JP4462594B2 - Aluminum casting equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造金型のキャビティにアルミニウム溶湯を供給してキャビティ内でアルミニウム鋳物を鋳造する鋳造金型によるアルミニウム鋳造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
アルミニウムの鋳造において、金型のキャビティにアルミニウム溶湯を供給する際に、アルミニウム溶湯の表面に酸化膜が生成し、生成した酸化膜がアルミニウム溶湯の表面張力を増加させ、アルミニウム溶湯の流動性を低下させることが起こり得る。このため、アルミニウム溶湯の表面に酸化膜が生成すると、アルミニウム溶湯の湯廻り性を好適に保つことは難しい。
【0003】
そこで、アルミニウム鋳造の際に、アルミニウム溶湯の湯廻り性を好適に維持する鋳造方法として、例えば特願平11−91445号公報(特開2000−280063)「アルミニウム鋳造方法」が提案されている。以下、この技術について同公報の図を再掲して説明する。
【0004】
図18は従来のアルミニウム鋳造方法を説明する概略図である。アルミニウムを鋳造する際には、先ず窒素ガスボンべ150から窒素ガス(N2ガス)を金型151のキャビティ152に充填する。次に、窒素ガスを蓄留タンク153に送り、蓄留タンク153内のマグネシウム粉末(Mg粉末)を窒素ガスと共に加熱炉155内に送り込む。
この加熱炉155内でマグネシウム粉末を昇華させ、昇華したマグネシウムを窒素ガスと反応させて気体状のマグネシウム窒素化合物(Mg32)を得る。
【0005】
このマグネシウム窒素化合物を配管156を通して金型151のキャビティ152内に導入し、導入したマグネシウム窒素化合物をキャビティ152の表面に析出させる。
次に、キャビティ152内にアルミニウム溶湯157を供給する。供給したアルミニウム溶湯157をマグネシウム窒素化合物と反応させて、アルミニウム溶湯157の表面の酸化物から酸素を取り除く。
【0006】
これにより、アルミニウム溶湯157の表面に酸化皮膜が発生することを防ぎ、アルミニウム溶湯157の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、アルミニウム溶湯157のキャビティ152への湯廻り性を好適に保つことができ、アルミニウム鋳造品の品質を高めることができる。
【0007】
ここで、上述したマグネシウム窒素化合物の生成工程及びアルミニウム溶湯の注湯工程ついて詳しく説明する。
先ず、マグネシウム窒素化合物の生成工程について説明する。加熱炉155の内部でマグネシウム粉末を昇華させ、この昇華したマグネシウムを加熱炉155の内部で窒素ガスと反応させる。昇華したマグネシウムは加熱炉155の内部で浮遊しているために、マグネシウムの表面全域に窒素ガスが付着し、表面全域にマグネシウム窒素化合物を生成することになる。
【0008】
次に、アルミニウム溶湯の注湯工程について説明する。
図19は従来のアルミニウム鋳造方法の要部説明図であり、キャビティ152の表面にマグネシウム窒素化合物の層159(以下、「マグネシウム窒素化合物層159」という)を析出させた後、キャビティ152にアルミニウム溶湯157を供給した状態を示す。
キャビティ152にアルミニウム溶湯157を供給することにより、アルミニウム溶湯157の表面157aが、マグネシウム窒素化合物層159の表面159aに接触し、アルミニウム溶湯157の表面157aに発生した酸化物157bから酸素を取り除く。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
図19で説明したように、アルミニウム溶湯157の表面157aをマグネシウム窒素化合物層159の表面159aに接触させることで、アルミニウム溶湯157の表面157aに発生した酸化物157bから酸素を取り除くことができる。
このことから、アルミニウム溶湯157の表面157aに発生した酸化物157bから酸素を取り除くためには、アルミニウム溶湯157の表面157aが接触するマグネシウム窒素化合物層159の表面159aのみを存在させればよいことが判る。
【0010】
しかし、図18で説明したように、マグネシウム窒素化合物の生成を、加熱炉155の内部にマグネシウムを浮遊させた状態でおこなうので、マグネシウムの表面全域に窒素ガスが付着する。このため、マグネシウムの表面全域にマグネシウム窒素化合物を生成することになる。このマグネシウム窒素化合物をキャビティ152の表面に析出させるので、図19に示すように膜厚tのマグネシウム窒素化合物層159になる。
【0011】
このため、キャビティ152の表面に、過剰なマグネシウム窒素化合物層159を析出させることになり、マグネシウム窒素化合物層159の生成に時間がかかり、そのことが生産性を高める妨げになる。
加えて、過剰なマグネシウム窒素化合物層159を生成することになるので、窒素ガスの使用量も多くなり、そのことがコストを下げる妨げになる。
【0012】
さらに、上記公報の鋳造方法では、マグネシウム窒素化合物層159をキャビティ152の表面に生成する工程の前工程において、キャビティ152内に空気を残したままの状態で、キャビティ152内に窒素ガスを充填する方法を採用している。
このため、キャビティ152内から空気を円滑に逃がすことが難しく、キャビティ152内を窒素ガスの雰囲気状態にするまでに時間がかかり、そのことが生産性を高める妨げになる。
【0013】
そこで、本発明の目的は、マグネシウム窒素化合物の生成を短い時間でおこなうことができ、かつ窒素ガスの使用量を少なくすることができる鋳造金型によるアルミニウム鋳造装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項1は、鋳造金型のキャビティにアルミニウム溶湯を供給してキャビティ内でアルミニウム鋳物を鋳造するアルミニウム鋳造装置において、このアルミニウム鋳造装置は、キャビティ内の空気を排出する空気排出部と、空気を排出したキャビティ内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入部と、不活性ガスを導入した後のキャビティ内に気体状のマグネシウムを導入するマグネシウム導入部と、気体状のマグネシウムを導入した後のキャビティ内に加熱した窒素ガスを導入する窒素ガス導入部と、空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部をそれぞれ制御することでキャビティ内を所定圧に調整する制御部とを備えることを特徴とする。
【0015】
アルミニウム鋳造装置に、空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部を備え、これらの各部を制御部で制御してキャビティ内を所定圧に調整するように構成した。このように、キャビティ内を制御部で所定圧に調整することにより、キャビティの表面にマグネシウムを効率よく析出させることができ、析出したマグネシウム層の表面に効率よく窒素マグネシウムを生成させることができる。
従って、マグネシウム窒素化合物の生成を短い時間でおこなうことができる。
【0016】
加えて、マグネシウム層の表面のみに窒素マグネシウムを生成させることで、マグネシウム層の内部まで窒素マグネシウムが生成することを防ぐことができる。このため、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【0017】
請求項2は、空気排出部がキャビティに臨む部位と、不活性ガス導入部がキャビティに臨む部位とを互に対向させて設けたことを特徴とする。
【0018】
空気排出部がキャビティに臨む部位と、不活性ガス導入部がキャビティに臨む部位とを互に対向させて設けることで、キャビティ内に供給した不活性ガスでキャビティ内の空気を空気排出部側に効率よく寄せることができる。
このため、キャビティ内の空気を排出流路から効率よく排出することができるので、キャビティ内を短い時間で不活性ガスの雰囲気に変えることができる。
【0019】
請求項3において、制御部は、空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部をそれぞれ個別に制御可能としたことを特徴とする。
【0020】
空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部を制御部でそれぞれ個別に制御することで、キャビティ内の環境を、マグネシウム層の析出条件や窒化マグネシウムの生成条件に合せて簡単に調整することができる。
マグネシウム層の析出条件や窒化マグネシウムの生成条件を簡単に設定することが、マグネシウム層の析出や、窒化マグネシウムの生成を短い時間でおこなうことができる。
【0021】
請求項4は、マグネシウム導入部に、マグネシウムを昇華して気体状のマグネシウムを生成する昇華部を設けるとともに、窒素ガス導入部に窒素ガスを加熱する加熱部を設け、昇華部及び加熱部を前記制御部で制御することにより、それぞれの温度を調整することができるようにしたことを特徴とする。
【0022】
昇華部及び加熱部をそれぞれ制御部で制御することで、昇華部でマグネシウムを効率よく好適に昇華することができ、かつ加熱部で窒素ガスを効率よく好適に加熱することができる。これにより、マグネシウム層を効率よく析出させることができ、かつ窒化マグネシウムを効率よく生成することができる。
加えて、マグネシウム層の析出や、窒化マグネシウムの生成を短い時間でおこなうことができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図1は本発明に係るアルミニウム鋳造装置(第1実施形態)で鋳造したディスクロータの斜視図である。
ディスクロータ10は、円筒形のハブ部11と、ハブ部11に一体に成形した円盤状のディスク部18とからなアルミニウム製の部材である。
【0024】
ハブ部11は、周壁12の外側端に蓋13を一体成形したもので、蓋13の中央に開口14を開け、開口14の周囲にボルト孔15・・・(・・・は複数個を示す。以下同様。)及びスタッド孔16・・・を開けたものである。
ボルト孔15・・・から図示しないボルトを差込み、これらのボルトでディスクロータ10をドライブシャフト(図示しない)側に取り付ける。
なお、スタッド孔16・・・は、ディスクロータ10に車輪を取り付けるために、図示しないスタッドを圧入する孔である。
【0025】
図2は本発明に係るアルミニウム鋳造装置(第1実施形態)の全体概略図である。
アルミニウム鋳造装置20は、鋳造金型22を備えた鋳造装置本体21と、鋳造金型22に備えたキャビティ25内の空気を排出する空気排出部40と、空気を排出したキャビティ25内にアルゴン(Ar)ガス(不活性ガス(希ガス))を導入する不活性ガス導入部45と、不活性ガスを導入した後のキャビティ25内に気体状のマグネシウム(Mg)を導入するマグネシウム導入部50と、気体状のマグネシウムを導入した後のキャビティ25内に加熱した窒素(N2)ガスを導入する窒素ガス導入部60と、キャビティ25内の圧力を検出する検知部65と、この検知部65の検出情報に基づいてキャビティ25内を所定圧に調整する制御部70とを備える。
【0026】
鋳造装置本体21は、ベース30に固定板31を取付け、この固定板31に鋳造金型22の固定型23を取付け、固定板31にガイドロッド32,32を取付け、ガイドロッド32,32で可動板33を移動自在に支え、可動板33に鋳造金型22の可動型24を取付け、固定型23及びベース30にキャビティ25に開口する湯路34を形成し、湯路34内に移動自在にプランジャ35を備え、この湯路34から鉛直に湯口36を形成し、湯口36の上端をほぞ37で塞ぎ、この湯口36に連通可能な注湯槽38を湯口36の上方に備える。
固定型23及び可動型24で鋳造金型22を構成する。
【0027】
このアルミニウム鋳造装置20によれば、可動板33を移動手段(図示しない)で矢印の方向に移動することにより可動型24を型締め位置(図に示す位置)と型開き位置とに移動することができる。可動型24を型締め位置に静止させることで、固定型23と可動型24とでキャビティ25を形成することができる。このキャビティ25にアルミニウム溶湯39を供給した後、プランジャ35でアルミニウム溶湯39を加圧することによりキャビティ25内でアルミニウム鋳物を鋳造することができる。
【0028】
空気排出部40は、キャビティ25に排出流路41を介して真空ポンプ42を連通し、真空ポンプ42を制御部70からの制御信号に基づいて駆動状態と停止状態とに切換えるように構成したものである。
真空ポンプ42を駆動状態に切換えることでキャビティ25内の空気を排出流路41を介して大気中に排出することができる。
【0029】
不活性ガス導入部45は、キャビティ25に導入流路46を介してアルゴンガスボンべ47を連通し、導入流路46の途中にアルゴン用開閉弁48を備え、アルゴン用開閉弁48を制御部70からの制御信号に基づいて開状態と閉状態とに切換えるように構成したものである。
アルゴン用開閉弁48を開状態に切換えることでアルゴンガスボンべ47内のアルゴンを導入流路46を介してキャビティ25内に導入することができる。
【0030】
不活性ガス導入部45の導入流路46がキャビティ25に臨む部位25aと、空気排出部40の排出流路41がキャビティ25に臨む部位25bとを、それぞれキャビティ25の表面のうちの対向する面26a,26bに設けた。これにより、導入流路46がキャビティ25に臨む部位25aと、排出流路41がキャビティ25に臨む部位25bとを互に対向させることができる。
従って、アルゴンガスの導入流路46からキャビティ25内にアルゴンガスを導入した際に、アルゴンガスでキャビティ25内の空気を排出流路41側に寄せる。このため、キャビティ25内の空気を排出流路41から効率よく排出することができる。
【0031】
マグネシウム導入部50は、導入流路46の途中に第1マグネシウム導入流路51及び第2マグネシウム導入流路52を備え、第1、第2のマグネシウム導入流路51,52に昇華部53を連通し、第1マグネシウム導入流路51の途中にマグネシウム用開閉弁57を備える。
【0032】
昇華部53は、第1マグネシウム導入流路51の出口端51aに連通するとともに第2マグネシウム導入流路52の入口端52aに連通する収容ケース54を備え、この収容ケース54の外側に昇華用ヒータ55を備える。
この昇華部53は、昇華用ヒータ55を制御部70からの制御信号に基づいて加熱状態と非加熱態とに切換えることで加熱温度を調整するように構成したものである。
昇華用ヒータ55を加熱することで、収容ケース54内を所定温度(一例として、400℃以上)まで加熱することにより、収容ケース54内のマグネシウム・インゴット(マグネシウム)58を昇華させて気体状にすることができる。
【0033】
マグネシウム用開閉弁57は、制御部70からの制御信号に基づいて開状態と閉状態とに切換え可能な弁である。マグネシウム用開閉弁57を開状態に切換えることでアルゴンガスボンべ47内のアルゴンガスを第1マグネシウム導入流路51を介して収容ケース54内に導入し、導入したアルゴンガスで気体状のマグネシウムを第2マグネシウム導入流路52及び導入流路46を介してキャビティ25内に導入することができる。
【0034】
窒素ガス導入部60は、キャビティ25に窒素導入流路61を介して窒素ガスボンべ62を連通し、窒素導入流路61の途中に窒素用開閉弁63及び加熱部(ヒータ)64を備える。
窒素用開閉弁63は、制御部70からの制御信号に基づいて開状態と閉状態とに切換え可能な弁である。窒素用開閉弁63を開状態に切換えることで窒素ガスボンべ62内の窒素ガスを窒素導入流路61を介してキャビティ25内に導入することができる。
【0035】
この窒素ガス導入部60は、加熱部64を制御部70からの制御信号に基づいて加熱状態と非加熱態とに切換えることで加熱温度を調整するように構成したものである。加熱部64を加熱することで、窒素導入流路61を流れる窒素ガスを所定温度(一例として、400℃以上)まで加熱することができる。
【0036】
検知部65は、キャビティ25の上端にセンサ66を備え、このセンサ66でキャビティ25内の圧力を検出し、検出した情報を制御部70に伝えるものである。
