JP4558818B2 - 半溶融あるいは半凝固成形法および成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、半溶融あるいは半凝固成形法および成形装置に関する。

従来、スクロール圧縮機の固定スクロールまたは可動スクロール等、渦巻き状の部分を有するスクロール部材を半溶融あるいは半凝固成形法により型成形している。例えば、特許文献１記載のスクロール鋳造装置を用いてスクロール部材の鋳造が行われている。

このようなスクロール鋳造装置では、成形型内部の鋳造空間であるキャビティに溶融金属を充填、すなわち給湯する場合に、スクロール部材の平板部分である鏡板の周縁から充填している（図１４参照）。
特開平８−１５５６２６号公報

しかし、鋳鉄の半溶融あるいは半凝固金属を充填する半溶融あるいは半凝固成形法において、半溶融あるいは半凝固金属を鏡板の周縁から充填する、いわゆる横入れをした場合、スクロール部材の渦巻き状の部分のスクロール形状に関して充填に必要な湯口の断面積を確保することにより、湯口形状が幅広となり、このため断面長（または、湯口断面の周長）が大きくなる。その結果、成形時に充填される半溶融あるいは半凝固金属が冷却され易くなるので、スクロール部材の成形不良、たとえば、歯厚の薄い渦巻き先端部の充填不良、空気の巻き込み、湯境の発生等の不具合が生じやすくなる。

本発明の課題は、成形時の充填不良、空気の巻込み、あるいは湯境の発生を防止することできる半溶融あるいは半凝固成形法および成形装置を提供することにある。

第１発明の半溶融あるいは半凝固成形法は、平板部分と、平板部分の一方の表面から突出した突出部分と、第１面に突出した柱状のボスとを有する成形品を半溶融あるいは半凝固金属で鋳造するための半溶融あるいは半凝固成形法である。第１面は、平板部分における突出部分が突出した一方の表面とは反対側の他方の表面である。この成形法では、成形型の内部には、成形品の鋳造空間であるキャビティが形成される。また、ランナーを、平板部分に対して突出部分が突出した側とは反対側に形成するために、ランナーとキャビティにおける平板部分に対応する部分との間に、成形型とは別のインサートまたはスライド型が、ランナーが第１面に沿った方向に延びる方向と異なる方向から挿入される。ランナーは、キャビティに半溶融あるいは半凝固金属を充填するための流路であって、第１面に沿った方向にキャビティの中心まで延びる部分を有する。その後、キャビティの一部であるボスの鋳造空間から半溶融あるいは半凝固金属を充填することで、キャビティに、第１面から、平板部分の板厚方向に、半溶融あるいは半凝固金属を充填する。

ここでは、キャビティの一部であるボスの鋳造空間から半溶融あるいは半凝固金属を充填することで、平板部分における突出部分が突出した一方の表面とは反対側の他方の表面である第１面から、平板部分の板厚方向に、半溶融あるいは半凝固金属をキャビティに充填するので、キャビティ全体に半溶融あるいは半凝固金属を円滑に充填することが可能である。その結果、充填不良、空気の巻込み、あるいは湯境の発生を防止することが可能である。

しかも、ランナーとキャビティにおける平板部分に対応する部分との間に、成形型とは別のインサートまたはスライド型が、ランナーが第１面に沿った方向に延びる方向と異なる方向から挿入され、その後、成形型に半溶融あるいは半凝固金属を充填するので、ランナーをキャビティの中心まで延ばすことができるうえ、ランナーの途中にスケールトラップ構造を設けることができ、脱炭層や酸化スケールの巻き込みを効果的に、防止できる。しかも、成型後は、インサートまたはスライド型を、ランナーと干渉しないで成形型から容易に離脱することが可能である。

第２発明の半溶融あるいは半凝固成形法は、第１発明の成形法であって、ランナーの流路断面の縦横比は、１：３未満である。

ここでは、ランナーの流路断面の縦横比が１：３未満であるので、ランナーの流路断面の断面長が小さくなる。これにより、ランナーの部分における半溶融あるいは半凝固金属の冷却を抑えることが可能になり、溶湯の流動性が良くなる。このため、湯が冷えにくく、充填不良の発生を抑えることができるので、歩留まりが向上する。

