JP3972849B2

JP3972849B2 - Semi-molten metal injection apparatus and method

Info

Publication number: JP3972849B2
Application number: JP2003088205A
Authority: JP
Inventors: 紀幸上野; 剛志藤田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP2004291043A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半溶融金属の射出装置及び方法、特に、射出装置本体が加熱装置を備えることによって金属素材の加熱・射出工程を一貫して行うことを特徴とする半溶融金属の射出装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半溶融状態に加熱された金属素材を射出装置から鋳型内に形成されたキャビティに充填させ、その半溶融金属素材を固化させて所望の製品を得る鋳造方法が従来から知られている。半溶融金属の射出成形技術として、半溶融成形法やチクソキャスト法と呼ばれるものがその代表例であり、その他の鋳造法と比べて鋳造欠陥や偏析が少なく、金属組織が均一で鋳型寿命が長いことや成形サイクルが短いという利点を有している。
【０００３】
この半溶融金属の射出技術として、例えば、下記特許文献１には、半溶融状態に加熱された金属素材をキャビティ内に充填させ、所望の製品に成形する半溶融金属素材の加熱方法が開示されている。この半溶融金属素材の加熱方法は、金属素材を容器に収容して加熱することにより、素材表面に発生する酸化物の飛散防止を図ったものである（特許文献１参照）。また、下記特許文献２には、金属素材を半溶融状態に加熱した後、ダイキャストスリーブなどの後工程に半溶融金属を供給するための加熱・搬送方法に関する技術が開示されている。この半溶融金属の加熱・搬送方法は、進退動自在で、かつ、昇降自在な架台の上に着脱自在に設置されたセラミックス製の容器の中に固相状態の金属素材を収納し、この容器を誘導加熱コイルの軸芯中央部に位置させるとともに、所要時間誘導加熱コイルに通電して容器中の金属素材を半溶融状態とし、その後、この半溶融金属をダイキャストスリーブ内へ注湯するものである（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０７−１１６８１６号公報（第１，２，３図）
【特許文献２】
特開平０８−１１７９４７号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術において例示した各特許文献に代表されるこれまでの半溶融金属の射出技術には、以下の問題がある。
【０００６】
すなわち、従来の技術に係る半溶融金属の射出技術では、金属素材を加熱する加熱装置と半溶融状態となった金属素材を鋳型内に射出する射出装置がそれぞれ別に設けられているため、半溶融状態となった金属素材を搬送するための搬送装置が必要となる。半溶融金属を射出成形する際には、製品の品質や成形性を維持するために非常に狭い幅での温度管理が必要であるため、搬送設備には、温度管理を実施するための細かい配慮が要求される。そのため、設備投資額が大きくなるばかりでなく、一定の製品品質を維持するための製造コストが多大となる。
【０００７】
また、従来の技術に係る半溶融金属の射出装置では、加熱装置内、加熱装置から射出装置への搬送時あるいは射出装置内に大気が存在するため、金属素材を半溶融状態に加熱する際、金属素材の表面が酸化してスケールが発生してしまう。このスケールは、鋳型内のキャビティに金属素材を射出する際に、金属素材とともに射出され、金属素材に巻き込まれてしまうため、スケール押し込みきず等の表面きずや介在物等の内部欠陥となって不良品発生の原因となるものである。なお、上記特許文献１に開示されている技術は、スケールの飛散防止を目的とするものであり、半溶融状態となった金属素材が大気に触れてしまうので、スケールの発生は防止できない。
【０００８】
本発明の目的は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、半溶融金属の鋳造工程である加熱・射出工程を単一の装置で一貫して行うことにより、設備の簡略化による設備投資コスト、製造コストを削減する。さらに、金属素材のスケール発生を最小限とすることにより、製品品質の向上を図るものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決するために、本発明に係る半溶融金属の射出装置は、金属素材を収納する射出装置本体と、射出装置本体に収納された金属素材を押圧する射出ロッドと、射出ロッドにより押圧された金属素材が射出される射出口とを備え、金属素材を半溶融状態で射出して鋳型内のキャビティに充填させ、所望の鋳造製品を得るために用いられるものである。この半溶融金属の射出装置が備える射出装置本体は、加熱装置と、金属素材を射出装置本体に投入するための投入用蓋と、を備え、投入用蓋は、射出口を有し、固体状態で射出装置本体に収納された金属素材を加熱装置によって加熱することにより半溶融状態で射出し、金属素材の加熱・射出工程を一貫して行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る半溶融金属の射出装置が備える射出装置本体には、ガス置換装置を設置し、射出装置本体に収納された金属素材を加熱装置によって加熱するとき、射出装置本体内部を不活性ガスで充満させることが好適である。
