JP4509343B2 - 半溶融金属素材の鍛造方法および鍛造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半溶融金属素材の鍛造方法とこの鍛造方法を実施する鍛造装置に関する。ここで、半溶融とは固相と液相とが混ざった状態を指し、この固液混合状態は、溶融状態にある金属を冷却してゆく過程あるいは固体状態の金属を加熱溶融してゆく過程のいずれにおいても生じる。そして、前者を半凝固、後者を半溶融と呼ぶことがあるが、本明細書では混乱を避けるため、半凝固も半溶融に含まれるものとして説明する。
【０００２】
【従来の技術】
材料の無駄を少なくするため、半溶融状態の金属材料を用いて所定形状に鍛造する方法が従来から行われている。
例えば、特開平６-２４６３８４号公報にはマグネシウム合金の丸棒素材をある程度最終製品形状に近い形状に折り曲げて中間素材とし、この中間素材の表面に酸化防止剤を塗布した後、中間素材を半溶融状態まで加熱して金型間にて鍛造する方法が記載されている。
また同公報には、金属スラリーを金型内に射出成形して中間素材を製造した後、この中間素材を前記同様、半溶融状態まで加熱して金型間にて鍛造する方法も記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先行技術のように、一旦中間素材を製造し、この中間素材を半溶融状態にして鍛造する方法では、先ず、中間素材を製造するのに工数がかかる。
特に、丸棒素材を折り曲げて中間素材とする場合には、最終製品形状が複雑なものに適用できず、またバリの発生も多くなり材料の無駄となる。
一方、中間素材を射出成形する場合には、大掛かりな射出成形装置が必要になり、また金属スラリーを金型キャビティ内に射出するため、キャビティ内において素材流れに起因する内部欠陥が生じやすく高品質の製品が得られない。
【０００４】
即ち、従来の半溶融金属素材の鍛造方法にあっては、中間素材を介在しているため、中間素材を製造するための装置及び工数が余分に必要とされ、また中間素材と最終製品との形状差があるためニアネットシェイプを達成できず、更に鋳造などで中間素材を得る場合には、素材流れによる欠陥が生じやい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
一般的な金型鍛造にあっては、金型自体にゲート部が形成されゲート部とキャビティとの位置関係は固定されている。本発明者らは上記の固定観念を破棄し、発想の転換を図り、ゲート部をキャビティに沿って移動せしめることで、従来の課題を解決したものである。
【０００６】
即ち、本発明に係る半溶融金属素材の鍛造方法は、半溶融金属が流出するゲート部を備えた半溶融金属供給手段を上下の金型間に臨ませ、この半溶融金属供給手段を下金型の上面に形成されたキャビティに沿って相対的に移動しつつゲート部からキャビティ内に半溶融金属を供給し、キャビティ内への半溶融金属の供給が終了した後、半溶融金属供給手段を上下の金型間から後退せしめて上下の金型を閉じるようにした。
【０００７】
ところで、複雑形状の製品においてもニアネットシェイブを達成するには、製品形状の断面積に応じ、太い或いは広い個所には多量の半溶融金属を、細い或いは狭い個所には少量の半溶融金属を供給する必要がある。
即ち、キャビティ内への半溶融金属の供給量を、ゲート部の相対移動方向と直交する方向のキャビティ断面積に応じて変化せしめる必要がある。
【０００８】
このためには、例えば、ゲート部の開口面積を変化せしめる。または、ゲート部からの半溶融金属の流出速度を変化せしめる。または半溶融金属供給手段の相対移動速度を変化せしめることが考えられる。
【０００９】
また、本発明に係る鍛造装置は、所定量の半溶融金属を保持するとともに半溶融金属が流出するゲート部を備えた半溶融金属供給手段と、この半溶融金属供給手段を離型状態にある上下の金型間に対し進退動せしめるとともに上下の金型間において前記半溶融金属供給手段を下金型のキャビティに沿って移動せしめる移動手段とから構成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る半溶融金属素材の鍛造方法を実施する装置の槻略図であり、この装置はロボット１のアーム２の先端に半溶融金属供給手段３を備えている。
【００１１】
半溶融金属供給手段３は図２に示すように筒状の容器４内をピストン５で上室４aと下室４bに画成し、下室４bの底面にはゲート部６を設け、このゲート部６の開口面積をプレート７をスライドすることで調整している。なお、ゲート部６の開口面積を調整する機構は上記に限らず任意であり、例えば、ゲート部に挿入したニードルを上下に移動せしめるような機構としてもよい。
【００１２】
また、ゲート部６の開口面積を変化させる代わりに、半溶融金属供給手段３の移動速度を変化せしめるか或いは上室４a内に供給するエア圧を調整するようにしてもよい。
【００１３】
上記の装置を用いて半溶融金属素材の鍛造する方法を以下に説明する。先ず、半溶融状態にあるアルミニウム合金などの素材を容器４の下室４b内に充填する。充填方法としては、例えば容器４を上下反転してゲート部６を上にし、この状態でゲート部６から下室４b内に1ショット分或いは数ショット分の半溶融状態素材を注入する。