第３発明の半溶融あるいは半凝固成形装置は、平板部分と、平板部分の一方の表面から突出した突出部分と、第１面に突出した柱状のボスとを有する成形品を半溶融あるいは半凝固金属で鋳造するための半溶融あるいは半凝固成形装置である。第１面は、平板部分における突出部分が突出した一方の表面とは反対側の他方の表面である。この成形装置は、その内部に成形品の鋳造空間であるキャビティが形成された成形型と、インサートまたはスライド型とを備えている。インサートまたはスライド型は、ランナーを形成するために、キャビティにおける平板部分に対応する部分とランナーとの間に配置される。ランナーは、キャビティの一部であるボスの鋳造空間から半溶融あるいは半凝固金属を充填することで、第１面から、平板部分の板厚方向に、キャビティに半溶融あるいは半凝固金属を充填するための流路である。ランナーは、平板部分に対して突出部分が突出した側とは反対側に形成され、第１面に沿った方向にキャビティの中心まで延びる部分を有する。インサートまたはスライド型は、成形型とは別の部材である。インサートまたはスライド型は、ランナーが第１面に沿った方向に延びる方向と異なる方向から挿入される。

ここでは、成形装置が、キャビティの一部であるボスの鋳造空間から半溶融あるいは半凝固金属を充填することで、平板部分における突出部分が突出した一方の表面とは反対側の他方の表面である第１面から、平板部分の板厚方向に、キャビティに半溶融あるいは半凝固金属を充填するための流路であって、平板部分に対して突出部分が突出した側とは反対側に形成され、第１面に沿った方向にキャビティの中心まで延びる部分を有するランナーを形成するために、キャビティにおける平板部分に対応する部分とランナーとの間に配置される、成形型とは別のインサートまたはスライド型を備えており、インサートまたはスライド型が、ランナーが第１面に沿った方向に延びる方向と異なる方向から挿入されるので、ランナーをキャビティの中心まで延ばすことができ、脱炭層や酸化スケールの巻き込みを効果的に防止できる。

第１発明によれば、キャビティ全体に半溶融あるいは半凝固金属を円滑に充填することができる。その結果、充填不良、空気の巻込み、あるいは湯境の発生を防止することができる。

しかも、ランナーをキャビティの中心まで延ばすことができ、スケールトラップ構造を設けることができるので、脱炭層や酸化スケールの巻き込みを効果的に防止できる。しかも、成型後は、インサートまたはスライド型を、ランナーと干渉しないで成形型から容易に離脱することができる。

第２発明によれば、ランナーの部分における半溶融あるいは半凝固金属の冷却を抑えることにより、溶湯の流動性が良くなる。このため、湯が冷えにくく充填不良の発生を抑えることができ、歩留まりが向上する。

第３発明によれば、ランナーをキャビティの中心まで延ばすことができ、スケールトラップ構造を設けることができるので、脱炭層や酸化スクロールの巻き込みを効果的に防止できる。

つぎに本発明の半溶融あるいは半凝固成形法および成形装置の実施形態を図面を参照しながら説明する。

＜半溶融あるいは半凝固成形装置１の構成＞
図１に示される半溶融あるいは半凝固成形装置１（以下、成形装置１という）は、スクロール圧縮機の可動スクロール、すなわち、渦巻き状の部分５１、渦巻き状の部分５１の根元側に形成された板状の鏡板５２、および鏡板５２における渦巻き状の部分５１の反対側に形成された円柱状のボス５３を有するスクロール部材５０を成形するための成形装置である。

成形装置１は、スクロール部材用成形型２（以下、成形型２という）と、渦巻き用押出ピン３と、インサートまたはスライド型５と、材料充填機構６と、押出ピン駆動機構７と、ベースフレーム８とを備えている。

この成形装置１では、材料充填機構６によって鉄系の半溶融あるいは半凝固金属材料である半溶融・半凝固金属材料Ｃを成形型２内部に圧力をかけて充填することにより、スクロール部材５０を型成形することが可能である。

スクロール部材５０を成形した後には、成形型２を構成する一方の可動型１１は、ベースフレーム８に沿って、図示しない駆動手段によって他方の固定型１２から引き離される（図１１参照）。その後、渦巻き用押出ピン３および追加押出ピン９が可動型１１内部に押出ピン駆動機構７によって押し込まれることにより、可動型１１内部からスクロール部材５０を取り出すことができる（図１２参照）。

