JP3549055B2 - Die casting method for metal material molding in solid-liquid coexistence state, apparatus therefor, die casting method for semi-solid molding and apparatus therefor - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁気場を印加しつつ溶融金属を注湯して固液共存状態金属材料を製造する固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法、その装置、半凝固成形用ダイカスト方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固液共存状態金属材料の成形方法としての半凝固成形法とは、完全に凝固されずに所定の粘性を有する半凝固金属スラリを鋳造または鍛造してビレットや最終成形品を製造する加工法をいう。ここで半凝固金属スラリとは、半凝固領域の温度で液相と球状の結晶粒が適切な割合で混在した状態でチクソトロピー(Thixotropic)性により小さな力によっても変形が可能であり、かつ流動性に優れて液相のように成形加工が容易な状態の金属材料を意味する。
【０００３】
この種の半凝固成形法は、半溶融成形法とともに半凝固あるいは半溶融成形法とも呼ばれるが、ここで、半溶融成形法とは、半凝固成形法により製造されたビレットを半溶融状態のスラリに再加熱した後、このスラリを鋳造または鍛造させて最終製品に製造する加工法をいう。
【０００４】
そして、このような半凝固あるいは半溶融成形法は、鋳造や溶融鍛造など溶融金属を利用する一般的な成形方法に比べて色々な長所を有している。例えば、これら半凝固あるいは半溶融成形法で使用する半凝固金属スラリは溶融金属より低温で流動性を有するので、このスラリに露出されるダイの温度を溶融金属の場合よりさらに低めることができ、これによりダイの寿命が延びる。
【０００５】
また、スラリがシリンダに沿って押し出される時に乱流の発生が少なくて鋳造過程で空気の混入を減らし、これにより最終製品への気孔発生を減らすことができる。その他にも凝固収縮が少なくて作業性が改善され、製品の機械的特性および耐食性が向上し、製品の軽量化が可能である。これにより、自動車や航空機産業分野、電気電子情報通信装備などの新素材として利用できる。
【０００６】
一方、従来の半凝固成形法は、溶融金属を冷却する時に主に液相線以下の温度で攪拌して既に生成された樹脂状結晶組織を破砕することによって半凝固成形に適合するように球状の粒子に作る方法である。攪拌方法には、機械的攪拌法と電磁気的攪拌法、ガスバブリング、低周波、高周波あるいは電磁気波振動を利用するか、電気的衝撃による攪拌法などが利用された。
【０００７】
そして、液相固相混合物を製造する方法としては、溶融金属が固相化する間に強く攪拌しながら冷却している。さらに、この液相固相混合物を製造するための製造装置は、容器に固液混合物を注湯した状態で攪拌棒により攪拌するが、この攪拌棒は所定の粘性を有する固液混合物を攪拌して流動させることによって混合物内の樹脂状構造を破砕するか、破砕された樹脂状構造を分散させるものである。
【０００８】
ところが、上記液相固相混合物を製造する方法では、冷却過程で既に形成された樹脂状結晶形態を粉砕し、この粉砕した樹枝状結晶を結晶核として球状の結晶を得ているため、初期凝固層の形成による潜熱の発生により冷却速度の減少と製造時間の増加および攪拌容器内での温度不均一による不均一な結晶状態など多くの問題を有している。また、この液相固相混合物を製造するための製造装置の場合にも、機械的攪拌が有する限界によって容器内の温度分布が不均一であり、チャンバ内で作動するために作業時間および後続工程への連係が非常に難しい限界を有している(例えば、特許文献１参照。)。
【０００９】
また、半凝固合金スラリの製造方法としては、コイル付き電磁気場印加手段の内側に順次に冷却マニホールドおよび金型を備えている。そして、この金型の上側は溶融金属が連続して注湯されるように形成されており、冷却マニホールドには冷却水が流れて金型を冷却するように構成されている。さらに、上記半凝固合金スラリの製造装置による半凝固合金スラリの製造方法によれば、まず、金型の上側から溶融金属を注湯し、この溶融金属が金型内を通過しながら冷却マニホールドにより固相化領域を形成するが、ここで電磁気場印加手段により磁場が印加されて樹脂状組織を破砕しながら冷却が進み、下部からインゴットが形成される(例えば、特許文献２参照。)。
【００１０】
ところが、このような半凝固合金スラリの製造方法および装置においても、基本的な技術的思想は凝固が起きた後で振動を加えて樹脂状組織を破砕するものであるが、この場合にも上述のように工程上および組織構成上の多くの問題を有している。また、上記半凝固合金スラリの製造装置の場合にも溶融金属が上部から下部に進みながら連続してインゴットを形成するが、連続して成長させることによって金属の状態を調節しにくく、全体的な工程制御が困難である。また、電磁気場の印加以前の段階で既に前記容器を水冷するため、容器壁体付近と中心付近での温度差が激しい。
【００１１】
さらに、半溶融成形材の製造方法としては、合金中のあらゆる金属成分が液体状態に存在するように合金を加熱した後、得られる液体金属を液相線と固相線との間の温度に冷却する。この後、剪断力を加えて冷却される溶融金属から形成される樹脂状構造を破壊することによって半溶融成形材を製造している(例えば、特許文献３参照。)。
【００１２】
また、半凝固鋳造用金属スラリの製造方法としては、液相線温度の付近または液相線より５０℃まで高い温度で溶融金属を容器に注湯する。この後、溶融金属が冷却される過程で溶融金属の少なくとも一部が液相線温度以下になる時点、すなわち、最初に液相線温度を通過する時点で、例えば超音波振動により溶融金属に運動を加える。さらに、この溶融金属に運動を加えた後、徐々に冷却することによって粒相結晶形態の金属組織を有する半凝固鋳造用金属スラリを製造している(例えば、特許文献４参照。)。
【００１３】
ところが、上記半凝固鋳造用金属スラリの製造方法でも、超音波振動などの力が冷却初期に形成される樹脂状結晶組織を破砕するために使われている。また、注湯温度を液状線温度より高くすれば、粒相の結晶形態を得がたく、同時に溶湯を急激に冷却し難い。さらに、表面部と中心部の組織が不均一になる。
【００１４】
さらに、半溶融金属の成形方法としては、溶融金属を容器に注湯した後、振動バーを溶融金属中に浸漬させて溶融金属と直接接触させた状態で振動させて溶融金属に振動を与えている。具体的には、振動バーの振動力を溶融金属に伝達することによって、液相線温度以下で結晶核を有する固液共存状態の合金を形成する。この後、所定の液相率を示す成形温度まで溶融金属を容器内で冷却しながら３０秒以上６０分以下の間維持することによって結晶核を成長させて半溶融金属を得る。ところが、この方法で得られる結晶核の大きさは約１００μｍであり、工程時間が相当長く、所定大きさ以上の容器に適用し難い(例えば、特許文献５参照。)。
【００１５】
また、半溶融金属スラリの製造方法としては、冷却と攪拌とを同時に精密に制御することによって半溶融金属スラリを製造している。具体的には、溶融金属を混合容器に注湯した後、混合容器周囲に設置された固定子アセンブリを作動させて容器内の溶融金属を急速に攪拌するのに十分な起磁力を発生させる。さらに、混合容器の周囲に設けられて容器および溶融金属の温度を精密に調節する作用をするサーマルジャケットを利用して溶融金属の温度を急速に落とす。溶融金属が冷却される時に溶融金属は攪拌され続け、固相率が低い時には速い攪拌を提供し、固相率が高まるにつれて強まった起電力を提供する方式で調節される(例えば、特許文献６参照。)。
【００１６】
【特許文献１】
米国特許第３９４８６５０号明細書（第３−８欄および図３）
【００１７】
【特許文献２】
米国特許第４４６５１１８号明細書（第４−１２欄、図１、図２、図５および図６）
【００１８】
【特許文献３】
米国特許第４６９４８８１号明細書（第２−６欄）
【００１９】
【特許文献４】
特開平１１−３３６９２号公報（第３−５頁および図１）
【００２０】
【特許文献５】
特開平１０−１２８５１６号公報（第４−７頁および図３）
【００２１】
【特許文献６】
米国特許第６４３２１６０号明細書（第７−１５欄、図１Ａないし図２Ｂおよび図４）
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、上記従来の半凝固あるいは半溶融成形法およびその製造装置では、冷却過程で既に形成された樹脂状結晶形態を粉砕して粒相の金属組織にするために剪断力を利用している。したがって、溶融金属の少なくとも一部が液相線以下に下がってこそ振動などの力を加えるので初期凝固層の形成による潜熱の発生により冷却速度の減少および製造時間の増加など各種の問題を避けにくい。また、得られた金属組織も容器内での温度の不均一によって全体的に均一でかつ微細な組織を得難く、溶融金属の容器への注湯温度を調節しなければ容器壁面部と中心部との温度差によって組織の不均一性はさらに増大してしまう。
【００２３】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、より微細かつ均一な球状化粒子を得ると同時にエネルギ効率の改善、製造コストの節減、機械的性質の向上、鋳造工程の簡便化および製造時間短縮の利点を実現でき、短時間に高品質のダイカスト製品を製造できる固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法、その装置、半凝固成形用ダイカスト方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法は、筒状部内の所定領域に電磁気場があらかじめ印加されている状態で、この筒状部の所定領域に溶融金属を注湯して固液共存状態金属材料を製造する製造工程と、この製造工程にて前記筒状部内の所定領域に前記固液共存状態金属材料を製造した状態で、この固液共存状態金属材料を前記筒状部の一端側から押圧して、この筒状部の他端側の成形部に注湯する成形工程とを具備したものである。
【００２５】
そして、筒状部内の所定領域に電磁気場があらかじめ印加されている状態で、この筒状部の所定領域に溶融金属を注湯して固液共存状態金属材料を製造工程にて製造した後、この固液共存状態金属材料を成形工程にて押圧して成形部に注湯することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品を得ることができるとともに、液相線より高温での短時間の攪拌だけでも筒状部の壁面での核生成密度を顕著に高めて粒子の球状化を実現できる。また、製造された成形品の機械的性質の向上を実現できるとともに、電磁気場攪拌時間を大きく短縮できるので攪拌に必要なエネルギの消耗が少なく、全体工程が単純化され、かつ製品成形時間も短縮されて生産性を向上できる。よって、短時間に高品質のダイカスト製品を製造できる。
【００２６】
請求項２記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法は、請求項１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法において、筒状部は、軸方向を水平にして配設され、この筒状部内の所定領域は、この筒状部内の固液共存状態金属材料の流通を開閉する開閉手段と、この筒状部の一端に取り付けられた押圧手段との間の領域であるものである。
【００２７】
そして、軸方向を水平にして配設された筒状部内の所定領域を、この筒状部内の固液共存状態金属材料の流通を開閉する開閉手段と、この筒状部の一端に取り付けられた押圧手段との間に形成される領域とすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【００２８】
請求項３記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法は、請求項１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法において、筒状部は、この筒状部の一端側を下方に向けて傾斜させて配設され、この筒状部内の所定領域は、この筒状部の一端に取り付けられた押圧手段により閉鎖された領域であるものである。
【００２９】
そして、一端側を下方に向けて傾斜させて配設された筒状部内の所定領域を、一端が押圧手段により閉鎖された領域とすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【００３０】
請求項４記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法は、請求項１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法において、筒状部は、この筒状部の一端側が下方に向けて所定角度傾斜するように回動可能であり、この筒状部内の所定領域は、この筒状部の一端に取り付けられた押圧手段により閉鎖された領域であるものである。
【００３１】
そして、一端側が下方に向けて所定角度傾斜するように回動可能な筒状部とし、この筒状部内の所定領域を、押圧手段により閉鎖された領域とすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【００３２】
請求項５記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法は、請求項１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法において、筒状部は、この筒状部の一端側を下方に向けて垂直に配設され、この筒状部内の所定領域は、この筒状部の一端に取り付けられた押圧手段により閉鎖された領域であるものである。
【００３３】
そして、一端側を下方に向けて垂直に筒状部を配設し、この筒状部内の所定領域を、押圧手段により閉鎖された領域とすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【００３４】
請求項６記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法は、請求項１ないし５いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法において、製造工程は、筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯する前から電磁気場を印加するものである。
【００３５】
そして、製造工程にて筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯する前から電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品を容易に得ることができる。
【００３６】
請求項７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法は、請求項１ないし５いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法において、製造工程は、筒状部内の所定領域に溶融金属の注湯を開始すると同時に電磁気場を印加するものである。
【００３７】
そして、製造工程にて筒状部内の所定領域に溶融金属の注湯を開始すると同時に電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品を容易に得ることができる。
【００３８】
請求項８記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法は、請求項１ないし７いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法において、製造工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加するものである。
【００３９】
そして、製造工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【００４０】
請求項９記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法は、請求項１ないし７いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法において、製造工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加するものである。
【００４１】
そして、製造工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるので、より望ましい。
【００４２】
請求項１０記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法は、請求項１ないし７いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法において、製造工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加するものである。
【００４３】
そして、製造工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるので、より望ましい。
【００４４】
請求項１１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法は、請求項１ないし１０いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法において、製造工程にて電磁気場が印加された筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯した後に、この溶融金属を冷却する冷却工程を具備したものである。
【００４５】
そして、製造工程にて電磁気場が印加された筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯した後に、この溶融金属を冷却工程にて冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【００４６】
請求項１２記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法は、請求項１１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法において、冷却工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却するものである。
【００４７】
そして、冷却工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるから、より望ましい。
【００４８】
請求項１３記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法は、請求項１１または１２記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法において、冷却工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却するものである。
【００４９】
そして、冷却工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるから、より望ましい。
【００５０】
請求項１４記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法は、請求項１１または１２記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法において、冷却工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却するものである。
【００５１】
そして、冷却工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるから、より望ましい。
【００５２】
請求項１５記載の半凝固成形用ダイカスト方法は、請求項１ないし１４いずれか記載の固液共存状態金属材料は、半凝固金属スラリであるものである。
【００５３】
そして、請求項１ないし１４いずれか記載の固液共存状態金属材料が半凝固金属スラリであることにより、請求項１ないし１４いずれか記載の固液共存状態金属材料と同様の作用を有する。
【００５４】
請求項１６記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、所定の空間部に電磁気場を印加する攪拌部と、前記空間部に設けられ、前記攪拌部にて電磁気場があらかじめ印加されている状態で内部に溶融金属が注湯される筒状部と、この筒状部の一端に取り付けられ、この筒状部内で製造された固液共存状態金属材料を、前記筒状部の他端側に押圧する押圧手段と、前記筒状部の他端に取り付けられ、前記押圧手段での押圧により前記固液共存状態金属材料が注湯される成形空間を備えた成形部とを具備したものである。
【００５５】
そして、攪拌部により電磁気場が印加される所定の空間部に電磁気場があらかじめ印加されている状態で内部に溶融金属が注湯される筒状部を設け、この筒状部内に注湯されて溶融金属から製造された固液共存状態金属材料を筒状部の他端側に押圧する押圧手段を筒状部の一端に取り付けた。さらに、押圧手段での押圧により固液共存状態金属材料が注湯される成形空間を備えた成形部を筒状部の他端に設けた。この結果、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品を得ることができるとともに、液相線より高温での短時間の攪拌だけでも筒状部の壁面での核生成密度を顕著に高めて粒子の球状化を実現できる。また、製造された成形品の機械的性質の向上を実現できるとともに、電磁気場攪拌時間を大きく短縮できるので攪拌に必要なエネルギの消耗が少なく、全体工程が単純化され、かつ製品成形時間も短縮されて生産性を向上できる。よって、短時間に高品質のダイカスト製品を製造できる。
【００５６】
請求項１７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項１６記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、成形部は、筒状部の他端に取り付けられた固定部、この固定部に対して取り外し可能に取り付けられた移動部を備え、この成形部の成形空間は、前記固定部と移動部との間に形成されているものである。
【００５７】
そして、成形部は、筒状部の他端に取り付けられた固定部と、この固定部に対して取り外し可能に取り付けられた移動部とにより成形部を構成し、これら固定部と移動部との間に成形空間を形成したことにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【００５８】
請求項１８記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項１６または１７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、筒状部は、軸方向を水平にして配設され、この筒状部の他端側に設けられ、この筒状部内に注湯された溶融金属から固液共存状態金属材料を製造する間に、この筒状部の他端側を開閉可能に閉塞し、この筒状部内で製造された固液共存状態金属材料を押圧手段にて押圧する際に、この筒状部の他端側を開口させる開閉手段を具備したものである。
【００５９】
そして、軸方向を水平にして配設した筒状部の他端側に開閉手段を設け、この開閉手段にて筒状部内に注湯された溶融金属から固液共存状態金属材料を製造する間に、この筒状部の他端側を開閉可能に閉塞するとともに、この筒状部内で製造された固液共存状態金属材料を押圧手段にて押圧する際に、この筒状部の他端側を開口させたことにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【００６０】
請求項１９記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項１６または１７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、筒状部は、この筒状部の一端側を下方に向けて傾斜させて配設されたものである。
【００６１】
そして、一端側を下方に向けて傾斜させて筒状部を配設させたことにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【００６２】
請求項２０記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項１６または１７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、筒状部は、攪拌部にて電磁気場が印加される空間部に配設され、一端側に押圧手段が取り付けられ、この一端側を下方に向けて回動可能な第１の筒状部と、この第１の筒状部の回動により連通し、軸方向を水平にして配設された第２の筒状部とを備えたものである。
【００６３】
そして、一端側に押圧手段が取り付けられこの一端側を下方に向けて回動可能な第１の筒状部を、攪拌部にて電磁気場が印加される空間部に配設し、この第１の筒状部の回動により連通する第２の筒状部の軸方向を水平にして配設したことにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【００６４】
請求項２１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項１６または１７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、筒状部は、この筒状部の一端側を下方に向けて垂直に配設され、前記成形部に対して相対的に着脱可能であり、この筒状部内で固液共存状態金属材料が製造された後に前記成形部に接続されてから、この筒状部内の固液共存状態金属材料が押圧手段にて押圧されるものである。
