JP3081058B2 - Semi-solid metal processing method - Google Patents
Semi-solid metal processing methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は素材金属を半溶融状態
に加熱した後、パンチとダイスを使って金型内へ流動さ
せ充填させる、いわゆる、チクソ鍛造法の改良に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in the so-called thixoforging method, in which a material metal is heated to a semi-molten state and then flowed and filled into a mold using a punch and a die.
【0002】[0002]
【従来の技術】チクソ鍛造法は出願人が従来のチクソ鋳
造法を改良して発明し提案したものである(整理番号
ASTP0938、出願日 平成4年03月14日)。
チクソ鍛造法は従来、数多く研究されているチクソ鋳造
法の実用化のためなされたもので、加熱方法を改良する
のみで従来の方法によるのと同等かそれ以上の高品質を
持つ鍛造製品を得ることができる。2. Description of the Related Art The thixoforging method has been proposed by the applicant by inventing an improved conventional thixoforging method (reference number).
ASTP0938, filing date: March 14, 1992).
The thixoforging method has been used for the practical use of the thixocasting method, which has been studied a lot, and by simply improving the heating method, a forged product having a quality equal to or higher than that of the conventional method can be obtained. be able to.
【0003】一般に鍛造法に用いることのできる熱容量
をもった素材を加熱するには比較的長い時間を要する。
ましてや、出願人のチクソ鍛造法では素材の固相線から
液相率が50%以上になるまで材料の内外を均一な温度
に保ちつゝ加熱することを要する。In general, it takes a relatively long time to heat a material having a heat capacity that can be used for forging.
Furthermore, in the thixoforging method of the applicant, it is necessary to heat the inside and outside of the material while maintaining the temperature inside and outside the material until the liquidus ratio becomes 50% or more from the solidus line of the material.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、そのように
半溶融状態を長く維持すると、素材の表面が酸化し、酸
化皮膜が素材の表面全体に及ぶ。この酸化皮膜は、鍛造
の際、完成品内に混入し、製品欠陥を起こすおそれがあ
る。If the semi-molten state is maintained for a long time, the surface of the material is oxidized, and the oxide film covers the entire surface of the material. This oxide film may be mixed into the finished product during forging, causing a product defect.
【0005】一方、この酸化を防止するには、不活性ガ
ス内で加熱すれば解決するが、このためには、設備が大
型になる欠点がある。このため、従来は、酸化皮膜が形
成されても、極力これが完成品内に混入しないように種
々工夫がなされていた(たとえば、特公平2−5170
3号公報)。On the other hand, in order to prevent this oxidation, it is possible to solve the problem by heating in an inert gas. However, for this purpose, there is a disadvantage that the equipment becomes large. For this reason, conventionally, even if an oxide film is formed, various measures have been taken so that the oxide film is not mixed into the finished product as much as possible (for example, Japanese Patent Publication No. 2-5170).
No. 3).
【0006】本発明者は、ビレットを加熱する際の酸化
皮膜の形成過程を十分に観察した結果、ビレットの外側
面の酸化皮膜の形成に特殊な現象が生ずるのを発見し
た。すなわち、ビレットの加熱に伴い、ビレットの外表
面の全体は一応の厚さの酸化皮膜が形成されるが、これ
が時間の経過に伴いビレットの外側面に形成された酸化
皮膜はその自重で下方に流下し、次第に、素材の下部の
酸化皮膜が、素材の上部のそれより厚くなる現象であ
る。The present inventor has thoroughly observed the formation process of the oxide film when heating the billet, and as a result, found that a special phenomenon occurs in the formation of the oxide film on the outer surface of the billet. In other words, with the heating of the billet, an oxide film of a certain thickness is formed on the entire outer surface of the billet, and this oxide film formed on the outer surface of the billet with time passes downward due to its own weight. It is a phenomenon in which the oxide film at the bottom of the material gradually becomes thicker than that at the top of the material.
