JP5965890B2 - Molding apparatus, semi-solid metal production apparatus, molding method, and semi-solid metal production method - Google Patents

Molding apparatus, semi-solid metal production apparatus, molding method, and semi-solid metal production method Download PDF

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Description

本発明は、成形装置、半凝固金属の製造装置、成形方法及び半凝固金属の製造方法に関する。成形方法は、例えば、半凝固ダイカスト法である。   The present invention relates to a forming apparatus, a semi-solid metal manufacturing apparatus, a forming method, and a semi-solid metal manufacturing method. The molding method is, for example, a semi-solid die casting method.

半凝固金属は、液状の金属材料が容器内にて冷却されることにより形成される。金属材料は、半凝固状になる過程において容器の内面に密着するから、金属材料が半凝固状となった後、容器を逆さにしても容器から半凝固金属を円滑に取り出すことができないことがある。   The semi-solid metal is formed by cooling a liquid metal material in a container. Since the metal material adheres to the inner surface of the container in the process of becoming a semi-solid state, the semi-solid metal cannot be smoothly taken out from the container even if the container is turned upside down after the metal material becomes the semi-solid state. is there.

そこで、特許文献1では、容器から半凝固金属を取り出すための方法として、以下のような方法を開示している。まず、上下端が開口する中空部材と、中空部材の下方の開口を塞ぐ底部材とで、容器を構成する。その容器に液状の金属材料を注ぎ、半凝固金属を形成する。半凝固金属が形成されると、容器から底部材を取り外す。そして、長尺な押し部材を中空部材の一方の開口から挿入し、押し部材により半凝固金属を中空部材の他方の開口へ押し出す。   Therefore, Patent Document 1 discloses the following method as a method for taking out the semi-solid metal from the container. First, a container is comprised by the hollow member which upper and lower ends open, and the bottom member which block | closes the opening below the hollow member. A liquid metal material is poured into the container to form a semi-solid metal. Once the semi-solid metal is formed, the bottom member is removed from the container. Then, a long push member is inserted from one opening of the hollow member, and the semi-solid metal is pushed out to the other opening of the hollow member by the push member.

特開2006−334665号公報JP 2006-334665 A

特許文献1の技術では、押し部材の先端面が細いと、押し部材が半凝固金属に減り込んでしまい、半凝固金属を押し出せないおそれがある。すなわち、押し部材の先端面は、中空部材の径と同等にされなければならず、設計の自由度が低い。   In the technique of Patent Document 1, if the tip surface of the pressing member is thin, the pressing member is reduced to the semi-solid metal, and the semi-solid metal may not be extruded. That is, the front end surface of the push member must be made equal to the diameter of the hollow member, and the degree of freedom in design is low.

従って、半凝固金属を容器から好適に取り出すことができ、成形品の品質を向上させることができる成形装置、半凝固金属の製造装置、成形方法及び半凝固金属の製造方法が提供されることが望ましい。   Accordingly, a molding apparatus, a semi-solid metal production apparatus, a molding method, and a semi-solid metal production method capable of suitably taking out the semi-solid metal from the container and improving the quality of the molded product are provided. desirable.

本発明の成形装置は、金型に通じるスリーブと、前記スリーブに半凝固金属を供給する半凝固金属の製造装置と、前記スリーブに供給された前記半凝固金属を前記金型内へ押し出すプランジャと、を有し、前記半凝固金属の製造装置は、上下方向に開口する中空部材と、前記中空部材の下方の開口を閉塞可能且つ前記中空部材と分離可能な底部材とを有し、液状の金属材料が注がれる容器と、前記底部材を前記中空部材よりも冷却可能な冷却装置と、を有する。   The molding apparatus of the present invention includes a sleeve that communicates with a mold, a semi-solid metal manufacturing apparatus that supplies semi-solid metal to the sleeve, and a plunger that pushes the semi-solid metal supplied to the sleeve into the mold. The semi-solid metal manufacturing apparatus has a hollow member that opens in the vertical direction, and a bottom member that can close the opening below the hollow member and is separable from the hollow member, A container into which a metal material is poured, and a cooling device capable of cooling the bottom member more than the hollow member.

好適には、前記半凝固金属の製造装置は、前記容器内における前記半凝固金属の上部側が前記金型側に、前記容器内における前記半凝固金属の底部側が前記プランジャ側に向くように、前記スリーブに前記半凝固金属を供給し、前記プランジャにて前記半凝固金属が前記金型内に充填されたとき、前記半凝固金属の底部の固相率が高い部分は、方案部に収まる。   Preferably, in the semi-solid metal production apparatus, the upper side of the semi-solid metal in the container faces the mold side, and the bottom side of the semi-solid metal in the container faces the plunger side. When the semi-solid metal is supplied to the sleeve, and the semi-solid metal is filled into the mold by the plunger, the portion of the bottom portion of the semi-solid metal having a high solid phase ratio is accommodated in the design part.

好適には、前記半凝固金属の製造装置は、前記底部材に配置された温度センサを更に有する。   Preferably, the semi-solid metal production apparatus further includes a temperature sensor disposed on the bottom member.

好適には、前記底部材は、前記中空部材よりも厚い。   Preferably, the bottom member is thicker than the hollow member.

好適には、前記半凝固金属の製造装置は、前記中空部材内の前記半凝固金属の底部を前記中空部材の上方の開口へ向けて押す押し装置を更に有する。   Suitably, the manufacturing apparatus of the said semi-solid metal further has a pushing apparatus which pushes the bottom part of the said semi-solid metal in the said hollow member toward the opening above the said hollow member.

好適には、前記押し装置は、押し部材を一の前記半凝固金属の底部に繰り返し衝突させる。   Preferably, the pushing device repeatedly causes the pushing member to collide with the bottom of the one semi-solid metal.

好適には、前記半凝固金属の製造装置は、前記中空部材を搬送する搬送装置を更に有し、前記押し装置は、前記押し部材を往復動させ、前記搬送装置は、前記容器にて前記半凝固金属が生成された後、前記半凝固金属を保持している前記中空部材を前記底部材から離間させ、その後、前記中空部材の下方の開口を往復動する前記押し部材に近づけていくように、前記中空部材を搬送する。   Preferably, the semi-solid metal production apparatus further includes a transport device for transporting the hollow member, the push device reciprocates the push member, and the transport device is configured to move the semi-solid metal in the container. After the solid metal is generated, the hollow member holding the semi-solid metal is separated from the bottom member, and then the opening below the hollow member is moved closer to the pushing member that reciprocates. The hollow member is conveyed.

好適には、前記半凝固金属の製造装置は、一の前記半凝固金属となる前記液状の金属材料を2回以上に分けて前記容器に注ぐ注湯装置を更に有する。   Preferably, the apparatus for producing a semi-solid metal further includes a pouring device for pouring the liquid metal material to be the semi-solid metal into the container in two or more times.

本発明の半凝固金属の製造装置は、上下方向に開口する中空部材と、前記中空部材の下方の開口を閉塞可能且つ前記中空部材と分離可能な底部材とを有し、液状の金属材料が注がれる容器と、前記底部材を前記中空部材よりも冷却可能な冷却装置と、を有する。   An apparatus for producing a semi-solid metal of the present invention has a hollow member that opens in the vertical direction, a bottom member that can close the opening below the hollow member and is separable from the hollow member, and the liquid metal material is A container to be poured; and a cooling device capable of cooling the bottom member more than the hollow member.

本発明の成形方法は、上下方向に開口する中空部材を底部材の上に配置して容器を構成する配置ステップと、液状の金属材料を前記容器内に注ぐ注湯ステップと、前記液状の金属材料が注がれた前記容器において、前記底部材を前記中空部材よりも冷却する冷却ステップと、前記容器内にて前記金属材料が冷却されて生成された半凝固金属を金型に通じるスリーブに供給する供給ステップと、前記スリーブ内の前記半凝固金属をプランジャにより前記金型内に押し出す射出ステップと、を有する。   The forming method of the present invention includes a disposing step of disposing a hollow member opening in the vertical direction on a bottom member to constitute a container, a pouring step of pouring a liquid metal material into the container, and the liquid metal In the container into which the material has been poured, a cooling step for cooling the bottom member more than the hollow member, and a sleeve for passing the semi-solid metal produced by cooling the metal material in the container to the mold A supplying step, and an injection step of pushing the semi-solid metal in the sleeve into the mold by a plunger.

好適には、前記射出ステップにて前記半凝固金属を前記金型内に充填したときに、前記半凝固金属の底部の固相率が高い部分は、方案部に収まる。   Preferably, when the semi-solid metal is filled in the mold in the injection step, a portion of the bottom portion of the semi-solid metal having a high solid phase ratio is accommodated in the design portion.

本発明の半凝固金属の製造方法は、上下方向に開口する中空部材を底部材の上に配置して容器を構成する配置ステップと、液状の金属材料を前記容器内に注ぐ注湯ステップと、前記液状の金属材料が注がれた前記容器において、前記底部材を前記中空部材よりも冷却する冷却ステップと、を有する。   The method for producing a semi-solid metal of the present invention includes a disposing step of disposing a hollow member that opens in a vertical direction on a bottom member to constitute a container, a pouring step of pouring a liquid metal material into the container, A cooling step for cooling the bottom member more than the hollow member in the container in which the liquid metal material is poured.

本発明によれば、半凝固金属を容器から好適に取り出すことができる。また、成形品(製品)の品質を向上させることができる。   According to the present invention, the semi-solid metal can be suitably taken out from the container. Moreover, the quality of a molded article (product) can be improved.

本発明の実施形態に係る半凝固金属の製造装置を含む成形機の要部の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of the principal part of the molding machine containing the manufacturing apparatus of the semi-solidified metal which concerns on embodiment of this invention. 図1の半凝固金属の製造装置の容器周辺部分を示す斜視図。The perspective view which shows the container peripheral part of the manufacturing apparatus of the semi-solidified metal of FIG. 図2のIII−III線における断面図。Sectional drawing in the III-III line of FIG. 図1の半凝固金属の製造装置の押し装置の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of the pushing apparatus of the manufacturing apparatus of the semi-solidified metal of FIG. 図5(a)〜図5(d)は半凝固金属の製造装置の動作を中心として成形機の動作を説明するための模式図。FIG. 5A to FIG. 5D are schematic diagrams for explaining the operation of the molding machine centering on the operation of the semi-solid metal production apparatus. 図6(a)〜図6(d)は図5(d)の続きを説明する模式図。FIG. 6A to FIG. 6D are schematic diagrams for explaining the continuation of FIG. 図7(a)及び図7(b)は注湯動作の変形例を説明する図。FIG. 7A and FIG. 7B are diagrams for explaining a modification of the pouring operation. 図8(a)及び図8(b)は実施例における容器等の温度変化を示す図。Fig.8 (a) and FIG.8 (b) are figures which show temperature changes, such as a container in an Example. 図9(a)は半凝固状の金属材料の模式図、図9(b)〜図9(d)は図9(a)の領域IXb〜IXdにおける実施例の金属材料の断面の顕微鏡写真、図9(e)〜図9(g)は比較例における図9(b)〜図9(d)に対応する顕微鏡写真。FIG. 9A is a schematic diagram of a semi-solid metal material, and FIGS. 9B to 9D are micrographs of cross sections of the metal material of Example in regions IXb to IXd of FIG. 9A, FIGS. 9E to 9G are micrographs corresponding to FIGS. 9B to 9D in the comparative example. 図10(a)及び図10(b)は図6の領域Xa及びXbにおける実施例の金属材料の断面の顕微鏡写真。FIG. 10A and FIG. 10B are micrographs of cross sections of the metal material of the example in the regions Xa and Xb of FIG.

図1は、本発明の実施形態に係る半凝固金属の製造装置1を含む成形機(成形装置)101の要部の構成を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of a molding machine (forming apparatus) 101 including a semi-solid metal manufacturing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

成形機101は、金属材料Mを金型103のキャビティ103a内にて凝固させて、成形品を製造するものである。成形機101は、例えば、ダイカストマシンである。この場合、金属材料Mは、例えば、アルミニウム合金である。   The molding machine 101 solidifies the metal material M in the cavity 103a of the mold 103 to manufacture a molded product. The molding machine 101 is, for example, a die casting machine. In this case, the metal material M is, for example, an aluminum alloy.

成形機101は、液状の金属材料Mから半凝固状の金属材料Mを製造する製造装置1と、その半凝固状の金属材料Mを金型103内のキャビティ103aに射出する射出装置105と、製造装置1及び射出装置105等を制御する制御装置107とを有している。なお、特に図示しないが、この他、成形機101は、金型103を型締する型締装置、金型103にて形成された成形品を押し出す押出装置等を有しており、制御装置107は、型締装置、押出装置等も制御する。   The molding machine 101 includes a manufacturing apparatus 1 that manufactures a semi-solid metal material M from a liquid metal material M, an injection apparatus 105 that injects the semi-solid metal material M into a cavity 103a in a mold 103, And a control device 107 that controls the manufacturing device 1 and the injection device 105 and the like. Although not particularly shown, the molding machine 101 includes a mold clamping device for clamping the mold 103, an extrusion device for extruding a molded product formed by the mold 103, and the like. Controls the mold clamping device and the extrusion device.

