JP6061833B2 - Metal lump for casting - Google Patents

Metal lump for casting Download PDF

Info

Publication number
JP6061833B2
JP6061833B2 JP2013215916A JP2013215916A JP6061833B2 JP 6061833 B2 JP6061833 B2 JP 6061833B2 JP 2013215916 A JP2013215916 A JP 2013215916A JP 2013215916 A JP2013215916 A JP 2013215916A JP 6061833 B2 JP6061833 B2 JP 6061833B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semi
ingot
casting
solid
diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013215916A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015077613A (en
Inventor
池田 孝史
孝史 池田
Original Assignee
有限会社ティミス
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 有限会社ティミス filed Critical 有限会社ティミス
Priority to JP2013215916A priority Critical patent/JP6061833B2/en
Publication of JP2015077613A publication Critical patent/JP2015077613A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6061833B2 publication Critical patent/JP6061833B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Continuous Casting (AREA)

Description

本発明は、例えばアルミニウム合金の押出成形による鋳造品を製造するためのダイカストマシンを使った鋳造成形において、被成形品の重量に対応した半凝固スラリ量をダイカストマシンの投入射出スリーブ内に定量個数形態にて供給可能とするよう所望の定形サイズの球形塊状に凝固成形して成る半凝固スラリ製の鋳造用金属塊状体に関する。   In the present invention, for example, in casting using a die casting machine for producing a cast product by extrusion molding of an aluminum alloy, a quantity of semi-solid slurry corresponding to the weight of the product to be molded is determined in the injection sleeve of the die casting machine. The present invention relates to a metal block for casting made of a semi-solid slurry formed by solidification into a spherical block having a desired fixed size so that it can be supplied in a form.

従来より金属材料の鋳造にはダイカストマシンが使用される。ダイカストとは、金型鋳造法のひとつで、溶融したアルミニウム、マグネシウム、亜鉛など非鉄金属の合金を高速、高圧で金型に注入し、成形することにより、高い寸法精度の鋳物を短時間に大量に生産する鋳造方式である。この鋳造で使用するダイカストマシンにおける金型は、鋳造したダイカストを取り出せるように一方の固定金型と他方の可動金型との少なくとも2つの部分よりなっている。これらの固定金型および可動金型それぞれはダイカストマシンの固定ダイプレートおよび可動ダイプレートに取り付けられ、また固定ダイプレート側には投入射出スリーブが設けられており、該投入射出スリーブ内で、先端に射出チップを備えたプランジャが前後にスライドして溶湯を金型内に注入するようになっている。   Conventionally, a die casting machine is used for casting a metal material. Die casting is one of the mold casting methods. By casting molten aluminum, magnesium, zinc and other non-ferrous metal alloys into the mold at high speed and high pressure, a large amount of high dimensional accuracy castings are produced in a short time. This is a casting method to produce. The die in the die casting machine used for casting is composed of at least two parts, one fixed die and the other movable die so that the cast die cast can be taken out. Each of these fixed mold and movable mold is attached to a fixed die plate and a movable die plate of a die casting machine, and a charging injection sleeve is provided on the fixed die plate side. A plunger provided with an injection tip slides back and forth to inject molten metal into the mold.

また、溶解炉と鋳造機とを一体に構成することで溶湯を効率よく金型へ圧入できるようにしたホットチャンバー方式、所謂チクソトロピーと称する半溶融状態の半凝固スラリを射出成形するチクソインジェクションモールディング方式(以下でチクソ成形と略称する)等がある。半凝固スラリの流れはプラスティックの流れに似て連続した等速の流れなので空気を巻き込まずに済み、巣ができないのでキャストインジェクションが可能である。このように半凝固スラリは微細化されている金属組織であるから湯の流れが良いこと、およびこれを使うことによって樹脂のように流れることも解っている。   In addition, a hot chamber system that enables the molten metal to be efficiently press-fitted into the mold by integrating the melting furnace and casting machine, so-called thixotropy molding system that injection-molds a semi-solid slurry in a semi-molten state called so-called thixotropy (Hereinafter abbreviated as thixo molding). The semi-solid slurry flow is a continuous, constant-velocity flow that resembles the plastic flow, so it is not necessary to entrain air, and no nest is formed, so cast injection is possible. Thus, it is understood that the semi-solid slurry has a fine metal structure, so that the flow of hot water is good, and that it flows like a resin by using this.