以下、成形型２、渦巻き用押出ピン３、およびインサートまたはスライド型５について、別項目でさらに詳細に説明する。

＜スクロール部材用成形型２、およびインサートまたはスライド型５の構成＞
成形型２は、図１に示されるように、ベースフレーム８に沿って往復移動する可動型１１と、ベースフレーム８上に固定された固定型１２とを有している。

また、成形装置１は、可動型１１と固定型１２とが結合したときに形成されるスクロール部材５０の形状をした鋳造空間、すなわちキャビティ１３に半溶融あるいは半凝固金属材料を充填するための流路であるランナー５４を形成するために、インサートまたはスライド型５をさらに備えている。

インサートまたはスライド型５は、キャビティ１３とランナー５４との間に配置され、成形型２の可動型１１および固定型１２とは別の部材であり、固定型１２に着脱自在に取り付けられる。

インサートまたはスライド型５は、平板部分である鏡板５２における突出部分である渦巻き状の部分５１が突出した第１表面５２ａとは反対側の第２表面５２ｂから鏡板５２の板厚方向に半溶融あるいは半凝固金属を充填するための流路であるランナー５４を形成するために、キャビティ１３とランナー５４との間に配置される。

例えば、スライド型５の場合、ランナー５４の延びる方向と異なる方向、本実施形態では、ランナー５４の延びる方向と直交する図１の紙面垂直方向に沿って往復移動可能であり、これにより、固定型１２内部に挿入および離脱される。また、インサート５の場合には、固定型１２に対して、ランナー５４の延びる方向と直交する図１の紙面垂直方向に沿って挿入するか、または図１の左方向から挿入するかいずれでもよい。

また、ランナー５４の屈曲部には、脱炭層や酸化スケールを除去するために、スケールトラップを設けることができる。例えば、図１に示されるように、スケールトラップＳは、材料残部５５から線状または円弧状に突出して設けられるが、本発明はこれに限定されるものではなく、スケールトラップの位置および形状を種々変更してもよい。

可動型１１は、図１に示されるように、スクロール部材５０を形成するためのキャビティ１３のうち、渦巻き状の部分５１を形成するための渦巻き状溝１３ａと、鏡板５２を形成するための平板状溝１３ｂとを有している。

固定型１２は、図１に示されるように、スクロール部材５０を形成するためのキャビティ１３のうち、円柱状のボス５３を形成するための円柱状溝１３ｃを有している。さらに固定型１２は、ランナー５４を形成するためのランナー溝１３ｄを有している。

可動型１１は、可動プラテン２１に固定されており、可動プラテン２１とともにベースフレーム８上を往復移動する。固定型１２は、固定プラテン２２に固定されており、ステージ８上で静止している。

＜渦巻き用押出ピン３の構成＞
図１に示される渦巻き用押出ピン３は、可動型１１に形成された貫通孔１５を通って、キャビティ１３の渦巻き状溝１３ａの先端に出没できるように押出ピン駆動機構７に取り付けられている。

渦巻き用押出ピン３は、スクロール部材５０の成形後にスクロール部材５０の渦巻き状の部分５１の先端５１ａを押して、スクロール部材５０を可動型１１から押し出すことが可能である。

＜半溶融あるいは半凝固成形法の概要＞
本実施形態における半溶融あるいは半凝固成形法では、成形型２の内部に形成された成形品であるスクロール部材５０の鋳造空間であるキャビティ１３に、鏡板５２における渦巻き状の部分５１が突出した第１表面５２ａとは反対側の第２表面５２ｂから鏡板５２の板厚方向に半溶融あるいは半凝固金属を充填する。このため、鏡板５２の周縁でなく渦巻き状の部分５１が形成されていない裏側の表面、すなわち第２表面５２ｂから給湯するので、キャビティ１３全体に半溶融あるいは半凝固金属を円滑に充填することが可能であり、その結果、充填不良、空気の巻込み、あるいは湯境の発生を防止することが可能である。

