JP3756021B2

JP3756021B2 - Magnesium alloy forming equipment

Info

Publication number: JP3756021B2
Application number: JP24934099A
Authority: JP
Inventors: 純一平澤; 龍象武田; 秀士三浦; 幹男木村; 孝誠高橋; 誠上村; 芳生森山
Original assignee: NEXUS COMPANY INC.
Current assignee: NEXUS COMPANY INC.
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: JP2001071104A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネシウム合金を成形するマグネシウム合金成形装置、より詳しくは、マグネシウム合金材を半溶融状態として射出し成形するマグネシウム合金成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネシウムは一般に使用される構造用金属材料の中で密度が１．８ｇ／ｃｍ³と最も軽量であり、比較的安定した強さを持っていることから、省エネルギー材料として欧米などでは自動車部品等に積極的に使用され始めている。現在でも国内外で研究開発がなされており、加工性、鋳造性に優れ、強度、耐力の向上が図られたマグネシウム合金が開発されている。
【０００３】
マグネシウム合金の成形方法にはホットチャンバーやコールドチャンバーなどの低圧鋳造装置を用いたダイカスト法が主力であるが、溶解工程を省略し原料を半溶融状態（チクソトロピー状態）で供給するチクソモールド法の適用も進められている。チクソモールド法ではマグネシウムを高速かつ高圧で射出成形することから、精密で薄肉製品の成形が可能である。
【０００４】
図７に従来のチクソモールド法によるマグネシウム合金の射出成形の過程を示す。チクソモールド法では、マグネシウム合金材を６００℃程度に加熱し半溶融状態として、図７（ａ）に示すように金型キャビティ内に射出する。金型は成形品の取り出しのために開閉されるため、金型キャビティ内には初めから空気が存在している。
【０００５】
マグネシウム合金は他のアルミニウムやチタンなどの合金と比較して非常に酸化しやすい。そこで、従来のチクソモールド法では、真空ポンプを用いて金型キャビティ内を減圧し、酸素や窒素などの空気中に存在する活性ガスを駆逐しようとする。しかし、寸法精度や高温にさらされる等の問題から金型の気密性を確保するのは難しく、金型キャビティ内を減圧すると、金型のパーティングラインやイジェクタピンなどから空気がキャビティ内に供給され続けることになる。
【０００６】
ランナー内を流動してきた溶湯（溶融スラリー）は、金型キャビティ内へ射出するゲートへ入るときに極端に流動断面積が小さくなるため、溶融スラリー内圧が上昇する。そして、この溶湯がゲートより金型キャビティ内へ射出されると圧力が開放され、図７（ｂ）に示すように、溶湯本流から離れて飛散する。飛散することによって表面積の大きくなった溶湯は、金型キャビティ内に残存する少量の活性ガスとも反応しやすくなるため、金型内の空気と反応して酸化し、凝固してしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
活性ガスと反応することによって固化したマグネシウム合金は、薄い金型キャビティ内において高い圧力でも押し流すことのできない障害物となってしまう。そのため、後に金型キャビティ内へゲートより流入してくる溶湯の流動性が変化し、溶湯が金型キャビティ内に充分に回りきれず、製品の安定的な成形が困難となる。その結果、製品には、図７（ｃ）に示す巣や肉厚不均一などの欠陥を生じてしまうことになる。
【０００８】
そこで、本発明においては、金型内へ射出するマグネシウム合金材の流動性を改善し、成形品の品質を向上させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のマグネシウム合金成形装置は、マグネシウム合金材を半溶融状態として金型内へ高速かつ高圧で射出し凝固させてマグネシウム合金を成形するマグネシウム合金成形装置において、金型内へ高圧の不活性ガスを注入する高圧ガス注入手段を備えたことを特徴とするものである。これにより、金型内を高圧雰囲気として金型内部の空気を外部へ排除し、かつ、金型外部からの空気の混入を阻止し、金型内へ射出されるマグネシウム合金材の酸化を不活性ガスにより防止することが可能となる。また、金型内が高圧雰囲気であるため、金型内へ射出されるマグネシウム合金材は飛散することなく射出部から金型内へと徐々に広がって充填されていく。このとき、金型内へ注入された不活性ガスは、高速かつ高圧で射出されるマグネシウム合金材によってさらに加圧され、金型内での溶湯の高速高圧に応じて応力を発生させ、溶湯の流動先端の乱れを抑制する効果が高くなる。したがって、金型内へ射出されるマグネシウム合金材の流れは安定し、肉厚不均一などの欠陥がなく品質の良い成形品を得ることができる。