【００６５】
そして、一端側を下方に向けて垂直に配設された筒状部を成形部に対して相対的に着脱可能とし、この筒状部内で固液共存状態金属材料が製造された後に成形部に接続されてから、この筒状部内の固液共存状態金属材料が押圧手段にて押圧されることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【００６６】
請求項２２記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項１６ないし２１いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、攪拌部は、筒状部内に溶融金属が注湯される前から電磁気場を印加するものである。
【００６７】
そして、攪拌部にて筒状部内に溶融金属が注湯される前から電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品を容易に得ることができる。
【００６８】
請求項２３記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項１６ないし２１いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、攪拌部は、筒状部内に溶融金属の注湯が開始されると同時に電磁気場を印加するものである。
【００６９】
そして、攪拌部にて筒状部内に溶融金属の注湯が開始されると同時に電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品を容易に得ることができる。
【００７０】
請求項２４記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項１６ないし２３いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、攪拌部は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加するものである。
【００７１】
そして、攪拌部にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【００７２】
請求項２５記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項１６ないし２３いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、攪拌部は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加するものである。
【００７３】
そして、攪拌部にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるから、より望ましい。
【００７４】
請求項２６記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項１６ないし２３いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、攪拌部は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加するものである。
【００７５】
そして、攪拌部にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるから、より望ましい。
【００７６】
請求項２７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項１６ないし２６いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、筒状部の温度を調節する温度調節装置を具備したものである。
【００７７】
そして、温度調節装置で筒状部の温度を調節することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができる。
【００７８】
請求項２８記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項２７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、温度調節装置は、冷却装置であるものである。
【００７９】
そして、温度調節装置を冷却装置とすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができる。
【００８０】
請求項２９記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項２７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、温度調節装置は、電気ヒータであるものである。
【００８１】
そして、温度調節装置を電気ヒータとすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができる。
【００８２】
請求項３０記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項２７ないし２９いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、温度調節装置は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却するものである。
【００８３】
そして、温度調節装置にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができるので、より望ましい。
【００８４】
請求項３１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項２７ないし３０いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、温度調節装置は、筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却するものである。
【００８５】
そして、温度調節装置にて筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができるので、より望ましい。
【００８６】
請求項３２記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置は、請求項２７ないし３０いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置において、温度調節装置は、筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却するものである。
【００８７】
そして、温度調節装置にて筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができるので、より望ましい。
【００８８】
請求項３３記載の半凝固成形用ダイカスト装置は、請求項１６ないし３２いずれか記載の固液共存状態金属材料は、半凝固金属スラリであるものである。
【００８９】
そして、請求項１６ないし３２いずれか記載の固液共存状態金属材料が半凝固金属スラリであることにより、請求項１６ないし３２いずれか記載の固液共存状態金属材料と同様の作用を有する。
【００９０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態での半凝固成形用ダイカスト方法を図面を参照して説明する。
【００９１】
まず、第１の実施の形態の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法としての半凝固成形用ダイカスト方法について説明する。
【００９２】
この半凝固成形用ダイカスト方法は、スリーブ２に溶融金属Ｍを注湯して半凝固金属スラリを製造した後で、この半凝固金属スラリを成形ダイ４に注湯して成形品をダイカストする固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法である。このとき、スリーブ２への溶融金属Ｍの注湯が完了する前に電磁気場を印加して攪拌する。すなわち、スリーブ２に溶融金属Ｍを注湯する前、このスリーブ２に溶融金属Ｍの注湯を開始すると同時に電磁気場による攪拌をすることによって、初期樹脂状組織の生成を遮断する。
すなわち、所定の空間部12に溶融金属Ｍが注湯されずに空いているスリーブ２を配置させ、この空いているスリーブ２の所定領域であるスラリ製造領域に電磁気場を印加する。このとき、電磁気場の印加は溶融金属Ｍを攪拌できる強度でなされる。
【００９３】
この後、図１に示すように、溶融金属Ｍを注湯温度Ｔｐでスリーブ２のスラリ製造領域に注湯する。このとき、スラリ製造領域では、電磁気場が印加されて溶融金属Ｍの攪拌が実施され得る状態とされている。なお、このとき、溶融金属Ｍの注湯と同時に電磁気場の攪拌を実施することもできる。
【００９４】
このように、スリーブ２への溶融金属Ｍの注湯が完了する前に電磁気場の攪拌を実施することによって、溶融金属Ｍが低温のスリーブ２の内壁で初期凝固層が形成されにくくなる。そして、このスリーブ２内のスラリ製造領域全体にわたって微細な結晶核が同時に発生し、このスラリ製造領域内の溶融金属Ｍ全体が均一に液相線温度直下に急速に冷却して多数の結晶核が同時に発生する。
【００９５】
すなわち、スラリ製造領域に溶融金属Ｍを注湯する前または注湯と同時に電磁気場を印加することによって活発な初期攪拌作用により内部の溶融金属Ｍと表面の溶融金属Ｍとがよく攪拌されて溶融金属Ｍ内での熱伝逹が速く、スリーブ２の内壁での初期凝固層の形成が抑制されるからである。
【００９６】
また、よく攪拌されている溶融金属Ｍと低温のスリーブ２の内壁との対流熱伝逹が増加して溶融金属Ｍ全体の温度を急速に冷却する。すなわち、注湯された溶融金属Ｍが注湯と同時に電磁気場攪拌により分散粒子に分散され、この分散粒子が結晶核としてスリーブ２内に均一に分布され、この結果、スラリ製造領域の全体にわたって温度差が発生しなくなる。これに対し、上述の従来の技術によれば、注湯された溶融金属Ｍが低温のスリーブ２の内壁と接触して急速な対流熱伝逹により初期凝固層での樹脂状結晶として成長する。
【００９７】
そして、このような原理は凝固潜熱と関連して説明できる。すなわち、スリーブ２の内壁面での溶融金属Ｍの初期凝固が発生しないので、もう凝固潜熱が発生せず、これにより溶融金属Ｍの冷却は単に溶融金属Ｍの比熱(凝固潜熱の約１／４００に過ぎない)に該当する程度の熱量の放出だけで可能になる。したがって、従来の技術においてスリーブ２の内側壁面部でよく発生する初期凝固層での樹脂状結晶が形成されずに、スラリ製造領域内の溶融金属Ｍがスリーブ２の壁面から中心部にわたって全体的に均一にかつ急速に温度が低下する様子を示す。このときの温度を下げるのに必要な時間は溶融金属Ｍの注湯後約１秒以上１０秒以下程度の短い時間にすぎない。この結果、多数の結晶核がスラリ製造領域内の溶融金属Ｍ全体にわたって均一に生成され、結晶核生成密度の増加により結晶核間の距離は非常に短くなって樹脂状結晶が形成されずに独立的に成長して構想粒子を形成する。
【００９８】
このとき、溶融金属Ｍの注湯温度Ｔｐは液相線温度以上、液相線＋１００℃以下の温度(溶湯過熱度＝０℃以上１００℃以下)に維持されることが望ましい。上述のように、溶融金属Ｍが注湯されたスラリ製造領域の内部全体が均一に冷却されるので、スリーブ２に溶融金属Ｍを注湯する前に液相線温度付近まで冷却する必要がなく、液相線温度より１００℃程度高い温度を維持してもよいからである。
【００９９】
一方、溶融金属Ｍをスラリ製造容器に注湯した後、溶融金属Ｍの一部が液相線以下になる時点でスラリ製造容器に電磁気場を印加する従来の方法によれば、スラリ製造容器の壁面に初期凝固層が形成されながら凝固潜熱が発生するが、凝固潜熱は比熱の約４００倍程度であるため、スラリ製造容器全体の溶融金属Ｍの温度が下がるには長時間がかかる。したがって、このような従来の方法では、液相線程度または液相線より５０℃程度高い温度まで溶融金属Ｍの温度を冷却した後、スラリ製造容器に注湯することが一般であった。したがって、このときには注湯される溶融金属Ｍの温度が適正温度になるまで待たねばならないが、この適性温度を調節することは実際工程では非常に難しい。
【０１００】
また、電磁気場攪拌を終了する時点は、図１に示すように、スリーブ２内の溶融金属Ｍが一部分でも、溶融金属Ｍの温度が液相線温度Ｔｌ以下に下がった時に、すなわち、この溶融金属Ｍの固相率が約０．００１程度で所定の結晶核が形成された後ならいつ終了しても余り問題にならない。すなわち、スリーブ２のスラリ製造領域に溶融金属Ｍを注湯してこの溶融金属Ｍを冷却する段階および後続する加圧によって成形ダイ４に注湯する段階まで電磁気場攪拌を継続させてもよい。すなわち、既にスリーブ２のスラリ製造領域全体にわたって結晶核が均一に分布しているために、この結晶核を中心として結晶粒が成長する段階での電磁気場攪拌は製造される半凝固金属スラリの特性に影響を及ぼさないからである。
【０１０１】
ただし、上記電磁気場攪拌は、スリーブ２内で半凝固金属スラリを製造する間にのみすれば十分なので、少なくとも溶融金属Ｍの固相率が０．００１以上０．７以下になるまで持続させる。さらに、エネルギ効率面からは、少なくともスラリ製造領域内の溶融金属Ｍの固相率が０．００１以上０．４以下になるまで持続させ、さらに望ましくは溶融金属Ｍの固相率が０．００１以上０．１以下になるまで持続させる。
【０１０２】
一方、スラリ製造領域に溶融金属Ｍを注湯して、均一な分布の結晶核を形成した後には、冷却工程としてスラリ製造領域を冷却して生成された結晶核の成長を加速させる。したがって、このような冷却工程での段階は、スラリ製造領域に溶融金属Ｍを注湯するときからしてもよい。また、上述のように、この冷却工程中にも電磁気場を持続的に印加させてもよい。
【０１０３】
さらに、このような冷却工程は、加圧によって半凝固金属スラリを成形ダイ４に注湯する段階まで持続できるが、溶融金属Ｍが０．１以上０．７以下の固相率に到達する時点ｔ２まで冷却工程を維持できる。このとき、溶融金属Ｍの冷却速度は０．２℃／ｓｅｃ以上５．０℃／ｓｅｃ以下程度になるが、結晶核の分布度および粒子の微細度によって０．２℃／ｓｅｃ以上２．０℃／ｓｅｃ以下にできる。
【０１０４】
この結果、所定の固相率を有する半凝固状態の半凝固金属スラリを製造でき、この半凝固金属スラリを直ちに加圧して成形ダイ４の成形空洞43に注湯してダイカストできる。
【０１０５】
このとき、半凝固状態の金属スラリの製造時間を顕著に短縮できるが、溶融金属Ｍのスリーブ２への注湯時点から固相率０．１以上０．７以下の半凝固金属スラリ形態の金属材料として形成される時点までかかる時間は３０秒以上６０秒以下にすぎない。これにより製造された半凝固金属スラリを使用してダイカストすれば均一にかつ緻密な球状の結晶構造を有する成形品を得ることができる。
【０１０６】
なお、このような半凝固成形用ダイカスト方法は、スリーブ２の軸方向が地面に対して水平に設置された水平式や、地面に対して傾いて設置された傾斜式、地面に対して軸方向を垂直にして設置された垂直式いずれであっても適用できる。
【０１０７】
このとき、スリーブ２が地面に対して水平に配置されている場合には、このスリーブ２のスラリ製造領域は、このスリーブ２内に設置されて開閉可能な開閉ドア23とプランジャ３とにより形成された領域となる。また、スリーブ２が地面に対して傾いて配置されている場合には、このスリーブ２のスラリ製造領域は、一端がプランジャ３により閉鎖されて形成された領域となる。さらに、プランジャ３が挿入されたスリーブ２の一端部を地面に向かうように、このスリーブ２が地面に対して垂直に配置されている場合には、スリーブ２のスラリ製造領域は一端がプランジャ３により閉鎖されて形成された領域となる。
【０１０８】
次に、上記半凝固成形用ダイカスト方法として用いられる半凝固成形用ダイカスト装置を図２および図３を参照して説明する。
【０１０９】
図２および図３に示す半凝固成形用ダイカスト装置は、攪拌部１を備えており、この攪拌部１の内側には、空間部12が設けられている。
【０１１０】
さらに、この攪拌部１には、電磁気場印加用コイル装置11が空間部12を取り囲むように形成されている。また、この攪拌部１の空間部12には、円筒状の筒状部としてのスリーブ２が取り付けられている。このスリーブ２の一端部には、加圧用の押圧手段としてのプランジャ３が挿入されており、このスリーブ２の他端には、成形部としての成形ダイ４が連結されている。
【０１１１】
そして、攪拌部１の空間部12と電磁気場印加用コイル装置11とは、図示しない別のフレーム構造により固定されている。また、この電磁気場印加用コイル装置11は、所定強度の電磁気場を空間部12に向けて発散するように構成されており、空間部12内に収容されたスリーブ２に注湯される溶融金属Ｍを電磁気攪拌する。そして、この電磁気場印加用コイル装置11は、図示しない制御部に電気的に接続されており、この制御部により強度および作動時間などが調節される。ここで、この電磁気場印加用コイル装置11は、通常の電磁気攪拌に使用できるコイル装置であればよい。
【０１１２】
さらに、電磁気場印加用コイル装置11は、図２に示すように、スリーブ２の上側中央部に開口形成された湯口21を中心として、この湯口21から上側に向けて延びた略円筒状の注湯用ジグ22の周囲に配置されている。このため、スリーブ２に注湯される溶融金属Ｍは、注湯段階から攪拌される。なお、このスリーブ２は、電磁気場攪拌により溶融金属Ｍを固液共存状態金属材料としての半凝固金属スラリに製造するスラリ製造容器の機能と、製造された半凝固金属スラリを成形ダイ４に案内する機能とを兼ねている。
【０１１３】
また、このスリーブ２の一端部には、プランジャ３が進退可能に挿入されている。さらに、このスリーブ２の他端部には、成形ダイ４が連結されている。そして、このスリーブ２は、細長略円筒状に形成されており、攪拌部１の空間部12内に設置されている。さらに、このスリーブ２の上部中央部には、溶融金属Ｍが注湯される円形状の湯口21が開口形成されており、この湯口21には、注湯容器としてのトリベ５からの注湯が容易になるように、上方に向けて拡開したラッパ状の注湯用ジグ22が攪拌部１の外側に延出するように取り付けられている。
【０１１４】
さらに、スリーブ２は金属材より成形されており、アルミナあるいは窒化アルミニウムなどの絶縁性素材より成形してもよい。ここで、このスリーブ２が金属材の場合には、このスリーブ２の融点が収容される溶融金属Ｍの温度より高いものを使用することが望ましい。そして、このスリーブ２に図示しない熱電対を内蔵させるとともに、この熱電対を制御部に電気的に接続させて、スリーブ２内の溶融金属Ｍの温度情報を制御部に送出させることもできる。
【０１１５】
また、このスリーブ２は、軸方向を地面に対して水平にした状態で配置されている。さらに、このスリーブ２内における他端側には、このスリーブ２内を開閉可能に閉塞する開閉手段としての開閉ドア23が取り付けられている。この開閉ドア23は、湯口21を通じて注湯された溶融金属Ｍを半凝固金属スラリに製造するために形成されており、成形ダイ４が連結されたスリーブ２の他端部に隣接した位置に取り付けられている。なお、この開閉ドア23は、スリーブ２内の溶融金属あるいは半凝固金属スラリの他端側への流通を開閉する。
【０１１６】
そして、この開閉ドア23は、スリーブ２内で半凝固金属スラリが製造される間にはこのスリーブ２内を閉鎖し、このスリーブ２内で製造された半凝固金属スラリをプランジャ３にて押圧して加圧する場合に開放する。このように、このスリーブ２の一側は、プランジャ３により閉鎖されており、このスリーブ２の他側は、開閉ドア23により閉鎖されてスリーブ２がスラリ製造容器として機能する。
【０１１７】
さらに、このスリーブ２は、図２および図３に示すように、単に溶融金属Ｍを収容できるように形成されているが、図４に示す第２の実施の形態のように、このスリーブ２に温度調節装置24を取り付けることもできる。そして、この温度調節装置24は、冷却装置および加熱装置の少なくともいずれか一方が、単独または複合的に適用される。そして、冷却装置としては、例えば、スリーブ２の外側を取り囲むように冷却水パイプ25がウォータジャケット状に取り付けられている。また、加熱装置としては、スリーブ２の外側に形成された図示しない電気ヒータなどである。そして、冷却水パイプ25は、スリーブ２の外側壁に設けられた別体の固定ブロック26に取り付けられる。さらに、スリーブ２に熱電対を内蔵させることもできる。この結果、冷却水パイプ25および電気ヒータによりスリーブ２内に収容された溶融金属Ｍを適正な速度で冷却できる。
【０１１８】
一方、スリーブ２の一端に挿入されたプランジャ３は、図示しない加圧装置に連結されてスリーブ２内をピストン往復動するものである。そして、このプランジャ３は、スリーブ２内で半凝固金属スラリの製造が完了した後に成形ダイ４の方向に向けて前進して半凝固金属スラリを成形ダイ４に注湯させる。
【０１１９】
さらに、スリーブ２の他端に連結される成形ダイ４は、固定部としての固定ダイ42と、この固定ダイ42に対して取り外し可能に取り付けられた移動部としての移動ダイ41とにより構成されている。そして、これら移動ダイ41と固定ダイ42との間に所定形状の成形空間としての成形空洞43が形成されており、この成形空洞43は、固定ダイ42から移動ダイ41を取り外すことにより開放される。さらに、固定ダイ42には成形空洞43に半凝固状態の半凝固金属スラリを注湯させる細長円筒状の注湯口44が貫通した状態で設けられている。この注湯口44は、スリーブ２の他端側に連通している。
【０１２０】
また、これら移動ダイ41および固定ダイ42のそれぞれは、矩形平板状の一対の支持プレート45a,45b間に挟持固定された状態で設置されている。これら一対の支持プレート45a,45bは、移動ダイ41と固定ダイ42とを支持する。さらに、移動ダイ41は成形が完了した後に固定ダイ42から分離されて成形空洞43に形成された成形品が分離できるように構成されている。
【０１２１】
次に、上記第１の実施の形態の半凝固成形用ダイカスト装置の作用を説明する。
【０１２２】
まず、図２に示すように、製造工程として攪拌部１の電磁気場印加用コイル装置11により、空間部12内に所定の周波数および強度の電磁気場を印加する。このとき、この空間部12に印加する電磁気場の電圧、周波数、強度は、例えば２５０Ｖ、６０Ｈｚ、５００Ｇａｕｓｓである。
【０１２３】
この状態で、図示しない炉で溶融された溶融金属Ｍをトリベ５により移送して電磁気場の影響下にあるスリーブ２内の所定領域としてのスラリ製造領域に注湯する。
【０１２４】
このとき、炉とスリーブ２とを直接連結して溶融された液相の溶融金属Ｍを直ちにスリーブ２内に注湯することもできる。また、このときの溶融金属Ｍは、上述のように液相線＋１００℃の温度となっていてもよい。
【０１２５】
このように、完全に溶融されて液相をなす溶融金属Ｍを電磁気攪拌が進んでいるスリーブ２内に注湯すれば、このスリーブ２全体にわたって微細な再結晶粒子が分布し、この再結晶粒子は速く成長して樹脂状構造の生成が生じなくなる。
【０１２６】
ここで、電磁気場印加用コイル装置11による電磁気場の印加は、溶融金属Ｍの注湯と同時にしてもよい。
【０１２７】
また、これら電磁気場印加用コイル装置11による電磁気場の印加は、上述のように、成形空洞43に半凝固金属スラリを注湯するまで継続させる。したがって、この電磁気場印加用コイル装置11による電磁気場の印加は、少なくとも溶融金属Ｍの固相率が０．００１以上０．７以下となるまで持続させる。ただし、エネルギ効率上、溶融金属Ｍの注湯後に、この溶融金属Ｍの固相率が０．００１以上０．４以下となるまで持続させることが望ましく、より望ましくは、この溶融金属Ｍの固相率が０．００１以上０．１以下となるまで持続させる。ここで、この電磁気場印加用コイル装置11による電磁気場の印加を継続させる時間は、予め実験により分かり、このようにして所定時間電磁気場を印加する。
【０１２８】
そして、電磁気場印加用コイル装置11による電磁気場の印加が終了した後または電磁気場の印加が持続している間に、冷却工程として、０．１以上０．７以下の固相率となるまで所定の速度でスリーブ２が冷却されて半凝固金属スラリを製造する。このときの冷却速度は、スリーブ２の外側に設置された温度調節装置24により調節されて０．２℃／ｓｅｃ以上５℃／ｓｅｃ以下、より望ましくは０．２℃／ｓｅｃ以上２℃／ｓｅｃ以下である。
【０１２９】
この後、このように半凝固金属スラリを製造した後に、成形工程として、開閉ドア23を開放し、図３に示すように、プランジャ３にて半凝固金属スラリを押圧して加圧して成形ダイ４に注湯する。この結果、プランジャ３により加圧された半凝固金属スラリは、成形ダイ４に形成されスリーブ２の他端側に連通した注湯口44を介して、この成形ダイ４の成形空洞43内に注湯されて成形される。
【０１３０】
このとき、この成形ダイ４の成形空洞43内に注湯された半凝固金属スラリは、この成形空洞43内で急速に冷却されて、この成形空洞43の形状に対応した成形品が製造される。この後、この成形が終了した後には、成形ダイ４の移動ダイ41が後退して取り外されて成形ダイ４が固定ダイ42と移動ダイ41とに分離され、この結果、これら固定ダイ42と移動ダイ41との間の成形空洞43から成形品が引き出される。
【０１３１】
上述したように、上記第１の実施の形態によれば、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品を得ることができるとともに、液相線より高温での短時間の攪拌だけでもスリーブ２の壁面での核生成密度を顕著に高めて粒子の球状化を実現できる。また、製造された成形品の機械的性質の向上を実現できるとともに、電磁気場攪拌時間を大きく短縮できるので攪拌に必要なエネルギの消耗が少なく、全体工程が単純化され、かつ製品成形時間も短縮されて生産性を向上できる。よって、短時間に高品質のダイカスト製品を製造できる。
【０１３２】
この結果、微細でかつ均一な組織の成形品を簡単な方法により得ることができるだけでなく、半凝固金属スラリの製造時間を顕著に短縮できて全体工程時間を短縮でき、この結果、エネルギ節減および生産性向上効果を増大させることができる。
【０１３３】
次に、本発明の第３の実施の形態の半凝固成形用ダイカスト装置を図５を参照して説明する。