また、本実施形態において成形されるスクロール部材５０は、可動スクロールであり、鏡板５２における渦巻き状の部分５１が突出した第１表面５２ａと反対側の第２表面５２ｂに突出した柱状のボス５３を有している。したがって、キャビティ１３に半溶融あるいは半凝固金属を充填するための流路であるランナー５４を通して、スクロール部材５０の成形型２のキャビティ１３へ、鏡板５２の中心に位置するボス５３の部分から半溶融あるいは半凝固金属を充填する。

このように、スクロール部材５０のボス５３から充填するので、キャビティ１３全体（とくに鏡板５２を形成する平板状溝１３ｂ全体）に半溶融あるいは半凝固金属を円滑に充填することが可能である。

なお、成形後のランナー５４の一端は、ボス５３とつながっており、一方、その他端は、材料充填機構６側の材料残部５５につながっている。したがって、成形後のスクロール部材５０は、図１３に示されるように成形型２から取り出された後に、ランナー５４および材料残部５５が切除される。

なお、材料充填機構６から出た直後の半溶融・半凝固金属材料Ｃ表面の脱炭層や酸化スケールを除去するため、材料充填機構６は、ボス５３の真後ろに配置せずにランナー５４の分だけ離間して配置されている。これにより、半溶融・半凝固金属材料Ｃ表面から除去されたスケールは、主に材料残部５５やランナー５４の途中に構成したスケールトラップ（図示しない）にたまるので、スクロール部材５０への不純物の混入が少なくなる。

また、図１〜３に示されるように、キャビティ１３に半溶融あるいは半凝固金属を充填するための流路であるランナー５４の流路断面の縦横比（図３に示されるランナー５４の流路断面の縦の長さｔ１と横の長さｔ２の比）は、ｔ１：ｔ２＝１：３未満（具体的には、例えばｔ１：ｔ２＝１：２．９９〜１：１）である。なお、ランナー５４の流路断面における縦の長さｔ１と横の長さｔ２については、説明の便宜上、縦横を定義しているだけであり、半溶融あるいは半凝固金属の充填において縦横を入れ替えてもとくに影響はない。

ランナー５４の流路断面の縦横比が１：３未満であるので、ランナー５４の流路断面は、平たくなく、例えば、ある程度正方形か円形に近い断面形状になっている。これにより、ランナー５４の流路断面の断面長（または、湯口断面の周長）が小さくなることによって、ランナー５４の部分における半溶融あるいは半凝固金属の冷却を抑えることにより、溶湯の流動性が良くなる。

なお、流路断面積をＡ、断面長（または、湯口断面の周長）をＬとした場合、等価水力直径＝４Ａ／Ｌの関係がある。ここで、等価水力直径とは、ある流路の断面と等価な円管の直径のことである。

例えば、ランナー５４の流路断面の縦横比が１：３未満の具体例として、ランナー５４の流路断面が３０×３０ｍｍの正方形断面（縦横比は１：１）の場合には、等価水力直径Ｄ１は、Ｄ１＝（４Ａ／Ｌ）＝（４×３０×３０）／（４×３０）＝３０ｍｍとなり、直径３０ｍｍの円形断面の流路と等価の流路を確保できる。

一方、後述する比較例（図１６参照）に示されるようなランナー１５４の流路断面の縦横比が１：１０〜１：７の具体例として、ランナー１５４の流路断面が１０×９０ｍｍの偏平な矩形断面（縦横比は１：９）の場合には、上記の３０×３０ｍｍの正方形断面と同じ断面積（９００ｍｍ²）であるにもかかわらず、等価水力直径Ｄ２は、Ｄ２＝（４Ａ／Ｌ）＝（４×１０×９０）／（２×（１０＋９０））＝１８ｍｍとなり、流路が非常に狭くなる。

ランナー５４の流路断面の縦横比は、１：３未満であればよく、代表的には設計容易な図３に示される矩形断面のランナー５４が形成される。また、縦横比が１：３未満であれば種々の断面形状を採用することができ、本発明の変形例として、図４のような半円ドーム型断面、図５のような円形断面、あるいは図示しないが楕円形断面などを採用してもよい。この場合も、ランナー５４の流路断面の断面長を短くできるので、湯が冷えにくく、歩留まりが向上する。