射出装置105は、金型103内のキャビティ103aに通じるスリーブ109と、スリーブ109内を摺動して金属材料Mを押し出すプランジャ111と、プランジャ111を駆動する不図示の駆動装置とを有している。スリーブ109の上面には、供給口109aが開口している。半凝固状の金属材料Mは、供給口109aを介してスリーブ109内に投下される。   The injection device 105 includes a sleeve 109 that communicates with the cavity 103a in the mold 103, a plunger 111 that slides inside the sleeve 109 to push out the metal material M, and a drive device (not shown) that drives the plunger 111. Yes. A supply port 109 a is opened on the upper surface of the sleeve 109. The semi-solid metal material M is dropped into the sleeve 109 through the supply port 109a.

制御装置107は、例えば、CPU、ROM、RAM及び外部記憶装置を含むコンピュータにより構成されている。なお、制御装置107は、成形機101に含まれる各種装置毎に設けられた制御装置から構成されてもよいし、成形機101に含まれる全ての装置を制御する1つの制御装置から構成されてもよいし、成形機101に含まれる複数の装置を制御する制御装置とそれら以外を制御する制御装置から構成されてもよい。   The control device 107 is constituted by a computer including a CPU, a ROM, a RAM, and an external storage device, for example. The control device 107 may be configured by a control device provided for each of various devices included in the molding machine 101, or may be configured by one control device that controls all the devices included in the molding machine 101. Alternatively, it may be configured by a control device that controls a plurality of devices included in the molding machine 101 and a control device that controls other devices.

製造装置1は、例えば、液状の金属材料Mを保持する保持炉3と、保持炉3から液状の金属材料を汲み出す注湯装置5と、注湯装置5により液状の金属材料が注がれ、注がれた液状の金属材料を半凝固状態とする半凝固化装置7とを有している。   The manufacturing apparatus 1 includes, for example, a holding furnace 3 that holds a liquid metal material M, a pouring device 5 that pumps the liquid metal material from the holding furnace 3, and a liquid metal material is poured by the pouring apparatus 5. And a semi-solidifying device 7 for bringing the poured liquid metal material into a semi-solid state.

保持炉3は、公知の構成とされてよい。また、保持炉3は、溶解炉を兼ねるものであってもよい。例えば、保持炉3は、金属材料Mを収容する炉体11と、炉体11に収容されている金属材料Mを加熱する加熱装置13と、炉体11に収容されている金属材料Mの温度を検出する第1温度センサ15とを有している。   The holding furnace 3 may have a known configuration. The holding furnace 3 may also serve as a melting furnace. For example, the holding furnace 3 includes a furnace body 11 that houses the metal material M, a heating device 13 that heats the metal material M housed in the furnace body 11, and the temperature of the metal material M housed in the furnace body 11. And a first temperature sensor 15 for detecting.

炉体11は、例えば、特に図示しないが、セラミック等の断熱性に優れた材料からなる容器内に、金属材料Mの液相線温度よりも固相線温度若しくは融点が高い金属からなる容器が配置されて構成されている。加熱装置13は、例えば、金属材料Mを電磁誘導により加熱するコイル、若しくは、ガスを燃焼して金属材料Mを加熱する燃焼装置を含んで構成されている。第1温度センサ15は、例えば、熱電対式の温度センサ若しくは放射温度計により構成されている。   Although the furnace body 11 is not specifically illustrated, for example, a container made of a metal having a solidus temperature or a melting point higher than the liquidus temperature of the metal material M is placed in a container made of a material having excellent heat insulation such as ceramic. Arranged and configured. The heating device 13 includes, for example, a coil that heats the metal material M by electromagnetic induction, or a combustion device that heats the metal material M by burning gas. The first temperature sensor 15 is constituted by, for example, a thermocouple type temperature sensor or a radiation thermometer.

注湯装置5は、公知の構成とされてよい。例えば、注湯装置5は、ラドル17と、ラドル17を駆動可能なラドル搬送装置19とを有している。   The pouring device 5 may have a known configuration. For example, the pouring device 5 includes a ladle 17 and a ladle transport device 19 that can drive the ladle 17.

ラドル17は、金属材料Mの液相線温度よりも固相線温度若しくは融点が高い材料からなる、注ぎ口17aを有する容器であり、1ショット分の金属材料Mを収容可能である。ラドル搬送装置19は、例えば、多関節ロボットにより構成されており、ラドル17を上下方向及び水平方向へ移動させることが可能であるとともに、注ぎ口17aを上下させるようにラドル17を傾斜させることが可能である。   The ladle 17 is a container having a spout 17a made of a material having a solidus temperature or a melting point higher than the liquidus temperature of the metal material M, and can store the metal material M for one shot. The ladle transport device 19 is constituted by, for example, an articulated robot, and can move the ladle 17 in the vertical direction and the horizontal direction, and can tilt the ladle 17 so as to move the spout 17a up and down. Is possible.

半凝固化装置7は、例えば、注湯装置5により液状の金属材料Mが注がれる容器21と、容器21に液状の金属材料を注ぐ前に容器21を冷却するプレ冷却装置23と、容器21に液状の金属材料Mが注がれるときに容器21が載置される載置装置25と、容器21を搬送する容器搬送装置27と、容器21から半凝固状の金属材料Mを取り出すための押し装置29とを有している。   The semi-solidifying device 7 includes, for example, a container 21 into which the liquid metal material M is poured by the hot water pouring device 5, a pre-cooling device 23 that cools the container 21 before pouring the liquid metal material into the container 21, In order to take out the semi-solid metal material M from the container 21, the placement device 25 on which the container 21 is placed when the liquid metal material M is poured into the container 21, the container transport device 27 that transports the container 21, and the container 21. The pushing device 29 is provided.

容器21は、金属材料Mの液相線温度よりも固相線温度若しくは融点が高く、好適には熱伝導率が比較的高い材料(好適には金属)により構成されている。容器21は、1ショット分の金属材料Mを収容可能である。   The container 21 is made of a material (preferably metal) having a solidus temperature or a melting point higher than the liquidus temperature of the metal material M and preferably having a relatively high thermal conductivity. The container 21 can store the metal material M for one shot.

プレ冷却装置23は、例えば、容器21を冷却媒体に浸すことにより容器21を冷却する。冷却媒体は、気体であってもよいし、液体であってもよい。後述するように、載置装置25も容器21の冷却機能を有する。載置装置25に加えてプレ冷却装置23を設けることにより、例えば、載置装置25に載置された容器21に金属材料Mを注ぎつつ、次に金属材料が注がれる容器21をプレ冷却装置23により冷却し、サイクルタイムを短縮できる。   The pre-cooling device 23 cools the container 21 by immersing the container 21 in a cooling medium, for example. The cooling medium may be a gas or a liquid. As will be described later, the mounting device 25 also has a cooling function of the container 21. By providing the pre-cooling device 23 in addition to the placement device 25, for example, the metal material M is poured into the container 21 placed on the placement device 25, and the container 21 into which the metal material is poured next is pre-cooled. Cooling by the apparatus 23 can shorten the cycle time.

容器搬送装置27は、例えば、多関節ロボットにより構成されており、容器21を上下方向及び水平方向へ移動させることが可能であるとともに、容器21の上下方向の向きを変える(容器21を逆さにする)ことが可能である。容器搬送装置27は、容器21のプレ冷却装置23から載置装置25への移送及び容器21の載置装置25からスリーブ109上への移送等を行う。   The container transport device 27 is constituted by, for example, an articulated robot, can move the container 21 in the vertical direction and the horizontal direction, and changes the vertical direction of the container 21 (the container 21 is turned upside down). Is possible). The container transport device 27 performs transfer of the container 21 from the pre-cooling device 23 to the mounting device 25, transfer of the container 21 from the mounting device 25 onto the sleeve 109, and the like.

図2は、半凝固金属の製造装置1の容器21周辺部分を示す斜視図である。図3は、図2のIII−III線における断面図である。   FIG. 2 is a perspective view showing the periphery of the container 21 of the semi-solid metal production apparatus 1. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.

容器21は、当該容器21の壁部を構成する中空部材31と、容器21の底部を構成する底部材33とを有しており、これらは分離可能となっている。容器21の上方には、容器21へ液状の金属材料Mを注ぐことを補助するための漏斗35が配置される。   The container 21 has the hollow member 31 which comprises the wall part of the said container 21, and the bottom member 33 which comprises the bottom part of the container 21, These are separable. A funnel 35 for assisting pouring the liquid metal material M into the container 21 is disposed above the container 21.

また、載置装置25は、容器21を冷却するための補助冷却装置37(図3)と、容器21内の金属材料Mの温度を検出する第2温度センサ39とを有している。   In addition, the mounting device 25 includes an auxiliary cooling device 37 (FIG. 3) for cooling the container 21 and a second temperature sensor 39 that detects the temperature of the metal material M in the container 21.

なお、中空部材31は、搬送されて逆さにされることなどがあるが、図2及び図3に示す、液状の金属材料Mが注がれるときの上下を基準として、中空部材31について上方及び下方等の語を用いるものとする。また、中空部材31に保持される半凝固状の金属材料Mについても同様とする。   The hollow member 31 may be transported and turned upside down, etc., but the upper and lower sides of the hollow member 31 shown in FIGS. 2 and 3 are based on the upper and lower sides when the liquid metal material M is poured. Words such as downward are used. The same applies to the semi-solid metal material M held by the hollow member 31.

中空部材31は、上下両端が開口する中空形状に形成されている。中空部材31の開口方向に見た形状は適宜に設定されてよいが、金属材料Mを均等に冷却する観点からは円形が好ましい(中空部材31は筒状であることが好ましい。)。中空部材31の厚みは、例えば、一定である。   The hollow member 31 is formed in a hollow shape whose upper and lower ends are open. Although the shape seen in the opening direction of the hollow member 31 may be appropriately set, a circular shape is preferable from the viewpoint of cooling the metal material M evenly (the hollow member 31 is preferably cylindrical). The thickness of the hollow member 31 is constant, for example.

なお、図3では、中空部材31の内径が上方側ほど大きくされている場合を例示している。ただし、中空部材31の内径は、上端から下端に亘って一定であってもよい。また、中空部材31の外周面には、容器搬送装置27による中空部材31の保持(例えば把持)が容易乃至は確実になされるように、適宜な形状の部位が形成されてもよい。   In addition, in FIG. 3, the case where the internal diameter of the hollow member 31 is enlarged as the upper side is illustrated. However, the inner diameter of the hollow member 31 may be constant from the upper end to the lower end. In addition, a portion having an appropriate shape may be formed on the outer peripheral surface of the hollow member 31 so that the holding (for example, gripping) of the hollow member 31 by the container transport device 27 can be easily or reliably performed.

底部材33は、例えば、概ね板状の部材である。底部材33の平面形状は適宜に設定されてよく、本実施形態では円形を例示している。底部材33の平面視における外形は、中空部材31の開口よりも広く設定されている。底部材33の厚みは、例えば、一定とされている。ただし、中央側と外周側とで厚みが異なっていてもよい。また、底部材33の上面33aは、中央側と外周側とで高さが異なるなど、傾斜が設けられていてもよい。   The bottom member 33 is a substantially plate-shaped member, for example. The planar shape of the bottom member 33 may be appropriately set. In the present embodiment, a circular shape is illustrated. The outer shape of the bottom member 33 in plan view is set wider than the opening of the hollow member 31. The thickness of the bottom member 33 is, for example, constant. However, the thickness may be different between the central side and the outer peripheral side. Further, the upper surface 33a of the bottom member 33 may be provided with an inclination such that the height is different between the center side and the outer peripheral side.

中空部材31が底部材33の上面33aに載置されて、中空部材31の下方の開口が底部材33により塞がれることにより、容器21が構成される。図2において、上面33aのうち点線で囲って示した領域は、容器21の底面21bを構成する。   The hollow member 31 is placed on the upper surface 33 a of the bottom member 33, and the opening below the hollow member 31 is closed by the bottom member 33, whereby the container 21 is configured. In FIG. 2, the region surrounded by the dotted line in the upper surface 33 a constitutes the bottom surface 21 b of the container 21.

なお、中空部材31と底部材33との間には、金属材料Mが流出不可能で、空気(気体)が流出可能な比較的微小な隙間が形成されていてもよい。このような隙間は、金属材料Mを容器21に注いだときに空気を逃がし、金属材料Mに空気が巻き込まれることを抑制することに役立つ。   In addition, between the hollow member 31 and the bottom member 33, the metal material M cannot flow out and the comparatively small clearance gap in which air (gas) can flow out may be formed. Such a gap serves to prevent air from being released when the metal material M is poured into the container 21 and to prevent air from being caught in the metal material M.