【０１３４】
この図５に示す半凝固成形用ダイカスト装置は、スリーブ２のプランジャ３が挿入される一端側が地面に向かうように下方に向けて傾斜されて、軸方向が地面に対して傾いて配置されたものである。
【０１３５】
そして、このスリーブ２の他端側には、このスリーブ２が地面に対して傾いているため、半凝固金属スラリ製造中に、この半凝固金属スラリが成形ダイ４に進入するおそれがないので、この半凝固金属スラリの進入を防止する開閉ドア23が設けられていない。すなわち、湯口21を通じて注湯された溶融金属Ｍは、傾いて配置されたスリーブ２の一端側であるプランジャ３付近に溜まるからである。
【０１３６】
ただし、プランジャ３によりスリーブ２内の半凝固金属スラリを加圧する時には、この半凝固金属スラリが湯口21から漏れ出してしまうおそれがあるので、この湯口21を閉塞する開閉可能な図示しない湯口開閉用ドアを設けることが望ましい。また、スリーブ２の傾斜角度は、設計条件によって調節できるが、傾斜によってスリーブ２内に溶融金属Ｍが溜まる程度であればよい。
【０１３７】
このように、スリーブ２を傾けて設置することにより、図５に示すように、スリーブ２の他端に連結される成形ダイ４もまた傾いて配置される。ところが、この成形ダイ４を傾けて配置することは、機械設備全体との適用において限界がありうるため、図６および図７に示す本発明の第４の実施の形態のように、成形ダイ４を水平に配置し、スリーブ２を分割して、このスリーブ２一端側であるのスラリ製造領域だけを傾斜させて稼動させることもできる。
【０１３８】
すなわち、図６および図７に示すように、スリーブ２の一端側を所定の角度θで回動可能とされた第１の筒状部としての第１のスリーブ51と、このスリーブ２における成形ダイ４に固定された他端側を第２の筒状部としての第２のスリーブ52とに分割して、回動可能な第１のスリーブ51を攪拌部１の空間部12に配置させる。このとき、この第１のスリーブ51の内部がスラリ製造領域となる。
【０１３９】
また、これら第１のスリーブ51と第２のスリーブ52とは、図６および図７に示すように、互いに向かい合う端部が同心状に連通した状態で結合され、これら第１のスリーブ51と第２のスリーブ52の中心軸を中心に、第１のスリーブ51が所定の角度θで一端側を下方に向けて回動される。このとき、この第１のスリーブ51の回動角度θは９０°以内とすることが望ましい。
【０１４０】
具体的には、図６に示すように、第１のスリーブ51が地面に対して９０°の角度で傾いている時に、溶融金属Ｍを注湯して半凝固金属スラリを製造し、この半凝固金属スラリの製造が完了した後には、図７に示すように、第１のスリーブ51と第２のスリーブ52とを結合させてから、プランジャ３を加圧してスリーブ２内の半凝固金属スラリを成形ダイ４の成形空洞43に注湯して成形させる。したがって、このような半凝固成形用ダイカスト装置11においては、スリーブ２の上面に湯口21を設ける必要がない。
【０１４１】
次に、本発明の第５の実施の形態の半凝固成形用ダイカスト装置を図８および図９を参照して説明する。
【０１４２】
これら図８および図９に示す半凝固成形用ダイカスト装置11は、スリーブ２が地面に対して垂直に配置されたものである。そして、このスリーブ２におけるプランジャ３が挿入される一端側が、地面に向かうように下方に向けて地面に対して垂直に配置されている。また、このスリーブ２は、図示しない駆動装置に連結されて相対的に昇降運動自在に構成されている。さらに、このスリーブ２は、成形ダイ４に対して着脱可能に構成されている。
【０１４３】
そして、このスリーブ２は、このスリーブの他端側である上端側を構成する略円筒状のスリーブ本体2aを備えている。このスリーブ本体2aの一端側である下端側には、このスリーブ本体2aより径大な稼動スリーブ2bが同心状に連通接続されている。さらに、このスリーブ本体2aの他端側である上端側は、成形ダイ４に固定された円筒状の固定スリーブ2cが同心状に連通接続される。
【０１４４】
また、スリーブ本体2aの下端側からプランジャ３が挿入されており、このスリーブ本体2aの開放された上端側から溶融金属Ｍが注湯されるように構成されている。さらに、このスリーブ本体2aの稼働スリーブ2bは駆動装置に連結されている。この稼動スリーブ2bは、半凝固金属スラリが製造された後に、スリーブ本体2aを押し上げて固定ダイ42内に取り付けられた固定スリーブ2cに結合させる。なお、この稼動スリーブ2bは、スリーブ本体2aと一体的に構成することもできる。さらに、スリーブ本体2aは、支持台13に設置された攪拌部１の空間部12内に位置するように配置されており、この空間部12を取り囲むように電磁気場印加用コイル装置11が設置されている。
【０１４５】
一方、成形ダイ４は、この成形ダイ４の注湯口44をスリーブ２の上端側に向けて垂直に配置されている。この成形ダイ４は、スリーブ２が垂直に配置されたことに対応して設置されている。このとき、この成形ダイ４の固定ダイ42には、スリーブ本体2aが挿入されるように下端が下方に向かって段状に段差形成されている。そして、この固定ダイ42の段差部には、スリーブ本体2aに結合される固定スリーブ2cと、この固定スリーブ2cに結合されたスリーブ本体2aを支持して固定させる円筒状の支持部材46とが設置されている。
【０１４６】
次に、上記第５の実施の形態の半凝固成形用ダイカスト装置の作用を説明する。
【０１４７】
まず、図８に示すように、スリーブ本体2aを成形ダイ４から分離した状態で空間部12内に位置させる。この状態で、攪拌部１にて空間部12に電磁気場を印加し、トリベ５により溶融金属Ｍをスリーブ本体2aに注湯する。このとき、スリーブ本体2aの下端はプランジャ３により閉鎖されており、スリーブ本体2aが容器として機能する。そして、スリーブ本体2aに溶融金属Ｍを注湯した後に、この溶融金属Ｍを冷却して半凝固金属スラリを製造する。
【０１４８】
さらに、この半凝固金属スラリの製造が完了した後には、稼動スリーブ2bとプランジャ３とを押し上げて、スリーブ本体2aを成形ダイ４に設置させた固定スリーブ2cに結合させた後、図９に示すように、プランジャ３を加速上昇させて成形ダイ４の成形空洞43に半凝固成形スラリを注湯して成形品を成形する。
【０１４９】
上述のように、上記第５の実施の形態によれば、スリーブ２内に別の開閉ドア23を設置する必要がなく、このスリーブ２をスラリ製造容器とも使用できてより簡単に半凝固成形ができる。
【０１５０】
なお、上記各実施の形態において、多様な金属あるいは合金、例えばアルミニウムまたはその合金、マグネシウムまたはその合金、亜鉛またはその合金、銅またはその合金、鉄またはその合金などの半凝固成形法であっても汎用的に適用できる。
【０１５１】
【発明の効果】
請求項１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法によれば、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品を得ることができるとともに、液相線より高温での短時間の攪拌だけでも筒状部の壁面での核生成密度を顕著に高めて粒子の球状化を実現でき、また、製造された成形品の機械的性質の向上を実現できるとともに、電磁気場攪拌時間を大きく短縮できるので攪拌に必要なエネルギの消耗が少なく、全体工程が単純化され、かつ製品成形時間も短縮されて生産性を向上できるから、短時間に高品質のダイカスト製品を製造できる。
【０１５２】
請求項２記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法によれば、請求項１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法の効果に加え、軸方向を水平にして配設された筒状部内の所定領域を、この筒状部内の固液共存状態金属材料の流通を開閉する開閉手段と、この筒状部の一端に取り付けられた押圧手段との間に形成される領域とすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【０１５３】
請求項３記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法によれば、請求項１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法の効果に加え、一端側を下方に向けて傾斜させて配設された筒状部内の所定領域を、一端が押圧手段により閉鎖された領域とすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【０１５４】
請求項４記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法によれば、請求項１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法の効果に加え、一端側が下方に向けて所定角度傾斜するように回動可能な筒状部とし、この筒状部内の所定領域を、押圧手段により閉鎖された領域とすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【０１５５】
請求項５記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法によれば、請求項１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法の効果に加え、一端側を下方に向けて垂直に筒状部を配設し、この筒状部内の所定領域を、押圧手段により閉鎖された領域とすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【０１５６】
請求項６記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法によれば、請求項１ないし５いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法の効果に加え、製造工程にて筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯する前から電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品を容易に得ることができる。
【０１５７】
請求項７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法によれば、請求項１ないし５いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法の効果に加え、製造工程にて筒状部内の所定領域に溶融金属の注湯を開始すると同時に電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品を容易に得ることができる。
【０１５８】
請求項８記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法によれば、請求項１ないし７いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法の効果に加え、製造工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【０１５９】
請求項９記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法によれば、請求項１ないし７いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法の効果に加え、製造工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるので、より望ましい。
【０１６０】
請求項１０記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法によれば、請求項１ないし７いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法の効果に加え、製造工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるので、より望ましい。
【０１６１】
請求項１１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法によれば、請求項１ないし１０いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法の効果に加え、製造工程にて電磁気場が印加された筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯した後に、この溶融金属を冷却工程にて冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【０１６２】
請求項１２記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法によれば、請求項１１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法の効果に加え、冷却工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるから、より望ましい。
【０１６３】
請求項１３記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法によれば、請求項１１または１２記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法の効果に加え、冷却工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるから、より望ましい。
【０１６４】
請求項１４記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法によれば、請求項１１または１２記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法の効果に加え、冷却工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるから、より望ましい。
【０１６５】
請求項１５記載の半凝固成形用ダイカスト方法によれば、請求項１ないし１４いずれか記載の固液共存状態金属材料が半凝固金属スラリであることにより、請求項１ないし１４いずれか記載の固液共存状態金属材料と同様の効果を奏することができる。
【０１６６】
請求項１６記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品を得ることができるとともに、液相線より高温での短時間の攪拌だけでも筒状部の壁面での核生成密度を顕著に高めて粒子の球状化を実現できる。また、製造された成形品の機械的性質の向上を実現できるとともに、電磁気場攪拌時間を大きく短縮できるので攪拌に必要なエネルギの消耗が少なく、全体工程が単純化され、かつ製品成形時間も短縮されて生産性を向上できるから、短時間に高品質のダイカスト製品を製造できる。
【０１６７】
請求項１７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項１６記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、成形部は、筒状部の他端に取り付けられた固定部と、この固定部に対して取り外し可能に取り付けられた移動部とにより成形部を構成し、これら固定部と移動部との間に成形空間を形成したことにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【０１６８】
請求項１８記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項１６または１７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、軸方向を水平にして配設した筒状部の他端側に開閉手段を設け、この開閉手段にて筒状部内に注湯された溶融金属から固液共存状態金属材料を製造する間に、この筒状部の他端側を開閉可能に閉塞するとともに、この筒状部内で製造された固液共存状態金属材料を押圧手段にて押圧する際に、この筒状部の他端側を開口させたことにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【０１６９】
請求項１９記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項１６または１７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、一端側を下方に向けて傾斜させて筒状部を配設させたことにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【０１７０】
請求項２０記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項１６または１７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、一端側に押圧手段が取り付けられこの一端側を下方に向けて回動可能な第１の筒状部を、攪拌部にて電磁気場が印加される空間部に配設し、この第１の筒状部の回動により連通する第２の筒状部の軸方向を水平にして配設したことにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【０１７１】
請求項２１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項１６または１７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、一端側を下方に向けて垂直に配設された筒状部を成形部に対して相対的に着脱可能とし、この筒状部内で固液共存状態金属材料が製造された後に成形部に接続されてから、この筒状部内の固液共存状態金属材料が押圧手段にて押圧されることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【０１７２】
請求項２２記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項１６ないし２１いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、攪拌部にて筒状部内に溶融金属が注湯される前から電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品を容易に得ることができる。
【０１７３】
請求項２３記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項１６ないし２１いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、攪拌部にて筒状部内に溶融金属の注湯が開始されると同時に電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品を容易に得ることができる。
【０１７４】
請求項２４記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項１６ないし２３いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、攪拌部にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができる。
【０１７５】
請求項２５記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項１６ないし２３いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、攪拌部にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるから、より望ましい。
【０１７６】
請求項２６記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項１６ないし２３いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、攪拌部にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるから、より望ましい。
【０１７７】
請求項２７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項１６ないし２６いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、温度調節装置で筒状部の温度を調節することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができる。
【０１７８】
請求項２８記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項２７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、温度調節装置を冷却装置とすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができる。
【０１７９】
請求項２９記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項２７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、温度調節装置を電気ヒータとすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができる。
【０１８０】
請求項３０記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項２７ないし２９いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、温度調節装置にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができるので、より望ましい。
【０１８１】
請求項３１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項２７ないし３０いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、温度調節装置にて筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができるので、より望ましい。
【０１８２】
請求項３２記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置によれば、請求項２７ないし３０いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の効果に加え、温度調節装置にて筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができるので、より望ましい。
【０１８３】
請求項３３記載の半凝固成形用ダイカスト装置によれば、請求項１６ないし３２いずれか記載の固液共存状態金属材料が半凝固金属スラリであることにより、請求項１６ないし３２いずれか記載の固液共存状態金属材料と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置での時間に対する溶融金属の注湯温度を示す二次グラフである。
【図２】同上固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置を示す概略説明図である。
【図３】同上固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置を示す概略説明図である。
【図４】本発明の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の第２の実施の形態の一部を示す説明断面図である。
【図５】本発明の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の第３の実施の形態を示す概略説明図である。
【図６】本発明の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の第４の実施の形態を示す概略説明図である。
【図７】同上固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置を示す概略説明図である。
【図８】本発明の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置の第５の実施の形態を示す概略説明図である。
【図９】同上固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１ 攪拌部
２ 筒状部としてのスリーブ
３ 押圧手段としてのプランジャ
４ 成形部としての成形ダイ
12 空間部
23 開閉手段としての開閉ドア
24 温度調節装置
25 冷却装置としての冷却水パイプ
41 移動部としての移動ダイ
42 固定部としての固定ダイ
43 成形空間としての成形空洞
51 第１の筒状部としての第１のスリーブ
52 第２の筒状部としての第２のスリーブ
Ｍ 溶融金属[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-liquid coexisting state metal material forming die casting method for producing a solid-liquid coexisting state metal material by pouring a molten metal while applying an electromagnetic field, an apparatus therefor, a semi-solid state forming die casting method and an apparatus therefor. .