また、本実施形態では、ランナー５４とキャビティ１３との間に、成形型２とは別のインサートまたはスライド型５を、ランナー５４の延びる方向と異なる方向から挿入し、その後、成形型２に半溶融あるいは半凝固金属を充填する。このように成形型２とは別のインサートまたはスライド型５を固定型１２に挿入することにより、ランナー５４をキャビティ１３（とくに鏡板５２の部分）の中心まで延ばすことができ、充填不良、空気の巻込み、あるいは湯境の発生を効果的に防止できる。

＜半溶融あるいは半凝固成形法の手順＞
つぎに、実施形態の成形装置１を用いた半溶融あるいは半凝固成形法について、図６〜１３を参照しながら説明する。

まず、図６に示される初期状態から、図７に示されるように、ベースフレーム８に沿って可動型１１を移動させて、可動型１１と固定型１２と連結させてキャビティ１３を形成する（型締め過程）。

ついで、図８に示されるように、材料充填機構６に半溶融・半凝固金属材料Ｃを投入する（材料注入過程）。

ついで、図９に示されるように、材料充填機構６のプランジャー６ａを油圧または空気圧によって移動させて半溶融・半凝固金属材料Ｃを成形型２内部に圧力をかけて充填する（充填過程）。このとき、充填される途中の半溶融・半凝固金属Ｍは、ランナー溝１３ｄを通ってキャビティ１３に充填される。ランナー溝１３ｄは上記のように正方形に近い矩形の流路断面なので、半溶融・半凝固金属Ｍはランナー溝１３ｄ内部で冷えにくい状態で、キャビティ１３まで到達することが可能である。

ついで、図１０に示されるように、半溶融・半凝固金属Ｍがキャビティ１３の全体に充填が完了し、その後、半溶融・半凝固金属Ｍが冷却して固化したとき、キャビティ１３内部には成形後のスクロール部材５０が成形される（充填完了）。成形後のスクロール部材５０は、ランナー溝１３ｄ内部に形成されたランナー５４および材料残部５５につながっている。

ついで、図１１に示されるように、ベースフレーム８に沿って可動型１１を移動させて、可動型１１を固定型１２から離して、成形型２を開く（型開き過程）。このとき、インサートまたはスライド型５は、スクロール部材５０とランナー５４との間に挟まった状態になっている。

ついで、図１２に示されるように、インサートまたはスライド型５としてインサートを用いる場合は、押出ピン駆動機構７を駆動させて渦巻き用押出ピン３を可動型１１の渦巻き状溝１３ａ内部に突出させることにより、渦巻き用押出ピン３はスクロール部材５０の渦巻き状の部分５１を押す。また、追加押出ピン９も、押出ピン駆動機構７の駆動により、可動型１１から突出して材料残部５５を押す。これにより、可動型１１から、成形されたスクロール部材５０、ランナー５４、材料残部５５、およびインサート５の一体になったものを可動型１１内部から押し出すことが可能である（押出し過程）。また、押出しと同時に、プランジャー６ａは、初期位置に戻される。

一方、インサートまたはスライド型５としてスライド型を用いる場合は、押出ピン駆動機構７を駆動させる前に、スライド型５を可動型１１などに設けられたスライド型駆動機構（図示せず）などを用いて、図１２の紙面垂直方向に沿って、スライド型５を２分割して互いに離れる方向へ移動させてスライド型５を開く。この後、押出ピン駆動機構７を駆動させて、成形されたスクロール部材５０、ランナー５４、および材料残部５５の一体になったものだけを可動型１１内部から押し出すことが可能である。

ついで、図１３に示されるように、成形されたスクロール部材５０、ランナー５４、材料残部５５、およびインサート５の一体になったものを、成形型２内部から取り出す（成形品取出し過程）。このとき、渦巻き用押出ピン３および追加押出ピン９は、図６の初期状態まで戻される。

成形されたスクロール部材５０は、ランナー５４とボス５３との境界部分で切断され、ランナー５４および材料残部５５から分離される。それとともに、スクロール部材５０とランナー５４との間に挟まっているインサート５も分離される。

スクロール部材５０の最後の仕上げは、エンドミル、軸付き砥石、エアロラップ等によって表面仕上げを施すことにより、スクロール部材５０の完成品に要求される寸法および表面粗さに仕上げることができる。