【００１０】
ここで、不活性ガスは、空気よりも重いＡｒガス、ＳＦ₄ガスやＳＦ₆ガス等を用いることができる。特に、地球環境に優しく、取扱いも容易であり、安価に入手できるという点からＡｒガスを用いるのが望ましい。不活性ガスが空気より軽い場合は、不活性ガスが空気と混合してしまい充分に空気を外部へ排除すること、また空気の混入を阻止することが難しくなる。
【００１１】
高圧ガス注入手段は、不活性ガスを１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力で注入するものであることが望ましい。マグネシウム合金材を高速かつ高圧で射出する本発明のマグネシウム合金成形装置においては、従来の低圧鋳造装置よりも高圧の１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²の不活性ガスを金型内へ導入して、溶湯の酸化を防止すると共に、溶湯の流れを制御することが可能である。１ｋｇｆ／ｃｍ²未満の場合、不活性ガスによる金型内の空気の置換にかなりの時間を要することとなるため高速成形には不向きである。一方、１０ｋｇｆ／ｃｍ²を超えると、高圧な不活性ガスの取り扱いが容易ではなく、一般的な設備では利用しにくい。また、従来の低圧鋳造装置において、１ｋｇｆ／ｃｍ²以上の高圧ガスを金型内に導入するとマグネシウム合金材の金型内への圧入が阻害され、成形品の薄肉部などの表面に微少な形状をもつものの成形はできなくなると考えられる。
【００１２】
さらに、本発明のマグネシウム合金成形装置には、不活性ガスを加熱するガス加熱手段を備えることが望ましい。これにより、不活性ガスを金型内へ注入する際、不活性ガスによって金型が冷却されるのを防止し、金型の温度を適正温度に維持して金型へダメージを与えることなく金型寿命を延ばすことが可能となる。
【００１３】
このとき、金型内へ注入する不活性ガスは、ガス加熱手段によって５００〜６００℃に加熱しておくことが望ましい。このような温度範囲の不活性ガスによって金型のキャビティ内面を加熱して温度調整することによって、金型キャビティへ射出されるマグネシウム合金材は冷却されず、マグネシウム合金材の流動性は維持されて、マグネシウム合金材を金型内に充分に回すことが可能となる。５００℃未満の場合、金型内に射出されるマグネシウム合金材の温度が６００℃前後であるため、このマグネシウム合金材との温度差が大きすぎ、金型を加熱することによる効果が薄れてしまう。一方、６００℃超の場合、不活性ガスを加熱するためのエネルギーのロスや、金型の過熱による寿命への影響を考慮しなければならない。
【００１４】
また、高圧ガス注入手段は、金型内へのマグネシウム合金材の射出方向以外の方向から不活性ガスを注入するものであることが望ましい。これにより、マグネシウム合金材の射出方向以外の方向より注入、すなわちマグネシウム合金材の広がる方向に対向する方向より注入される不活性ガスによって、金型内へ射出されて広がるマグネシウム合金材が飛散するのを防止することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態におけるマグネシウム合金成形装置の概略構成図、図２は図１のＡ部詳細図、図３は図２のＢ−Ｂ矢視図である。
【００１６】
図１において本発明の実施の形態におけるマグネシウム合金成形装置は、マグネシウム合金を成形するための金型１、マグネシウム合金の原料としてのマグネシウム合金材を半溶融化するためのシリンダ２、およびシリンダ２の前方に設けたノズル３より半溶融状態のマグネシウム合金材を金型１のキャビティ１１内へ高速射出させる高速射出システム４等により構成される。
【００１７】
金型１には、キャビティ１１内へ不活性ガスとしてのＡｒガスを加圧および加熱して注入するための加圧・加熱タンク１２、およびこの加圧・加熱タンク１２へＡｒガスを供給するためのＡｒガスタンク１３が接続される。Ａｒガスが充填されたＡｒガスタンク１３より供給されるＡｒガスを加圧・加熱タンク１２によって、その圧力を１ｋｇ／ｃｍ²とする。また、加圧・加熱タンク１２内に備えたヒータ１２ａによってＡｒガスを約５８０℃に加熱する。
【００１８】
シリンダ２には、マグネシウム合金材を貯蔵する原料ホッパ５、および原料ホッパ５内のマグネシウム合金材をシリンダ２内へ供給する原料供給装置６が接続される。また、シリンダ２は、シリンダ２を加熱するヒータ７、原料供給装置６より供給されるマグネシウム合金材をシリンダ２内で攪拌するスクリュ８、およびマグネシウム合金材のシリンダ２内での逆流を防止するリング９等を備える。
【００１９】
