JP4601489B2 - Vibration solidification casting mold and casting method thereof - Google Patents

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本発明は、振動凝固鋳造鋳型及びその鋳造法に関するものであり、特に、アルミニウム合金等からなる鋳物製品を鋳造する際に、金属組織を微細化し、鋳巣結果を減少させることが可能な振動凝固鋳造鋳型及びその鋳造法に関するものである。   The present invention relates to a vibration solidification casting mold and a casting method thereof, and in particular, when casting a casting product made of an aluminum alloy or the like, the vibration solidification capable of refining the metal structure and reducing the result of the cast hole. The present invention relates to a casting mold and a casting method thereof.

従来から、高温で溶解したアルミニウム合金の溶湯を鋳型(金型或いは砂型等)のキャビティに充填し、液相から固相へと凝固させることによってアルミニウム合金からなる鋳物製品を鋳造することが行われている。ここで、高温で溶解された溶湯を凝固させる場合、冷却過程において「熱間割れ」や「巣」などの欠陥が集中して発生することを防止するため、可能な限り鋳物製品の微細化したマクロ結晶粒にする試みがなされている。また、鋳物製品の強度及び耐圧性などの力学的特性を低下させる、或いは加工面の凹凸の原因となる鋳巣欠陥を防ごうとする試みも行われている。なお、マクロ結晶粒は、一般に光学顕微鏡下で観察可能な大きさの範囲が一般的に認識されている。   Conventionally, casting of an aluminum alloy has been performed by filling a molten aluminum alloy melted at a high temperature into a cavity of a mold (such as a mold or a sand mold) and solidifying from a liquid phase to a solid phase. ing. Here, when solidifying molten metal melted at a high temperature, in order to prevent defects such as “hot cracks” and “nests” from concentrating during the cooling process, the cast product was made as fine as possible. Attempts have been made to make macro crystal grains. Attempts have also been made to reduce mechanical properties such as strength and pressure resistance of cast products, or to prevent defects in the mold that cause unevenness on the processed surface. In general, the size range of macro crystal grains that can be observed under an optical microscope is generally recognized.

ここで、アルミニウム合金を鋳造する際に、金属組織をマクロ結晶粒に微細化する手法として、1)急冷処理、2)微細化剤の添加処理、3)振動処理の三つの手法があることが古くから知られている(非特許文献1参照)。なお、1)急冷処理は、比較的簡易に実施することが可能であるものの、それぞれの鋳物製品において、製品形状に対する各部位の肉厚の違い等によって、鋳物製品の全体が均一に微細化しないことがある。一方、2)微細化剤の添加処理は、溶湯中に結晶粒の微細化剤を投入することによって、確実にすることが可能である。   Here, when casting an aluminum alloy, there are three methods for refining the metal structure into macro crystal grains: 1) quenching treatment, 2) addition of a finer, and 3) vibration treatment. It has been known for a long time (see Non-Patent Document 1). 1) Although the rapid cooling treatment can be carried out relatively easily, the entire cast product is not uniformly refined due to differences in the thickness of each part with respect to the product shape in each cast product. Sometimes. On the other hand, the addition process of 2) a refiner can be ensured by introducing a crystal grain refiner into the molten metal.

ところが、全ての鋳物製品に対して所定比率の微細化剤を投入することは、係る微細化剤のコスト、及び投入作業等の煩雑な工程が増えることになる。そこで、比較的簡易な構成で形成され、かつ製造コストの増加もそれほど大きくないものとして、3)振動処理の手法がマクロ結晶粒の微細化技術のために期待されている。ここで、鋳型に振動を付加することにより、インゴットのような比較的単純な形状の鋳物製品を鋳造するものは、既に開示されており、特に、鋳型に対して縦振動を与え、水平の振動に起因する「割れ」の鋳造不良を防止することに効果を有することが記載されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。   However, injecting a predetermined ratio of the fine agent to all casting products increases the cost of the fine agent and complicated processes such as input work. Therefore, 3) a vibration processing technique is expected for a technique for refining macro crystal grains, assuming that the structure is formed with a relatively simple configuration and the increase in manufacturing cost is not so large. Here, what casts a casting product having a relatively simple shape such as an ingot by applying vibration to the mold has already been disclosed. It is described that it has an effect in preventing the casting defect of “crack” caused by the above (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

さらに、鋳物製品に発生する鋳巣欠陥を軽減するため、1)製品形状、押し湯位置または堰の位置、サイズ等を適切に配列し、凝固方向の指向性を考慮するもの、或いは溶湯を構成する合金の組成或いは溶湯に含まれる不純物の成分比率を適切に管理することが挙げられている。   Furthermore, in order to reduce the defects in the cast holes that occur in the casting products, 1) the product shape, the position of the feeder or the weir, the size, etc. are arranged appropriately and the directivity in the solidification direction is considered, or the molten metal is configured It is mentioned to appropriately manage the composition of the alloy or the component ratio of impurities contained in the molten metal.

特開平10−156505号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-156505 特開2003−136190号公報JP 2003-136190 A 鹿取一男・小林一典編、「現場の鋳造」、アグネ社、1969、p69Edited by Kazuo Katori and Kazunori Kobayashi, “Casting on the spot”, Agne, 1969, p69

しかしながら、上述した振動処理の手法では、超音波振動や電磁振動等の比較的高周波の振動数の振動が与えられることが多かった。また、単純に振動のみを与えるものでは、マクロ結晶粒の微細化は不十分であり、アルミナ或いはカーボン等の接種剤を鋳型に埋設し、これらの双方の作用を用いた相乗効果を利用して、金属組織のマクロ結晶粒を微細化することが行われていた。したがって、2)の微細化剤の添加処理と同様に、埋設する接種剤のコストが必要となり、製造コストの増大につながることがあった。加えて、振動を与えて鋳造される鋳物製品は、いずれもインゴットのような単純形状を有するものであり、複雑な形状の鋳物製品を鋳造するものに対しては適していなかった。   However, in the vibration processing method described above, vibrations having a relatively high frequency such as ultrasonic vibrations and electromagnetic vibrations are often applied. In addition, with simple vibration only, the macro-crystal grains are not sufficiently refined, and an inoculum such as alumina or carbon is embedded in the mold, and a synergistic effect using both of these actions is utilized. It has been practiced to refine the macrocrystal grains of the metal structure. Accordingly, the cost of the inoculating agent to be embedded is required in the same manner as the addition treatment of the fine agent in 2), which may lead to an increase in production cost. In addition, all casting products cast with vibrations have a simple shape such as an ingot, and are not suitable for casting a casting product having a complicated shape.

また、上述した微細化剤を添加して形成された鋳物製品の場合、係る鋳物製品を再利用(リサイクル)する場合、不具合を生じることがあった。すなわち、鋳物製品に混在した微細化剤を再び除去する処理は難度が高く、係る処理に時間及びコストが必要となるとともに、リサイクル自体も複雑化することがあった。そのため、係る微細化剤は、可能な限り使用しないことが求められていた。   Further, in the case of a cast product formed by adding the above-described finer agent, a problem may occur when the cast product is reused (recycled). That is, the process of removing the micronizing agent mixed in the casting product again has a high degree of difficulty. This process requires time and cost, and the recycling itself may be complicated. For this reason, it has been demanded that such a micronizing agent is not used as much as possible.