【００１４】
次いで、ロボット１のアーム２を旋回せしめて半溶融金属供給手段３を離型状態にある上下の金型１１、１２間に臨ませる。そして、半溶融金属供給手段３を反転せしめて、ゲート部６を下方に向けて開とし、下金型１２の上面に形成したキャビティ１２ａの一端部にゲート部６から半溶融金属Ｍを供給する。
【００１５】
そして、半溶融金属供給手段３をキヤビティ１２ａに沿って移動しつつゲート部６から半溶融金属Ｍをキャビティ１２ａ内に供給する。ここで、キャビティ１２aの半溶融金属供給手段３の移動方向と直交する方向の断面積は製品形状に合わせて変化している。
【００１６】
この断面積が大きくなった部分では他の部分に比べてより多くの半溶融金属を供給する必要がある。このための方法としては、ゲート部６の開口面積を変化させる。半溶融金属供給手段３の移動速度を変化させる。あるいは下室４b内の半溶融金属に加える圧力を変化させる。などの方法が考えられる。
【００１７】
以上の如くして、キャビティ１２ａ内に過不足なく半溶融金属を供給し終えたならば、図３に示すように、上下の金型１１、１２間から半溶融金属供給手段３を後退せしめ、更に上下の金型１１、１２を閉じ、キャビティ１１ａ、１２ａにて半溶融金属を鍛造成形する。
【００１８】
図示例にあっては、ロボットのアームを旋回することによって金型１１、１２間に半溶融金属供給手段３を進退動せしめる構成としたが、Ｘ−Ｙ方向のレールを介して半溶融金属供
給手段３を水平面内で任意の方向に移動可能としてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、半溶融金属供給手段を相対移動させつつ金型のキャビティ内に直接半溶融金属を供給するようにしたので、製品形状の自由度が高く、また素材がキャビティ内で流れることがないので、内部欠陥の極めて少ない鍛造品を得ることができる。
【００２０】
また半溶融金属供給手段の移動方向と直交する方向の断面積に応じた供給量の半溶融金属をキャビティ内に供給するため、中間品を一旦製造して鍛造する場合に比較して、バリの発生は極めて少なく、ニアネットシェイブの鍛造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半溶融金属素材の鍛造方法を実施する装置の槻略図
【図２】半溶融金属供給手段の一例を示す断面図
【図３】半溶融金属供給手段を金型聞から後退させた状態を示す図１と同様の図
【符号の説明】
１…ロボット、２…アーム、３…半溶融金属供給手段、４…容器、４a…上室、４b…下室、５…ピストン、６…ゲート部、７…プレート、１１…上金型、１２…下金型、１１a、１２a…キャビティ。
【発明の属する技術分野】
本発明は半溶融金属素材の鍛造方法とこの鍛造方法を実施する鍛造装置に関する。ここで、半溶融とは固相と液相とが混ざった状態を指し、この固液混合状態は、溶融状態にある金属を冷却してゆく過程あるいは固体状態の金属を加熱溶融してゆく過程のいずれにおいても生じる。そして、前者を半凝固、後者を半溶融と呼ぶことがあるが、本明細書では混乱を避けるため、半凝固も半溶融に含まれるものとして説明する。
【０００２】
【従来の技術】
材料の無駄を少なくするため、半溶融状態の金属材料を用いて所定形状に鍛造する方法が従来から行われている。
例えば、特開平６-２４６３８４号公報にはマグネシウム合金の丸棒素材をある程度最終製品形状に近い形状に折り曲げて中間素材とし、この中間素材の表面に酸化防止剤を塗布した後、中間素材を半溶融状態まで加熱して金型間にて鍛造する方法が記載されている。
また同公報には、金属スラリーを金型内に射出成形して中間素材を製造した後、この中間素材を前記同様、半溶融状態まで加熱して金型間にて鍛造する方法も記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先行技術のように、一旦中間素材を製造し、この中間素材を半溶融状態にして鍛造する方法では、先ず、中間素材を製造するのに工数がかかる。
特に、丸棒素材を折り曲げて中間素材とする場合には、最終製品形状が複雑なものに適用できず、またバリの発生も多くなり材料の無駄となる。
一方、中間素材を射出成形する場合には、大掛かりな射出成形装置が必要になり、また金属スラリーを金型キャビティ内に射出するため、キャビティ内において素材流れに起因する内部欠陥が生じやすく高品質の製品が得られない。
【０００４】
即ち、従来の半溶融金属素材の鍛造方法にあっては、中間素材を介在しているため、中間素材を製造するための装置及び工数が余分に必要とされ、また中間素材と最終製品との形状差があるためニアネットシェイプを達成できず、更に鋳造などで中間素材を得る場合には、素材流れによる欠陥が生じやい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
一般的な金型鍛造にあっては、金型自体にゲート部が形成されゲート部とキャビティとの位置関係は固定されている。本発明者らは上記の固定観念を破棄し、発想の転換を図り、ゲート部をキャビティに沿って移動せしめることで、従来の課題を解決したものである。
【０００６】
