JP2876392B2 - Thixocasting method - Google Patents
Thixocasting methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はチクソキャスティン
グ法に関する。[0001] The present invention relates to a thixocasting method .
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、チクソキャスティング法に用いら
れる合金材料としては、その示差熱分析曲線において、
共晶成分の溶解による第１吸熱部と、共晶点よりも高融
点の成分の溶解による第２吸熱部とが存在し、共晶成分
の溶融開始点および高融点の成分の溶融終了点間を結ぶ
直線と第１吸熱部との間の距離の最大値をａとし、また
その直線と第２吸熱部との間の距離の最大値をｂとした
とき、両最大値の比ｂ／ａがｂ／ａ＞０．１であるもの
が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, it has been used for thixocasting.
The alloy material used in the differential thermal analysis curve
There is a first endothermic part due to the dissolution of the eutectic component and a second endothermic part due to the dissolution of the component having a higher melting point than the eutectic point, between the melting start point of the eutectic component and the melting end point of the high melting point component. Is the maximum value of the distance between the straight line connecting the two and the first heat absorbing portion, and b is the maximum value of the distance between the straight line and the second heat absorbing portion. Are known where b / a> 0.1.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】チクソキャスティング
法の実施に当っては、合金材料に加熱処理を施して、固
相（略固体となっている相、以下同じ）と液相とが共存
する半溶融合金材料を調製し、次いで、加圧下で、半溶
融合金材料の鋳型キャビティへの充填と、それに次ぐ半
溶融合金材料の凝固とを行う、といった方法が採用され
る。In carrying out the thixocasting method, the alloy material is subjected to a heat treatment so that a solid phase (a substantially solid phase, the same applies hereinafter) and a liquid phase coexist. A method is used in which a molten alloy material is prepared, and then, under pressure, the semi-molten alloy material is filled into a mold cavity, and then the semi-molten alloy material is solidified.
【０００４】しかしながら前記半溶融合金材料において
は、その高融点の成分がコロイド状であると共に軟化し
ており、また前記比ｂ／ａがｂ／ａ＞０．１であること
から高融点の成分の凝固熱量が大、したがってその成分
が凝固するまでの時間が比較的長くなる。However the in the semi-molten alloy material, a high melting point component since the component of the high melting point are softened with a colloidal, also the ratio b / a is b / a> 0.1 Has a large heat of coagulation, and the time required for its components to coagulate is relatively long.
【０００５】これらに起因して、前記半溶融合金材料に
おいては高融点の成分が凝集してその半溶融合金材料の
流動性が悪化するため、鋳物に湯境等の鋳造欠陥が生じ
易い、という問題があった。[0005] Due to these, the the fluidity of the semi-molten in the alloy material in components of high melting point aggregated its semi-molten alloy material is deteriorated, easily occurs casting defects of the hot water boundary such as casting, that There was a problem.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、半溶融状態に
おける高融点の成分の凝集を回避して良好な流動性を持
つ合金材料を用い、これにより湯境等の鋳造欠陥の無い
鋳物を得ることが可能なチクソキャスティング法を提供
することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has good fluidity by avoiding aggregation of high melting point components in a semi-molten state.
One of the alloy materials used, without casting defects such as cold shuts Thus
An object is to provide a thixocasting method capable of obtaining a casting .