ところで、マグネシウムと亜鉛は鉄と反応しないため、マグネシウムと亜鉛はホットチャンバーやチクソ成形が可能である。一方、アルミニウムは電極の関係で鉄と反応してしまい、しかも酸化して成形できない。近年においては、アルミニウム合金用のホットチャンバーは市場に存在するがこれには射出機構に耐熱性のセラミックを使っている。しかしアルミニウム合金を使用した場合に確実な成形を可能にするために過度な加圧を掛けると射出機構を構成するセラミック自体の強度が弱いために破壊されてしまう。よってアルミニウム合金用のホットチャンバーでは、プレス圧が多くても約15トン〜20トンまでしか掛けられないのでカメラ部品等の小型の精密品の製造にしか利用できず、プレス圧が最低でも50トン程度であることを必要とする大型の自動車部品の製造では不可能であった。このようにアルミニウム合金ではホットチャンバーやチクソ成形ができないことから、アルミニウム合金についてはダイカストによる成形しかないという結論に至っていた。その中で提案されてきたのが固液共存状態の半凝固スラリという考え方であって、これだと最大50トンのプレス圧でも耐え得るものとなる。   By the way, since magnesium and zinc do not react with iron, magnesium and zinc can be hot chambered or thixo-molded. On the other hand, aluminum reacts with iron because of the electrode, and cannot be formed by oxidation. In recent years, hot chambers for aluminum alloys exist on the market, which use heat-resistant ceramics for the injection mechanism. However, when an aluminum alloy is used, if an excessive pressure is applied to enable reliable molding, the ceramic itself constituting the injection mechanism is weak and is broken. Therefore, the hot chamber for aluminum alloy can only be applied up to about 15 to 20 tons even if the press pressure is high, so it can be used only for the manufacture of small precision products such as camera parts, and the press pressure is at least 50 tons. This was not possible in the manufacture of large automotive parts that needed to be. Thus, since an aluminum alloy cannot perform hot chamber or thixo forming, it has been concluded that the aluminum alloy can only be formed by die casting. Among them, the idea of a semi-solid slurry in a solid-liquid coexistence state has been proposed, which can withstand a press pressure of up to 50 tons.

また、従来のダイカストマシンによる射出成形では、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛など非鉄金属の合金を溶融状態にして投入射出スリーブ内に流し込むので、的確な計量や温度管理が困難である。また、チクソ成形では加熱を行い固液共存する半溶融状態の半凝固スラリにしてから投入射出スリーブ内に流し込むのであるが、これもまた半凝固スラリ自体の連続した流動性のために的確な計量が面倒且つ困難である。しかもチクソ成形では、半凝固スラリの温度管理を厳密にしないと半凝固状態が維持できない。   In addition, in conventional injection molding using a die-casting machine, an alloy of non-ferrous metal such as aluminum, magnesium, or zinc is melted and poured into the injection sleeve, so that accurate measurement and temperature control are difficult. In thixo molding, a semi-solid slurry in a semi-molten state coexisting with solid and liquid is heated and then poured into the injection sleeve. This is also an accurate measurement due to the continuous fluidity of the semi-solid slurry itself. Is cumbersome and difficult. Moreover, in thixo molding, the semi-solid state cannot be maintained unless the temperature control of the semi-solid slurry is strict.

