JP5474746B2 - Semi-solid metal supply method - Google Patents
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Description
本発明は、半凝固金属の供給方法に関する。 The present invention relates to a method for supplying semi-solid metal.
従来より、アルミニウムやマグネシウム、又はそれぞれの合金等の溶融状態の金属を冷却して固液共存状態の半凝固金属、すなわちスラリーを製造し、半凝固金属を用いて金属成形品の鋳造が行われている。半凝固金属を用いて金属成形品の鋳造を行う場合、特に成形品の表面精度及び内部品質に優れる等の利点があることが知られている。 Conventionally, a molten metal such as aluminum, magnesium, or an alloy thereof is cooled to produce a solid-solid coexisting semi-solid metal, that is, a slurry, and a metal molded product is cast using the semi-solid metal. ing. It is known that when a metal molded product is cast using a semi-solid metal, there are advantages such as excellent surface accuracy and internal quality of the molded product.
半凝固金属を用いた金属成形品の鋳造には、開口が形成された射出スリーブと、射出スリーブ内部を進退可能に設けられたプランジャチップとを備える装置が用いられ、まず、半凝固金属が開口を通じて射出スリーブ内に供給される。次に、プランジャチップにより、射出スリーブに供給された半凝固金属が押し出され、射出スリーブに接続された金型内に射出される。次に、金型内に射出された半凝固金属を冷却して凝固させる。以上により、金型内部の形状に応じた金属成形品を製造する。 For casting of a metal molded product using a semi-solid metal, an apparatus including an injection sleeve having an opening and a plunger tip provided so as to be able to advance and retreat inside the injection sleeve is used. Through the injection sleeve. Next, the semi-solid metal supplied to the injection sleeve is pushed out by the plunger tip and is injected into a mold connected to the injection sleeve. Next, the semi-solid metal injected into the mold is cooled and solidified. As described above, a metal molded product corresponding to the shape inside the mold is manufactured.
半凝固金属は固相と液相とが混ざった状態であるため、半凝固金属を射出スリーブの開口を通じて射出スリーブ内に供給すると、半凝固金属が射出スリーブ内部全体に流動せずに、射出スリーブ内の半凝固金属の供給位置付近に堆積する。 Since the semi-solid metal is in a state where the solid phase and the liquid phase are mixed, when the semi-solid metal is supplied into the injection sleeve through the opening of the injection sleeve, the semi-solid metal does not flow into the entire inside of the injection sleeve, and the injection sleeve It is deposited near the supply position of the semi-solid metal inside.
射出スリーブに供給された半凝固金属は、射出スリーブと接触した半凝固金属が射出スリーブ内の接触面に応じた形状の凝固層を形成し、残りが凝固層の上に半凝固金属として射出スリーブ内に供給された形状を維持する。そして、プランジャにより半凝固金属を射出スリーブから金型内に射出すると、半凝固金属は凝固層と共に凝固層上での形状を維持したまま射出される。 The semi-solid metal supplied to the injection sleeve forms a solidified layer of a shape corresponding to the contact surface in the injection sleeve with the semi-solid metal coming into contact with the injection sleeve, and the rest is the semi-solid metal as a semi-solid metal on the solidified layer. Maintain the shape supplied inside. When the semi-solid metal is injected from the injection sleeve into the mold by the plunger, the semi-solid metal is injected together with the solidified layer while maintaining the shape on the solidified layer.
従来の半凝固金属の供給方法では、凝固層が十分な厚さを有さない場合、射出する際の射出圧力により、凝固層の厚さの薄い部分が破壊され、凝固層上の半凝固金属が形状を維持できず、射出スリーブ内に堆積した半凝固金属が射出スリーブからこぼれ、安定鋳造を阻害するという問題がある。 In the conventional semi-solid metal supply method, when the solidified layer does not have a sufficient thickness, the thinned portion of the solidified layer is destroyed by the injection pressure during injection, and the semi-solid metal on the solidified layer is destroyed. However, the shape cannot be maintained, and there is a problem that the semi-solid metal deposited in the injection sleeve spills from the injection sleeve and inhibits stable casting.
