JP2582037B2 - 鋳造方法 - Google Patents
鋳造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鋳造方法、特に、固相と
液相とが共存する半溶融鋳造材料を用いて鋳造を行う方
法に関する。
液相とが共存する半溶融鋳造材料を用いて鋳造を行う方
法に関する。
【０００２】このような半溶融鋳造材料を用いる理由
は、合金設計および形状に関する自由度が大きいことに
ある。
は、合金設計および形状に関する自由度が大きいことに
ある。
【０００３】
【従来の技術】従来、この種鋳造方法としては、自立す
る短柱状固体鋳造材料を誘導加熱して固相と液相とが共
存する半溶融鋳造材料を調製し、次いで半溶融鋳造材料
を把持して移送することにより鋳型の装入口内に設置
し、その後半溶融鋳造材料を、装入口に連なるゲートを
通過させて成形用キャビティ内に加圧充填する、といっ
た方法が知られている（特公平２−７７４８号公報参
照）。
る短柱状固体鋳造材料を誘導加熱して固相と液相とが共
存する半溶融鋳造材料を調製し、次いで半溶融鋳造材料
を把持して移送することにより鋳型の装入口内に設置
し、その後半溶融鋳造材料を、装入口に連なるゲートを
通過させて成形用キャビティ内に加圧充填する、といっ
た方法が知られている（特公平２−７７４８号公報参
照）。
【０００４】この場合、生産性向上の観点から、半溶融
鋳造材料を自立状態に維持し、またその鋳造材料を直接
把持して移送するようにしているので、半溶融鋳造材料
における固相の体積分率Ｖｆは７５〜９０％と高く設定
され、また固体鋳造材料外周面にはデンドライト層が存
在する。
鋳造材料を自立状態に維持し、またその鋳造材料を直接
把持して移送するようにしているので、半溶融鋳造材料
における固相の体積分率Ｖｆは７５〜９０％と高く設定
され、また固体鋳造材料外周面にはデンドライト層が存
在する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように固相の体積分率Ｖｆが高く、またデンドライト層
が存在する場合には、半溶融鋳造材料をキャビティ内に
加圧充填する際、液相が優先的にゲートを通過するた
め、装入口内に残留する半溶融鋳造材料において、その
固相の体積分率Ｖｆは、デンドライト層の破砕片が混じ
ることもあって当初よりも一層高くなる。その結果、装
入口のゲート入口近傍において、半溶融鋳造材料の詰ま
りが発生して鋳物に欠けを生じたり、また液相の優先的
なゲート通過に伴いキャビティ内における半溶融鋳造材
料の充填圧力が変動するため鋳物に偏析を生じ易い、と
いった問題がある。
ように固相の体積分率Ｖｆが高く、またデンドライト層
が存在する場合には、半溶融鋳造材料をキャビティ内に
加圧充填する際、液相が優先的にゲートを通過するた
め、装入口内に残留する半溶融鋳造材料において、その
固相の体積分率Ｖｆは、デンドライト層の破砕片が混じ
ることもあって当初よりも一層高くなる。その結果、装
入口のゲート入口近傍において、半溶融鋳造材料の詰ま
りが発生して鋳物に欠けを生じたり、また液相の優先的
なゲート通過に伴いキャビティ内における半溶融鋳造材
料の充填圧力が変動するため鋳物に偏析を生じ易い、と
いった問題がある。
【０００６】本発明は前記に鑑み、固体鋳造材料の材質
を特定すると共にその固体鋳造材料におけるデンドライ
ト層の厚さｔと半溶融鋳造材料における固相の体積分率
Ｖｆとの関係を特定することによって、半溶融鋳造材料
の自立および直接把持による移送を可能にし、またその
成形性を良好にした前記鋳造方法を提供することを目的
とする。
を特定すると共にその固体鋳造材料におけるデンドライ
ト層の厚さｔと半溶融鋳造材料における固相の体積分率
Ｖｆとの関係を特定することによって、半溶融鋳造材料
の自立および直接把持による移送を可能にし、またその
成形性を良好にした前記鋳造方法を提供することを目的
とする。
【０００７】また本発明は、半溶融鋳造材料における固
相の体積分率Ｖｆを従来法に比べて大幅に低下し得るよ
うにして、その成形性を向上させ、また半溶融鋳造材料
の倒れを回避すると共にその把持による移送を可能にし
た前記鋳造方法を提供することを目的とする。
相の体積分率Ｖｆを従来法に比べて大幅に低下し得るよ
うにして、その成形性を向上させ、また半溶融鋳造材料
の倒れを回避すると共にその把持による移送を可能にし
た前記鋳造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る鋳造方法
は、自立する短柱状固体鋳造材料を加熱して、固相と液
相とが共存する半溶融鋳造材料を調製し、次いで前記半
溶融鋳造材料を把持して移送することにより鋳型の装入
口内に設置し、その後前記半溶融鋳造材料を、前記装入
口に連なるゲートを通過させて成形用キャビティ内に加
圧充填するに当り、前記固体鋳造材料はＡｌ合金より構
成され、その固体鋳造材料外周面のデンドライト層の厚
さｔをＸ軸に、また前記半溶融鋳造材料における固相の
体積分率ＶｆをＹ軸にそれぞれとったとき、前記デンド
ライト層の厚さｔが０mm≦ｔ≦１０mmにおいて、前記固
相の体積分率Ｖｆを（−３．１２５ｔ＋６０）％≦Ｖｆ
≦（−４．１６ｔ＋９５）％に設定することを特徴とす
る。
は、自立する短柱状固体鋳造材料を加熱して、固相と液
相とが共存する半溶融鋳造材料を調製し、次いで前記半
溶融鋳造材料を把持して移送することにより鋳型の装入
口内に設置し、その後前記半溶融鋳造材料を、前記装入
口に連なるゲートを通過させて成形用キャビティ内に加
圧充填するに当り、前記固体鋳造材料はＡｌ合金より構
成され、その固体鋳造材料外周面のデンドライト層の厚
さｔをＸ軸に、また前記半溶融鋳造材料における固相の
