JP4657717B2 - 形成部品の半固体成形で使用するための金属スラリー材料を生成するための装置 - Google Patents
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Description
(1)攪拌:機械的攪拌又は電磁攪拌
(2) 振動:低周波振動、高周波数の波、電気的衝撃、又は、電磁波
(3) 等軸結晶性核形成:急速過冷却、粒子精製
(4) オスワルド成熟及び粗化:合金を長時間に亘って半固体温度に保持する。
・振動の高い減衰効果
・電磁波の小さい貫通深さ
・急速過冷却に対する高い潜熱
・粒子生成を追加するための追加のコスト及びリサイクル問題
・自然の成熟は長時間を要し、短いサイクル時間を除外する。
本発明の更なる形態、実施例、目的、特徴、効果、利点及び態様は、図面及び本明細書で提供された説明から明らかとなろう。
径方向内側に配置されるのが好ましい。より詳しくは、内側通路120を通って流れる冷却空気は、外側通路122を通って流れる冷却空気よりも低い温度である。熱輸送効率を最大にするためには、冷却空気を含む内側通路120は、より高温の位置に近接して、即ち容器20に隣接した位置に配置される。他方では、対流的熱輸送を通って温められた空気を含む外側通路122は、より温度が低下された位置に配置される。かくして、内側及び外側通路120、122の特定の配置は、容器20及びその内部に含まれる金属から熱を抽出するための熱ジャケット30の能力を最大にするように機能する。
Claims (43)
- 半固体成形で使用するための金属スラリー材料を生成するための装置であって、
金属スラリー材料を含み、且つ、外側表面を有する内部空間を画定する容器と、
前記容器の前記外側表面と熱伝達した状態で配置された内側表面を有し、それら表面の間で熱輸送をもたらす熱ジャケットと、
を備え、
前記容器の外側表面及び前記熱ジャケットの内側表面のうち少なくとも1つは、少なくとも1つの溝を備え、これにより、対流熱輸送が生じる領域が、前記少なくとも1つの溝に正対する領域に制限される、装置。 - 前記容器は、長さ方向軸を備え、前記少なくとも1つの溝は、前記長さ方向軸方向にずらして配置された複数の溝を備える、請求項1に記載の装置。
- 前記複数の溝は、前記容器及び前記熱ジャケットのうちの少なくとも1つの周面に沿って延在する、請求項2に記載の装置。
- 前記複数の溝は、前記容器の前記外側表面に沿って延在する、請求項3に記載の装置。
- 前記複数の溝の隣接する溝は、非均一なオフセット距離により軸方向にずらして配置されている、請求項2に記載の装置。
- 前記容器は、開放端部及び反対側の閉鎖端部を有し、前記非均一なオフセット距離は該閉鎖端部に向かって次第に増大する、請求項5に記載の装置。
- 前記容器は、開放端部及び反対側の閉鎖端部を有し、前記複数の溝のうち一つの溝は前記開放端部に隣接して配置され、且つ、該複数の溝のうち別の溝の軸方向幅よりも大きい軸方向幅を有する、請求項2に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの溝は、所定の溝幅及び溝深さを有し、該溝幅は該溝深さよりも大きい、請求項1に記載の装置。
- 前記溝幅は前記溝深さの少なくとも2倍である、請求項8に記載の装置。
- 前記容器の前記外側表面は、伝導熱輸送が行われる領域である複数の第1の部分と、対流熱輸送が行われる領域である複数の第2の部分とを備え、
前記少なくとも1つの溝は、前記容器の外側表面の第2の部分、又は前記熱ジャケットの内側表面において前記容器の外側表面の第2の部分と向き合った部分に形成され、
前記容器の前記外側表面の第1の部分は、伝導熱輸送をもたらすように、前記熱ジャケットの前記内側表面に近接して配置され、
前記容器の前記外側表面の第2の部分は、対流熱輸送をもたらすように、前記少なくとも1つの溝により、前記熱ジャケットの前記内側表面から隔てられている、請求項1に記載の装置。 - 前記外側表面の前記第1及び第2の部分は、前記容器の周面に沿って延在する、請求項10に記載の装置。