そこで、本発明は、上記実情に鑑み、鋳型に振動を与え、マクロ結晶粒を微細化することが可能な振動凝固鋳造鋳型及びその鋳造法の提供を課題とするものである。   Therefore, in view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a vibration solidification casting mold and a casting method thereof that can vibrate the mold and refine the macro crystal grains.

上記の課題を解決するため、本発明の振動凝固鋳造鋳型は、「アルミニウム合金の溶湯の充填されるキャビティを内部に有し、互いに分離可能に形成された振動型及び前記振動型と当接した固定型を有する鋳型本体と、前記キャビティに相対する前記鋳型本体の前記振動型の前記鋳型外表面に取設され、前記キャビティに充填された前記溶湯を凝固させて鋳物製品を鋳造する間、前記振動型を振動させる振動手段と、前記振動手段によって供与される振動を緩衝しながら前記鋳型本体の振動型を支持する緩衝支持部、及び、前記鋳型本体の前記固定型を支持する固定支持部、を有し、分離可能に形成された前記鋳型本体の前記振動型及び前記固定型を開閉可能に支持する鋳型支持部と」を主に具備して構成されている。 In order to solve the above-mentioned problems, the vibration solidification casting mold of the present invention has a "cavity filled with a molten aluminum alloy, and is in contact with the vibration mold formed so as to be separable from each other. A mold body having a fixed mold and the mold body opposite to the cavity mounted on the outer surface of the mold of the vibration mold, while the molten metal filled in the cavity is solidified to cast a cast product, buffer support portion for supporting the vibrating of the mold body while buffering vibrations donated by a vibration means for vibrating the vibratory, before Symbol vibrating means, and a fixed support for supporting the fixed mold of the mold body And a mold support part that supports the vibration mold and the fixed mold of the mold body that are separably formed so as to be openable and closable ”.

ここで、振動手段とは、例えば、圧縮空気のエアー圧を利用し、円形状の内部空間に充填された金属製のボールを高速で回転させ、遠心力に伴う振動を発生させるボールバイブレータ、或いは電磁的に振動を発生可能な電磁振動素子などを利用することが可能である。なかでも、ボールバイブレータは、比較的コンパクトかつシンプルな構造であり、エアー圧を適宜調整することにより、発生する振動数を任意に変更することが可能となる。なお、係るボールバイブレータは、一般に、粉体及び固体等を運搬、充填、及び選別等を行う場合の振動源、或いは輸送管内の詰まりを解消するための振動源として用いられているものである。   Here, the vibration means is, for example, a ball vibrator that uses a compressed air pressure to rotate a metal ball filled in a circular inner space at a high speed to generate vibration associated with centrifugal force, or An electromagnetic vibration element or the like that can generate vibration electromagnetically can be used. Among these, the ball vibrator has a relatively compact and simple structure, and the generated frequency can be arbitrarily changed by appropriately adjusting the air pressure. The ball vibrator is generally used as a vibration source for transporting, filling, and sorting powders and solids, or a vibration source for eliminating clogging in the transport pipe.

さらに、溶湯は、高温で溶解した金属または金属合金であり、鋳物製品等を鋳造する際の原料となるものである。なお、溶湯に使用される金属種、合金種は特に限定されないが、例えば、純アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、アルミニウム−銅合金等の従来から鋳物製品に使用可能な種々の金属または合金等を対象とすることが可能である。ここで、溶湯は、チタン、ボロン、ジルコニウム等の結晶粒微細化剤を含有しないものを利用することが可能である。   Further, the molten metal is a metal or metal alloy melted at a high temperature, and becomes a raw material when casting a cast product or the like. In addition, although the metal seed | species used for a molten metal and an alloy seed | species are not specifically limited, For example, various metals or alloys etc. which can be conventionally used for casting products, such as pure aluminum, aluminum alloy, magnesium, and aluminum-copper alloy, are object Is possible. Here, it is possible to use a molten metal that does not contain a crystal grain refining agent such as titanium, boron, and zirconium.

したがって、本発明の振動凝固鋳造鋳型によれば、鋳型支持部によって少なくとも二つ以上に分離し、キャビティを開閉可能に支持された鋳型本体に振動を与える振動手段が取設されている。これにより、キャビティに溶湯が充填された後、振動手段をスイッチを操作し、鋳型本体を振動させる。これにより、液相から固相へと相転移する状況において、振動(低周波〜高周波の任意の値)を与えることにより、液相及び固相に係る不均一な負荷を解消し、均等に負荷が分散した状態で凝固を進行させることが可能となる。その結果、液相から固相への凝固変化が速やかに進行し、金属組織のマクロ結晶粒の微細化を図ることが可能となる。なお、与える振動は、振動手段(ボールバイブレータ等)の種類及び性能、または振動手段の取付方法などによって大きく変更することが可能であり、低周波領域から高周波領域までの広範囲の振動数を任意に設定することができる。   Therefore, according to the vibration solidification casting mold of the present invention, vibration means for separating the mold into at least two parts by the mold support portion and applying vibration to the mold body supported so that the cavity can be opened and closed is installed. Accordingly, after the cavity is filled with the molten metal, the switch of the vibration means is operated to vibrate the mold body. As a result, in the situation of phase transition from the liquid phase to the solid phase, by applying vibration (any value from low frequency to high frequency), the uneven load related to the liquid phase and the solid phase is eliminated, and the load is evenly loaded. It is possible to proceed with solidification in a dispersed state. As a result, the solidification change from the liquid phase to the solid phase proceeds rapidly, and it becomes possible to refine the macro crystal grains of the metal structure. The vibration to be applied can be changed greatly depending on the type and performance of the vibration means (ball vibrator, etc.) or the mounting method of the vibration means, and the frequency in a wide range from the low frequency range to the high frequency range can be arbitrarily set. Can be set.

ここで、緩衝手段を有する緩衝支持部とは、例えば、振動手段による鋳型本体の振動を緩衝しながら支持することが可能なものであり、例えば、鋳型本体と緩衝支持部とを接続する接続部の一部または全部を弾性変形可能なバネ或いはゴムのような弾性体で形成し、振動手段による振動を緩衝した状態で鋳型本体の一部を支持可能なものを挙げることができる。   Here, the buffer support portion having the buffer means is capable of supporting, for example, the vibration of the mold body by the vibration means while buffering, for example, a connection portion for connecting the mold body and the buffer support portion. A part or all of this can be formed of an elastic body such as a spring or rubber that can be elastically deformed, and can support a part of the mold body in a state where the vibration by the vibration means is buffered.