【０００７】前記目的を達成するため本発明によれば、
合金材料に加熱処理を施して、固相と液相とが共存する
半溶融合金材料を調製し、次いで、加圧下で、半溶融合
金材料の鋳型キャビティへの充填と、それに次ぐ半溶融
合金材料の凝固とを行うチクソキャスティング法におい
て、前記合金材料として、示差熱分析曲線において共晶
成分の溶解による第１吸熱部と、共晶点よりも高融点の
成分の溶解による第２吸熱部とが存在し、前記共晶成分
の溶融開始点および前記高融点の成分の溶融終了点間を
結ぶ直線と前記第１吸熱部との間の距離の最大値をａと
し、また前記直線と前記第２吸熱部との間の距離の最大
値をｂとしたとき、両最大値の比ｂ／ａがｂ／ａ≦０．
１であるものを用いるチクソキャスティング法が提供さ
れる。[0007] To achieve the above object, according to the present invention,
Heat treatment of alloy material, solid phase and liquid phase coexist
A semi-solid alloy material is prepared and then, under pressure,
Filling the mold cavity with gold material and then semi-melting
Thixocasting method for solidifying alloy materials
Te, as the alloy material, a first heat absorbing part by differential thermal analysis curve odor Te eutectic component dissolution, and the second heat absorbing portion by the high melting point component soluble than the eutectic point exist, the eutectic component The maximum value of the distance between the straight line connecting the melting start point and the melting end point of the high melting point component and the first heat absorbing portion is a, and the distance between the straight line and the second heat absorbing portion. Is the maximum value of b, the ratio b / a of the two maximum values is b / a ≦ 0.
A thixocasting method is provided that uses the one that is 1.
【０００８】前記比ｂ／ａが、前記のようにｂ／ａ≦
０．１であれば、高融点の成分の凝固熱量が小、したが
ってその成分が凝固するまでの時間が短縮されるので、
半溶融合金材料において高融点の成分の凝集が回避され
る。これにより半溶融合金材料は良好な流動性を有する
ので、チクソキャスティング法の適用下、鋳造欠陥の無
い鋳物を得ることができる。 When the ratio b / a is equal to or less than b / a ≦
If 0.1, the heat of solidification of the high melting point component is small, and therefore the time until the component is solidified is shortened .
Aggregation of high melting point components in semi-solid alloy materials is avoided
You. This allows the semi-solid alloy material to have good fluidity
Therefore, under the application of the thixocasting method, no casting defects
A good casting can be obtained.
【０００９】[0009]
【００１０】ただし、半溶融合金材料の形状維持といっ
た理由から前記比ｂ／ａの下限値はｂ／ａ＝０．００５
であることが望ましい。However, the lower limit of the ratio b / a is b / a = 0.005 because of maintaining the shape of the semi-solid alloy material.
It is desirable that
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】表１は、チクソキャスティング用
合金材料としてのＡｌ合金材料の例Ａ1 ，Ａ2 およびＢ
1 〜Ｂ4 の組成を示す。これらの例Ａ1 等は、連続鋳造
法の適用下で鋳造された高品質な長尺連続鋳造材より切
出されたものであって、その鋳造に当ってはα−Ａｌの
球状化処理が行われている。Ａｌ合金材料の例Ａ 1 ，Ａ
2 は、本発明の範囲内に含まれるものであるから、以
後、便宜的に実施例Ａ 1 ，Ａ 2 と称し、一方、Ａｌ合金
材料の例Ｂ 1 〜Ｂ 4 は本発明の範囲内に含まれないもの
であるから、以後、便宜的に比較例Ｂ 1 〜Ｂ 4 と称す。 Table 1 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Examples A 1 of the Al alloy material as thixocasting alloy material, A 2 and B
The composition of 1 .about.B 4. These examples A 1 and the like, which has been cut out from the cast under the application of a continuous casting quality long continuous cast material, is hitting its casting spheroidization of alpha-Al Is being done. Examples of Al alloy materials A 1 , A
2 is included in the scope of the present invention.
After, for convenience referred to as Example A 1, A 2, whereas, Al alloy
Examples of materials B 1 to B 4 are not included in the scope of the present invention
Therefore, these are hereinafter referred to as Comparative Examples B 1 to B 4 for convenience .