【0037】
制御部70は、検知部65からの圧力検出情報に基づいて、空気排出部40、不活性ガス導入部45、マグネシウム導入部50及び窒素ガス導入部60をそれぞれ個別に制御可能に構成し、空気排出部40、不活性ガス導入部45、マグネシウム導入部50及び窒素ガス導入部60を制御することでキャビティ25内をの圧力を所定圧に調整するものである。
【0038】
この制御部70によれば、真空ポンプ42を駆動・停止状態に切換える信号を真空ポンプ42に伝えることができ、アルゴン用開閉弁48を開・閉状態に切換える信号をアルゴン用開閉弁48に伝えることができ、マグネシウム用開閉弁57を開・閉状態に切換える信号をマグネシウム用開閉弁57に伝えることができ、窒素用開閉弁63を開・閉状態に切換える信号を窒素用開閉弁63に伝えることができる。
また、この制御部70によれば、昇華部53の昇華用ヒータ55を加熱状態と非加熱態とに切換える信号を昇華用ヒータ55に伝えることができ、加熱部64を加熱状態と非加熱態とに切換える信号を加熱部に伝えることができる。
【0039】
以下、本発明に係るアルミニウム鋳造装置20(第1実施形態)の作用について説明する。
図3は本発明に係る第1実施形態の作用を説明するフローチャートであり、アルミニウム鋳造方法を示す。なお、図中ST××はステップ番号を示す。
ST10;型閉めした鋳造金型のキャビティ内から空気を排出するとともにキャビティ内に不活性ガスを充填して、キャビティ内を第1の圧力にする。
ST11;キャビティ内に気体状のマグネシウムを導入してキャビティ表面にマグネシウムを析出させるとともにキャビティ内を第2の圧力にする。
【0040】
ST12;キャビティ内に加熱した窒素ガスを導入してキャビティ表面に窒化マグネシウム(Mg32)を生成させるとともにキャビティ内を第3の圧力Pにする。
ST13;キャビティ内にアルミニウム溶湯を供給してアルミニウム溶湯の表面を窒化マグネシウムで還元させながらキャビティ内でアルミニウム製の鋳物を鋳造する。
以下、本発明に係るアルミニウム鋳造の作用、すなわちアルミニウム鋳造方法(ST10〜ST13)の工程を図4〜図11で詳しく説明する。
【0041】
図4は本発明に係る第1実施形態の第1作用説明図であり、ST10を示す。
制御部70から真空ポンプ42に駆動信号を伝えて真空ポンプ42を駆動することにより、キャビティ25内の空気を排出流路41を介して大気に排出する。
同時に、制御部70からアルゴン用開閉弁48に開信号を伝えてアルゴン用開閉弁48を開状態に切換える。アルゴン用開閉弁48を開状態に切換えることでアルゴンガスボンべ47内のアルゴンガス(「点々」で示す)を導入流路46を介してキャビティ25内に導入する。
【0042】
キャビティ25内の空気を排出した後、制御部70から真空ポンプ42に停止信号を伝えて真空ポンプ42を停止する。検知部65のセンサ66で検知したキャビティ25内の圧力が、予め設定した第1の圧力が大気圧以下の0.5気圧になったとき、制御部70からアルゴン用開閉弁48に閉信号を伝えてアルゴン用開閉弁48を閉状態にする。
【0043】
これにより、キャビティ25内をアルゴンガスの雰囲気状態にすることができる。キャビティ25内をアルゴンガルの雰囲気に変える際に、キャビティ25内から空気を排出するようにした。このため、キャビティ25内の空気を短い時間でアルゴンガスの雰囲気に変えることができる。
加えて、キャビティ25内を第1の圧力に調整することにより、大気中の空気がキャビティ25内に侵入することを防ぐことができる。このため、キャビティ25内をアルゴンガスの雰囲気にさらに効率よく変えることができる。
【0044】
図5は本発明に係る第1実施形態の第2作用説明図であり、不活性ガス導入部45の導入流路46がキャビティ25に臨む部位25aと、空気排出部40の排出流路41がキャビティ25に臨む部位25bとを互に対向させて反対側に設けた状態を示す。
【0045】
このように、アルゴンガスの導入流路46を空気の排出流路41に対して対向する位置に設けたので、アルゴンガスの導入流路46からキャビティ25内にアルゴンガス(「点々」で示す)を矢印▲1▼の如く導入した際に、アルゴンガスの領域47aが増すことによりキャビティ25内の空気の領域41aを排出流路41側に効率よく寄せることができる。
このため、キャビティ25内の空気を排出流路41から矢印▲2▼の如く効率よく排出することができる。従って、キャビティ25内の空気をさらに短い時間で排出して、アルゴンガスの雰囲気に変えることができる。
【0046】
図6は本発明に係る第1実施形態の第3作用説明図であり、ST11を示す。
制御部70からの信号で昇華部53の昇華用ヒータ55を加熱状態とし、収容ケース54内を所定温度(一例として、400℃以上)まで加熱する。収容ケース54内を加熱することでマグネシウム・インゴット58を昇華させて気体状にする。なお、収容ケース54内の気体状のマグネシウムを「点々」で示す。
【0047】
制御部70からマグネシウム用開閉弁57に開信号を伝えてマグネシウム用開閉弁57を開状態に切換える。マグネシウム用開閉弁57を開状態に切換えることで、アルゴンガスボンべ47内のアルゴンガスを第1マグネシウム導入流路51を介して収容ケース54内に導入する。
導入したアルゴンガスで気体状のマグネシウム(「点々」で示す)を第2マグネシウム導入流路52及び導入流路46を介してキャビティ25内に導入する。この際に、キャビティ25内の第2の圧力(0.5〜0.7気圧)を大気圧以下になるように調整する。
【0048】
ここで、図4で説明したように第1の圧力(0.5気圧)を第2の圧力(0.5〜0.7気圧)と同様に大気圧以下にすることで、第1の圧力と第2の圧力との圧力差を小さく、又は圧力差がないようにできるので、第1の圧力から第2の圧力に短い時間で推移することができる。このため、第1の圧力から第2の圧力に推移する際のタイムラグを抑えることができる。
図6に戻って、気体状のマグネシウムをキャビティ25に導入する際に、第2マグネシウム導入流路52及び導入流路46を加熱することで、第2マグネシウム導入流路52及び導入流路46にマグネシウムが析出しないようにすることが好ましい。
【0049】
図7は本発明に係る第1実施形態の第4作用説明図である。
キャビティ25内に矢印の如く導入した気体状のマグネシウムは、キャビティ25の表面に触れて150〜250℃に温度が低下する。気体状のマグネシウムの温度が150〜250℃に下がることにより、気体状のマグネシウムがキャビティ25の表面に析出する。この析出したマグネシウムをマグネシウム層58aとする。
【0050】
ここで、キャビティ25内の第2の圧力(0.5〜0.7気圧)を大気圧以下に調整することで、キャビティ25内をマグネシウムが析出しやすい条件(すなわち、キャビティ25の表面温度を150〜250℃)に簡単に設定することができるので、マグネシウムを効率よく析出させることができる。
【0051】
図6に戻って、検知部65のセンサ66で検知したキャビティ25内の圧力が、予め設定した第2の圧力になったとき、制御部70からマグネシウム用開閉弁57に閉信号を伝えてマグネシウム用開閉弁57を閉状態にする。
【0052】
図8は本発明に係る第1実施形態の第5作用説明図であり、ST12を示す。
制御部70からの信号で窒素ガス導入部60の加熱部64を加熱状態にする。この状態で、制御部70から窒素用開閉弁63に開信号を伝えて窒素用開閉弁63を開状態に切換える。窒素用開閉弁63を開状態に切換えることで、窒素ガスボンべ62内の窒素ガスを窒素導入流路61に流し、窒素導入流路61内の窒素ガスを加熱部64で加熱し、加熱した窒素ガスを窒素導入流路61を介してキャビティ25内に導入する。
同時に、制御部70から真空ポンプ42に駆動信号を伝えて真空ポンプ42を駆動することにより、キャビティ25内のガスを排出流路41を介して大気に排出する。これにより、キャビティ25内の圧力を第3の圧力Pを、一例として0.1気圧と大気圧以下になるように調整する。
【0053】
このように、窒素ガスを加熱炉64で単独で個別に加熱することで、窒素導入流路61を流れる窒素ガスを効率よく所定温度(一例として、400℃以上)まで加熱することができる。
【0054】
図9は本発明に係る第1実施形態の第6作用説明図である。
ここで、キャビティ25内の第3の圧力P(気圧)を、このときのキャビティ25内の窒素ガス(「点々」で示す)の温度をT(℃)とするときに、P≦(T−270)/130の関係を保つように、第3の圧力P及び窒素ガスのガス温度Tを設定する。この条件をみたすことで、キャビティ25の表面に析出したマグネシウム層58aと窒素ガスとが反応して、マグネシウム層58aの表面に窒化マグネシウム(Mg32)58bを生成させることができる。
【0055】
具体的には、例えば検知部65のセンサ66で検知したキャビティ25内の第3の圧力Pが0.1気圧のときには、P≦(T−270)/130の関係から、キャビティ25内の窒素ガスの温度Tを283℃になるように調整することで、マグネシウム層58aの表面に窒化マグネシウム58bを生成させることができる。
また、キャビティ25内の第3の圧力Pが1気圧のときには、P≦(T−270)/130の関係から、キャビティ25内の窒素ガスの温度Tを400℃になるように調整することで、マグネシウム層58aの表面に窒化マグネシウム58bを生成させることができる。
このように、P≦(T−270)/130の関係に基づいて、第3の圧力Pやキャビティ25内の窒素ガスのガス温度Tを比較的簡単に決めることができるので、設備の調整を短い時間でおこなうことができる。
【0056】
さらに、窒化マグネシウム58bを生成する際に、窒素ガスを加熱し、加熱した窒素ガスを使用することにした。このため、窒化マグネシウム58bを生成しやすい温度に窒素ガスを加熱することができるので、窒化マグネシウム58bを効率よく生成することができる。
【0057】
ここで、キャビティ25内を第3の圧力Pに調整することで、キャビティ25内を窒化マグネシウム58bが析出しやすい条件(すなわち、第3の圧力Pを0.1気圧、キャビティ25内のガス温度を283℃に設定すること)に設定することができるので、窒化マグネシウム58bを効率よく生成させることができる。
また、キャビティ25内の第3の圧力Pを大気圧以下にすることで、キャビティ25の窒素ガスのガス温度を窒化マグネシウム58bを生成しやすい温度に調整することができる。
【0058】
図7及び図9で説明したように、窒化マグネシウム58bを生成する際に、先ずキャビティ25の表面にマグネシウムを析出させてマグネシウム層58aを形成し、次にキャビティ25に窒素ガスを導入してマグネシウム層58aの表面に窒化マグネシウム58bを生成する。
これにより、マグネシウム層58aの表面だけに窒化マグネシウム58bを生成することができるので、窒化マグネシウム58bの生成時間を短くすることができる。
加えて、マグネシウム層58aの表面だけに窒化マグネシウム58bを生成するだけでよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【0059】
図10(a),(b)は本発明に係る第1実施形態の第7作用説明図であり、ST13の前半を示す。
(a)において、鋳造装置本体21のほぞ37を操作して湯口36を開口させることにより、注湯槽38のアルミニウム溶湯39を湯口36及び湯路34を通してキャビティ25に矢印の如く供給する。
【0060】
(b)において、キャビティ25内に供給したアルミニウム溶湯39の表面39aが、窒化マグネシウム58bに接触する。ここで、アルミニウム溶湯39の表面39aには酸化物39bが発生している可能性があるが、万が一酸化物39bが発生していても、酸化物39bが窒化マグネシウム58bと反応して酸化物39bから酸素を取り除くことができる。
【0061】
これにより、アルミニウム溶湯39の表面39aに酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯39の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、アルミニウム溶湯39のキャビティ25への湯廻り性を好適に保つことができる。
【0062】
図11(a),(b)は本発明に係る第1実施形態の第8作用説明図であり、ST13の後半を示す。
(a)において、注湯槽38からアルミニウム溶湯39をキャビティ25側に所定量供給した後、ほぞ37で湯口36を閉じる。この状態で、プランジャ35をキャビティ25に向けて押出すことにより、アルミニウム溶湯39をキャビティ25内に充填する。
ここで、図9においてキャビティ25内の第3の圧力Pを大気圧以下(一例として、0.1気圧)に調整してあるので、キャビティ25内にアルミニウム溶湯39を円滑に充填することができる。
【0063】
(b)において、鋳造金型22を型開きすることにより、アルミニウム溶湯39((a)に示す)が凝固して得たアルミニウム鋳造品39cを取り出す。アルミニウム鋳造品39cは、注湯の際に湯廻り性を好適に保つことができるので、品質をより優れたものとすることができる。
このアルミニウム鋳造品39cを加工して図1に示すディスクロータ10を得る。
【0064】
以上説明したように、第1実施形態によれば、アルミニウム鋳造装置20に、空気排出部40、不活性ガス導入部45、マグネシウム導入部50及び窒素ガス導入部60を備え、これらの各部40,45,50,60を制御部70で制御してキャビティ25内を所定圧に調整するように構成した。
【0065】
このように、キャビティ25内を制御部70で所定圧に調整することにより、キャビティ25の表面にマグネシウム層58aを効率よく析出させることができ、析出したマグネシウム層58aの表面に効率よく窒素マグネシウム58bを生成させることができる。
従って、窒素マグネシウム58bの生成を短い時間でおこなうことができる。
加えて、マグネシウム層58aの表面だけに窒化マグネシウム58bを生成するだけでよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【0066】
さらに、第1実施形態によれば、空気排出部40、不活性ガス導入部45、マグネシウム導入部50及び窒素ガス導入部60を制御部70でそれぞれ個別に制御することを可能にした。このため、キャビティ25内の環境を、マグネシウム層58aの析出条件や窒化マグネシウム58bの生成条件に合せて簡単に調整することができる。
マグネシウム層58aの析出条件や窒化マグネシウム58bの生成条件を簡単に設定することが、マグネシウム層58aの析出や、窒化マグネシウム58bの生成を短い時間でおこなうことができる。
【0067】
また、第1実施形態によれば、昇華部53及び加熱部64をそれぞれ制御部70で制御することで、昇華部53でマグネシウムを効率よく且つ好適に気体状に昇華することができ、かつ加熱部64で窒素ガスを効率よく好適に加熱することができる。これにより、マグネシウム層58aを効率よく析出させることができ、かつ窒化マグネシウム58bを効率よく生成することができる。
加えて、マグネシウム層58aの析出や、窒化マグネシウム58bの生成を短い時間でおこなうことができる。
【0068】
次に、図2に示すアルミニウム鋳造装置20でディスクロータ10(図1参照)を鋳造する変形例について説明する。
この変形例は、キャビティ25内の第1、第2の圧力をそれぞれ大気圧に設定し、キャビティ25内の第3の圧力Pを大気圧未満の負圧に設定したことを特徴とする。なお、図3〜図11のアルミニウム鋳造方法では第1、第2の圧力及び第3の圧力Pをそれぞれ大気圧以下に設定している。
【0069】
第1の圧力を大気圧に設定することで、キャビティ25内の圧力を大気中と同じにすることができるので、キャビティ25内をアルゴンガスの雰囲気に変える際に、大気中の空気がキャビティ25内に侵入することをさらに確実に防ぐことができる。
【0070】
また、キャビティ25内の第2の圧力を大気圧に設定した。キャビティ25の表面にマグネシウムを析出させる条件は、第1実施形態で説明したように、キャビティ25の表面温度を150〜250℃程度に下げておくことであるが、150〜250℃程度であればキャビティ25内の第2の圧力を大気圧以下にさげなくても比較的簡単に温度調整が可能である。