さらに、半溶融状態の半凝固スラリを投入射出スリーブから直接流し込んだ場合、半凝固スラリの計量誤差によって投入量が多いとその余剰分によってバリが発生する。一旦バリが発生するとそこに熱が加わってくるから金型の温度が上がり、その結果、半凝固スラリは流れ易くなるのでその分だけさらに出て行くことになり、新たなバリを発生させてしまう。   Further, when a semi-solid slurry in a semi-molten state is poured directly from the charging injection sleeve, burrs are generated due to the surplus if the charging amount is large due to a measurement error of the semi-solid slurry. Once burrs are generated, heat is added to the mold and the temperature of the mold rises. As a result, the semi-solid slurry becomes easier to flow, so it will go out further and generate new burrs. .

そのため、従来においては、特許文献1に開示されているように、チクソ成形を行う際の効率の良い原料および製法を提供するために、少なくとも2種以上の元素を含む合金からなり、平均粒径が1〜5mmの球状をしていると共に全体に対して10〜60体積%の初晶組織を有して成る鋳造用金属粒子および、固液共存状態の半凝固スラリを間欠的に加圧することによりノズルから滴出し、略球状の半凝固粒子を形成し、それをさらに冷却して凝固する工程から成る鋳造用金属粒子の製法が提案されている。   Therefore, conventionally, as disclosed in Patent Document 1, in order to provide an efficient raw material and a manufacturing method for thixoforming, it is made of an alloy containing at least two or more elements, and has an average particle size Intermittently pressurizing metal particles for casting having a spherical shape of 1 to 5 mm and a primary crystal structure of 10 to 60% by volume with respect to the whole and a semi-solid slurry in a solid-liquid coexistence state A method for producing metal particles for casting has been proposed which comprises a step of dropping from a nozzle to form semi-spherical semi-solid particles, which are further cooled and solidified.

特開2001−303150号公報JP 2001-303150 A

しかしながら、特許文献1に開示されている鋳造用金属粒子では、粒径が1〜5mmのペレットに成形されているため小さすぎて取り扱いが面倒であり、しかも加熱したときには直ぐに酸化物となってしまい成形ができない。このようにチクソ成形においてこのペレット(1〜5mm)は溶解すると直ぐに酸化してしまう。そのためペレット状の鋳造用金属粒子は加熱塔の中に投入するに際し、酸化しない程度の雰囲気の中で成形を行う必要があるが、ペレット自体が上記したように1〜5mmと非常に小さいので加熱時にすぐに固化し酸化して黒くなってしまう。しかも、正確な計量もできない。   However, the metal particles for casting disclosed in Patent Document 1 are formed into pellets having a particle diameter of 1 to 5 mm, so that they are too small and cumbersome to handle, and when heated, they immediately become oxides. Can not be molded. Thus, in thixo molding, the pellets (1 to 5 mm) are immediately oxidized when dissolved. Therefore, it is necessary to form the metal particles for casting in the form of pellets in an atmosphere that does not oxidize when they are put into the heating tower, but the pellets themselves are very small as 1 to 5 mm as described above. Sometimes it quickly solidifies and oxidizes and turns black. Moreover, accurate weighing is not possible.

そこで、本発明は叙上のような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、微細化半凝固組織による均一な半凝固スラリを球状に成形し、これを投入することで、射出成形時における的確な計量を可能とし、また加熱による酸化防止、射出成形後のバリ発生防止等を可能にし、さらに半凝固スラリの厳密で且つ面倒な温度管理を不要とする鋳造用金属塊状体を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention was created in view of the existing circumstances as described above. A uniform semi-solid slurry with a refined semi-solid structure is formed into a spherical shape, and this is injected, so that at the time of injection molding Provided is a casting metal lump that enables accurate metering, prevents oxidation by heating, prevents burrs after injection molding, etc., and eliminates the need for strict and troublesome temperature control of semi-solid slurry. For the purpose.