体積分率ＶｆをＹ軸にそれぞれとったとき、前記デンド
ライト層の厚さｔが０mm≦ｔ≦１０mmにおいて、前記固
相の体積分率Ｖｆを（−３．１２５ｔ＋６０）％≦Ｖｆ
≦（−４．１６ｔ＋９５）％に設定することを特徴とす
る。
【０００９】また第２発明に係る鋳造方法は、短柱状固
体鋳造材料を筒状ホルダ内に収めて、それら固体鋳造材
料および筒状ホルダを自立させる工程と、その筒状ホル
ダ内の前記固体鋳造材料を加熱して、固相と液相とが共
存する半溶融鋳造材料を調製する工程と、前記筒状ホル
ダを把持して前記半溶融鋳造材料を鋳型の装入口近傍に
移送する工程と、前記筒状ホルダ内から半溶融鋳造材料
を離脱させて前記装入口内に設置する工程と、前記半溶
融鋳造材料を、前記装入口に連なるゲートを通過させて
成形用キャビティ内に加圧充填する工程とを用いること
を特徴とする。
体鋳造材料を筒状ホルダ内に収めて、それら固体鋳造材
料および筒状ホルダを自立させる工程と、その筒状ホル
ダ内の前記固体鋳造材料を加熱して、固相と液相とが共
存する半溶融鋳造材料を調製する工程と、前記筒状ホル
ダを把持して前記半溶融鋳造材料を鋳型の装入口近傍に
移送する工程と、前記筒状ホルダ内から半溶融鋳造材料
を離脱させて前記装入口内に設置する工程と、前記半溶
融鋳造材料を、前記装入口に連なるゲートを通過させて
成形用キャビティ内に加圧充填する工程とを用いること
を特徴とする。
【００１０】
【作用】第１発明において、デンドライト層の厚さｔが
比較的厚い場合には固相の体積分率Ｖｆは低く設定さ
れ、一方、デンドライト層の厚さｔが比較的薄いか、ま
たはそのデンドライト層が無い場合には固相の体積分率
Ｖｆは高く設定される。
比較的厚い場合には固相の体積分率Ｖｆは低く設定さ
れ、一方、デンドライト層の厚さｔが比較的薄いか、ま
たはそのデンドライト層が無い場合には固相の体積分率
Ｖｆは高く設定される。
【００１１】したがって、前者においては、デンドライ
ト層の保形能により、また後者においては固相量の増加
に伴う保形能により半溶融鋳造材料の自立および直接把
持による移送が可能である。一方、成形性は、前者の場
合、固相の体積分率Ｖｆが低く、また後者の場合、デン
ドライト層が薄いか、或は無いので、良好となる。
ト層の保形能により、また後者においては固相量の増加
に伴う保形能により半溶融鋳造材料の自立および直接把
持による移送が可能である。一方、成形性は、前者の場
合、固相の体積分率Ｖｆが低く、また後者の場合、デン
ドライト層が薄いか、或は無いので、良好となる。
【００１２】デンドライト層の厚さｔ＝０とは、固体鋳
造材料に切削加工を施してデンドライト層を除去した場
合に該当する。厚さｔがｔ＞１０mmでは、デンドライト
層を破砕するために過大な加圧力を必要とするので、設
備コスト上好ましくない。
造材料に切削加工を施してデンドライト層を除去した場
合に該当する。厚さｔがｔ＞１０mmでは、デンドライト
層を破砕するために過大な加圧力を必要とするので、設
備コスト上好ましくない。
【００１３】また、固相の体積分率ＶｆがＶｆ＜（−
３．１２５ｔ＋６０）％では半溶融鋳造材料における液
相の溶け出し量が多くなるためその自立を維持すること
ができず、一方、Ｖｆ＞（−４．１６ｔ＋９５）％では
成形性が悪化して装入口内で半溶融鋳造材料の詰まりが
発生する。
３．１２５ｔ＋６０）％では半溶融鋳造材料における液
相の溶け出し量が多くなるためその自立を維持すること
ができず、一方、Ｖｆ＞（−４．１６ｔ＋９５）％では
成形性が悪化して装入口内で半溶融鋳造材料の詰まりが
発生する。
【００１４】第２発明において、固体鋳造材料を筒状ホ
ルダ内で加熱すると、半溶融鋳造材料における固相の体
積分率Ｖｆを下げても、その液相の外部への漏出を防止
することができ、またその半溶融鋳造材料の倒れを阻止
することができる。これは、歩留りの向上および液相の
漏出による加熱装置の損傷防止をもたらす。
ルダ内で加熱すると、半溶融鋳造材料における固相の体
積分率Ｖｆを下げても、その液相の外部への漏出を防止
することができ、またその半溶融鋳造材料の倒れを阻止
することができる。これは、歩留りの向上および液相の
漏出による加熱装置の損傷防止をもたらす。
【００１５】また固相の体積分率Ｖｆの低い半溶融鋳造
材料でも筒状ホルダを把持して、安定、且つ確実に移送
することが可能である。
材料でも筒状ホルダを把持して、安定、且つ確実に移送
することが可能である。
【００１６】さらに、加熱および移送中において、筒状
ホルダによる保温効果が得られるので、半溶融鋳造材料
調製のための加熱時間の短縮および半溶融鋳造材料の均
熱度の向上が図られる。
ホルダによる保温効果が得られるので、半溶融鋳造材料
調製のための加熱時間の短縮および半溶融鋳造材料の均
熱度の向上が図られる。
【００１７】その上、高温下での成形が可能であるか
ら、半溶融鋳造材料を連続的にゲートを通過させ、また
キャビティ内における半溶融鋳造材料の充填圧力を安定
させることが可能である等、半溶融鋳造材料の成形性を
向上させて欠け、偏析等のない高品質な鋳物を得ること
ができる。この高温下での成形は、鋳造材料の材質選定
幅を拡張する、といった効果をもたらす。
ら、半溶融鋳造材料を連続的にゲートを通過させ、また
キャビティ内における半溶融鋳造材料の充填圧力を安定
させることが可能である等、半溶融鋳造材料の成形性を
向上させて欠け、偏析等のない高品質な鋳物を得ること
ができる。この高温下での成形は、鋳造材料の材質選定
幅を拡張する、といった効果をもたらす。
【００１８】
〔実施例Ｉ〕図１は加圧鋳造装置の概略を示す。その加
圧鋳造装置の鋳型１は、水平な固定金型２と、それと対
向して上下方向に移動する可動金型３とよりなり、両型
２，３により断面円形の成形用キャビティ４およびその