なお、キャビティ25内の第2の圧力を大気圧に設定した場合には、マグネシウムの析出温度は300℃である。このため、例えばキャビティ25の表面温度を150〜250℃程度に設定しておけばマグネシウムを十分に析出させることができる。
【0071】
さらに、第2の圧力を大気圧に設定することで、キャビティ25内の圧力を大気中と同じにすることができる。このため、キャビティ25の表面にマグネシウムを析出させる際に、大気中の空気がキャビティ25内に侵入することを継続的に効率よく防ぐことができる。
【0072】
このように、第1の圧力及び第2の圧力を大気圧に設定することで、キャビティ25内に空気が侵入することをさらに確実に防ぐことができるので、キャビティ25の表面に窒素マグネシウム58bをより効率よく生成することができる。
さらに、キャビティ25内にアルミニウム溶湯39を供給する際に、アルミニウム溶湯39の表面39aに酸化物39bが発生することを抑えることができる。
【0073】
また、第3の圧力Pを大気圧未満の負圧に設定することで、注湯の際にキャビティ25内にアルミニウム溶湯39をより円滑に充填することができる。ここで、第2の圧力(大気圧)から第3の圧力P(大気圧未満)にキャビティ25内の圧力を調整する際には、第1実施形態と同様に、制御部70から真空ポンプ42に駆動信号を伝えて真空ポンプ42を駆動することにより、キャビティ25内のガスを排出流路41を介して大気に排出する。
【0074】
このように、第1実施形態の変形例によれば、第1の圧力及び第2の圧力を大気圧に設定し、かつ第3の圧力Pを大気圧未満の負圧に設定することで、アルミニウム鋳造処理をより効率よくおこなうことができ、生産性をより高めることができる。
【0075】
次に、第2実施形態を図12〜図17に基づいて説明する。なお、第2実施形態において第1実施形態と同一部材については同一符号を付して説明を省略する。
図12は本発明に係るアルミニウム鋳造装置(第2実施形態)の全体概略図である。
アルミニウム鋳造装置80は、鋳造金型82を備えた鋳造装置本体81と、鋳造金型82に備えたキャビティ87内の空気を排出する空気排出部40と、空気を排出したキャビティ87内にアルゴン(Ar)ガス(不活性ガス(希ガス))を導入する不活性ガス導入部45と、不活性ガスを導入した後のキャビティ87内に気体状のマグネシウム(Mg)を導入するマグネシウム導入部50と、気体状のマグネシウムを導入した後のキャビティ87内に加熱した窒素(N2)ガスを導入する窒素ガス導入部60と、キャビティ87内の圧力を検出する検知部65と、この検知部65の検出情報に基づいてキャビティ87内を所定圧に調整する制御部70とを備える。
【0076】
鋳造装置本体81は、ベース90に固定板91を取付け、この固定板91に固定型83を取付け、ベース90に可動板92を移動自在に取付け、可動板92に可動型84を取付け、可動板92を移動する移動手段93をベース90に設け、ベース90に鋳造金型82の中子85を昇降手段94で昇降自在に取付け、キャビティ87に開口する湯路95を可動型84に形成し、湯路95に対して鉛直に湯口96を形成し、アルミニウム溶湯39を蓄える注湯槽97を湯口96の上方に備え、鋳造金型82の上端にガス抜きや押湯用の開口98を備える。
固定型83、可動型84及び中子85で鋳造金型82を構成する。
【0077】
なお、図12においては、鋳造装置本体81の理解を容易にするために湯口96及び開口98をキャビティ87に対して大きく図示して説明するが、現実の湯口96及び開口98はキャビティ87に対して十分に小さく、鋳造金型82を型締めするとキャビティ87は殆ど密閉状態を維持することができる。
【0078】
このアルミニウム鋳造装置80によれば、可動板92を移動手段93で矢印の方向に移動することにより可動型84を型締め位置(図に示す位置)と型開き位置とに移動することができる。また、昇降手段94で中子85を矢印の方向に移動することにより中子85を型締め位置(図に示す位置)と型開き位置とに移動することができる。
【0079】
可動型84及び中子85を型締め位置に静止させることで、固定型83、可動型84及び中子85でキャビティ87を形成することができる。このキャビティ87にアルミニウム溶湯39を供給してキャビティ87内でアルミニウム鋳物を鋳造することができる。
鋳造装置本体81は、大気圧下で自重を利用してアルミニウム溶湯39をキャビティ87内に流込む構成にしたもので、この点で第1実施形態の鋳造装置本体21と異なる。
【0080】
次に、本発明に係るアルミニウム鋳造装置80(第2実施形態)の作用、すなわち、アルミニウム鋳造方法について図3及び図12〜図17に基づいて説明する。
先ず、図3のST10の工程を説明する。
図12に示す制御部70から真空ポンプ42に駆動信号を伝えて真空ポンプ42を駆動することにより、キャビティ87内の空気を排出流路41を介して大気に排出する。
【0081】
同時に、制御部70からアルゴン用開閉弁48に開信号を伝えてアルゴン用開閉弁48を開状態に切換える。アルゴン用開閉弁48を開状態に切換えることでアルゴンガスボンべ47内のアルゴンガスを導入流路46を介してキャビティ87内に導入する。
【0082】
キャビティ87内の空気を排出した後、制御部70から真空ポンプ42に停止信号を伝えて真空ポンプ42を停止する。検知部65のセンサ66で検知したキャビティ87内の圧力が、予め設定した第1の圧力が大気圧以下の0.5気圧になったとき、制御部70からアルゴン用開閉弁48に閉信号を伝えてアルゴン用開閉弁48を閉状態にする。
【0083】
これにより、キャビティ87内をアルゴンガスの雰囲気に変えることができる。キャビティ87内をアルゴンガルの雰囲気に変える際に、キャビティ87内から空気を排出するようにした。このため、キャビティ87内の空気を短い時間でアルゴンガスの雰囲気に変えることができる。
加えて、キャビティ87内を第1の圧力に調整した。このため、大気中の空気がキャビティ87内に侵入することを防ぐことができるので、キャビティ内をさらに効率よくアルゴンガスの雰囲気に変えることができる。
【0084】
図13は本発明に係る第2実施形態の第1作用説明図であり、不活性ガス導入部45(図12も参照)の導入流路46がキャビティ87に臨む部位87aを、空気排出部40(図12も参照)の排出流路41がキャビティ87に臨む部位87bから離した位置に設けた状態を示す。
【0085】
このように、アルゴンガスの導入流路46を空気の排出流路41から離した位置に設けたので、アルゴンガスの導入流路46からキャビティ87内にアルゴンガス(「点々」で示す)を矢印▲3▼の如く導入した際に、アルゴンガスの領域100が増すことによりキャビティ87内の空気の領域101を排出流路41側に効率よく寄せることができる。
このため、キャビティ87内の空気を排出流路41から矢印▲4▼の如く効率よく排出することができる。従って、キャビティ87内の空気をさらに短い時間で排出させて、アルゴンガスの雰囲気に変えることができる。
【0086】
次に、図3のST11の工程を説明する。
図12に戻って、制御部70からの信号で昇華部53の昇華用ヒータ55を加熱状態とし、収容ケース54内を所定温度(一例として、400℃以上)まで加熱する。収容ケース54内を加熱することでマグネシウム・インゴット58を昇華させて気体状にする。
【0087】
制御部70からマグネシウム用開閉弁57に開信号を伝えてマグネシウム用開閉弁57を開状態に切換える。マグネシウム用開閉弁57を開状態に切換えることで、アルゴンガスボンべ47内のアルゴンガスを第1マグネシウム導入流路51を介して収容ケース54内に導入する。
導入したアルゴンガスで気体状のマグネシウムを第2マグネシウム導入流路52及び導入流路46を介してキャビティ87内に導入する。この際に、キャビティ87内の第2の圧力(0.5〜0.7気圧)を大気圧以下になるように調整する。
【0088】
ここで、キャビティ87内をアルゴンガスの雰囲気に変える際の第1の圧力(0.5気圧)を、第2の圧力(0.5〜0.7気圧)と同様に大気圧以下にすることで、第1の圧力から第2の圧力に短い時間で推移することができる。このため、第1の圧力から第2の圧力に推移する際のタイムラグを抑えることができる。
なお、気体状のマグネシウムをキャビティ87に導入する際に、第2マグネシウム導入流路52及び導入流路46を加熱することで、第2マグネシウム導入流路52及び導入流路46にマグネシウムが析出しないようにすることが好ましい。
【0089】
図14は本発明に係る第2実施形態の第2作用説明図である。
キャビティ87内に矢印の如く導入した気体状のマグネシウムは、キャビティ87の表面に触れて150〜250℃に温度が低下する。気体状のマグネシウムの温度が150〜250℃に下がることで、気体状のマグネシウムがキャビティ87の表面に析出する。以下、析出したマグネシウムをマグネシウム層102として説明する。
【0090】
ここで、キャビティ87内の第2の圧力を大気圧以下に調整することで、キャビティ87内をマグネシウムが析出しやすい条件(すなわち、キャビティ87の表面温度を150〜250℃)に簡単に設定することができるので、マグネシウムを効率よく析出させることができる。
【0091】
図12に戻って、検知部65のセンサ66で検知したキャビティ87内の圧力が、予め設定した第2の圧力(0.5〜0.7気圧)になったとき、制御部70からマグネシウム用開閉弁57に閉信号を伝えてマグネシウム用開閉弁57を閉状態にする。
【0092】
次いで、図3のST12の工程を説明する。
図12に示す制御部70からの信号で窒素ガス導入部60の加熱部64を加熱する。この状態で、制御部70から窒素用開閉弁63に開信号を伝えて窒素用開閉弁63を開状態に切換える。窒素用開閉弁63を開状態に切換えることで、窒素ガスボンべ62内の窒素ガスを窒素導入流路61に流し、窒素導入流路61内の窒素ガスを加熱部64で加熱し、加熱した窒素ガスを窒素導入流路61を介してキャビティ87内に導入する。
同時に、制御部70から真空ポンプ42に駆動信号を伝えて真空ポンプ42を駆動することにより、キャビティ87内のガスを排出流路41を介して大気に排出する。これにより、キャビティ87内の第3の圧力Pを、一例として0.7〜0.8気圧と大気圧以下になるように調整する。
【0093】
このように、窒素ガスを加熱炉64で単独で個別に加熱することで、窒素導入流路61を流れる窒素ガスを効率よく所定温度(一例として、400℃以上)まで加熱することができる。
【0094】
図15は本発明に係る第2実施形態の第3作用説明図である。
ここで、キャビティ87内の第3の圧力をP(気圧)、このときのキャビティ87内の窒素ガス(「点々」で示す)の温度をT(℃)とするときに、P≦(T−270)/130の関係を保つように、第3の圧力P及び窒素ガスの温度Tを設定する。この条件をみたすことで、キャビティ87の表面に析出したマグネシウム層102と窒素ガスとが反応して、マグネシウム層102の表面に窒化マグネシウム103を生成させることができる。
【0095】
具体的には、例えば検知部65のセンサ66で検知したキャビティ87内の第3の圧力Pが0.7気圧のときには、P≦(T−270)/130の関係から、キャビティ87内の窒素ガスの温度Tを361℃になるように調整することで、マグネシウム層102の表面に窒化マグネシウム103を生成させることができる。
また、キャビティ87内の第3の圧力Pが1気圧のときには、P≦(T−270)/130の関係から、キャビティ87内の窒素ガスの温度Tを400℃になるように調整することで、マグネシウム層102の表面に窒化マグネシウム103を生成させることができる。
このように、P≦(T−270)/130の関係に基づいて、第3の圧力Pやキャビティ87内の窒素ガスのガス温度Tを比較的簡単に決めることができるので、設備の設定を短い時間でおこなうことができる。
【0096】
さらに、窒化マグネシウム103を生成する際に、窒素ガスを加熱し、加熱した窒素ガスを使用することにした。このため、窒化マグネシウム103を生成しやすい温度に窒素ガスを加熱することができるので、窒化マグネシウム103を効率よく生成することができる。
【0097】
ここで、キャビティ87内を第3の圧力Pに調整することで、キャビティ87内を窒化マグネシウム103が析出しやすい条件(一例として、第3の圧力Pを0.7気圧、キャビティ87内のガス温度を361℃に設定すること)に設定することができるので、窒化マグネシウム103を効率よく生成させることができる。
また、キャビティ87内の第3の圧力Pを大気圧以下にすることで、キャビティ87の窒素ガスのガス温度を窒化マグネシウム103を生成しやすい温度に調整することができる。
【0098】
図14及び図15に示すように、窒化マグネシウム103を生成する際に、先ずキャビティ87の表面にマグネシウムを析出させてマグネシウム層102を形成し、次にキャビティ87に窒素ガスを導入してマグネシウム層102の表面に窒化マグネシウム103を生成する。これにより、マグネシウム層102の表面だけに窒化マグネシウム103を生成することができるので、窒化マグネシウム103の生成時間を短くすることができる。
加えて、マグネシウム層102の表面だけに窒化マグネシウム103を生成するだけでよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【0099】
次に、図3のST13の工程を説明する。
図16(a),(b)は本発明に係る第2実施形態の第4作用説明図である。
(a)において、鋳造装置本体81の注湯槽97を傾けることにより、注湯槽97のアルミニウム溶湯39を湯口96及び湯路95を通してキャビティ87に矢印の如く供給する。
ここで、キャビティ87内の第3の圧力Pを大気圧以下に調整してあるので、キャビティ87内にアルミニウム溶湯39を円滑に充填することができる。
【0100】
(b)において、キャビティ87内に供給したアルミニウム溶湯39の表面39aが、窒化マグネシウム103に接触する。ここで、アルミニウム溶湯39の表面39aには酸化物39bが発生している可能性があるが、万が一酸化物39bが発生していても、酸化物39bが窒化マグネシウム103と反応して酸化物39bから酸素を取り除くことができる。
【0101】
これにより、アルミニウム溶湯39の表面39aに酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯39の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、アルミニウム溶湯39のキャビティ87への湯廻り性を好適に保つことができる。
【0102】
図17(a),(b)は本発明に係る第2実施形態の第5作用説明図である。
(a)において、注湯槽97からアルミニウム溶湯39をキャビティ87に所定量供給した後、注湯槽97を水平に戻す。アルミニウム溶湯39が凝固した後、昇降手段94で中子85を矢印▲5▼の如く下げ、移動手段93で可動型84を矢印▲6▼の如く移動することにより、鋳造金型82を型開きする。
【0103】
(b)において、鋳造金型82を型開きすることにより、アルミニウム溶湯39((a)に示す)が凝固して得たアルミニウム鋳造品105を取り出す。アルミニウム鋳造品105は、注湯の際に湯廻り性を好適に保つことができるので、品質をより優れたものとすることができる。
このアルミニウム鋳造品105から非製品部105a及び非製品部105bを除去した後、製品部を加工してエンジンのシリンダブロックを得る。
【0104】
以上説明したように、第2実施形態によれば、アルミニウム鋳造装置80に、空気排出部40、不活性ガス導入部45、マグネシウム導入部50及び窒素ガス導入部60を備え、これらの各部40,45,50,60を制御部70で制御してキャビティ87内を所定圧に調整するように構成した。
【0105】
このように、キャビティ87内を制御部70で所定圧に調整することにより、キャビティ87の表面にマグネシウム層102を効率よく析出させることができ、析出したマグネシウム層102の表面に効率よく窒素マグネシウム103を生成させることができる。
従って、窒素マグネシウム103の生成を短い時間でおこなうことができる。
加えて、マグネシウム層102の表面だけに窒化マグネシウム103を生成するだけでよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【0106】