【００１２】[0012]
【表１】 [Table 1]
【００１３】実施例Ａ1 について、示差走査熱量測定
（ＤＳＣ）を行ったところ、図１の結果を得た。図１の
示差熱分析曲線ｃにおいては、共晶成分、即ち、Ａｌ−
Ｓｉ共晶の溶解による第１吸熱部ｄと、共晶点よりも高
融点の成分、即ち、初晶Ｓｉの溶解による第２吸熱部ｅ
とが存在する。この場合、第１吸熱部ｄは、共晶成分の
溶融開始点ｆおよび高融点の成分の溶融終了点ｇ間を結
ぶ直線ｈから大幅に離間したピークｉを持つ山形をな
し、一方、第２吸熱部ｅは直線ｈに沿う平坦さを有す
る。[0013] For Example A 1, was subjected to differential scanning calorimetry (DSC), to obtain the results of Figure 1. In the differential thermal analysis curve c of FIG. 1, the eutectic component, that is, Al-
A first heat absorbing portion d due to dissolution of Si eutectic and a second heat absorbing portion e due to melting of a component having a higher melting point than the eutectic point, ie, primary Si
And exists. In this case, the first heat absorbing portion d forms a chevron having a peak i which is greatly separated from a straight line h connecting the melting start point f of the eutectic component and the melting end point g of the high melting point component, while The heat absorbing portion e has flatness along the straight line h.
【００１４】図２〜５は比較例Ｂ1 〜Ｂ4 の示差熱分析
曲線ｃを示す。比較例Ｂ1 〜Ｂ3 における第１，第２吸
熱部ｄ，ｅはそれぞれピークｉ，ｊを持つ山形をなす。
この場合、共晶成分はＡｌ−Ｓｉ共晶であり、また高融
点の成分はα−Ａｌである。比較例Ｂ4 においては、そ
れが共晶合金であることから山形をなす１つの吸熱部ｋ
のみが存在する。FIGS. 2 to 5 show the differential thermal analysis curves c of Comparative Examples B 1 to B 4 . The first and second heat absorbing portions d and e in Comparative Examples B 1 to B 3 form a mountain shape having peaks i and j, respectively.
In this case, the eutectic component is Al-Si eutectic, and the high melting point component is α-Al. In Comparative Example B 4, 1 single endothermic part k it to form a chevron from being a eutectic alloy
Only exists.
【００１５】次に、実施例Ａ1 ，Ａ2 および比較例Ｂ1
〜Ｂ4 の示差熱分析曲線ｃについて、直線ｈと第１吸熱
部ｄとの間の距離の最大値をａとし、またその直線ｈと
第２吸熱部ｅとの間の距離の最大値をｂとしたときの両
最大値の比ｂ／ａを求め、また実施例Ａ1 等について流
動性試験を行った。Next, Examples A 1 and A 2 and Comparative Example B 1
ＢB 4 , the maximum value of the distance between the straight line h and the first heat absorbing portion d is defined as a, and the maximum value of the distance between the straight line h and the second heat absorbing portion e is defined as a. seeking ratio b / a of both the maximum value when expressed by a and b, respectively, also were flowability test for such examples a 1.
【００１６】図６，７は流動性試験に用いられた加圧鋳
造機１を示す。その加圧鋳造機１は鋳型を備え、その鋳
型は鉛直な合せ面２ａ，３ａを有する固定金型２および
可動金型３よりなり、両合せ面２ａ，３ａ間に鋳物成形
用キャビティ４が形成される。固定金型２に半溶融状態
のＡｌ合金材料５を設置するチャンバ６が水平に形成さ
れ、そのチャンバ６はゲート７を介してキャビティ４に
連通する。また固定金型２に、チャンバ６に連通するス
リーブ８が水平に付設され、そのスリーブ８にチャンバ
６に挿脱される加圧プランジャ９が摺動自在に嵌合され
る。スリーブ８は、その周壁上部に材料挿入口１０を有
する。FIGS. 6 and 7 show the pressure casting machine 1 used for the fluidity test. The pressure casting machine 1 includes a mold, and the mold comprises a fixed mold 2 and a movable mold 3 having vertical mating surfaces 2a and 3a, and a casting molding cavity 4 is formed between the two mating surfaces 2a and 3a. Is done. A chamber 6 for placing the semi-molten Al alloy material 5 in the fixed mold 2 is formed horizontally, and the chamber 6 communicates with the cavity 4 via a gate 7. Further, a sleeve 8 communicating with the chamber 6 is horizontally attached to the fixed mold 2, and a pressurizing plunger 9 inserted into and removed from the chamber 6 is slidably fitted to the sleeve 8. The sleeve 8 has a material insertion port 10 in the upper part of the peripheral wall.