【００１１】
別に、本発明に係る半溶融金属の射出装置が備える射出装置本体には、真空装置を設置し、射出装置本体に収納された金属素材を加熱装置によって加熱するとき、射出装置本体内部を真空にすることも好ましい。
【００１２】
さらに、本発明に係る半溶融金属の射出装置が備える射出口には、駆動機構を備えるプラグが備えられている。このプラグは、金属素材を収納しているときには射出口を閉鎖し、金属素材を射出するときには射出口から退避して射出口を開口することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る半溶融金属の射出方法は、金属素材を半溶融状態で射出して鋳型内のキャビティに充填させ、所望の鋳造製品を得るために実行されるものである。この本発明に係る半溶融金属の射出方法は、固体状態の金属素材を射出装置本体に備えられる投入用蓋から投入し、射出装置本体に収納する第１工程と、射出装置本体に備えられる加熱装置によって金属素材を半溶融状態にする第２工程と、射出装置本体に備えられる射出ロッドによって半溶融状態となった金属素材を押圧し、投入用蓋が備える射出口から射出する第３工程とを実行することにより、金属素材の加熱・射出工程を一貫して行うことを特徴とする。
【００１４】
また、前記第２工程は、射出装置本体に収納された金属素材を加熱装置によって加熱するとき、射出装置本体内部を不活性ガスで充満させることが好適である。
【００１５】
別に、前記第２工程は、射出装置本体に収納された金属素材を加熱装置によって加熱するとき、射出装置本体内部を真空にすることも好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る半溶融金属の射出装置１０の横断面概略図である。
【００１７】
本実施の形態に係る半溶融金属の射出装置１０は、金属素材１１を収納する射出装置本体１２と、射出装置本体１２に収納された金属素材１１を押圧するための射出ロッド１３と、射出ロッド１３により押圧された金属素材１１が射出される射出口１４とを備えている。射出口１４は投入用蓋１５に設けられた開口部である。また、射出装置本体１２と投入用蓋１５は、お互いが有するネジ溝によって螺合することによって半溶融金属の射出装置１０を形成している。
【００１８】
本実施の形態で特徴的なことは、射出装置本体１２に金属素材１１を加熱するための加熱装置１６が取り付けられていることである。射出装置本体１２は、例えば、耐熱煉瓦を施された鉄板や耐熱セラミック等で形成されており、加熱装置１６や半溶融状態となった金属素材１１からの熱に耐えられる構造となっている。加熱装置１６は、射出装置本体１２を取り囲むように設置された高周波コイル１６ａであり、この高周波コイル１６ａに電源を供給するための電力供給装置１６ｂを有している。
【００１９】
さらに、射出装置本体１２には、ガス置換装置１７ａが備えられており、半溶融金属の射出装置１０に収納された金属素材１１を加熱装置１６によって加熱するときに、半溶融金属の射出装置１０の内部をアルゴンガス等の不活性ガスで充満させることができる。このように、金属素材１１を半溶融状態とする際に、半溶融金属の射出装置１０の内部を不活性ガスで充満させることによって、金属素材１１表面の酸化スケール発生を防止することができる。
【００２０】
なお、上述したガス置換装置１７ａを真空装置１７ｂとすることも可能である。真空装置１７ｂを用いて、金属素材１１を半溶融状態とする際に半溶融金属の射出装置１０の内部を真空とすることによっても、金属素材１１表面の酸化スケール発生を防止することができる。
【００２１】
射出ロッド１３は、半溶融金属の射出装置１０に収納された金属素材１１を押圧するために設けられており、射出ロッド１３の端部が射出マシン１８によって押されることにより、金属素材１１に対して矢印（Ｘ）で示される方向に押圧力を及ぼすことになる。なお、射出ロッド１３と射出装置本体１２の接触部には、シール部材１２ａが設けられており、半溶融金属の射出装置１０の気密性を保持している。
【００２２】
射出口１４には、駆動機構を備えるプラグ１９を設置することが可能となっている。このプラグ１９は、ガス置換装置１７ａを使用して半溶融金属の射出装置１０の内部をアルゴンガス等の不活性ガスで充満させる場合や真空装置１７ｂを使用して半溶融金属の射出装置１０の内部を真空とする場合に、射出口１４を塞ぐことによって半溶融金属の射出装置１０内部を密閉状態とすることができる。一方、射出ロッド１３を用いて金属素材１１を押圧する場合には、射出口１４から退避して、半溶融状態となった金属素材１１を射出することができる。
【００２３】
以上のような構成を有している半溶融金属の射出装置１０による金属素材１１の加熱工程を説明すると、以下のようになる。すなわち、（１）射出装置本体１２に螺合している投入用蓋１５を外す。（２）射出装置本体１２に固体状態の金属素材１１を装入する。（３）投入用蓋１５を射出装置本体１２に螺合する。（４）ガス置換装置１７ａ、あるいは、真空装置１７ｂを稼働させることによって、半溶融金属の射出装置１０内部を不活性ガスで充満させる、あるいは、真空にする。（５）加熱装置１６によって金属素材１１を加熱し、金属素材１１を固体状態から半溶融状態にする。（６）金属素材１１が所望の状態となったら、射出マシン１８からの力を受けた射出ロッド１３によって半溶融状態の金属素材１１を押圧する。この際、プラグ１９は駆動機構によって射出口１４を開放する。