中空部材31及び底部材33は、例えば、底部材33が載置装置25の基体43に支持され、中空部材31が漏斗35により上から押さえつけられることにより、互いに固定される。漏斗35は、例えば、容器搬送装置27又は他のロボットにより位置保持され、中空部材31を押さえ付けるための力を付与される。   For example, the hollow member 31 and the bottom member 33 are fixed to each other when the bottom member 33 is supported by the base body 43 of the mounting device 25 and the hollow member 31 is pressed from above by the funnel 35. The position of the funnel 35 is held by, for example, the container transport device 27 or another robot, and a force for pressing the hollow member 31 is applied.

なお、中空部材31及び底部材33は、適宜なクランプ手段によって互いに固定されてもよい。クランプ手段などの、中空部材31及び底部材33を互いに固定するための手段が設けられず、中空部材31が底部材33の上に載置されるだけであってもよい。また、底部材33は、基体43に固定されていることが好ましい。例えば、底部材33は、不図示のねじにより基体43に固定されている。中空部材31及び底部材33は、水平方向において互いに位置決めするための位置決め部を有していてもよい。例えば、底部材33には、中空部材31の下方の縁部を収容する溝部が形成されていてもよい。   Note that the hollow member 31 and the bottom member 33 may be fixed to each other by appropriate clamping means. A means for fixing the hollow member 31 and the bottom member 33 to each other, such as a clamping means, may not be provided, and the hollow member 31 may only be placed on the bottom member 33. The bottom member 33 is preferably fixed to the base body 43. For example, the bottom member 33 is fixed to the base body 43 by screws (not shown). The hollow member 31 and the bottom member 33 may have a positioning portion for positioning each other in the horizontal direction. For example, the bottom member 33 may be formed with a groove that accommodates the lower edge of the hollow member 31.

中空部材31及び底部材33の材料は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。互いに異なる場合、底部材33の材料は、中空部材31の材料よりも熱伝導率が高いことが好ましい。例えば、中空部材31がステンレス鋼により構成されているのに対して、底部材33は銅(純銅)により構成される。   The materials of the hollow member 31 and the bottom member 33 may be the same as each other or different from each other. When they are different from each other, the material of the bottom member 33 preferably has a higher thermal conductivity than the material of the hollow member 31. For example, the hollow member 31 is made of stainless steel, whereas the bottom member 33 is made of copper (pure copper).

また、中空部材31及び底部材33の厚みは、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。互いに異なる場合、底部材33の厚みは、中空部材31の厚みよりも厚いことが好ましい。   Moreover, the thickness of the hollow member 31 and the bottom member 33 may be the same as each other, or may be different from each other. When they are different from each other, the thickness of the bottom member 33 is preferably thicker than the thickness of the hollow member 31.

漏斗35は、金属材料Mの液相線温度よりも固相線温度若しくは融点が高く、好適には熱伝導率が比較的高い材料(好適には金属)により構成されている。漏斗35は、上方側ほど径が大きくなる中空状の部材であり、下方端は容器21の上方の開口に挿入される。なお、漏斗35の内壁の傾斜は、容器21の内壁の傾斜よりも大きいことが好ましい。   The funnel 35 is made of a material (preferably metal) having a solidus temperature or a melting point higher than the liquidus temperature of the metal material M and preferably having a relatively high thermal conductivity. The funnel 35 is a hollow member whose diameter increases toward the upper side, and the lower end is inserted into the opening above the container 21. The inclination of the inner wall of the funnel 35 is preferably larger than the inclination of the inner wall of the container 21.

補助冷却装置37(図3)は、例えば、容器21のうち底部材33の冷却を行う。補助冷却装置37は、例えば、底部材33に形成された流路33cと、流路33cを流れる冷媒を冷却する熱交換器45と、冷媒の流れを生じさせるポンプ47とを含んで構成されている。   The auxiliary cooling device 37 (FIG. 3) cools the bottom member 33 in the container 21, for example. The auxiliary cooling device 37 includes, for example, a flow path 33c formed in the bottom member 33, a heat exchanger 45 that cools the refrigerant that flows through the flow path 33c, and a pump 47 that generates the flow of the refrigerant. Yes.

冷媒は例えば水である。流路33cの形状は適宜に設定されてよい。図3では、底部材33の中心回りに周回する形状の流路33cを例示している。熱交換器45及びポンプ47は、公知の構成のものとされてよい。   The refrigerant is, for example, water. The shape of the flow path 33c may be set as appropriate. FIG. 3 illustrates a flow path 33 c having a shape that circulates around the center of the bottom member 33. The heat exchanger 45 and the pump 47 may have a known configuration.

第2温度センサ39は、例えば、接触型の温度センサであり、より具体的には、例えば、熱電対式の温度センサである。第2温度センサ39は、底部材33に配置されている。より具体的には、例えば、第2温度センサ39は、底部材33を上下に貫通する孔部に嵌合されており、底面21bにて容器21内に露出している。従って、第2温度センサ39は、容器21に注がれた金属材料Mに当接して金属材料Mの温度を直接的に検出することができる。   The second temperature sensor 39 is, for example, a contact type temperature sensor, and more specifically, for example, a thermocouple type temperature sensor. The second temperature sensor 39 is disposed on the bottom member 33. More specifically, for example, the second temperature sensor 39 is fitted into a hole that vertically penetrates the bottom member 33 and is exposed in the container 21 at the bottom surface 21b. Therefore, the 2nd temperature sensor 39 can contact | abut to the metal material M poured into the container 21, and can detect the temperature of the metal material M directly.

なお、第2温度センサ39の頂面は、容器21の底面21bに段差が生じないように底部材33の上面33aと連続していることが好ましい。第2温度センサ39は、底面21bのうちの適宜な位置に配置されてよく、本実施形態では、底面21bの中心から少しずれた位置に配置された場合を例示している。   The top surface of the second temperature sensor 39 is preferably continuous with the top surface 33a of the bottom member 33 so that no step is generated on the bottom surface 21b of the container 21. The second temperature sensor 39 may be disposed at an appropriate position on the bottom surface 21b, and in the present embodiment, the case where the second temperature sensor 39 is disposed at a position slightly shifted from the center of the bottom surface 21b is illustrated.

図4は、押し装置29の構成を示す模式図である。   FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the pushing device 29.

押し装置29は、例えば、エアシリンダ49と、エアシリンダ49に空気を供給する空圧回路51とを有している。   The pushing device 29 includes, for example, an air cylinder 49 and a pneumatic circuit 51 that supplies air to the air cylinder 49.

エアシリンダ49は、例えば、ばね付きの単動形シリンダによって構成されており、シリンダ部53と、シリンダ部53内を摺動可能なピストン55と、ピストン55に固定され、シリンダ部53から延び出るピストンロッド57と、ピストン55を付勢するばね59とを有している。   The air cylinder 49 is constituted by, for example, a single-acting cylinder with a spring. The air cylinder 49 is fixed to the cylinder portion 53, the piston 55 slidable in the cylinder portion 53, and extends from the cylinder portion 53. A piston rod 57 and a spring 59 that biases the piston 55 are provided.

ピストン55は、シリンダ部53の内部を前方(ピストンロッド57側)のロッド側室53rと、後方(ピストンロッド57とは反対側)のヘッド側室53hとに区画している。そして、ヘッド側室53hに空気が供給されることによって、ピストン55及びピストンロッド57は前進する。なお、ロッド側室53rは、例えば、大気開放されている。   The piston 55 divides the inside of the cylinder portion 53 into a front (piston rod 57 side) rod side chamber 53r and a rear (opposite side to the piston rod 57) head side chamber 53h. Then, when air is supplied to the head side chamber 53h, the piston 55 and the piston rod 57 move forward. The rod side chamber 53r is open to the atmosphere, for example.

ばね59は、例えば、ロッド側室53rに収容されており、シリンダ部53に対してピストン55を後方に付勢している。従って、ヘッド側室53hの圧抜きがなされると、ピストン55及びピストンロッド57は後退する。   The spring 59 is accommodated in, for example, the rod side chamber 53 r and urges the piston 55 backward with respect to the cylinder portion 53. Therefore, when the pressure in the head side chamber 53h is released, the piston 55 and the piston rod 57 move backward.

エアシリンダ49は、例えば、図1に示すように、スリーブ109の供給口109aよりも上方、且つ、供給口109aに対して後側に、スリーブ109に対して固定的に設けられている。また、エアシリンダ49は、鉛直方向に対して前後方向に斜めに、且つ、ピストンロッド57が延び出る方向を供給口109aに向けるように配置されている。なお、エアシリンダ49は、その全体が供給口109aの全体よりも後側に位置している必要は無い。   For example, as shown in FIG. 1, the air cylinder 49 is fixedly provided to the sleeve 109 above the supply port 109a of the sleeve 109 and on the rear side of the supply port 109a. Further, the air cylinder 49 is disposed obliquely in the front-rear direction with respect to the vertical direction so that the direction in which the piston rod 57 extends extends toward the supply port 109a. Note that the entire air cylinder 49 does not have to be located behind the entire supply port 109a.

一方、図1及び図4に示すように、供給口109aとエアシリンダ49との間には、半凝固状となった金属材料Mを保持している中空部材31が搬送される。中空部材31は、鉛直方向に対してエアシリンダ49と概ね同一の方向に傾斜され、上部側が供給口109aに向けられ、底部側がエアシリンダ49に向けられる。   On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 4, the hollow member 31 holding the semi-solid metal material M is transported between the supply port 109 a and the air cylinder 49. The hollow member 31 is inclined with respect to the vertical direction in substantially the same direction as the air cylinder 49, and the upper side is directed to the supply port 109 a and the bottom side is directed to the air cylinder 49.

従って、中空部材31を保持している容器搬送装置27の保持部27aをエアシリンダ49側に移動させることにより、及び/又は、ピストンロッド57をシリンダ部53から突出させることにより、ピストンロッド57は、半凝固状の金属材料Mの底部に当接可能である。   Accordingly, by moving the holding portion 27a of the container transport device 27 holding the hollow member 31 to the air cylinder 49 side and / or by causing the piston rod 57 to protrude from the cylinder portion 53, the piston rod 57 is It is possible to contact the bottom of the semi-solid metal material M.

空圧回路51は、特に図示しないが、ポンプ、アキュムレータ、バルブ等を含んで構成されており、制御装置107からの制御信号に基づいて動作する。空圧回路51は、ヘッド側室53hに接続されており、ヘッド側室53hの圧力を制御可能である。   Although not particularly illustrated, the pneumatic circuit 51 includes a pump, an accumulator, a valve, and the like, and operates based on a control signal from the control device 107. The pneumatic circuit 51 is connected to the head side chamber 53h and can control the pressure in the head side chamber 53h.

例えば、空圧回路51は、アキュムレータとヘッド側室53hとの間のバルブを開閉することにより、アキュムレータに蓄圧された所定の圧力の空気を適宜なタイミング及び時間長さでヘッド側室53hに供給可能である。また、空圧回路51は、空圧回路51の外部(大気雰囲気)とヘッド側室53hとの間のバルブを開閉することにより、適宜なタイミング及び時間長さでヘッド側室53hの圧抜きが可能である。   For example, the pneumatic circuit 51 can supply air of a predetermined pressure accumulated in the accumulator to the head side chamber 53h at an appropriate timing and time length by opening and closing a valve between the accumulator and the head side chamber 53h. is there. In addition, the pneumatic circuit 51 can release the pressure in the head side chamber 53h at an appropriate timing and time length by opening and closing a valve between the outside of the pneumatic circuit 51 (atmosphere) and the head side chamber 53h. is there.

さらに、空圧回路51は、上述のような、ヘッド側室53hへの空気の供給と、ヘッド側室53hの圧抜きとを適宜な周期で繰り返すことが可能である。この場合、ピストンロッド57は、ヘッド側室53hの圧力による前進と、ばね59による後退とを繰り返す。すなわち、押し装置29は、ピストンロッド57を、半凝固状の金属材料Mに近接・離間する方向において往復動(振動)させることが可能である。   Further, the pneumatic circuit 51 can repeat the above-described supply of air to the head side chamber 53h and depressurization of the head side chamber 53h at an appropriate cycle. In this case, the piston rod 57 repeats forward movement by the pressure of the head side chamber 53 h and backward movement by the spring 59. That is, the pushing device 29 can reciprocate (vibrate) the piston rod 57 in the direction of approaching and separating from the semi-solid metal material M.

(製造装置の動作)
次に、製造装置1の動作を中心として成形機101の動作を説明する。
(Operation of manufacturing equipment)
Next, the operation of the molding machine 101 will be described focusing on the operation of the manufacturing apparatus 1.