[0002]
[Prior art]
The semi-solid molding method as a method of molding a metal material in a solid-liquid coexistence state is a processing method of producing a billet or a final molded product by casting or forging a semi-solid metal slurry having a predetermined viscosity without being completely solidified. Say. Here, semi-solid metal slurry means that liquid phase and spherical crystal grains are mixed at an appropriate ratio at the temperature of the semi-solid region and can be deformed by a small force due to thixotropy (Thixotropic) property, and fluidity It means a metal material which is excellent in the form of a liquid phase and which is easily formed like a liquid phase.
[0003]
This type of semi-solid molding is also called semi-solid or semi-solid molding together with semi-solid molding. Here, semi-solid molding refers to a semi-solid slurry produced by semi-solid molding. After reheating, the slurry is cast or forged to produce a final product.
[0004]
Such a semi-solid or semi-solid molding method has various advantages as compared with a general molding method using a molten metal such as casting or melt forging. For example, the semi-solid metal slurry used in these semi-solid or semi-solid molding methods has fluidity at a lower temperature than the molten metal, so that the temperature of the die exposed to the slurry can be further reduced than in the case of the molten metal, This extends the life of the die.
[0005]
Also, when the slurry is extruded along the cylinder, turbulence is less generated, so that air is not mixed in during the casting process, thereby reducing the generation of pores in the final product. In addition, the solidification shrinkage is small, the workability is improved, the mechanical properties and corrosion resistance of the product are improved, and the product can be reduced in weight. As a result, it can be used as a new material in the automotive and aircraft industries, electrical and electronic information communication equipment, and the like.
[0006]
On the other hand, in the conventional semi-solid molding method, when the molten metal is cooled, it is mainly stirred at a temperature below the liquidus line to crush the already formed resin-like crystal structure, so that the spherical shape is adapted to the semi-solid molding. It is a method of making particles. As the stirring method, a mechanical stirring method, an electromagnetic stirring method, gas bubbling, low frequency, high frequency or electromagnetic wave vibration, or a stirring method using an electric shock were used.
[0007]
As a method of producing a liquid-solid mixture, the molten metal is cooled while being vigorously stirred during solidification. Further, a production apparatus for producing the liquid-solid mixture mixes the solid-liquid mixture into a container by pouring the mixture with a stirring rod, which stirs the solid-liquid mixture having a predetermined viscosity. And crushing the resinous structure in the mixture or dispersing the crushed resinous structure.
[0008]
However, in the method for producing the liquid-solid mixture, the resinous crystal morphology already formed in the cooling process is pulverized, and the pulverized dendritic crystals are used as crystal nuclei to obtain spherical crystals. There are many problems such as a reduction in cooling rate and an increase in production time due to generation of latent heat due to the formation of a layer, and an uneven crystal state due to uneven temperature in a stirred vessel. Also, in the case of a manufacturing apparatus for manufacturing the liquid-solid mixture, the temperature distribution in the container is not uniform due to the limitation of mechanical stirring, and the working time and subsequent processes are required to operate in the chamber. Has a very difficult limit (see, for example, Patent Document 1).
[0009]
As a method for producing a semi-solid alloy slurry, a cooling manifold and a mold are sequentially provided inside an electromagnetic field applying means with a coil. The upper side of the mold is formed so that molten metal is continuously poured, and cooling water is supplied to the cooling manifold to cool the mold. Furthermore, according to the method for producing a semi-solid alloy slurry by the semi-solid alloy slurry production apparatus, first, a molten metal is poured from the upper side of a mold, and the molten metal is passed through the mold by a cooling manifold. A solid-phased region is formed. Here, a magnetic field is applied by an electromagnetic field applying means, and while the resinous tissue is crushed, cooling proceeds, and an ingot is formed from below (for example, see Patent Document 2).
[0010]
However, even in such a method and apparatus for producing a semi-solid alloy slurry, the basic technical idea is to crush the resinous structure by applying vibration after solidification occurs. Have many problems in the process and organizational structure. Also, in the case of the above-mentioned semi-solid alloy slurry manufacturing apparatus, the molten metal continuously forms an ingot while proceeding from the upper part to the lower part. Process control is difficult. Further, since the container is already water-cooled before the application of the electromagnetic field, the temperature difference between the vicinity of the container wall and the center is large.
[0011]
Further, as a method of manufacturing a semi-solid molded material, after heating the alloy so that all metal components in the alloy exist in a liquid state, the obtained liquid metal is heated to a temperature between a liquidus line and a solidus line. Cooling. Thereafter, a semi-solid molded material is manufactured by breaking a resin-like structure formed from a molten metal cooled by applying a shearing force (for example, see Patent Document 3).
[0012]
In addition, as a method of producing a metal slurry for semi-solid casting, molten metal is poured into a container at a temperature near the liquidus temperature or a temperature higher than the liquidus temperature up to 50 ° C. Thereafter, at the time when at least a part of the molten metal becomes lower than the liquidus temperature in the process of cooling the molten metal, that is, when the molten metal first passes through the liquidus temperature, the molten metal moves to the molten metal by ultrasonic vibration, for example. Add. Further, a metal slurry for semi-solid casting having a metal structure in the form of a grain phase crystal is produced by applying a motion to the molten metal and gradually cooling the molten metal (for example, see Patent Document 4).
[0013]
However, in the above-described method for producing a metal slurry for semi-solid casting, a force such as ultrasonic vibration is used to crush a resinous crystal structure formed at an early stage of cooling. Further, if the pouring temperature is higher than the liquidus temperature, it is difficult to obtain a crystal form of a granular phase, and at the same time, it is difficult to rapidly cool the molten metal. Further, the texture of the surface portion and the central portion becomes uneven.
[0014]
Furthermore, as a method of forming a semi-molten metal, after pouring the molten metal into a container, a vibrating bar is immersed in the molten metal and vibrated in a state of being in direct contact with the molten metal to vibrate the molten metal. I have. Specifically, by transmitting the vibration force of the vibration bar to the molten metal, an alloy having a crystal nucleus at a liquidus temperature or lower and in a solid-liquid coexisting state is formed. Thereafter, the molten nucleus is maintained in the container for 30 seconds or more and 60 minutes or less while being cooled to a molding temperature showing a predetermined liquidus ratio, thereby growing crystal nuclei to obtain a semi-molten metal. However, the size of the crystal nuclei obtained by this method is about 100 μm, the process time is considerably long, and it is difficult to apply the method to containers having a predetermined size or more (for example, see Patent Document 5).
[0015]
In addition, as a method for producing a semi-molten metal slurry, a semi-molten metal slurry is produced by precisely controlling cooling and stirring simultaneously. Specifically, after pouring the molten metal into the mixing vessel, a stator assembly provided around the mixing vessel is operated to generate a magnetomotive force sufficient to rapidly stir the molten metal in the vessel. In addition, the temperature of the molten metal is rapidly reduced using a thermal jacket provided around the mixing vessel and acting to precisely control the temperature of the vessel and the molten metal. When the molten metal is cooled, the molten metal is continuously stirred, adjusted in a manner that provides fast stirring when the solid fraction is low, and provides an increased electromotive force as the solid fraction increases (for example, Patent Document 6). reference.).
[0016]
[Patent Document 1]
U.S. Pat. No. 3,948,650 (columns 3-8 and FIG. 3)
[0017]
[Patent Document 2]
U.S. Pat. No. 4,465,118 (columns 4-12, FIGS. 1, 2, 5, and 6)
[0018]
[Patent Document 3]
U.S. Pat. No. 4,694,881 (columns 2-6)
[0019]
[Patent Document 4]
JP-A-11-33692 (page 3-5 and FIG. 1)
[0020]
[Patent Document 5]
JP-A-10-128516 (page 4-7 and FIG. 3)
[0021]
[Patent Document 6]
U.S. Pat. No. 6,432,160 (columns 7-15, FIGS. 1A-2B and 4)
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional semi-solid or semi-solid molding method and the manufacturing apparatus thereof use a shearing force to pulverize a resin-like crystal form already formed in a cooling process into a metal structure of a granular phase. ing. Therefore, it is difficult to avoid various problems such as a decrease in cooling rate and an increase in production time due to the generation of latent heat due to the formation of an initial solidified layer because a force such as vibration is applied only when at least a part of the molten metal falls below the liquidus line. . In addition, the obtained metal structure is difficult to obtain a uniform and fine structure as a whole due to non-uniform temperature in the container. The non-uniformity of the tissue is further increased due to the temperature difference between.
[0023]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the foregoing points, and provides energy efficiency improvement, reduction of production cost, improvement of mechanical properties, simplification of the casting process and production while obtaining finer and more uniform spherical particles. An object of the present invention is to provide a die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state, a device therefor, a semi-solidification die-casting method, and a device capable of realizing an advantage of time reduction and producing a high quality die-cast product in a short time. .
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In the die casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 1, an electromagnetic field is applied to a predetermined region in the cylindrical portion.in advanceA manufacturing process in which molten metal is poured into a predetermined region of the cylindrical portion while the voltage is being applied to produce a solid-liquid coexisting metallic material; A molding step of pressing the solid-liquid coexisting state metal material from one end of the cylindrical portion and pouring the molten metal into the forming portion on the other end of the cylindrical portion in a state where the liquid coexisting state metal material is manufactured. It is provided.
[0025]
Then, an electromagnetic field is generated in a predetermined area in the cylindrical portion.in advanceWith the voltage applied, a molten metal is poured into a predetermined area of the cylindrical portion to produce a solid-liquid coexisting metal material in a manufacturing process, and then the solid-liquid coexisting metal material is pressed in a molding process. By pouring the mixture into the molding section, a molded article having a uniform and fine spherical structure can be obtained as a whole, and the cylindrical section can be formed only by short-time stirring at a temperature higher than the liquidus line. The nucleation density on the wall surface can be significantly increased to realize spheroidization of particles. In addition, the mechanical properties of the manufactured molded article can be improved, and the electromagnetic field stirring time can be greatly reduced, so that the energy required for stirring is less consumed, the entire process is simplified, and the product molding time is shortened. Being able to improve productivity. Therefore, a high-quality die-cast product can be manufactured in a short time.
[0026]
In the die casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 2, in the die casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 1, the cylindrical portion is disposed with the axial direction being horizontal. The predetermined region in the tubular portion is a region between the opening / closing means for opening and closing the flow of the metal material in the solid-liquid coexistence state in the tubular portion and the pressing means attached to one end of the tubular portion. .
[0027]
A predetermined region in the cylindrical portion disposed with the axial direction being horizontal is provided with opening / closing means for opening and closing the flow of the metal material in the solid-liquid coexistence state in the cylindrical portion, and attached to one end of the cylindrical portion. By using the region formed between the pressing member and the pressing means, it is possible to more easily obtain a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole.
[0028]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a die casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state, wherein the one end side of the cylindrical portion is directed downward. The predetermined region in the tubular portion is a region closed by a pressing means attached to one end of the tubular portion.
[0029]
Then, by making a predetermined region in the cylindrical portion disposed with one end side inclined downward, a region closed at one end by a pressing means, a uniform and fine spherical structure as a whole is obtained. A molded article having the same can be obtained more easily.
[0030]
The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting method according to claim 4 is the solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting method according to claim 1, wherein one end side of the cylindrical part is directed downward. The cylinder is rotatable so as to be inclined by a predetermined angle, and the predetermined region in the cylindrical portion is a region closed by a pressing means attached to one end of the cylindrical portion.
[0031]
Then, by making a cylindrical portion rotatable such that one end side is inclined downward by a predetermined angle, and by setting a predetermined region in the cylindrical portion as a region closed by pressing means, the whole is uniform and uniform. A molded article having a fine spherical structure can be obtained more easily.
[0032]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a die casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state, wherein the cylindrical portion has one end of the cylindrical portion facing downward. The predetermined region in the tubular portion is a region closed by a pressing means attached to one end of the tubular portion.
[0033]
Then, by disposing a cylindrical portion vertically with one end thereof facing downward, and by setting a predetermined region in the cylindrical portion as a region closed by pressing means, a uniform and fine spherical shape as a whole is obtained. A molded article having a texture can be obtained more easily.