即ち、本発明に係る半溶融金属素材の鍛造方法は、半溶融金属が流出するゲート部を備えた半溶融金属供給手段を上下の金型間に臨ませ、この半溶融金属供給手段を下金型の上面に形成されたキャビティに沿って相対的に移動しつつゲート部からキャビティ内に半溶融金属を供給し、キャビティ内への半溶融金属の供給が終了した後、半溶融金属供給手段を上下の金型間から後退せしめて上下の金型を閉じるようにした。
【０００７】
ところで、複雑形状の製品においてもニアネットシェイブを達成するには、製品形状の断面積に応じ、太い或いは広い個所には多量の半溶融金属を、細い或いは狭い個所には少量の半溶融金属を供給する必要がある。
即ち、キャビティ内への半溶融金属の供給量を、ゲート部の相対移動方向と直交する方向のキャビティ断面積に応じて変化せしめる必要がある。
【０００８】
このためには、例えば、ゲート部の開口面積を変化せしめる。または、ゲート部からの半溶融金属の流出速度を変化せしめる。または半溶融金属供給手段の相対移動速度を変化せしめることが考えられる。
【０００９】
また、本発明に係る鍛造装置は、所定量の半溶融金属を保持するとともに半溶融金属が流出するゲート部を備えた半溶融金属供給手段と、この半溶融金属供給手段を離型状態にある上下の金型間に対し進退動せしめるとともに上下の金型間において前記半溶融金属供給手段を下金型のキャビティに沿って移動せしめる移動手段とから構成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る半溶融金属素材の鍛造方法を実施する装置の槻略図であり、この装置はロボット１のアーム２の先端に半溶融金属供給手段３を備えている。
【００１１】
半溶融金属供給手段３は図２に示すように筒状の容器４内をピストン５で上室４aと下室４bに画成し、下室４bの底面にはゲート部６を設け、このゲート部６の開口面積をプレート７をスライドすることで調整している。なお、ゲート部６の開口面積を調整する機構は上記に限らず任意であり、例えば、ゲート部に挿入したニードルを上下に移動せしめるような機構としてもよい。
【００１２】
また、ゲート部６の開口面積を変化させる代わりに、半溶融金属供給手段３の移動速度を変化せしめるか或いは上室４a内に供給するエア圧を調整するようにしてもよい。
【００１３】
上記の装置を用いて半溶融金属素材の鍛造する方法を以下に説明する。先ず、半溶融状態にあるアルミニウム合金などの素材を容器４の下室４b内に充填する。充填方法としては、例えば容器４を上下反転してゲート部６を上にし、この状態でゲート部６から下室４b内に1ショット分或いは数ショット分の半溶融状態素材を注入する。
【００１４】
次いで、ロボット１のアーム２を旋回せしめて半溶融金属供給手段３を離型状態にある上下の金型１１、１２間に臨ませる。そして、半溶融金属供給手段３を反転せしめて、ゲート部６を下方に向けて開とし、下金型１２の上面に形成したキャビティ１２ａの一端部にゲート部６から半溶融金属Ｍを供給する。
【００１５】
そして、半溶融金属供給手段３をキヤビティ１２ａに沿って移動しつつゲート部６から半溶融金属Ｍをキャビティ１２ａ内に供給する。ここで、キャビティ１２aの半溶融金属供給手段３の移動方向と直交する方向の断面積は製品形状に合わせて変化している。
【００１６】
この断面積が大きくなった部分では他の部分に比べてより多くの半溶融金属を供給する必要がある。このための方法としては、ゲート部６の開口面積を変化させる。半溶融金属供給手段３の移動速度を変化させる。あるいは下室４b内の半溶融金属に加える圧力を変化させる。などの方法が考えられる。
【００１７】
以上の如くして、キャビティ１２ａ内に過不足なく半溶融金属を供給し終えたならば、図３に示すように、上下の金型１１、１２間から半溶融金属供給手段３を後退せしめ、更に上下の金型１１、１２を閉じ、キャビティ１１ａ、１２ａにて半溶融金属を鍛造成形する。
【００１８】
図示例にあっては、ロボットのアームを旋回することによって金型１１、１２間に半溶融金属供給手段３を進退動せしめる構成としたが、Ｘ−Ｙ方向のレールを介して半溶融金属供
給手段３を水平面内で任意の方向に移動可能としてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、半溶融金属供給手段を相対移動させつつ金型のキャビティ内に直接半溶融金属を供給するようにしたので、製品形状の自由度が高く、また素材がキャビティ内で流れることがないので、内部欠陥の極めて少ない鍛造品を得ることができる。
【００２０】
また半溶融金属供給手段の移動方向と直交する方向の断面積に応じた供給量の半溶融金属をキャビティ内に供給するため、中間品を一旦製造して鍛造する場合に比較して、バリの発生は極めて少なく、ニアネットシェイブの鍛造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半溶融金属素材の鍛造方法を実施する装置の槻略図
【図２】半溶融金属供給手段の一例を示す断面図
【図３】半溶融金属供給手段を金型聞から後退させた状態を示す図１と同様の図
【符号の説明】
１…ロボット、２…アーム、３…半溶融金属供給手段、４…容器、４a…上室、４b…下室、５…ピストン、６…ゲート部、７…プレート、１１…上金型、１２…下金型、１１a、１２a…キャビティ。