そのため、射出スリーブの開口形状を改良し、開口からこぼれた半凝固金属を容易に除去できる供給装置を用いた半凝固金属の供給方法が提案されている(特許文献1参照)。また、半凝固金属が開口からこぼれることを防止するため、射出スリーブの開口を上方から覆い、開口を閉塞自在なカバーを備えた供給装置を用いた半凝固金属の供給方法が提案されている(特許文献2参照)。 Therefore, a semi-solid metal supply method using a supply device that improves the shape of the opening of the injection sleeve and can easily remove the semi-solid metal spilled from the opening has been proposed (see Patent Document 1). Further, in order to prevent the semi-solid metal from spilling from the opening, a method of supplying the semi-solid metal using a supply device that covers the opening of the injection sleeve from above and includes a cover that can freely close the opening has been proposed ( Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1記載の方法を実施しても、射出スリーブの開口から半凝固金属がこぼれること自体を防止していない。そのため、半凝固金属がこぼれ、半凝固金属量不足により成形品の歩留りが低下する。
However, even if the method described in
また、特許文献2記載の方法では、溶湯が接触する射出スリーブの高温部分に熱歪みが生じ、カバーのシール部におけるクリアランスの変化により、シール性が低下し、稼動しない場合も生じる。また、カバーの開閉動作を可能にする新規な機構の追加により設備費用が増加するだけでなく、カバーの動作時間によりサイクルタイムが増加して、生産性が低下するという不都合がある。
Further, according to the method described in
そこで、本発明は、かかる不都合を解消して、射出の際に、半凝固金属が射出スリーブの開口からこぼれることを防止することができる半凝固金属の供給方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for supplying a semi-solid metal that can eliminate such inconvenience and prevent the semi-solid metal from spilling from the opening of the injection sleeve during injection.
本発明は、半凝固金属を金型のキャビティにプランジャチップを用いて射出する射出スリーブに、該射出スリーブの開口を通じて該半凝固金属を供給する方法であって、該射出スリーブ内の該キャビティの側から該プランジャチップの側に、該半凝固金属が供給される該射出スリーブ内の供給位置を連続的に変化させ、次いで該射出スリーブ内の該プランジャチップの側から該キャビティの側に、該供給位置を連続的に変化させることを特徴とする。 The present invention provides a method for supplying a semi-solid metal to an injection sleeve for injecting a semi-solid metal into a mold cavity using a plunger tip through an opening of the injection sleeve . Continuously changing the supply position in the injection sleeve to which the semi-solid metal is supplied from side to side of the plunger tip, and then from the side of the plunger tip in the injection sleeve to the side of the cavity The supply position is continuously changed .
本発明の半凝固金属の供給方法によれば、半凝固金属が供給される射出スリーブ内の供給位置を連続的に変化させながら、射出スリーブの開口を通じて射出スリーブ内に半凝固金属を供給する。具体的には、射出スリーブ内のキャビティの側からプランジャチップの側に、半凝固金属が供給される射出スリーブ内の供給位置を連続的に変化させ、次いで射出スリーブ内のプランジャチップの側からキャビティの側に、供給位置を連続的に変化させる。 According to the method for supplying semi-solid metal of the present invention, the semi-solid metal is supplied into the injection sleeve through the opening of the injection sleeve while continuously changing the supply position in the injection sleeve to which the semi-solid metal is supplied. Specifically, the supply position in the injection sleeve to which the semi-solid metal is supplied is continuously changed from the cavity side in the injection sleeve to the plunger tip side, and then the cavity is transferred from the plunger tip side in the injection sleeve. The supply position is continuously changed to the side.
射出スリーブ内に供給された半凝固金属は、射出スリーブの内面に接触し、冷却される。そして、射出スリーブと接触した半凝固金属により、射出スリーブ内の接触面に応じた形状の凝固層が形成される。 The semi-solid metal supplied into the injection sleeve comes into contact with the inner surface of the injection sleeve and is cooled. And the solidified layer of the shape according to the contact surface in an injection sleeve is formed of the semi-solid metal which contacted the injection sleeve.