一端に連通するゲート５が形成され、そのゲート５は固
定金型２の半溶融鋳造材料用装入口６に連通する。固定
金型２に、装入口６に連通するスリーブ７が設けられ、
そのスリーブ７に装入口６に挿脱される加圧プランジャ
８が摺動自在に嵌合される。
圧鋳造装置の鋳型１は、水平な固定金型２と、それと対
向して上下方向に移動する可動金型３とよりなり、両型
２，３により断面円形の成形用キャビティ４およびその
一端に連通するゲート５が形成され、そのゲート５は固
定金型２の半溶融鋳造材料用装入口６に連通する。固定
金型２に、装入口６に連通するスリーブ７が設けられ、
そのスリーブ７に装入口６に挿脱される加圧プランジャ
８が摺動自在に嵌合される。
【００１９】表１は、固体鋳造材料を構成するＡｌ合金
の組成を示す。
の組成を示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】固体鋳造材料は、Ａｌ合金組成の溶湯を用
い、電磁攪拌連続鋳造法の適用下で製造された長尺材よ
り切出されたもので短柱状をなす。
い、電磁攪拌連続鋳造法の適用下で製造された長尺材よ
り切出されたもので短柱状をなす。
【００２２】表２は、各種固体鋳造材料Ａ〜Ｄに関する
外周面のデンドライト層の厚さｔ、直径および長さを示
す。デンドライト層の厚さ変化は、その鋳造条件を変え
ることによってなされ、またデンドライト層よりも内側
の部分は等軸晶化されている。したがって、半溶融鋳造
材料における固相は球状をなす。
外周面のデンドライト層の厚さｔ、直径および長さを示
す。デンドライト層の厚さ変化は、その鋳造条件を変え
ることによってなされ、またデンドライト層よりも内側
の部分は等軸晶化されている。したがって、半溶融鋳造
材料における固相は球状をなす。
【００２３】
【表２】
【００２４】デンドライト層の厚さｔがｔ＝０である固
体鋳造材料Ｄは、固体鋳造材料Ｃの外周面に切削加工を
施してデンドライト層を除去したものである。
体鋳造材料Ｄは、固体鋳造材料Ｃの外周面に切削加工を
施してデンドライト層を除去したものである。
【００２５】図２に示すように、加熱テストを行うべ
く、誘導加熱装置における昇降自在の支持台９上に固体
鋳造材料Ａを立設し、その支持台９を上昇させて固体鋳
造材料Ａを加熱コイル１０内に設置した。次いで、固体
鋳造材料Ａを周波数 １ｋＨｚ、出力 ３７ｋＷの条件
で加熱して半溶融鋳造材料Ａ（固体鋳造材料と同一符号
を用いる。これは以下同じ）を調製し、その際、加熱温
度を５６８〜６００℃の範囲で変化させて固相の体積分
率Ｖｆを種々変化させた。また加熱時間は７分間（一
定）とし、半溶融鋳造材料Ａの温度分布を±３℃の範囲
内に収めた。
く、誘導加熱装置における昇降自在の支持台９上に固体
鋳造材料Ａを立設し、その支持台９を上昇させて固体鋳
造材料Ａを加熱コイル１０内に設置した。次いで、固体
鋳造材料Ａを周波数 １ｋＨｚ、出力 ３７ｋＷの条件
で加熱して半溶融鋳造材料Ａ（固体鋳造材料と同一符号
を用いる。これは以下同じ）を調製し、その際、加熱温
度を５６８〜６００℃の範囲で変化させて固相の体積分
率Ｖｆを種々変化させた。また加熱時間は７分間（一
定）とし、半溶融鋳造材料Ａの温度分布を±３℃の範囲
内に収めた。
【００２６】そして、各加熱温度毎に、半溶融鋳造材料
Ａが自立状態を維持し得るか否かを観察し、また固相の
体積分率Ｖｆを求めた。同様の加熱テストを、固体鋳造
材料Ｂ〜Ｄについても行った。
Ａが自立状態を維持し得るか否かを観察し、また固相の
体積分率Ｖｆを求めた。同様の加熱テストを、固体鋳造
材料Ｂ〜Ｄについても行った。
【００２７】次に、成形テストを行うべく、前記同様の
固体鋳造材料Ａ〜Ｄを用い、また前記同様の加熱処理を
行い、次いで、図３に示すように支持台９を下降させて
半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄを加熱コイル１０外に出し、自立
状態を維持しているものを把持具１１を介して、図１に
示すように、鋳型１の装入口６に装入し、加圧プランジ
ャ８の移動速度 ０．０７ｍ／sec 、鋳型温度 ２５０
℃、半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄのゲート通過速度 ２ｍ／se
c の条件で、半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄを加圧しつつゲート
５を通過させてキャビティ４内に高速層流逐次充填し
た。その後、加圧プランジャ８をストローク終端に保持
することによってキャビティ４内に充填された半溶融鋳
造材料Ａ〜Ｄに加圧力を付与し、その加圧下で半溶融鋳
造材料Ａ〜Ｄを凝固させて鋳物を得た。
固体鋳造材料Ａ〜Ｄを用い、また前記同様の加熱処理を
行い、次いで、図３に示すように支持台９を下降させて
半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄを加熱コイル１０外に出し、自立
状態を維持しているものを把持具１１を介して、図１に
示すように、鋳型１の装入口６に装入し、加圧プランジ
ャ８の移動速度 ０．０７ｍ／sec 、鋳型温度 ２５０
℃、半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄのゲート通過速度 ２ｍ／se
c の条件で、半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄを加圧しつつゲート
５を通過させてキャビティ４内に高速層流逐次充填し
た。その後、加圧プランジャ８をストローク終端に保持
することによってキャビティ４内に充填された半溶融鋳
造材料Ａ〜Ｄに加圧力を付与し、その加圧下で半溶融鋳
造材料Ａ〜Ｄを凝固させて鋳物を得た。