【００２４】
以上のような工程を経ることによって、半溶融金属の射出装置１０から射出された金属素材１１は、鋳型内のキャビティに充填され、所望の鋳造製品を得ることが可能となる。
【００２５】
続いて、本実施の形態に係る半溶融金属の射出装置１０を用いた鋳造工程について、図２を用いて説明する。図２において、（ａ）は加熱の際における半溶融金属の射出装置１０を示しており、（ｂ）は半溶融金属の射出装置１０を鋳型２０にドッキングさせた状態を示しており、（ｃ）は鋳型２０に半溶融状態となった金属素材１１を射出している状態を示している。
【００２６】
上述したような工程によって金属素材１１を半溶融状態とした半溶融金属の射出装置１０は、図２（ｂ）で示されるように、鋳型２０にドッキングすることになる。鋳型２０の入口は、半溶融金属の射出装置１０が設置できるような形状を有している。鋳型２０の有するキャビティ２１は、所望の鋳造製品の形状を有している。また、キャビティ２１には、プラグ１９を落とし込むための凹形状２２が形成されている。図２（ｃ）で示されるように、射出ロッド１３によって押圧され、射出された金属素材１１は、キャビティ２１に充填されて所望形状の鋳造製品となる。この際、キャビティ２１が有する凹形状２２には、プラグ１９が落ち込むことになる。
【００２７】
このように、本実施の形態に係る半溶融金属の射出装置１０によれば、固体状態で収納された金属素材１１を加熱装置によって加熱することにより半溶融状態とし、この半溶融状態となった金属素材１１をほとんど外気に触れることなくそのまま射出することができるので、鋳造製品の品質を維持・向上しつつ、加熱・射出工程を一貫して行うことが可能となる。
【００２８】
さらに、本実施の形態に係る半溶融金属の射出装置１０は、図３で示されるような鋳型２０に対しても有効である。図３で示されるような形状のキャビティを有する鋳型２０の鋳造は、従来の射出装置を用いたのでは非常に困難であった。しかも、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で示されるような厚肉部においては、非常に鋳造欠陥が出易いため、溶湯を流し込む経路を設計する鋳造方案作りに熟練と時間を要していた。しかしながら、本実施の形態に係る半溶融金属の射出装置１０を用いれば、任意のタイミングで任意の本数の半溶融金属の射出装置１０を使って金属素材１１を射出することができるので、品質の高い鋳造製品を安価で簡単に製造することが可能となる。
【００２９】
次に、プラグ１９が備える駆動機構について、図を用いて詳細に説明する。図４〜図８は、プラグ１９が備える駆動機構の様々な実施例を説明するための図である。
【００３０】
図４で示される駆動機構は、投入用蓋１５先端の射出口１４付近に設けられた誘導加熱を行うための高周波コイル２３である。図４において、（ａ）は本実施の形態に係る駆動機構の横断面を示す図であり、（ｂ）はこの駆動機構の外観斜視図である。本実施の形態に係る駆動機構では、高周波コイル２３に電流を流すことによって射出口１４付近の誘導加熱を実施し、磁界を発生させることによって投入用蓋１５を磁体化させ、金属製のプラグ１９を射出口１４に吸着することができる。本実施の形態は、比較的容易に設置することが可能であり、しかも設置の省スペース化を図ることができるという利点がある。
【００３１】
図５で示される駆動機構は、プラグ１９を射出口１４に対して水平方向に旋回させるようにした駆動部２４を設けたことを特徴としている。図５において、（ａ）は本実施の形態に係る駆動機構の横断面を示す図であり、（ｂ）はこの駆動機構の外観斜視図である。本実施の形態では、射出口１４とプラグ１９との気密性を保持するためにシール部材２５が射出口１４側に設置されている。
【００３２】
図６で示される駆動機構は、プラグ１９を射出口１４に対して垂直方向に開放するようにした駆動部２６を設けたことを特徴としている。図６において、（ａ）は本実施の形態に係る駆動機構の横断面を示す図であり、（ｂ）はこの駆動機構の外観斜視図である。本実施の形態においても、射出口１４とプラグ１９との気密性を保持するためにシール部材２７が射出口１４側に設置されている。
【００３３】
図５及び図６で示した実施の形態には、比較的簡単な構造であり製造が容易であるという利点がある。
【００３４】
図７で示される駆動機構は、プラグ１９を２分割し、投入用蓋１５先端の射出口１４付近に設けられた駆動部２８によって、プラグ１９が上下に開閉するシャッター機構とされたことを特徴としている。図７において、（ａ）は本実施の形態に係る駆動機構の横断面を示す図であり、（ｂ）はこの駆動機構の外観正面図である。本実施の形態では、射出口１４とプラグ１９との気密性を保持するためにシール部材２９がプラグ１９側に設置されている。
【００３５】
図８で示される駆動機構は、投入用蓋１５先端の射出口１４付近に設けられた駆動部３０によって、プラグ１９を前後方向に開閉する機構としたことを特徴としている。この機構によって、プラグ１９は射出方向に移動して射出口１４を開口し、半溶融状態となった金属素材１１を射出することができる。図８において、（ａ）は本実施の形態に係る駆動機構の横断面を示す図であり、（ｂ）はこの駆動機構の外観斜視図である。本実施の形態に係る駆動機構では、射出口１４とプラグ１９との気密性を保持するためにシール部材３１が射出口１４側に設置されている。