ここで、射出スリーブ内の半凝固金属の供給位置を連続的に変化させながら、半凝固金属が供給されるので、半凝固金属の熱量が射出スリーブの供給位置である一点に集中することを防止することができる。従って、射出スリーブ内の供給位置及びその近傍において、局所的な温度上昇を抑制することができ、凝固層の厚さが均一化された凝固層を形成することができる。 Here, since the semi-solid metal is supplied while continuously changing the supply position of the semi-solid metal in the injection sleeve, the amount of heat of the semi-solid metal is prevented from being concentrated at one point which is the supply position of the injection sleeve. can do. Therefore, a local temperature rise can be suppressed at the supply position in the injection sleeve and in the vicinity thereof, and a solidified layer with a uniform solidified layer thickness can be formed.
射出スリーブ内の凝固層の厚さが均一化されたことにより、所望の凝固層の厚さより厚い部分が形成されない。そのため、凝固層部分が金型のキャビティに入ることにより、周囲の半溶融金属と完全に融合しないために成形品に発生する湯境による欠陥を低減できるので、成形品の製品品質を向上させることができる。さらに、凝固層の破壊を防止するために、必要以上の厚さの凝固層を形成する必要がなく、凝固層の厚さを薄くできるので、半凝固金属の供給量も低減することができる。 Since the thickness of the solidified layer in the injection sleeve is made uniform, a portion thicker than the desired thickness of the solidified layer is not formed. Therefore, by entering the solidified layer part into the mold cavity, it is possible to reduce defects due to the hot water boundary that occurs in the molded product because it does not completely fuse with the surrounding semi-molten metal, thereby improving the product quality of the molded product. Can do. In addition, in order to prevent the solidified layer from being destroyed, it is not necessary to form a solidified layer having a thickness greater than necessary, and the thickness of the solidified layer can be reduced, so that the supply amount of semi-solid metal can be reduced.
また、凝固層の厚さが均一化されたことにより、所望の厚さより薄い部分が形成されないので、射出スリーブから金型のキャビティに射出する際、射出スリーブ内の接触面に応じた形状の凝固層が破壊されることを防止できる。これにより、凝固層上の半凝固金属の形状を維持したまま、射出スリーブから金型のキャビティに射出することができるので、凝固層と共に凝固層上の半凝固金属を射出スリーブの開口からこぼれることを防止できる。 Further, since the solidified layer is made uniform in thickness, a portion thinner than the desired thickness is not formed. Therefore, when injecting from the injection sleeve into the mold cavity, the solidification of the shape corresponding to the contact surface in the injection sleeve is performed. The layer can be prevented from being destroyed. As a result, the semi-solid metal on the solidified layer can be injected from the injection sleeve into the mold cavity while maintaining the shape of the semi-solid metal on the solidified layer. Can be prevented.
さらに、半凝固金属が射出スリーブの開口からこぼれることを防止するので、こぼれた半凝固金属を取り除く必要がなくなり、半凝固金属を用いた成形品の連続した安定鋳造を実現することができる。 Further, since the semi-solid metal is prevented from spilling from the opening of the injection sleeve, it is not necessary to remove the spilled semi-solid metal, and continuous stable casting of a molded product using the semi-solid metal can be realized.
特に、本発明の半凝固金属の供給方法によれば、まず、射出スリーブ内のキャビティの側から、射出スリーブの開口を通じて半凝固金属を供給する。 In particular, according to the semi-solid metal supply method of the present invention , first, the semi-solid metal is supplied from the cavity side in the injection sleeve through the opening of the injection sleeve.