【００１７】キャビティ４は、ゲート７に連通する円形
部４ａと、その円形部４ａから延出して略凹字状をなす
屈曲部４ｂとからなる。The cavity 4 includes a circular portion 4a communicating with the gate 7, and a bent portion 4b extending from the circular portion 4a and having a substantially concave shape.
【００１８】流動性試験に当っては、先ず、直径５０m
m、長さ６５mmの実施例Ａ1 を誘導加熱装置の加熱コイ
ル内に設置し、周波数 １ｋＨｚ、最大出力 ３０ｋＷ
の条件で加熱して、固相と液相とが共存する半溶融状態
の実施例Ａ1 を調製した。この場合、固相率は５０％に
設定される。In the fluidity test, first, the diameter is 50 m
m, was placed in the heating in the coil of the induction heating device an example A 1 of length 65 mm, frequency 1 kHz, the maximum output 30kW
And heated at conditions, the solid and liquid phases were prepared Example A 1 of a semi-molten state coexist. In this case, the solid fraction is set to 50%.
【００１９】次いで、図６に示すように、半溶融状態の
実施例Ａ1 （符号５）をチャンバ６に設置し、その実施
例Ａ1 の鋳造温度 ５７２℃、加圧プランジャ９の移動
速度０．２０ｍ／sec 、金型温度 ２５０℃の条件で実
施例Ａ1 を加圧しつつゲート７を通過させてキャビティ
４内に注入し、その加圧下で凝固させた。Next, as shown in FIG. 6, an embodiment A 1 (symbol 5) in a semi-molten state is set in the chamber 6, and the casting temperature of the embodiment A 1 is 572 ° C., and the moving speed of the pressure plunger 9 is 0. .20m / sec, example a 1 at mold temperature of 250 ° C. and passed through a gate 7 while pressing injected into the cavity 4, was coagulated with its pressure.
【００２０】型開き後、キャビティ４の屈曲部４ｂに存
する凝固部分の重量を測定して、その重量を実施例Ａ1
の流動長とした。After opening the mold, the weight of the solidified portion existing in the bent portion 4b of the cavity 4 is measured, and the weight is measured in Example A 1.
Flow length.
【００２１】また実施例Ａ2 および比較例Ｂ1 〜Ｂ3 に
ついて前記同様の流動性試験を行い、それらの流動長を
測定した。比較例Ｂ4 の場合、それが共晶合金であるこ
とから半溶融状態にすることが難しい。よって流動長の
測定は溶融状態にて行われた。この比較例Ｂ4 はチクソ
キャスティング用合金材料としては不適である。[0021] performs the same fluidity test for Examples A 2 and Comparative Example B 1 ~B 3, to determine their flow length. For Comparative Example B 4, it is difficult to semi-molten state because it is a eutectic alloy. Therefore, the measurement of the flow length was performed in a molten state. Comparative Example B 4 is unsuitable as an alloy material for thixocasting.
【００２２】表２は、実施例Ａ1 等に関する前記比ｂ／
ａおよび流動長の比を示す。各流動長の比は比較例Ｂ1
の流動長を「１．０」として求められた。[0022] Table 2, the related etc. Example A 1 ratio b /
The ratio between a and the flow length is shown. Comparative Example B 1
Was determined as "1.0".