したがって、本発明の振動凝固鋳造鋳型は、鋳型支持部が固定支持部及び緩衝支持部を有し、緩衝支持部のバネ等の緩衝手段によって鋳型本体の振動を緩衝しながら支持可能となる。そのため、例えば、鋳型本体が二つに分離可能に形成され、溶湯が内部に充填されるキャビティを形成するために型閉めされた状態にあるとき、該緩衝手段(緩衝支持部)によって鋳型本体が互いの型が分離するような事態を回避することが可能となる。これにより、振動によってマクロ結晶粒の微細化を可能とするとともに、溶湯が充填されるキャビティの形状(鋳型本体の型閉め状態)を保持することができる。さらに、緩衝手段によって、振動方向が変化する際の衝撃が小さくなり、溶湯の凝固に悪影響(液相面の波打ち等)を及ぼすことがなくなる。   Therefore, in the vibration solidification casting mold of the present invention, the mold support portion has the fixed support portion and the buffer support portion, and can be supported while buffering the vibration of the mold body by the buffer means such as the spring of the buffer support portion. Therefore, for example, when the mold body is formed so as to be separable into two parts and the mold body is in a closed state to form a cavity filled with molten metal, the mold body is moved by the buffer means (buffer support part). It is possible to avoid a situation where the molds are separated from each other. Thereby, the micro crystal grains can be made finer by vibration, and the shape of the cavity filled with the molten metal (the mold closed state of the mold body) can be maintained. Furthermore, the shock when the vibration direction changes is reduced by the buffer means, and the solidification of the molten metal is not adversely affected (such as rippling of the liquid phase surface).

したがって、本発明の振動凝固鋳造鋳型によれば、振動手段がキャビティに相対する鋳型本体の鋳型外表面部に取設されている。すなわち、振動手段が溶湯が凝固して形成される鋳造製品の近傍に設けられている。これにより、振動手段の振動が確実に、凝固する溶湯に伝搬する。その結果、溶湯を振動することによるマクロ結晶粒の微細化が速やかに進行される。   Therefore, according to the vibration solidification casting mold of the present invention, the vibration means is mounted on the outer surface of the mold body of the mold body facing the cavity. That is, the vibration means is provided in the vicinity of a cast product formed by solidification of the molten metal. Thereby, the vibration of the vibration means is reliably transmitted to the molten metal. As a result, the refinement of macro crystal grains by vibrating the molten metal proceeds promptly.

一方、本発明にかかる鋳造法は、「上記に記載の振動凝固鋳造鋳型を利用する鋳造法であって、互いに分離可能に形成された振動型及び前記振動型と当接した固定型を有する鋳型本体の内部のキャビティに、高温で溶解されたアルミニウム合金の溶湯を充填する溶湯充填工程と、前記キャビティに充填された前記溶湯を冷却し、凝固させることによって鋳物製品を鋳造する鋳造工程と、前記鋳造工程によって前記溶湯の凝固が進行する過程で前記鋳型本体の前記振動型の鋳型外表面に取設された振動手段を利用して、前記鋳型本体に振動を与える振動供与工程と」を具備するものから主に構成されている。 On the other hand, casting according to the present invention, "mold with a casting method utilizing vibration solidification casting mold described above, the vibration type and the vibratory and abutting the fixed mold are separable to each other A molten metal filling step of filling a cavity inside the main body with a molten aluminum alloy melted at a high temperature; a casting step of casting a cast product by cooling and solidifying the molten metal filled in the cavity; and A vibration providing step of applying vibration to the mold body using vibration means installed on the outer surface of the vibration mold of the mold body in the course of solidification of the molten metal in the casting process. It is mainly composed of things.

したがって、本発明の鋳造法によれば、キャビティへの溶湯の充填が完了した後に、振動手段を利用して鋳型本体を振動させる。このとき、充填された溶湯は、充填完了直後から徐々に冷却され、液相から固相への相転移が開始される。そのため、係る相転移の状態で振動が与えられることにより、液相の溶湯は該振動による影響を大きく受け、凝固時に係る無用な負荷を分散した状態(均一な状態)で金属組織の凝固が進行する。これにより、マクロ結晶粒の微細化が可能となる。   Therefore, according to the casting method of the present invention, after the filling of the molten metal into the cavity is completed, the mold body is vibrated using the vibration means. At this time, the filled molten metal is gradually cooled immediately after completion of filling, and phase transition from the liquid phase to the solid phase is started. Therefore, when the vibration is given in such a phase transition state, the liquid phase molten metal is greatly affected by the vibration, and the solidification of the metal structure proceeds in a state (uniform state) in which unnecessary loads related to solidification are dispersed. To do. As a result, the macro crystal grains can be miniaturized.

一方、本発明にかかる鋳造法は、上記構成に加え、「前記振動供与工程は、前記溶湯充填工程によって前記キャビティへの前記溶湯の充填が完了してから、前記溶湯の固相率が50%以上を占めるまで前記振動の供与を継続する」ものであっても構わない。   On the other hand, the casting method according to the present invention includes, in addition to the above-described configuration, “in the vibration donating step, after the filling of the molten metal into the cavity is completed by the molten metal filling step, the solid phase ratio of the molten metal is 50%. The above-mentioned vibration may be continued until the above is occupied.

したがって、本発明の鋳造法によれば、溶湯の固相率が50%以上になるまで、振動供与工程による鋳型本体への振動の供与が継続される。ここで、前述したように、キャビティに溶湯の充填が完了した直後から、液相から固相への相転移が開始される。このとき、溶湯の充填完了直後は、液相領域が大部分を支配している(固相率=ほぼ0%)。そのため、振動供与工程によって供与される振動を液相状態の溶湯が十分に受けることが可能となる。一方、液相から固相へ完全に相転移した状態(凝固状態:固相率=100%)では、振動供与工程によって振動が供与されたとしても、該振動の影響を固相からなる鋳物製品は受けることがない。すなわち、凝固が完全に進行し、鋳物製品が鋳造された後では振動を与えることが無意味となる。そこで、固相率が50%以上になるまで、振動供与工程によって振動を供与し、それ以後は振動を供与しても顕著な作用が得られないと判断し、以後の振動を停止する。これにより、振動手段を用いた振動のタイミングを調整することにより、無駄に鋳型本体を振動させることがない。なお、固相率は、それぞれの金属または合金に対して計測された時間−温度の冷却曲線に基づいて算出することが可能である。そのため、本発明の振動凝固鋳造鋳型に、時間を計測するタイマーのような時間計測手段、及び鋳型本体の複数箇所(例えば、押し湯部、キャビティ等)の温度を計測可能な温度センサのような温度計測手段を設け、上述した冷却曲線に基づいて固相率を算出し、振動の供与の継続/停止を判断することも可能である。   Therefore, according to the casting method of the present invention, the supply of vibration to the mold body in the vibration supplying step is continued until the solid phase ratio of the molten metal reaches 50% or more. Here, as described above, the phase transition from the liquid phase to the solid phase is started immediately after the filling of the molten metal into the cavity. At this time, immediately after the filling of the molten metal is completed, the liquid phase region dominates (solid phase ratio = almost 0%). Therefore, it is possible for the melt in the liquid phase to sufficiently receive the vibration provided by the vibration providing step. On the other hand, in a state where the liquid phase completely transitions to the solid phase (solidification state: solid phase ratio = 100%), even if vibration is provided by the vibration providing step, the casting is made of the solid phase. Will not receive. In other words, it is meaningless to give vibration after solidification has completely progressed and the cast product has been cast. Therefore, vibration is provided by the vibration providing step until the solid phase ratio reaches 50% or more, and thereafter, it is determined that no significant effect is obtained even if the vibration is supplied, and the subsequent vibration is stopped. Thereby, the mold body is not vigorously vibrated by adjusting the timing of vibration using the vibration means. The solid fraction can be calculated based on a time-temperature cooling curve measured for each metal or alloy. Therefore, the vibration solidification casting mold of the present invention includes a time measurement means such as a timer for measuring time, and a temperature sensor capable of measuring the temperatures of a plurality of locations (for example, a feeder part, a cavity, etc.) of the mold body. It is also possible to provide temperature measurement means, calculate the solid phase ratio based on the above-described cooling curve, and determine whether to continue or stop the provision of vibration.