さらに、第2実施形態によれば、空気排出部40、不活性ガス導入部45、マグネシウム導入部50及び窒素ガス導入部60を制御部70でそれぞれ個別に制御することを可能にした。このため、キャビティ87内の環境を、マグネシウム層102の析出条件や窒化マグネシウム103の生成条件に合せて簡単に調整することができる。
マグネシウム層102の析出条件や窒化マグネシウム103の生成条件を簡単に設定することが、マグネシウム層102の析出や、窒化マグネシウム103の生成を短い時間でおこなうことができる。
【0107】
また、第2実施形態によれば、昇華部53及び加熱部64をそれぞれ制御部70で制御することで、昇華部53でマグネシウムを効率よく且つ好適に気体状に昇華することができ、かつ加熱部64で窒素ガスを効率よく好適に加熱することができる。これにより、マグネシウム層102を効率よく析出させることができ、かつ窒化マグネシウム103を効率よく生成することができる。
加えて、マグネシウム層102の析出や、窒化マグネシウム103の生成を短い時間でおこなうことができる。
【0108】
次に、図12に示すアルミニウム鋳造装置80でシリンダブロックを鋳造する変形例について説明する。
この変形例は、キャビティ87内の第1、第2の圧力をそれぞれ大気圧に設定し、第3の圧力Pを大気圧未満の負圧に設定したことを特徴とする。なお、図13〜図17のアルミニウム鋳造方法では第1、第2の圧力及び第3の圧力Pをそれぞれ大気圧以下に設定している。
【0109】
第1の圧力を大気圧に設定することで、キャビティ87内の圧力を大気中と同じにすることができるので、キャビティ87内をアルゴンガスの雰囲気に変える際に、大気中の空気がキャビティ87内に侵入することをさらに確実に防ぐことができる。
【0110】
また、キャビティ87内の第2の圧力を大気圧に設定した。キャビティ87の表面にマグネシウムを析出させる条件は、第2実施形態で説明したように、キャビティ87の表面温度を150〜250℃程度に下げておくことであるが、150〜250℃程度であればキャビティ87内の第2の圧力を大気圧以下にさげなくても比較的簡単に温度調整が可能である。
なお、キャビティ25内の第2の圧力を大気圧に設定した場合には、マグネシウムの析出温度は300℃である。このため、例えばキャビティ87の表面温度を150〜250℃程度に設定しておけばマグネシウムを十分に析出させることができる。
【0111】
さらに、第2の圧力を大気圧に設定することで、キャビティ87内の圧力を大気中と同じにすることができる。このため、キャビティ87の表面にマグネシウムを析出させる際に、大気中の空気がキャビティ87内に侵入することをさらに確実に防ぐことができる。
【0112】
このように、第1の圧力及び第2の圧力を大気圧に設定することで、キャビティ87内に空気が侵入することをさらに確実に防ぐことができるので、キャビティ87の表面に窒素マグネシウム103をより効率よく生成することができる。
さらに、キャビティ87内にアルミニウム溶湯39を供給する際に、アルミニウム溶湯39の表面39aに酸化物39bが発生することを抑えることができる。
【0113】
また、第3の圧力Pを大気圧未満の負圧に設定することで、キャビティ87内にアルミニウム溶湯39をより円滑に充填することができる。ここで、第2の圧力(大気圧)から第3の圧力P(大気圧未満)にキャビティ87内の圧力を調整する際には、第2実施形態と同様に、制御部70から真空ポンプ42に駆動信号を伝えて真空ポンプ42を駆動することにより、キャビティ87内のガスを排出流路41を介して大気に排出する。
【0114】
このように、第2実施形態の変形例によれば、第1の圧力及び第2の圧力を大気圧に設定し、かつ第3の圧力Pを大気圧未満の負圧に設定することで、アルミニウム鋳造処理をより効率よくおこなうことができ、生産性をより高めることができる。
【0115】
なお、前記実施形態では、鋳造金型のキャビティ内のアルゴンガスの雰囲気に変えた例に例について説明したが、アルゴンガスに変えてヘリウム等の不活性ガスを使用することも可能である。
さらに、アルゴンガスなどの不活性ガスに代えて、空気と比較して化学的に不活発な窒素ガスを使用することも可能である。
【0116】
また、前記実施形態のアルミニウムの鋳造装置は、一例としてシリコン、ニッケルや銅を含んだアルミニウム合金や純粋なアルミニウムに適用することが可能である。
さらに、前記実施形態で説明した第1、第2、第3の圧力の各々の値は一例を示したものであり、第1、第2、第3の圧力はこれに限るものではない。
【0117】
さらに、前記実施形態では、キャビティ25、87内の圧力を検知部65のセンサ66で検知し、この検知圧力情報に基づいてキャビティ25、87内を所望の圧力に調整する例について説明したが、これに限らないで、検知部65を使用しないでキャビティ25、87内を所望の圧力に調整することも可能である。
一例として、検知部65を使用しない場合には、予めティーチングした条件に基づいて制御部70をコントロールすることでキャビティ25、87内を所望の圧力に調整することが可能である。
【0118】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1は、アルミニウム鋳造装置に、空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部を備え、これらの各部を制御部で制御してキャビティ内を所定圧に調整するように構成した。このように、キャビティ内を制御部で所定圧に調整することにより、キャビティの表面にマグネシウムを効率よく析出させることができ、析出したマグネシウム層の表面に効率よく窒素マグネシウムを生成させることができる。
従って、マグネシウム窒素化合物の生成を短い時間でおこなうことができるので、生産性を高めることができる。
【0119】
加えて、マグネシウム層の表面のみに窒素マグネシウムを生成させることで、マグネシウム層の内部まで窒素マグネシウムが生成することを防ぐことができる。このため、窒素ガスの使用量を少なくすることができるので、コストを抑えることができる。
【0120】
請求項2は、空気排出部がキャビティに臨む部位と、不活性ガス導入部がキャビティに臨む部位とを互に対向させて設けることで、キャビティ内に供給した不活性ガスでキャビティ内の空気を空気排出部側に効率よく寄せることができる。
このため、キャビティ内の空気を排出流路から効率よく排出することができるので、キャビティ内を短い時間で不活性ガスの雰囲気に変えることができ、生産性を高めることができる。
【0121】
請求項3は、空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部を制御部でそれぞれ個別に制御することで、キャビティ内の環境を、マグネシウム層の析出条件や窒化マグネシウムの生成条件に合せて簡単に調整することができる。
マグネシウム層の析出条件や窒化マグネシウムの生成条件を簡単に設定することが、マグネシウム層の析出や、窒化マグネシウムの生成を短い時間でおこなうことができる。従って、アルミニウム鋳造品の生産性を高めることができる。
【0122】
請求項4は、昇華部及び加熱部をそれぞれ制御部で制御することで、昇華部でマグネシウムを効率よく好適に昇華することができ、かつ加熱部で窒素ガスを効率よく好適に加熱することができる。これにより、マグネシウム層を効率よく析出させることができ、かつ窒化マグネシウムを効率よく生成することができる。
加えて、マグネシウム層の析出や、窒化マグネシウムの生成を短い時間でおこなうことができるので、アルミニウム鋳造品の生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るアルミニウム鋳造装置(第1実施形態)で鋳造したディスクロータの斜視図
【図2】本発明に係るアルミニウム鋳造装置(第1実施形態)の全体概略図
【図3】本発明に係る第1実施形態の作用を説明するフローチャート
【図4】本発明に係る第1実施形態の第1作用説明図
【図5】本発明に係る第1実施形態の第2作用説明図
【図6】本発明に係る第1実施形態の第3作用説明図
【図7】本発明に係る第1実施形態の第4作用説明図
【図8】本発明に係る第1実施形態の第5作用説明図
【図9】本発明に係る第1実施形態の第6作用説明図
【図10】本発明に係る第1実施形態の第7作用説明図
【図11】本発明に係る第1実施形態の第8作用説明図
【図12】本発明に係るアルミニウム鋳造装置(第2実施形態)の全体概略図
【図13】本発明に係る第2実施形態の第1作用説明図
【図14】本発明に係る第2実施形態の第2作用説明図
【図15】本発明に係る第2実施形態の第3作用説明図
【図16】本発明に係る第2実施形態の第4作用説明図
【図17】本発明に係る第2実施形態の第5作用説明図
【図18】従来のアルミニウム鋳造装置を説明する概略図
【図19】従来のアルミニウム鋳造装置の要部説明図
【符号の説明】
20,80…アルミニウム鋳造装置、22,82…鋳造金型、25,87…キャビティ、25a…不活性ガス導入部がキャビティに臨む部位、25b…空気排出部がキャビティに臨む部位、39…アルミニウム溶湯、39a…アルミニウム溶湯の表面、39c,105…アルミニウム鋳造品、40…空気排出部、45…不活性ガス導入部、50…マグネシウム導入部、53…昇華部、60…窒素ガス導入部、64…加熱部、70…制御部。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aluminum casting apparatus using a casting mold for supplying molten aluminum to a cavity of a casting mold and casting an aluminum casting in the cavity.
[0002]
[Prior art]
In casting aluminum, when supplying molten aluminum to the mold cavity, an oxide film is formed on the surface of the molten aluminum, and the generated oxide film increases the surface tension of the molten aluminum and decreases the fluidity of the molten aluminum. It can happen. For this reason, when an oxide film is generated on the surface of the molten aluminum, it is difficult to keep the molten aluminum flowing around properly.
[0003]
Therefore, for example, Japanese Patent Application No. 11-91445 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-280063) “Aluminum Casting Method” has been proposed as a casting method for suitably maintaining the hot-rollability of molten aluminum during aluminum casting. Hereinafter, this technique will be described with reference to the figures in the publication.
[0004]
FIG. 18 is a schematic view for explaining a conventional aluminum casting method. When casting aluminum, first, nitrogen gas (N 2 Gas) is filled into the cavity 152 of the mold 151. Next, nitrogen gas is sent to the storage tank 153, and the magnesium powder (Mg powder) in the storage tank 153 is sent into the heating furnace 155 together with the nitrogen gas.
In this heating furnace 155, magnesium powder is sublimated, and the sublimated magnesium is reacted with nitrogen gas to form a gaseous magnesium nitrogen compound (Mg Three N 2 )
[0005]
This magnesium nitrogen compound is introduced into the cavity 152 of the mold 151 through the pipe 156, and the introduced magnesium nitrogen compound is deposited on the surface of the cavity 152.
Next, molten aluminum 157 is supplied into the cavity 152. The supplied molten aluminum 157 is reacted with a magnesium nitrogen compound to remove oxygen from the oxide on the surface of the molten aluminum 157.
[0006]
Thereby, it can prevent that an oxide film generate | occur | produces on the surface of the molten aluminum 157, and can suppress that the surface tension of the molten aluminum 157 increases. Accordingly, it is possible to keep the hot water flowing property of the molten aluminum 157 into the cavity 152, and to improve the quality of the cast aluminum product.
[0007]
Here, the production | generation process of the magnesium nitrogen compound mentioned above and the pouring process of molten aluminum are demonstrated in detail.
First, the production | generation process of a magnesium nitrogen compound is demonstrated. The magnesium powder is sublimated inside the heating furnace 155, and the sublimated magnesium is reacted with nitrogen gas inside the heating furnace 155. Since the sublimated magnesium is floating inside the heating furnace 155, nitrogen gas adheres to the entire surface of the magnesium, and a magnesium nitrogen compound is generated over the entire surface.