図２において、金型１は固定側金型１ａと移動側金型１ｂとにより構成され、これらの対面部分には、マグネシウム合金材を導入して製品を成形する型となる厚さ約１ｍｍのキャビティ（空洞）１１が形成されている。マグネシウム合金材は、ノズル３に接続された導入口１４によって３つに分岐され（図３参照）、キャビティ１１下部から上方へ向かってキャビティ１１内へ射出される。
【００２０】
金型１上部のガス導入口１５には加圧・加熱タンク１２が接続され、このガス導入口１５から導入されるＡｒガスは、波状の経路とされた浸入防止路１６を介して、キャビティ１１上部および左右部に設けられたガス注入路１７からキャビティ１１内へ注入される。すなわち、Ａｒガスは、マグネシウム合金材のキャビティ１１内への射出方向以外の方向から、ガス注入路１７によって注入される。
【００２１】
また、キャビティ１１内へ射出された半溶融状態のマグネシウム合金材が仮にガス注入路１７へ浸入しても、浸入防止路１６の波状の経路によってその進路が長くなるため、マグネシウム合金材が浸入してガス導入口１５を塞ぐことがないようになっている。ガス注入路１７は、移動側金型１ｂを移動させることによって露出するようにしてあるため、浸入したマグネシウム合金材は取り除くことができる。
【００２２】
次に、以上の構成のマグネシウム合金成形装置によるマグネシウム合金の成形過程について説明する。図４は本発明の実施の形態におけるマグネシウム合金成形装置による射出成形の過程を示す説明図である。
【００２３】
まず、Ａｒガスタンク１３より供給され、加圧・加熱タンク１２により加圧および加熱されたＡｒガスが、ガス導入口１５および浸入防止路１６を介してガス注入路１７からキャビティ１１内へと注入される。キャビティ１１内へと注入されたＡｒガスは空気よりも重いため、キャビティ１１内の空気を上方へと押し上げ、金型１のイジェクタピンや入子の微少な間隙からキャビティ１１内の空気を外部へと排出する。
【００２４】
そして、キャビティ１１内を１ｋｇ／ｃｍ²の高圧雰囲気とし、また約５８０℃まで加熱されたＡｒガスによって金型１のキャビティ１１内面を加熱した状態において、原料ホッパ５より供給されシリンダ２によって半溶融化されたマグネシウム合金材をノズル３を介して、図４（ａ）に示すように、導入口１４よりキャビティ１１内へ射出する。
【００２５】
キャビティ１１内へ射出されたマグネシウム合金材は、図４（ｂ）に示すように、１ｋｇ／ｃｍ²の高圧のＡｒガスによって押さえられつつ、キャビティ１１内へと徐々に広がっていく。したがって、キャビティ１１内へ射出されるマグネシウム合金材の流れは安定し、飛散することなく均一に広がって、図４（ｃ）に示すように、キャビティ１１内へ充填される。
【００２６】
以上のように、キャビティ１１内へ高圧のＡｒガスを注入し、高圧雰囲気として半溶融状態のマグネシウム合金材を射出することによって、マグネシウム合金材の流動がスムーズとなり、マグネシウム合金材はキャビティ１１内へ均一な圧力分布で隅々まで充填される。したがって、製品の肉厚は均一な状態となり、バリが発生することもない。こうしてバリの発生が抑えられることによって、成形後の処理工程であるプレス抜きへの挿入が容易に行えるようになる。また、バリによって金型１１が変形するのを防止することができる。
【００２７】
従来のＡｒガスを加圧注入しない場合、マグネシウム合金材の流動抵抗が大きく、マグネシウム合金材が飛散（フラッシング）し、凝固してしまうため、その後にキャビティ１１内へ到達する溶湯の流動を阻害する。そのため、キャビティ１１内で不均一な圧力分布が発生し、成形圧力が偏って金型１に作用し、固定側金型１ａと移動側金型１ｂとに分割された金型１が成形中に開いてしまう。その結果、肉厚不均一の状態で製品が成形されることになる。一方、本発明においては、マグネシウム合金材が均一な圧力分布でキャビティ１１内に充填されるため、片開きを小さく押さえることが可能となり、肉厚を均一にすることができる。
【００２８】
また、本実施形態においては、Ａｒガスは、マグネシウム合金材のキャビティ１１内への射出方向以外の方向から注入されるため、キャビティ１１内へ射出されるマグネシウム合金材を巻き込んで飛散させることがない。さらに、マグネシウム合金材の導入口１４が設けられている方向以外のキャビティ１１全周三方向のガス注入路１７から注入されているため、キャビティ１１内により速く均一にＡｒガスを充填することができる。なお、図示していないが、ガス注入路１７は、キャビティ１１内への射出方向以外の一方向や二方向だけから注入させることも可能である。
【００２９】
【実施例】
本発明のマグネシウム合金成形装置を用いて、▲１▼Ａｒガスを注入しない場合、▲２▼Ａｒガスを１ｋｇ／ｃｍ²で注入した場合、▲３▼Ａｒガスを３ｋｇ／ｃｍ²で注入した場合について成形されたマグネシウム合金の肉厚を測定し、その測定結果を表１に示した。本実施例において、金型１のキャビティ１１の厚さｔは１．０ｍｍに設定してある。表中の数値は、このキャビティ１１の厚さｔを基準としたときの各測定点における実際の肉厚（ｍｍ）を示している。