半凝固金属は溶湯と比較すると小さいものの若干の流動性を有するので、射出スリーブの開口のキャビティ側から射出スリーブ内に半凝固金属を供給することにより、供給位置から射出スリーブ内のキャビティ側に流動させることができる。半凝固金属が供給位置から射出スリーブのキャビティ側に流動するので、射出スリーブのキャビティ側の供給位置での半凝固金属の堆積量を低減することができる。 The semi-solid metal is small compared to the molten metal, but has a slight fluidity. By supplying the semi-solid metal from the cavity side of the opening of the injection sleeve into the injection sleeve, it flows from the supply position to the cavity side in the injection sleeve. Can be made. Since the semi-solid metal flows from the supply position to the cavity side of the injection sleeve, the amount of semi-solid metal deposited at the supply position on the cavity side of the injection sleeve can be reduced.
次に、射出スリーブ内のキャビティの側からプランジャチップの側に、供給位置を連続的に変化させ、そして、射出スリーブ内のプランジャチップの側からキャビティの側に、供給位置を連続的に変化させる。 Next, the supply position is continuously changed from the cavity side in the injection sleeve to the plunger tip side, and the supply position is continuously changed from the plunger tip side to the cavity side in the injection sleeve. .
供給位置を連続的に変化させるので、射出スリーブ内の供給位置及びその近傍において、局所的な温度上昇を抑制することができ、凝固層の厚さがさらに均一化された凝固層を形成することができる。 Since the supply position is continuously changed, a local temperature rise can be suppressed at and near the supply position in the injection sleeve, and a solidified layer having a more uniform solidified layer thickness can be formed. Can do.
また、本発明の半凝固金属の供給方法において、さらに、前記開口の全領域を通じて該半凝固金属を供給することが好ましい。 In the method for supplying a semi-solid metal according to the present invention, it is preferable that the semi-solid metal is further supplied through the entire region of the opening.
この好ましい供給方法によれば、開口の全領域を通じて半凝固金属を供給することより、開口全領域に対応する供給位置に半凝固金属が供給される。従って、凝固層の厚さが均一化された凝固層を形成するだけでなく、射出の際、開口から半凝固金属をこぼすことなく、半凝固金属の所望の供給量を確実に金型のキャビティ内に射出することができる。 According to this preferable supply method, the semi-solid metal is supplied to the supply position corresponding to the entire area of the opening by supplying the semi-solid metal through the entire area of the opening. Therefore, in addition to forming a solidified layer with a uniform thickness of the solidified layer, it is possible to ensure that the desired amount of semi-solid metal is supplied without spilling the semi-solid metal from the opening during injection. Can be injected into.
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施形態の半凝固金属の供給方法に使用される鋳造装置1の一構成例を示している。鋳造装置1は、固定金型2aと5つの可動金型2b〜2fとからなる金型2と、固定金型2aに設けられた射出スリーブ3とを備える。
FIG. 1 shows a configuration example of a
可動金型2b〜2fは、図示しない駆動手段により移動可能な金型で、固定金型2aに対して対向し、移動可能な可動金型2bと、固定金型2aと可動金型2bとに対して鉛直方向に移動可能な可動金型2c及び可動金型2dと、可動金型2c〜2dの移動方向と垂直な水平方向に移動可能で、図示しない可動金型2e及び可動金型2fとから構成されている。そして、型閉時には固定金型2aと5つの可動金型2b〜2fとの間にキャビティ4が形成されるように構成されている。
The movable molds 2b to 2f are molds that can be moved by a driving means (not shown). The movable molds 2b to 2f are opposed to the fixed
射出スリーブ3は、一端が固定金型2aに接続され、他端にはプランジャチップ5が挿入される円筒状の部材である。プランジャチップ5は、射出スリーブ3内に移動自在に設けられている。プランジャチップ5がキャビティ4方向、すなわち射出方向に移動することにより、射出スリーブ3内の半凝固金属がランナ6を介してキャビティ4内に射出されるように構成されている。
The
射出スリーブ3の上面部には、射出スリーブ3内に半凝固金属を供給するための開口7が設けられている。開口7は、図1に示すように射出スリーブ3の長手方向に延びるように形成されている。
An opening 7 for supplying a semi-solid metal into the
本実施形態に係る半凝固金属の供給方法では、図2(a),(b)に示すように、まず、射出スリーブ3の開口7を通じて、射出スリーブ3内のキャビティ4側に、半凝固金属8が供給される。図2(a)は、キャビティ4側から開口7を通じて半凝固金属8を供給する状態図の断面図であり、図2(b)は平面図である。
In the semi-solid metal supply method according to this embodiment, as shown in FIGS. 2A and 2B, first, the semi-solid metal is passed through the opening 7 of the
半凝固金属8として、例えば、アルミニウム、その合金、マグネシウム、その合金等が挙げられる。 Examples of the semi-solid metal 8 include aluminum, an alloy thereof, magnesium, an alloy thereof, and the like.