[0034]
The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting method according to claim 6 is the solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting method according to any one of claims 1 to 5, wherein the manufacturing step comprises melting a predetermined region in the cylindrical portion. An electromagnetic field is applied before pouring the metal.
[0035]
Then, by applying an electromagnetic field before pouring the molten metal into a predetermined region in the cylindrical portion in the manufacturing process, it is possible to easily obtain a molded product having a uniform and fine spherical structure as a whole. it can.
[0036]
The solid-liquid coexisting state metal material forming die casting method according to claim 7 is the solid state liquid coexisting state metal material forming die casting method according to any one of claims 1 to 5, wherein the manufacturing process is performed by melting a predetermined area in the cylindrical portion. metalofPouring waterStartAt the same time, an electromagnetic field is applied.
[0037]
Then, in the manufacturing process, the molten metalofPouring waterStartAt the same time, by applying an electromagnetic field, it is possible to easily obtain a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole.
[0038]
ContractRequest8The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting method according to claim 17In any one of the die-casting methods for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state, the manufacturing process may be an electromagnetic process until the solid phase ratio of the molten metal poured into a predetermined region in the cylindrical portion becomes 0.001 or more and 0.7 or less. Field.
[0039]
Then, by applying an electromagnetic field until the solid phase ratio of the molten metal poured into the predetermined region in the cylindrical portion in the manufacturing process becomes 0.001 or more and 0.7 or less, the whole is uniform and fine. A molded article having a suitable spherical structure can be obtained more easily.
[0040]
Claim9The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting method according to claim 17In any one of the die-casting methods for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state, the manufacturing process may be performed until the solid phase ratio of the molten metal poured into a predetermined region in the cylindrical portion becomes 0.001 or more and 0.4 or less. Field.
[0041]
Then, by applying an electromagnetic field until the solid phase ratio of the molten metal poured into a predetermined region in the cylindrical portion in the manufacturing process becomes 0.001 or more and 0.4 or less, the whole is uniform and fine. This is more desirable because a molded article having a suitable spherical structure can be obtained more easily.
[0042]
Claim 10The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting method according to claim 17In any one of the die-casting methods for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state, the manufacturing process may be an electromagnetic process until the solid phase ratio of the molten metal poured into a predetermined region in the cylindrical portion becomes 0.001 or more and 0.1 or less. Field.
[0043]
Then, by applying an electromagnetic field until the solid phase ratio of the molten metal poured into a predetermined region in the cylindrical portion in the manufacturing process becomes 0.001 or more and 0.1 or less, the whole is uniform and fine. This is more desirable because a molded article having a suitable spherical structure can be obtained more easily.
[0044]
Claim 11The die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 1 is a method according to claim 1.0In any one of the die-casting methods for forming a solid-liquid coexisting state metal material, after pouring the molten metal into a predetermined region in the cylindrical portion to which the electromagnetic field is applied in the manufacturing process, a cooling step of cooling the molten metal is performed. It is provided.
[0045]
Then, after pouring the molten metal into a predetermined region in the cylindrical portion to which the electromagnetic field has been applied in the manufacturing process, the molten metal is cooled in the cooling process, so that the entire uniform and fine spherical shape is obtained. A molded article having a texture can be obtained more easily.
[0046]
Claim 12The die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 1, wherein1In the solid-liquid coexisting state metal die forming method for forming a metal material, the cooling step is a step of cooling the molten metal poured into a predetermined region in the cylindrical portion until the solid fraction of the molten metal becomes 0.1 or more and 0.7 or less. It is.
[0047]
Then, by cooling until the solid phase ratio of the molten metal poured into the predetermined region in the cylindrical portion in the cooling step becomes 0.1 or more and 0.7 or less, a uniform and fine spherical shape as a whole is obtained. This is more desirable because a molded article having a texture can be obtained more easily.
[0048]
Claim 13The die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 1, wherein1Or 12In the die casting method for forming a metal material in the solid-liquid coexisting state described above, the cooling step cools the molten metal poured into a predetermined region in the cylindrical portion at a rate of 0.2 ° C./s or more and 5.0 ° C./s or less. Is what you do.
[0049]
Then, the molten metal poured into a predetermined region in the cylindrical portion in the cooling step is cooled at a rate of 0.2 ° C./s or more and 5.0 ° C./s or less, so as to be uniform and fine as a whole. This is more desirable because a molded article having a spherical structure can be obtained more easily.
[0050]
Claim 14The die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 1, wherein1Or 12In the die casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state, the cooling step cools the molten metal poured into a predetermined region in the cylindrical portion at a rate of 0.2 ° C / s or more and 2.0 ° C / s or less. Is what you do.
[0051]
Then, the molten metal poured into a predetermined area in the cylindrical portion in the cooling step is cooled at a rate of 0.2 ° C./s or more and 2.0 ° C./s or less, so that the whole is uniform and fine. This is more desirable because a molded article having a spherical structure can be obtained more easily.
[0052]
Claim 15The die-casting method for semi-solid molding according to any one of claims 1 to 14Any of the solid-liquid coexisting metallic materials is a semi-solid metallic slurry.
[0053]
And claims 1 to 142. The solid-liquid coexisting metal material according to claim 1, wherein the metal material is a semi-solid metal slurry.4It has the same action as any of the solid-liquid coexisting metallic materials.
[0054]
Claim 16The solid-liquid coexisting state metal material molding die-casting apparatus is provided with a stirring unit that applies an electromagnetic field to a predetermined space, and the space is provided in the space, and an electromagnetic field is generated by the stirring unit.in advanceA cylindrical portion into which molten metal is poured in a state where voltage is applied, and a solid-liquid coexisting metal material attached to one end of the cylindrical portion and manufactured in the cylindrical portion, the cylindrical portion A pressing means for pressing the other end of the cylindrical part, and a forming part provided with a forming space attached to the other end of the cylindrical portion and in which the solid-liquid coexisting state metal material is poured by pressing by the pressing means. It is provided.
[0055]
Then, an electromagnetic field is generated in a predetermined space where the electromagnetic field is applied by the stirring unit.in advanceA cylindrical portion into which the molten metal is poured while the voltage is being applied is provided, and a solid-liquid coexisting state metal material poured from the molten metal and poured into the cylindrical portion is provided at the other end of the cylindrical portion. A pressing means for pressing the cylindrical portion was attached to one end of the cylindrical portion. Further, a molding portion having a molding space into which the metal material in the solid-liquid coexistence state is poured by the pressing means is provided at the other end of the cylindrical portion. As a result, a molded article having a uniform and fine spherical structure can be obtained as a whole, and the nucleation density on the wall surface of the cylindrical portion can be remarkably increased only by short-time stirring at a temperature higher than the liquidus line. To achieve spherical particles. In addition, the mechanical properties of the manufactured molded article can be improved, and the electromagnetic field stirring time can be greatly reduced, so that the energy required for stirring is less consumed, the entire process is simplified, and the product molding time is shortened. Being able to improve productivity. Therefore, a high-quality die-cast product can be manufactured in a short time.
[0056]
Claim 17The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting apparatus according to claim 1, wherein6In the solid-liquid coexisting state metal material forming die casting apparatus, the forming section includes a fixed section attached to the other end of the cylindrical section, and a moving section detachably attached to the fixed section. The molding space of the part is formed between the fixed part and the moving part.
[0057]
The forming section comprises a fixing section attached to the other end of the cylindrical section, and a moving section detachably attached to the fixing section to form a forming section. By forming the molding space therebetween, it is possible to more easily obtain a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole.
[0058]
Claim 18The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting apparatus according to claim 1, wherein6Or 17In the solid-liquid coexisting state metal material molding die casting apparatus, the cylindrical portion is disposed with the axial direction being horizontal, provided on the other end side of the cylindrical portion, and poured into the cylindrical portion. During the production of the solid-liquid coexisting state metal material from the molten metal, the other end of the cylindrical portion is opened and closed, and the solid-liquid coexisting state metal material produced in the cylindrical portion is pressed by pressing means. In this case, an opening / closing means for opening the other end of the cylindrical portion is provided.
[0059]
An opening / closing means is provided on the other end side of the cylindrical portion disposed with the axial direction being horizontal, and a solid-liquid coexisting metal material is produced from the molten metal poured into the cylindrical portion by the opening / closing means. When the other end of the cylindrical portion is openably and closably closed, and when the solid-liquid coexisting metallic material produced in the cylindrical portion is pressed by pressing means, the other end of the cylindrical portion is closed. By forming the openings, it is possible to more easily obtain a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole.
[0060]
Claim19The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting apparatus according to claim 1, wherein6Or 17In the solid-liquid coexisting metal material molding die-casting apparatus described above, the tubular portion is disposed such that one end side of the tubular portion is inclined downward.
[0061]
Since the cylindrical portion is disposed with one end side inclined downward, a molded product having a uniform and fine spherical structure as a whole can be more easily obtained.
[0062]
Claim 20The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting apparatus according to claim 1, wherein6Or 17In the solid-liquid coexisting state metal material molding die-casting apparatus, the cylindrical portion is disposed in a space to which an electromagnetic field is applied by the agitating portion, a pressing means is attached to one end side, and the one end side is downward. A first cylindrical portion rotatable toward the first cylindrical portion, and a second cylindrical portion communicated by the rotation of the first cylindrical portion and disposed horizontally in the axial direction. It is.
[0063]
A pressing means is attached to one end, and a first cylindrical portion rotatable with the one end facing downward is disposed in a space to which an electromagnetic field is applied by the stirring unit. Since the axial direction of the second cylindrical portion which is communicated by the rotation of the cylindrical portion is arranged horizontally, it is possible to more easily obtain a molded product having a uniform and fine spherical structure as a whole. Can be.
[0064]
Claim 21The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting apparatus according to claim 1, wherein6Or 17In the solid-liquid coexisting state metal material molding die-casting apparatus, the tubular portion is vertically disposed with one end of the tubular portion facing downward, and is relatively detachable from the molded portion. After the solid-liquid coexisting metal material is manufactured in the cylindrical portion and connected to the molding portion, the solid-liquid coexisting metal material in the cylindrical portion is pressed by pressing means.
[0065]
Then, the cylindrical portion vertically arranged with one end thereof facing downward is made relatively detachable with respect to the forming portion, and after the solid-liquid coexisting state metal material is manufactured in the cylindrical portion, the forming portion becomes After the connection, the solid-liquid coexisting metallic material in the cylindrical portion is pressed by the pressing means, so that a molded product having a uniform and fine spherical structure as a whole can be more easily obtained. .
[0066]
Claim 22The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting apparatus according to claim 1, wherein6Or 21In any of the die casting apparatuses for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state, the stirring section applies an electromagnetic field before the molten metal is poured into the cylindrical section.
[0067]
By applying an electromagnetic field before the molten metal is poured into the cylindrical portion by the stirring section, a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be easily obtained.
[0068]
Claim 23The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting apparatus according to claim 1, wherein6Or 21In any one of the die-casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state, the stirring section includes a molten metal in a cylindrical section.ofPouring waterStartsAt the same time, an electromagnetic field is applied.
[0069]
Then, the molten metalofPouring waterStartsAt the same time, by applying an electromagnetic field, it is possible to easily obtain a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole.
[0070]
ContractRequest 24The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting apparatus according to claim 1, wherein6Or 23In any one of the die-casting apparatuses for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state, the stirring unit applies an electromagnetic field until the solid fraction of the molten metal in the cylindrical part becomes 0.001 or more and 0.7 or less. .
[0071]
Then, by applying an electromagnetic field until the solid phase ratio of the molten metal in the cylindrical portion becomes 0.001 or more and 0.7 or less in the agitating portion, a molding having a uniform and fine spherical structure as a whole is performed. The product can be obtained more easily.
[0072]
Claim 25The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting apparatus according to claim 1, wherein6Or 23In any of the die casting apparatuses for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state, the stirring section applies an electromagnetic field until the solid phase ratio of the molten metal in the cylindrical section becomes 0.001 or more and 0.4 or less. .
[0073]
Then, by applying an electromagnetic field until the solid phase ratio of the molten metal in the cylindrical portion becomes 0.001 or more and 0.4 or less in the agitating portion, a molding having a uniform and fine spherical structure as a whole is performed. It is more desirable because the product can be obtained more easily.
[0074]
Claim 26The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting apparatus according to claim 1, wherein6Or 23In any one of the die casting apparatuses for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state, the stirring section applies an electromagnetic field until the solid phase ratio of the molten metal in the cylindrical section becomes 0.001 or more and 0.1 or less. .
[0075]
Then, by applying an electromagnetic field until the solid phase ratio of the molten metal in the cylindrical portion becomes 0.001 or more and 0.1 or less in the agitating portion, a molding having a uniform and fine spherical structure as a whole is performed. It is more desirable because the product can be obtained more easily.
[0076]
Claim 27The solid-liquid coexisting state metal material forming die-casting apparatus according to claim 1, wherein6Or 26The die-casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to any one of the above, further comprising a temperature control device for controlling a temperature of the cylindrical portion.
[0077]
Then, by adjusting the temperature of the cylindrical portion with the temperature adjusting device, it is possible to more easily and reliably obtain a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole.
[0078]
Claim28The die-casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 2 is provided.7In the above-described die casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state, the temperature control apparatus is a cooling apparatus.
[0079]
By using the cooling device as the temperature control device, it is possible to more easily and reliably obtain a molded product having a uniform and fine spherical structure as a whole.
[0080]
Claim29The die-casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 2 is provided.7In the die casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexisting state described above, the temperature control apparatus is an electric heater.
[0081]
By using an electric heater as the temperature control device, it is possible to more easily and reliably obtain a molded product having a uniform and fine spherical structure as a whole.
[0082]
Claim 30The die-casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 2 is provided.7Not29In any of the die casting apparatuses for forming a metal material in the solid-liquid coexistence state, the temperature control apparatus cools the molten metal in the cylindrical portion until the solid fraction of the molten metal becomes 0.1 or more and 0.7 or less.
[0083]
Then, by cooling with a temperature controller until the solid phase ratio of the molten metal in the cylindrical portion becomes 0.1 or more and 0.7 or less, a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole is obtained. It is more desirable because it can be obtained more easily and reliably.
[0084]
Claim 31The die-casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 2 is provided.7Or 30In any of the die casting apparatuses for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state, the temperature control apparatus cools the molten metal in the cylindrical portion at a rate of 0.2 ° C./s or more and 5.0 ° C./s or less. .
[0085]
Then, the molten metal in the cylindrical portion is cooled at a rate of 0.2 ° C./s or more and 5.0 ° C./s or less by a temperature control device, thereby forming a uniform and fine spherical structure as a whole. It is more desirable because the product can be obtained more easily and reliably.
[0086]
Claim 32The die-casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 2 is provided.7Or 30In any one of the die-casting devices for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state, the temperature control device cools the molten metal in the cylindrical portion at a rate of 0.2 ° C / s or more and 2.0 ° C / s or less. .
[0087]
Then, the molten metal in the cylindrical portion is cooled at a rate of not less than 0.2 ° C./s and not more than 2.0 ° C./s by a temperature control device, thereby forming a uniform and fine spherical structure as a whole. It is more desirable because the product can be obtained more easily and reliably.
[0088]
Claim 33The semi-solid molding die-casting device according to claim 16Or 32Any of the solid-liquid coexisting metallic materials is a semi-solid metallic slurry.
[0089]
And claim 16Or 322. The solid-liquid coexisting metal material according to claim 1, wherein the metal material is a semi-solid metal slurry.6Or 32It has the same action as any of the solid-liquid coexisting metallic materials.
[0090]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the die-casting method for semi-solid molding in each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0091]
First, a semi-solid molding die-casting method as a solid-liquid coexisting state metal material molding die-casting method of the first embodiment will be described.
[0092]
In this semi-solid molding die casting method, a molten metal M is poured into a sleeve 2 to produce a semi-solid metal slurry, and then, the semi-solid metal slurry is poured into a molding die 4 to die-cast a molded product. This is a die casting method for forming a metal material in a liquid coexistence state. At this time, an electromagnetic field is applied and stirring is performed before the pouring of the molten metal M into the sleeve 2 is completed. That is, before pouring the molten metal M into the sleeve 2, the molten metal MofPouring waterStartThen at the same timeNiStir by magnetic field to block the formation of initial resinous structure.
That is, an empty sleeve 2 is placed in a predetermined space portion 12 without pouring the molten metal M, and an electromagnetic field is applied to a slurry production area which is a predetermined area of the empty sleeve 2. At this time, the application of the electromagnetic field is performed with a strength capable of stirring the molten metal M.