【００２８】表３は、前記加熱テストおよび成形テスト
結果を示す。表３において、「自立性」の欄は加熱テス
ト結果に該当し、「◎」印は半溶融鋳造材料において液
相の溶け出しが無く、その半溶融鋳造材料が自立状態を
確実に維持している場合を意味する。また「○」印は半
溶融鋳造材料において液相の溶け出しはあるが、その半
溶融鋳造材料が自立可能である場合を意味する。さらに
「×」印は半溶融鋳造材料において液相の溶け出し量が
多く、その半溶融鋳造材料が自立不可能であることを意
味する。
結果を示す。表３において、「自立性」の欄は加熱テス
ト結果に該当し、「◎」印は半溶融鋳造材料において液
相の溶け出しが無く、その半溶融鋳造材料が自立状態を
確実に維持している場合を意味する。また「○」印は半
溶融鋳造材料において液相の溶け出しはあるが、その半
溶融鋳造材料が自立可能である場合を意味する。さらに
「×」印は半溶融鋳造材料において液相の溶け出し量が
多く、その半溶融鋳造材料が自立不可能であることを意
味する。
【００２９】「成形性」の欄は、成形テスト結果に該当
し、「○」印は鋳造欠陥のない鋳物を得ることができる
場合を意味する。また「×」印は装入口６のゲート５入
口近傍において半溶融材料の詰まりが発生した場合を意
味する。さらに「−」印は、半溶融鋳造材料において液
相の溶け出し量が多いために把持具１１による移送を行
うことができず、したがって成形作業を行うことができ
なかったことを意味する。
し、「○」印は鋳造欠陥のない鋳物を得ることができる
場合を意味する。また「×」印は装入口６のゲート５入
口近傍において半溶融材料の詰まりが発生した場合を意
味する。さらに「−」印は、半溶融鋳造材料において液
相の溶け出し量が多いために把持具１１による移送を行
うことができず、したがって成形作業を行うことができ
なかったことを意味する。
【００３０】
【表３】
【００３１】表３において、「自立性」の欄が「◎」印
または「○」印であり、且つ「成形性」の欄が「○」印
である場合が本実施例の範囲である。
または「○」印であり、且つ「成形性」の欄が「○」印
である場合が本実施例の範囲である。
【００３２】前記同様の加熱テストおよび成形テスト
を、さらに他の固体鋳造材料を用いて行い、デンドライ
ト層の厚さｔが０mm≦ｔ≦１０mmにおいて、半溶融鋳造
材料の自立性が前記「◎」印または「○」印の状態とな
り、また成形性が「○」印の状態となる固相の体積分率
Ｖｆを求めたところ、図４の結果を得た。
を、さらに他の固体鋳造材料を用いて行い、デンドライ
ト層の厚さｔが０mm≦ｔ≦１０mmにおいて、半溶融鋳造
材料の自立性が前記「◎」印または「○」印の状態とな
り、また成形性が「○」印の状態となる固相の体積分率
Ｖｆを求めたところ、図４の結果を得た。
【００３３】即ち、図４において、固体鋳造材料外周面
のデンドライト層の厚さｔをＸ軸に、また半溶融鋳造材
料における固相の体積分率ＶｆをＹ軸にそれぞれとった
とき、デンドライト層の厚さｔが０mm≦ｔ≦１０mmにお
いて、固相の体積分率Ｖｆは（−３．１２５ｔ＋６０）
％≦Ｖｆ≦（−４．１６ｔ＋９５）％に設定される。な
お、固相の体積分率ＶｆがＶｆ≧（−２．９ｔ＋７５）
％において液相の溶け出しが無く、一方、Ｖｆ＜（−
２．９ｔ＋７５）％において、液相の溶け出しが発生す
る。図４には表３の各例を座標で示してある。
のデンドライト層の厚さｔをＸ軸に、また半溶融鋳造材
料における固相の体積分率ＶｆをＹ軸にそれぞれとった
とき、デンドライト層の厚さｔが０mm≦ｔ≦１０mmにお
いて、固相の体積分率Ｖｆは（−３．１２５ｔ＋６０）
％≦Ｖｆ≦（−４．１６ｔ＋９５）％に設定される。な
お、固相の体積分率ＶｆがＶｆ≧（−２．９ｔ＋７５）
％において液相の溶け出しが無く、一方、Ｖｆ＜（−
２．９ｔ＋７５）％において、液相の溶け出しが発生す
る。図４には表３の各例を座標で示してある。
【００３４】図４から明らかなように、デンドライト層
の厚さｔが比較的厚い場合には固相の体積分率Ｖｆは低
く設定され、一方、デンドライト層の厚さｔが比較的薄
いか、またはそのデンドライト層が無い場合には固相の
体積分率Ｖｆは高く設定される。
の厚さｔが比較的厚い場合には固相の体積分率Ｖｆは低
く設定され、一方、デンドライト層の厚さｔが比較的薄
いか、またはそのデンドライト層が無い場合には固相の
体積分率Ｖｆは高く設定される。
【００３５】したがって、前者においては、デンドライ
ト層の保形能により、また後者においては固相量の増加
に伴う保形能により半溶融鋳造材料の自立および直接把
持による移送が可能である。一方、成形性は、前者の場
合、固相の体積分率Ｖｆが低く、また後者の場合、デン
ドライト層が薄いか、或は無いので、良好となる。
ト層の保形能により、また後者においては固相量の増加
に伴う保形能により半溶融鋳造材料の自立および直接把
持による移送が可能である。一方、成形性は、前者の場
合、固相の体積分率Ｖｆが低く、また後者の場合、デン
ドライト層が薄いか、或は無いので、良好となる。
【００３６】〔実施例II〕図５は加圧鋳造装置の概略を
示す。その加圧鋳造装置の鋳型１は、垂直な固定金型２
と、それと対向して左右方向に移動する可動金型３とよ
りなり、両型２，３により断面円形の成形用キャビティ
４およびその下端に連通するゲート５が形成され、その
ゲート５は固定金型２の水平な半溶融鋳造材料用装入口
６に連通する。固定金型２に、装入口６に連通するスリ
ーブ７が設けられ、そのスリーブ７に、装入口６に挿脱
される加圧プランジャ８が摺動自在に嵌合される。また
可動金型３に装入口６に臨むロッド挿通孔１２が形成さ
れ、そのロッド挿通孔１２に押出しロッド１３が摺動自
在に嵌合される。
示す。その加圧鋳造装置の鋳型１は、垂直な固定金型２