【0007】本発明は係る現象に着目してなされたもの
で、その目的は完成品に極力酸化皮膜が混入しない半溶
融金属加工方法を提供することにある。The present invention has been made in view of such a phenomenon, and an object of the present invention is to provide a semi-molten metal processing method in which an oxide film is not mixed into a finished product as much as possible.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、ダイス内に挿
入した半溶融状態のビレットをパンチによって加圧し、
型内に形成したキャビティへ流動させて成形する半溶融
金属加工方法において、ビレットを半溶融状態に加熱し
た後、加熱の際に上側であった部分を先にしてダイス内
へ挿入し、パンチで加圧してキャビティへ向け流動させ
る点に特徴がある。According to the present invention, a semi-molten billet inserted into a die is pressed by a punch,
In the semi-molten metal processing method of flowing and molding into the cavity formed in the mold, after heating the billet to a semi-molten state, insert the upper part at the time of heating into the die first, and punch It is characterized in that it is pressurized and flows toward the cavity.
【0009】[0009]
【作用】本発明によれば、半溶融状態に加熱されたビレ
ットがその表面全体に酸化皮膜を形成するが、上側の酸
化皮膜が自重で下に流下し、厚く積層されていき、反対
にビレットの上側では酸化皮膜が常に下側のそれより薄
く形成されていくことになる。次の鍛造工程では加熱時
に上側になっていた部分を先にしてダイスに挿入し、酸
化皮膜が厚く形成された下側の部分を後に入れ、パンチ
でビレットを押す。すると、酸化皮膜の薄い部分が先に
キャビテイに進入し、完成品として成形される。酸化皮
膜の厚い部分はダイス内に残存する。According to the present invention, the billet heated in a semi-molten state forms an oxide film on the entire surface, but the upper oxide film flows down by its own weight, and is stacked thickly. On the upper side, the oxide film is always formed thinner than that on the lower side. In the next forging step, the upper part at the time of heating is inserted into the die first, the lower part where the oxide film is formed thicker is inserted later, and the billet is pressed with a punch. Then, the thin portion of the oxide film first enters the cavity and is formed as a finished product. The thick portion of the oxide film remains in the die.
【0010】[0010]
【実施例】以下、図示の実施例によってこの発明を説明
する。図中、1は半溶融金属鍛造機であり、素材加熱用
の加熱コンベア2、アルミニウム合金製の素材を塑性変
形させて成形する成形機3、および加熱された素材をコ
ンベア2から成形機3へ移送する搬送ロボット4とを備
えている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. In the figure, reference numeral 1 denotes a semi-molten metal forging machine, which is a heating conveyor 2 for heating a material, a forming machine 3 for plastically deforming and forming an aluminum alloy material, and a forming machine 3 for transferring a heated material from the conveyor 2 to the forming machine 3. And a transfer robot 4 for transferring.
【0011】加熱コンベア2はチェーンで連結されたス
テンレス製の多数の搬送パレット2aを備えている。搬
送パレット2a上にはビレットBを支持するための支持
台2bが設けられており、図示してない電動機により間
欠的に移送されるようになっている。2cは加熱コンベ
ア2の上部に設置された高周波誘導加熱用のコイルであ
り、昇降自在に設けられている。なお、図3に示された
2dは搬送コンベア2eを備えた電気炉、2fはビレッ
トBを搬送コンベア2eから加熱コンベア2へ移送する
搬送ロボットで、伸縮する腕とその先端に指を備えてい
る。なお、図1、図2は電気炉2dを省略して加熱工程
をすべて高周波誘導加熱で行う場合を示してある。The heating conveyor 2 has a number of stainless steel transfer pallets 2a connected by a chain. A support 2b for supporting the billet B is provided on the transport pallet 2a, and is intermittently transported by a motor (not shown). Reference numeral 2c denotes a high-frequency induction heating coil installed on the top of the heating conveyor 2, which is provided so as to be able to move up and down. In addition, 2d shown in FIG. 3 is an electric furnace equipped with a conveyor 2e, 2f is a transfer robot for transferring the billet B from the conveyor 2e to the heating conveyor 2, and has a telescopic arm and a finger at its tip. . 1 and 2 show a case where the electric furnace 2d is omitted and all heating steps are performed by high-frequency induction heating.