[0093]
Thereafter, as shown in FIG.pTo pour into the slurry production area of the sleeve 2. At this time, in the slurry production region, the electromagnetic field is applied to stir the molten metal M. At this time, stirring of the electromagnetic field was performed simultaneously with the pouring of the molten metal M.ApplyYou can also.
[0094]
In this way, by performing the stirring of the electromagnetic field before the pouring of the molten metal M into the sleeve 2 is completed, it is difficult for the molten metal M to form an initial solidified layer on the inner wall of the sleeve 2 at a low temperature. Then, fine crystal nuclei are simultaneously generated over the entire slurry production region in the sleeve 2, and the entire molten metal M in the slurry production region is rapidly cooled uniformly just below the liquidus temperature, and a large number of crystal nuclei are formed. Occurs at the same time.
[0095]
That is, by applying an electromagnetic field before or simultaneously with pouring the molten metal M into the slurry production area, the molten metal M inside and the molten metal M on the surface are well stirred by vigorous initial stirring action and melt. This is because heat transfer in the metal M is fast, and formation of an initial solidified layer on the inner wall of the sleeve 2 is suppressed.
[0096]
In addition, the convective heat transfer between the well-stirred molten metal M and the inner wall of the low-temperature sleeve 2 increases, thereby rapidly cooling the temperature of the entire molten metal M. That is, the poured molten metal M is dispersed into dispersed particles by the electromagnetic field stirring at the same time as the molten metal is poured, and the dispersed particles are uniformly distributed as crystal nuclei in the sleeve 2. No difference occurs. On the other hand, according to the above-described conventional technique, the poured molten metal M comes into contact with the inner wall of the low-temperature sleeve 2 and grows as resinous crystals in the initially solidified layer by rapid convection heat transfer.
[0097]
Such a principle can be explained in relation to the latent heat of solidification. That is, since the initial solidification of the molten metal M does not occur on the inner wall surface of the sleeve 2, no latent heat of solidification is generated anymore. Is only possible to release the amount of heat corresponding to the above. Therefore, the molten metal M in the slurry production region is entirely formed from the wall surface of the sleeve 2 to the central portion without forming the resin-like crystals in the initial solidified layer which often occurs on the inner wall surface of the sleeve 2 in the conventional technology. This shows how the temperature decreases uniformly and rapidly. The time required to lower the temperature at this time is only a short time of about 1 second to 10 seconds after the molten metal M is poured. As a result, a large number of crystal nuclei are uniformly generated over the entire molten metal M in the slurry production region, and the distance between the crystal nuclei becomes extremely short due to an increase in the crystal nucleus generation density, so that the resin-like crystals are not formed and are independent. Grows conceptually to form conceptual particles.
[0098]
ThisAt the time of pouring temperature T of molten metal MpIs preferably maintained at a temperature equal to or higher than the liquidus temperature and equal to or lower than the liquidus temperature + 100 ° C. (superheat degree of the molten metal = 0 to 100 ° C.). As described above, since the entire inside of the slurry production area into which the molten metal M has been poured is uniformly cooled, there is no need to cool the molten metal M to around the liquidus temperature before pouring the molten metal M into the sleeve 2. This is because a temperature higher by about 100 ° C. than the liquidus temperature may be maintained.
[0099]
On the other hand, according to the conventional method of applying an electromagnetic field to the slurry manufacturing container at the time when a portion of the molten metal M falls below the liquidus line after pouring the molten metal M into the slurry manufacturing container, Latent heat of solidification is generated while an initial solidified layer is formed on the wall surface. However, since the latent heat of solidification is about 400 times the specific heat, it takes a long time to lower the temperature of the molten metal M in the entire slurry production container. Therefore, in such a conventional method, the molten metal M is generally cooled to a temperature of about the liquidus or about 50 ° C. higher than the liquidus and then poured into the slurry production container. Therefore, at this time, it is necessary to wait until the temperature of the molten metal M to be poured reaches an appropriate temperature, but it is very difficult to adjust the appropriate temperature in the actual process.
[0100]
Further, when the electromagnetic field stirring is completed, as shown in FIG. 1, even if the molten metal M in the sleeve 2 is partially formed, the temperature of the molten metal M becomes equal to the liquidus temperature T.lWhen the temperature drops below, that is, when the solid phase ratio of the molten metal M is about 0.001 and a predetermined crystal nucleus is formed, it does not matter much if the process is terminated at any time. That is, the electromagnetic field stirring may be continued until the molten metal M is poured into the slurry production area of the sleeve 2 and the molten metal M is cooled, and then the molten metal M is poured into the forming die 4 by the subsequent pressurization. That is, since the crystal nuclei are already uniformly distributed over the entire slurry production region of the sleeve 2, the electromagnetic field stirring at the stage where the crystal grains grow around the crystal nuclei causes the characteristics of the semi-solid metal slurry to be produced. Is not affected.
[0101]
However, since the electromagnetic field stirring is sufficient only during the production of the semi-solid metal slurry in the sleeve 2, the stirring is continued at least until the solid fraction of the molten metal M becomes 0.001 or more and 0.7 or less. Further, from the viewpoint of energy efficiency, the solid phase ratio of the molten metal M in the slurry production region is maintained until the solid phase ratio of the molten metal M becomes 0.001 or more and 0.4 or less. It is continued until it becomes 0.1 or less.
[0102]
On the other hand, after the molten metal M is poured into the slurry production region to form crystal nuclei having a uniform distribution, the growth of crystal nuclei generated by cooling the slurry production region as a cooling step is accelerated. Therefore, such a stage in the cooling process may be started when the molten metal M is poured into the slurry production area. Further, as described above, the electromagnetic field may be continuously applied during the cooling step.
[0103]
Further, such a cooling step can be continued until the stage of pouring the semi-solid metal slurry into the forming die 4 by pressurizing, but when the molten metal M reaches a solid fraction of 0.1 or more and 0.7 or less. t2The cooling process can be maintained until. At this time, the cooling rate of the molten metal M is about 0.2 ° C./sec or more and about 5.0 ° C./sec or less. ° C / sec or less.
[0104]
As a result, a semi-solid metal slurry in a semi-solid state having a predetermined solid fraction can be produced, and the semi-solid metal slurry can be immediately pressurized and poured into the molding cavity 43 of the molding die 4 for die casting.
[0105]
At this time, the production time of the metal slurry in a semi-solid state can be significantly reduced, but the metal in the form of a semi-solid metal slurry having a solid fraction of 0.1 or more and 0.7 or less from the time of pouring the molten metal M into the sleeve 2. The time required to form the material is no less than 30 seconds and no more than 60 seconds. Die casting using the semi-solid metal slurry produced in this way can provide a molded article having a uniform and dense spherical crystal structure.
[0106]
In addition, such a semi-solid molding die-casting method includes a horizontal type in which the axial direction of the sleeve 2 is set horizontally with respect to the ground, an inclined type in which the sleeve 2 is tilted with respect to the ground, and an axial direction with respect to the ground. Can be applied to any vertical type installed vertically.
[0107]
At this time, when the sleeve 2 is arranged horizontally with respect to the ground, a slurry manufacturing area of the sleeve 2 is formed by the openable and closable door 23 and the plunger 3 which are installed in the sleeve 2 and can be opened and closed. Area. Further, when the sleeve 2 is disposed inclined with respect to the ground, the slurry manufacturing area of the sleeve 2 is an area formed by closing one end by the plunger 3. Further, when the sleeve 2 is arranged perpendicular to the ground so that one end of the sleeve 2 into which the plunger 3 is inserted is directed toward the ground, the slurry manufacturing area of the sleeve 2 has one end formed by the plunger 3. The closed area is formed.
[0108]
Next, a semi-solid molding die casting apparatus used as the semi-solid molding die casting method will be described with reference to FIGS.
[0109]
The die-casting apparatus for semi-solid molding shown in FIGS. 2 and 3 includes a stirrer 1, and a space 12 is provided inside the stirrer 1.
[0110]
Further, the stirring unit 1 is formed with an electromagnetic field applying coil device 11 so as to surround the space 12. Further, a sleeve 2 as a cylindrical portion is attached to the space portion 12 of the stirring portion 1. A plunger 3 as a pressing means for pressing is inserted into one end of the sleeve 2, and a forming die 4 as a forming part is connected to the other end of the sleeve 2.
[0111]
The space 12 of the stirring section 1 and the coil device 11 for applying an electromagnetic field are fixed by another frame structure (not shown). The electromagnetic field applying coil device 11 is configured to diverge an electromagnetic field of a predetermined intensity toward the space 12, and the molten metal poured into the sleeve 2 accommodated in the space 12. M is stirred electromagnetically. The electromagnetic field applying coil device 11 is electrically connected to a control unit (not shown), and the control unit controls the strength and the operation time. Here, the electromagnetic field applying coil device 11 may be any coil device that can be used for ordinary electromagnetic stirring..
[0112]
Further, as shown in FIG. 2, the electromagnetic field applying coil device 11 has a substantially cylindrical injection port extending upward from the gate 21 around a gate 21 formed at an upper central portion of the sleeve 2. It is arranged around the hot water jig 22. Therefore, the molten metal M poured into the sleeve 2 is stirred from the pouring stage. The sleeve 2 functions as a slurry manufacturing container for manufacturing the molten metal M into a semi-solid metal slurry as a metal material in a solid-liquid coexistence state by electromagnetic field stirring, and guides the manufactured semi-solid metal slurry to the forming die 4. Function.
[0113]
A plunger 3 is inserted into one end of the sleeve 2 so as to advance and retreat. Further, a forming die 4 is connected to the other end of the sleeve 2. The sleeve 2 is formed in an elongated and substantially cylindrical shape, and is set in the space 12 of the stirring section 1. Further, a circular gate 21 into which molten metal M is poured is formed at the center of the upper part of the sleeve 2. For facilitation, a trumpet-shaped pouring jig 22 that is opened upward is attached so as to extend outside the stirring section 1.
[0114]
Further, the sleeve 2 is formed of a metal material, and may be formed of an insulating material such as alumina or aluminum nitride. Here, when the sleeve 2 is made of a metal material, it is desirable to use a material whose melting point of the sleeve 2 is higher than the temperature of the molten metal M to be accommodated. In addition, a thermocouple (not shown) may be built in the sleeve 2 and the thermocouple may be electrically connected to the control unit to transmit temperature information of the molten metal M in the sleeve 2 to the control unit.
[0115]
The sleeve 2 is arranged with the axial direction being horizontal to the ground. Further, an opening / closing door 23 as an opening / closing means for opening / closing the inside of the sleeve 2 is attached to the other end side in the sleeve 2. The opening / closing door 23 is formed to produce molten metal M poured through the gate 21 into a semi-solid metal slurry, and is mounted at a position adjacent to the other end of the sleeve 2 to which the forming die 4 is connected. Have been. The door 23 opens and closes the flow of the molten metal or semi-solid metal slurry in the sleeve 2 to the other end.
[0116]
The opening / closing door 23 closes the inside of the sleeve 2 while the semi-solid metal slurry is manufactured in the sleeve 2, and presses the semi-solid metal slurry manufactured in the sleeve 2 with the plunger 3. Open when pressurizing. As described above, one side of the sleeve 2 is closed by the plunger 3, and the other side of the sleeve 2 is closed by the opening / closing door 23, so that the sleeve 2 functions as a slurry manufacturing container.
[0117]
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the sleeve 2 is formed so as to simply accommodate the molten metal M. However, as in the second embodiment shown in FIG. A temperature controller 24 can be attached. As the temperature control device 24, at least one of the cooling device and the heating device is applied alone or in combination. As a cooling device, for example, a cooling water pipe 25 is attached in a water jacket shape so as to surround the outside of the sleeve 2. The heating device is an electric heater (not shown) formed outside the sleeve 2. The cooling water pipe 25 is attached to a separate fixed block 26 provided on the outer wall of the sleeve 2. Further, a thermocouple may be built in the sleeve 2. As a result, the molten metal M contained in the sleeve 2 can be cooled at an appropriate speed by the cooling water pipe 25 and the electric heater.
[0118]
On the other hand, the plunger 3 inserted into one end of the sleeve 2 is connected to a pressure device (not shown) and reciprocates the piston in the sleeve 2. After the manufacture of the semi-solid metal slurry in the sleeve 2 is completed, the plunger 3 advances toward the forming die 4 to pour the semi-solid metal slurry into the forming die 4.
[0119]
Further, the forming die 4 connected to the other end of the sleeve 2 is constituted by a fixed die 42 as a fixed portion and a moving die 41 as a moving portion detachably attached to the fixed die 42. I have. A molding cavity 43 as a molding space of a predetermined shape is formed between the moving die 41 and the fixed die 42, and the molding cavity 43 is opened by removing the moving die 41 from the fixed die 42. . Further, the fixed die 42 is provided with a slender cylindrical pouring port 44 for pouring a semi-solid metal slurry in a semi-solid state into the forming cavity 43 so as to pass therethrough. The pouring port 44 communicates with the other end of the sleeve 2.
[0120]
Each of the movable die 41 and the fixed die 42 is installed so as to be sandwiched and fixed between a pair of rectangular flat plate-like support plates 45a and 45b. The pair of support plates 45a and 45b support the movable die 41 and the fixed die 42. Further, the movable die 41 is configured to be separated from the fixed die 42 after the molding is completed so that the molded product formed in the molding cavity 43 can be separated.
[0121]
Next, the operation of the semi-solid molding die casting apparatus according to the first embodiment will be described.
[0122]
First, as shown in FIG. 2, as a manufacturing process, an electromagnetic field having a predetermined frequency and intensity is applied to the space 12 by the electromagnetic field applying coil device 11 of the stirring unit 1. At this time, the voltage, frequency, and intensity of the electromagnetic field applied to the space 12 are, for example, 250 V, 60 Hz, and 500 Gauss.
[0123]
In this state, the molten metal M melted in a furnace (not shown) is transported by the tribe 5 and poured into a slurry production area as a predetermined area in the sleeve 2 under the influence of the electromagnetic field.
[0124]
At this time, the molten metal M in the liquid phase that has been melted by directly connecting the furnace and the sleeve 2 can be poured into the sleeve 2 immediately. Further, the molten metal M at this time may be at a temperature of the liquidus line + 100 ° C. as described above.
[0125]
As described above, when the molten metal M which is completely melted and forms a liquid phase is poured into the sleeve 2 in which electromagnetic stirring is progressing, fine recrystallized particles are distributed over the entire sleeve 2 and the recrystallized particles are distributed. Grows quickly and no resinous structure is generated.
[0126]
Here, the application of the electromagnetic field by the electromagnetic field applying coil device 11 may be performed simultaneously with the pouring of the molten metal M.Good.
[0127]
The application of the electromagnetic field by the electromagnetic field applying coil device 11 is continued until the semi-solid metal slurry is poured into the molding cavity 43 as described above. Therefore, the application of the electromagnetic field by the electromagnetic field applying coil device 11 is continued until at least the solid phase ratio of the molten metal M becomes 0.001 or more and 0.7 or less. However, from the viewpoint of energy efficiency, it is desirable to maintain the molten metal M after pouring it until the solid phase ratio of the molten metal M becomes 0.001 or more and 0.4 or less. More preferably, the molten metal M is solidified. It is maintained until the phase ratio becomes 0.001 or more and 0.1 or less. Here, the time for which the application of the electromagnetic field by the electromagnetic field applying coil device 11 is continued can be known from an experiment in advance, and the electromagnetic field is applied for a predetermined time in this way.
[0128]
Then, after the application of the electromagnetic field by the electromagnetic field applying coil device 11 is completed or while the application of the electromagnetic field is continued, as a cooling step, until the solid phase ratio becomes 0.1 or more and 0.7 or less. The sleeve 2 is cooled at a predetermined speed to produce a semi-solid metal slurry. The cooling rate at this time is controlled by a temperature control device 24 installed outside the sleeve 2 to be 0.2 ° C./sec or more and 5 ° C./sec or less, more preferably 0.2 ° C./sec or more and 2 ° C./sec. It is as follows.
[0129]
Thereafter, after manufacturing the semi-solid metal slurry in this manner, as a molding step, the opening / closing door 23 is opened, and as shown in FIG. Pour into 4. As a result, the semi-solid metal slurry pressurized by the plunger 3 is poured into the forming cavity 43 of the forming die 4 through the pouring port 44 formed on the forming die 4 and communicating with the other end of the sleeve 2. It is molded.
[0130]
At this time, the semi-solid metal slurry poured into the molding cavity 43 of the molding die 4 is rapidly cooled in the molding cavity 43, and a molded product corresponding to the shape of the molding cavity 43 is manufactured. . Thereafter, after the molding is completed, the moving die 41 of the forming die 4 is retracted and removed, and the forming die 4 is separated into the fixed die 42 and the moving die 41. The molded product is pulled out of the molding cavity 43 between the die 41 and the molding cavity 43.