上述した課題を解決するために、本発明にあっては、少なくとも2種以上の元素を含む合金からなる微細化半凝固組織による均一な半凝固スラリを所望の径・重量の球状の鋳塊1に成形凝固して成ることを特徴とする。
鋳塊1は、その平均の球径Rが36〜58mmの球状を有し、全体が均一で微細な初晶組織(デンドライト)を含む金属組織の元となる核2によって形成されているものとすることができる。
合金は、アルミニウム合金・マグネシウム合金・亜鉛合金・鉄合金のいずれかであるものとすることができる。
また、具体的には、少なくとも2種以上の元素を含む合金からなる微細化半凝固組織による均一な半凝固スラリを所望の径・重量の球状の鋳塊1に成形凝固して成る鋳造用金属塊状体において、鋳塊1は、その平均の球径が36〜58mmの球状を有し、全体が均一で微細な初晶組織を含む金属組織の元となる核2によって形成されていて、鋳造時で液相になる直前の半凝固微細化組織が維持される状態の温度まで加熱し、半凝固の微細化組織が維持された半溶融状態の儘で使用されるようにしてあることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a spherical ingot 1 having a desired diameter and weight is formed from a uniform semi-solid slurry by a refined semi-solid structure made of an alloy containing at least two elements. It is characterized by being formed and solidified.
The ingot 1 has a spherical shape with an average sphere diameter R of 36 to 58 mm, and is formed of nuclei 2 that are the basis of a metal structure including a uniform and fine primary crystal structure (dendrites) as a whole. can do.
The alloy may be any one of an aluminum alloy, a magnesium alloy, a zinc alloy, and an iron alloy.
More specifically, a casting metal formed by solidifying a uniform semi-solid slurry made of a refined semi-solid structure made of an alloy containing at least two or more elements into a spherical ingot 1 having a desired diameter and weight. In the lump, the ingot 1 has a spherical shape with an average sphere diameter of 36 to 58 mm, and is formed by the core 2 that is the base of the metal structure including the uniform and fine primary crystal structure as a whole. It is heated to a temperature at which the semi-solidified microstructure just before the liquid phase is maintained, so that it can be used in a semi-molten state where the semi-solid microstructure is maintained. And

以上のように構成された本発明に係る鋳造用金属塊状体にあって、半凝固スラリを所望の径・重量、例えば平均の球径Rが36〜58mmの球状となった鋳塊1に成形凝固して成り、球の中心から鋳塊1の表面までの距離が全ての方向で一定であるため、加熱成形時においては、同じ加熱時間でも鋳塊1の外壁側と鋳塊1の内部とでは略均一に軟化し、球全体が均一な半凝固組織となるので酸化されない。これによりダイカストやホットチャンバーやチクソ成形を行う場合における最適な鋳造管理を可能にさせる。
一方、球状以外の形状であると中心から表面までの距離が方向によって異なるため、短い距離だと柔らかくなっても長い距離では硬い状態となってしまう。特に柱状・スティック形状のような鋳塊では、方向によって厚さ・距離が異なるから加熱による熱伝導の差異で周面から内側に向けて潰れてゆき不均一なスティック形状となってしまう。このような鋳塊を量産してもそれぞれが歪んだ形状となってしまい、最適な鋳造製品が得られないものとなる。
また、鋳塊1は球であるとグラム数が正確に維持できるので射出の条件が一定となる。すなわち各鋳塊1は所望径の球に形成されることで各鋳塊1の重量は一定になるから、鋳塊1の個数を数えるだけで正確な計量を可能にさせる。これにより鋳塊1を使った加熱成形時において、被成形品の全体重量に相当する分の鋳塊1の個数を使用するだけで良く、しかも余分な量が生じないためにバリを発生させない。
In the casting metal lump according to the present invention configured as described above, a semi-solid slurry is formed into a desired ingot and diameter, for example, an ingot 1 having an average sphere diameter R of 36 to 58 mm. Since it is solidified and the distance from the center of the sphere to the surface of the ingot 1 is constant in all directions, the outer wall side of the ingot 1 and the inside of the ingot 1 are the same during the heating process. Then, it softens substantially uniformly, and the entire sphere becomes a uniform semi-solid structure, so it is not oxidized. This enables optimum casting management when performing die casting, hot chamber and thixo molding.
On the other hand, if the shape is other than spherical, the distance from the center to the surface varies depending on the direction. In particular, ingots such as columnar and stick shapes have different thicknesses and distances depending on the direction, and are crushed from the peripheral surface toward the inside due to differences in heat conduction due to heating, resulting in an uneven stick shape. Even if such an ingot is mass-produced, each becomes a distorted shape, and an optimum cast product cannot be obtained.
Further, if the ingot 1 is a sphere, the number of grams can be accurately maintained, so the injection conditions are constant. That is, since each ingot 1 is formed into a sphere having a desired diameter, the weight of each ingot 1 becomes constant, so that accurate weighing can be performed only by counting the number of ingots 1. As a result, at the time of heat forming using the ingot 1, it is only necessary to use the number of ingots 1 corresponding to the entire weight of the product to be molded, and since no extra amount is generated, no burrs are generated.