【００３０】
【表１】

【００３１】
図５は表１に示すマグネシウム合金の肉厚の測定点を示す説明図である。図５に示すＸ₁，Ｘ₂，Ｘ₃，Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃は、図３に示す同符号の位置に対応している。Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃とＳ₃の交点をそれぞれ測定点１，２，３とし、同様にＸ₁，Ｘ₂，Ｘ₃とＳ₂，Ｓ₁の交点をそれぞれ測定点４〜９としている。図６は表１の測定結果を図５に示すフォーマット上に立体化した図であり、同図（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ▲１▼，▲２▼，▲３▼の場合に対応している。なお、図６において、高さ方向は基準厚ｔ＝１．０ｍｍから厚い分を％で示している。
【００３２】
表１および図６に示すように、▲１▼Ａｒガスを注入しない場合、各測定点における肉厚の差は最大で０．３９６ｍｍと非常に大きく、実施形態において説明したように肉厚不均一の状態で成形されていることが分かる。一方、▲２▼Ａｒガスを１ｋｇ／ｃｍ²で注入した場合および▲３▼Ａｒガスを３ｋｇ／ｃｍ²で注入した場合においては、各測定点における肉厚の差はそれぞれ最大で０．２２６ｍｍ，０．１７５ｍｍと▲１▼の場合と比較して小さく、肉厚はより均一な状態で成形されていることが分かる。
【００３３】
また、▲２▼と▲３▼の場合とを比較すると、▲２▼の場合よりも▲３▼の場合の方が肉厚の差が小さいことが分かり、Ａｒガスをより高圧で注入した場合、より均一な肉厚の製品が得られることが分かる。さらに、このようなチクソモールド法によって成形される製品は非常に薄いものであって金型１のキャビティ１１も薄いため、▲２▼の場合で示されるように、Ａｒガスの圧力は１ｋｇ／ｃｍ²以上であれば、充分に均一な肉厚の製品を得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明により、以下の効果を奏することができる。
【００３５】
（１）金型内へ高圧の不活性ガスを注入する高圧ガス注入手段を備えることによって、金型内へ射出されるマグネシウム合金材は飛散することなく射出部から金型内へと徐々に広がって充填される。その結果、金型内へ射出されるマグネシウム合金材の流れは安定し、肉厚不均一などの欠陥がなく品質の良い成形品を得ることができる。
【００３６】
（２）不活性ガスを加熱するガス加熱手段を備えることによって、不活性ガスを金型内へ注入する際、不活性ガスによって金型が冷却されるのを防止し、金型の温度を適正温度に維持して金型へダメージを与えることなく金型寿命を延ばすことが可能となる。
【００３７】
（３）不活性ガスを５００〜６００℃に加熱することにより、この不活性ガスにより金型のキャビティ内面を加熱して温度調整し、金型キャビティ内へ射出されるマグネシウム合金材は冷却されずにその流動性が維持され、マグネシウム合金材を金型内に充分に回してより均一な成形品を得ることが可能となる。
【００３８】
（４）金型内へのマグネシウム合金材の射出方向以外の方向から不活性ガスを注入することによって、金型内へ射出されて広がるマグネシウム合金材が飛散するのを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるマグネシウム合金成形装置の概略構成図である。
【図２】図１のＡ部詳細図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるマグネシウム合金成形装置による射出成形の過程を示す説明図である。
【図５】表１に示すマグネシウム合金の肉厚の測定点を示す説明図である。
【図６】表１の測定結果を図５に示すフォーマット上に立体化した図である。
【図７】従来のチクソモールド法によるマグネシウム合金の射出成形の過程を示す説明図である。
【符号の説明】
１金型
１ａ固定側金型
１ｂ移動側金型
２シリンダ
３ノズル
４高速射出システム
５原料ホッパ
６原料供給装置
７ヒータ
８スクリュ
９リング
１１キャビティ
１２加圧・加熱タンク
１２ａヒータ
１３Ａｒガスタンク
１４導入口
１５ガス導入口
１６浸入防止路
１７ガス注入路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnesium alloy forming apparatus for forming a magnesium alloy, and more particularly to a magnesium alloy forming apparatus for injecting and forming a magnesium alloy material in a semi-molten state.