[0008]
Next, the pouring process of the molten aluminum will be described.
FIG. 19 is an explanatory view of the main part of a conventional aluminum casting method. After depositing a magnesium nitrogen compound layer 159 (hereinafter referred to as “magnesium nitrogen compound layer 159”) on the surface of the cavity 152, molten aluminum in the cavity 152. The state where 157 is supplied is shown.
By supplying molten aluminum 157 to cavity 152, surface 157 a of molten aluminum 157 comes into contact with surface 159 a of magnesium nitrogen compound layer 159, and oxygen is removed from oxide 157 b generated on surface 157 a of molten aluminum 157.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described with reference to FIG. 19, by bringing the surface 157 a of the molten aluminum 157 into contact with the surface 159 a of the magnesium nitrogen compound layer 159, oxygen can be removed from the oxide 157 b generated on the surface 157 a of the molten aluminum 157.
Therefore, in order to remove oxygen from the oxide 157b generated on the surface 157a of the molten aluminum 157, it is sufficient that only the surface 159a of the magnesium nitrogen compound layer 159 with which the surface 157a of the molten aluminum 157 contacts is present. I understand.
[0010]
However, as described with reference to FIG. 18, since the magnesium nitrogen compound is generated in a state where magnesium is suspended inside the heating furnace 155, nitrogen gas adheres to the entire surface of the magnesium. For this reason, a magnesium nitrogen compound is produced in the entire surface of magnesium. Since this magnesium nitrogen compound is deposited on the surface of the cavity 152, a magnesium nitrogen compound layer 159 having a film thickness t is formed as shown in FIG.
[0011]
For this reason, an excessive magnesium nitrogen compound layer 159 is deposited on the surface of the cavity 152, and it takes time to generate the magnesium nitrogen compound layer 159, which hinders productivity.
In addition, since an excessive magnesium nitrogen compound layer 159 is generated, the amount of nitrogen gas used increases, which hinders cost reduction.
[0012]
Further, in the casting method of the above publication, in the previous step of the step of generating the magnesium nitrogen compound layer 159 on the surface of the cavity 152, the cavity 152 is filled with nitrogen gas while leaving air in the cavity 152. The method is adopted.
For this reason, it is difficult for air to escape smoothly from the inside of the cavity 152, and it takes time to bring the inside of the cavity 152 into a nitrogen gas atmosphere, which hinders productivity.
[0013]
Therefore, an object of the present invention is to provide an aluminum casting apparatus using a casting mold that can produce a magnesium nitrogen compound in a short time and reduce the amount of nitrogen gas used.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, claim 1 of the present invention is an aluminum casting apparatus for casting an aluminum casting in a cavity by supplying molten aluminum to the cavity of the casting mold, wherein the aluminum casting apparatus includes air in the cavity. An air discharge portion for discharging the inert gas, an inert gas introduction portion for introducing an inert gas into the cavity from which the air has been discharged, and a magnesium introduction portion for introducing gaseous magnesium into the cavity after introducing the inert gas, By controlling the nitrogen gas introduction part for introducing heated nitrogen gas into the cavity after introducing gaseous magnesium, the air discharge part, the inert gas introduction part, the magnesium introduction part and the nitrogen gas introduction part, respectively. And a control unit that adjusts the inside of the cavity to a predetermined pressure.
[0015]
The aluminum casting apparatus was provided with an air discharge part, an inert gas introduction part, a magnesium introduction part, and a nitrogen gas introduction part, and these parts were controlled by the control part so as to adjust the inside of the cavity to a predetermined pressure. Thus, by adjusting the inside of the cavity to a predetermined pressure by the control unit, magnesium can be efficiently precipitated on the surface of the cavity, and magnesium nitrogen can be efficiently generated on the surface of the precipitated magnesium layer.
Therefore, the production of the magnesium nitrogen compound can be performed in a short time.
[0016]
In addition, by generating nitrogen magnesium only on the surface of the magnesium layer, it is possible to prevent nitrogen magnesium from being generated up to the inside of the magnesium layer. For this reason, the usage-amount of nitrogen gas can be decreased.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, a part where the air discharge part faces the cavity and a part where the inert gas introduction part faces the cavity are provided to face each other.
[0018]
By providing the part where the air discharge part faces the cavity and the part where the inert gas introduction part faces the cavity, the air inside the cavity is brought to the air discharge part side by the inert gas supplied into the cavity. Can be sent efficiently.
For this reason, since the air in a cavity can be efficiently discharged | emitted from a discharge flow path, the inside of a cavity can be changed into the atmosphere of an inert gas in a short time.
[0019]
According to a third aspect of the present invention, the control unit can individually control the air discharge unit, the inert gas introduction unit, the magnesium introduction unit, and the nitrogen gas introduction unit.
[0020]
By controlling the air discharge part, inert gas introduction part, magnesium introduction part and nitrogen gas introduction part individually by the control part, the environment in the cavity is matched to the deposition conditions of the magnesium layer and the production conditions of magnesium nitride. Can be adjusted easily.
By simply setting the deposition conditions of the magnesium layer and the generation conditions of the magnesium nitride, the deposition of the magnesium layer and the generation of the magnesium nitride can be performed in a short time.
[0021]
According to a fourth aspect of the present invention, a sublimation part that sublimates magnesium to produce gaseous magnesium is provided in the magnesium introduction part, and a heating part that heats nitrogen gas is provided in the nitrogen gas introduction part. Each temperature can be adjusted by controlling with a control part, It is characterized by the above-mentioned.
[0022]
By controlling the sublimation part and the heating part respectively by the control part, magnesium can be sublimated efficiently and suitably in the sublimation part, and nitrogen gas can be efficiently and suitably heated in the heating part. Thereby, a magnesium layer can be deposited efficiently and magnesium nitride can be generated efficiently.
In addition, the deposition of the magnesium layer and the production of magnesium nitride can be performed in a short time.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a disk rotor cast by an aluminum casting apparatus (first embodiment) according to the present invention.
The disk rotor 10 is an aluminum member including a cylindrical hub portion 11 and a disk-shaped disk portion 18 formed integrally with the hub portion 11.
[0024]
The hub portion 11 is formed by integrally forming a lid 13 at the outer end of the peripheral wall 12. An opening 14 is opened at the center of the lid 13, and bolt holes 15... The same shall apply hereinafter) and stud holes 16...
Bolts (not shown) are inserted from the bolt holes 15... And the disk rotor 10 is attached to the drive shaft (not shown) side with these bolts.
The stud holes 16 are holes through which studs (not shown) are press-fitted in order to attach the wheels to the disk rotor 10.
[0025]
FIG. 2 is an overall schematic view of an aluminum casting apparatus (first embodiment) according to the present invention.
The aluminum casting apparatus 20 includes a casting apparatus body 21 having a casting mold 22, an air discharge unit 40 that discharges air in the cavity 25 provided in the casting mold 22, and argon ( An inert gas introduction part 45 for introducing Ar) gas (inert gas (rare gas)), and a magnesium introduction part 50 for introducing gaseous magnesium (Mg) into the cavity 25 after introducing the inert gas; , Heated nitrogen into the cavity 25 after introducing gaseous magnesium (N 2 ) A nitrogen gas introduction unit 60 for introducing gas, a detection unit 65 for detecting the pressure in the cavity 25, and a control unit 70 for adjusting the inside of the cavity 25 to a predetermined pressure based on detection information of the detection unit 65. .
[0026]
The casting apparatus main body 21 has a fixed plate 31 attached to a base 30, a fixed die 23 of a casting mold 22 is attached to the fixed plate 31, guide rods 32 and 32 are attached to the fixed plate 31, and the guide rods 32 and 32 are movable. The movable plate 24 is supported by the movable plate 33, the movable mold 24 of the casting mold 22 is attached to the movable plate 33, and a hot water passage 34 that opens to the cavity 25 is formed in the fixed die 23 and the base 30. There is provided a plunger 35, a pouring gate 36 is formed vertically from the pouring passage 34, the upper end of the pouring gate 36 is closed with a tenon 37, and a pouring bath 38 that can communicate with the pouring gate 36 is provided above the pouring gate 36.
The fixed mold 23 and the movable mold 24 constitute a casting mold 22.
[0027]
According to this aluminum casting apparatus 20, the movable mold 24 is moved to the mold clamping position (position shown in the figure) and the mold opening position by moving the movable plate 33 in the direction of the arrow by a moving means (not shown). Can do. The cavity 25 can be formed by the fixed mold 23 and the movable mold 24 by making the movable mold 24 stationary at the mold clamping position. After supplying the molten aluminum 39 to the cavity 25, an aluminum casting can be cast in the cavity 25 by pressurizing the molten aluminum 39 with the plunger 35.
[0028]
The air discharge unit 40 is configured to communicate with a cavity 25 through a discharge channel 41 and to switch the vacuum pump 42 between a drive state and a stop state based on a control signal from the control unit 70. It is.
By switching the vacuum pump 42 to the driving state, the air in the cavity 25 can be discharged to the atmosphere via the discharge flow path 41.
[0029]
The inert gas introduction unit 45 communicates an argon gas cylinder 47 with the cavity 25 via the introduction channel 46, and includes an argon on-off valve 48 in the middle of the introduction channel 46. Is configured to switch between an open state and a closed state based on a control signal from
The argon in the argon gas cylinder 47 can be introduced into the cavity 25 via the introduction flow path 46 by switching the argon on-off valve 48 to the open state.
[0030]
A part 25a where the introduction flow path 46 of the inert gas introduction part 45 faces the cavity 25 and a part 25b where the discharge flow path 41 of the air discharge part 40 faces the cavity 25 are respectively opposed surfaces of the surface of the cavity 25. 26a and 26b. Thereby, the part 25a where the introduction flow path 46 faces the cavity 25 and the part 25b where the discharge flow path 41 faces the cavity 25 can be made to face each other.
Therefore, when argon gas is introduced into the cavity 25 from the argon gas introduction flow path 46, the air in the cavity 25 is brought closer to the discharge flow path 41 side with the argon gas. For this reason, the air in the cavity 25 can be efficiently discharged from the discharge channel 41.
[0031]
The magnesium introduction unit 50 includes a first magnesium introduction channel 51 and a second magnesium introduction channel 52 in the middle of the introduction channel 46, and the sublimation unit 53 communicates with the first and second magnesium introduction channels 51 and 52. A magnesium opening / closing valve 57 is provided in the middle of the first magnesium introduction flow path 51.
[0032]
The sublimation unit 53 includes an accommodation case 54 that communicates with the outlet end 51 a of the first magnesium introduction flow channel 51 and communicates with the inlet end 52 a of the second magnesium introduction flow channel 52, and a sublimation heater is provided outside the accommodation case 54. 55.
The sublimation unit 53 is configured to adjust the heating temperature by switching the sublimation heater 55 between a heating state and a non-heating state based on a control signal from the control unit 70.
By heating the sublimation heater 55, the inside of the housing case 54 is heated to a predetermined temperature (for example, 400 ° C. or more), thereby sublimating the magnesium ingot (magnesium) 58 in the housing case 54 to form a gas. can do.
[0033]
The magnesium on-off valve 57 is a valve that can be switched between an open state and a closed state based on a control signal from the control unit 70. By switching the magnesium on-off valve 57 to the open state, the argon gas in the argon gas cylinder 47 is introduced into the housing case 54 via the first magnesium introduction flow path 51, and gaseous argon is introduced into the storage case 54 with the introduced argon gas. It can be introduced into the cavity 25 through the 2 magnesium introduction channel 52 and the introduction channel 46.
[0034]
The nitrogen gas introduction unit 60 communicates a nitrogen gas cylinder 62 with the cavity 25 via a nitrogen introduction channel 61, and includes a nitrogen opening / closing valve 63 and a heating unit (heater) 64 in the middle of the nitrogen introduction channel 61.
The nitrogen on-off valve 63 is a valve that can be switched between an open state and a closed state based on a control signal from the control unit 70. By switching the nitrogen opening / closing valve 63 to the open state, the nitrogen gas in the nitrogen gas cylinder 62 can be introduced into the cavity 25 through the nitrogen introduction channel 61.
[0035]
The nitrogen gas introduction unit 60 is configured to adjust the heating temperature by switching the heating unit 64 between a heating state and a non-heating state based on a control signal from the control unit 70. By heating the heating unit 64, the nitrogen gas flowing through the nitrogen introduction channel 61 can be heated to a predetermined temperature (for example, 400 ° C. or higher).
[0036]
The detection unit 65 includes a sensor 66 at the upper end of the cavity 25, detects the pressure in the cavity 25 with the sensor 66, and transmits the detected information to the control unit 70.
[0037]
The control unit 70 is configured so that the air discharge unit 40, the inert gas introduction unit 45, the magnesium introduction unit 50, and the nitrogen gas introduction unit 60 can be individually controlled based on the pressure detection information from the detection unit 65, and the air By controlling the discharge part 40, the inert gas introduction part 45, the magnesium introduction part 50, and the nitrogen gas introduction part 60, the pressure inside the cavity 25 is adjusted to a predetermined pressure.
[0038]
According to the control unit 70, a signal for switching the vacuum pump 42 to the driving / stopping state can be transmitted to the vacuum pump 42, and a signal for switching the argon opening / closing valve 48 to the opening / closing state is transmitted to the argon opening / closing valve 48. A signal for switching the magnesium on-off valve 57 to the open / closed state can be transmitted to the magnesium on-off valve 57, and a signal for switching the nitrogen on-off valve 63 to the open / closed state is transmitted to the nitrogen on-off valve 63. be able to.
Further, according to the control unit 70, a signal for switching the sublimation heater 55 of the sublimation unit 53 between the heating state and the non-heating state can be transmitted to the sublimation heater 55, and the heating unit 64 can be transmitted between the heating state and the non-heating state. A signal for switching to and can be transmitted to the heating unit.
[0039]
Hereinafter, the operation of the aluminum casting apparatus 20 (first embodiment) according to the present invention will be described.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the first embodiment according to the present invention, and shows an aluminum casting method. In the figure, STxx indicates a step number.
ST10: Air is discharged from the cavity of the closed casting mold, and the cavity is filled with an inert gas, so that the cavity has a first pressure.
ST11: Gaseous magnesium is introduced into the cavity to precipitate magnesium on the cavity surface, and the inside of the cavity is set to the second pressure.
[0040]
ST12: Heated nitrogen gas is introduced into the cavity and magnesium nitride (Mg) is introduced into the cavity surface. Three N 2 ) And a third pressure P in the cavity.