【００３６】
図７及び図８で示した実施の形態には、先に示した他の実施の形態に対して、プラグ１９を駆動機構の一部としているので鋳造時にプラグ１９が分離されず、管理が容易であるという利点がある。
【００３７】
なお、本実施の形態に係る半溶融金属の射出装置１０の設備規模については、あらゆる規模のものを実現することが可能であることが当業者にとっては明らかであろう。すなわち、人の手作業で扱えるようなサイズのものから、製鉄プラントで扱うような数百トン規模のものとすることが可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、半溶融金属の鋳造工程である加熱・射出工程を単一の装置で一貫して行うことが可能となる。したがって、設備の簡略化による設備投資コスト、製造コストを削減することができる。さらに、加熱・射出工程における金属素材のスケール発生を最小限とすることができるので、鋳造製品の品質向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る半溶融金属の射出装置の横断面概略図である。
【図２】本実施の形態に係る半溶融金属の射出装置を用いた場合の鋳造工程を説明するための図であり、（ａ）は加熱の際における半溶融金属の射出装置を示しており、（ｂ）は半溶融金属の射出装置を鋳型にドッキングさせた状態を示しており、（ｃ）は鋳型に半溶融状態となった金属素材を射出している状態を示している。
【図３】本実施の形態に係る半溶融金属の射出装置が使用される鋳型のキャビティ形状を例示する図である。
【図４】本実施の形態に係るプラグが備える駆動機構の様々な実施例を説明するための図であり、（ａ）は本実施の形態に係る駆動機構の横断面を示す図であり、（ｂ）はこの駆動機構の外観斜視図である。
【図５】本実施の形態に係るプラグが備える駆動機構の様々な実施例を説明するための図であり、（ａ）は本実施の形態に係る駆動機構の横断面を示す図であり、（ｂ）はこの駆動機構の外観斜視図である。
【図６】本実施の形態に係るプラグが備える駆動機構の様々な実施例を説明するための図であり、（ａ）は本実施の形態に係る駆動機構の横断面を示す図であり、（ｂ）はこの駆動機構の外観斜視図である。
【図７】本実施の形態に係るプラグが備える駆動機構の様々な実施例を説明するための図であり、（ａ）は本実施の形態に係る駆動機構の横断面を示す図であり、（ｂ）はこの駆動機構の外観正面図である。
【図８】本実施の形態に係るプラグが備える駆動機構の様々な実施例を説明するための図であり、（ａ）は本実施の形態に係る駆動機構の横断面を示す図であり、（ｂ）はこの駆動機構の外観斜視図である。
【符号の説明】
１０半溶融金属の射出装置、１１金属素材、１２射出装置本体、１２ａシール部材、１３射出ロッド、１４射出口、１５投入用蓋、１６加熱装置、１６ａ高周波コイル、１６ｂ電力供給装置、１７ａガス置換装置、１７ｂ真空装置、１８射出マシン、１９プラグ、２０鋳型、２１キャビティ、２２凹形状、２３高周波コイル、２４，２６，２８，３０駆動部、２５，２７，２９，３１シール部材。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semi-molten metal injection apparatus and method, and in particular, a semi-molten metal injection apparatus and method characterized by consistently performing a heating / injection process of a metal material by including a heating apparatus in an injection apparatus body. It is about.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a casting method is known in which a metal material heated in a semi-molten state is filled from an injection apparatus into a cavity formed in a mold, and the semi-molten metal material is solidified to obtain a desired product. Typical examples of semi-molten metal injection molding techniques are the semi-molten molding method and the thixocasting method. Compared to other casting methods, there are fewer casting defects and segregation, the metal structure is uniform, and the mold life is longer. And has the advantage of a short molding cycle.