[0002]
[Prior art]
Magnesium is the lightest density of 1.8 g / cm ³ among the structural metal materials that are generally used, and has a relatively stable strength. It is starting to be actively used. Even now, research and development has been conducted in Japan and overseas, and magnesium alloys with excellent workability and castability, and improved strength and proof stress have been developed.
[0003]
The main method for forming magnesium alloys is the die casting method using low-pressure casting equipment such as a hot chamber or cold chamber, but the application of the thixomold method that eliminates the melting step and supplies the raw material in a semi-molten state (thixotropic state). Is also underway. In the thixomold method, magnesium is injection-molded at a high speed and a high pressure, so that precise and thin-walled products can be molded.
[0004]
FIG. 7 shows a process of injection molding of a magnesium alloy by a conventional thixomold method. In the thixomold method, a magnesium alloy material is heated to about 600 ° C. to be in a semi-molten state and injected into a mold cavity as shown in FIG. Since the mold is opened and closed for taking out the molded product, air is present in the mold cavity from the beginning.
[0005]
Magnesium alloys are much more susceptible to oxidation than other alloys such as aluminum and titanium. Therefore, in the conventional thixomold method, the inside of the mold cavity is depressurized using a vacuum pump, and an active gas existing in the air such as oxygen or nitrogen is tried to be removed. However, it is difficult to ensure the airtightness of the mold due to problems such as dimensional accuracy and exposure to high temperatures. When the pressure inside the mold cavity is reduced, air is supplied into the cavity from the mold parting line or ejector pin. Will continue to be.
[0006]
Since the molten metal (melted slurry) that has flowed through the runner enters the gate that is injected into the mold cavity, the flow cross-sectional area becomes extremely small, so that the molten slurry internal pressure rises. Then, when the molten metal is injected from the gate into the mold cavity, the pressure is released, and as shown in FIG. Since the molten metal having a large surface area due to scattering easily reacts with a small amount of active gas remaining in the mold cavity, it reacts with the air in the mold and is oxidized and solidified.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The magnesium alloy solidified by reacting with the active gas becomes an obstacle that cannot be swept away even under high pressure in the thin mold cavity. For this reason, the fluidity of the molten metal that flows into the mold cavity later from the gate changes, and the molten metal cannot be sufficiently passed into the mold cavity, making it difficult to stably mold the product. As a result, defects such as nests and uneven thickness shown in FIG.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to improve the fluidity of the magnesium alloy material injected into the mold and improve the quality of the molded product.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The magnesium alloy molding apparatus of the present invention is a magnesium alloy molding apparatus for forming a magnesium alloy by injecting and solidifying a magnesium alloy material in a semi-molten state at a high speed and high pressure into a mold. It is characterized by comprising high-pressure gas injection means for injecting. As a result, the inside of the mold is made into a high-pressure atmosphere, the air inside the mold is excluded to the outside, the air from the outside of the mold is prevented from mixing, and the oxidation of the magnesium alloy material injected into the mold is inactivated. This can be prevented by gas. Further, since the inside of the mold has a high-pressure atmosphere, the magnesium alloy material injected into the mold is gradually spread and filled from the injection portion into the mold without scattering. At this time, the inert gas injected into the mold is further pressurized by the magnesium alloy material injected at a high speed and a high pressure to generate a stress according to the high speed and high pressure of the molten metal in the mold. The effect of suppressing turbulence at the flow front is enhanced. Therefore, the flow of the magnesium alloy material injected into the mold is stable, and a high-quality molded product without defects such as uneven thickness can be obtained.
[0010]
Here, as the inert gas, Ar gas, SF ₄ gas, SF ₆ gas or the like heavier than air can be used. In particular, it is desirable to use Ar gas because it is friendly to the global environment, easy to handle, and available at low cost. When the inert gas is lighter than air, the inert gas is mixed with the air, and it becomes difficult to sufficiently remove the air to the outside and prevent the air from being mixed.