本発明の効果として、鋳型本体を振動させる振動手段を利用し、溶湯の充填完了直後から発生する液相から固相への相転移をする間に振動を与え、マクロ結晶粒の微細化を図ることができる。これにより、金属組織が微細化し、かつ均一に分布するようになる。さらに、力学的特性に優れ、「熱間割れ」や「巣」の発生などの鋳巣欠陥を生じることがなく、安定した鋳物製品を鋳造することができる。   As an effect of the present invention, vibration means is used to vibrate the mold body, and vibration is applied during the phase transition from the liquid phase to the solid phase that occurs immediately after the completion of the filling of the molten metal, so that the macro crystal grains are refined. be able to. As a result, the metal structure becomes finer and uniformly distributed. Furthermore, it is excellent in mechanical properties, and does not cause defects in the casting hole such as “hot cracking” and “nest”, so that a stable casting product can be cast.

以下、本発明の一実施形態である振動凝固鋳造鋳型1(以下、単に「鋳型1」と称す)、及びその製造法2について、図1乃至図5に基づいて説明する。ここで、図1は本実施形態の鋳型1の構成及び鋳造される鋳物製品9の一例を模式的に示す説明図であり、図2は鋳型1を利用した鋳造法2の各工程の流れを示すフローチャートであり、図3は振動条件とマクロ結晶粒の関係を示すグラフであり、図4は振動条件とミクロ組織のサイズの関係を示すグラフであり、図5は振動条件と比重値の関係を示すグラフである。なお、本実施形態では、鋳型1を利用し、重力鋳造法によってアルミニウム合金からなる鋳物製品9を鋳造するものを例示している。さらに、後述する振動条件に基づく各部位のミクロ組織のサイズ等の変化を検討するために、図1に示すような試験ピースを鋳物製品9として鋳造するものを示している。   Hereinafter, a vibration solidification casting mold 1 (hereinafter simply referred to as “mold 1”) and a method 2 for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is an explanatory view schematically showing an example of the structure of the mold 1 and a cast product 9 to be cast according to this embodiment, and FIG. 2 shows the flow of each process of the casting method 2 using the mold 1. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the vibration conditions and macro crystal grains, FIG. 4 is a graph showing the relationship between the vibration conditions and the size of the microstructure, and FIG. 5 is the relationship between the vibration conditions and the specific gravity value. It is a graph which shows. In the present embodiment, the mold 1 is used to cast a cast product 9 made of an aluminum alloy by a gravity casting method. Further, in order to examine changes in the size of the microstructure of each part based on vibration conditions described later, a test piece as shown in FIG.

本実施形態の鋳型1は、図1に主に示すように、互いに分離可能に形成された振動型3及び振動型3と当接した固定型4を有して構成された鋳型本体5と、鋳型本体5の振動型3側の鋳型外表面6に取設されたボールバイブレータからなる振動子7と、鋳型本体5の振動型3及び固定型4を開閉自在に支持する鋳型支持部8とによって主に構成されている。なお、鋳型本体5の振動型3及び固定型4を開閉自在にするためのエアシリンダ若しくは油圧シリンダ等によって形成された型開閉機構(図示しない)は、従来から周知の技術及び装置を利用することが可能であり、ここでは詳細な説明は省略する。   As shown mainly in FIG. 1, a mold body 1 of the present embodiment includes a vibration mold 3 that is separable from each other and a mold body 5 that includes a fixed mold 4 that is in contact with the vibration mold 3. A vibrator 7 made of a ball vibrator installed on the outer mold surface 6 on the vibration mold 3 side of the mold body 5 and a mold support portion 8 that supports the vibration mold 3 and the fixed mold 4 of the mold body 5 so as to be freely opened and closed. It is mainly composed. A mold opening / closing mechanism (not shown) formed by an air cylinder, a hydraulic cylinder, or the like for allowing the vibration mold 3 and the fixed mold 4 of the mold body 5 to be opened and closed uses a conventionally known technique and apparatus. The detailed description is omitted here.

また、鋳型本体5の振動型3及び固定型4は、それぞれ内部に鋳造される鋳物製品9と同形状に型彫られたキャビティ10、及び溶湯11をキャビティ10に充填するための押し湯部12が形成されている。なお、押し湯部12を介して溶湯11をキャビティ10に重力鋳造法によって充填するための溶湯充填機構(図示しない)も既に周知のものであるため、ここでは詳細な説明は省略する。   Further, the vibration mold 3 and the fixed mold 4 of the mold body 5 are respectively a cavity 10 engraved in the same shape as the casting product 9 cast therein, and a hot water supply portion 12 for filling the cavity 10 with the molten metal 11. Is formed. In addition, since the molten metal filling mechanism (not shown) for filling the molten metal 11 into the cavity 10 by the gravity casting method via the feeder 12 is already well known, detailed description is omitted here.

さらに、鋳型支持部8は、振動型3を支持し、振動子7によって供与される振動を緩衝バネ部13によって緩衝しながら支持する緩衝支持部14と、固定型4を支持する固定支持部15とを具備している。ここで、緩衝バネ部13が本発明における緩衝手段に相当する。係る構成により、型開閉機構によって型締状態とされた鋳型本体5に振動が与えられた場合であっても、緩衝支持部14によって振動による振幅を吸収しながら鋳型本体5を支持することができるようになる。なお、図1に示すように、緩衝バネ部13を有する緩衝支持部14は、振動型3に対し、少なくとも一対が取付けられている。一方、固定支持部15は、振動が与えられる鋳型本体5を強固に支持するものである。これにより、緩衝支持部14及び固定支持部15によって型締され、キャビティ10に溶湯11が充填された鋳型本体5に振動が与えられても、振動型3及び固定型4が離間するような状態を回避することができる。   Further, the mold support unit 8 supports the vibration mold 3, supports the vibration provided by the vibrator 7 while buffering the vibration by the buffer spring section 13, and the fixed support section 15 that supports the fixed mold 4. It is equipped with. Here, the buffer spring portion 13 corresponds to the buffer means in the present invention. With such a configuration, even when vibration is applied to the mold body 5 that is clamped by the mold opening and closing mechanism, the buffer body 14 can support the mold body 5 while absorbing the amplitude due to vibration. It becomes like this. As shown in FIG. 1, at least a pair of buffer support portions 14 having buffer spring portions 13 are attached to the vibration mold 3. On the other hand, the fixed support portion 15 firmly supports the mold body 5 to which vibration is applied. As a result, even if the mold body 5 is clamped by the buffer support portion 14 and the fixed support portion 15 and the cavity 10 is filled with the molten metal 11, the vibration die 3 and the fixed die 4 are separated from each other. Can be avoided.