と、それと対向して左右方向に移動する可動金型３とよ
りなり、両型２，３により断面円形の成形用キャビティ
４およびその下端に連通するゲート５が形成され、その
ゲート５は固定金型２の水平な半溶融鋳造材料用装入口
６に連通する。固定金型２に、装入口６に連通するスリ
ーブ７が設けられ、そのスリーブ７に、装入口６に挿脱
される加圧プランジャ８が摺動自在に嵌合される。また
可動金型３に装入口６に臨むロッド挿通孔１２が形成さ
れ、そのロッド挿通孔１２に押出しロッド１３が摺動自
在に嵌合される。
【００３７】実施例Ｉと同様の固体鋳造材料Ａ〜Ｄ（表
２参照）と、内径 ８１mm、外径８６mm、長さ １０５
mmで、且つ両端面を開放された半溶融鋳造材料用筒状ホ
ルダ１４を用意した。筒状ホルダ１４は、半溶融鋳造材
料の付着を防止すべく窒化ホウ素（ＢＮ）より構成され
ている。
２参照）と、内径 ８１mm、外径８６mm、長さ １０５
mmで、且つ両端面を開放された半溶融鋳造材料用筒状ホ
ルダ１４を用意した。筒状ホルダ１４は、半溶融鋳造材
料の付着を防止すべく窒化ホウ素（ＢＮ）より構成され
ている。
【００３８】図６に示すように、加熱テストを行うべ
く、固体鋳造材料Ａを筒状ホルダ１４内に収めてそれら
Ａ，１４を、誘導加熱装置における昇降自在の支持台９
上に、固体鋳造材料Ａ周りに等しい間隙が形成されるよ
うに立設し、その支持台９を上昇させて固体鋳造材料Ａ
および筒状ホルダ１４を加熱コイル１０内に設置した。
支持台９は、保温性の良いアルミナより構成されてい
る。次いで、固体鋳造材料Ａを周波数 １ｋＨｚ、出力
３７ｋＷの条件で加熱して半溶融鋳造材料Ａを調製
し、その際、加熱温度を５６８〜６００℃の範囲で変化
させて、固相の体積分率Ｖｆを種々変化させた。また加
熱時間は７分間（一定）とし、半溶融鋳造材料Ａの温度
分布を±３℃の範囲内に収めた。
く、固体鋳造材料Ａを筒状ホルダ１４内に収めてそれら
Ａ，１４を、誘導加熱装置における昇降自在の支持台９
上に、固体鋳造材料Ａ周りに等しい間隙が形成されるよ
うに立設し、その支持台９を上昇させて固体鋳造材料Ａ
および筒状ホルダ１４を加熱コイル１０内に設置した。
支持台９は、保温性の良いアルミナより構成されてい
る。次いで、固体鋳造材料Ａを周波数 １ｋＨｚ、出力
３７ｋＷの条件で加熱して半溶融鋳造材料Ａを調製
し、その際、加熱温度を５６８〜６００℃の範囲で変化
させて、固相の体積分率Ｖｆを種々変化させた。また加
熱時間は７分間（一定）とし、半溶融鋳造材料Ａの温度
分布を±３℃の範囲内に収めた。
【００３９】そして、各加熱温度毎に、半溶融鋳造材料
Ａにおける固相の体積分率Ｖｆを求め、また室温まで空
冷後固体鋳造材料Ａと筒状ホルダ１４との接触状態を目
視観察した。固体鋳造材料Ａの中には、図７に示すよう
に液相の溶け出し、または変形を生じて筒状ホルダ１４
に接触しているものと、接触していないものとがあっ
た。同様の加熱テストを、固体鋳造材料Ｂ〜Ｄについて
も行った。
Ａにおける固相の体積分率Ｖｆを求め、また室温まで空
冷後固体鋳造材料Ａと筒状ホルダ１４との接触状態を目
視観察した。固体鋳造材料Ａの中には、図７に示すよう
に液相の溶け出し、または変形を生じて筒状ホルダ１４
に接触しているものと、接触していないものとがあっ
た。同様の加熱テストを、固体鋳造材料Ｂ〜Ｄについて
も行った。
【００４０】次に、成形テストを行うべく、前記同様の
固体鋳造材料Ａ〜Ｄを用い、また前記同様の加熱処理を
行い、次いで、図８に示すように支持台９を下降させて
半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄおよび筒状ホルダ１４を加熱コイ
ル１０外に出し、自立状態を維持している筒状ホルダ１
４を把持具１１により把持して９０°回転させると共に
移送して、図９に示すように、筒状ホルダ１４および半
溶融鋳造材料Ａ〜Ｄの一部を鋳型１の装入口６口縁部に
装入した。この場合、固相の体積分率Ｖｆの低い半溶融
鋳造材料でも筒状ホルダ１４を把持して、安定、且つ確
実に移送することが可能である。
固体鋳造材料Ａ〜Ｄを用い、また前記同様の加熱処理を
行い、次いで、図８に示すように支持台９を下降させて
半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄおよび筒状ホルダ１４を加熱コイ
ル１０外に出し、自立状態を維持している筒状ホルダ１
４を把持具１１により把持して９０°回転させると共に
移送して、図９に示すように、筒状ホルダ１４および半
溶融鋳造材料Ａ〜Ｄの一部を鋳型１の装入口６口縁部に
装入した。この場合、固相の体積分率Ｖｆの低い半溶融
鋳造材料でも筒状ホルダ１４を把持して、安定、且つ確
実に移送することが可能である。
【００４１】図１０に示すように、押出しロッド１３を
前進させ、半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄを装入口６内に押出し
て筒状ホルダ１４から離脱させ、次いで筒状ホルダ１４
を両金型２，３間から移動させて両金型２，３を閉じ
た。
前進させ、半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄを装入口６内に押出し
て筒状ホルダ１４から離脱させ、次いで筒状ホルダ１４
を両金型２，３間から移動させて両金型２，３を閉じ
た。
【００４２】その後、図１１に示すように加圧プランジ
ャ８の移動速度 ０．５ｍ／sec 、鋳型温度 ２００
℃、半溶融鋳造材料のゲート通過速度 ２ｍ／sec の条
件で、半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄを加圧しつつゲート５を通
過させてキャビティ４内に高速層流逐次充填した。その