【0012】成形機3は加熱したビレットBを受けるダ
イス3aと、ダイスに挿入したビレットBを押圧するパ
ンチ3b、および、素材が流動して行く先の金型3cと
を備えた主フレームFを有する。ダイス3aは図5で示
すように、前記パンチ3bと協働する円形のダイス孔3
dと、そのダイス孔3dの底部中央に開口させたライナ
3eとを有する。ライナ3eは半溶融状態の素材金属が
パンチ3bで押圧されて流動するための流路をなすもの
であり、ダイス孔3dから下方へ伸びる垂直部とその底
部付近から分岐して側方へ伸びる複数の水平部とからな
り、その水平部はゲート3fを経て後述するキャビティ
3h内へ連通している。なお、金型3cは主フレームF
に支持された左右2本のバーガイドに支持されて左右に
分割される、いわゆる二つ割り型である。The molding machine 3 has a main frame F having a die 3a for receiving the heated billet B, a punch 3b for pressing the billet B inserted into the die, and a mold 3c to which the material flows. . As shown in FIG. 5, the die 3a has a circular die hole 3 cooperating with the punch 3b.
d, and a liner 3e opened at the center of the bottom of the die hole 3d. The liner 3e forms a flow path for the semi-molten material metal to flow by being pressed by the punch 3b, and includes a vertical portion extending downward from the die hole 3d and a plurality of branching portions extending from the vicinity of the bottom and extending laterally. The horizontal portion communicates with a cavity 3h to be described later via a gate 3f. The mold 3c is attached to the main frame F
This is a so-called split type, which is divided into left and right parts by being supported by two left and right bar guides supported by the same.
【0013】よって、図3、図4の実施例によれば、電
気炉2dにおいて不活性雰囲気中で多数のビレットBを
固相線直下の高温に一時に加熱する。そして、そこから
一個づつ取り出して搬送コンベア2e、搬送ロボット2
fを経て加熱コンベア2の支持台2b上へ載置される。
支持台2bは予め設定した時間ごとに間欠的に移動した
り停止したりする。そして、搬送パレット2aが停止す
る都度、コイル2cが下降してビレットBの外周から誘
導加熱を行い、搬送パレット2aが移動するときには加
熱を中断して上方へ退避する。こうして最終行程に達す
るまでにビレットBはその材料の固相線を越え、液相と
固相とが混在した半溶融状態になる温度まで加熱され
る。Therefore, according to the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, a large number of billets B are heated to a high temperature immediately below the solidus line in an electric furnace 2d in an inert atmosphere. Then, they are taken out one by one from there, the conveyor 2e,
f, and is placed on the support 2b of the heating conveyor 2.
The support 2b moves and stops intermittently at preset time intervals. Each time the transport pallet 2a stops, the coil 2c descends to perform induction heating from the outer periphery of the billet B. When the transport pallet 2a moves, the heating is interrupted and retracted upward. In this way, the billet B is heated to a temperature at which the billet B crosses the solidus of the material and reaches a semi-molten state in which the liquid phase and the solid phase are mixed before reaching the final step.
【0014】搬送ロボット4は加熱コンベア2の最終工
程付近に設置され、加熱されたビレットBを搬送パレッ
ト2a上から成形機3へ移送する。すなわち、搬送ロボ
ット4は図6で示すように、鉛直方向に配された支軸4
aと、そこから放射方向へ伸びる支持腕4bとからなっ
ている。支持腕4bにはそれ自体回動と伸縮が可能な伸
縮腕4cが設けられており、その先端にビレットBをす
くい上げるバケット4dを備えている。バケット4dは
図8で示すように、ステンレス板など耐熱製の金属で作
られた薄いすくい板4eと、そこに立設された支え部材
4fとで構成されている。すくい板4eの先端は面取り
されており、ビレットBの下面に形成した酸化皮膜をす
くう際、削除する役割をする。なお、この実施例では支
え部材4fをすくい板4eと同じくステンレス板で半円
状の側壁として形成し、薄いすくい板4eからなるバケ
ット4dの剛性を補っているThe transfer robot 4 is installed near the final step of the heating conveyor 2, and transfers the heated billet B to the molding machine 3 from the transfer pallet 2a. That is, as shown in FIG. 6, the transfer robot 4 is provided with a support shaft 4 arranged in a vertical direction.
a and a support arm 4b extending in the radial direction therefrom. The support arm 4b is provided with a telescopic arm 4c that can rotate and expand and contract itself, and has a bucket 4d for scooping up the billet B at the tip thereof. As shown in FIG. 8, the bucket 4d includes a thin rake plate 4e made of a heat-resistant metal such as a stainless steel plate, and a support member 4f erected there. The tip of the rake plate 4e is chamfered and plays a role of removing the oxide film formed on the lower surface of the billet B when scooping. In this embodiment, the supporting member 4f is formed of a stainless steel plate as the rake plate 4e as a semicircular side wall to supplement the rigidity of the bucket 4d composed of the thin rake plate 4e.