さらに、鋳型本体5の振動型3に取設される振動子7は、前述したように鋼製のボール(図示しない)を圧縮空気のエアー圧を利用して円形空間内を高速で遠心運動させ、該運動に伴って発生する遠心力を利用して振動を得ることができるものを利用している。そのため、供給するエアーの強さ(供給量、供給圧)を変化させることにより、鋳型本体5に供与する振動の大きさまたは振動数を任意に変更することができる。なお、圧縮空気のエアー圧による振動強さ又は振動数は、鋳型本体5に型彫りされるキャビティ10の形状、換言すれば、鋳造される鋳物製品9の形状によって大きく異なる。そのため、特に限定することはできないが、例えば、本実施形態の試験ピースの形状の鋳物製品9の場合、振動強さを0.5kg/cm以上、4.0kg/cm以下に設定することができる。すなわち、4.0kg/cmより振動強さが強い場合、振動子7の近傍で所謂「面引け」が生じる。また、後述する図5のグラフに示されるように、比重値の向上する効果が上記範囲内に比べて劣る場合がある。一方、0.5kg/cm以下の振動強さでは、マクロ結晶粒を十分に微細化することができず、鋳型1を振動させることによる効果を得ることができない。そのため、上記形状の鋳物製品9の場合は、係る振動強さの範囲にすることが望ましい。なお、図1に示すように、本実施形態では、鋳型本体5の上部側である押し湯部12(測定部位D)及び鋳物製品9の上部(測定部位C)に近接するように振動子7が取付けられている。 Further, as described above, the vibrator 7 installed on the vibration mold 3 of the mold body 5 causes a steel ball (not shown) to centrifugally move in a circular space at high speed using the air pressure of compressed air. The thing which can obtain a vibration using the centrifugal force which generate | occur | produces with this motion is utilized. Therefore, the magnitude or frequency of vibration provided to the mold body 5 can be arbitrarily changed by changing the strength (supply amount, supply pressure) of the supplied air. Note that the vibration strength or frequency of the compressed air due to the air pressure varies greatly depending on the shape of the cavity 10 engraved in the mold body 5, in other words, the shape of the cast product 9 to be cast. Therefore, it is not possible to specifically limited, for example, in the case of casting products 9 of the shape of the test piece embodiment, the vibration strength of 0.5 kg / cm 2 or more, it is set to less than 4.0 kg / cm 2 Can do. That is, when the vibration strength is higher than 4.0 kg / cm 2 , so-called “surface shrinkage” occurs in the vicinity of the vibrator 7. Further, as shown in the graph of FIG. 5 described later, the effect of improving the specific gravity value may be inferior compared with the above range. On the other hand, when the vibration strength is 0.5 kg / cm 2 or less, the macro crystal grains cannot be sufficiently refined, and the effect of vibrating the mold 1 cannot be obtained. Therefore, in the case of the cast product 9 having the above-mentioned shape, it is desirable to set the vibration strength within the range. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the vibrator 7 is disposed so as to be close to the feeder 12 (measurement site D) that is the upper side of the mold body 5 and the upper portion (measurement site C) of the cast product 9. Is installed.

なお、本実施形態では、振動子7は、振動型3の内面に型彫られたキャビティ10に相対する鋳型外表面6に設けられている。これにより、振動子7によって発生した振動は、キャビティ10に充填された溶湯11にロスなく伝達される。そのため、鋳型本体5を振動させることによって得られる効果を十分に享受することが可能となる。   In this embodiment, the vibrator 7 is provided on the outer surface 6 of the mold facing the cavity 10 carved on the inner surface of the vibration mold 3. Thereby, the vibration generated by the vibrator 7 is transmitted to the molten metal 11 filled in the cavity 10 without loss. Therefore, it is possible to fully enjoy the effects obtained by vibrating the mold body 5.

次に、本実施形態の鋳型1を利用した鋳造法2の具体例を図2のフローチャートに基づいて説明する。始めに、型開閉機構(図示しない)を利用して互いに分離可能に形成された振動型3及び固定型4の型面3a,4a同士を密着させ、鋳造する鋳物製品9の形状を構成するキャビティ10を鋳型本体5の内部に形成する(型締工程S1)。なお、型締された鋳型本体5は予め300℃に加熱されている。   Next, a specific example of the casting method 2 using the mold 1 of this embodiment will be described based on the flowchart of FIG. First, a cavity that forms the shape of a casting product 9 to be cast by closely contacting the mold surfaces 3a and 4a of the vibration mold 3 and the fixed mold 4 that are separable from each other using a mold opening / closing mechanism (not shown). 10 is formed inside the mold body 5 (clamping step S1). The mold body 5 that has been clamped is heated to 300 ° C. in advance.

その後、溶湯充填機構(図示しない)を利用して、鋳型本体5のキャビティ10に連通して設けられた押し湯部12の溶湯口12aから溶湯11を流し込む(溶湯充填工程S2)。ここで、溶湯11は高温で溶解されたアルミニウム合金であり、液相で支配されている(固相率=0%に相当)。さらに、係る溶湯11は、振動による金属組織の微細化を確認するために、通常は結晶粒微細化剤として添加されるチタン、ボロン、ジルコニウム等を添加しないものが使用されている。このとき、キャビティ10への充填が完了した直後から溶湯11は、液相から固相への相転移(凝固)が開始され、係る液相から固相への相転移が完全に完了することによって溶湯11が鋳物製品9として鋳造される(鋳造工程S3)。 Thereafter, using a molten metal filling mechanism (not shown), the molten metal 11 is poured from the molten metal port 12a of the feeder 12 provided in communication with the cavity 10 of the mold body 5 (molten filling step S2). Here, the molten metal 11 is an aluminum alloy melted at a high temperature and is controlled by a liquid phase (corresponding to a solid phase ratio = 0%). Further, as the molten metal 11, in order to confirm the refinement of the metal structure due to vibration, a melt that does not contain titanium, boron, zirconium, or the like that is usually added as a crystal grain refiner is used. At this time, immediately after the filling of the cavity 10 is completed, the molten metal 11 starts the phase transition (solidification) from the liquid phase to the solid phase, and the phase transition from the liquid phase to the solid phase is completely completed. The molten metal 11 is cast as a cast product 9 (casting step S3).