[0003]
As this semi-molten metal injection technology, for example, Patent Document 1 below discloses a method of heating a semi-molten metal material in which a metal material heated in a semi-molten state is filled into a cavity and formed into a desired product. ing. This method of heating a semi-molten metal material is intended to prevent scattering of oxides generated on the material surface by housing the metal material in a container and heating it (see Patent Document 1). Patent Document 2 below discloses a technique relating to a heating / conveying method for supplying a semi-molten metal to a subsequent process such as a die-cast sleeve after the metal material is heated to a semi-molten state. In this semi-molten metal heating / conveying method, a solid-state metal material is housed in a ceramic container detachably mounted on a cradle that can be moved forward and backward. Is placed in the center of the axial center of the induction heating coil, and the induction heating coil is energized for a required time to make the metal material in the container semi-molten, and then the molten metal is poured into the die-cast sleeve. (See Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 07-116816 A (Figs. 1, 2 and 3)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 08-117947 (FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventional semi-molten metal injection techniques represented by the patent documents exemplified in the prior art have the following problems.
[0006]
That is, in the semi-molten metal injection technology according to the prior art, a heating device for heating the metal material and an injection device for injecting the metal material in a semi-molten state into the mold are provided separately. A transport device for transporting the metal material in a state is required. When semi-molten metal is injection-molded, temperature control in a very narrow width is necessary to maintain product quality and formability. Is required. Therefore, not only the capital investment amount increases, but also the manufacturing cost for maintaining a constant product quality increases.
[0007]
In addition, in the semi-molten metal injection device according to the prior art, since air exists in the heating device, when transported from the heating device to the injection device or in the injection device, when heating the metal material to a semi-molten state, The surface of the metal material is oxidized and scale is generated. This scale is injected together with the metal material when it is injected into the cavity in the mold and is caught in the metal material. Therefore, this scale becomes an internal defect such as a surface flaw such as a scale pushing flaw and an inclusion. It will cause non-defective products. Note that the technique disclosed in Patent Document 1 is intended to prevent the scattering of the scale, and since the metal material in a semi-molten state comes into contact with the atmosphere, the generation of the scale cannot be prevented.
[0008]
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is possible to simplify the equipment by consistently performing a heating / injection process, which is a semi-molten metal casting process, using a single apparatus. Reduce capital investment costs and manufacturing costs. Furthermore, the product quality is improved by minimizing the scale generation of the metal material.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a semi-molten metal injection device according to the present invention includes an injection device main body that stores a metal material, an injection rod that presses the metal material stored in the injection device main body, and an injection. And an injection port through which the metal material pressed by the rod is injected. The metal material is injected in a semi-molten state to fill the cavity in the mold, and is used to obtain a desired cast product. The injection device body included in the semi-molten metal injection device includes a heating device and a charging lid for charging a metal material into the injection device body. The charging lid has an injection port and is in a solid state. The metal material housed in the injection device main body is heated by a heating device to be injected in a semi-molten state, and the metal material heating / injection process is consistently performed.
[0010]
In addition, the injection device main body provided in the semi-molten metal injection device according to the present invention is provided with a gas replacement device, and when the metal material stored in the injection device main body is heated by the heating device, the inside of the injection device main body is not It is preferred to fill with active gas.
[0011]
Separately, a vacuum device is installed in the injection device body included in the semi-molten metal injection device according to the present invention, and when the metal material stored in the injection device body is heated by the heating device, the inside of the injection device body is evacuated. It is also preferable to do.
[0012]
Furthermore, the injection port provided in the semi-molten metal injection device according to the present invention is provided with a plug provided with a drive mechanism. This plug is characterized in that when the metal material is stored, the injection port is closed, and when the metal material is injected, the plug is retracted from the injection port and the injection port is opened.
[0013]
The method for injecting a semi-molten metal according to the present invention is carried out in order to obtain a desired cast product by injecting a metal material in a semi-molten state to fill a cavity in a mold. The semi-molten metal injection method according to the present invention includes a first step of charging a solid metal material from a charging lid provided in the injection device main body and storing it in the injection device main body, and heating provided in the injection device main body. A second step of bringing the metal material into a semi-molten state by the apparatus, and a third step of pressing the metal material in a semi-molten state by an injection rod provided in the injection apparatus body and injecting from the injection port provided in the charging lid It is characterized by performing the heating / injecting process of the metal material consistently by executing the above.