ST13: An aluminum casting is supplied into the cavity, and an aluminum casting is cast in the cavity while reducing the surface of the molten aluminum with magnesium nitride.
Hereinafter, the operation of the aluminum casting according to the present invention, that is, the steps of the aluminum casting method (ST10 to ST13) will be described in detail with reference to FIGS.
[0041]
FIG. 4 is a first operation explanatory diagram of the first embodiment according to the present invention, and shows ST10.
By transmitting a drive signal from the control unit 70 to the vacuum pump 42 to drive the vacuum pump 42, the air in the cavity 25 is discharged to the atmosphere via the discharge channel 41.
At the same time, the controller 70 transmits an open signal to the argon on-off valve 48 to switch the argon on-off valve 48 to the open state. By switching the argon open / close valve 48 to the open state, the argon gas (indicated by “dots”) in the argon gas cylinder 47 is introduced into the cavity 25 through the introduction flow path 46.
[0042]
After the air in the cavity 25 is discharged, a stop signal is transmitted from the control unit 70 to the vacuum pump 42 to stop the vacuum pump 42. When the pressure in the cavity 25 detected by the sensor 66 of the detection unit 65 becomes 0.5 atm which is lower than the atmospheric pressure, the control unit 70 sends a close signal to the argon on-off valve 48. The argon on-off valve 48 is closed.
[0043]
Thereby, the inside of the cavity 25 can be made into the atmosphere state of argon gas. When the inside of the cavity 25 was changed to an argon gal atmosphere, air was discharged from the inside of the cavity 25. For this reason, the air in the cavity 25 can be changed to an argon gas atmosphere in a short time.
In addition, the air in the atmosphere can be prevented from entering the cavity 25 by adjusting the inside of the cavity 25 to the first pressure. For this reason, the inside of the cavity 25 can be more efficiently changed to an atmosphere of argon gas.
[0044]
FIG. 5 is an explanatory view of the second action of the first embodiment according to the present invention. A portion 25a where the introduction flow path 46 of the inert gas introduction section 45 faces the cavity 25 and a discharge flow path 41 of the air discharge section 40 are shown. A state in which the portion 25b facing the cavity 25 is provided opposite to each other is shown.
[0045]
In this way, the argon gas introduction flow path 46 is provided at a position facing the air discharge flow path 41, so that argon gas (indicated by “dots”) enters the cavity 25 from the argon gas introduction flow path 46. Is introduced as shown by arrow (1), the argon gas region 47a is increased, so that the air region 41a in the cavity 25 can be efficiently brought closer to the discharge channel 41 side.
For this reason, the air in the cavity 25 can be efficiently discharged from the discharge channel 41 as indicated by the arrow (2). Therefore, the air in the cavity 25 can be discharged in a shorter time to change to an argon gas atmosphere.
[0046]
FIG. 6 is an explanatory diagram of a third action of the first embodiment according to the present invention, and shows ST11.
The sublimation heater 55 of the sublimation unit 53 is heated by a signal from the control unit 70, and the inside of the housing case 54 is heated to a predetermined temperature (for example, 400 ° C. or higher). By heating the inside of the housing case 54, the magnesium ingot 58 is sublimated into a gaseous state. The gaseous magnesium in the housing case 54 is indicated by “dots”.
[0047]
An opening signal is transmitted from the control unit 70 to the magnesium on-off valve 57 to switch the magnesium on-off valve 57 to the open state. By switching the magnesium on-off valve 57 to the open state, the argon gas in the argon gas cylinder 47 is introduced into the housing case 54 via the first magnesium introduction flow path 51.
Gaseous magnesium (indicated by “dots”) is introduced into the cavity 25 through the second magnesium introduction channel 52 and the introduction channel 46 by the introduced argon gas. At this time, the second pressure (0.5 to 0.7 atm) in the cavity 25 is adjusted to be equal to or lower than the atmospheric pressure.
[0048]
Here, as described with reference to FIG. 4, the first pressure (0.5 atm) is set to be equal to or lower than the atmospheric pressure similarly to the second pressure (0.5 to 0.7 atm). Since the pressure difference between the first pressure and the second pressure can be made small or no pressure difference, the transition from the first pressure to the second pressure can be made in a short time. For this reason, the time lag at the time of changing from the first pressure to the second pressure can be suppressed.
Returning to FIG. 6, when the gaseous magnesium is introduced into the cavity 25, the second magnesium introduction channel 52 and the introduction channel 46 are heated by heating the second magnesium introduction channel 52 and the introduction channel 46. It is preferable to prevent magnesium from precipitating.
[0049]
FIG. 7 is an explanatory diagram of a fourth action of the first embodiment according to the present invention.
The gaseous magnesium introduced into the cavity 25 as shown by the arrow touches the surface of the cavity 25 and the temperature drops to 150 to 250 ° C. When the temperature of gaseous magnesium falls to 150 to 250 ° C., gaseous magnesium is deposited on the surface of the cavity 25. This precipitated magnesium is taken as a magnesium layer 58a.
[0050]
Here, by adjusting the second pressure (0.5 to 0.7 atm) in the cavity 25 to be equal to or lower than the atmospheric pressure, the condition in which magnesium is likely to precipitate in the cavity 25 (that is, the surface temperature of the cavity 25 is set to be lower). 150 to 250 ° C.), magnesium can be precipitated efficiently.
[0051]
Returning to FIG. 6, when the pressure in the cavity 25 detected by the sensor 66 of the detection unit 65 becomes the second pressure set in advance, the control unit 70 transmits a close signal to the magnesium on-off valve 57 to transmit magnesium. The on-off valve 57 is closed.
[0052]
FIG. 8 is an explanatory diagram of a fifth operation of the first embodiment according to the present invention, and shows ST12.
The heating unit 64 of the nitrogen gas introduction unit 60 is brought into a heating state by a signal from the control unit 70. In this state, an open signal is transmitted from the control unit 70 to the nitrogen open / close valve 63 to switch the nitrogen open / close valve 63 to the open state. By switching the open / close valve 63 for nitrogen to the open state, the nitrogen gas in the nitrogen gas cylinder 62 is caused to flow into the nitrogen introduction channel 61, the nitrogen gas in the nitrogen introduction channel 61 is heated by the heating unit 64, and the heated nitrogen The gas is introduced into the cavity 25 through the nitrogen introduction channel 61.
At the same time, a driving signal is transmitted from the control unit 70 to the vacuum pump 42 to drive the vacuum pump 42, whereby the gas in the cavity 25 is discharged to the atmosphere via the discharge channel 41. Thereby, the pressure in the cavity 25 is adjusted so that the third pressure P is, for example, 0.1 atm and atmospheric pressure or less.
[0053]
Thus, by individually heating the nitrogen gas individually in the heating furnace 64, the nitrogen gas flowing through the nitrogen introduction channel 61 can be efficiently heated to a predetermined temperature (for example, 400 ° C. or higher).
[0054]
FIG. 9 is an explanatory diagram of a sixth action of the first embodiment according to the present invention.
Here, when the third pressure P (atmospheric pressure) in the cavity 25 is T (° C.) and the temperature of the nitrogen gas (shown by “dots”) in the cavity 25 at this time is P ≦ (T− 270) / 130, the third pressure P and the gas temperature T of the nitrogen gas are set. By satisfying this condition, the magnesium layer 58a deposited on the surface of the cavity 25 reacts with the nitrogen gas, and magnesium nitride (Mg) is formed on the surface of the magnesium layer 58a. Three N 2 58b can be generated.
[0055]
Specifically, for example, when the third pressure P in the cavity 25 detected by the sensor 66 of the detection unit 65 is 0.1 atm, the nitrogen in the cavity 25 is derived from the relationship P ≦ (T−270) / 130. By adjusting the gas temperature T to be 283 ° C., magnesium nitride 58b can be generated on the surface of the magnesium layer 58a.
Further, when the third pressure P in the cavity 25 is 1 atm, the temperature T of the nitrogen gas in the cavity 25 is adjusted to 400 ° C. from the relationship of P ≦ (T−270) / 130. The magnesium nitride 58b can be generated on the surface of the magnesium layer 58a.
In this way, the third pressure P and the gas temperature T of the nitrogen gas in the cavity 25 can be determined relatively easily based on the relationship P ≦ (T−270) / 130. It can be done in a short time.
[0056]
Furthermore, when producing the magnesium nitride 58b, the nitrogen gas was heated and the heated nitrogen gas was used. For this reason, since the nitrogen gas can be heated to a temperature at which the magnesium nitride 58b is easily generated, the magnesium nitride 58b can be generated efficiently.
[0057]
Here, by adjusting the inside of the cavity 25 to the third pressure P, the condition that the magnesium nitride 58b is likely to precipitate in the cavity 25 (that is, the third pressure P is 0.1 atm, the gas temperature in the cavity 25). Can be set to 283 ° C.), so that the magnesium nitride 58b can be generated efficiently.
In addition, by setting the third pressure P in the cavity 25 to be equal to or lower than the atmospheric pressure, the gas temperature of the nitrogen gas in the cavity 25 can be adjusted to a temperature at which the magnesium nitride 58b can be easily generated.
[0058]
7 and 9, when forming the magnesium nitride 58b, first, magnesium is deposited on the surface of the cavity 25 to form a magnesium layer 58a, and then nitrogen gas is introduced into the cavity 25 to form magnesium. Magnesium nitride 58b is formed on the surface of the layer 58a.
Thereby, since the magnesium nitride 58b can be produced | generated only on the surface of the magnesium layer 58a, the production | generation time of the magnesium nitride 58b can be shortened.
In addition, since only the magnesium nitride 58b needs to be generated on the surface of the magnesium layer 58a, the amount of nitrogen gas used can be reduced.
[0059]
FIGS. 10A and 10B are explanatory views of a seventh operation of the first embodiment according to the present invention and show the first half of ST13.
In (a), the tenon 37 of the casting apparatus main body 21 is operated to open the pouring gate 36, whereby the molten aluminum 39 in the pouring bath 38 is supplied to the cavity 25 through the pouring gate 36 and the pouring passage 34 as shown by the arrows.
[0060]
In (b), the surface 39a of the molten aluminum 39 supplied into the cavity 25 is in contact with the magnesium nitride 58b. Here, there is a possibility that the oxide 39b is generated on the surface 39a of the molten aluminum 39, but even if the oxide 39b is generated, the oxide 39b reacts with the magnesium nitride 58b to generate the oxide 39b. Can remove oxygen from the water.
[0061]
Thereby, it can prevent that an oxide film generate | occur | produces on the surface 39a of the molten aluminum 39, and can suppress that the surface tension of the molten aluminum 39 increases. Accordingly, it is possible to keep the hot water supply property to the cavity 25 of the molten aluminum 39 suitably.
[0062]
FIGS. 11A and 11B are explanatory views of the eighth action of the first embodiment according to the present invention and show the latter half of ST13.
In (a), after supplying a predetermined amount of molten aluminum 39 from the pouring bath 38 to the cavity 25 side, the gate 36 is closed with a tenon 37. In this state, the plunger 35 is extruded toward the cavity 25 to fill the cavity 25 with the molten aluminum 39.
Here, in FIG. 9, the third pressure P in the cavity 25 is adjusted to be equal to or lower than the atmospheric pressure (for example, 0.1 atmosphere), so that the molten aluminum 39 can be smoothly filled in the cavity 25. .
[0063]
In (b), the casting mold 22 is opened to take out an aluminum casting 39c obtained by solidification of the molten aluminum 39 (shown in (a)). Since the cast aluminum product 39c can keep the hot-rolling performance suitably during pouring, the quality can be further improved.
The aluminum casting 39c is processed to obtain the disk rotor 10 shown in FIG.
[0064]
As described above, according to the first embodiment, the aluminum casting apparatus 20 includes the air discharge part 40, the inert gas introduction part 45, the magnesium introduction part 50, and the nitrogen gas introduction part 60. 45, 50, and 60 are controlled by the control unit 70 to adjust the inside of the cavity 25 to a predetermined pressure.
[0065]
Thus, by adjusting the inside of the cavity 25 to a predetermined pressure by the control unit 70, the magnesium layer 58a can be efficiently deposited on the surface of the cavity 25, and the nitrogen magnesium 58b can be efficiently deposited on the surface of the deposited magnesium layer 58a. Can be generated.
Therefore, the production of nitrogen magnesium 58b can be performed in a short time.
In addition, since only the magnesium nitride 58b needs to be generated on the surface of the magnesium layer 58a, the amount of nitrogen gas used can be reduced.
[0066]
Further, according to the first embodiment, the air discharge unit 40, the inert gas introduction unit 45, the magnesium introduction unit 50, and the nitrogen gas introduction unit 60 can be individually controlled by the control unit 70. For this reason, the environment in the cavity 25 can be easily adjusted according to the deposition conditions of the magnesium layer 58a and the generation conditions of the magnesium nitride 58b.
By simply setting the deposition conditions of the magnesium layer 58a and the generation conditions of the magnesium nitride 58b, the deposition of the magnesium layer 58a and the generation of the magnesium nitride 58b can be performed in a short time.
[0067]
In addition, according to the first embodiment, the sublimation unit 53 and the heating unit 64 are controlled by the control unit 70, respectively, whereby the sublimation unit 53 can efficiently and suitably sublimate magnesium into a gaseous state, and heating Nitrogen gas can be efficiently and suitably heated by the portion 64. Thereby, the magnesium layer 58a can be efficiently deposited, and the magnesium nitride 58b can be efficiently generated.
In addition, deposition of the magnesium layer 58a and generation of the magnesium nitride 58b can be performed in a short time.
[0068]
Next, a modification in which the disk rotor 10 (see FIG. 1) is cast by the aluminum casting apparatus 20 shown in FIG. 2 will be described.
This modification is characterized in that the first and second pressures in the cavity 25 are set to atmospheric pressure, and the third pressure P in the cavity 25 is set to a negative pressure lower than atmospheric pressure. In addition, in the aluminum casting method of FIGS. 3-11, the 1st, 2nd pressure and 3rd pressure P are each set to below atmospheric pressure.
[0069]
By setting the first pressure to the atmospheric pressure, the pressure in the cavity 25 can be made the same as in the atmosphere. Therefore, when the inside of the cavity 25 is changed to an argon gas atmosphere, the air in the atmosphere becomes the cavity 25. It is possible to more reliably prevent intrusion into the inside.