半凝固金属8の射出スリーブ3への供給は、図2(a)に示すように、図示しない搬送ロボットにより、半凝固金属8が供給されたるつぼ9が射出スリーブ3の開口7上に移送された後、るつぼ9を傾斜させ、るつぼ9から射出スリーブ3の開口7に半凝固金属8を投入することにより行われる。射出スリーブ3の開口7を通じて射出スリーブ3内に供給された半凝固金属8のうち、射出スリーブ3と接触した半凝固金属8は射出スリーブ3の接触面に応じた舟形状の凝固層10を形成する。
As shown in FIG. 2A, the supply of the semi-solid metal 8 to the
半凝固金属8は、射出スリーブ3の開口7を通じて、射出スリーブ3内のキャビティ4側に供給されるので、図2(b)で示した射出スリーブ3内のキャビティ4側の供給位置11に供給される。
Since the semi-solid metal 8 is supplied to the cavity 4 side in the
また、キャビティ4側の供給位置11よりも射出スリーブ3内を金型2側に半凝固金属8を流動させるため、半凝固金属8がるつぼ9から落下する方向を、るつぼ9端部から金型2側に指向させるように、るつぼ9を傾斜させる。
Further, since the semi-solid metal 8 flows in the
次に、図3に示すように、射出スリーブ3内のキャビティ4側からプランジャチップ5側に供給位置11を一定速度で変化させながら、半凝固金属8が連続的に一定流量で供給される。図3(a)は、プランジャチップ5側から開口7を通じて半凝固金属8を供給する状態図の断面図であり、図3(b)は平面図である。
Next, as shown in FIG. 3, the semi-solid metal 8 is continuously supplied at a constant flow rate while changing the
キャビティ4側からプランジャチップ5側に供給位置11を一定速度で変化させながら、半凝固金属8を連続的に一定流量で供給することにより、射出スリーブ3内に形成される凝固層10の厚さを均一化することができる。
The thickness of the solidified
また、キャビティ4側からプランジャチップ5側に射出スリーブ3内の供給位置11を変化させる半凝固金属8の供給は、図示しない搬送ロボットによりるつぼ9を傾斜させながら、搬送することにより行われる。そして、半凝固金属8の供給は、るつぼ9から落下した半凝固金属8がプランジャチップ5にかからない、プランジャチップ5近傍の射出スリーブ3内の供給位置11まで行われる。
Further, the supply of the semi-solid metal 8 for changing the
次に、射出スリーブ3内のプランジャチップ5側からキャビティ4側に供給位置11を一定速度で変化させながら、半凝固金属8が連続的に一定流量で供給される。プランジャチップ5側からキャビティ4側に射出スリーブ3内の供給位置11を変化させる半凝固金属8の供給は、図示しない搬送ロボットによりるつぼ9を傾斜させながら、プランジャチップ5側からキャビティ4側に搬送することにより行われる。
Next, the semi-solid metal 8 is continuously supplied at a constant flow rate while changing the
さらに、図4に示すように、るつぼ9を開口7上空に搬送した後に傾斜させることにより、開口7の全領域を通じて、半凝固金属8が供給される。図4(a)は、開口7の全領域を通じて半凝固金属8を供給する状態図の断面図であり、図4(b)は平面図である。 Further, as shown in FIG. 4, the semi-solid metal 8 is supplied through the entire region of the opening 7 by tilting the crucible 9 after it is conveyed over the opening 7. 4A is a sectional view of a state diagram in which the semi-solid metal 8 is supplied through the entire region of the opening 7, and FIG. 4B is a plan view.