本発明によれば、微細化半凝固組織による均一な半凝固スラリによって球状に成形しておき、所定量となる適数個の投入によって、射出成形時における的確な計量を可能とし、また加熱による酸化防止、射出成形後のバリ発生防止等を可能にし、さらに半凝固スラリの厳密で且つ面倒な温度管理を不要とする。   According to the present invention, it is formed into a spherical shape by a uniform semi-solid slurry with a refined semi-solid structure, and an appropriate number of predetermined amounts can be introduced to enable accurate measurement during injection molding, and also by heating. This makes it possible to prevent oxidation, prevent burrs from occurring after injection molding, and eliminate the need for strict and troublesome temperature control of semi-solid slurry.

すなわち、これは本発明に係る鋳造用金属塊状体が、少なくとも2種以上の元素を含む合金からなる微細化半凝固組織による均一な半凝固スラリを所望の径・重量の球状の鋳塊1に成形凝固して成るからであり、これにより、例えばダイカストマシンによってアルミニウム合金製の鋳造品である被成形品を製造する際には、投入射出スリーブ内に当該被成形品の全体重量に相当する分の個数のアルミニウム合金の鋳塊1を加熱して投入すれば、鋳塊1自体は半凝固の微細化組織は維持されている状態であるので、アルミニウム合金自体を酸化させず且つバリを発生させない状態となって、金属組織が微細で機械的性質等に優れるアルミ鋳造品を容易に製造することができる。   That is, this is because the casting metal block according to the present invention forms a uniform semi-solid slurry with a refined semi-solid structure made of an alloy containing at least two or more elements into a spherical ingot 1 having a desired diameter and weight. This is because it is formed and solidified. For example, when a molded product that is a cast product made of an aluminum alloy is manufactured by a die casting machine, an amount corresponding to the total weight of the molded product in the input injection sleeve. If the ingots 1 of the number of aluminum alloys are heated and charged, the ingot 1 itself is in a state in which a semi-solid microstructure is maintained, so that the aluminum alloy itself is not oxidized and burrs are not generated. In this state, an aluminum casting having a fine metal structure and excellent mechanical properties can be easily manufactured.

また、本発明に係る鋳塊1は、例えば被成形品の重量に略対応した大きさの球とすることで鍛造プレスが可能となり、比熱の温度制御も簡単にできる。さらに、鋳造品を製造する際には鋳塊1を加熱するだけで良く、従来のように大きな炉で湯を溶かして温度管理する必要性がないため省エネとなる。しかも従来のような給湯機ではいつも温度や流れの速さ等が変わるために湯や空気を巻き込むことで巣ができてしまうのに対して、本発明では溶湯で流し込むのではないので鋳造品等内に湯や空気を巻き込むことがない。   Further, the ingot 1 according to the present invention can be forged by making a sphere having a size substantially corresponding to the weight of the molded product, for example, and the temperature control of the specific heat can be easily performed. Further, when the cast product is manufactured, it is only necessary to heat the ingot 1 and there is no need to control the temperature by melting the hot water in a large furnace as in the prior art, thus saving energy. Moreover, in conventional water heaters, the temperature, flow speed, etc. always change, so that a nest is formed by entraining hot water or air, whereas in the present invention, casting is not performed with molten metal. There is no hot water or air inside.