【0015】よって、搬送ロボット4は先ず伸縮腕4c
を長く伸ばし、バケット4dを図2中の(1)の位置に
おいて、ビレットBの加熱が終了しコイル2cが上方へ
退避するまで待機させ、併せてコイル2cの漏洩磁気に
よって予熱しておく。図11で示すようにバケット4d
を予熱するにはコイル2cの直径と同じ程度の間隙に保
つのが好ましい。コイル2cが上方へ退避すると、図
8、図9で示すように、支持腕4bが回動して先端に設
けたバケット4dの薄いすくい板4dを搬送パレットの
支持台2bと加熱した素材との間へ素早く押し込んです
くい上げ、支軸4aを回動させてバケット4dを(2)
で示す成形機3の上へ移動させる。バケット4dがビレ
ットBをすくってダイス孔3dの上方に至ると、図10
および前出の図5で示すように、支持腕4bが回動して
バケット4cを反転させ、その結果、ビレットBはすく
い板4e上に立設した支え部材4fの上を滑ってダイス
孔3dへ加熱時上方に位置したベレットBを先頭にして
落下する。Therefore, the transfer robot 4 first has the telescopic arm 4c.
Is extended, and the bucket 4d is made to stand by at the position (1) in FIG. 2 until the heating of the billet B is completed and the coil 2c retreats upward, and is also preheated by the leakage magnetism of the coil 2c. Bucket 4d as shown in FIG.
In order to preheat the coil 2c, it is preferable to keep the gap as large as the diameter of the coil 2c. When the coil 2c retreats upward, as shown in FIGS. 8 and 9, the support arm 4b rotates to move the thin rake plate 4d of the bucket 4d provided at the tip between the support 2b of the transport pallet and the heated material. The bucket 4d is quickly pushed up into the space, and the support shaft 4a is rotated to lift the bucket 4d (2).
Is moved onto the molding machine 3 indicated by. When the bucket 4d scoops the billet B and reaches above the die hole 3d, FIG.
As shown in FIG. 5 described above, the support arm 4b pivots to invert the bucket 4c, and as a result, the billet B slides on the support member 4f erected on the rake plate 4e and slides into the die hole 3d. During heating, the pellet falls with the bellet B positioned above at the top.
【0016】ビレットBは加熱コンベア2によって半溶
融状態に加熱されつゝ工程端に至るが、この間、材料の
表面に酸化皮膜が成長する。材料の外側面に形成された
酸化皮膜はその自重で次第に下方へ流動して上部の酸化
皮膜が薄くなり下部の酸化皮膜が厚くなる。しかし、上
記のように、ビレットBはすくい板4e上に立設した支
え部材4fの上を滑ってダイス孔3dへ加熱時上方に位
置したビレットBを先頭にして落下する。その結果、ダ
イス孔3dへ収納されたビレットBをパンチ3bで強圧
した場合、先ず酸化皮膜の少ない加熱時上方に位置した
部分がキャビテイに進入するので、完成品への酸化皮膜
の混入が減少する。The billet B is heated to a semi-molten state by the heating conveyor 2 to reach the process end, during which an oxide film grows on the surface of the material. The oxide film formed on the outer surface of the material gradually flows downward by its own weight, so that the upper oxide film becomes thinner and the lower oxide film becomes thicker. However, as described above, the billet B slides on the support member 4f erected on the rake plate 4e and falls into the die hole 3d with the billet B positioned above at the top during heating. As a result, when the billet B housed in the die hole 3d is strongly pressed by the punch 3b, the upper portion of the oxide film which is located at the time of heating first enters the cavity when heated, so that the contamination of the oxide film into the finished product is reduced. .