制御装置107は、第1温度センサ15の検出値に基づいて加熱装置13を制御し、炉体11に収容されている金属材料Mの温度を所定の第1温度Tに維持する。第1温度Tは、金属材料Mの液相線温度よりも高い温度であり、金属材料Mは、その全部が液状とされている。 The controller 107, based on the detection value of the first temperature sensor 15 controls the heater 13 to maintain the temperature of the metallic material M contained in the furnace body 11 to a predetermined first temperature T 1. The first temperature T 1 of is a temperature higher than the liquidus temperature of the metallic material M, a metal material M, the whole is a liquid.

容器21のうち底部材33は、成形機101の全工程を通じて載置装置25の基体43に載置されたままの状態とされる。制御装置107は、不図示の温度センサ又は第2温度センサ39の検出値に基づいて補助冷却装置37を制御し、金属材料Mが容器21に注がれる前の底部材33の温度を所定の第2温度Tにする。第2温度Tは、金属材料Mの液相線温度よりも低い温度である。 The bottom member 33 of the container 21 is placed on the base body 43 of the mounting device 25 throughout the entire process of the molding machine 101. The control device 107 controls the auxiliary cooling device 37 based on the temperature sensor (not shown) or the detection value of the second temperature sensor 39, and sets the temperature of the bottom member 33 before the metal material M is poured into the container 21 to a predetermined value. the second to a temperature T 2. The second temperature T 2 is a temperature lower than the liquidus temperature of the metallic material M.

容器21のうち中空部材31は、容器搬送装置27に搬送されることにより、プレ冷却装置23、載置装置25及びスリーブ109上の間で移動可能である。制御装置107は、中空部材31をプレ冷却装置23に搬送するように容器搬送装置27を制御するとともに、中空部材31の温度を所定の第3温度Tにするようにプレ冷却装置23を制御する。第3温度Tは、金属材料Mの液相線温度よりも低い温度である。 The hollow member 31 of the container 21 is movable between the pre-cooling device 23, the mounting device 25 and the sleeve 109 by being conveyed to the container conveying device 27. The controller 107 controls the vessel conveying device 27 to convey the hollow member 31 to the pre-cooling device 23, controls the pre-cooling device 23 so that the temperature of the hollow member 31 to a predetermined third temperature T 3 To do. Third temperature T 3 is a temperature lower than the liquidus temperature of the metallic material M.

なお、T及びTは互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。互いに異なる場合は、T<Tであることが好ましい。T<Tの場合、T=Tに比較して、容器21の底側において金属材料Mの凝固が進みやすくなる。 T 2 and T 3 may be the same or different from each other. When different from each other, it is preferable that T 2 <T 3 . In the case of T 2 <T 3 , solidification of the metal material M easily proceeds on the bottom side of the container 21 as compared with T 2 = T 3 .

図5(a)〜図5(d)及び図6(a)〜図6(d)は、金属材料Mがまだ注がれていない底部材33及び中空部材31を第2温度T及び第3温度Tに冷却した後の工程を説明する模式図である。 Figure 5 (a) ~ FIG 5 (d) and FIG. 6 (a) ~ FIG 6 (d) is a bottom member 33 and the hollow member 31 in which the metal material M has not yet been poured second temperature T 2 and the 3 is a schematic diagram illustrating the process after cooling to a temperature T 3.

図5(a)に示すように、制御装置107は、中空部材31を底部材33上に搬送するように容器搬送装置27を制御する。これにより、中空部材31及び底部材33からなる容器21が構成される。   As shown in FIG. 5A, the control device 107 controls the container transport device 27 so as to transport the hollow member 31 onto the bottom member 33. Thereby, the container 21 including the hollow member 31 and the bottom member 33 is configured.

次に、図5(b)に示すように、制御装置107は、漏斗35を中空部材31上に搬送するように容器搬送装置27又は他の不図示のロボットを制御する。これにより、既に述べたように、中空部材31は、漏斗35により押さえ付けられて位置保持される。   Next, as shown in FIG. 5B, the control device 107 controls the container transport device 27 or another robot (not shown) so as to transport the funnel 35 onto the hollow member 31. Thereby, as already stated, the hollow member 31 is pressed down and held by the funnel 35.

次に、図5(c)に示すように、制御装置107は、ラドル17により液状の金属材料Mを漏斗35を介して容器21に注ぐようにラドル搬送装置19を制御する。   Next, as illustrated in FIG. 5C, the control device 107 controls the ladle transport device 19 so that the ladle 17 pours the liquid metal material M into the container 21 through the funnel 35.

このとき、ラドル17の位置等は、金属材料Mが漏斗35の内面に接触(衝突)するように制御されることが好ましい。この場合、金属材料Mの熱が漏斗35に伝達され、また、金属材料Mに対流が生じる。その結果、金属材料Mの冷却が速やかに行われると期待される。   At this time, the position of the ladle 17 and the like are preferably controlled so that the metal material M contacts (collises) the inner surface of the funnel 35. In this case, the heat of the metal material M is transferred to the funnel 35 and convection occurs in the metal material M. As a result, it is expected that the metal material M is quickly cooled.

図5(d)に示すように、金属材料Mが容器21内へ注がれると、金属材料Mの熱は容器21に伝達され、金属材料Mは冷却される。また、金属材料Mは、ある程度の高さから容器21内へ注がれることにより、流れを生じ、攪拌される。その結果、金属材料Mは、半凝固状とされる。   As shown in FIG. 5D, when the metal material M is poured into the container 21, the heat of the metal material M is transferred to the container 21, and the metal material M is cooled. In addition, the metal material M is poured into the container 21 from a certain height, thereby causing a flow and stirring. As a result, the metal material M is semi-solidified.

この際、容器21の底部における冷却は、容器21の中部及び上部における冷却に優先して行われる。すなわち、金属材料Mの底部における冷却速度は、金属材料Mの中部及び上部における冷却速度よりも速い。別の観点では、金属材料Mにおいては、底部の温度が中部及び上部の温度に比較して低くなる温度勾配が生じる。   At this time, cooling at the bottom of the container 21 is performed in preference to cooling at the middle and top of the container 21. That is, the cooling rate at the bottom of the metal material M is faster than the cooling rate at the middle and top of the metal material M. In another aspect, the metal material M has a temperature gradient in which the bottom temperature is lower than the middle and top temperatures.

このような冷却は、例えば、以下に列挙する少なくともいずれか一つの構成乃至は動作により実現される。底部材33の厚みは中空部材31の厚みよりも厚い。底部材33の熱伝導率は中空部材31の熱伝導率よりも高い。T<Tである。注湯後も補助冷却装置37による底部材33の冷却が継続される。 Such cooling is realized by, for example, at least one of the configurations or operations listed below. The thickness of the bottom member 33 is thicker than the thickness of the hollow member 31. The thermal conductivity of the bottom member 33 is higher than the thermal conductivity of the hollow member 31. T 2 <T 3 . Even after pouring, the cooling of the bottom member 33 by the auxiliary cooling device 37 is continued.

また、このような冷却により、後述するように、容器21内で生成される半凝固状の金属材料Mのうち、他の部分よりも固相率が高い底部が形成される。
なお、実験やシミュレーションなどを行うことで、後述するように、生成される半凝固状の金属材料Mのうちの、底部の量が、例えば、方案部(ビスケット)の量の半分以下となるように、底部材33の厚さ、補助冷却装置37による底部材33への冷却量、などが設計、または設定される。
Further, by such cooling, as will be described later, a bottom portion having a higher solid phase ratio than other portions of the semi-solid metal material M generated in the container 21 is formed.
In addition, by performing experiments and simulations, as described later, the amount of the bottom of the semi-solid metal material M to be generated is, for example, less than half of the amount of the plan part (biscuits). In addition, the thickness of the bottom member 33, the amount of cooling to the bottom member 33 by the auxiliary cooling device 37, and the like are designed or set.

金属材料Mのハッチングを底部と中部及び上部とで異ならせて示しているように、金属材料Mは、底部における冷却速度が中部及び上部における冷却速度よりも速いことから、金属材料Mの底部の固相率は、金属材料Mの中部及び上部の固相率に比較して高くなる。   As the hatching of the metal material M is shown differently at the bottom, the middle, and the top, the metal material M has a cooling rate at the bottom that is faster than the cooling rate at the middle and the top. The solid phase rate is higher than the solid phase rates of the middle and upper parts of the metal material M.

また、金属材料Mは、底部における冷却速度が中部及び上部における冷却速度よりも速いことから、底部における攪拌は、中部及び上部における攪拌よりも不十分となりやすい。そして、底部は、冷却速度が速く、また、攪拌が不十分であることから、結晶が樹枝状で細かくなる。その一方、中部及び上部においては、冷却速度が遅く、また、攪拌が十分であることから、結晶が丸く(粒状に)なる。   Moreover, since the cooling rate in the bottom part of the metal material M is faster than the cooling rate in the middle part and the upper part, the stirring in the bottom part tends to be insufficient than the stirring in the middle part and the upper part. The bottom portion has a high cooling rate and insufficient stirring, so that the crystals become dendritic and fine. On the other hand, in the middle part and the upper part, the cooling rate is slow and the stirring is sufficient, so that the crystals become round (granular).

金属材料Mの冷却の過程において、制御装置107は、第2温度センサ39の検出する温度を監視する。第2温度センサ39の検出温度は、液状の金属材料Mが容器21に注がれ、金属材料Mが第2温度センサ39に当接することにより急激に上昇し、その後、金属材料Mの熱が容器21に奪われることによって低下していく。制御装置107は、この低下していく温度が所定の目標温度Tに到達するか否かを判定する。 In the process of cooling the metal material M, the control device 107 monitors the temperature detected by the second temperature sensor 39. The temperature detected by the second temperature sensor 39 rapidly rises when the liquid metal material M is poured into the container 21 and the metal material M comes into contact with the second temperature sensor 39, and then the heat of the metal material M is increased. It is lowered by being taken away by the container 21. The control device 107 determines whether or not the decreasing temperature reaches a predetermined target temperature Tt .

第2温度センサ39により検出される温度と、半凝固金属の固相率との間には相関がある。そして、目標温度Tは、製造装置1を用いた実験等に基づいて、所望の固相率に対応した温度に設定される。 There is a correlation between the temperature detected by the second temperature sensor 39 and the solid phase ratio of the semi-solid metal. The target temperature T t is set to a temperature corresponding to a desired solid phase rate based on experiments using the manufacturing apparatus 1 or the like.

なお、本実施形態においては、上述のように、金属材料Mの底部は、固相率が高くなることが意図されている。また、第2温度センサ39は、補助冷却装置37の影響を受けるから、製造装置1の構成によっては、第2温度センサ39の検出温度は、金属材料Mの底部の温度よりも低くなることもある。従って、目標温度Tは、金属材料Mの固相線温度よりも高い必要は無い。 In the present embodiment, as described above, the bottom part of the metal material M is intended to have a high solid phase ratio. Further, since the second temperature sensor 39 is affected by the auxiliary cooling device 37, the detected temperature of the second temperature sensor 39 may be lower than the temperature of the bottom of the metal material M depending on the configuration of the manufacturing apparatus 1. is there. Therefore, the target temperature T t need not be higher than the solidus temperature of the metal material M.

また、第2温度センサ39の検出温度が目標温度Tに到達する前に容器21及び金属材料Mが熱平衡に至らないように、容器21は予め十分に冷却される、及び/又は、金属材料Mを注いだ後も補助冷却装置37による冷却は継続される。 Further, the container 21 is sufficiently cooled in advance and / or the metal material so that the container 21 and the metal material M do not reach thermal equilibrium before the detected temperature of the second temperature sensor 39 reaches the target temperature T t. Even after M is poured, the cooling by the auxiliary cooling device 37 is continued.

第2温度センサ39の検出する温度が目標温度Tに到達すると、制御装置107は、金属材料Mの冷却を停止して金属材料Mを容器21から取り出すための処理を開始する。 When the temperature detected by the second temperature sensor 39 reaches the target temperature T t , the control device 107 stops the cooling of the metal material M and starts a process for taking out the metal material M from the container 21.

具体的には、まず、漏斗35を取り外すように容器搬送装置27又は他の不図示のロボットを制御し、さらに、図6(a)に示すように、中空部材31を持ち上げるように容器搬送装置27を制御する。半凝固状の金属材料Mは、中空部材31に保持されており、中空部材31とともに底部材33から離間される。   Specifically, first, the container transport device 27 or another robot (not shown) is controlled so as to remove the funnel 35, and further, as shown in FIG. 6A, the container transport device so as to lift the hollow member 31. 27 is controlled. The semi-solid metal material M is held by the hollow member 31 and is separated from the bottom member 33 together with the hollow member 31.