＜比較例＞
ここで、比較例として、図１４に示されるように、従来より用いられる上記の特許文献１に記載のスクロール鋳造装置１０１では、成形型１０２内部の鋳造空間であるキャビティ１１３に溶融金属を充填、すなわち給湯する場合に、スクロール部材１５０の平板部分である鏡板１５２の周縁から充填している（図１４参照）。

この比較例のスクロール鋳造装置１０１における鋳鉄の半溶融あるいは半凝固金属を充填する成形法では、給湯を鏡板１５２の周縁から充填する、いわゆる横入れをする。

なお、この比較例のスクロール鋳造装置１０１も、図１の成形装置１と同様に、渦巻き用押出ピン３と、材料充填機構６およびベースフレーム８も備えている。

この比較例の場合、スクロール部材１５０の渦巻き状の部分１５１のスクロール形状に関して、充填に必要な湯口の断面積を確保すると、図１５〜１６に示されるように、ランナー１５４の流路断面の湯口形状は、幅広となる。なお、１５５は、材料充填機構６側の材料残部１５５である。このため、ランナー１５４の流路断面の断面長（または、湯口断面の周長）が大きくなる。いいかえれば、図１６に示されるように、ランナー１５４の流路断面の縦横比は、ｔ３：ｔ４＝１：１０〜１：７になる。

その結果、このような断面長が大きい平坦なランナー１５４の内部では、成形時に充填される半溶融あるいは半凝固金属が冷却され易くなる。このため、スクロール部材１５０の成形不良、たとえば、図１７に示されるように、歯厚の薄い渦巻き状の部分１５１の先端部の充填不良が生じるおそれがある。

しかも、図１７に示されるように、溶融金属がキャビティ１１３内部（とくに鏡板５２の部分）への充填が不十分なことにより、キャビティ１１３内部における部分Ｄにおいて空気の巻き込みが生じるおそれがある。また、溶融金属が、鏡板５２の部分において、２方向から巻き込むことによって溶融金属の流れの先端部分Ｅが重なり合うことによる継ぎ目、すなわち、湯境が発生しやすくなり、不良品が生じるおそれがある。

しかも、ランナー１５４の形状も幅広になるため、成形後のスクロール部材１５０からランナー１５４を切断した後には、旋盤による仕上げ加工ができないので、さらに円板状の鏡板１５２の外周に沿ってエンドミル等の切削工具を用いた機械加工が必要となり、製造コストが高くなる。

＜特徴＞
（１）
本実施形態では、成形型２の内部に形成された成形品であるスクロール部材５０の鋳造空間であるキャビティ１３に、鏡板５２における渦巻き状の部分５１が突出した第１表面５２ａとは反対側の第２表面５２ｂから鏡板５２の板厚方向に半溶融・半凝固金属を充填する。このため、鏡板５２の周縁でなく渦巻き状の部分５１が形成されていない裏側の表面、すなわち第２表面５２ｂから給湯するので、キャビティ１３全体に半溶融・半凝固金属を円滑に充填することが可能であり、その結果、充填不良、空気の巻込み、あるいは湯境の発生を防止することが可能である。

（２）
また、本実施形態では、キャビティ１３に半溶融・半凝固金属を充填するための流路であるランナー５４の流路断面の縦横比は、ｔ１：ｔ２＝１：３未満である。したがって、ランナー５４の流路断面は、平たくなく、ある程度正方形か円形に近い断面形状になっている。これにより、ランナー５４の流路断面の断面長（または、湯口断面の周長）が小さくなることによって、ランナー５４の部分における半溶融・半凝固金属の冷却を抑えることにより、溶湯の流動性が良くなる。このため、湯が冷えにくく充填不良を抑えることができ、歩留まりが向上する。

また、ランナー５４の断面形状が、平たくなく、ある程度正方形か円形に近い形状になるため、成形後のスクロール部材５０からランナー５４を切断した後に、その切断部分を旋盤によって仕上げ加工することが可能になり、製造コストを抑えることが可能である。

（３）
本実施形態では、キャビティ１３に半溶融・半凝固金属を充填するための流路であるランナー５４とキャビティ１３との間に、成形型２とは別のインサートまたはスライド型５を、ランナー５４の延びる方向と異なる方向から挿入し、その後、成形型２に半溶融・半凝固金属を充填する。