Claims (6)
- 半溶融金属が流出するゲート部を備えた半溶融金属供給手段を上下の金型間に臨ませ、この半溶融金属供給手段を下金型の上面に形成されたキャビティに沿って相対的に移動しつつゲート部からキャビティ内に半溶融金属を供給し、キャビティ内への半溶融金属の供給が終了した後、半溶融金属供給手段を上下の金型間から後退せしめて上下の金型を閉じるようにしたことを特徴とする半溶融金属素材の鍛造方法。
- 請求項１に記載の半溶融金属素材の鍛造方法において、前記キャビティ内への半溶融金属の供給量を、ゲート部の相対移動方向と直交する方向のキャビティ断面積に応じ、広い個所には多量の半溶融金属を、狭い個所には少量の半溶融金属を供給するようにしたことを特徴とする半溶融金属素材の鍛造方法。
- 請求項２に記載の半溶融金属素材の鍛造方法において、前記キャビティ内への半溶融金属の供給量の変化は、ゲート部の開口面積を変化せしめることで行うことを特徴とする半溶融金属素材の鍛造方法。
- 請求項２に記載の半溶融金属素材の鍛造方法において、前記キャビティ内への半溶融金属の供給量の変化は、ゲート部からの半溶融金属の流出速度を変化せしめることで行うことを特徴とする半溶融金属素材の鍛造方法。
- 請求項２に記載の半溶融金属素材の鍛造方法において、前記キャビティ内への半溶融金属の供給量の変化は、半溶融金属供給手段の相対移動速度を変化せしめることで行うことを特徴とする半溶融金属素材の鍛造方法。
- 所定量の半溶融金属を保持するとともに半溶融金属が流出するゲート部を備えた半溶融金属供給手段と、この半溶融金属供給手段を離型状態にある上下の金型間に対し進退動せしめるとともに上下の金型間において前記半溶融金属供給手段を下金型のキャビティに沿って移動せしめる移動手段とからなる半溶融金属素材の鍛造装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000290181A JP4509343B2 (ja) | 2000-09-25 | 2000-09-25 | 半溶融金属素材の鍛造方法および鍛造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000290181A JP4509343B2 (ja) | 2000-09-25 | 2000-09-25 | 半溶融金属素材の鍛造方法および鍛造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002103015A JP2002103015A (ja) | 2002-04-09 |
| JP4509343B2 true JP4509343B2 (ja) | 2010-07-21 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000290181A Expired - Fee Related JP4509343B2 (ja) | 2000-09-25 | 2000-09-25 | 半溶融金属素材の鍛造方法および鍛造装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102921892A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-02-13 | 黄维明 | 汽摩件毛坯终极成形工艺 |
| CN102921893A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-02-13 | 黄维明 | 厨用刀坯终极成形工艺 |
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| JPH04124233A (ja) * | 1990-09-12 | 1992-04-24 | Leotec:Kk | 半凝固金属の製造方法 |
| JPH0550211A (ja) * | 1991-08-22 | 1993-03-02 | Leotec:Kk | 半凝固金属の成形方法 |
| JPH06246384A (ja) * | 1993-02-26 | 1994-09-06 | Mazda Motor Corp | マグネシウム合金部材の製造方法 |
| JPH11285805A (ja) * | 1998-03-31 | 1999-10-19 | Topy Ind Ltd | インライン半凝固アルミニウム合金鋳物製造方法および製造装置 |
| JP2000246414A (ja) * | 1999-03-02 | 2000-09-12 | Sharp Corp | マグネシウム合金成形部品の製造方法 |
-
2000
- 2000-09-25 JP JP2000290181A patent/JP4509343B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002103015A (ja) | 2002-04-09 |
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