次に、図6(b)に示すように、制御装置107は、金属材料Mを保持している中空部材31をスリーブ109の供給口109aとエアシリンダ49との間に搬送するように容器搬送装置27を制御する。中空部材31は、鉛直方向に対して斜めに、また、底部側をエアシリンダ49に、上部側を供給口109aに向けて配置される。   Next, as shown in FIG. 6B, the control device 107 conveys the container so that the hollow member 31 holding the metal material M is conveyed between the supply port 109 a of the sleeve 109 and the air cylinder 49. The device 27 is controlled. The hollow member 31 is disposed obliquely with respect to the vertical direction, with the bottom side facing the air cylinder 49 and the top side facing the supply port 109a.

この時点においては、金属材料Mの底面は、ピストンロッド57の先端に当接していない。例えば、金属材料Mの底面は、ピストンロッド57(の先端)のストローク外に位置するか、ピストンロッド57のストローク内であって、後退限に位置するピストンロッド57から所定の距離だけ離れた位置に位置している。   At this time, the bottom surface of the metal material M is not in contact with the tip of the piston rod 57. For example, the bottom surface of the metal material M is located outside the stroke of the piston rod 57 (the tip thereof) or within the stroke of the piston rod 57 and a position separated from the piston rod 57 located at the retreat limit by a predetermined distance. Is located.

次に、図6(c)に示すように、制御装置107は、ピストンロッド57を往復運動させる(矢印y1参照)ように空圧回路51を制御するとともに、中空部材31をエアシリンダ49に近づけるように容器搬送装置27を制御する。なお、中空部材31をエアシリンダ49に近づける速度は、ピストンロッド57が後退する速度よりも遅い。また、中空部材31の移動及びピストンロッド57の振動は、いずれが先に開始されてもよいし、同時に開始されてもよい。   Next, as shown in FIG. 6C, the control device 107 controls the pneumatic circuit 51 so as to reciprocate the piston rod 57 (see arrow y1) and brings the hollow member 31 closer to the air cylinder 49. Thus, the container transport device 27 is controlled. Note that the speed at which the hollow member 31 approaches the air cylinder 49 is slower than the speed at which the piston rod 57 moves backward. Further, either the movement of the hollow member 31 or the vibration of the piston rod 57 may be started first or simultaneously.

上記のような動作の結果、ピストンロッド57は、半凝固状の金属材料Mの底面に繰り返し衝突する。衝突により、金属材料Mは、中空部材31の内面から剥がされ、中空部材31から落下する。   As a result of the above operation, the piston rod 57 repeatedly collides with the bottom surface of the semi-solid metal material M. Due to the collision, the metal material M is peeled off from the inner surface of the hollow member 31 and falls from the hollow member 31.

なお、エアシリンダ49のストローク、エアシリンダ49の動作、及び、容器搬送装置27の動作等は、金属材料Mが中空部材31に対して最初の位置からある程度ずれた後は、重力のみにより金属材料Mが中空部材31の外へ落下するように設定されてもよいし、金属材料Mの概ね全体が中空部材31の外に位置するまでピストンロッド57が金属材料Mに当接するように設定されてもよい。   Note that the stroke of the air cylinder 49, the operation of the air cylinder 49, the operation of the container transport device 27, etc. are performed only by gravity after the metal material M has deviated to some extent from the initial position with respect to the hollow member 31. M may be set so as to fall out of the hollow member 31, or the piston rod 57 is set so as to abut against the metal material M until almost the entire metal material M is located outside the hollow member 31. Also good.

中空部材31から落下した金属材料Mは、供給口109aを介してスリーブ109内に収容される。中空部材31は、上方の開口をスリーブ109の後方から前方に向けるように、鉛直方向に対して斜めに傾斜して逆さにされているから、金属材料Mは、スリーブ109内において、上部を金型103(キャビティ103a)側に、底部をプランジャ111側に向ける。   The metal material M dropped from the hollow member 31 is accommodated in the sleeve 109 via the supply port 109a. Since the hollow member 31 is inverted so as to be inclined obliquely with respect to the vertical direction so that the upper opening is directed from the rear to the front of the sleeve 109, the metal material M has a metal upper portion in the sleeve 109. The bottom part is directed to the plunger 111 side toward the mold 103 (cavity 103a) side.

その後、図6(d)に示すように、プランジャ111がスリーブ109内を前進すると、金属材料Mが金型103内のキャビティ103aに射出される。そして、金属材料Mがキャビティ103a内(金型103内)にて冷却されて凝固することにより、成形品が形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 6D, when the plunger 111 advances in the sleeve 109, the metal material M is injected into the cavity 103 a in the mold 103. Then, the metal material M is cooled and solidified in the cavity 103a (in the mold 103), whereby a molded product is formed.

このとき、金属材料Mのうち、固相率が高い底部は、方案部(ビスケット)に収まる。方案部の大きさは、例えば、プランジャ111の移動方向において、15mm〜30mmである。固相率が高い底部は、例えば、その半分以下の量である。   At this time, the bottom part with a high solid-phase rate among the metal materials M fits in a design part (biscuit). The size of the plan part is, for example, 15 mm to 30 mm in the movement direction of the plunger 111. The bottom having a high solid phase ratio is, for example, less than half of the amount.

以上のとおり、本実施形態では、半凝固金属の製造装置1は、容器21と、補助冷却装置37とを有している。容器21は、上下方向に開口する中空部材31と、中空部材31の下方の開口を閉塞可能且つ中空部材31と分離可能な底部材33とを有し、液状の金属材料Mが注がれる。補助冷却装置37は、直接的には容器21のうち底部材33のみを冷却する。換言すれば、補助冷却装置37は、底部材33を中空部材31よりも冷却可能である。   As described above, in the present embodiment, the semi-solid metal production apparatus 1 includes the container 21 and the auxiliary cooling device 37. The container 21 has a hollow member 31 that opens in the vertical direction, and a bottom member 33 that can close the opening below the hollow member 31 and that can be separated from the hollow member 31, and a liquid metal material M is poured into the container 21. The auxiliary cooling device 37 directly cools only the bottom member 33 of the container 21. In other words, the auxiliary cooling device 37 can cool the bottom member 33 more than the hollow member 31.

従って、底部材33を中空部材31から離間させることによって中空部材31から露出される半凝固金属の底部は、固相率が高くなる。その結果、例えば、この固相率が高い部分を押すことができ、ひいては、半凝固金属を好適に取り出すことができる。例えば、ピストンロッド57が金属材料Mに減り込むことが抑制される。その結果、例えば、金属材料Mを押す部材の金属材料Mに対する当接面積を大きくする必要性が低減される。すなわち、設計の自由度が高くなる。その一方で、固相率が高いのは一部(底部)のみであるから、全体としての品質を高くすることができる。   Therefore, the bottom part of the semi-solid metal exposed from the hollow member 31 by separating the bottom member 33 from the hollow member 31 has a high solid phase ratio. As a result, for example, a portion having a high solid phase ratio can be pushed, and as a result, the semi-solid metal can be suitably taken out. For example, the piston rod 57 is suppressed from being reduced into the metal material M. As a result, for example, the need to increase the contact area of the member pushing the metal material M with the metal material M is reduced. That is, the degree of freedom in design increases. On the other hand, since only a part (bottom part) of the solid phase ratio is high, the quality as a whole can be improved.

また、本実施形態では、押し装置29は、ピストンロッド57を一の半凝固状の金属材料Mの底部に繰り返し衝突させる。   In the present embodiment, the pushing device 29 repeatedly causes the piston rod 57 to collide with the bottom of one semi-solid metal material M.

従って、金属材料Mを容器21(中空部材31)から引き剥がす衝撃を効果的に金属材料Mに付与することができる。別の観点では、1ストロークで、且つ、ゆっくり金属材料Mを押し出す場合に比較して、押し装置29(エアシリンダ49)を小型化することができる。金属材料Mが押し出されるときに容器21を保持する容器搬送装置27についても、保持部27aの保持力低減が期待される。   Therefore, the impact which peels off the metal material M from the container 21 (hollow member 31) can be effectively given to the metal material M. From another viewpoint, the pushing device 29 (air cylinder 49) can be downsized as compared with the case where the metal material M is slowly pushed out by one stroke. For the container transport device 27 that holds the container 21 when the metal material M is pushed out, a reduction in the holding force of the holding portion 27a is expected.

また、本実施形態では、製造装置1は、容器21の少なくとも一部を搬送する容器搬送装置27を有している。容器21は、当該容器の壁部を構成し、上下両端が開口している中空部材31と、中空部材31の下端の開口を塞ぎ、容器21の底部を構成する底部材33とを有している。押し装置29は、ピストンロッド57を往復動させる。容器搬送装置27は、容器21にて半凝固金属が生成された後、半凝固金属を保持している中空部材31を底部材33から離間させ、その後、中空部材31の下方の開口を往復動しているピストンロッド57に近づけていくように、中空部材31を搬送する。   Moreover, in this embodiment, the manufacturing apparatus 1 has the container conveyance apparatus 27 which conveys at least one part of the container 21. FIG. The container 21 includes a hollow member 31 that constitutes a wall portion of the container and that is open at both upper and lower ends, and a bottom member 33 that closes the opening at the lower end of the hollow member 31 and forms the bottom of the container 21. Yes. The pushing device 29 reciprocates the piston rod 57. After the semi-solid metal is generated in the container 21, the container transport device 27 separates the hollow member 31 holding the semi-solid metal from the bottom member 33, and then reciprocates the opening below the hollow member 31. The hollow member 31 is conveyed so that it may approach the piston rod 57 currently performed.

従って、上記のようにピストンロッド57を金属材料Mの底部に繰り返し衝突させるための構成が全体として簡便に且つ効果的に構成される。具体的には、まず、容器21の分離によって金属材料Mの底部が簡便に露出される。また、容器搬送装置27が容器21の分離動作、及び、ピストンロッド57の金属材料Mへの衝突動作の双方に兼用される。この兼用により、例えば、エアシリンダ49のストロークを小さくすることができる。別の観点では、エアシリンダ49(シリンダ部53)の移動は不要である。また、金属材料Mは、容器搬送装置27による中空部材31の移動速度と、ピストンロッド57の移動速度との和で衝突するから、効果的に衝突がなされる。   Therefore, the configuration for repeatedly causing the piston rod 57 to collide with the bottom of the metal material M as described above is simply and effectively configured as a whole. Specifically, first, the bottom of the metal material M is easily exposed by separating the container 21. Further, the container transport device 27 is used for both the separation operation of the container 21 and the collision operation of the piston rod 57 against the metal material M. With this combination, for example, the stroke of the air cylinder 49 can be reduced. From another viewpoint, it is not necessary to move the air cylinder 49 (cylinder portion 53). Moreover, since the metal material M collides with the sum of the moving speed of the hollow member 31 by the container conveying device 27 and the moving speed of the piston rod 57, the collision is effectively performed.

また、本実施形態では、成形機101は、上記のように種々の効果を奏する半凝固金属の製造装置1と、金型103内のキャビティ103aに通じるスリーブ109と、スリーブ109に供給された半凝固状の金属材料Mを金型103内のキャビティ103aへ押し出すプランジャ111とを有している。製造装置1は、半凝固状の金属材料Mの上部側を金型103(キャビティ103a)側に、金属材料Mの底部側をプランジャ111側に向けるように、スリーブ109に金属材料Mを供給する。また、本実施形態では、実験やシミュレーション等の結果を利用して、容器21内にて生成される半凝固状の金属材料Mのうち、中部や上部よりも固相率を高くする底部の厚さが、方案部(ビスケット)の厚さの半分以下となるように、半凝固状の金属材料Mを生成する。なお、容器21の底面に平行な断面積と、スリーブ109の射出方向に直交する断面積とは近似している。   Further, in the present embodiment, the molding machine 101 includes the semi-solid metal production apparatus 1 that exhibits various effects as described above, the sleeve 109 that communicates with the cavity 103a in the mold 103, and the half that is supplied to the sleeve 109. And a plunger 111 for extruding the solidified metal material M into the cavity 103a in the mold 103. The manufacturing apparatus 1 supplies the metal material M to the sleeve 109 such that the upper side of the semi-solid metal material M faces the mold 103 (cavity 103a) and the bottom side of the metal material M faces the plunger 111 side. . Moreover, in this embodiment, the thickness of the bottom part which makes a solid-phase rate higher than a center part or upper part among the semi-solid-state metal materials M produced | generated in the container 21 using results, such as experiment and simulation. The semi-solid metal material M is generated so that the thickness is less than half of the thickness of the plan part (biscuits). The cross-sectional area parallel to the bottom surface of the container 21 and the cross-sectional area perpendicular to the injection direction of the sleeve 109 are approximate.