後、加圧プランジャ８をストローク終端に保持すること
によってキャビティ４内に充填された半溶融鋳造材料Ａ
〜Ｄに加圧力を付与し、その加圧下で半溶融鋳造材料Ａ
〜Ｄを凝固させて鋳物を得た。
ャ８の移動速度 ０．５ｍ／sec 、鋳型温度 ２００
℃、半溶融鋳造材料のゲート通過速度 ２ｍ／sec の条
件で、半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄを加圧しつつゲート５を通
過させてキャビティ４内に高速層流逐次充填した。その
後、加圧プランジャ８をストローク終端に保持すること
によってキャビティ４内に充填された半溶融鋳造材料Ａ
〜Ｄに加圧力を付与し、その加圧下で半溶融鋳造材料Ａ
〜Ｄを凝固させて鋳物を得た。
【００４３】この場合、半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄにおける
固相の体積分率Ｖｆを低下させた高温下での成形が可能
であるから、半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄを連続的にゲート５
を通過させ、またキャビティ４内における半溶融鋳造材
料Ａ〜Ｄの充填圧力を安定させることが可能である等、
半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄの成形性を向上させて欠け、偏析
等のない高品質な鋳物を得ることができる。
固相の体積分率Ｖｆを低下させた高温下での成形が可能
であるから、半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄを連続的にゲート５
を通過させ、またキャビティ４内における半溶融鋳造材
料Ａ〜Ｄの充填圧力を安定させることが可能である等、
半溶融鋳造材料Ａ〜Ｄの成形性を向上させて欠け、偏析
等のない高品質な鋳物を得ることができる。
【００４４】表４は、前記加熱テストおよび成形テスト
結果を示す。
結果を示す。
【００４５】表４において、「自立性」の欄は加熱テス
ト結果に該当し、「○」印は半溶融鋳造材料において液
相の溶け出しまたは変形が無く、その半溶融鋳造材料が
筒状ホルダ１４に接触していない場合を意味する。また
「×」印は半溶融鋳造材料において液相の溶け出しまた
は変形が生じて、その半溶融鋳造材料が、図７に示すよ
うに筒状ホルダ１４に接触している場合を意味する。
ト結果に該当し、「○」印は半溶融鋳造材料において液
相の溶け出しまたは変形が無く、その半溶融鋳造材料が
筒状ホルダ１４に接触していない場合を意味する。また
「×」印は半溶融鋳造材料において液相の溶け出しまた
は変形が生じて、その半溶融鋳造材料が、図７に示すよ
うに筒状ホルダ１４に接触している場合を意味する。
【００４６】「成形性」の欄は成形テスト結果に該当
し、「○」印は鋳造欠陥のない鋳物を得ることができる
場合を意味する。また「×」印は装入口６のゲート５入
口近傍において半溶融材料の詰まりが発生した場合を意
味する。さらに「−」印は、半溶融鋳造材料において液
相の溶け出し量が多いために把持具１１による移送を行
うことができないか、または移送を行えたとしても押出
しロッド１３が半溶融鋳造材料内に刺さってしまい筒状
ホルダ１４からの離脱を行うことができず、したがって
成形作業を行うことができなかったことを意味する。
し、「○」印は鋳造欠陥のない鋳物を得ることができる
場合を意味する。また「×」印は装入口６のゲート５入
口近傍において半溶融材料の詰まりが発生した場合を意
味する。さらに「−」印は、半溶融鋳造材料において液
相の溶け出し量が多いために把持具１１による移送を行
うことができないか、または移送を行えたとしても押出
しロッド１３が半溶融鋳造材料内に刺さってしまい筒状
ホルダ１４からの離脱を行うことができず、したがって
成形作業を行うことができなかったことを意味する。
【００４７】
【表４】
【００４８】表４において、「自立性」の欄が「×」印
であり、且つ「成形性」の欄が「○」印である場合が本
実施例の範囲である。なお、表３と４とを比較すると、
例えば半溶融鋳造材料Ａにおいて、加熱温度および固相
の体積分率Ｖｆが同一であるにもかかわらず、「自立
性」に関するデータが異なるが、これは筒状ホルダ１４
を使用しない場合と、筒状ホルダ１４を使用してその保
温効果を受けた場合との差に起因する。
であり、且つ「成形性」の欄が「○」印である場合が本
実施例の範囲である。なお、表３と４とを比較すると、
例えば半溶融鋳造材料Ａにおいて、加熱温度および固相
の体積分率Ｖｆが同一であるにもかかわらず、「自立
性」に関するデータが異なるが、これは筒状ホルダ１４
を使用しない場合と、筒状ホルダ１４を使用してその保
温効果を受けた場合との差に起因する。
【００４９】前記同様の加熱テストおよび成形テスト
を、さらに他の固体鋳造材料を用いて行い、デンドライ
ト層の厚さｔが０mm≦ｔ≦１０mmにおいて、半溶融鋳造
材料の自立性が前記「×」印の状態となり、また成形性
が「○」印の状態となる固相の体積分率Ｖｆを求めたと
ころ、図１２の結果を得た。
を、さらに他の固体鋳造材料を用いて行い、デンドライ
ト層の厚さｔが０mm≦ｔ≦１０mmにおいて、半溶融鋳造
材料の自立性が前記「×」印の状態となり、また成形性
が「○」印の状態となる固相の体積分率Ｖｆを求めたと
ころ、図１２の結果を得た。
【００５０】即ち、図１２において、固体鋳造材料外周
面のデンドライト層の厚さｔをＸ軸に、また半溶融鋳造
材料における固相の体積分率ＶｆをＹ軸にそれぞれとっ
たとき、デンドライト層の厚さｔが０mm≦ｔ≦１０mmに
おいて、固相の体積分率Ｖｆは２５％≦Ｖｆ≦（−４．
１６ｔ＋９５）％に設定される。図１２には表４の各例
を座標で示してある。