ここで、本実施形態の鋳造法2は、溶湯充填工程S2によってキャビティ10への溶湯11の充填が完了し、鋳造工程S3による溶湯11の凝固が進行する間に、同時に振動子7を作動させ、鋳型本体5に所定の振動数の振動(図1の矢印V参照)が供与される(振動供与工程S4)。さらに、係る振動の際に、緩衝支持部14の緩衝バネ部13によって振動型3が支持されているため、水平方向に働く力を緩衝しながら振動を行うことができる。これにより、振動が振幅の頂点に達し、振動方向が変化する際の衝撃が小さくなる。その結果、凝固して鋳造される鋳物製品9の品質に悪影響を及ぼすことがない。   Here, in the casting method 2 of the present embodiment, the filling of the molten metal 11 into the cavity 10 is completed by the molten metal filling step S2, and the solidification of the molten metal 11 by the casting step S3 proceeds, so that the vibrator 7 is operated simultaneously. Then, a vibration having a predetermined frequency (see arrow V in FIG. 1) is provided to the mold body 5 (vibration providing step S4). Furthermore, since the vibration mold 3 is supported by the buffer spring portion 13 of the buffer support portion 14 during such vibration, vibration can be performed while buffering the force acting in the horizontal direction. Thereby, the vibration reaches the peak of the amplitude, and the impact when the vibration direction changes is reduced. As a result, the quality of the cast product 9 to be solidified and cast is not adversely affected.

その後、溶湯11の固相率が50%を越えるとアルミニウム合金の冷却曲線から判断されると、鋳型本体5に振動の供与を停止する(振動停止工程S5)。なお、固相率50%の判断は、原則として冷却曲線に基づき、また、溶湯の充填完了から計測された経過時間及び鋳型本体5に取設された温度センサ等によって総合的に判断するものであっても構わない。   Thereafter, when the solid phase ratio of the molten metal 11 exceeds 50%, if it is judged from the cooling curve of the aluminum alloy, the supply of vibration to the mold body 5 is stopped (vibration stopping step S5). The determination of the solid phase ratio of 50% is based on the cooling curve in principle, and is comprehensively determined based on the elapsed time measured from the completion of the molten metal filling and the temperature sensor installed in the mold body 5. It does not matter.

なお、振動の供与を停止した後も溶湯11を液相から固相へと相転移させる鋳造工程S3は継続して行われる。なお、液相から固相への変化とともに高温の溶湯11は徐々に熱を喪失し、温度が変化する。その後、固相率が100%に達し、液相から固相への相転移が完全に終端し、鋳造が完了すると、キャビティ10から鋳造後の鋳物製品9を取り出すために振動型3及び固定型4を互いに離間させるように型開きをする(型開工程S6)。これにより、振動を与えながら鋳造された鋳物製品9が完成する。   Note that the casting step S3 in which the molten metal 11 is phase-shifted from the liquid phase to the solid phase is continuously performed even after the supply of vibration is stopped. Note that with the change from the liquid phase to the solid phase, the high-temperature molten metal 11 gradually loses heat, and the temperature changes. Thereafter, the solid phase ratio reaches 100%, the phase transition from the liquid phase to the solid phase is completely terminated, and when the casting is completed, the vibrating mold 3 and the stationary mold are used to take out the cast product 9 after casting from the cavity 10. The mold is opened so that 4 are separated from each other (mold opening step S6). Thereby, the cast product 9 cast while giving vibration is completed.

以上、説明したように、本実施形態の鋳型1、及び鋳型1を利用した鋳造法2によれば、キャビティ10に溶湯11が充填された鋳型本体5に対し、所定の振動数によって振動が与えられる。これにより、鋳巣欠陥等の鋳造時における不良の発生を少なくすることができる。特に、鋳型本体5を振動させる振動子7をキャビティ10の近傍の鋳型外表面6に取設することにより、発生する振動をロスなく溶湯11まで伝達することができる。さらに、振動を与える振動供与工程S4が溶湯11の充填から、固相率が50%以上になるまで継続されることにより、主に液相によって支配された状態の溶湯11に振動を効果的に与え、鋳巣欠陥の生成を回避することができる。   As described above, according to the mold 1 of this embodiment and the casting method 2 using the mold 1, the mold body 5 in which the cavity 10 is filled with the molten metal 11 is vibrated at a predetermined frequency. It is done. Thereby, generation | occurrence | production of the defect at the time of casting, such as a casting hole defect, can be decreased. In particular, by installing the vibrator 7 for vibrating the mold body 5 on the outer surface 6 of the mold near the cavity 10, the generated vibration can be transmitted to the molten metal 11 without loss. Furthermore, the vibration providing step S4 for applying vibration is continued from the filling of the molten metal 11 until the solid phase ratio becomes 50% or more, so that vibration is effectively applied to the molten metal 11 mainly controlled by the liquid phase. It is possible to avoid the formation of casting hole defects.

次に、本実施形態の鋳型1を利用して鋳造された鋳物製品9(試験ピース)における振動条件V1等と、測定されたマクロ結晶粒サイズ、ミクロ組織サイズ、及び比重値のそれぞれの関係を示すグラフ(図3乃至図5)に基づいて振動による効果を示す。ここで、各グラフ中の振動条件V1乃至V4は、下記のように設定されている。
すなわち、
V1:振動なし(◆)
V2:振動有り・振動タイミング=充填後0s・エアー圧=4.9kg/cm(■)
V3:振動有り・振動タイミング=充填後0s・エアー圧=3.0kg/cm(●)
V4:振動有り・振動タイミング=充填後5s・エアー圧4.9kg/cm (▲)
である。
これにより、振動の有無、振動を開始するタイミング、及びエアー圧の強弱をそれぞれ変化させることにより、試験ピース(鋳物製品9)の各測定部位A,B,C,Dの値にどのような違いが観察されるかを確認した。ここで、測定部位Aは、試験ピースの下端部、測定部位Bは試験ピースの中央部、測定部位Cは試験ピースの上端部、及び測定部位Dは押し湯部12に相当する箇所である。なお、振動条件V2及び振動条件V3における振動タイミングが溶湯11の充填後0s、すなわち充填完了直後は固相率は約0%であり、一方、振動条件V4における振動タイミングが溶湯11の充填後5sを経過した状態では、固相率は約20%を示している。
Next, the relationship between the vibration condition V1 and the like in the cast product 9 (test piece) cast using the mold 1 of the present embodiment, and the measured macro crystal grain size, microstructure size, and specific gravity value are as follows. The effects of vibration are shown based on the graphs shown (FIGS. 3 to 5). Here, the vibration conditions V1 to V4 in each graph are set as follows.
That is,
V1: No vibration (◆)
V2: with vibrations, vibration timing = 0 s after filling, air pressure = 4.9 kg / cm 2 (■)
V3: with vibration, vibration timing = 0 s after filling, air pressure = 3.0 kg / cm 2 (●)
V4: With vibration, vibration timing = 5 s after filling, air pressure 4.9 kg / cm 2 (▲)
It is.
Thus, by changing the presence / absence of vibration, the timing of starting vibration, and the strength of air pressure, what is the difference in the values of each measurement site A, B, C, D of the test piece (cast product 9) Was observed. Here, the measurement site A is the lower end portion of the test piece, the measurement site B is the center portion of the test piece, the measurement site C is the upper end portion of the test piece, and the measurement site D is the location corresponding to the feeder 12. Note that the vibration timing in the vibration condition V2 and the vibration condition V3 is 0 s after the filling of the molten metal 11, that is, immediately after the filling is completed, the solid phase ratio is about 0%, while the vibration timing in the vibration condition V4 is 5 s after the filling of the molten metal 11. In the state after elapse of time, the solid phase ratio shows about 20%.