従って、半凝固状の金属材料Mのうち、結晶が粒状に成長しなかった底部は方案部側に位置し、結晶が粒状に成長した上部及び中部は、製品部側に位置する。より好ましくは、金属材料Mの底部は、方案部に収まる。つまり、成形品の成形において、半凝固状の金属材料Mのうちの結晶が粒状に成長しなかった底部は、成形品(製品)を形成する部分とはならない。その結果、上記のような底部側の固相率が高くされたことによる好ましい効果を得つつも、製品(成形品)の品質を向上させることができる。   Accordingly, in the semi-solid metal material M, the bottom portion where the crystals did not grow in the granular form is located on the plan portion side, and the upper portion and the middle portion where the crystals have grown in the granular form are located on the product portion side. More preferably, the bottom part of the metal material M fits into the plan part. That is, in the molding of the molded product, the bottom portion of the semi-solid metal material M in which the crystals have not grown in a granular form does not become a portion that forms the molded product (product). As a result, it is possible to improve the quality of the product (molded product) while obtaining a preferable effect by increasing the solid phase ratio on the bottom side as described above.

また、本実施形態では、半凝固金属の生成方法は、上下方向に開口する中空部材31を底部材33の上に配置して容器21を構成する配置ステップ(図5(a))と、液状の金属材料Mを容器21内に注ぐ注湯ステップ(図5(c))と、液状の金属材料Mが注がれた容器21において、底部材33を中空部材31よりも冷却する冷却ステップ(図5(d))と、を有している。従って、上述した本実施形態の製造装置1と同様の効果が奏される。   Moreover, in this embodiment, the production | generation method of a semi-solid metal has the arrangement | positioning step (FIG. 5 (a)) which comprises the container 21 by arrange | positioning the hollow member 31 opened to an up-down direction on the bottom member 33, and liquid state. Pouring step (FIG. 5C) for pouring the metallic material M into the container 21, and a cooling step for cooling the bottom member 33 rather than the hollow member 31 in the container 21 into which the liquid metallic material M is poured ( 5 (d)). Accordingly, the same effects as those of the manufacturing apparatus 1 of the present embodiment described above are exhibited.

また、本実施形態では、成形方法は、上記の生成方法の各ステップと、半凝固金属を金型103内のキャビティ103aに通じるスリーブ109に供給する供給ステップ(図6(c))と、スリーブ109内の半凝固金属をプランジャ111により金型103内のキャビティ103aに押し出す射出ステップ(図6(d))と、を有している。供給ステップでは、半凝固金属の上部側が金型103(キャビティ103a)側に、半凝固金属の底部側がプランジャ111側に向くように、スリーブ109に半凝固金属を供給する。従って、上述した本実施形態の成形機101と同様の効果が奏される。   In the present embodiment, the forming method includes each step of the above generation method, a supply step (FIG. 6C) for supplying semi-solid metal to the sleeve 109 that leads to the cavity 103 a in the mold 103, and the sleeve. And an injection step (FIG. 6D) for extruding the semi-solid metal in 109 into the cavity 103 a in the mold 103 by the plunger 111. In the supply step, the semi-solid metal is supplied to the sleeve 109 so that the upper side of the semi-solid metal faces the mold 103 (cavity 103a) and the bottom side of the semi-solid metal faces the plunger 111 side. Therefore, the same effects as those of the molding machine 101 of the present embodiment described above are exhibited.

(注湯動作の変形例)
図7(a)及び図7(b)は、液状の金属材料Mの容器21への注湯動作の変形例を説明する図である。
(Modification of pouring operation)
FIG. 7A and FIG. 7B are diagrams for explaining a modification of the pouring operation of the liquid metal material M into the container 21.

この変形例において、成形機101及び半凝固金属の製造装置1の構造は、第1の実施形態と同様であり、また、液状の金属材料Mの容器21への注湯動作以外の動作も、第1の実施形態と同様である。   In this modification, the structures of the molding machine 101 and the semi-solid metal production apparatus 1 are the same as those in the first embodiment, and operations other than the pouring operation of the liquid metal material M into the container 21 are also performed. This is the same as in the first embodiment.

この変形例の注湯動作においては、まず、実施形態と同様に、液状の金属材料Mが漏斗35を介して容器21に注がれる(図5(c)参照)。しかし、実施形態においては、ラドル17が保持していた1ショット分の金属材料Mが全て一度に容器21に注がれたのに対して、この変形例においては、図7(a)に示すように、一旦注湯を中断する。   In the pouring operation of this modified example, first, the liquid metal material M is poured into the container 21 through the funnel 35 as in the embodiment (see FIG. 5C). However, in the embodiment, the metal material M for one shot held by the ladle 17 is all poured into the container 21 at one time. In this modification, as shown in FIG. As such, the pouring is temporarily interrupted.

この注湯の中断の間、容器21に既に注がれた金属材料Mは、その熱が容器21に伝達されて冷却される。その一方、ラドル17に残った金属材料Mは、冷却されない。すなわち、両者には温度差が生じる。別の観点では、既に注がれた金属材料Mにおいて固相率が上昇する。また、一旦注湯が中断される前に容器21内に注がれる金属材料Mの量は、実験やシミュレーション等の結果を利用して、一旦注湯が中断される前に注がれた金属材料Mが容器21内で形成する高さが方案部(ビスケット)の厚さの半分以下となる量と定められている。なお、容器21の底面に平行な断面積と、スリーブ109の射出方向に直交する断面積とは近似している。   While the pouring is interrupted, the metal material M that has already been poured into the container 21 is cooled by transferring its heat to the container 21. On the other hand, the metal material M remaining in the ladle 17 is not cooled. That is, a temperature difference occurs between them. From another viewpoint, the solid phase ratio is increased in the metal material M already poured. In addition, the amount of the metal material M poured into the container 21 once the pouring is interrupted is determined based on the results of experiments, simulations, and the like. The height that the material M forms in the container 21 is determined to be an amount that is not more than half the thickness of the design part (biscuit). The cross-sectional area parallel to the bottom surface of the container 21 and the cross-sectional area perpendicular to the injection direction of the sleeve 109 are approximate.

次に、図7(b)に示すように、液状の金属材料Mの容器21への注湯が再開される。注湯された金属材料Mは、既に容器21内にある金属材料Mとともに、その熱が容器21に伝達されて冷却される。また、容器21内においては、金属材料Mが注がれることにより攪拌が生じる。   Next, as shown in FIG. 7B, pouring of the liquid metal material M into the container 21 is resumed. The poured metal material M is transferred to the container 21 and cooled together with the metal material M already in the container 21. In the container 21, the metal material M is poured to cause stirring.

従って、容器21に注がれた金属材料Mは、全体として半凝固状となり、且つ、先に注がれた金属材料Mは、主として半凝固金属の底部を構成する。そして、この底部は、先に冷却されていたことによって、中部及び上部よりも固相率が高くなる。その結果、実施形態と同様の種々の効果が得られる。   Therefore, the metal material M poured into the container 21 is semi-solid as a whole, and the metal material M poured first mainly constitutes the bottom of the semi-solid metal. And since this bottom part was cooled previously, a solid-phase rate becomes higher than a center part and an upper part. As a result, various effects similar to those of the embodiment can be obtained.

このように、容器21において、底部における金属材料Mの冷却を中部及び上部における金属材料Mの冷却に優先して行う方法は、実施形態において示した、底部における冷却速度を中部及び上部における冷却速度よりも速くする方法に限定されず、一の半凝固金属となる液状の金属材料を2回以上に分けて容器21に注ぐことによっても実現される。   Thus, in the container 21, the method of cooling the metal material M at the bottom in preference to the cooling of the metal material M at the middle and top is the same as the cooling rate at the bottom and the cooling rate at the middle and top shown in the embodiment. It is not limited to the method of making it faster, but it can also be realized by pouring the liquid metal material that becomes one semi-solid metal into the container 21 in two or more times.

なお、実施形態において例示した方法と、変形例の方法とが組み合わされてもよい。また、注湯を2回以上に分けた場合、先に注がれた金属材料Mの熱によって容器21の温度は上昇するから、後に注がれた金属材料Mの冷却速度は緩やかになりやすい。従って、変形例の方法は、冷却速度の変化を伴う場合が多い。   Note that the method exemplified in the embodiment may be combined with the method of the modification. In addition, when the pouring is divided into two or more times, the temperature of the container 21 rises due to the heat of the metal material M poured first, so that the cooling rate of the metal material M poured later tends to be moderate. . Therefore, the modified method often involves a change in the cooling rate.

変形例の方法においては、実施形態とは異なる効果も奏される。例えば、先に注がれた金属材料Mの固相率が上昇してから、全ての金属材料Mによる荷重が金属材料Mの底部に加えられることになるから、中空部材31と底部材33との隙間から金属材料Mが漏れることが抑制される。   In the method of the modified example, effects different from those of the embodiment are also exhibited. For example, since the solid phase ratio of the metal material M poured first increases and the load of all the metal material M is applied to the bottom of the metal material M, the hollow member 31 and the bottom member 33 The metal material M is prevented from leaking from the gap.

(実施例)
実施形態に示した成形機101(製造装置1)を実際に製作して、半凝固金属の製造及び成形品の成形を行った。この実施例における、各種温度の計測結果、及び、金属材料Mの写真を以下に示す。なお、実施例における金属材料Mの固相線温度は約555℃であり、液相線温度は610〜620℃である。
(Example)
The molding machine 101 (manufacturing apparatus 1) shown in the embodiment was actually manufactured to produce a semi-solid metal and to mold a molded product. Measurement results of various temperatures and photographs of the metal material M in this example are shown below. In addition, the solidus temperature of the metal material M in an Example is about 555 degreeC, and liquidus temperature is 610-620 degreeC.

図8(a)は、容器21の底部における温度変化を示す図である。横軸は、複数サイクル(ショット)に亘る時間を示し、横軸に付された数字は、ショット数を示している。縦軸は、第2温度センサ39(図2)の検出温度を示している。   FIG. 8A is a diagram showing a temperature change at the bottom of the container 21. The horizontal axis represents time over a plurality of cycles (shots), and the numbers attached to the horizontal axis represent the number of shots. The vertical axis represents the temperature detected by the second temperature sensor 39 (FIG. 2).

第2温度センサ39の検出温度は、概略、注湯前における補助冷却装置37の冷却による温度低下と、注湯による温度上昇とを繰り返している。各サイクルにおける最大値付近の温度は、概略、容器21内の金属材料Mの底部の温度とみなしてよい。   The temperature detected by the second temperature sensor 39 generally repeats a temperature decrease due to cooling of the auxiliary cooling device 37 before pouring and a temperature increase due to pouring. The temperature near the maximum value in each cycle may be roughly regarded as the temperature at the bottom of the metal material M in the container 21.

この図において、概ね15ショット以降において、温度変化が安定している。この期間において、各サイクルの温度の最大値は、約420℃となっており、金属材料Mの底部の温度は、固相線温度よりも十分低くなっていることが窺える。   In this figure, the temperature change is stable after about 15 shots. During this period, the maximum value of the temperature of each cycle is about 420 ° C., and it can be seen that the temperature of the bottom of the metal material M is sufficiently lower than the solidus temperature.

図8(b)は、容器21及び金属材料Mの中部における温度変化を示す図である。横軸は、1ショット内の時間(秒)を示し、縦軸は、温度を示している。線L1は、金属材料Mの中部(さらに平面視における中央部)の温度を示し、線L2は、容器21の中部の外面の温度を示している。   FIG. 8B is a diagram showing temperature changes in the container 21 and the middle part of the metal material M. FIG. The horizontal axis represents time (seconds) in one shot, and the vertical axis represents temperature. A line L1 indicates the temperature of the middle part of the metal material M (further, the central part in plan view), and a line L2 indicates the temperature of the outer surface of the middle part of the container 21.

なお、図8(a)は、製造装置1の備える第2温度センサ39の検出結果であることから、多数のサイクルに亘って計測結果が得られている一方、図8(b)は、実験として温度センサを配置して温度を計測していることから、1ショットのみの計測結果となっている。なお、図8(b)の測定結果は、温度変化が十分に安定したサイクルのものである。   FIG. 8A shows the detection result of the second temperature sensor 39 provided in the manufacturing apparatus 1, and thus the measurement result is obtained over many cycles. On the other hand, FIG. Since the temperature sensor is arranged and the temperature is measured, the measurement result is only one shot. In addition, the measurement result of FIG.8 (b) is a thing of the cycle from which the temperature change was fully stabilized.

この図において示されるように、金属材料Mの中部においては、金属材料Mの温度は、固相線温度よりも大きく、液相線温度よりも低い温度で停滞している。すなわち、金属材料Mの温度は、半凝固金属が得られる温度域で安定している。   As shown in this figure, in the middle part of the metal material M, the temperature of the metal material M is stagnant at a temperature higher than the solidus temperature and lower than the liquidus temperature. That is, the temperature of the metal material M is stable in a temperature range where a semi-solid metal is obtained.