[0011]
The high-pressure gas injection means is preferably one that injects an inert gas at a pressure of 1 to 10 kgf / cm ² . In the magnesium alloy molding apparatus of the present invention for injecting a magnesium alloy material at high speed and high pressure, 1 to 10 kgf / cm ² of inert gas having a pressure higher than that of the conventional low pressure casting apparatus is introduced into the mold. While preventing oxidation, it is possible to control the flow of the molten metal. If it is less than 1 kgf / cm ² , it takes a considerable amount of time to replace the air in the mold with an inert gas, which is not suitable for high-speed molding. On the other hand, if it exceeds 10 kgf / cm ² , it is not easy to handle a high-pressure inert gas, and it is difficult to use in general equipment. In addition, when a high-pressure gas of 1 kgf / cm ² or more is introduced into a mold in a conventional low-pressure casting apparatus, the press-fitting of the magnesium alloy material into the mold is hindered, and a minute shape is formed on the surface of the thin part of the molded product. It is thought that moldings with a thickness of no longer possible.
[0012]
Furthermore, it is desirable that the magnesium alloy forming apparatus of the present invention includes a gas heating means for heating an inert gas. As a result, when injecting an inert gas into the mold, the mold is prevented from being cooled by the inert gas, and the mold temperature is maintained at an appropriate temperature without damaging the mold. The mold life can be extended.
[0013]
At this time, the inert gas injected into the mold is desirably heated to 500 to 600 ° C. by a gas heating means. By heating the cavity inner surface of the mold with such an inert gas in the temperature range and adjusting the temperature, the magnesium alloy material injected into the mold cavity is not cooled, and the fluidity of the magnesium alloy material is maintained. The magnesium alloy material can be sufficiently turned into the mold. When the temperature is lower than 500 ° C., the temperature of the magnesium alloy material injected into the mold is around 600 ° C., so the temperature difference from the magnesium alloy material is too large, and the effect of heating the mold is diminished. . On the other hand, when the temperature exceeds 600 ° C., the loss of energy for heating the inert gas and the influence on the life due to overheating of the mold must be considered.
[0014]
Moreover, it is desirable that the high-pressure gas injection means injects the inert gas from a direction other than the injection direction of the magnesium alloy material into the mold. As a result, the magnesium alloy material injected from the direction other than the injection direction of the magnesium alloy material, that is, the magnesium alloy material injected from the direction opposite to the direction in which the magnesium alloy material spreads, is injected into the mold and spreads. Can be prevented.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 is a schematic configuration diagram of a magnesium alloy forming apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed view of a portion A in FIG. 1, and FIG. 3 is a view taken along the line BB in FIG.
[0016]
1, a magnesium alloy molding apparatus according to an embodiment of the present invention includes a mold 1 for molding a magnesium alloy, a cylinder 2 for semi-melting a magnesium alloy material as a raw material of the magnesium alloy, and a cylinder 2. It is constituted by a high-speed injection system 4 for injecting a semi-molten magnesium alloy material into the cavity 11 of the mold 1 at high speed from a nozzle 3 provided at the front.
[0017]
A pressurizing / heating tank 12 for injecting Ar gas as an inert gas into the cavity 11 by pressurizing and heating it, and supplying Ar gas to the pressurizing / heating tank 12. Ar gas tank 13 is connected. The pressure of the Ar gas supplied from the Ar gas tank 13 filled with Ar gas is set to 1 kg / cm ² by the pressurizing / heating tank 12. Further, the Ar gas is heated to about 580 ° C. by the heater 12 a provided in the pressurizing / heating tank 12.
[0018]
A raw material hopper 5 that stores the magnesium alloy material and a raw material supply device 6 that supplies the magnesium alloy material in the raw material hopper 5 into the cylinder 2 are connected to the cylinder 2. The cylinder 2 includes a heater 7 that heats the cylinder 2, a screw 8 that stirs the magnesium alloy material supplied from the raw material supply device 6 in the cylinder 2, and a ring that prevents backflow of the magnesium alloy material in the cylinder 2. 9 etc.
[0019]
In FIG. 2, a mold 1 is composed of a fixed mold 1a and a moving mold 1b, and a magnesium alloy material is introduced into these facing parts, and a mold having a thickness of about 1 mm is formed. A cavity (cavity) 11 is formed. The magnesium alloy material is branched into three by the introduction port 14 connected to the nozzle 3 (see FIG. 3), and is injected into the cavity 11 upward from the bottom of the cavity 11.
[0020]
A pressurizing / heating tank 12 is connected to the gas inlet 15 at the upper part of the mold 1, and Ar gas introduced from the gas inlet 15 passes through the intrusion prevention path 16 which is a wave-like path to the cavity 11. The gas is injected into the cavity 11 from the gas injection path 17 provided in the upper part and the left and right parts. That is, Ar gas is injected through the gas injection path 17 from a direction other than the injection direction of the magnesium alloy material into the cavity 11.