[0070]
The second pressure in the cavity 25 was set to atmospheric pressure. As described in the first embodiment, the condition for depositing magnesium on the surface of the cavity 25 is to lower the surface temperature of the cavity 25 to about 150 to 250 ° C. If it is about 150 to 250 ° C. Even if the second pressure in the cavity 25 is not reduced below atmospheric pressure, the temperature can be adjusted relatively easily.
In addition, when the 2nd pressure in the cavity 25 is set to atmospheric pressure, the precipitation temperature of magnesium is 300 degreeC. For this reason, for example, if the surface temperature of the cavity 25 is set to about 150 to 250 ° C., magnesium can be sufficiently precipitated.
[0071]
Furthermore, the pressure in the cavity 25 can be made the same as that in the atmosphere by setting the second pressure to atmospheric pressure. For this reason, when depositing magnesium on the surface of the cavity 25, it is possible to continuously and efficiently prevent air in the atmosphere from entering the cavity 25.
[0072]
Thus, by setting the first pressure and the second pressure to atmospheric pressure, it is possible to more reliably prevent air from entering the cavity 25, so that the nitrogen magnesium 58 b is added to the surface of the cavity 25. It can be generated more efficiently.
Further, when the molten aluminum 39 is supplied into the cavity 25, it is possible to suppress the generation of the oxide 39b on the surface 39a of the molten aluminum 39.
[0073]
Further, by setting the third pressure P to a negative pressure lower than atmospheric pressure, the molten aluminum 39 can be more smoothly filled into the cavity 25 during pouring. Here, when the pressure in the cavity 25 is adjusted from the second pressure (atmospheric pressure) to the third pressure P (less than atmospheric pressure), the controller 70 controls the vacuum pump 42 as in the first embodiment. The drive signal is transmitted to the vacuum pump 42 to drive the gas in the cavity 25 to the atmosphere via the discharge channel 41.
[0074]
Thus, according to the modification of the first embodiment, by setting the first pressure and the second pressure to atmospheric pressure and setting the third pressure P to a negative pressure less than atmospheric pressure, The aluminum casting process can be performed more efficiently, and the productivity can be further increased.
[0075]
Next, 2nd Embodiment is described based on FIGS. In the second embodiment, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
FIG. 12 is an overall schematic view of an aluminum casting apparatus (second embodiment) according to the present invention.
The aluminum casting apparatus 80 includes a casting apparatus main body 81 provided with a casting mold 82, an air discharge unit 40 that discharges air in the cavity 87 provided in the casting mold 82, and argon ( An inert gas introduction part 45 for introducing Ar) gas (inert gas (rare gas)), and a magnesium introduction part 50 for introducing gaseous magnesium (Mg) into the cavity 87 after introducing the inert gas; , Heated nitrogen (N) in the cavity 87 after introducing gaseous magnesium 2 ) A nitrogen gas introduction unit 60 for introducing gas, a detection unit 65 for detecting the pressure in the cavity 87, and a control unit 70 for adjusting the inside of the cavity 87 to a predetermined pressure based on detection information of the detection unit 65. .
[0076]
The casting apparatus main body 81 has a fixed plate 91 attached to a base 90, a fixed die 83 attached to the fixed plate 91, a movable plate 92 attached to the base 90 in a movable manner, a movable die 84 attached to the movable plate 92, and a movable plate. A moving means 93 for moving 92 is provided on the base 90, a core 85 of the casting mold 82 is attached to the base 90 so as to be movable up and down by an elevating means 94, and a runner 95 opening to the cavity 87 is formed in the movable mold 84, A pouring gate 96 is formed vertically with respect to the hot water passage 95, a pouring bath 97 for storing the molten aluminum 39 is provided above the pouring gate 96, and an opening 98 for degassing and hot water is provided at the upper end of the casting mold 82.
The fixed mold 83, the movable mold 84, and the core 85 constitute a casting mold 82.
[0077]
In FIG. 12, in order to facilitate understanding of the casting apparatus main body 81, the pouring gate 96 and the opening 98 are illustrated and described with respect to the cavity 87. However, the actual pouring gate 96 and the opening 98 are separated from the cavity 87. When the casting mold 82 is clamped, the cavity 87 can be kept almost sealed.
[0078]
According to this aluminum casting apparatus 80, the movable mold 92 can be moved between the mold clamping position (position shown in the figure) and the mold opening position by moving the movable plate 92 in the direction of the arrow by the moving means 93. Further, the core 85 can be moved to the mold clamping position (position shown in the figure) and the mold opening position by moving the core 85 in the direction of the arrow by the elevating means 94.
[0079]
By making the movable mold 84 and the core 85 stationary at the mold clamping position, the cavity 87 can be formed by the fixed mold 83, the movable mold 84 and the core 85. An aluminum casting 39 can be supplied into the cavity 87 to cast an aluminum casting in the cavity 87.
The casting apparatus main body 81 is configured to flow the molten aluminum 39 into the cavity 87 using its own weight under atmospheric pressure, and is different from the casting apparatus main body 21 of the first embodiment in this respect.
[0080]
Next, an operation of the aluminum casting apparatus 80 (second embodiment) according to the present invention, that is, an aluminum casting method will be described with reference to FIGS. 3 and 12 to 17.
First, step ST10 in FIG. 3 will be described.
By transmitting a drive signal from the control unit 70 shown in FIG. 12 to the vacuum pump 42 to drive the vacuum pump 42, the air in the cavity 87 is discharged to the atmosphere via the discharge flow channel 41.
[0081]
At the same time, the controller 70 transmits an open signal to the argon on-off valve 48 to switch the argon on-off valve 48 to the open state. The argon gas in the argon gas cylinder 47 is introduced into the cavity 87 through the introduction flow path 46 by switching the argon on-off valve 48 to the open state.
[0082]
After the air in the cavity 87 is discharged, a stop signal is transmitted from the control unit 70 to the vacuum pump 42 to stop the vacuum pump 42. When the pressure in the cavity 87 detected by the sensor 66 of the detection unit 65 becomes 0.5 atm which is lower than the atmospheric pressure, the control unit 70 sends a close signal to the argon on-off valve 48. The argon on-off valve 48 is closed.
[0083]
Thereby, the inside of the cavity 87 can be changed to the atmosphere of argon gas. When the inside of the cavity 87 is changed to an atmosphere of argon gal, air is discharged from the inside of the cavity 87. For this reason, the air in the cavity 87 can be changed to an atmosphere of argon gas in a short time.
In addition, the inside of the cavity 87 was adjusted to the first pressure. For this reason, since air in the atmosphere can be prevented from entering the cavity 87, the inside of the cavity can be changed to an argon gas atmosphere more efficiently.
[0084]
FIG. 13 is an explanatory view of the first action of the second embodiment according to the present invention. A portion 87 a where the introduction flow path 46 of the inert gas introduction portion 45 (see also FIG. 12) faces the cavity 87 is designated as the air discharge portion 40. The state where the discharge channel 41 (see also FIG. 12) is provided at a position away from the portion 87 b facing the cavity 87 is shown.
[0085]
As described above, since the argon gas introduction flow path 46 is provided at a position separated from the air discharge flow path 41, argon gas (indicated by “dots”) is indicated by an arrow from the argon gas introduction flow path 46 into the cavity 87. When introduced as in (3), the area of argon gas 100 is increased, so that the area of air 101 in the cavity 87 can be efficiently brought closer to the discharge channel 41 side.
For this reason, the air in the cavity 87 can be efficiently discharged from the discharge channel 41 as indicated by the arrow (4). Therefore, the air in the cavity 87 can be discharged in a shorter time to change to an argon gas atmosphere.
[0086]
Next, step ST11 of FIG. 3 will be described.
Returning to FIG. 12, the sublimation heater 55 of the sublimation unit 53 is heated by a signal from the control unit 70, and the inside of the housing case 54 is heated to a predetermined temperature (for example, 400 ° C. or higher). By heating the inside of the housing case 54, the magnesium ingot 58 is sublimated into a gaseous state.
[0087]
An opening signal is transmitted from the control unit 70 to the magnesium on-off valve 57 to switch the magnesium on-off valve 57 to the open state. By switching the magnesium on-off valve 57 to the open state, the argon gas in the argon gas cylinder 47 is introduced into the housing case 54 via the first magnesium introduction flow path 51.
Gaseous magnesium is introduced into the cavity 87 through the second magnesium introduction channel 52 and the introduction channel 46 by the introduced argon gas. At this time, the second pressure (0.5 to 0.7 atm) in the cavity 87 is adjusted to be equal to or lower than the atmospheric pressure.
[0088]
Here, the first pressure (0.5 atm) when the inside of the cavity 87 is changed to the atmosphere of argon gas is set to be equal to or lower than the atmospheric pressure similarly to the second pressure (0.5 to 0.7 atm). Thus, the transition from the first pressure to the second pressure can be made in a short time. For this reason, the time lag at the time of changing from the first pressure to the second pressure can be suppressed.
When the gaseous magnesium is introduced into the cavity 87, the magnesium is not deposited in the second magnesium introduction channel 52 and the introduction channel 46 by heating the second magnesium introduction channel 52 and the introduction channel 46. It is preferable to do so.
[0089]
FIG. 14 is an explanatory diagram of a second action of the second embodiment according to the present invention.
The gaseous magnesium introduced into the cavity 87 as shown by the arrow touches the surface of the cavity 87 and the temperature drops to 150 to 250 ° C. When the temperature of gaseous magnesium falls to 150 to 250 ° C., gaseous magnesium is deposited on the surface of the cavity 87. Hereinafter, the precipitated magnesium will be described as the magnesium layer 102.
[0090]
Here, by adjusting the second pressure in the cavity 87 to be equal to or lower than the atmospheric pressure, the condition in which the magnesium easily precipitates in the cavity 87 (that is, the surface temperature of the cavity 87 is 150 to 250 ° C.) is easily set. Therefore, magnesium can be precipitated efficiently.
[0091]
Returning to FIG. 12, when the pressure in the cavity 87 detected by the sensor 66 of the detection unit 65 reaches the preset second pressure (0.5 to 0.7 atmospheric pressure), the control unit 70 supplies the magnesium. A closing signal is transmitted to the opening / closing valve 57 to close the magnesium opening / closing valve 57.
[0092]
Next, step ST12 of FIG. 3 will be described.
The heating unit 64 of the nitrogen gas introduction unit 60 is heated by a signal from the control unit 70 shown in FIG. In this state, an open signal is transmitted from the control unit 70 to the nitrogen open / close valve 63 to switch the nitrogen open / close valve 63 to the open state. By switching the open / close valve 63 for nitrogen to the open state, the nitrogen gas in the nitrogen gas cylinder 62 is caused to flow into the nitrogen introduction channel 61, the nitrogen gas in the nitrogen introduction channel 61 is heated by the heating unit 64, and the heated nitrogen A gas is introduced into the cavity 87 through the nitrogen introduction channel 61.
At the same time, a driving signal is transmitted from the control unit 70 to the vacuum pump 42 to drive the vacuum pump 42, whereby the gas in the cavity 87 is discharged to the atmosphere via the discharge channel 41. Thereby, the 3rd pressure P in the cavity 87 is adjusted so that it may become 0.7-0.8 atmospheres and an atmospheric pressure or less as an example.
[0093]
Thus, by individually heating the nitrogen gas individually in the heating furnace 64, the nitrogen gas flowing through the nitrogen introduction channel 61 can be efficiently heated to a predetermined temperature (for example, 400 ° C. or higher).
[0094]
FIG. 15 is an explanatory diagram of a third action of the second embodiment according to the present invention.
Here, when the third pressure in the cavity 87 is P (atmospheric pressure) and the temperature of the nitrogen gas in the cavity 87 (indicated by “dots”) at this time is T (° C.), P ≦ (T− 270) / 130, the third pressure P and the temperature T of the nitrogen gas are set. By satisfying this condition, the magnesium layer 102 deposited on the surface of the cavity 87 reacts with the nitrogen gas, and the magnesium nitride 103 can be generated on the surface of the magnesium layer 102.
[0095]
Specifically, for example, when the third pressure P in the cavity 87 detected by the sensor 66 of the detection unit 65 is 0.7 atmospheric pressure, the nitrogen in the cavity 87 is determined from the relationship P ≦ (T−270) / 130. By adjusting the gas temperature T to be 361 ° C., the magnesium nitride 103 can be generated on the surface of the magnesium layer 102.
Further, when the third pressure P in the cavity 87 is 1 atm, the temperature T of the nitrogen gas in the cavity 87 is adjusted to 400 ° C. from the relationship of P ≦ (T−270) / 130. The magnesium nitride 103 can be generated on the surface of the magnesium layer 102.
Thus, the third pressure P and the gas temperature T of the nitrogen gas in the cavity 87 can be determined relatively easily based on the relationship of P ≦ (T−270) / 130. It can be done in a short time.
[0096]
Furthermore, when producing the magnesium nitride 103, the nitrogen gas was heated and the heated nitrogen gas was used. For this reason, since the nitrogen gas can be heated to a temperature at which the magnesium nitride 103 is easily generated, the magnesium nitride 103 can be generated efficiently.
[0097]
Here, by adjusting the inside of the cavity 87 to the third pressure P, conditions under which the magnesium nitride 103 is likely to precipitate in the cavity 87 (for example, the third pressure P is 0.7 atm and the gas in the cavity 87 is The temperature can be set to 361 ° C.), so that the magnesium nitride 103 can be generated efficiently.
In addition, by setting the third pressure P in the cavity 87 to be equal to or lower than the atmospheric pressure, the gas temperature of the nitrogen gas in the cavity 87 can be adjusted to a temperature at which the magnesium nitride 103 can be easily generated.
[0098]
As shown in FIGS. 14 and 15, when forming the magnesium nitride 103, first, magnesium is deposited on the surface of the cavity 87 to form the magnesium layer 102, and then nitrogen gas is introduced into the cavity 87 to introduce the magnesium layer. Magnesium nitride 103 is generated on the surface of 102. Thereby, since the magnesium nitride 103 can be produced | generated only on the surface of the magnesium layer 102, the production | generation time of the magnesium nitride 103 can be shortened.
In addition, since it is only necessary to generate the magnesium nitride 103 only on the surface of the magnesium layer 102, the amount of nitrogen gas used can be reduced.
[0099]
Next, step ST13 in FIG. 3 will be described.
16 (a) and 16 (b) are explanatory views of the fourth action of the second embodiment according to the present invention.