図9(a)は、半凝固状の金属材料Mの模式図である。図9(b)〜図9(d)は、図9(a)の領域IXb〜IXdにおける金属材料Mの断面の顕微鏡写真である。すなわち、図9(b)、図9(c)及び図9(d)は、半凝固状の金属材料Mの中部、底部の直上及び底部の顕微鏡写真である。   FIG. 9A is a schematic view of a semi-solid metal material M. FIG. FIG. 9B to FIG. 9D are micrographs of cross sections of the metal material M in the regions IXb to IXd of FIG. That is, FIG. 9B, FIG. 9C, and FIG. 9D are photomicrographs of the middle part, the top part of the bottom part, and the bottom part of the semi-solid metal material M.

これらの写真から、実施例においては、金属材料Mの底部においては、結晶が樹枝状で細かいこと、中部においては、結晶が粒状であることが確認された。すなわち、容器21内の温度勾配によって、中部及び底部の組織に相違が生じていることが確認された。   From these photographs, in the examples, it was confirmed that the crystals were dendritic and fine at the bottom of the metal material M, and the crystals were granular at the middle. That is, it was confirmed that a difference was caused in the middle and bottom tissues due to the temperature gradient in the container 21.

なお、図9(e)〜図9(g)は、比較例における図9(b)〜図9(d)に対応する顕微鏡写真である。比較例においては、実施形態において例示したような、底部側において冷却速度が速くなるような構成は採用されていない。すなわち、基本的に容器の上方から下方に亘って温度は一定である。   9 (e) to 9 (g) are micrographs corresponding to FIGS. 9 (b) to 9 (d) in the comparative example. In the comparative example, the configuration that increases the cooling rate on the bottom side as exemplified in the embodiment is not employed. That is, the temperature is basically constant from the top to the bottom of the container.

実施例と比較例とでは、中部においては、金属材料Mの組織に殆ど差が無いのに対して、底部においては、明らかな相違が認められる。   In the example and the comparative example, there is almost no difference in the structure of the metal material M in the middle part, but a clear difference is recognized in the bottom part.

図10(a)及び図10(b)は、図6の領域Xa及びXbにおける金属材料Mの断面の顕微鏡写真である。すなわち、図10(a)は、製品部の顕微鏡写真であり、図10(b)は、方案部のうち、容器21内において金属材料Mの底部であった部分を含む範囲の顕微鏡写真である。   FIGS. 10A and 10B are micrographs of a cross section of the metal material M in the regions Xa and Xb of FIG. That is, FIG. 10A is a micrograph of the product portion, and FIG. 10B is a micrograph of a range including the portion that was the bottom of the metal material M in the container 21 in the design portion. .

まず、これらの図から、製品部においては、結晶が粒状で粗いこと、方案部においては、結晶が樹枝状で細かい部分が生じていることが確認された。さらに、方案部においては、容器21内において金属材料Mの底部であった部分と、それ以外の部分との間に境界線が生じていることが確認された。確認された境界線は、プランジャ111の移動方向に概ね沿う方向に延びるものである。   First, from these figures, it was confirmed that in the product part, the crystal was granular and coarse, and in the design part, the crystal was dendritic and a fine part was generated. Furthermore, in the plan portion, it was confirmed that a boundary line was generated between the portion that was the bottom of the metal material M in the container 21 and the other portion. The confirmed boundary line extends in a direction substantially along the moving direction of the plunger 111.

なお、以上の実施形態において、補助冷却装置37は冷却装置の一例であり、ピストンロッド57は押し部材の一例であり、容器搬送装置27は搬送装置の一例である。   In the above embodiment, the auxiliary cooling device 37 is an example of a cooling device, the piston rod 57 is an example of a push member, and the container transport device 27 is an example of a transport device.

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。   The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various aspects.

半凝固金属の製造装置は、成形機の一部でなくてもよい。すなわち、製造装置により製造された半凝固金属は、直接に射出装置のスリーブへ供給されるのではなく、急冷凝固されて、半溶融状金属の素材(ビレット)とされてもよい。   The semi-solid metal production apparatus may not be a part of the molding machine. That is, the semi-solid metal manufactured by the manufacturing apparatus may not be directly supplied to the sleeve of the injection apparatus, but may be rapidly solidified to form a semi-molten metal material (billet).

半凝固金属の製造装置の全体構成は、保持炉から液状の金属材料をラドルにより汲み出して容器に注ぐ構成に限定されない。例えば、保持炉及びラドルに代えて、1ショット分の金属材料を溶融するるつぼを用い、当該るつぼにより容器に金属材料を注いでもよい。また、例えば、保持炉から容器へ適宜な流路を介して液状の金属材料を注いでもよい。   The overall configuration of the semi-solid metal production apparatus is not limited to a configuration in which a liquid metal material is pumped out from a holding furnace by a ladle and poured into a container. For example, instead of the holding furnace and the ladle, a crucible for melting one shot of metal material may be used, and the metal material may be poured into the container with the crucible. Further, for example, a liquid metal material may be poured from the holding furnace to the container through an appropriate flow path.

半凝固金属の製造は、その全ての工程が製造装置により自動的に行われる必要はない。例えば、加熱装置の制御、注湯装置の制御及び半凝固化装置の制御の少なくともいずれか一つは、作業者により行われてもよい。また、例えば、加熱、注湯及び冷却の少なくともいずれか一つについては、装置といえるほどの設備によらずに実現されてもよい。   The production of semi-solid metal does not have to be performed automatically by the production equipment in all steps. For example, at least one of the control of the heating device, the control of the pouring device, and the control of the semi-solidifying device may be performed by an operator. Further, for example, at least one of heating, pouring, and cooling may be realized without using equipment that can be said to be an apparatus.

本実施形態では、ある程度の高さから液状の金属材料を容器に注ぐだけで半凝固金属を攪拌したが、容器を運動させるような攪拌装置や金属材料内で部材を運動させるような攪拌装置が設けられてもよい。また、本実施形態では、半凝固金属から液相部分の一部の排出を全く行わなかったが、当該排出が行われてもよい。   In the present embodiment, the semi-solid metal is stirred only by pouring a liquid metal material from a certain height into the container, but there is a stirring device that moves the container and a stirring device that moves the member within the metal material. It may be provided. Further, in the present embodiment, a part of the liquid phase portion is not discharged at all from the semi-solid metal, but the discharge may be performed.

容器の底部材に配置される(第2)温度センサは、容器内に露出しなくてもよい(金属材料に当接しなくてもよい。)。例えば、底部材に薄い部分を形成し、当該薄い部分に下方から温度センサを当接させるように温度センサを配置してもよい。   The (second) temperature sensor disposed on the bottom member of the container may not be exposed in the container (it may not contact the metal material). For example, a thin portion may be formed on the bottom member, and the temperature sensor may be disposed so that the temperature sensor contacts the thin portion from below.

プレ冷却装置は設けられなくてもよい。補助冷却装置は、容器の底部材を外部から冷却するものであってもよい(冷媒を流すための流路が底部材に形成されなくてもよい)し、底部材だけでなく中空部材も冷却可能であってもよい。冷媒は水に限定されない。例えば、他の液体(例えば、油)でもよく、気体(例えば、空気)でもよい。   The pre-cooling device may not be provided. The auxiliary cooling device may cool the bottom member of the container from the outside (a flow path for flowing the refrigerant may not be formed in the bottom member), and cools not only the bottom member but also the hollow member. It may be possible. The refrigerant is not limited to water. For example, other liquid (for example, oil) may be sufficient and gas (for example, air) may be sufficient.

半凝固金属の底部を押す方法は、容器(半凝固金属)及び押し部材の双方を移動させる方法に限定されず、いずれか一方のみが移動されることにより実現されてもよい。   The method of pushing the bottom of the semi-solid metal is not limited to the method of moving both the container (semi-solid metal) and the push member, and may be realized by moving only one of them.

押し装置は、スリーブ上にて(絶対座標系の)上方から下方へ半凝固金属を押すものに限定されない。例えば、底部材33に比較的小さい孔を形成し、この孔を塞ぐ位置と、当該位置から上方へ突出する位置との間で移動可能な押し部材を設け、この押し部材を載置装置25内に設けられたエアシリンダにより駆動してもよい。この場合、押し装置は、半凝固金属を中空部材31や底部材33から引き剥がし、半凝固金属を中空部材31から取り出しやすくすることに寄与する。   The pushing device is not limited to pushing the semi-solid metal from the upper side (in the absolute coordinate system) to the lower side on the sleeve. For example, a relatively small hole is formed in the bottom member 33, and a push member that can move between a position that closes the hole and a position that protrudes upward from the position is provided. The air cylinder may be driven by an air cylinder provided in the vehicle. In this case, the pushing device contributes to peeling off the semi-solid metal from the hollow member 31 and the bottom member 33 so that the semi-solid metal can be easily taken out from the hollow member 31.

押し部材は、他の用途に兼用されていてもよい。例えば、押し部材は、容器の一部であってもよい。具体的には、上述のように、押し部材により底部材の孔を塞いでいる場合においては、押し部材は、容器の一部としてみなせる。また、中空部材の内径と底部材の外径とを同一とし、底部材の全体を押し部材として利用してもよい。金型に半凝固金属を押し出すためのプランジャが押し部材として利用されてもよい。   The pressing member may be used for other purposes. For example, the push member may be a part of the container. Specifically, as described above, when the hole of the bottom member is closed by the pressing member, the pressing member can be regarded as a part of the container. Alternatively, the inner diameter of the hollow member may be the same as the outer diameter of the bottom member, and the entire bottom member may be used as the pushing member. A plunger for extruding the semi-solid metal into the mold may be used as the pushing member.