面のデンドライト層の厚さｔをＸ軸に、また半溶融鋳造
材料における固相の体積分率ＶｆをＹ軸にそれぞれとっ
たとき、デンドライト層の厚さｔが０mm≦ｔ≦１０mmに
おいて、固相の体積分率Ｖｆは２５％≦Ｖｆ≦（−４．
１６ｔ＋９５）％に設定される。図１２には表４の各例
を座標で示してある。
【００５１】図１２において、デンドライト層の厚さｔ
が０mm≦ｔ≦１０mmのとき、固相の体積分率Ｖｆが（−
２．９ｔ＋７５）％＜Ｖｆ≦（−４．１６ｔ＋９５）％
の範囲に存する半溶融鋳造材料は液相の溶け出しまたは
変形を生じているものの、筒状ホルダ１４を使用しなく
ても自立可能であるが、倒れを生じることもあるので、
筒状ホルダ１４を使用した方が歩留りが向上する。
が０mm≦ｔ≦１０mmのとき、固相の体積分率Ｖｆが（−
２．９ｔ＋７５）％＜Ｖｆ≦（−４．１６ｔ＋９５）％
の範囲に存する半溶融鋳造材料は液相の溶け出しまたは
変形を生じているものの、筒状ホルダ１４を使用しなく
ても自立可能であるが、倒れを生じることもあるので、
筒状ホルダ１４を使用した方が歩留りが向上する。
【００５２】また、固相の体積分率Ｖｆが２５％≦Ｖｆ
≦（−２．９ｔ＋７５）％の範囲に存する半溶融鋳造材
料は筒状ホルダ１４を使用しなければ倒れを生じる。
≦（−２．９ｔ＋７５）％の範囲に存する半溶融鋳造材
料は筒状ホルダ１４を使用しなければ倒れを生じる。
【００５３】図４と図１２とを比較すると明らかなよう
に、筒状ホルダ１４を用いると、それを用いない場合に
比べて固相の体積分率Ｖｆの低い範囲、即ちＶｆ＜（−
３．１２５ｔ＋６０）％において、成形可能領域を拡張
することができる。
に、筒状ホルダ１４を用いると、それを用いない場合に
比べて固相の体積分率Ｖｆの低い範囲、即ちＶｆ＜（−
３．１２５ｔ＋６０）％において、成形可能領域を拡張
することができる。
【００５４】また半溶融鋳造材料における固相の体積分
率Ｖｆを下げても、筒状ホルダ１４により液相の外部へ
の漏出を防止することができると共にその半溶融鋳造材
料の倒れを阻止することができる。これは、液相の漏出
による加熱装置の損傷防止および歩留りの向上をもたら
す。
率Ｖｆを下げても、筒状ホルダ１４により液相の外部へ
の漏出を防止することができると共にその半溶融鋳造材
料の倒れを阻止することができる。これは、液相の漏出
による加熱装置の損傷防止および歩留りの向上をもたら
す。
【００５５】次に、固体鋳造材料Ｃを用い、筒状ホルダ
１４を使用した場合と、使用しなかった場合について固
相の体積分率ＶｆがＶｆ＝５０％の半溶融鋳造材料Ｃを
調製するために必要な加熱時間および入熱量を調べたと
ころ、表５の結果を得た。加熱前の固体鋳造材料Ｃの温
度は２０℃であった。
１４を使用した場合と、使用しなかった場合について固
相の体積分率ＶｆがＶｆ＝５０％の半溶融鋳造材料Ｃを
調製するために必要な加熱時間および入熱量を調べたと
ころ、表５の結果を得た。加熱前の固体鋳造材料Ｃの温
度は２０℃であった。
【００５６】
【表５】
【００５７】表５から明らかなように、筒状ホルダ１４
を使用すると、その筒状ホルダ１４による保温効果が得
られるので、筒状ホルダ１４を使用しない場合に比べて
半溶融鋳造材料調製のための加熱時間を短縮し、また入
熱量を低減することができ、その上、半溶融鋳造材料の
均熱度を向上させることができる。
を使用すると、その筒状ホルダ１４による保温効果が得
られるので、筒状ホルダ１４を使用しない場合に比べて
半溶融鋳造材料調製のための加熱時間を短縮し、また入
熱量を低減することができ、その上、半溶融鋳造材料の
均熱度を向上させることができる。
【００５８】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、固体鋳造
材料としてＡｌ合金よりなるものを用いると共にその固
体鋳造材料におけるデンドライト層の厚さｔと半溶融鋳
造材料における固相の体積分率Ｖｆとの関係を前記のよ
うに特定することによって、鋳造品質の良好な鋳物を歩
留り良く量産することができる。
材料としてＡｌ合金よりなるものを用いると共にその固
体鋳造材料におけるデンドライト層の厚さｔと半溶融鋳
造材料における固相の体積分率Ｖｆとの関係を前記のよ
うに特定することによって、鋳造品質の良好な鋳物を歩
留り良く量産することができる。
【００５９】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加え、固相の体積分率Ｖｆの低い範囲
において成形可能領域を拡張することができる、といっ
た効果を有する。
載の発明の効果に加え、固相の体積分率Ｖｆの低い範囲
において成形可能領域を拡張することができる、といっ
た効果を有する。
【図１】加圧鋳造装置の一例を示す縦断側面図である。
【図２】固体鋳造材料の加熱方式の一例を示す要部縦断
側面図である。
側面図である。
【図３】半溶融鋳造材料の移送開始時の一例を示す要部
縦断側面図である。
縦断側面図である。
【図４】一例におけるデンドライト層の厚さと固相の体
積分率との関係を示すグラフである。
積分率との関係を示すグラフである。
【図５】加圧鋳造装置の他例を示す縦断側面図である。
【図６】固体鋳造材料の加熱方式の他例を示す要部縦断
側面図である。
側面図である。
【図７】加熱冷却後の固体鋳造材料と筒状ホルダとの関
係を示す要部縦断側面図である。
係を示す要部縦断側面図である。
【図８】半溶融鋳造材料の移送開始時の他例を示す要部
縦断側面図である。
縦断側面図である。
【図９】半溶融鋳造材料の移送終了時を示す縦断側面図
である。
である。
【図１０】半溶融鋳造材料を鋳型の装入口に設置した状
態を示す縦断側面図である。
態を示す縦断側面図である。
【図１１】半溶融鋳造材料をキャビティ内に充填する状