[0014]
In the second step, it is preferable that the interior of the injection device body is filled with an inert gas when the metal material stored in the injection device body is heated by a heating device.
[0015]
Separately, in the second step, it is also preferable to evacuate the inside of the injection apparatus body when the metal material accommodated in the injection apparatus body is heated by the heating device.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semi-molten metal injection apparatus 10 according to the present embodiment.
[0017]
The semi-molten metal injection device 10 according to the present embodiment includes an injection device main body 12 that stores a metal material 11, an injection rod 13 that presses the metal material 11 stored in the injection device main body 12, and an injection rod. And an injection port 14 through which the metal material 11 pressed by 13 is injected. The injection port 14 is an opening provided in the closing lid 15. Further, the injection device main body 12 and the charging lid 15 are screwed together by the screw grooves included in each other to form a semi-molten metal injection device 10.
[0018]
What is characteristic in the present embodiment is that a heating device 16 for heating the metal material 11 is attached to the injection device main body 12. The injection device main body 12 is formed of, for example, an iron plate or a heat-resistant ceramic provided with a heat-resistant brick, and has a structure that can withstand the heat from the heating device 16 or the metal material 11 in a semi-molten state. The heating device 16 is a high-frequency coil 16a installed so as to surround the injection device body 12, and has a power supply device 16b for supplying power to the high-frequency coil 16a.
[0019]
Further, the injection device main body 12 is provided with a gas replacement device 17a. When the metal material 11 accommodated in the semi-molten metal injection device 10 is heated by the heating device 16, the semi-molten metal injection device 10 is used. Can be filled with an inert gas such as argon gas. As described above, when the metal material 11 is in a semi-molten state, the inside of the semi-molten metal injection device 10 is filled with the inert gas, thereby preventing the generation of oxide scale on the surface of the metal material 11.
[0020]
Note that the gas replacement device 17a described above may be a vacuum device 17b. Oxidation scale generation on the surface of the metal material 11 can also be prevented by evacuating the inside of the injection device 10 of the semi-molten metal when the metal material 11 is brought into a semi-molten state using the vacuum device 17b.
[0021]
The injection rod 13 is provided to press the metal material 11 accommodated in the semi-molten metal injection device 10, and the end of the injection rod 13 is pressed by the injection machine 18, so that the metal rod 11 is pressed against the metal material 11. Thus, a pressing force is applied in the direction indicated by the arrow (X). A seal member 12a is provided at a contact portion between the injection rod 13 and the injection device main body 12, and the airtightness of the injection device 10 made of semi-molten metal is maintained.
[0022]
A plug 19 having a drive mechanism can be installed at the injection port 14. This plug 19 is used when the inside of the semi-molten metal injection device 10 is filled with an inert gas such as argon gas using the gas displacement device 17a, or when the semi-molten metal injection device 10 is used using the vacuum device 17b. When the inside is evacuated, the inside of the semi-molten metal injection apparatus 10 can be sealed by closing the injection port 14. On the other hand, when the metal material 11 is pressed using the injection rod 13, the metal material 11 that is in a semi-molten state can be ejected from the injection port 14.
[0023]
The heating process of the metal material 11 by the semi-molten metal injection apparatus 10 having the above configuration will be described as follows. That is, (1) The closing lid 15 screwed into the injection apparatus main body 12 is removed. (2) The metal material 11 in a solid state is charged into the injection device main body 12. (3) The closing lid 15 is screwed into the injection apparatus main body 12. (4) By operating the gas replacement device 17a or the vacuum device 17b, the inside of the semi-molten metal injection device 10 is filled with an inert gas or is evacuated. (5) The metal material 11 is heated by the heating device 16 to change the metal material 11 from a solid state to a semi-molten state. (6) When the metal material 11 is in a desired state, the metal material 11 in a semi-molten state is pressed by the injection rod 13 receiving the force from the injection machine 18. At this time, the plug 19 opens the injection port 14 by a driving mechanism.
[0024]
Through the steps described above, the metal material 11 injected from the semi-molten metal injection device 10 is filled into the cavity in the mold, and a desired cast product can be obtained.
[0025]
Next, a casting process using the semi-molten metal injection device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 2A shows a semi-molten metal injection device 10 during heating, and FIG. 2B shows a state in which the semi-molten metal injection device 10 is docked to the mold 20. ) Shows a state in which the metal material 11 in a semi-molten state is injected into the mold 20.
[0026]
The semi-molten metal injection device 10 in which the metal material 11 is made into a semi-molten state by the process as described above is docked to the mold 20 as shown in FIG. The inlet of the mold 20 has such a shape that the semi-molten metal injection device 10 can be installed. The cavity 21 of the mold 20 has a desired cast product shape. The cavity 21 has a concave shape 22 for dropping the plug 19. As shown in FIG. 2C, the metal material 11 pressed and injected by the injection rod 13 is filled into the cavity 21 to become a cast product having a desired shape. At this time, the plug 19 falls into the concave shape 22 of the cavity 21.
