the present invention (experiments 03 to 07), the casting time is 32 to 45 seconds, and the casting time is almost halved. became.

実験01で得た鋳造品から切り出した試験片を、「テストピース1」とし、機械的性質を調べた。また、実験07で得た鋳造品から切り出した試験片を、「テストピース2」とし、機械的性質を調べた。 The test piece cut out from the cast product obtained in Experiment 01 was designated as "test piece 1", and its mechanical properties were examined. Further, the test piece cut out from the cast product obtained in Experiment 07 was designated as "test piece 2", and the mechanical properties were examined.

Figure 2021098218
Figure 2021098218

2次デンドライトアームスペース(DASII)は、結晶から延びる枝の長さであって、枝が短いほど鋳造品は丈夫になる。引張り強さ、耐力、破断伸び、疲労限界の全てが、重力金型鋳造法によるテストピース1よりも電磁ポンプを用いた金型鋳造法によるテストピース2の方が、優れていた。 The secondary dendrite arm space (DASII) is the length of the branch extending from the crystal, and the shorter the branch, the stronger the casting. The test piece 2 by the mold casting method using an electromagnetic pump was superior to the test piece 1 by the gravity mold casting method in all of the tensile strength, the strength, the elongation at break, and the fatigue limit.

図8に示すように、得られたナックル鋳物40を、境界線64に沿ってカットする。
図9に示すように、製品部46と非製品部47とを分離する。製品部46は、機械加工を施すことで、ナックルに仕上げる。非製品部47は、スクラップとされ、再溶解され、次の鋳造に供される。
As shown in FIG. 8, the obtained knuckle casting 40 is cut along the boundary line 64.
As shown in FIG. 9, the product unit 46 and the non-product unit 47 are separated. The product unit 46 is machined to make a knuckle. The non-product part 47 is scrapped, redissolved, and used for the next casting.

本発明は、図6(b)で説明した離型剤114を、図7(b)に説明した薄い粉体離型剤65にすることが、必須要素の一つとなる。
また、本発明は、図7(c)で説明したように、注湯直前に、金型50の各部の温度を120℃〜240℃の範囲に設定する。この温度範囲は、別の実験と合わせて検討すると、110℃〜250℃の範囲まで拡張が可能であった。
In the present invention, it is one of the essential elements that the mold release agent 114 described in FIG. 6 (b) is changed to the thin powder mold release agent 65 described in FIG. 7 (b).
Further, in the present invention, as described with reference to FIG. 7C, the temperature of each part of the mold 50 is set in the range of 120 ° C. to 240 ° C. immediately before pouring. This temperature range could be extended to the range of 110 ° C to 250 ° C when examined in combination with another experiment.

また、上述した表1において、実験01での鋳造温度80秒の半分の40秒を、本発明の目標鋳造温度とすると、実験05〜実験07が目標をクリアできた。 Further, in Table 1 described above, assuming that 40 seconds, which is half of the casting temperature of 80 seconds in Experiment 01, is set as the target casting temperature of the present invention, Experiments 05 to 07 were able to clear the target.

Figure 2021098218
Figure 2021098218

溶湯温度が液相線温度に、20℃〜55℃を加えた温度であれば、鋳造時間の半減が期待され、生産性の大幅な向上が図れる。
なお、本発明者らは、AC2B(液相線温度595℃)やADC12(液相線温度580℃)についても検証し、これらにおいても溶湯温度が液相線温度に、20℃〜55℃を加えた温度であれば、鋳造時間が半減できた。
If the molten metal temperature is the liquidus temperature plus 20 ° C. to 55 ° C., the casting time is expected to be halved, and the productivity can be significantly improved.
In addition, the present inventors also verified AC2B (liquidus line temperature 595 ° C.) and ADC12 (liquidus line temperature 580 ° C.), and also set the molten metal temperature to the liquidus line temperature of 20 ° C. to 55 ° C. At the added temperature, the casting time could be halved.