- 前記熱ジャケットの少なくとも一部分の回りに配置されたステーターを更に備え、該ステーターは、前記容器内に含まれる前記金属スラリー材料に電磁攪拌力を与えるように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記熱ジャケットは、熱輸送媒体を運ぶように構成された複数の軸上通路を備え、該熱輸送媒体は、前記熱ジャケット及び前記容器の間で前記熱輸送をもたらすため前記複数の通路を通って流れる、請求項1に記載の装置。
- 前記容器は、前記容器から前記金属スラリー材料の吐出を容易にするような傾斜角度を有する状態へと傾転することが可能となっている、請求項1に記載の装置。
- 前記容器から前記金属スラリー材料を吐出するための手段を更に備える、請求項1に記載の装置。
- 前記容器は、該容器から金属スラリー材料を吐出するため前記内部空間に向けて軸方向に移動可能である、可動端部壁を備える、請求項1に記載の装置。
- 前記金属スラリー材料は、前記容器からショットスリーブ内に吐出され、形成部品へと実質的に直ちに成形される、請求項16に記載の装置。
- 前記金属スラリー材料は、前記容器が実質的に水平配置にあるとき前記容器から吐出される、請求項17に記載の装置。
- 前記金属スラリー材料は、前記容器から、直接、鋳型へと吐出され、形成部品へと実質的に直ちに成形される、請求項16に記載の装置。
- 前記熱ジャケットは、内部通路を画定し、該容器は、前記熱ジャケットの前記内部通路内に取り外し可能に配置されている、請求項1に記載の装置。
- 前記容器の前記外側表面は、テーパー形成され、これに対応して前記熱ジャケットの前記内側表面がテーパー形成され、これにより前記容器が前記熱ジャケットの前記内部通路内に取り外し可能に配置されているとき、該容器の前記外側表面が前記熱ジャケットの前記内側表面に伝導熱輸送をもたらす程度に近接して配置される、請求項20に記載の装置。
- 前記熱ジャケットは、液体金属母剤に分散された丸みを帯びた固体粒子からなる微細構造を有する半固体材料を形成するため、前記容器内に含まれる金属スラリー材料の冷却率を制御するように構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記冷却率は、毎秒1℃乃至毎秒10℃である、請求項22に記載の装置。
- 前記冷却率は、毎秒0.5℃乃至毎秒5℃である、請求項23に記載の装置。
- 半固体成形で使用するための金属スラリー材料を生成するための装置であって、
前記金属スラリー材料を含み、外側表面を有する内部空間を画定する容器と、
前記容器の前記外側表面と熱伝達が可能な状態に配置された内側表面を有する熱ジャケットと、
を備え、
前記熱ジャケットの前記内側表面は、伝導熱輸送が行われる領域である複数の第1の部分と、対流熱輸送が行われる領域である複数の第2の部分とを備え、
前記容器の前記外側表面は、前記熱ジャケットの内側表面の第1の部分と向き合う位置に設けられ伝導熱輸送が行われる領域である複数の第1の部分と、前記熱ジャケットの内側表面の第2の部分と向き合う位置に設けられ対流熱輸送が行われる領域である複数の第2の部分とを備え、
前記熱ジャケットの前記内側表面の第1の部分と前記容器の前記外側表面の第1の部分とは、伝導熱輸送を容易にする程度に、互いに近接して配置され、
前記熱ジャケットの前記内側表面の第2の部分と前記容器の前記外側表面の第2の部分とは、対流熱輸送を容易にするため少なくとも1つの空気隙間を形成するように間隔を隔てられている、装置。 - 前記空気隙間は、前記内側表面及び前記外側表面のうち一つに形成された溝により形成されている、請求項25に記載の装置。
- 前記溝は、前記容器の前記外側表面に沿って延在する、請求項26に記載の装置。
- 前記容器は、長さ方向軸を備え、
前記外側表面の複数の第2の部分は、前記長さ方向軸の方向に互いに間隔を隔てて配置され、これにより、軸方向にずらして配置された複数の前記空気隙間を形成している、請求項26に記載の装置。 - 前記複数の空気隙間は、前記容器の前記外側表面の周囲に延在する、請求項28に記載の装置。
- 半固体成形で使用するための金属スラリー材料を生成するための装置であって、
前記金属スラリー材料を含む内部空間を画定する容器と、
前記容器の少なくとも一部分を収容するようにサイズが定められ形成された内部通路を画定する熱ジャケットと、
を備え、