[0027]
Thus, according to the semi-molten metal injection device 10 according to the present embodiment, the metal material 11 stored in a solid state is heated to a semi-molten state by the heating device, and this semi-molten state is obtained. Since the metal material 11 can be injected as it is with almost no contact with the outside air, it is possible to consistently perform the heating and injection processes while maintaining and improving the quality of the cast product.
[0028]
Furthermore, the semi-molten metal injection device 10 according to the present embodiment is also effective for a mold 20 as shown in FIG. Casting of a mold 20 having a cavity having a shape as shown in FIG. 3 was very difficult using a conventional injection apparatus. Moreover, in the thick-walled portions as shown in (A), (B), and (C), casting defects are very likely to occur, so skill and time are required for making a casting plan for designing a route for pouring the molten metal. It was. However, if the semi-molten metal injection device 10 according to the present embodiment is used, the metal material 11 can be injected using any number of the semi-molten metal injection devices 10 at any timing. High casting products can be easily manufactured at low cost.
[0029]
Next, the drive mechanism with which the plug 19 is provided is demonstrated in detail using figures. 4-8 is a figure for demonstrating the various Example of the drive mechanism with which the plug 19 is provided.
[0030]
The driving mechanism shown in FIG. 4 is a high-frequency coil 23 for performing induction heating provided in the vicinity of the injection port 14 at the tip of the charging lid 15. 4A is a diagram showing a transverse section of the drive mechanism according to the present embodiment, and FIG. 4B is an external perspective view of the drive mechanism. In the drive mechanism according to the present embodiment, current is passed through the high-frequency coil 23 to perform induction heating in the vicinity of the injection port 14, and a magnetic field is generated to magnetize the closing lid 15, thereby making a metal plug 19. Can be adsorbed to the injection port 14. This embodiment is advantageous in that it can be installed relatively easily and the installation space can be saved.
[0031]
The drive mechanism shown in FIG. 5 is characterized in that a drive unit 24 that rotates the plug 19 in the horizontal direction with respect to the injection port 14 is provided. In FIG. 5, (a) is a figure which shows the cross section of the drive mechanism which concerns on this Embodiment, (b) is an external appearance perspective view of this drive mechanism. In the present embodiment, a seal member 25 is installed on the injection port 14 side in order to maintain the airtightness between the injection port 14 and the plug 19.
[0032]
The drive mechanism shown in FIG. 6 is characterized in that a drive unit 26 that opens the plug 19 in a direction perpendicular to the injection port 14 is provided. 6A is a diagram showing a cross section of the drive mechanism according to the present embodiment, and FIG. 6B is an external perspective view of the drive mechanism. Also in the present embodiment, the seal member 27 is installed on the injection port 14 side in order to maintain the airtightness between the injection port 14 and the plug 19.
[0033]
The embodiment shown in FIGS. 5 and 6 has an advantage that it has a relatively simple structure and is easy to manufacture.
[0034]
The drive mechanism shown in FIG. 7 is a shutter mechanism in which the plug 19 is divided into two, and the plug 19 is opened and closed by a drive unit 28 provided near the injection port 14 at the tip of the closing lid 15. It is said. In FIG. 7, (a) is a figure which shows the cross section of the drive mechanism which concerns on this Embodiment, (b) is an external appearance front view of this drive mechanism. In the present embodiment, a sealing member 29 is installed on the plug 19 side in order to maintain the airtightness between the injection port 14 and the plug 19.
[0035]
The drive mechanism shown in FIG. 8 is characterized in that the plug 19 is opened and closed in the front-rear direction by a drive unit 30 provided in the vicinity of the injection port 14 at the tip of the loading lid 15. By this mechanism, the plug 19 moves in the injection direction, opens the injection port 14, and can inject the metal material 11 in a semi-molten state. 8A is a diagram showing a cross section of the drive mechanism according to the present embodiment, and FIG. 8B is an external perspective view of the drive mechanism. In the drive mechanism according to the present embodiment, the seal member 31 is installed on the injection port 14 side in order to maintain the airtightness between the injection port 14 and the plug 19.
[0036]
In the embodiment shown in FIGS. 7 and 8, since the plug 19 is a part of the drive mechanism, the plug 19 is not separated at the time of casting and is easy to manage compared to the other embodiments shown above. There is an advantage of being.