以上により、本発明は、次のように纏めることができる。
電磁ポンプで汲み上げたアルミニウムの溶湯を、金型へ注湯するアルミニウム鋳造方法であって、金型に塗布される粉体離型剤の厚さは、重力鋳造法での離型剤の厚さより薄く設定され、注湯直前の前記金型の温度は、110℃〜250℃の範囲に収まるように制御され、注湯時の前記溶湯の温度は、アルミニウムの液相線温度に、20℃〜55℃を加えた値に制御される。
Based on the above, the present invention can be summarized as follows.
This is an aluminum casting method in which molten aluminum pumped up by an electromagnetic pump is poured into a mold, and the thickness of the powder release agent applied to the mold is greater than the thickness of the mold release agent in the gravity casting method. It is set thinly, the temperature of the mold immediately before pouring is controlled to be within the range of 110 ° C to 250 ° C, and the temperature of the molten metal at the time of pouring is 20 ° C to the liquidus temperature of aluminum. The value is controlled by adding 55 ° C.

電磁ポンプは、金型へ低圧で溶湯を注湯する手段である。
薄い粉体離型剤を採用し、溶湯の温度を従来より下げ、金型の温度を従来より下げたことにより、鋳造時間を従来の半分にすることができ、生産性を高めることができるようになった。
よって、本発明により、溶湯を高圧にすること無く、生産性を高めることができる鋳造方法が提供される。
An electromagnetic pump is a means for pouring molten metal into a mold at a low pressure.
By adopting a thin powder release agent, lowering the temperature of the molten metal than before, and lowering the temperature of the mold than before, the casting time can be halved and productivity can be improved. Became.
Therefore, the present invention provides a casting method capable of increasing productivity without increasing the pressure of the molten metal.

なお、本発明方法は、構造が複雑なナックルの鋳造に好適であるが、鋳造品はナックルに限るものではなく、任意である。 The method of the present invention is suitable for casting a knuckle having a complicated structure, but the cast product is not limited to the knuckle and is arbitrary.

また、鋳造時間を40秒又はそれ以下で管理する場合、上記の表3において、実験05では、余裕が1秒である。季節や昼夜で金型の周囲温度が変化するため、余裕を3秒程度にすることは望ましいことである。
この場合は、実験06、07が該当し、注湯時の前記溶湯の温度は、アルミニウムの液相線温度に、20℃〜45℃を加えた値に制御する。
Further, when the casting time is controlled to 40 seconds or less, in Table 3 above, in Experiment 05, the margin is 1 second. Since the ambient temperature of the mold changes depending on the season and day and night, it is desirable to set the margin to about 3 seconds.
In this case, Experiments 06 and 07 correspond, and the temperature of the molten metal at the time of pouring is controlled to a value obtained by adding 20 ° C. to 45 ° C. to the liquidus temperature of aluminum.

本発明は、電磁ポンプで汲み上げたアルミニウムの溶湯を、金型へ注湯するアルミニウム鋳造方法に好適である。 The present invention is suitable for an aluminum casting method in which molten aluminum pumped by an electromagnetic pump is poured into a mold.

12…溶湯、20…電磁ポンプ、50…金型、65…本発明での粉体離型剤、114…重力鋳造法での離型剤。 12 ... molten metal, 20 ... electromagnetic pump, 50 ... mold, 65 ... powder release agent according to the present invention, 114 ... mold release agent by gravity casting method.

Claims (1)

電磁ポンプで汲み上げたアルミニウムの溶湯を、金型へ注湯するアルミニウム鋳造方法であって、
前記金型に塗布される粉体離型剤の厚さは、重力鋳造法での離型剤の厚さより薄く設定され、
注湯直前の前記金型の温度は、110℃〜250℃の範囲に収まるように制御され、
注湯時の前記溶湯の温度は、前記アルミニウムの液相線温度に、20℃〜55℃を加えた値に制御されることを特徴とするアルミニウム鋳造方法。
This is an aluminum casting method in which molten aluminum pumped up by an electromagnetic pump is poured into a mold.
The thickness of the powder release agent applied to the mold is set to be thinner than the thickness of the release agent in the gravity casting method.
The temperature of the mold immediately before pouring is controlled so as to be within the range of 110 ° C to 250 ° C.
An aluminum casting method characterized in that the temperature of the molten metal at the time of pouring is controlled to a value obtained by adding 20 ° C. to 55 ° C. to the liquidus temperature of the aluminum.
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