JP3088845B2 - Semi-solid metal forming equipment - Google Patents

Semi-solid metal forming equipment

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JP3088845B2
JP3088845B2 JP04152835A JP15283592A JP3088845B2 JP 3088845 B2 JP3088845 B2 JP 3088845B2 JP 04152835 A JP04152835 A JP 04152835A JP 15283592 A JP15283592 A JP 15283592A JP 3088845 B2 JP3088845 B2 JP 3088845B2
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oxide film
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清二 才川
満 澤瀬
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旭テック株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は主として軽合金を半溶
融状態に加熱した後、パンチで加圧して成形型内へ充填
する半溶融金属成形機の改良に関するもので、特に、製
品の組成中に素材加熱の際生じた酸化皮膜が混入するの
を防止するための装置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 a semi-molten metal forming machine in which a light alloy is heated to a semi-molten state and then pressed into a mold by pressing with a punch. The present invention relates to an apparatus for preventing an oxide film generated at the time of heating a material from being mixed into the apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、金属素材を加熱して半溶融状態
とし、その状態で金型に入れて成形する成形する、いわ
ゆるチクソキャスティング法は既に公知に属する(例え
ば、特開平3−221253号公報)。
2. Description of the Related Art In general, a so-called thixocasting method, in which a metal material is heated to a semi-molten state and then placed in a mold and molded, belongs to a publicly known technique (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-221253). ).

【0003】しかしながら、この種の加工法では素材が
高温に熱せられ表面が酸化し易いが、その酸化皮膜が材
料に随伴して型内に入り、製品の組成中に酸化物が混入
してその品質を低下されることがある。
However, in this type of processing, the material is heated to a high temperature and the surface is easily oxidized. However, the oxide film enters the mold accompanying the material, and the oxide is mixed into the composition of the product and the oxide film is formed. The quality may be reduced.

【0004】従来、そのような不具合を解消するため、
不活性ガス雰囲気で素材の加熱や成形工程を行い、酸化
皮膜の発生を回避することが行われるが、装置が大型化
し操業費も増大する不具合がある。
Conventionally, in order to solve such a problem,
The material is heated and formed in an inert gas atmosphere to avoid the formation of an oxide film. However, there is a problem that the apparatus becomes large and the operating cost increases.

【0005】更に、そのような不具合を解消するため、
表面の酸化皮膜をダイス内に残して、内部の酸化してい
ない部分のみを型内へ圧入することも考慮されている。
すなわち、図5で示すように、素材Mを受けるダイスD
とキャビティCとを連結するランナRに絞り段部Tを設
け、その絞り段部Tで酸化皮膜の移動を阻止して型内へ
流動するのを防ぐようにしてある。なお、Sはパンチで
ある。
Further, in order to solve such a problem,
It has also been considered that the oxide film on the surface is left in the die and only the unoxidized portion inside is pressed into the mold.
That is, as shown in FIG.
A throttle step T is provided in a runner R connecting the cavity C with the cavity C. The throttle step T prevents movement of the oxide film and prevents the oxide film from flowing into the mold. S is a punch.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな絞り段部Tを用いても酸化皮膜の移動を絞り段部T
で完全に阻止出来ず、ランナRに面した酸化皮膜のみな
らず、ランナRに面していない素材Mの底面や側面の酸
化皮膜が、上記酸化皮膜とともにランナRに進行し、更
にキャビティCに至り、成形後の製品の品質を低下させ
ることがあった。
However, even if such a stepped portion T is used, the movement of the oxide film is restricted by the stepped portion T.
And not only the oxide film facing the runner R, but also the oxide film on the bottom and side surfaces of the material M not facing the runner R proceeds to the runner R together with the oxide film and further into the cavity C. In some cases, the quality of the product after molding may be reduced.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明は上記した課題
を解消し、半溶融状態に加熱された素材の表面に付着し
た酸化皮膜が成形型内へ流入するのを最小限に抑制し得
る成形機を得ることを目的とするもので、パンチの進行
方向前方に配したダイスに有底のダイス孔を開口させ、
そのダイス孔に挿入したビレットを上方からパンチで押
圧し、底部に開口させたランナを介して給送し、ランナ
の他端に設けたキャビティに充填させるようにした半溶
融金属成形装置において、前記ダイス孔の底部に凹部を
設けた点に特徴がある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, and a mold capable of minimizing the flow of an oxide film adhered to the surface of a material heated to a semi-molten state into a mold. The purpose is to obtain a machine, open a bottomed die hole in the die arranged in the forward direction of the punch,
In a semi-molten metal forming apparatus, a billet inserted into the die hole is pressed with a punch from above, fed through a runner opened at the bottom, and filled into a cavity provided at the other end of the runner. It is characterized in that a concave portion is provided at the bottom of the die hole.