図3に示すように、振動子7によって振動を与えることにより(振動条件V2乃至振動条件V4)、いずれの測定部位A等でもマクロ結晶粒のサイズが、振動を与えない場合(振動条件V1)と比べて小さくなることが観察された。すなわち、本実施形態の鋳型1によってマクロ結晶粒を微細化することが確認された。具体的に示すと、振動を与えない場合、マクロ結晶粒のサイズは、約500〜600μmを示すのに対し、振動を与えたものは、300〜400μmの値を示した。しかしながら、鋳物製品9の測定部位Aに相当する箇所、換言すると溶湯口12aから最も離れた部位では振動の有無によるマクロ結晶粒のサイズの影響はほとんどなかった。係る部位に到達した溶湯11は、振動子7による振動が開始されるまでの時間(すなわち、充填が完了するまでの時間)が最も長く、既に液相から固相への相転移が溶湯11の充填時に既に始まっている可能性が高い。そのため、測定部位Aでは振動の有無によるサイズの影響があまり大きくないことが示された。また、図3では、振動条件V2及び振動条件V4では、ほとんどマクロ結晶粒のサイズに違いは見られなかった。すなわち、振動タイミングを充填完了後から5s経過した後に設定しても、完了直後とほぼ同等の値が示された。これにより、固相率が20%程度の状態であっても振動による効果を享受することが確認される。加えて、振動条件V2及び振動条件V3を比較することにより、振動子7に供給されるエアー圧が大きな方が、換言すると、振動の強度が強いと、よりマクロ結晶粒の微細化を促進することが確認された。特に、従来の結晶粒微細化剤を全く添加しない条件であっても、金属組織の微細化を促進することができるため、結晶粒微細化剤を添加する作業を省略し、かつ、これらに要する原材料コストを削減することもできる。   As shown in FIG. 3, when the vibration is given by the vibrator 7 (vibration condition V2 to vibration condition V4), the size of the macro crystal grain does not give vibration at any measurement site A or the like (vibration condition V1). It was observed to be smaller than That is, it was confirmed that the macro crystal grains were refined by the mold 1 of the present embodiment. Specifically, when no vibration is applied, the size of the macro crystal grains is about 500 to 600 μm, while those with vibration show values of 300 to 400 μm. However, in the part corresponding to the measurement part A of the cast product 9, in other words, the part farthest from the molten metal inlet 12a, there was almost no influence of the size of the macro crystal grains due to the presence or absence of vibration. The molten metal 11 that has reached such a site has the longest time until vibration by the vibrator 7 is started (that is, the time until filling is completed), and the phase transition from the liquid phase to the solid phase has already occurred in the molten metal 11. It is likely that it has already begun at the time of filling. Therefore, it was shown that the size of the measurement site A due to the presence or absence of vibration is not so large. Moreover, in FIG. 3, there was almost no difference in the size of the macro crystal grains under the vibration condition V2 and the vibration condition V4. That is, even if the vibration timing is set after 5 seconds have elapsed from completion of filling, a value almost equal to that immediately after completion is shown. This confirms that the effect of vibration is enjoyed even when the solid fraction is about 20%. In addition, by comparing the vibration condition V2 and the vibration condition V3, the larger the air pressure supplied to the vibrator 7, in other words, the stronger the vibration strength, the more the refinement of the macro crystal grains is promoted. It was confirmed. In particular, since the refinement of the metal structure can be promoted even under conditions where no conventional crystal grain refiner is added, the work of adding the crystal grain refiner is omitted and required. Raw material costs can also be reduced.

また、図4は鋳造された鋳物製品9のミクロ組織のサイズ(DAS)を測定部位A等毎に比較してグラフ化したものである。これによると、振動子7に近接した測定部位D及び測定部位Cの箇所は、DASサイズが、測定部位A及び測定部位Bに比べて大きくなっている。そのため、本実施形態のように、上部側に設けられた押し湯部12から溶湯11を充填する場合には、押し湯部12を除いた位置に振動子7を少なくとも一つ以上設けることにより、DASサイズを細かくすることが可能となる。さらに、図5に示すように、エアー圧の違いによって比重値の値が変化することが示された。特に、測定部位Cでは、エアー圧が3.0kg/cmに比べ、4.9kg/cmの比重値が低くなることが確認された。これにより、振動強さが高くなりすぎると、比重値の低下や振動による「面引け」などを生じる可能性が高くなることが示された。そのため、本実施形態の場合は、振動子7による振動を例えば、4.0kg/cm以下にすることが望ましいと考えられる。なお、エアー圧による振動強さ及びそれに伴う振動数は、鋳造する鋳物製品9の形状及びその他の鋳造条件に大きく依存するものであり、上記に示した数値はあくまでも一例に過ぎないものである。 FIG. 4 is a graph comparing the size (DAS) of the microstructure of the cast product 9 that is cast for each measurement site A and the like. According to this, the DAS size of the measurement part D and the measurement part C close to the vibrator 7 is larger than that of the measurement part A and the measurement part B. Therefore, as in this embodiment, when filling the molten metal 11 from the feeder 12 provided on the upper side, by providing at least one vibrator 7 at a position excluding the feeder 12, The DAS size can be reduced. Furthermore, as shown in FIG. 5, it was shown that the value of specific gravity changes with the difference in air pressure. In particular, the measurement site C, air pressure compared to 3.0 kg / cm 2, the specific gravity value of 4.9 kg / cm 2 was confirmed to be lower. As a result, it was shown that if the vibration strength becomes too high, there is a high possibility of causing a decrease in specific gravity value or “surface shrinkage” due to vibration. Therefore, in the case of the present embodiment, it is considered desirable to reduce the vibration by the vibrator 7 to 4.0 kg / cm 2 or less, for example. Note that the vibration strength due to air pressure and the vibration frequency associated therewith greatly depend on the shape of the cast product 9 to be cast and other casting conditions, and the above-described numerical values are merely examples.

以上説明したように、本実施形態の鋳型1及び鋳型1を利用した鋳造法2によれば、キャビティ10に充填された溶湯11が液相から固相へと相転移する際に、鋳型1に適切な振動を加えることにより、鋳物製品9の金属組織のマクロ結晶粒を微細化することができる。これにより、鋳物製品9の品質が安定する。加えて、鋳造時における鋳巣欠陥等の不良を可能な限り少なくすることができる。   As described above, according to the casting method 2 using the casting mold 1 and the casting mold 1 of the present embodiment, when the molten metal 11 filled in the cavity 10 undergoes a phase transition from the liquid phase to the solid phase, By applying appropriate vibration, the macro crystal grains of the metal structure of the cast product 9 can be refined. Thereby, the quality of the casting product 9 is stabilized. In addition, it is possible to reduce defects such as casting hole defects during casting as much as possible.

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。   The present invention has been described with reference to preferred embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention as described below. And design changes are possible.