なお、本願明細書からは、以下の別発明を抽出可能である。
(別発明1)
上方の開口から注がれた液状の金属材料を冷却して半凝固金属を生成する容器であって、底部における前記金属材料の冷却を中部及び上部における前記金属材料の冷却に優先して行う容器と、
前記半凝固金属の底部を前記上方の開口へ向けて押す押し装置と、
を有する半凝固金属の製造装置。
(別発明2)
前記容器の底部を前記容器の外周部よりも冷却する冷却装置を更に有する
別発明1に記載の半凝固金属の製造装置。
(別発明3)
前記容器の底部は、前記容器の外周部よりも厚い
別発明1又は2に記載の半凝固金属の製造装置。
(別発明4)
前記容器の底部の熱伝導率は、前記容器の外周部の熱伝導率よりも高い
別発明1〜3のいずれか1項に記載の半凝固金属の製造装置。
(別発明5)
一の前記半凝固金属となる前記液状の金属材料を2回以上に分けて前記容器に注ぐ注湯装置を更に有する
別発明1〜4のいずれか1項に記載の半凝固金属の製造装置。
(別発明6)
前記押し装置は、押し部材を一の前記半凝固金属の底部に繰り返し衝突させる
別発明1〜5のいずれか1項に記載の半凝固金属の製造装置。
(別発明7)
前記容器の少なくとも一部を搬送する搬送装置を更に有し、
前記容器は、
当該容器の壁部を構成し、上下両端が開口している中空部材と、
前記中空部材の下端の開口を塞ぎ、前記容器の底部を構成する底部材とを有し、
前記押し装置は、前記押し部材を往復動させ、
前記搬送装置は、前記容器にて前記半凝固金属が生成された後、前記半凝固金属を保持している前記中空部材を前記底部材から離間させ、その後、前記中空部材の下方の開口を往復動する前記押し部材に近づけていくように、前記中空部材を搬送する
別発明6に記載の半凝固金属の製造装置。
(別発明8)
別発明1〜7のいずれか1項に記載の半凝固金属の製造装置と、
金型に通じるスリーブと、
前記スリーブに供給された前記半凝固金属を前記金型内へ押し出すプランジャと、
を有し、
前記半凝固金属の製造装置は、前記半凝固金属の上部側が前記金型側に、前記半凝固金属の底部側が前記プランジャ側に向くように、前記スリーブに前記半凝固金属を供給する
成形装置。
(別発明9)
液状の金属材料を容器の上方の開口から前記容器内に注ぎ、前記液状の金属材料を前記容器内にて冷却して半凝固金属を生成する生成ステップと、
前記容器から前記半凝固金属を取り出す取り出しステップと、
を有し、
前記生成ステップでは、前記容器の底部における前記金属材料の冷却を前記容器の中部及び上部における前記金属材料の冷却に優先して行い、底部の固相率が中部及び上部の固相率に比較して高くなるように前記半凝固金属を生成し、
前記取り出しステップでは、前記半凝固金属の底部を前記容器の上方の開口へ向けて押して、前記半凝固金属を前記容器の内面から引き剥がす
半凝固金属の生成方法。
(別発明10)
別発明9に記載の半凝固金属の生成方法の各ステップと、
前記半凝固金属を金型に通じるスリーブに供給する供給ステップと、
前記スリーブ内の前記半凝固金属をプランジャにより前記金型内に押し出す射出ステップと、
を有し、
前記供給ステップでは、前記半凝固金属の上部側が前記金型側に、前記半凝固金属の底部側が前記プランジャ側に向くように、前記スリーブに前記半凝固金属を供給する
成形方法。
(別発明11)
前記射出ステップにて前記半凝固金属を前記金型内に充填したときに、前記半凝固金属の底部の固相率が高い部分は、方案部に収まる
別発明10に記載の成形方法。
In addition, the following another invention can be extracted from this specification.
(Invention 1)
A container that cools a liquid metal material poured from an upper opening to produce a semi-solid metal, and that cools the metal material at the bottom in preference to cooling the metal material at the middle and top When,
A pushing device that pushes the bottom of the semi-solid metal toward the upper opening;
An apparatus for producing semi-solid metal.
(Invention 2)
The apparatus for producing a semi-solid metal according to another aspect 1, further comprising a cooling device that cools the bottom of the container from the outer periphery of the container.
(Invention 3)
The bottom part of the said container is thicker than the outer peripheral part of the said container, The manufacturing apparatus of the semi-solid metal of another invention 1 or 2.
(Invention 4)
The heat conductivity of the bottom part of the said container is higher than the heat conductivity of the outer peripheral part of the said container, The manufacturing apparatus of the semi-solidified metal of any one of another invention 1-3.
(Invention 5)
The apparatus for producing a semi-solid metal according to any one of claims 1 to 4, further comprising a pouring device that divides the liquid metal material that becomes one semi-solid metal into the container in two or more times.
(Another invention 6)
The said pushing apparatus makes a pushing member repeatedly collide with the bottom part of the said one semi-solid metal, The manufacturing apparatus of the semi-solid metal of any one of another invention 1-5.
(Another invention 7)
Further comprising a transport device for transporting at least a part of the container;
The container is
A hollow member that constitutes the wall of the container and that is open at both upper and lower ends;
Closing the opening at the lower end of the hollow member, and having a bottom member constituting the bottom of the container;
The pushing device reciprocates the pushing member,
After the semi-solid metal is generated in the container, the transport device separates the hollow member holding the semi-solid metal from the bottom member, and then reciprocates through an opening below the hollow member. The semi-solid metal manufacturing apparatus according to another invention 6, wherein the hollow member is conveyed so as to approach the moving push member.
(Another invention 8)
The semi-solidified metal production apparatus according to any one of separate inventions 1 to 7,
A sleeve leading to the mold,
A plunger for pushing the semi-solid metal supplied to the sleeve into the mold;
Have
The semi-solid metal manufacturing apparatus supplies the semi-solid metal to the sleeve such that the upper side of the semi-solid metal faces the mold side and the bottom side of the semi-solid metal faces the plunger side.
(Another invention 9)
A production step of pouring a liquid metal material into the container from an upper opening of the container and cooling the liquid metal material in the container to produce a semi-solid metal,
Removing the semi-solid metal from the container;
Have
In the generating step, cooling of the metal material at the bottom of the container is performed in preference to cooling of the metal material at the middle and top of the container, and the solid fraction of the bottom is compared with the solid fraction of the middle and top. To produce the semi-solid metal to be high,
In the removing step, the bottom of the semi-solid metal is pushed toward the upper opening of the container, and the semi-solid metal is peeled off from the inner surface of the container.
(Another Invention 10)
Each step of the method for producing a semi-solid metal according to another invention 9,
Supplying a semi-solid metal to a sleeve leading to a mold;
An injection step of extruding the semi-solid metal in the sleeve into the mold by a plunger;
Have
In the supplying step, the semi-solid metal is supplied to the sleeve so that the upper side of the semi-solid metal faces the mold side and the bottom side of the semi-solid metal faces the plunger side.
(Another invention 11)
When the semi-solid metal is filled in the mold in the injection step, a portion having a high solid fraction at the bottom of the semi-solid metal is accommodated in a design part.

この別発明においては、容器は、中空部材と底部材とに分離可能である必要は無い。上記のように、底部材に形成された孔から押し部材を半凝固金属に当接させることも可能であり、この場合、中空部材と底部材とは、必ずしも分離可能でなくてもよい。また、容器の底部における前記金属材料の冷却を容器の中部及び上部における前記金属材料の冷却に優先して行う方法は、実施形態において例示したように種々あり、底部材を中空部材よりも冷却する方法に限定されない。従って、別発明においては、補助冷却装置は設けられなくてもよい。   In this another invention, the container does not need to be separable into the hollow member and the bottom member. As described above, the pressing member can be brought into contact with the semi-solid metal from the hole formed in the bottom member. In this case, the hollow member and the bottom member are not necessarily separable. In addition, as exemplified in the embodiment, there are various methods for cooling the metal material at the bottom of the container in preference to the cooling of the metal material at the middle and top of the container, and the bottom member is cooled more than the hollow member. The method is not limited. Therefore, in another invention, the auxiliary cooling device may not be provided.

1…製造装置、21…容器、29…押し装置、31…中空部材、33…底部材、37…補助冷却装置(冷却装置)、101…成形機(成形装置)、103…金型、109…スリーブ、111…プランジャ、M…金属材料。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Manufacturing apparatus, 21 ... Container, 29 ... Pushing device, 31 ... Hollow member, 33 ... Bottom member, 37 ... Auxiliary cooling device (cooling device), 101 ... Molding machine (molding device), 103 ... Mold, 109 ... Sleeve, 111 ... plunger, M ... metal material.

Claims (12)

上下両端が開口する中空部材と、当該中空部材の下方の開口を塞ぎ、前記中空部材と分離可能な底部材とを有しており、前記中空部材の上方の開口から注がれた液状の金属材料を冷却して半凝固金属を生成する容器であって、底部における前記金属材料の冷却を中部及び上部における前記金属材料の冷却に優先して行う容器と、
前記半凝固金属の底部を前記上方の開口へ向けて押す押し装置と、
を有する半凝固金属の製造装置。
A liquid metal poured from the upper opening of the hollow member, having a hollow member open at both upper and lower ends and a bottom member that closes the lower opening of the hollow member and is separable from the hollow member A container that cools the material to produce semi-solid metal, the container that cools the metal material at the bottom in preference to cooling the metal material at the middle and top;
A pushing device that pushes the bottom of the semi-solid metal toward the upper opening;
An apparatus for producing semi-solid metal.
前記容器の底部を前記容器の外周部よりも冷却する冷却装置を更に有する
請求項1に記載の半凝固金属の製造装置。
The apparatus for producing a semi-solid metal according to claim 1, further comprising a cooling device that cools a bottom portion of the container from an outer peripheral portion of the container.
前記容器の底部は、前記容器の外周部よりも厚い
請求項1又は2に記載の半凝固金属の製造装置。
The semi-solid metal manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a bottom portion of the container is thicker than an outer peripheral portion of the container.
前記容器の底部の熱伝導率は、前記容器の外周部の熱伝導率よりも高い
請求項1〜3のいずれか1項に記載の半凝固金属の製造装置。
The apparatus for producing a semi-solid metal according to any one of claims 1 to 3, wherein a thermal conductivity of a bottom portion of the container is higher than a thermal conductivity of an outer peripheral portion of the container.
一の前記半凝固金属となる前記液状の金属材料を2回以上に分けて前記容器に注ぐ注湯装置を更に有する
請求項1〜4のいずれか1項に記載の半凝固金属の製造装置。
The apparatus for producing a semi-solid metal according to any one of claims 1 to 4, further comprising a pouring device that divides the liquid metal material that becomes one semi-solid metal into the container in two or more times.
前記押し装置は、押し部材を一の前記半凝固金属の底部に繰り返し衝突させる
請求項1〜5のいずれか1項に記載の半凝固金属の製造装置。
The semi-solid metal production apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the push device repeatedly causes the push member to collide with a bottom portion of the one semi-solid metal.
前記押し装置は、前記押し部材を往復動させ、
前記容器にて前記半凝固金属が生成された後、往復動する前記押し部材に前記半凝固金属の底部を近づけていくように前記容器を搬送する搬送装置が設けられている
請求項6に記載の半凝固金属の製造装置。
The pushing device reciprocates the pushing member,
The transport device that transports the container so that the bottom of the semi-solid metal is brought closer to the pushing member that reciprocates after the semi-solid metal is generated in the container. Semi-solid metal production equipment.
上方の開口から注がれた液状の金属材料を冷却して半凝固金属を生成する容器であって、底部における前記金属材料の冷却を中部及び上部における前記金属材料の冷却に優先して行う容器と、A container that cools a liquid metal material poured from an upper opening to produce a semi-solid metal, and that cools the metal material at the bottom in preference to cooling the metal material at the middle and top When,
前記容器の底部の一部又は全部を構成しており前記容器の外周部に対して前記上方の開口側へ移動可能な押し部材によって、前記半凝固金属の底部を前記上方の開口へ向けて押す押し装置と、The bottom part of the semi-solid metal is pushed toward the upper opening by a pushing member that constitutes a part or the whole of the bottom part of the container and is movable to the upper opening side with respect to the outer peripheral part of the container. A pushing device;
を有する半凝固金属の製造装置。An apparatus for producing semi-solid metal.
請求項1〜のいずれか1項に記載の半凝固金属の製造装置と、
金型に通じるスリーブと、
前記スリーブに供給された前記半凝固金属を前記金型内へ押し出すプランジャと、
を有し、
前記半凝固金属の製造装置は、前記半凝固金属の上部側が前記金型側に、前記半凝固金属の底部側が前記プランジャ側に向くように、前記スリーブに前記半凝固金属を供給する
成形装置。
An apparatus for producing a semi-solid metal according to any one of claims 1 to 8 ,
A sleeve leading to the mold,
A plunger for pushing the semi-solid metal supplied to the sleeve into the mold;
Have
The semi-solid metal manufacturing apparatus supplies the semi-solid metal to the sleeve such that the upper side of the semi-solid metal faces the mold side and the bottom side of the semi-solid metal faces the plunger side.
液状の金属材料を容器の上方の開口から前記容器内に注ぎ、前記液状の金属材料を前記容器内にて冷却して半凝固金属を生成する生成ステップと、
前記容器から前記半凝固金属を取り出す取り出しステップと、
を有し、
前記容器は、
上下両端が開口する中空部材と、当該中空部材の下方の開口を塞ぎ、前記中空部材と分離可能な底部材とを有しており、又は
当該容器の底部の一部又は全部が、前記容器の外周部に対して前記上方の開口側へ移動可能な、前記半凝固金属の底部を押すための押し部材によって構成されており、
前記生成ステップでは、前記容器の底部における前記金属材料の冷却を前記容器の中部及び上部における前記金属材料の冷却に優先して行い、底部の固相率が中部及び上部の固相率に比較して高くなるように前記半凝固金属を生成し、
前記取り出しステップでは、前記半凝固金属の底部を前記容器の上方の開口へ向けて押して、前記半凝固金属を前記容器の内面から引き剥がす
半凝固金属の製造方法。
A production step of pouring a liquid metal material into the container from an upper opening of the container and cooling the liquid metal material in the container to produce a semi-solid metal,
Removing the semi-solid metal from the container;
Have
The container is
A hollow member whose upper and lower ends are open and a bottom member that closes the lower opening of the hollow member and is separable from the hollow member, or
A part or all of the bottom of the container is constituted by a pressing member for pressing the bottom of the semi-solid metal, movable to the upper opening side with respect to the outer peripheral part of the container,
In the generating step, cooling of the metal material at the bottom of the container is performed in preference to cooling of the metal material at the middle and top of the container, and the solid fraction of the bottom is compared with the solid fraction of the middle and top. To produce the semi-solid metal to be high,
In the extracting step, the bottom of the semi-solid metal is pushed toward the upper opening of the container, and the semi-solid metal is peeled off from the inner surface of the container.
請求項10に記載の半凝固金属の生成方法の各ステップと、
前記半凝固金属を金型に通じるスリーブに供給する供給ステップと、
前記スリーブ内の前記半凝固金属をプランジャにより前記金型内に押し出す射出ステップと、
を有し、
前記供給ステップでは、前記半凝固金属の上部側が前記金型側に、前記半凝固金属の底部側が前記プランジャ側に向くように、前記スリーブに前記半凝固金属を供給する
成形方法。
Each step of the method for producing a semi-solid metal according to claim 10 ,
Supplying a semi-solid metal to a sleeve leading to a mold;
An injection step of extruding the semi-solid metal in the sleeve into the mold by a plunger;
Have
In the supplying step, the semi-solid metal is supplied to the sleeve so that the upper side of the semi-solid metal faces the mold side and the bottom side of the semi-solid metal faces the plunger side.
前記射出ステップにて前記半凝固金属を前記金型内に充填したときに、前記半凝固金属の底部の固相率が高い部分は、方案部に収まる
請求項11に記載の成形方法。
The molding method according to claim 11 , wherein when the semi-solid metal is filled in the mold in the injection step, a portion of the bottom portion of the semi-solid metal having a high solid phase ratio is accommodated in a design portion.
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