また、本発明では、射出成形機のシステムでアルミ鋳造が可能となる。すなわち、半凝固スラリの流れはプラスチックの流れに似て連続した等速の流れなので空気を巻き込まないために巣ができない。よって、本発明に係る鋳塊1を、アルミニウム合金の固液相分離を表した平衡曲線、すなわち濃度と温度との相関を表す状態図において、液相(580℃)になる直前の半凝固微細化組織が維持される状態の温度570℃まで加熱して使用すれば、樹脂のような定量なものが供給され且つ樹脂のような流れをするから射出成形機のような今までの技術が全て使える。しかも、鉄とアルミニウムとの複合化材料、例えば相互に積層した極薄な積層構造材や、車両等のエンジン機構等の実現も可能となる。   Moreover, in this invention, aluminum casting becomes possible with the system of an injection molding machine. That is, since the flow of the semi-solid slurry is a continuous flow at a constant speed similar to the flow of plastic, no nest can be formed because air is not involved. Therefore, in the ingot 1 according to the present invention, the semi-solid fine particles immediately before becoming the liquid phase (580 ° C.) in the equilibrium curve representing the solid-liquid phase separation of the aluminum alloy, that is, the phase diagram showing the correlation between the concentration and the temperature. If it is heated up to a temperature of 570 ° C. in a state where the chemical structure is maintained, a quantitative amount such as a resin is supplied and flows like a resin. It can be used. In addition, it is possible to realize a composite material of iron and aluminum, for example, an extremely thin laminated structure material laminated on each other, an engine mechanism of a vehicle or the like.

鋳塊1は、その平均の球径Rが36〜58mmの球状を有し、全体が均一で微細な初晶組織(デンドライト)を含む金属組織の元となる核2によって形成されているので、これら平均の球径Rの異なる鋳塊1の個数や組み合わせ等を適宜調整して加熱するだけで、例えばカメラ部品等の小型の精密品から大型の自動車部品に至るまで機械的性質等に優れるアルミ鋳造品を容易に製造することができる。   Since the ingot 1 has a spherical shape with an average sphere diameter R of 36 to 58 mm, the entire ingot 1 is formed by nuclei 2 that are the basis of a metal structure including a uniform and fine primary crystal structure (dendrites). Aluminum that excels in mechanical properties from small precision products such as camera parts to large automobile parts, for example, by simply adjusting the number and combination of ingots 1 with different average sphere diameters R and heating them. A cast product can be easily manufactured.

合金は、アルミニウム合金・マグネシウム合金・亜鉛合金・鉄合金のいずれかであるので、金属組織が微細で機械的性質等に優れるアルミニウム合金・マグネシウム合金・亜鉛合金・鉄合金のいずれかの鋳造品を容易に製造することができる。   Since the alloy is any one of aluminum alloy, magnesium alloy, zinc alloy, and iron alloy, cast any of aluminum alloy, magnesium alloy, zinc alloy, and iron alloy that has a fine metal structure and excellent mechanical properties. It can be manufactured easily.

尚、上記の課題を解決するための手段、発明の効果の項それぞれにおいて付記した符号は、図面中に記載した構成各部を示す部分との参照を容易にするために付したもので、図面中の符号によって示された構造・形状に本発明が限定されるものではない。   Note that the reference numerals added in the means for solving the above-described problems and the effects of the invention are given for easy reference to the parts showing the components shown in the drawings. The present invention is not limited to the structure / shape indicated by the reference numeral.