[0131]
As described above, according to the first embodiment, it is possible to obtain a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole, and only a short-time stirring at a temperature higher than the liquidus line. However, the nucleation density on the wall surface of the sleeve 2 can be remarkably increased, and the particles can be made spherical. In addition, the mechanical properties of the manufactured molded article can be improved, and the electromagnetic field stirring time can be greatly reduced, so that the energy required for stirring is less consumed, the entire process is simplified, and the product molding time is shortened. Being able to improve productivity. Therefore, a high-quality die-cast product can be manufactured in a short time.
[0132]
As a result, not only can a molded article having a fine and uniform structure be obtained by a simple method, but also the production time of the semi-solid metal slurry can be remarkably shortened, and the entire process time can be reduced, resulting in energy saving and energy saving. The effect of improving productivity can be increased.
[0133]
Next, a semi-solid molding die casting apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0134]
The die-casting apparatus for semi-solid molding shown in FIG. 5 is arranged such that one end of the sleeve 2 into which the plunger 3 is inserted is inclined downward so as to face the ground, and the axial direction is inclined with respect to the ground. It is.
[0135]
On the other end side of the sleeve 2, since the sleeve 2 is inclined with respect to the ground, during the production of the semi-solid metal slurry, the semi-solid metal slurry isToSince there is no risk of entry, no opening / closing door 23 for preventing entry of the semi-solid metal slurry is provided. That is, the molten metal M poured through the gate 21 accumulates in the vicinity of the plunger 3 which is one end side of the sleeve 2 arranged at an angle.
[0136]
However, when the semi-solid metal slurry in the sleeve 2 is pressurized by the plunger 3, the semi-solid metal slurry may leak out of the gate 21. It is desirable to provide a door. The angle of inclination of the sleeve 2 can be adjusted according to design conditions, but may be any degree as long as the molten metal M accumulates in the sleeve 2 by the inclination.
[0137]
As described above, by setting the sleeve 2 to be inclined, the forming die 4 connected to the other end of the sleeve 2 is also arranged to be inclined, as shown in FIG. However, since it is possible to limit the application of the forming die 4 to the whole machine equipment, the forming die 4 is inclined as shown in FIGS. 6 and 7 according to the fourth embodiment of the present invention. May be arranged horizontally, the sleeve 2 may be divided, and only the slurry production area on one end side of the sleeve 2 may be operated while being inclined.
[0138]
That is, as shown in FIGS. 6 and 7, a first sleeve 51 as a first cylindrical portion in which one end side of the sleeve 2 is rotatable at a predetermined angle θ, and a forming die in the sleeve 2 The other end fixed to 4 is divided into a second sleeve 52 as a second cylindrical portion, and a rotatable first sleeve 51 is disposed in the space 12 of the stirring section 1. At this time, the inside of the first sleeve 51 is a slurry manufacturing area.
[0139]
As shown in FIGS. 6 and 7, the first sleeve 51 and the second sleeve 52 are connected in a state where their facing ends are concentrically communicated with each other, and the first sleeve 51 and the second sleeve 52 are connected to each other. The first sleeve 51 is rotated at one end downward at a predetermined angle θ about the center axis of the second sleeve 52. At this time, the rotation angle θ of the first sleeve 51 is desirably within 90 °.
[0140]
Specifically, as shown in FIG. 6, when the first sleeve 51 is inclined at an angle of 90 ° with respect to the ground, molten metal M is poured to produce a semi-solid metal slurry. After the production of the solidified metal slurry is completed, as shown in FIG. 7, the first sleeve 51 and the second sleeve 52 are connected, and then the plunger 3 is pressurized to make the semi-solid metal slurry in the sleeve 2 pressurized. Is poured into the molding cavity 43 of the molding die 4 to be molded. Therefore, in the semi-solid molding die casting apparatus 11, there is no need to provide the gate 21 on the upper surface of the sleeve 2.
[0141]
Next, a semi-solid molding die casting apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0142]
In the semi-solid molding die-casting apparatus 11 shown in FIGS. 8 and 9, the sleeve 2 is arranged perpendicular to the ground. One end of the sleeve 2 into which the plunger 3 is inserted is disposed vertically downward with respect to the ground so as to face the ground. The sleeve 2 is connected to a driving device (not shown) so as to be relatively movable up and down. Further, the sleeve 2 is configured to be detachable from the forming die 4.
[0143]
The sleeve 2 includes a substantially cylindrical sleeve main body 2a that forms the upper end, which is the other end of the sleeve. An operating sleeve 2b having a diameter larger than that of the sleeve main body 2a is concentrically connected to a lower end side, which is one end side of the sleeve main body 2a. Further, a cylindrical fixed sleeve 2c fixed to the forming die 4 is concentrically connected to the upper end which is the other end of the sleeve main body 2a.
[0144]
The plunger 3 is inserted from the lower end of the sleeve main body 2a, and the molten metal M is poured from the open upper end of the sleeve main body 2a. Further, the operating sleeve 2b of the sleeve main body 2a is connected to a driving device. After the semi-solid metal slurry is manufactured, the operating sleeve 2b pushes up the sleeve main body 2a to be coupled to the stationary sleeve 2c mounted in the stationary die 42. The operating sleeve 2b can be formed integrally with the sleeve main body 2a. Further, the sleeve main body 2a is disposed so as to be located in the space 12 of the stirring section 1 provided on the support table 13, and the electromagnetic field applying coil device 11 is provided so as to surround the space 12. ing.
[0145]
On the other hand, the forming die 4 is arranged vertically with the pouring port 44 of the forming die 4 facing the upper end side of the sleeve 2. The forming die 4 is installed corresponding to the sleeve 2 being arranged vertically. At this time, the lower end of the fixing die 42 of the forming die 4 is stepped downward so as to insert the sleeve body 2a. A fixed sleeve 2c connected to the sleeve main body 2a and a cylindrical support member 46 for supporting and fixing the sleeve main body 2a connected to the fixed sleeve 2c are installed at the step portion of the fixed die 42. Have been.
[0146]
Next, the operation of the semi-solid molding die casting apparatus according to the fifth embodiment will be described.
[0147]
First, as shown in FIG. 8, the sleeve main body 2 a is positioned in the space 12 while being separated from the forming die 4. In this state, an electromagnetic field is applied to the space 12 by the stirring unit 1 and the molten metal M is poured into the sleeve body 2 a by the tribe 5. At this time, the lower end of the sleeve main body 2a is closed by the plunger 3, and the sleeve main body 2a functions as a container. After the molten metal M is poured into the sleeve body 2a, the molten metal M is cooled to produce a semi-solid metal slurry.
[0148]
Further, after the production of the semi-solid metal slurry is completed, the operating sleeve 2b and the plunger 3 are pushed up to couple the sleeve main body 2a to the fixed sleeve 2c set on the forming die 4, and thereafter, as shown in FIG. As described above, the plunger 3 is accelerated and the semi-solid molding slurry is poured into the molding cavity 43 of the molding die 4 to form a molded product.
[0149]
As described above, according to the fifth embodiment, it is not necessary to install another opening / closing door 23 in the sleeve 2, and this sleeve 2 can be used as a slurry manufacturing container, and semi-solid molding can be performed more easily. it can.
[0150]
In each of the above-described embodiments, various metals or alloys, such as aluminum or its alloy, magnesium or its alloy, zinc or its alloy, copper or its alloy, and iron or its alloy, may be used for semi-solid molding. Can be applied universally.
[0151]
【The invention's effect】
According to the die casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 1, it is possible to obtain a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole, and a short time at a temperature higher than the liquidus line. The nucleation density on the wall of the cylindrical part can be significantly increased by only stirring, and the spheroidization of the particles can be realized.In addition, the mechanical properties of the manufactured molded article can be improved, and the electromagnetic field stirring time can be reduced. Since it is possible to greatly reduce the amount of energy required for stirring, the overall process is simplified, and the product molding time is shortened to improve the productivity, so that a high-quality die-cast product can be manufactured in a short time.
[0152]
According to the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 2, in addition to the effect of the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state, a cylinder disposed with the axial direction being horizontal. The predetermined region in the cylindrical portion is defined as a region formed between opening / closing means for opening and closing the flow of the metal material in the solid-liquid coexistence state in the cylindrical portion and pressing means attached to one end of the cylindrical portion. Thereby, a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be more easily obtained.
[0153]
According to the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state according to claim 3, in addition to the effect of the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state, the one end side is inclined downward. By making the predetermined region in the provided cylindrical portion a region whose one end is closed by the pressing means, it is possible to more easily obtain a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole.
[0154]
According to the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 4, in addition to the effect of the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 1, one end side is inclined downward by a predetermined angle. By making a predetermined area inside this cylindrical part a closed area by pressing means, a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be more easily formed. Obtainable.
[0155]
According to the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 5, in addition to the effect of the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 1, the cylindrical shape is formed vertically with one end side downward. By disposing the portion and setting the predetermined region in the cylindrical portion to be a region closed by the pressing means, it is possible to more easily obtain a molded product having a uniform and fine spherical structure as a whole. .
[0156]
According to the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 6, in addition to the effect of the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to any one of claims 1 to 5, the manufacturing process includes By applying the electromagnetic field before pouring the molten metal into the predetermined region, a molded article having a uniform and fine spherical structure can be easily obtained as a whole.
[0157]
According to the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 7, in addition to the effect of the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to any one of claims 1 to 5, in addition to the method for manufacturing a cylindrical part in a manufacturing process Molten metal in a given areaofPouring waterStartAt the same time, by applying an electromagnetic field, it is possible to easily obtain a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole.
[0158]
ContractRequest8According to the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state as described in the claims,7In addition to the effects of the die-casting method for forming a metal material in the solid-liquid coexistence state according to any of the above, the solid phase ratio of the molten metal poured into a predetermined region in the cylindrical portion in the manufacturing process is 0.001 to 0.7. By applying the electromagnetic field to the extent possible, it is possible to more easily obtain a molded article having an overall uniform and fine spherical structure.
[0159]
Claim9According to the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state as described in the claims,7In addition to the effects of the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to any of the above, the solid phase ratio of the molten metal poured into a predetermined region in the cylindrical portion in the manufacturing process is 0.001 to 0.4. It is more desirable to apply an electromagnetic field to the extent that a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be obtained more easily.
[0160]
Claim 10According to the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state as described in the claims,7In addition to the effect of the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to any one of the above, the solid phase ratio of the molten metal poured into a predetermined region in the cylindrical portion in the manufacturing process is 0.001 or more and 0.1 or less. It is more desirable to apply an electromagnetic field to the extent that a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be obtained more easily.
[0161]
Claim 11According to the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to the above,0In addition to the effect of the die-casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to any of the above, after pouring a molten metal into a predetermined region in a cylindrical portion to which an electromagnetic field is applied in a manufacturing process, the molten metal is cooled. , A molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be more easily obtained.
[0162]
Claim 12According to the die casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state as described in claim 1,1The solid-liquid coexistence state In addition to the effect of the die casting method for forming a metal material described above, until the solid phase ratio of the molten metal poured into a predetermined region in the cylindrical portion in the cooling step becomes 0.1 or more and 0.7 or less. By cooling, a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be more easily obtained, which is more desirable.
[0163]
Claim 13According to the die casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state as described in claim 1,1Or 12In addition to the effects of the die-casting method for forming a metal material in the solid-liquid coexisting state described above, the molten metal poured into a predetermined region in the cylindrical portion in the cooling step is cooled at a temperature of 0.2 ° C / s or more and 5.0 ° C / s or less. Cooling at a higher speed is more preferable because a molded article having a uniform and fine spherical structure can be more easily obtained as a whole.
[0164]
Claim 14According to the die casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state as described in claim 1,1Or 12In addition to the effects of the die-casting method for forming a metal material in the solid-liquid coexisting state described above, the molten metal poured into a predetermined region in the cylindrical portion in the cooling step is heated at a temperature of 0.2 ° C / s or more and 2.0 ° C / s or less. Cooling at a higher speed is more preferable because a molded article having a uniform and fine spherical structure can be more easily obtained as a whole.
[0165]
Claim 15According to the die-casting method for semi-solid molding according to the above,42. The solid-liquid coexisting metal material according to claim 1, wherein the metal material is a semi-solid metal slurry.4The same effect as any of the solid-liquid coexisting state metal materials can be obtained.
[0166]
Claim 16According to the solid-liquid coexisting state die casting apparatus for forming a metal material described above, it is possible to obtain a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole, and only stirring for a short time at a temperature higher than the liquidus line. However, the nucleation density on the wall surface of the cylindrical portion can be significantly increased, and the particles can be made spherical. In addition, the mechanical properties of the manufactured molded article can be improved, and the electromagnetic field stirring time can be greatly reduced, so that the energy required for stirring is less consumed, the entire process is simplified, and the product molding time is shortened. As a result, productivity can be improved, and a high-quality die-cast product can be manufactured in a short time.
[0167]
Claim 17According to the die-casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexistence state according to claim 1, claim 1.6In addition to the effects of the solid-liquid coexisting state metal material molding die-casting device described, the molding portion includes a fixed portion attached to the other end of the cylindrical portion, and a moving portion detachably attached to the fixed portion. By forming a molding part by the above and forming a molding space between the fixed part and the moving part, it is possible to more easily obtain a molded article having an overall uniform and fine spherical structure.
[0168]
Claim 18According to the die-casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexistence state according to claim 1, claim 1.6Or 17In addition to the effects of the solid-liquid coexisting state metal die molding apparatus described above, an opening / closing means is provided on the other end side of the cylindrical part arranged with the axial direction horizontal, and the opening / closing means pours into the cylindrical part. During the production of the solid-liquid coexisting metal material from the melted metal, the other end of the cylindrical portion is closed so as to be openable and closable, and the solid-liquid coexisting metal material produced in the cylindrical portion is pressed by pressing means. By pressing the other end of the cylindrical portion when pressing, a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be more easily obtained.
[0169]
Claim19According to the die-casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexistence state according to claim 1, claim 1.6Or 17In addition to the effect of the solid-liquid coexisting state metal material molding die-casting apparatus described above, by disposing the cylindrical portion by inclining one end side downward, a uniform and fine spherical structure as a whole is obtained. A molded article having the same can be obtained more easily.
[0170]
Claim 20According to the die-casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexistence state according to claim 1, claim 1.6Or 17In addition to the effect of the solid-liquid coexisting state die casting apparatus for forming a metal material described above, a pressing means is attached to one end side, and the first cylindrical part rotatable downward at one end side is electromagnetically driven by a stirring unit. The first cylindrical portion is disposed in a space where the field is applied, and the second cylindrical portion communicated by the rotation of the first cylindrical portion is arranged so that the axial direction thereof is horizontal. A molded article having a fine spherical structure can be obtained more easily.
[0171]
Claim 21According to the die-casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexistence state according to claim 1, claim 1.6Or 17In addition to the effects of the solid-liquid coexisting state metal material molding die-casting device described above, a cylindrical portion vertically disposed with one end side downward is relatively detachable from the forming portion, and the inside of the cylindrical portion is formed. After the solid-liquid coexisting state metal material is manufactured, the solid-liquid coexisting state metal material in the tubular portion is pressed by the pressing means after being connected to the forming portion, and thus the entire uniform and fine A molded article having a spherical structure can be obtained more easily.
[0172]
Claim 22According to the die-casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexistence state according to claim 1, claim 1.6Or 21In addition to the effect of the solid-liquid coexisting state metal material molding die-casting apparatus according to any of the above, by applying an electromagnetic field before the molten metal is poured into the cylindrical portion in the stirring section, it is entirely uniform and A molded article having a fine spherical structure can be easily obtained.
[0173]
Claim 23According to the die-casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state as described in claim 1,6Or 21In addition to the effects of the solid-liquid coexisting metal casting die-casting device described in any of the above, the molten metalofPouring waterStartsAt the same time, by applying an electromagnetic field, it is possible to easily obtain a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole.
[0174]
ContractRequest 24According to the die-casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state as described in claim 1,6Or 23In addition to the effects of the die casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexistence state described above, an electromagnetic field is applied by the stirring section until the solid phase ratio of the molten metal in the cylindrical section becomes 0.001 or more and 0.7 or less. Thereby, it is possible to more easily obtain a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole.
[0175]
Claim 25According to the die-casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state as described in claim 1,6Or 23In addition to the effect of the die casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexistence state according to any of the above, an electromagnetic field is applied by the stirring section until the solid phase ratio of the molten metal in the cylindrical section becomes 0.001 or more and 0.4 or less. This is more preferable because a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be more easily obtained.
[0176]
Claim 26According to the die-casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state as described in claim 1,6Or 23In addition to the effects of the die-casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexisting state described above, an electromagnetic field is applied by the stirring section until the solid fraction of the molten metal in the cylindrical section becomes 0.001 or more and 0.1 or less. This is more preferable because a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be more easily obtained.