[0037]
It will be apparent to those skilled in the art that the scale of the semi-molten metal injection apparatus 10 according to the present embodiment can be realized at any scale. That is, the size can be changed from a size that can be handled manually by a person to a size of several hundred tons that can be handled by an iron manufacturing plant.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to consistently perform the heating / injection process, which is a semi-molten metal casting process, using a single apparatus. Therefore, the capital investment cost and the manufacturing cost due to the simplification of the equipment can be reduced. Further, since the scale generation of the metal material in the heating / injection process can be minimized, the quality of the cast product can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semi-molten metal injection apparatus according to the present embodiment.
FIG. 2 is a view for explaining a casting process when the semi-molten metal injection device according to the present embodiment is used, and (a) shows the semi-molten metal injection device during heating. (B) has shown the state by which the injection apparatus of the semi-molten metal was docked to the casting_mold | template, (c) has shown the state which has injected the metal raw material which became the semi-molten state to the casting_mold | template.
FIG. 3 is a diagram illustrating a cavity shape of a mold in which the semi-molten metal injection device according to the present embodiment is used.
FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining various examples of the drive mechanism included in the plug according to the present embodiment, and FIG. 4A is a diagram illustrating a cross section of the drive mechanism according to the present embodiment; (B) is an external perspective view of the drive mechanism.
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining various examples of the drive mechanism included in the plug according to the present embodiment, and FIG. 5A is a diagram illustrating a cross section of the drive mechanism according to the present embodiment; (B) is an external perspective view of the drive mechanism.
6A and 6B are diagrams for explaining various examples of the drive mechanism included in the plug according to the present embodiment, and FIG. 6A is a diagram showing a cross section of the drive mechanism according to the present embodiment; (B) is an external perspective view of the drive mechanism.
FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining various examples of the drive mechanism included in the plug according to the present embodiment, and FIG. 7A is a diagram showing a cross section of the drive mechanism according to the present embodiment; (B) is an external front view of the drive mechanism.
FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining various examples of the drive mechanism included in the plug according to the present embodiment, and FIG. 8A is a diagram illustrating a cross section of the drive mechanism according to the present embodiment; (B) is an external perspective view of the drive mechanism.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semi-molten metal injection device, 11 Metal material, 12 Injection device main body, 12a sealing member, 13 Injection rod, 14 Injection port, 15 Cover for injection, 16 Heating device, 16a High frequency coil, 16b Power supply device, 17a Gas replacement Device, 17b Vacuum device, 18 Injection machine, 19 Plug, 20 Mold, 21 Cavity, 22 Concave shape, 23 High frequency coil, 24, 26, 28, 30 Drive unit, 25, 27, 29, 31 Seal member.

Claims

An injection device body for storing a metal material;
An injection rod that presses the metal material stored in the injection device body;
An injection port through which the metal material pressed by the injection rod is injected;
With
In a semi-molten metal injection device used to inject a metal material in a semi-molten state and fill a cavity in a mold to obtain a desired cast product,
The injection device body includes a heating device and a charging lid for charging a metal material into the injection device body .
The charging lid has an injection port,
The metal material stored in the injection device main body in a solid state is heated in a semi-molten state by heating with a heating device, and the metal material is heated and injected consistently,
A semi-molten metal injection device.

The semi-molten metal injection device according to claim 1,
The injection device body includes a gas replacement device,
When the metal material stored in the injection device body is heated by a heating device, the inside of the injection device body is filled with an inert gas,
A semi-molten metal injection device.

The semi-molten metal injection device according to claim 1,
The injection device body includes a vacuum device,
When the metal material stored in the injection device body is heated by a heating device, the inside of the injection device body is evacuated,
A semi-molten metal injection device.

The semi-molten metal injection device according to any one of claims 1 to 3,
The injection port has a plug with a drive mechanism,
This plug closes the injection port when storing the metal material, and retracts from the injection port to open the injection port when injecting the metal material,
A semi-molten metal injection device.

In a semi-molten metal injection method executed to inject a metal material in a semi-molten state and fill a cavity in a mold to obtain a desired cast product,
A first step of charging a metal material in a solid state from a charging lid provided in the injection device main body and storing it in the injection device main body;
A second step of bringing the metal material into a semi-molten state by a heating device provided in the injection device body;
A third step of pressing the metal material in a semi-molten state by an injection rod provided in the injection device main body and injecting from the injection port provided in the charging lid ;
By running
A semi-molten metal injection method characterized by consistently performing a metal material heating and injection process.

The method for injecting a semi-molten metal according to claim 5,
The second step includes
When the metal material stored in the injection device body is heated by a heating device, the inside of the injection device body is filled with an inert gas,
A semi-molten metal injection method characterized by the above.

The method for injecting a semi-molten metal according to claim 5,
The second step includes
When the metal material stored in the injection device body is heated by a heating device, the inside of the injection device body is evacuated,
A semi-molten metal injection method characterized by the above.