【0008】[0008]

【作用】ダイス孔に半溶融状態の素材を挿入しパンチに
よって強圧すると、素材のライナに面した部分が内部の
酸化されていない部分の先端に付着した状態でランナを
下方へ流動する。しかし、素材のライナに面していない
部分、すなわち、素材の底面の残余の部分や素材の側面
に形成された酸化皮膜が凹部に収容され、ライナへの進
行を阻止される。
When a material in a semi-molten state is inserted into a die hole and strongly pressed by a punch, the runner flows downward with the part of the material facing the liner adhered to the tip of an unoxidized part inside. However, the portion of the material that does not face the liner, that is, the remaining portion of the bottom surface of the material and the oxide film formed on the side surface of the material are accommodated in the concave portions and are prevented from proceeding to the liner.

【0009】[0009]

【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1において、1は成形型であり、ダイス2とそ
の側方に連結されたダイ3とからなっている。4はダイ
ス2と協働するパンチである。ダイス2ではマグネシウ
ム、アルミニウムなどの軽合金からなる円筒状のビレッ
トBを液相と固相とが混在する領域まで加熱し、前記パ
ンチ4で強圧してダイ3内へ給送される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a molding die, which comprises a die 2 and a die 3 connected to the side thereof. Reference numeral 4 denotes a punch that cooperates with the die 2. In the die 2, a cylindrical billet B made of a light alloy such as magnesium or aluminum is heated to a region where a liquid phase and a solid phase are mixed, and is strongly pressed by the punch 4 and fed into the die 3.

【0010】まず、素材として使用されるビレットBは
JIS規格によるAZ91、すなわち、9質量%のアル
ミニウム、1質量%の亜鉛を含むマグネシウム合金によ
って作られた直径75mm、高さ60mmの円柱状に形成さ
れている。
First, a billet B used as a material is formed into a cylindrical shape having a diameter of 75 mm and a height of 60 mm made of AZ91 according to JIS standard, that is, a magnesium alloy containing 9% by mass of aluminum and 1% by mass of zinc. Have been.

【0011】ダイス2にはビレットBの直径より僅かに
大径で、ビレットBの高さより深いダイス孔2aが上向
きに開設されている。ダイス孔2aの底部中央にはその
約1/3の面積を持つ有底のランナ2bが穿設され、そ
の底部よりやゝ上方に若干の距離を隔てた位置でランナ
2bから分岐しダイ3へ通じるブランチ2cが左右対称
に形成されている(図1では左のブランチのみ図示し、
右のブランチは省略した)。斯くて、ランナ2bの底
部、ブランチ2cより下方にランナ2bを進行している
材料の先端部分に含まれる酸化皮膜を除去するためのト
ラップ2dが構成される。
In the die 2, a die hole 2a slightly larger than the diameter of the billet B and deeper than the height of the billet B is opened upward. At the center of the bottom of the die hole 2a, a runner 2b having a bottom having an area of about 1/3 thereof is drilled. The runner 2b branches from the runner 2b at a position slightly apart from the bottom by a distance to the die 3. The leading branch 2c is formed symmetrically (only the left branch is shown in FIG. 1,
The right branch has been omitted). Thus, the trap 2d for removing the oxide film contained in the tip portion of the material advancing the runner 2b below the branch 2c at the bottom of the runner 2b is formed.

【0012】2fはダイス孔2aの底部に形成された円
環状の凹部で、2eは凹部2fとランナ2bの周囲との
間に形成された円環状の酸化皮膜阻止壁である。酸化皮
膜阻止壁2eは図2(a) で示すものでは、ダイス孔2a
の底面から一体的に形成され、その頂部は酸化皮膜を切
断し易いように山形に作られている。図2(b) で示すも
のでは、酸化皮膜阻止壁2eがリング状に形成され、ダ
イス2とは別体につくられている。すなわち、酸化皮膜
阻止壁2eは廉価で高温硬度の高い鋳鉄で作られてお
り、ダイス孔2aの縁に形成した段部に着脱可能に遊合
されている。そして、上縁は図2(a) の場合と同様に大
きく面取りされて山形に作られている。
Reference numeral 2f denotes an annular concave portion formed at the bottom of the die hole 2a, and 2e denotes an annular oxide film blocking wall formed between the concave portion 2f and the periphery of the runner 2b. The oxide film blocking wall 2e has a die hole 2a as shown in FIG.
Are formed integrally from the bottom surface, and the top is formed in a chevron to facilitate cutting the oxide film. In FIG. 2B, the oxide film blocking wall 2e is formed in a ring shape and is formed separately from the die 2. That is, the oxide film blocking wall 2e is made of inexpensive, high-temperature, high-hardness cast iron, and is detachably fitted to a step formed at the edge of the die hole 2a. And the upper edge is largely chamfered like in the case of FIG.