[0177]
Claim 27According to the die-casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state as described in claim 1,6Or 26In addition to the effect of any of the solid-liquid coexisting state metal die forming apparatus described above, by adjusting the temperature of the cylindrical portion with a temperature controller, a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be obtained. It can be obtained more easily and reliably.
[0178]
Claim28According to the die-casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexistence state described in claim 2,7In addition to the effects of the solid-liquid coexisting die casting apparatus for forming a metal material described above, by using a cooling apparatus as the temperature control apparatus, a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be obtained more easily and reliably. be able to.
[0179]
Claim29According to the die-casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexistence state described in claim 2,7In addition to the effects of the solid-liquid coexisting die casting apparatus for forming a metal material described above, by using an electric heater as the temperature control apparatus, a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be obtained more easily and reliably. be able to.
[0180]
Claim 30According to the die-casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 2,7Not29In addition to the effects of any of the solid-liquid coexisting state metal material molding die-casting apparatus described above, by cooling the molten metal in the cylindrical portion until the solid phase ratio of the cylindrical portion becomes 0.1 or more and 0.7 or less by a temperature control device. This is more preferable because a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be obtained more easily and reliably.
[0181]
Claim 31According to the die-casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexistence state described in claim 2,7Or 30In addition to the effects of the die-casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexistence state described above, the molten metal in the cylindrical portion is cooled at a rate of 0.2 ° C./s or more and 5.0 ° C./s or less by a temperature control device. This is more desirable because a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be more easily and reliably obtained.
[0182]
Claim 32According to the die-casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexistence state described in claim 2,7Or 30In addition to the effects of the die-casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state, the molten metal in the cylindrical portion is cooled at a rate of 0.2 ° C./s to 2.0 ° C./s by a temperature controller. This is more desirable because a molded article having a uniform and fine spherical structure as a whole can be more easily and reliably obtained.
[0183]
Claim 33According to the die-casting apparatus for semi-solid molding according to the above,6Or 322. The solid-liquid coexisting metal material according to claim 1, wherein the metal material is a semi-solid metal slurry.6Or 32The same effect as any of the solid-liquid coexisting state metal materials can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a secondary graph showing molten metal pouring temperature versus time in a solid-liquid coexisting state metal material forming die casting apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a die casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state.
FIG. 3 is a schematic explanatory view showing a die casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexisting state.
FIG. 4 is an explanatory sectional view showing a part of a second embodiment of a die casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing a third embodiment of the die casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state according to the present invention.In the figureis there.
FIG. 6 is a schematic view showing a fourth embodiment of the die casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state according to the present invention.In the figureis there.
FIG. 7 is a schematic view showing a die casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexisting state.In the figureis there.
FIG. 8 is a schematic view showing a fifth embodiment of the die casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state according to the present invention.In the figureis there.
FIG. 9 is a schematic view showing a die casting apparatus for forming a metal material in the solid-liquid coexisting state.In the figureis there.
[Explanation of symbols]
1 stirrer
2 Sleeve as cylindrical part
3 Plunger as pressing means
4 Forming die as forming section
12 space
23 Opening / closing door as opening / closing means
24 Temperature controller
25 Cooling water pipe as cooling device
41 Moving die as moving part
42 Fixed die as fixed part
43 Molding cavity as molding space
51 First sleeve as first tubular part
52 Second sleeve as second tubular part
M molten metal

Claims (33)

筒状部内の所定領域に電磁気場があらかじめ印加されている状態で、この筒状部の所定領域に溶融金属を注湯して固液共存状態金属材料を製造する製造工程と、
この製造工程にて前記筒状部内の所定領域に前記固液共存状態金属材料を製造した状態で、この固液共存状態金属材料を前記筒状部の一端側から押圧して、この筒状部の他端側の成形部に注湯する成形工程と
を具備したことを特徴とする固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法。In a state where an electromagnetic field is applied in advance to a predetermined region in the cylindrical portion, a manufacturing process of pouring a molten metal into a predetermined region of the cylindrical portion to produce a solid-liquid coexisting metal material,
In a state where the solid-liquid coexisting state metal material is manufactured in a predetermined region in the cylindrical portion in this manufacturing process, the solid-liquid coexisting state metal material is pressed from one end side of the cylindrical portion, and the cylindrical portion is pressed. A molding step of pouring into a molding portion on the other end side of the die. 筒状部は、軸方向を水平にして配設され、
この筒状部内の所定領域は、この筒状部内の固液共存状態金属材料の流通を開閉する開閉手段と、この筒状部の一端に取り付けられた押圧手段との間の領域である
ことを特徴とする請求項１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法。The cylindrical portion is disposed with the axial direction being horizontal,
The predetermined region in the cylindrical portion is a region between the opening / closing means for opening and closing the flow of the metal material in the solid-liquid coexistence state in the cylindrical portion and the pressing means attached to one end of the cylindrical portion. The die casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexisting state according to claim 1. 筒状部は、この筒状部の一端側を下方に向けて傾斜させて配設され、
この筒状部内の所定領域は、この筒状部の一端に取り付けられた押圧手段により閉鎖された領域である
ことを特徴とする請求項１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法。The tubular portion is disposed with one end of the tubular portion inclined downward,
2. The method according to claim 1, wherein the predetermined region in the cylindrical portion is a region closed by a pressing means attached to one end of the cylindrical portion. 筒状部は、この筒状部の一端側が下方に向けて所定角度傾斜するように回動可能であり、
この筒状部内の所定領域は、この筒状部の一端に取り付けられた押圧手段により閉鎖された領域である
ことを特徴とする請求項１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法。The tubular portion is rotatable such that one end side of the tubular portion is inclined downward by a predetermined angle,
2. The method according to claim 1, wherein the predetermined region in the cylindrical portion is a region closed by a pressing means attached to one end of the cylindrical portion. 筒状部は、この筒状部の一端側を下方に向けて垂直に配設され、
この筒状部内の所定領域は、この筒状部の一端に取り付けられた押圧手段により閉鎖された領域である
ことを特徴とする請求項１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法。The tubular portion is disposed vertically with one end of the tubular portion facing downward,
2. The method according to claim 1, wherein the predetermined region in the cylindrical portion is a region closed by a pressing means attached to one end of the cylindrical portion. 製造工程は、筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯する前から電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法。The die casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to any one of claims 1 to 5, wherein in the manufacturing step, an electromagnetic field is applied before pouring the molten metal into a predetermined region in the cylindrical portion. 製造工程は、筒状部内の所定領域に溶融金属の注湯を開始すると同時に電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法。Manufacturing process claims 1 to 5 or the solid-liquid coexisting state metal material molding die casting method, wherein applying the initiation Then simultaneously electromagnetic field the pouring of molten metal in a predetermined region of the cylindrical portion. 製造工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし７いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法。Manufacturing process, any one of claims 1 to 7 solid phase ratio of the molten metal is poured in a predetermined area of the tubular portion, characterized in that the applied electromagnetic field until 0.001 to 0.7 A die casting method for forming a metal material according to the above-described solid-liquid coexistence state. 製造工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし７いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法。Manufacturing process, any one of claims 1 to 7 solid phase ratio of the molten metal is poured in a predetermined area of the tubular portion, characterized in that the applied electromagnetic field until 0.001 to 0.4 The die-casting method for forming a metal material according to the above description. 製造工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし７いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法。Manufacturing process, any one of claims 1 to 7 solid phase ratio of the molten metal is poured in a predetermined area of the tubular portion, characterized in that the applied electromagnetic field until 0.001 to 0.1 The die-casting method for forming a metal material according to the above-mentioned solid-liquid coexistence state. 製造工程にて電磁気場が印加された筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯した後に、この溶融金属を冷却する冷却工程を具備した
ことを特徴とする請求項１ないし１０いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法。After the electromagnetic field has poured the molten metal in a predetermined area of the applied tubular portion in the manufacturing process, according to claim 1 to 1 0, wherein any one, characterized by comprising a cooling step of cooling the molten metal Die casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state. 冷却工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却する
ことを特徴とする請求項１１記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法。Cooling step, solid-liquid coexistence state of claim 1 1, wherein the solid fraction of the molten metal is poured in a predetermined area of the tubular portion, characterized in that the cooling until 0.1 to 0.7 Die casting method for metal material molding. 冷却工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却する
ことを特徴とする請求項１１または１２記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法。Cooling step, according to claim 1 1 or 1 2, wherein cooling the molten metal is poured in a predetermined area of the cylindrical portion at a rate 5.0 ℃ / s 0.2 ℃ / s or higher Die casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state. 冷却工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却する
ことを特徴とする請求項１１または１２記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法。Cooling step, according to claim 1 1 or 1 2, wherein cooling the molten metal is poured in a predetermined area of the cylindrical portion at a rate 2.0 ℃ / s 0.2 ℃ / s or higher Die casting method for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state. 請求項１ないし１４いずれか記載の固液共存状態金属材料は、半凝固金属スラリである
ことを特徴とする半凝固成形用ダイカスト方法。Solid-liquid coexisting state metal material of claims 1 to 1 4, wherein any die casting method for semi-solid forming, which is a semi-solid metal slurry. 所定の空間部に電磁気場を印加する攪拌部と、
前記空間部に設けられ、前記攪拌部にて電磁気場があらかじめ印加されている状態で内部に溶融金属が注湯される筒状部と、
この筒状部の一端に取り付けられ、この筒状部内で製造された固液共存状態金属材料を、前記筒状部の他端側に押圧する押圧手段と、
前記筒状部の他端に取り付けられ、前記押圧手段での押圧により前記固液共存状態金属材料が注湯される成形空間を備えた成形部と
を具備したことを特徴とした固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。A stirrer that applies an electromagnetic field to a predetermined space,
A cylindrical portion provided in the space portion and into which molten metal is poured in a state where an electromagnetic field is applied in advance by the stirring portion,
Pressing means attached to one end of the cylindrical portion, for pressing the solid-liquid coexisting metal material manufactured in the cylindrical portion toward the other end of the cylindrical portion,
A solid-liquid coexisting state, characterized in that the solid-liquid coexisting state is provided at the other end of the cylindrical portion, and the solid-liquid coexisting state is provided by a press by the pressing means. Die casting machine for metal material molding. 成形部は、筒状部の他端に取り付けられた固定部、この固定部に対して取り外し可能に取り付けられた移動部を備え、
この成形部の成形空間は、前記固定部と移動部との間に形成されている
ことを特徴とした請求項１６記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。The molded portion includes a fixed portion attached to the other end of the cylindrical portion, a moving portion detachably attached to the fixed portion,
17. The die casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 16 , wherein a forming space of the forming part is formed between the fixed part and the moving part. 筒状部は、軸方向を水平にして配設され、
この筒状部の他端側に設けられ、この筒状部内に注湯された溶融金属から固液共存状態金属材料を製造する間に、この筒状部の他端側を開閉可能に閉塞し、この筒状部内で製造された固液共存状態金属材料を押圧手段にて押圧する際に、この筒状部の他端側を開口させる開閉手段を具備した
ことを特徴とした請求項１６または１７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。The cylindrical portion is disposed with the axial direction being horizontal,
The other end of the cylindrical portion is provided at the other end, and while the solid-liquid coexisting metal material is produced from the molten metal poured into the cylindrical portion, the other end of the cylindrical portion is opened and closed. , when pressing the solid-liquid coexisting state metal material produced by the cylindrical portion in the pressing means, according to claim 1 characterized by comprising a closing means for opening the other end of the tubular portion 6 Or a die casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to 17 . 筒状部は、この筒状部の一端側を下方に向けて傾斜させて配設された
ことを特徴とした請求項１６または１７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。The die casting apparatus for forming a metal material in a solid-liquid coexistence state according to claim 16 or 17 , wherein the cylindrical portion is disposed with one end of the cylindrical portion inclined downward. 筒状部は、攪拌部にて電磁気場が印加される空間部に配設され、一端側に押圧手段が取り付けられ、この一端側を下方に向けて回動可能な第１の筒状部と、
この第１の筒状部の回動により連通し、軸方向を水平にして配設された第２の筒状部と
を備えたことを特徴とした請求項１６または１７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。The cylindrical portion is disposed in a space where the electromagnetic field is applied by the stirring portion, a pressing means is attached to one end side, and the first cylindrical portion is rotatable downward at one end side. ,
The solid-liquid according to claim 16 or 17, further comprising a second cylindrical portion which is communicated with the first cylindrical portion by rotation of the first cylindrical portion, and is provided with the axial direction being horizontal. Die-casting equipment for forming metallic materials in coexistence. 筒状部は、この筒状部の一端側を下方に向けて垂直に配設され、前記成形部に対して相対的に着脱可能であり、この筒状部内で固液共存状態金属材料が製造された後に前記成形部に接続されてから、この筒状部内の固液共存状態金属材料が押圧手段にて押圧される
ことを特徴とした請求項１６または１７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。The tubular portion is disposed vertically with one end of the tubular portion facing downward, and is relatively detachable from the molded portion. In the tubular portion, a solid-liquid coexisting metallic material is produced. The solid-liquid coexisting metal according to claim 16 or 17 , wherein the solid-liquid coexisting metal material in the cylindrical portion is pressed by a pressing means after being connected to the molding portion after being formed. Die casting device for material molding. 攪拌部は、筒状部内に溶融金属が注湯される前から電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１６ないし２１いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。Stir zone, wherein the claims 1 6 to 2 1 solid-liquid coexisting state metal material molding die casting apparatus according to any one applying the electromagnetic field before the molten metal in the cylindrical portion is poured. 攪拌部は、筒状部内に溶融金属の注湯が開始されると同時に電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１６ないし２１いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。Stirring unit, the solid-liquid coexisting state metal material molding die casting apparatus it claims 1-6 to 2 1, wherein any one that wherein applying at the same time electromagnetic field when pouring molten metal into a cylindrical shape portion is started . 攪拌部は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１６ないし２３いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。Stirring unit, the solid-liquid coexisting according to any tubular to solid phase ratio of the molten metal portion 6 claims 1 was characterized by applying an electromagnetic field until 0.001 to 0.7 2 3 Die casting equipment for forming metallic material. 攪拌部は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１６ないし２３いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。Stirring unit, the solid-liquid coexisting according to any tubular to solid phase ratio of the molten metal portion 6 claims 1 was characterized by applying an electromagnetic field until 0.001 to 0.4 2 3 Die casting equipment for forming metallic material. 攪拌部は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１６ないし２３いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。Stirring unit, the solid-liquid coexisting according to any tubular to solid phase ratio of the molten metal portion 6 claims 1 was characterized by applying an electromagnetic field until 0.001 to 0.1 2 3 Die casting machine for forming metallic material. 筒状部の温度を調節する温度調節装置を具備した
ことを特徴とした請求項１６ないし２６いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。Cylindrical portion temperature regulating device according to claim 1 6 to 2 6 solid-liquid coexisting state metal material molding die casting apparatus according to any one that is characterized by comprising a regulating the temperature of the. 温度調節装置は、冷却装置である
ことを特徴とした請求項２７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。Temperature regulating device, the solid-liquid coexisting state metal material molding die casting apparatus according to claim 2 7 wherein was characterized by a cooling device. 温度調節装置は、電気ヒータである
ことを特徴とした請求項２７記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。Temperature regulating device, the solid-liquid coexisting state metal material molding die casting apparatus according to claim 2 7 wherein the characterized in that an electric heater. 温度調節装置は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却する
ことを特徴とした請求項２７ないし２９いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。Temperature regulating device, the solid-liquid coexisting state metal material according to any one to claims 2 7 to which is characterized in that the solid phase ratio of the molten metal of the tubular portion is cooled to a 0.1 to 0.7 29 Die casting equipment for molding. 温度調節装置は、筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却する
ことを特徴とした請求項２７ないし３０いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。Temperature regulating device, the solid-liquid coexistence state of any one to claims 2 7 to which is characterized in that cooling the molten metal of the tubular portion at 0.2 ° C. / s or higher 5.0 ° C. / s or less a rate of 30 Die casting equipment for metal material molding. 温度調節装置は、筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却する
ことを特徴とした請求項２７ないし３０いずれか記載の固液共存状態金属材料成形用ダイカスト装置。Temperature regulating device, the solid-liquid coexistence state of any one to claims 2 7 to which is characterized in that cooling the molten metal of the tubular portion at 0.2 ° C. / s or higher 2.0 ° C. / s or less a rate of 30 Die casting equipment for metal material molding. 請求項１６ないし３２いずれか記載の固液共存状態金属材料は、半凝固金属スラリである
ことを特徴とした半凝固成形用ダイカスト装置。Solid-liquid coexisting state metal material according to claim 1 6 to 3 wherein either the semi-solid molding die casting apparatus characterized in that it is a semi-solid metal slurry.
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