【0017】その後、搬送ロボット4がビレットBをダ
イス孔3dへ搬送している間に、加熱コンベア2上で
は、搬送パレット2aの一個分が送られ、コイル2cに
よる加熱が行われている。そこで移送を終えたバケット
4dが再び当初の待機位置へ復帰せんとすれば(3)の
位置でコイル2cと衝突するので、伸縮腕4cを退去さ
せて支軸4aを回動させ、当初の角度位置まで戻したと
ころで伸縮腕4cを再び進出させてコイル2cに接近さ
せ予熱しつゝビレットBが所定の高温に達するのを待機
する。Thereafter, while the transfer robot 4 transfers the billet B to the die hole 3d, one transfer pallet 2a is sent on the heating conveyor 2, and the heating is performed by the coil 2c. Then, if the bucket 4d after the transfer is to return to the original standby position again, it collides with the coil 2c at the position (3). Therefore, the telescopic arm 4c is retracted and the support shaft 4a is rotated, and the initial angle is changed. After returning to the position, the telescopic arm 4c is advanced again to approach the coil 2c, and the preheating is performed. The billet B waits until the predetermined high temperature is reached.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、半溶融
状態に加熱したビレットBをダイス3へ挿入するに際し
て、加熱の際に上側になっていた部分を先にしてダイス
孔3d内へ挿入し、パンチ3bで加圧するから、完成品
への酸化皮膜の混入が減少する。As described above, according to the present invention, when the billet B heated to a semi-molten state is inserted into the die 3, the upper portion at the time of heating is first placed in the die hole 3d. And pressurized by the punch 3b, so that the mixing of the oxide film into the finished product is reduced.
【図1】半溶融金属鍛造機の正面図である。FIG. 1 is a front view of a semi-solid metal forging machine.
【図2】図1の平面図である。FIG. 2 is a plan view of FIG.
【図3】他の実施例を示す図1相当の正面図である。FIG. 3 is a front view corresponding to FIG. 1, showing another embodiment.
【図4】図3の平面図である。FIG. 4 is a plan view of FIG. 3;
【図5】図2中のV−V線断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 2;
【図6】搬送ロボット4の側面図である。6 is a side view of the transfer robot 4. FIG.
【図7】その平面図である。FIG. 7 is a plan view thereof.
【図8】図2中のVIII−VIII線断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 2;
【図9】異なる工程を示す図8相当の断面図である。FIG. 9 is a sectional view corresponding to FIG. 8, showing a different step.
【図10】異なる工程を示す図8相当の断面図である。FIG. 10 is a sectional view corresponding to FIG. 8, showing a different step.
【図11】コイル2cの磁束密度を示す特性図である。FIG. 11 is a characteristic diagram showing a magnetic flux density of the coil 2c.
2・・・加熱コンベア 2d・・電気炉 2e・・搬送コンベア 3a・・ダイス 3b・・パンチ 4・・・搬送ロボット 4d・・バケット 2 ・ ・ ・ Heating conveyor 2d ・ ・ Electric furnace 2e ・ ・ Transfer conveyor 3a ・ ・ Dice 3b ・ ・ Punch 4 ・ ・ ・ Transport robot 4d ・ ・ Bucket
Claims (1)
トをパンチによって加圧し、型内に形成したキャビティ
へ流動させて成形する半溶融金属加工方法において、ビ
レットを半溶融状態に加熱した後、加熱の際に上側であ
った部分を先にしてダイス内へ挿入し、パンチで加圧し
てキャビティへ向け流動させる半溶融金属加工方法。In a semi-molten metal processing method in which a semi-molten billet inserted into a die is pressurized by a punch and flows into a cavity formed in a mold to form the billet, the billet is heated to a semi-molten state. A semi-molten metal processing method in which the upper part at the time of heating is inserted into a die first, and then pressurized with a punch to flow toward a cavity.
Priority Applications (1)
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JP04093458A JP3081058B2 (en) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | Semi-solid metal processing method |
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JPH05261506A JPH05261506A (en) | 1993-10-12 |
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- 1992-03-19 JP JP04093458A patent/JP3081058B2/en not_active Expired - Fee Related
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