[0021]
In addition, even if the semi-molten magnesium alloy material injected into the cavity 11 enters the gas injection path 17, the path becomes longer due to the wavy path of the intrusion prevention path 16, so that the magnesium alloy material enters. Thus, the gas inlet 15 is not blocked. Since the gas injection path 17 is exposed by moving the moving mold 1b, the infiltrated magnesium alloy material can be removed.
[0022]
Next, the forming process of the magnesium alloy by the magnesium alloy forming apparatus having the above configuration will be described. FIG. 4 is an explanatory view showing a process of injection molding by the magnesium alloy molding apparatus in the embodiment of the present invention.
[0023]
First, Ar gas supplied from the Ar gas tank 13 and pressurized and heated by the pressurization / heating tank 12 is injected from the gas injection path 17 into the cavity 11 through the gas inlet 15 and the intrusion prevention path 16. The Since the Ar gas injected into the cavity 11 is heavier than air, the air in the cavity 11 is pushed upward, and the air in the cavity 11 is discharged to the outside through a small gap between the ejector pin and the insert of the mold 1. And discharge.
[0024]
Then, the inside of the cavity 11 is set to a high pressure atmosphere of 1 kg / cm ^{2 and} the inner surface of the cavity 11 of the mold 1 is heated by Ar gas heated to about 580 ° C., and is supplied from the raw material hopper 5 and semi-molten by the cylinder 2. As shown in FIG. 4A, the converted magnesium alloy material is injected into the cavity 11 through the nozzle 3.
[0025]
As shown in FIG. 4B, the magnesium alloy material injected into the cavity 11 gradually spreads into the cavity 11 while being suppressed by high-pressure Ar gas of 1 kg / cm ² . Therefore, the flow of the magnesium alloy material injected into the cavity 11 is stable, spreads uniformly without scattering, and is filled into the cavity 11 as shown in FIG.
[0026]
As described above, by injecting high-pressure Ar gas into the cavity 11 and injecting a semi-molten magnesium alloy material as a high-pressure atmosphere, the magnesium alloy material flows smoothly, and the magnesium alloy material enters the cavity 11. Fills every corner with uniform pressure distribution. Therefore, the thickness of the product is uniform and no burrs are generated. By suppressing the generation of burrs in this way, insertion into a press punching, which is a processing step after molding, can be easily performed. Further, it is possible to prevent the mold 11 from being deformed by the burr.
[0027]
If the conventional Ar gas is not injected under pressure, the flow resistance of the magnesium alloy material is large, and the magnesium alloy material is scattered (flushing) and solidifies, so that the flow of the molten metal that subsequently reaches the cavity 11 is hindered. . Therefore, non-uniform pressure distribution occurs in the cavity 11, the molding pressure is biased and acts on the mold 1, and the mold 1 divided into the fixed mold 1a and the movable mold 1b is being molded. It will open. As a result, the product is molded in a non-uniform thickness state. On the other hand, in the present invention, since the magnesium alloy material is filled in the cavity 11 with a uniform pressure distribution, it is possible to suppress the one-side opening small and to make the thickness uniform.
[0028]
Moreover, in this embodiment, since Ar gas is inject | poured from directions other than the injection direction into the cavity 11 of a magnesium alloy material, the magnesium alloy material inject | emitted in the cavity 11 is not involved and scattered. . Furthermore, since the gas is injected from the gas injection path 17 in the three directions around the cavity 11 other than the direction in which the inlet 14 of the magnesium alloy material is provided, the cavity 11 can be filled with Ar gas faster and uniformly. Although not shown, the gas injection path 17 can be injected from only one direction or two directions other than the injection direction into the cavity 11.
[0029]
【Example】
(1) When Ar gas is not injected, (2) When Ar gas is injected at 1 kg / cm ² , (3) When Ar gas is injected at 3 kg / cm ² using the magnesium alloy forming apparatus of the present invention The thickness of the formed magnesium alloy was measured, and the measurement results are shown in Table 1. In this embodiment, the thickness t of the cavity 11 of the mold 1 is set to 1.0 mm. The numerical values in the table indicate the actual thickness (mm) at each measurement point when the thickness t of the cavity 11 is used as a reference.
[0030]
[Table 1]

[0031]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing measurement points of the thickness of the magnesium alloy shown in Table 1. X ₁ , X ₂ , X ₃ , S ₁ , S ₂ , and S ₃ shown in FIG. 5 correspond to the positions of the same symbols shown in FIG. The intersections of X ₁ , X ₂ , X ₃ and S ₃ are

measurement points

1, 2 and 3, respectively. Similarly, the intersections of X ₁ , X ₂ , X ₃ and S ₂ and S ₁ are measurement points 4 to 9, respectively. Yes. FIG. 6 is a diagram in which the measurement results in Table 1 are three-dimensionalized on the format shown in FIG. 5, and FIGS. 6A, 6B, and 6C are respectively shown in (1), (2), and (3). Corresponds to the case. In FIG. 6, the height direction indicates the thick portion from the reference thickness t = 1.0 mm in%.