【0013】ダイ3は上下に分割される上型3aと下型
3bからなり、それらの間にキャビティ3cが形成され
ている。3dはキャビティ3c内へ進退可能に設けられ
たピンであり、製品に軸方向の孔を形成するものであ
る。3eは製品を下型3bから押し出すノックアウト、
3fはゲートである。
The die 3 comprises an upper die 3a and a lower die 3b which are vertically divided, and a cavity 3c is formed therebetween. Reference numeral 3d denotes a pin provided to be able to advance and retreat into the cavity 3c, and forms an axial hole in the product. 3e is a knockout for pushing the product out of the lower mold 3b,
3f is a gate.

【0014】次に、この成形型1による成形工程を説明
する。まず、不活性雰囲気内で高周波或いは低周波誘導
加熱によりビレットBを580℃に加熱する。マグネシ
ウム合金はこのとき液相成分と固相成分とからなる半溶
融状態となり、このとき液相の比率は約65%である。
Next, a molding process using the molding die 1 will be described. First, the billet B is heated to 580 ° C. by high frequency or low frequency induction heating in an inert atmosphere. At this time, the magnesium alloy is in a semi-molten state composed of a liquid phase component and a solid phase component, and at this time, the ratio of the liquid phase is about 65%.

【0015】次に、これをダイス孔2aへ挿入し、パン
チ4によって強圧する。ビレットBの下面はランナ2b
の周囲に形成した酸化皮膜阻止壁2e上に押しつけら
れ、表面の酸化皮膜が円板状に切断される。そして、そ
の内部の酸化されていない部分の先頭に細分化されてな
い円板状の酸化皮膜が付着した状態でランナ2b中へ押
し出される。そして、ランナ2bの底部に達すると、す
なわち、トラップ2dが流出した材料によって満たされ
ると、トラップ2d上部の酸化皮膜を含まない部分がブ
ランチ2c内へ膨出し、そこを経てキャビティ3cを充
填する。なお、先頭部分がトラップ2dに達すると、先
頭部分の酸化皮膜が内部の酸化されていない一部と一緒
にトラップ2d内に取り込まれ、キャビティ3cへ流失
しない。また、素材のライナ2bに面していない部分、
すなわち、ビレットBの下面の残余の部分(円環状の)
や素材の側面に形成された酸化皮膜は酸化皮膜阻止壁2
eによりライナ2bへ引き込まれるのが殆ど阻止され、
凹部2f内に取り込まれる。
Next, this is inserted into the die hole 2 a and strongly pressed by the punch 4. The underside of billet B is runner 2b
Is pressed against the oxide film blocking wall 2e formed around the substrate, and the oxide film on the surface is cut into a disk shape. Then, it is extruded into the runner 2b with an undivided disk-shaped oxide film adhered to the head of the non-oxidized portion inside. When the bottom of the runner 2b is reached, that is, when the trap 2d is filled with the material that has flowed out, a portion of the upper portion of the trap 2d that does not include an oxide film swells into the branch 2c, and fills the cavity 3c therethrough. When the leading portion reaches the trap 2d, the oxide film of the leading portion is taken into the trap 2d together with the unoxidized portion inside, and does not flow into the cavity 3c. Also, the portion of the material not facing the liner 2b,
That is, the remaining portion of the lower surface of the billet B (annular)
The oxide film formed on the side of the material or material is the oxide film blocking wall 2
e is almost prevented from being drawn into the liner 2b,
It is taken into the recess 2f.

【0016】ビレットBは当初、半溶融状態にあり、ダ
イス孔2aやランナ2b内で多少冷却される一方、そこ
を通過する際に受ける塑性変形によって発熱し流動性を
損なうことなくキャビティ3cに至る。なお、ビレット
Bがランナ2bへ押し出されてからキャビティ3cを充
填する迄の時間は約2秒であり、充填後、5秒間一層の
高圧を印加して成形を終了する。その後、ピン3dを引
き抜き、型を開いてノックアウト3eを作動させ製品を
取り出す。また、その際、ダイス2bを左右に割ってダ
イス2内、すなわちランナ2b、ブランチ2cおよび凹
部2f内に残された酸化皮膜を含んだ部分は、製品とと
もに取り出す。
The billet B is initially in a semi-molten state and is slightly cooled in the die holes 2a and the runners 2b, while reaching the cavities 3c without deteriorating the fluidity due to plastic deformation when passing through the holes. . The time from when the billet B is extruded into the runner 2b to when it fills the cavity 3c is about 2 seconds. After filling, the molding is completed by applying a further high pressure for 5 seconds. Thereafter, the pin 3d is pulled out, the mold is opened, and the knockout 3e is operated to take out the product. At this time, the portion including the oxide film left in the die 2 by dividing the die 2b into left and right, that is, in the runner 2b, the branch 2c, and the concave portion 2f is taken out together with the product.