したがって、成形型２とは別のインサートまたはスライド型５を固定型１２に挿入するので、ランナー５４をキャビティ１３（とくに鏡板５２の部分）の中心まで延ばすことができ、脱炭層や酸化スケールの発生を効果的に防止できる。しかも、成型後は、インサートまたはスライド型５を、ランナー５４と干渉しないで成形型２から容易に離脱することができる。

しかも、インサート金型またはスライド型５を用いてボス５３側から給湯することにより、湯口の断面長を短くすることが可能となる。

（４）
本実施形態では、成形されるスクロール部材５０は、可動スクロールであり、鏡板５２における渦巻き状の部分５１が突出した第１表面５２ａと反対側の第２表面５２ｂに突出した柱状のボス５３を有している。したがって、本実施形態の成形法では、ランナー５４を通して、スクロール部材５０の成形型２のキャビティ１３へ、ボス５３の部分から半溶融・半凝固金属を充填する。このように、スクロール部材５０のボス５３から充填するので、キャビティ１３全体（とくに鏡板５２を形成する平板状溝１３ｂ全体）に半溶融・半凝固金属を円滑に充填することが可能であり、充填不良をより効果的に防止でき、高品質のスクロール部材５０を製造することが可能である。

（５）
上記のように本実施形態では、さらに、ランナー５４の部分における半溶融・半凝固金属の冷却を抑えることにより、溶湯の流動性が良くなり、しかも、キャビティ１３への充填方向を見た場合に、スクロール部材５０の渦巻き状の部分５１の中心部の裏面側から径外方向へ充填することができる。

これらの理由により、スクロール部材５０の渦巻き状の部分５１の先端部の充填不良を無くすことができる。また、空気の巻き込みを無くすこともでき、さらに、湯境の発生も防止することができる。

しかも、成形後のスクロール部材５０からランナー５４および材料残部５５を切除した後は、スクロール部材５０を旋盤による仕上げ加工で容易に製品形状にすることができるため、素材コストを抑えることも可能である。

＜変形例＞
なお、本実施形態では、スクロール部材５０の一例として、渦巻き状の部分５１、鏡板５２およびボス５３を有する可動スクロールを例に挙げて説明しているが、成形装置１のキャビティ１３の形状を適宜変更して固定スクロールまたはその他の鋳造製品を成形してもよい。

＜参考例＞
なお、本実施形態では、材料充填機構６から出た直後の半溶融・半凝固金属材料Ｃ表面のスケールを除去するため、材料充填機構６が、ボス５３の真後ろに配置せずにランナー５４の分だけ離間して配置されているが、ランナー５４を省略してボス５３の真後ろからボス５３へ半凝固金属材料等を直接充填させるようにしてもよい。例えば、半凝固成形もしくは、真空や窒素雰囲気で加熱する半溶融成形の場合、酸化スケールがほとんど発生しないため、成形品への混入防止処置をとる必要がない。そのため、材料残部５５のようなスケールトラップが不要となり、ランナー５４なしで成形できる。その結果、ランナー５４が不要になることにより、スクロール部材５０の歩留まりが向上する。また、金型構成の簡略化も可能になる。

本発明は、半溶融あるいは半凝固成形法および成形装置に適用することが可能である。また、固定スクロールやロータリーのフロントヘッドの成形にも適用することが可能である。

本発明の実施形態に係わる半溶融あるいは半凝固成形装置の構成図。 図１の成形されたスクロール部材、ランナーおよび半溶融・半凝固金属材料残部の平面図。 図２のランナーのIII−III線断面図。 本発明の実施形態の変形例であるランナーの半円形断面の断面図。 本発明の実施形態の他の変形例であるランナーの円形断面の断面図。 図１の成形装置を用いた半溶融あるいは半凝固成形方法の工程図であって、初期状態の図。 図１の成形装置を用いた半溶融あるいは半凝固成形方法の工程図であって、型締め過程の図。 図１の成形装置を用いた半溶融あるいは半凝固成形方法の工程図であって、材料注入過程の図。 図１の成形装置を用いた半溶融あるいは半凝固成形方法の工程図であって、充填過程の図。 図１の成形装置を用いた半溶融あるいは半凝固成形方法の工程図であって、充填完了の状態の図。 図１の成形装置を用いた半溶融あるいは半凝固成形方法の工程図であって、型開き過程の図。 図１の成形装置を用いた半溶融あるいは半凝固成形方法の工程図であって、押出し過程の図。 図１の成形装置を用いた半溶融あるいは半凝固成形方法の工程図であって、成形品取出し過程の図。 比較例のスクロール鋳造装置の構成図。 図１４の成形されたスクロール部材、ランナーおよび半溶融・半凝固金属材料残部の平面図。 図１５のランナーのXV−XV線断面図。 図１４のスクロール鋳造装置で成形された充填不良の状態のスクロール部材、ランナーおよび半溶融・半凝固金属材料残部の斜視図。