【００２３】[0023]
【表２】 [Table 2]
【００２４】表２から明らかなように、前記比ｂ／ａが
ｂ／ａ≦０．１である実施例Ａ1 ，Ａ2 は、ｂ／ａ＞
０．１である比較例Ｂ1 〜Ｂ3 に比べて、半溶融状態で
の流動性が良好であることが判る。このことから、図１
に示すように、第１吸熱部ｄは山形をなし、一方、第２
吸熱部ｅは直線ｈに沿う平坦さを有することが望ましい
といえる。このような示差熱分析曲線ｃを具備させるた
めにはＡｌ合金材料において、合金元素としてＳｉを１
３〜９０重量％含有させるのが良い。この含有量を逸脱
すると、前記のような示差熱分析曲線ｃは現出しない。As is clear from Table 2, in the examples A 1 and A 2 where the ratio b / a satisfies b / a ≦ 0.1, b / a>
As compared to Comparative Example B 1 .about.B 3 is 0.1, the fluidity of the semi-molten state is seen to be good. From this, FIG.
As shown in, the first heat absorbing part d form a chevron, while the second
It can be said that the heat absorbing portion e desirably has flatness along the straight line h. In order to provide such a differential thermal analysis curve c, in an Al alloy material, 1
The content is preferably 3 to 90% by weight. When the content deviates from this content, the differential thermal analysis curve c does not appear.
【００２５】次に、図６の加圧鋳造機１においてキャビ
ティ形状を変更し、また実施例Ａ1および比較例Ｂ1 を
用い、前記流動性試験と同一条件にて前記同様の鋳造作
業を行って、実施例Ａ1 に対応するＡｌ合金鋳物Ａ1 お
よび比較例Ｂ1 に対応するＡｌ合金鋳物Ｂ1 を得た。Next, change the cavity shape in casting machines 1 in Figure 6, also used in Example A 1 and Comparative Example B 1, performing the same casting operation in the fluidity test in the same conditions Te to obtain an Al alloy casting B 1 corresponding to the Al alloy castings a 1 and Comparative example B 1 corresponding to example a 1.
【００２６】図８において、（ａ）はＡｌ合金鋳物Ａ1
の金属組織を示す顕微鏡写真であり、また（ｂ）は
（ａ）の要部写図である。図８から、Ａｌ合金鋳物Ａ1
には湯境等の鋳造欠陥が生じておらず、健全であること
が判る。これは、半溶融状態における実施例Ａ1 の流動
性が良好であることに起因する。FIG. 8A shows an Al alloy casting A 1.
1 is a micrograph showing the metal structure of FIG. 1B, and FIG. FIG. 8 shows that the Al alloy casting A 1
No casting defect such as a hot water boundary occurred, indicating that the sample was sound. This is because the fluidity of the example A 1 in a semi-molten state is good.
【００２７】図９はＡｌ合金鋳物Ｂ1 の金属組織を示す
顕微鏡写真である。図９から、Ａｌ合金鋳物Ｂ1 にはそ
のマトリックスならびにマトリックスおよび球状α−Ａ
ｌ間に黒色の湯境が生じていることが判る。これは、半
溶融状態における比較例Ｂ1の流動性が悪いことに起因
する。この場合、マトリックスはＡｌ−Ｓｉ共晶（濃灰
色部分）とα−Ａｌ（薄灰色部分）とよりなる。[0027] Figure 9 is a photomicrograph showing the metallographic Al alloy castings B 1. From Figure 9, the matrix and the matrix in the Al alloy castings B 1 and spherical alpha-A
It can be seen that a black hot water boundary is formed between the points 1. This is due to the poor fluidity of Comparative Example B 1 in the semi-molten state. In this case, the matrix is composed of Al-Si eutectic (dark gray part) and α-Al (light gray part).
【００２８】なお、本発明における合金材料はＡｌ合金
材料に限定されない。 The alloy material in the present invention is not limited to an Al alloy material.
【００２９】[0029]
【発明の効果】本発明によれば、前記のような熱的特性
を具備することによって半溶融状態で良好な流動性を示
す合金材料を用いることにより、鋳造欠陥の無い健全な
鋳物を得ることが可能なチクソキャスティング法を提供
することができる。According to the present invention, a good flowability in a semi-molten state I'm in particular comprises a thermal characteristics, such as the shown
By using an alloy material, a thixocasting method capable of obtaining a sound casting without casting defects can be provided.