[0032]
As shown in Table 1 and FIG. 6, (1) when Ar gas is not injected, the difference in thickness at each measurement point is very large at a maximum of 0.396 mm, and the thickness is not uniform as described in the embodiment. It turns out that it shape | molds in the state of. On the other hand, when (2) Ar gas was injected at 1 kg / cm ² and (3) Ar gas was injected at 3 kg / cm ² , the difference in thickness at each measurement point was 0.226 mm at the maximum, It can be seen that 0.175 mm and (1) are smaller than those in the case of (1), and the wall thickness is formed in a more uniform state.
[0033]
Also, comparing the cases of (2) and (3), it can be seen that the difference in wall thickness is smaller in the case of (3) than in the case of (2), and Ar gas is injected at a higher pressure. It can be seen that a product with a more uniform wall thickness can be obtained. Furthermore, since the product molded by such a thixo mold method is very thin and the cavity 11 of the mold 1 is also thin, the pressure of Ar gas is 1 kg / cm as shown in the case of (2). If it is ² or more, a sufficiently uniform product can be obtained.
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0035]
(1) By providing a high-pressure gas injection means for injecting a high-pressure inert gas into the mold, the magnesium alloy material injected into the mold gradually spreads from the injection part into the mold without scattering. Filled. As a result, the flow of the magnesium alloy material injected into the mold is stable, and it is possible to obtain a molded product with good quality without defects such as uneven thickness.
[0036]
(2) By providing a gas heating means for heating the inert gas, when the inert gas is injected into the mold, the mold is prevented from being cooled by the inert gas, and the mold temperature is set appropriately. It is possible to extend the mold life without damaging the mold by maintaining the temperature.
[0037]
(3) By heating the inert gas to 500-600 ° C., the inner surface of the mold cavity is heated with this inert gas to adjust the temperature, and the magnesium alloy material injected into the mold cavity is not cooled. Therefore, the fluidity is maintained, and the magnesium alloy material can be sufficiently turned into the mold to obtain a more uniform molded product.
[0038]
(4) By injecting an inert gas from a direction other than the injection direction of the magnesium alloy material into the mold, it is possible to prevent the magnesium alloy material injected and expanded into the mold from scattering. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a magnesium alloy forming apparatus in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed view of a part A in FIG.
FIG. 3 is a view taken along arrow BB in FIG. 2;
FIG. 4 is an explanatory view showing a process of injection molding by the magnesium alloy molding apparatus in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing measurement points of the thickness of the magnesium alloy shown in Table 1.
6 is a diagram in which the measurement results in Table 1 are three-dimensionalized on the format shown in FIG.
FIG. 7 is an explanatory view showing a process of injection molding of a magnesium alloy by a conventional thixomold method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mold 1a Fixed side mold 1b Moving side mold 2 Cylinder 3 Nozzle 4 High-speed injection system 5 Raw material hopper 6 Raw material supply device 7 Heater 8 Screw 9 Ring 11 Cavity 12 Pressurization / heating tank 12a Heater 13 Ar gas tank 14 Inlet 15 Gas inlet 16 Intrusion prevention path 17 Gas injection path

Claims

In a magnesium alloy forming apparatus for forming a magnesium alloy by injecting and solidifying a magnesium alloy material in a semi-molten state into a mold, a high pressure gas for injecting an inert gas into the mold at a pressure of 1 to 10 kgf / cm ² An apparatus for forming a magnesium alloy comprising an injection means, wherein the high-pressure gas injection means injects the inert gas from at least two directions other than the injection direction of the magnesium alloy material into the mold.

In a magnesium alloy forming apparatus for forming a magnesium alloy by injecting and solidifying a magnesium alloy material in a semi-molten state into a mold, a high pressure gas for injecting an inert gas into the mold at a pressure of 1 to 10 kgf / cm ² An apparatus for forming a magnesium alloy comprising an injection means , wherein the high-pressure gas injection means injects the inert gas from three directions other than the injection direction of the magnesium alloy material into the mold.

Furthermore, the magnesium alloy shaping | molding apparatus of Claim 1 or 2 provided with the gas heating means which heats the said inert gas.

The magnesium alloy forming apparatus according to claim 3, wherein the gas heating means heats the inert gas to 500 to 600 ° C.