【0017】図3および図4は、ダイス孔2aの底部に
形成された凹部2f、および酸化皮膜阻止壁2eの変形
例を示す。この凹部2fは、図2の凹部2fが円環状に
形成されているのに対し、所定の間隔をおいて4つの島
状に形成されている点が異なる。また、島状に形成され
た凹部2fとランナ2bの周囲との間に形成された酸化
皮膜阻止壁2eは不連続である。
FIGS. 3 and 4 show modified examples of the concave portion 2f formed at the bottom of the die hole 2a and the oxide film blocking wall 2e. The concave portion 2f is different from the concave portion 2f of FIG. 2 in that the concave portion 2f is formed in an annular shape, but is formed in four islands at predetermined intervals. Also, the oxide film blocking wall 2e formed between the island-shaped concave portion 2f and the periphery of the runner 2b is discontinuous.

【0018】本発明はダイス孔2aの底部の凹部2fを
円環状に形成しても、または島状に形成してもよいこと
はいうまでもない。また、本実施例ではビレットをパン
チで押圧するのに上方から行う例を示したが、本発明は
重力方向において上方を意味するものではなく、重力方
向で上下左右いずれの方向から行うものが含まれるのは
いうまでもない。
In the present invention, it goes without saying that the concave portion 2f at the bottom of the die hole 2a may be formed in an annular shape or an island shape. Further, in this embodiment, an example in which the billet is pressed from above by punching is shown.However, the present invention does not mean upward in the direction of gravity, but includes one performed from the top, bottom, left and right in the direction of gravity. Needless to say.

【0019】[0019]

【発明の効果】この発明は以上のように、ダイス孔の底
部に凹部を設けたものであるから、素材である加熱され
たビレットをパンチで押圧したとき、ビレットの酸化し
た表面のうち、ランナに面した部分は切断され細分化さ
れないからその除去が容易であり、しかも残余の酸化皮
膜は凹部に収容され、ランナ内へ引きこまれるのが殆ど
阻止されるので、製品への酸化物の混入を最小限に抑え
ることができ、優れた品質の成形品を得ることができる
効果がある。
As described above, according to the present invention, since the concave portion is provided at the bottom of the die hole, when the heated billet, which is a material, is pressed by a punch, the oxidized surface of the billet is removed from the runner. The portion facing the surface is cut and not fragmented, so it is easy to remove it. In addition, the remaining oxide film is housed in the concave portion and is almost prevented from being drawn into the runner. Is minimized, and there is an effect that a molded article of excellent quality can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】成形型1の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a molding die 1. FIG.

【図2】その要部の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a main part thereof.

【図3】他の実施例に係る要部の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a main part according to another embodiment.

【図4】図3のIV-IV 線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3;

【図5】従来の成形型を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a conventional molding die.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2・・・ダイス 2a・・ダイス孔 2b・・ランナ 2e・・酸化皮膜阻止壁 2f・・凹部 3c・・キャビティ 4・・・パンチ B・・・ビレット 2 ... Die 2a ... Die hole 2b ... Runner 2e ... Oxide film blocking wall 2f ... Recess 3c ... Cavity 4 ... Punch B ... Billet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 18/02 B22D 17/00 B22D 17/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B22D 18/02 B22D 17/00 B22D 17/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 パンチの進行方向前方に配したダイスに
有底のダイス孔を開口させ、そのダイス孔に挿入したビ
レットを上方からパンチで押圧し、底部に開口させたラ
ンナを介して給送し、ランナの他端に設けたキャビティ
に充填させるようにした半溶融金属成形装置において、
前記ダイス孔の底部に凹部を設けたことを特徴とする半
溶融金属成形装置。
1. A die having a bottom is opened in a die arranged in the forward direction of the punch, and a billet inserted in the die is pressed from above with a punch, and fed through a runner opened in the bottom. Then, in a semi-solid metal forming apparatus that is intended to fill the cavity provided at the other end of the runner,
A semi-molten metal forming apparatus, wherein a concave portion is provided at the bottom of the die hole.
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