態を示す縦断側面図である。
態を示す縦断側面図である。
【図１２】他例におけるデンドライト層の厚さと固相の
体積分率との関係を示すグラフである。
体積分率との関係を示すグラフである。
１ 鋳型 ４ キャビティ ５ ゲート ６ 装入口 ８ 加圧プランジャ １１ 把持具 １３ 押出しロッド １４ 筒状ホルダ Ａ〜Ｄ 固体鋳造材料、半溶融鋳造材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 21/02 Ｃ２２Ｃ 21/02
Claims (4)
- 【請求項１】 自立する短柱状固体鋳造材料（Ａ〜Ｄ）
を加熱して、固相と液相とが共存する半溶融鋳造材料
（Ａ〜Ｄ）を調製し、次いで前記半溶融鋳造材料（Ａ〜
Ｄ）を把持して移送することにより鋳型（１）の装入口
（６）内に設置し、その後前記半溶融鋳造材料（Ａ〜
Ｄ）を、前記装入口（６）に連なるゲート（５）を通過
させて成形用キャビティ（４）内に加圧充填するに当
り、前記固体鋳造材料（Ａ〜Ｄ）はＡｌ合金より構成さ
れ、その固体鋳造材料（Ａ〜Ｄ）外周面のデンドライト
層の厚さｔをＸ軸に、また前記半溶融鋳造材料（Ａ〜
Ｄ）における固相の体積分率ＶｆをＹ軸にそれぞれとっ
たとき、前記デンドライト層の厚さｔが０mm≦ｔ≦１０
mmにおいて、前記固相の体積分率Ｖｆを（−３．１２５
ｔ＋６０）％≦Ｖｆ≦（−４．１６ｔ＋９５）％に設定
することを特徴とする鋳造方法。 - 【請求項２】 短柱状固体鋳造材料（Ａ〜Ｄ）を筒状ホ
ルダ（１４）内に収めて、それら固体鋳造材料（Ａ〜
Ｄ）および筒状ホルダ（１４）を自立させる工程と、そ
の筒状ホルダ（１４）内の前記固体鋳造材料（Ａ〜Ｄ）
を加熱して、固相と液相とが共存する半溶融鋳造材料
（Ａ〜Ｄ）を調製する工程と、前記筒状ホルダ（１４）
を把持して前記半溶融鋳造材料（Ａ〜Ｄ）を鋳型（１）
の装入口（６）近傍に移送する工程と、前記筒状ホルダ
（１４）内から半溶融鋳造材料（Ａ〜Ｄ）を離脱させて
前記装入口（６）内に設置する工程と、前記半溶融鋳造
材料（Ａ〜Ｄ）を、前記装入口（６）に連なるゲート
（５）を通過させて成形用キャビティ（４）内に加圧充
填する工程とを用いることを特徴とする鋳造方法。 - 【請求項３】 前記固体鋳造材料（Ａ〜Ｄ）はＡｌ合金
より構成され、その固体鋳造材料（Ａ〜Ｄ）外周面のデ
ンドライト層の厚さｔをＸ軸に、また前記半溶融鋳造材
料（Ａ〜Ｄ）における固相の体積分率ＶｆをＹ軸にそれ
ぞれとったとき、前記デンドライト層の厚さｔが０mm≦
ｔ≦１０mmにおいて、前記固相の体積分率Ｖｆを２５％
≦Ｖｆ≦（−４．１６ｔ＋９５）％に設定する、請求項
２記載の鋳造方法。 - 【請求項４】 前記固体鋳造材料（Ａ〜Ｄ）はＡｌ合金
より構成され、その固体鋳造材料（Ａ〜Ｄ）外周面のデ
ンドライト層の厚さｔをＸ軸に、また前記半溶融鋳造材
料（Ａ〜Ｄ）における固相の体積分率ＶｆをＹ軸にそれ
ぞれとったとき、前記デンドライト層の厚さｔが０mm≦
ｔ≦１０mmにおいて、前記固相の体積分率Ｖｆを２５％
≦Ｖｆ≦（−２．９ｔ＋７５）％に設定する、請求項２
記載の鋳造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5298435A JP2582037B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5298435A JP2582037B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 鋳造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07148565A JPH07148565A (ja) | 1995-06-13 |
| JP2582037B2 true JP2582037B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=17859676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5298435A Expired - Fee Related JP2582037B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2582037B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6428636B2 (en) * | 1999-07-26 | 2002-08-06 | Alcan International, Ltd. | Semi-solid concentration processing of metallic alloys |
| WO2016028229A1 (en) * | 2014-08-20 | 2016-02-25 | Agency For Science, Technology And Research | Metal article forming apparatus and methods for forming metal article |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP5298435A patent/JP2582037B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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|---|---|
| JPH07148565A (ja) | 1995-06-13 |
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