前記容器及び前記熱ジャケットのうち少なくとも1つは、少なくとも1つの溝を画定し、
前記容器の前記少なくとも一部分は、該容器を前記熱ジャケットと熱伝達が可能な状態に配置してそれらの間で熱輸送をもたらすため該熱ジャケットの前記内部通路内に配置され、対流熱輸送は前記少なくとも1つの溝に正対した領域に制限される、前記装置。 - 前記容器は、長さ方向軸を備え、前記少なくとも1つの溝は、前記長さ方向軸方向にずらして配置された複数の溝である、請求項30に記載の装置。
- 前記複数の軸方向にオフセットされた溝は、前記容器及び前記熱ジャケットのうち少なくとも1つの表面に沿って延在する、請求項31に記載の装置。
- 前記複数の溝は、前記容器の外側表面に沿って延在する、請求項32に記載の装置。
- 前記容器の外側表面は、伝導熱輸送が行われる領域である複数の第1の部分と、対流熱輸送が行われる領域である複数の第2の部分とを備え、
前記少なくとも1つの溝は、前記容器の第2の部分、又は前記熱ジャケットにおいて前記容器の第2の部分と向き合った部分に形成され、
前記容器の第1の部分は、伝導熱輸送をもたらす程度に、前記熱ジャケットに近接して配置され、
前記容器の第2の部分は、対流熱輸送をもたらすように、前記少なくとも1つの溝により、前記熱ジャケットから間隔を隔てられている、請求項30に記載の装置。 - 前記外側表面の前記第1の部分と前記第2の部分とは、前記容器の周面に沿って延在する、請求項34に記載の装置。
- 前記容器は、テーパー形成された外側表面を備え、前記熱ジャケットは前記容器の該テーパー形成された外側表面に対応したテーパー形成された内側表面を備え、これにより前記容器が前記熱ジャケットの前記内部通路内に取り外し可能に配置されているとき、該容器の前記外側表面が前記熱ジャケットの前記内側表面に伝導熱輸送をもたらす程度に近接して配置される、請求項30に記載の装置。
- 前記熱ジャケットの少なくとも一部分の回りに配置されたステーターを更に備え、該ステーターは、前記容器内に含まれる前記金属スラリー材料に電磁攪拌力を与えるように構成されている、請求項30に記載の装置。
- 前記容器から前記金属スラリー材料を吐出し、該金属スラリー材料が形成部品へと実質的に直ちに成形されるようにした手段を更に備える、請求項30に記載の装置。
- 前記容器は、該容器から前記金属スラリー材料を吐出して該金属スラリー材料を形成部品へと実質的に直ちに成形するため前記内部空間に向けて軸方向に移動可能な可動端部壁を備える、請求項30に記載の装置。
- 半固体成形で使用するための金属スラリー材料を生成するための装置であって、
内側部分と外側部分とを備えた温度制御式容器組立体を備え、
前記内側部分は、金属スラリー材料を収容するための内部空間を画定し、前記外側部分は、前記内側部分の少なくとも一部分の回りに配置され、
前記内側部分は、前記外側部分との間の熱輸送が効果的に行われるように、前記外側部分の内側表面と熱伝達が可能な状態に配置された外側表面を有し、
前記内側表面と前記外側表面との少なくとも1つは、少なくとも1つの溝を備え、これにより、対流熱輸送が生じる領域が、前記少なくとも1つの溝と正対する領域に制限される、装置。 - 前記容器組立体は、長さ方向軸を備え、
前記少なくとも1つの溝は、前記長さ方向軸方向にずらして配置された複数の溝である、請求項40に記載の装置。 - 前記複数の溝は、前記容器組立体の前記内側部分の前記外側表面の周囲に延在する、請求項41に記載の装置。
- 前記内側部分の前記外側表面は、伝導熱輸送が行われる領域である複数の第1の部分と、伝導熱輸送が行われる領域である複数の第2の部分とを備え、
前記少なくとも1つの溝は、前記内側部分の外側表面の第2の部分、又は前記外側部分の内側表面において前記内側部分の外側表面の第2の部分と向き合った部分に形成され、
前記内側部分の前記外側表面の第1の部分は、伝導熱輸送を容易にする程度に、前記外側部分の前記内側表面に近接して配置され、
前記内側部分の前記外側表面の第2の部分は、対流熱輸送をもたらすように、前記少なくとも1つの溝により、前記外側部分の前記内側表面から間隔を隔てられている、請求項40に記載の装置。
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