そして、図5に示すように、射出スリーブ3内のプランジャチップ5を金型2側に押し出すことにより、射出スリーブ3内の凝固層10及び凝固層10上に堆積した半凝固金属8が金型2のキャビティ4に射出される。
Then, as shown in FIG. 5, by pushing the
図6に、供給位置を連続的に変化させない従来の半凝固金属の供給方法と本実施形態に係る半凝固金属の供給方法とを実施した結果を示す。図6は、一日毎の鋳造回数を右縦軸に、半凝固金属が開口からこぼれたこぼれ率を左縦軸に示したグラフである。 FIG. 6 shows the results of performing a conventional semi-solid metal supply method in which the supply position is not continuously changed and the semi-solid metal supply method according to the present embodiment. FIG. 6 is a graph showing the number of castings per day on the right vertical axis and the rate of spillage of semi-solid metal from the opening on the left vertical axis.
射出スリーブ3として半径8cmの円筒部材を、プランジャチップ5として半径8cmの円筒部材を用いた。射出スリーブ3の開口7は12cm×47.5cmの略矩形の形状とした。
A cylindrical member having a radius of 8 cm was used as the
半凝固金属8はアルミニウムであり、るつぼ9から射出スリーブ3に供給される半凝固金属8の温度は595℃、固相率14%であり、流量1850ml/sで供給した。
The semi-solid metal 8 was aluminum, and the temperature of the semi-solid metal 8 supplied from the crucible 9 to the
また、本実施形態の半凝固金属の供給方法を実施する際、るつぼ9の移動速度は、キャビティ4側からプランジャチップ5側へ6.3cm/s、プランジャチップ5側からキャビティ4側へ6.0cm/sと設定した。
Further, when the semi-solid metal supply method of the present embodiment is performed, the moving speed of the crucible 9 is 6.3 cm / s from the cavity 4 side to the
図6より、従来の半凝固金属の供給方法を実施した1日目〜14日目の間は、半凝固金属8が開口7からこぼれた場合があった。本実施形態に係る半凝固金属の供給方法を実施した15日以降では、半凝固金属8が開口7からこぼれることはなかった。この結果、開口7からこぼれた半凝固金属を装置から取り除く作業が必要なくなり、連続した安定鋳造が可能になった。 From FIG. 6, there was a case where the semi-solid metal 8 spilled from the opening 7 during the first to the 14th days when the conventional method for supplying the semi-solid metal was performed. After 15 days when the method for supplying a semi-solid metal according to the present embodiment was implemented, the semi-solid metal 8 did not spill from the opening 7. As a result, it is not necessary to remove the semi-solid metal spilled from the opening 7 from the apparatus, and continuous stable casting becomes possible.
1…鋳造装置、 2…金型、 3…射出スリーブ、 4…キャビティ、 5…プランジャチップ、 7…開口、 8…半凝固金属、 9…るつぼ、 10…凝固層、 11…供給位置。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
該射出スリーブ内の該キャビティの側から該プランジャチップの側に、該半凝固金属が供給される該射出スリーブ内の供給位置を連続的に変化させ、
次いで該射出スリーブ内の該プランジャチップの側から該キャビティの側に、該供給位置を連続的に変化させることを特徴とする半凝固金属の供給方法。 A method of supplying the semi-solid metal to an injection sleeve for injecting the semi-solid metal into a mold cavity using a plunger tip through the opening of the injection sleeve,
Continuously changing the supply position in the injection sleeve to which the semi-solid metal is supplied from the cavity side in the injection sleeve to the plunger tip side;
Next , the semi-solid metal supply method , wherein the supply position is continuously changed from the plunger tip side to the cavity side in the injection sleeve .
さらに、前記開口の全領域を通じて該半凝固金属を供給することを特徴とする半凝固金
属の供給方法。 A method for supplying a semi-solid metal according to claim 1 ,
Furthermore, the semi-solid metal supply method characterized by supplying the semi-solid metal through the entire region of the opening.
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