In (a), by pouring the pouring tank 97 of the casting apparatus main body 81, the molten aluminum 39 in the pouring tank 97 is supplied to the cavity 87 through the gate 96 and the hot water channel 95 as shown by arrows.
Here, since the third pressure P in the cavity 87 is adjusted to be equal to or lower than the atmospheric pressure, the aluminum melt 39 can be smoothly filled in the cavity 87.
[0100]
In (b), the surface 39 a of the molten aluminum 39 supplied into the cavity 87 is in contact with the magnesium nitride 103. Here, there is a possibility that the oxide 39b is generated on the surface 39a of the molten aluminum 39. However, even if the oxide 39b is generated, the oxide 39b reacts with the magnesium nitride 103 to generate the oxide 39b. Can remove oxygen from the water.
[0101]
Thereby, it can prevent that an oxide film generate | occur | produces on the surface 39a of the molten aluminum 39, and can suppress that the surface tension of the molten aluminum 39 increases. Accordingly, it is possible to keep the hot water supply property to the cavity 87 of the molten aluminum 39 suitably.
[0102]
17 (a) and 17 (b) are explanatory views of a fifth operation of the second embodiment according to the present invention.
In (a), after supplying a predetermined amount of molten aluminum 39 from the pouring bath 97 to the cavity 87, the pouring bath 97 is returned to the horizontal. After the molten aluminum 39 is solidified, the casting mold 82 is opened by lowering the core 85 with the lifting / lowering means 94 as shown by the arrow (5) and moving the movable mold 84 with the moving means 93 as shown by the arrow (6). To do.
[0103]
In (b), the casting mold 82 is opened to take out an aluminum casting 105 obtained by solidification of the molten aluminum 39 (shown in (a)). Since the cast aluminum product 105 can keep the hot-rolling performance suitable during pouring, the quality can be further improved.
After removing the non-product part 105a and the non-product part 105b from the cast aluminum product 105, the product part is processed to obtain an engine cylinder block.
[0104]
As described above, according to the second embodiment, the aluminum casting apparatus 80 includes the air discharge part 40, the inert gas introduction part 45, the magnesium introduction part 50, and the nitrogen gas introduction part 60. 45, 50 and 60 are controlled by the control unit 70 to adjust the inside of the cavity 87 to a predetermined pressure.
[0105]
Thus, by adjusting the inside of the cavity 87 to a predetermined pressure by the control unit 70, the magnesium layer 102 can be efficiently deposited on the surface of the cavity 87, and the nitrogen magnesium 103 can be efficiently deposited on the surface of the deposited magnesium layer 102. Can be generated.
Therefore, the production of nitrogen magnesium 103 can be performed in a short time.
In addition, since it is only necessary to generate the magnesium nitride 103 only on the surface of the magnesium layer 102, the amount of nitrogen gas used can be reduced.
[0106]
Furthermore, according to the second embodiment, the air discharge part 40, the inert gas introduction part 45, the magnesium introduction part 50, and the nitrogen gas introduction part 60 can be individually controlled by the control part 70. For this reason, the environment in the cavity 87 can be easily adjusted according to the deposition conditions of the magnesium layer 102 and the generation conditions of the magnesium nitride 103.
By simply setting the deposition conditions of the magnesium layer 102 and the generation conditions of the magnesium nitride 103, the deposition of the magnesium layer 102 and the generation of the magnesium nitride 103 can be performed in a short time.
[0107]
In addition, according to the second embodiment, the sublimation unit 53 and the heating unit 64 are controlled by the control unit 70, respectively, so that the sublimation unit 53 can sublimate magnesium efficiently and preferably in a gaseous state, and heating. Nitrogen gas can be efficiently and suitably heated by the portion 64. Thereby, the magnesium layer 102 can be deposited efficiently, and the magnesium nitride 103 can be generated efficiently.
In addition, deposition of the magnesium layer 102 and generation of the magnesium nitride 103 can be performed in a short time.
[0108]
Next, a modification in which a cylinder block is cast by the aluminum casting apparatus 80 shown in FIG. 12 will be described.
This modification is characterized in that the first and second pressures in the cavity 87 are each set to atmospheric pressure, and the third pressure P is set to a negative pressure less than atmospheric pressure. In addition, in the aluminum casting method of FIGS. 13-17, the 1st, 2nd pressure and 3rd pressure P are each set to below atmospheric pressure.
[0109]
By setting the first pressure to atmospheric pressure, the pressure in the cavity 87 can be made the same as that in the atmosphere. Therefore, when the inside of the cavity 87 is changed to an argon gas atmosphere, the air in the atmosphere becomes the cavity 87. It is possible to more reliably prevent intrusion into the inside.
[0110]
The second pressure in the cavity 87 was set to atmospheric pressure. The condition for precipitating magnesium on the surface of the cavity 87 is to lower the surface temperature of the cavity 87 to about 150 to 250 ° C. as described in the second embodiment. The temperature can be adjusted relatively easily without reducing the second pressure in the cavity 87 to atmospheric pressure or lower.
In addition, when the 2nd pressure in the cavity 25 is set to atmospheric pressure, the precipitation temperature of magnesium is 300 degreeC. For this reason, for example, if the surface temperature of the cavity 87 is set to about 150 to 250 ° C., magnesium can be sufficiently precipitated.
[0111]
Furthermore, the pressure in the cavity 87 can be made the same as that in the atmosphere by setting the second pressure to atmospheric pressure. For this reason, when depositing magnesium on the surface of the cavity 87, it is possible to more reliably prevent air in the atmosphere from entering the cavity 87.
[0112]
In this way, by setting the first pressure and the second pressure to atmospheric pressure, it is possible to more reliably prevent air from entering the cavity 87, so that the nitrogen magnesium 103 is put on the surface of the cavity 87. It can be generated more efficiently.
Furthermore, when the molten aluminum 39 is supplied into the cavity 87, it is possible to suppress the generation of the oxide 39b on the surface 39a of the molten aluminum 39.
[0113]
Moreover, the molten aluminum 39 can be more smoothly filled in the cavity 87 by setting the third pressure P to a negative pressure lower than the atmospheric pressure. Here, when the pressure in the cavity 87 is adjusted from the second pressure (atmospheric pressure) to the third pressure P (less than atmospheric pressure), the controller 70 controls the vacuum pump 42 as in the second embodiment. The drive signal is transmitted to the vacuum pump 42 to drive the gas in the cavity 87 to the atmosphere via the discharge channel 41.
[0114]
Thus, according to the modification of the second embodiment, by setting the first pressure and the second pressure to atmospheric pressure and setting the third pressure P to a negative pressure less than atmospheric pressure, The aluminum casting process can be performed more efficiently, and the productivity can be further increased.
[0115]
In the above-described embodiment, the example is described in which the atmosphere is changed to the argon gas atmosphere in the cavity of the casting mold. However, it is also possible to use an inert gas such as helium instead of the argon gas.
Furthermore, instead of an inert gas such as argon gas, it is possible to use a nitrogen gas that is chemically inert compared to air.
[0116]
In addition, the aluminum casting apparatus according to the embodiment can be applied to an aluminum alloy containing silicon, nickel, copper, or pure aluminum as an example.
Furthermore, each value of the 1st, 2nd, 3rd pressure demonstrated by the said embodiment shows an example, and the 1st, 2nd, 3rd pressure is not restricted to this.
[0117]
Furthermore, in the said embodiment, although the pressure in the cavities 25 and 87 was detected with the sensor 66 of the detection part 65, the example which adjusts the inside of the cavities 25 and 87 to desired pressure based on this detection pressure information was demonstrated. Without being limited thereto, the inside of the cavities 25 and 87 can be adjusted to a desired pressure without using the detection unit 65.
As an example, when the detection unit 65 is not used, the inside of the cavities 25 and 87 can be adjusted to a desired pressure by controlling the control unit 70 based on a previously taught condition.
[0118]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following effects by the above configuration.
According to the first aspect of the present invention, the aluminum casting apparatus includes an air discharge unit, an inert gas introduction unit, a magnesium introduction unit, and a nitrogen gas introduction unit, and these parts are controlled by the control unit so as to adjust the inside of the cavity to a predetermined pressure. Configured. Thus, by adjusting the inside of the cavity to a predetermined pressure by the control unit, magnesium can be efficiently precipitated on the surface of the cavity, and magnesium nitrogen can be efficiently generated on the surface of the precipitated magnesium layer.
Therefore, the production of the magnesium nitrogen compound can be carried out in a short time, so that productivity can be improved.
[0119]
In addition, by generating nitrogen magnesium only on the surface of the magnesium layer, it is possible to prevent nitrogen magnesium from being generated up to the inside of the magnesium layer. For this reason, since the usage-amount of nitrogen gas can be decreased, cost can be held down.
[0120]
According to the second aspect of the present invention, the portion where the air discharge portion faces the cavity and the portion where the inert gas introduction portion faces the cavity are provided to face each other, so that the air in the cavity is supplied with the inert gas supplied into the cavity. Efficiently approaching the air discharge part side.
For this reason, since the air in a cavity can be efficiently discharged | emitted from a discharge flow path, the inside of a cavity can be changed into the atmosphere of an inert gas in a short time, and productivity can be improved.
[0121]
According to the third aspect of the present invention, the air discharge unit, the inert gas introduction unit, the magnesium introduction unit, and the nitrogen gas introduction unit are individually controlled by the control unit, so that the environment in the cavity can be controlled according to the deposition conditions of the magnesium layer and the magnesium nitride. It can be easily adjusted according to the generation conditions.
By simply setting the deposition conditions of the magnesium layer and the generation conditions of the magnesium nitride, the deposition of the magnesium layer and the generation of the magnesium nitride can be performed in a short time. Therefore, the productivity of the aluminum casting product can be increased.
[0122]
According to the fourth aspect of the present invention, the sublimation unit and the heating unit are controlled by the control unit, respectively, so that magnesium can be sublimated efficiently and suitably, and nitrogen gas can be efficiently and suitably heated by the heating unit. it can. Thereby, a magnesium layer can be deposited efficiently and magnesium nitride can be generated efficiently.
In addition, since the deposition of the magnesium layer and the production of magnesium nitride can be performed in a short time, the productivity of the aluminum casting can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a disk rotor cast by an aluminum casting apparatus according to the present invention (first embodiment).
FIG. 2 is an overall schematic view of an aluminum casting apparatus (first embodiment) according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the first embodiment according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a first operation of the first embodiment according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a second operation of the first embodiment according to the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a third action of the first embodiment according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a fourth operation of the first embodiment according to the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a fifth operation of the first embodiment according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a sixth action of the first embodiment according to the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a seventh action of the first embodiment according to the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram of an eighth action of the first embodiment according to the present invention.
FIG. 12 is an overall schematic view of an aluminum casting apparatus (second embodiment) according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating a first operation of the second embodiment according to the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating a second operation of the second embodiment according to the present invention.
FIG. 15 is an explanatory diagram of a third action of the second embodiment according to the invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating a fourth operation of the second embodiment according to the invention.
FIG. 17 is a diagram illustrating a fifth operation of the second embodiment according to the invention.
FIG. 18 is a schematic diagram for explaining a conventional aluminum casting apparatus.
FIG. 19 is an explanatory view of main parts of a conventional aluminum casting apparatus.
[Explanation of symbols]
20, 80 ... Aluminum casting apparatus, 22, 82 ... Casting mold, 25, 87 ... Cavity, 25a ... Site where inert gas introduction part faces cavity, 25b ... Site where air discharge part faces cavity, 39 ... Molten aluminum 39a ... surface of molten aluminum, 39c, 105 ... cast aluminum, 40 ... air discharge part, 45 ... inert gas introduction part, 50 ... magnesium introduction part, 53 ... sublimation part, 60 ... nitrogen gas introduction part, 64 ... Heating unit, 70... Control unit.

Claims (4)

鋳造金型のキャビティにアルミニウム溶湯を供給してキャビティ内でアルミニウム鋳物を鋳造するアルミニウム鋳造装置において、
このアルミニウム鋳造装置は、キャビティ内の空気を排出する空気排出部と、
空気を排出したキャビティ内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入部と、
不活性ガスを導入した後のキャビティ内に気体状のマグネシウムを導入するマグネシウム導入部と、
気体状のマグネシウムを導入した後のキャビティ内に加熱した窒素ガスを導入する窒素ガス導入部と、
前記空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部をそれぞれ制御することでキャビティ内を所定圧に調整する制御部と、を備えることを特徴とするアルミニウム鋳造装置。
In an aluminum casting apparatus for supplying molten aluminum to a cavity of a casting mold and casting an aluminum casting in the cavity,
The aluminum casting apparatus includes an air discharge unit that discharges air in the cavity,
An inert gas introduction part for introducing an inert gas into the cavity from which the air has been discharged;
A magnesium introduction part for introducing gaseous magnesium into the cavity after introducing the inert gas;
A nitrogen gas introduction part for introducing heated nitrogen gas into the cavity after introducing gaseous magnesium;
An aluminum casting apparatus comprising: a control unit that adjusts the inside of the cavity to a predetermined pressure by controlling the air discharge unit, the inert gas introduction unit, the magnesium introduction unit, and the nitrogen gas introduction unit.
前記空気排出部がキャビティに臨む部位と、前記不活性ガス導入部がキャビティに臨む部位とを互に対向させて設けたことを特徴とする請求項1記載のアルミニウム鋳造装置。The aluminum casting apparatus according to claim 1, wherein a part where the air discharge part faces the cavity and a part where the inert gas introduction part faces the cavity are provided to face each other. 前記制御部は、前記空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部をそれぞれ個別に制御可能としたことを特徴とする請求項1記載のアルミニウム鋳造装置。2. The aluminum casting apparatus according to claim 1, wherein the control unit is capable of individually controlling the air discharge unit, the inert gas introduction unit, the magnesium introduction unit, and the nitrogen gas introduction unit. 前記マグネシウム導入部に、マグネシウムを昇華して気体状のマグネシウムを生成する昇華部を設けるとともに、前記窒素ガス導入部に窒素ガスを加熱する加熱部を設け、
前記昇華部及び加熱部を前記制御部で制御することにより、それぞれの温度を調整することができるようにしたことを特徴とする請求項1記載のアルミニウム鋳造装置。
In the magnesium introduction part, a sublimation part for sublimating magnesium to produce gaseous magnesium is provided, and a heating part for heating nitrogen gas is provided in the nitrogen gas introduction part,
2. The aluminum casting apparatus according to claim 1, wherein the temperature can be adjusted by controlling the sublimation unit and the heating unit by the control unit.
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