すなわち、本実施形態の鋳型1及び鋳造法2において示した鋳物製品9及び各鋳造条件等に本発明は限定されるものではない。特に、振動を与えるエアー圧による振動強さ及び鋳型本体5の振動数は、鋳造する鋳物製品9の形状によって大きく変化するものであり、個々に設定する必要がある。加えて、本実施形態において、振動を供与する振動手段としてボールバイブレータからなる振動子7を用いるものを示したが、これに限定されるものではなく、電磁的或いは機械的な手法によって鋳型本体5に振動を与えることが可能な従来から周知の振動手段を用いるものであっても構わない。しかしながら、係る鋳造は高温で溶解した溶湯11を用いる高温下で行われるものであり、耐熱性及び耐久性等が求められる。そのため、電子機器等の比較的熱に弱い部品から構成されるものよりも、本実施形態で示し、粉体輸送などに利用される実績のあるボールバイブレータを用いるものが高い安定性を有しているものと思われる。また、本実施形態では、鋳型1に一つの振動子7を取設するものを示したが、振動子7の個数は一つに限定されるものではない。すなわち、一つの鋳型1に対して複数の振動子7を各所に取付け、同時に振動させることにより、本発明の振動をキャビティ10内の全ての箇所の溶湯11に対して伝達することができる。これにより、鋳造される鋳物製品9の金属組織全体が、マクロ結晶粒が微細化した状態となる。   That is, the present invention is not limited to the casting product 9 and the casting conditions shown in the mold 1 and the casting method 2 of the present embodiment. In particular, the vibration strength due to the air pressure giving vibration and the vibration frequency of the mold body 5 vary greatly depending on the shape of the cast product 9 to be cast, and need to be set individually. In addition, in the present embodiment, the vibrator 7 made of a ball vibrator is used as the vibration means for providing vibration. However, the present invention is not limited to this, and the mold main body 5 is electromagnetically or mechanically used. Conventionally known vibration means capable of applying vibration to the head may be used. However, such casting is performed at a high temperature using the molten metal 11 melted at a high temperature, and heat resistance and durability are required. Therefore, the one using a ball vibrator that has been proven in this embodiment and used for powder transportation has higher stability than the one composed of relatively heat-sensitive parts such as electronic equipment. It seems that there is. In the present embodiment, a single vibrator 7 is provided on the mold 1, but the number of vibrators 7 is not limited to one. That is, the vibration of the present invention can be transmitted to the molten metal 11 at all locations in the cavity 10 by attaching a plurality of vibrators 7 to various locations on one mold 1 and simultaneously vibrating the same. Thereby, the whole metal structure of the cast product 9 to be cast is in a state in which the macro crystal grains are refined.

本実施形態の鋳型の構成及び鋳造される鋳物製品の一例を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically an example of the structure of the casting_mold | template of this embodiment, and the cast product cast. 鋳型を利用した鋳造法の各工程の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of each process of the casting method using a casting_mold | template. 振動条件とマクロ結晶粒の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between vibration conditions and a macrocrystal grain. 振動条件とミクロ組織サイズの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between vibration conditions and a microstructure size. 振動条件と比重値の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a vibration condition and specific gravity value.

符号の説明Explanation of symbols

1 鋳型(振動凝固鋳造鋳型)
2 振動凝固鋳造鋳型の鋳造法(その鋳造法)
3 振動型
4 固定型
5 鋳型本体
6 鋳型外表面
7 振動子(振動手段)
8 鋳型支持部
9 鋳物製品
10 キャビティ
11 溶湯
13 緩衝バネ部(緩衝手段)
14 緩衝支持部
15 固定支持部
S2 溶湯充填工程
S3 鋳造工程
S4 振動供与工程
1 Mold (vibrating solidification casting mold)
2 Casting method of vibration solidification casting mold (casting method)
3 Vibration type 4 Fixed type 5 Mold body 6 Mold outer surface 7 Vibrator (vibration means)
8 Mold support part 9 Cast product 10 Cavity 11 Molten metal 13 Buffer spring part (buffer means)
14 Buffer support part 15 Fixed support part S2 Molten metal filling process S3 Casting process S4 Vibration donating process

Claims (3)

アルミニウム合金の溶湯の充填されるキャビティを内部に有し、互いに分離可能に形成された振動型及び前記振動型と当接した固定型を有する鋳型本体と、
前記キャビティに相対する前記鋳型本体の前記振動型の前記鋳型外表面に取設され、前記キャビティに充填された前記溶湯を凝固させて鋳物製品を鋳造する間、前記振動型を振動させる振動手段と、
記振動手段によって供与される振動を緩衝しながら前記鋳型本体の振動型を支持する緩衝支持部、及び、前記鋳型本体の前記固定型を支持する固定支持部、を有し、分離可能に形成された前記鋳型本体の前記振動型及び前記固定型を開閉可能に支持する鋳型支持部と
を具備することを特徴とする振動凝固鋳造鋳型。
A mold body having a cavity filled with a molten aluminum alloy, a vibration mold formed so as to be separable from each other, and a fixed mold in contact with the vibration mold;
Is To設in the mold outer surface of the vibrating opposing the mold body to the cavity, while solidifying the molten metal filled in the cavity to cast a cast product, vibrating means for vibrating the vibratory When,
Buffer support portion for supporting the vibrating of the mold body while buffering vibrations granted by the previous SL vibrating means, and has a fixed support portion, for supporting the fixed die of the mold body, separably formed A vibration coagulation casting mold, comprising: a mold support portion that supports the vibration mold and the fixed mold of the mold body that can be opened and closed.
請求項1に記載の振動凝固鋳造鋳型を利用する鋳造法であって、
互いに分離可能に形成された振動型及び前記振動型と当接した固定型を有する鋳型本体の内部のキャビティに、高温で溶解されたアルミニウム合金の溶湯を充填する溶湯充填工程と、
前記キャビティに充填された前記溶湯を冷却し、凝固させることによって鋳物製品を鋳造する鋳造工程と、
前記鋳造工程によって前記溶湯の凝固が進行する過程で前記鋳型本体の前記振動型の鋳型外表面に取設された振動手段を利用して、前記鋳型本体に振動を与える振動供与工程と
を具備することを特徴とする鋳造法。
A casting method using the vibration solidification casting mold according to claim 1,
A molten metal filling step of filling a cavity inside a mold main body having a vibration mold formed so as to be separable from each other and a fixed mold in contact with the vibration mold;
A casting step of casting a cast product by cooling and solidifying the molten metal filled in the cavity;
A vibration providing step of applying vibration to the mold body using vibration means installed on the outer surface of the vibration mold of the mold body in the course of solidification of the molten metal in the casting process. A casting method characterized by that.
前記振動供与工程は、
前記溶湯充填工程によって前記キャビティへの前記溶湯の充填が完了してから、前記溶湯の固相率が50%以上を占めるまで前記振動の供与を継続することを特徴とする請求項2に記載の鋳造法。
The vibration donating step includes
The supply of the vibration is continued until the solid phase ratio of the molten metal occupies 50% or more after the filling of the molten metal into the cavity is completed by the molten metal filling step. Casting method.
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