１ 半溶融あるいは半凝固成形装置（成形装置）
２ スクロール部材用成形型（成形型）
３ 渦巻き用押出ピン
５ インサートまたはスライド型
６ 材料充填機構
７ 押出ピン駆動機構
８ ベースフレーム
９ 追加押出ピン
１１ 可動型
１２ 固定型
１３ キャビティ
５０ スクロール部材
５１ 渦巻き状の部分
５２ 鏡板
５２ａ 第１表面
５２ｂ 第２表面
５３ ボス
５４ ランナー
５５ 材料残部

Claims (3)

1. 平板部分（５２）と、前記平板部分（５２）の一方の表面から突出した突出部分（５１）と、前記平板部分（５２）における前記突出部分（５１）が突出した一方の表面とは反対側の他方の表面である第１面に突出した柱状のボス（５３）とを有する成形品（５０）を半溶融あるいは半凝固金属で鋳造するための半溶融あるいは半凝固成形法であって、
   成形型（２）の内部には、前記成形品（５０）の鋳造空間であるキャビティ（１３）が形成され、
   前記キャビティ（１３）に前記半溶融あるいは半凝固金属を充填するための流路であって、前記第１面に沿った方向に前記キャビティ（１３）の中心まで延びる部分を有するランナー（５４）を、前記平板部分（５２）に対して前記突出部分（５１）が突出した側とは反対側に形成するために、前記ランナー（５４）と前記キャビティ（１３）における前記平板部分（５２）に対応する部分との間に、前記成形型（２）とは別のインサートまたはスライド型（５）が、前記ランナー（５４）が前記第１面に沿った方向に延びる方向と異なる方向から挿入され、その後、
   前記キャビティ（１３）の一部である前記ボス（５３）の鋳造空間から半溶融あるいは半凝固金属を充填することで、前記キャビティ（１３）に、前記第１面から、前記平板部分（５２）の板厚方向に、半溶融あるいは半凝固金属を充填する、
   ことを特徴とした半溶融あるいは半凝固成形法。
2. 前記ランナー（５４）の流路断面の縦横比は、１：３未満である、
   請求項１に記載の半溶融あるいは半凝固成形法。
3. 平板部分（５２）と、前記平板部分（５２）の一方の表面から突出した突出部分（５１）と、前記平板部分（５２）における前記突出部分（５１）が突出した一方の表面とは反対側の他方の表面である第１面に突出した柱状のボス（５３）とを有する成形品（５０）を半溶融あるいは半凝固金属で鋳造するための半溶融あるいは半凝固成形装置であって、
   内部に前記成形品（５０）の鋳造空間であるキャビティ（１３）が形成された成形型（２）と、
   前記キャビティ（１３）の一部である前記ボス（５３）の鋳造空間から半溶融あるいは半凝固金属を充填することで、前記第１面から、前記平板部分（５２）の板厚方向に、前記キャビティ（１３）に半溶融あるいは半凝固金属を充填するための流路であって、前記平板部分（５２）に対して前記突出部分（５１）が突出した側とは反対側に形成され、前記第１面に沿った方向に前記キャビティ（１３）の中心まで延びる部分を有するランナー（５４）を形成するために、前記キャビティ（１３）における前記平板部分（５２）に対応する部分と前記ランナー（５４）との間に配置される、前記成形型（２）とは別のインサートまたはスライド型（５）とを備えており、
   前記インサートまたはスライド型（５）は、前記ランナー（５４）が前記第１面に沿った方向に延びる方向と異なる方向から挿入される、
   半溶融あるいは半凝固成形装置（１）。

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