【図１】実施例Ａ1 の示差熱分析曲線である。1 is a differential thermal analysis curve of Example A 1.
【図２】比較例Ｂ1 の示差熱分析曲線である。2 is a differential thermal analysis curve of Comparative Example B 1.
【図３】比較例Ｂ2 の示差熱分析曲線である。3 is a differential thermal analysis curve of Comparative Example B 2.
【図４】比較例Ｂ3 の示差熱分析曲線である。4 is a differential thermal analysis curve of Comparative Example B 3.
【図５】比較例Ｂ4 の示差熱分析曲線である。5 is a differential thermal analysis curve of Comparative Example B 4.
【図６】加圧鋳造機の縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a pressure casting machine.
【図７】図６の７−７矢視図である。FIG. 7 is a view taken in the direction of arrow 7-7 in FIG. 6;
【図８】（ａ）はＡｌ合金鋳物Ａ1 の金属組織を示す顕
微鏡写真であり、（ｂ）は（ａ）の要部写図である。8 (a) is a photomicrograph showing the metallographic Al alloy castings A 1, a tracing of an essential portion showing the (b) is (a).
【図９】Ａｌ合金鋳物Ｂ1 の金属組織を示す顕微鏡写真
である。9 is a photomicrograph showing the metallographic Al alloy castings B 1.
ｃ 示差熱分析曲線 ｄ 第１吸熱部 ｅ 第２吸熱部 ｆ 溶融開始点 ｇ 溶融終了点 ｈ 直線 c Differential thermal analysis curve d First heat absorbing part e Second heat absorbing part f Melting start point g Melting end point h Straight line
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 21/00 Ｃ２２Ｃ 21/00 Ｚ 21/02 21/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI C22C 21/00 C22C 21/00 Z 21/02 21/02
Claims (1)
液相とが共存する半溶融合金材料を調製し、次いで、加
圧下で、半溶融合金材料の鋳型キャビティへの充填と、
それに次ぐ半溶融合金材料の凝固とを行うチクソキャス
ティング法において、前記合金材料として、示差熱分析
曲線（ｃ）において共晶成分の溶解による第１吸熱部
（ｄ）と、共晶点よりも高融点の成分の溶解による第２
吸熱部（ｅ）とが存在し、前記共晶成分の溶融開始点
（ｆ）および前記高融点の成分の溶融終了点（ｇ）間を
結ぶ直線（ｈ）と前記第１吸熱部（ｄ）との間の距離の
最大値をａとし、また前記直線（ｈ）と前記第２吸熱部
（ｅ）との間の距離の最大値をｂとしたとき、両最大値
の比ｂ／ａがｂ／ａ≦０．１であるものを用いることを
特徴とするチクソキャスティング法。An alloy material is subjected to a heat treatment to form a solid phase.
Prepare a semi-molten alloy material that coexists with the liquid phase, and then add
Filling the mold cavity with semi-solid alloy material under pressure;
Thixocas for solidifying the semi-solid alloy material next to it
In plating method, as the alloy material, the first heat absorbing portion by the differential thermal analysis curve (c) smell Te eutectic component dissolved in (d), due to the high melting point component soluble than the eutectic point second
A straight line (h) connecting a melting start point (f) of the eutectic component and a melting end point (g) of the high melting point component and the first heat absorbing portion (d). And the maximum value of the distance between the straight line (h) and the second heat absorbing portion (e) is b, the ratio b / a between the two maximum values is A thixocasting method using b / a ≦ 0.1.
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP7290489A JP2876392B2 (en) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | Thixocasting method |
| US08/728,435 US5993572A (en) | 1995-10-09 | 1996-10-09 | Thixocasting process, and thixocasting aluminum alloy material |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09111384A (en) | 1997-04-28 |
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