本発明を実施するための一形態における鋳塊の一部の拡大断面図を含む正面図である。It is a front view including the expanded sectional view of a part of ingot in one form for carrying out the present invention. 同じく鋳塊の成形工程を説明するための工程ブロック図である。It is a process block diagram for demonstrating the shaping | molding process of an ingot similarly.

以下、図面を参照して本発明の実施の一形態を詳細に説明すると、図において示される符号1は、本発明に係る鋳造用金属塊状体を構成する鋳塊であり、該鋳塊1は、アルミニウム合金・マグネシウム合金・亜鉛合金のいずれかの溶解可能な合金を電磁攪拌して微細化半凝固組織による均一な半凝固スラリとし、当該半凝固スラリを所望の径・重量の球状に成形凝固(固化)して成るものである。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Reference numeral 1 shown in the drawing is an ingot constituting a metal lump for casting according to the present invention. Then, a meltable alloy of aluminum alloy / magnesium alloy / zinc alloy is electromagnetically stirred to form a uniform semi-solid slurry with a refined semi-solid structure, and the semi-solid slurry is formed and solidified into a spherical shape with a desired diameter and weight. (Solidified).

鋳塊1は、図1に示すように、平均の球径Rが36〜58mmの球状で全体が均一で微細な初晶組織(デンドライト)を含む金属組織の元となる核2によって形成されており、不図示のダイカストマシンの投入射出スリーブ内に被成形品の全体重量に相当する分の個数の鋳塊1を加熱して投入することによって所定の被成形品を鋳造可能にする。鋳塊1は、投入射出スリーブの投入口の開口径・投入路の内径が例えば径40mm、50mm、60mmの場合、これらよりも小さな球径Rを有する。例えば投入射出スリーブの投入口の開口径・投入路の内径が40mmの場合では球径R=36mm(最小値)、投入射出スリーブの投入口の開口径・投入路の内径が60mmの場合では球径R=36mm(最小値)から球径R=58mm程度までを目安としている。また、球径Rが36mm(最小値)以下であっても酸化しない程度の大きさであれば良いが、球径Rが58mm以上となってあまり大きすぎると核2がばらつく。よって、鋳塊1の平均の球径Rは36〜58mmであることが好適である。なお、鋳塊1を球状にする他に、例えば中心から各面までの距離が略同じとした多面体構造でも良い。   As shown in FIG. 1, the ingot 1 is formed of nuclei 2 that are the basis of a metal structure including a spherical structure having an average sphere diameter R of 36 to 58 mm and a uniform and fine primary crystal structure (dendrites). In addition, a predetermined molded product can be casted by heating and charging a number of ingots 1 corresponding to the total weight of the molded product into a charging injection sleeve of a die casting machine (not shown). The ingot 1 has a sphere diameter R smaller than these when the opening diameter of the input port of the input injection sleeve and the inner diameter of the input path are, for example, 40 mm, 50 mm, and 60 mm. For example, when the opening diameter of the charging / injecting sleeve and the inner diameter of the charging path are 40 mm, the spherical diameter R = 36 mm (minimum value), and when the opening diameter of the charging / injecting sleeve and the inner diameter of the charging path are 60 mm, the spherical diameter As a guide, the diameter R = 36 mm (minimum value) to the spherical diameter R = about 58 mm. Further, even if the sphere diameter R is 36 mm (minimum value) or less, it may be of a size that does not oxidize. However, if the sphere diameter R is 58 mm or more and is too large, the nucleus 2 varies. Therefore, the average spherical diameter R of the ingot 1 is preferably 36 to 58 mm. In addition to making the ingot 1 spherical, for example, a polyhedral structure in which the distance from the center to each surface is substantially the same may be used.

鋳塊1の加熱投入に際し、例えばアルミニウム合金の場合には、当該アルミニウム合金の固液相分離を表した平衡曲線、すなわち濃度と温度との相関を表す状態図において、当該鋳塊1を液相(580℃)になる直前の温度570℃まで加熱してダイカストマシンの投入射出スリーブ内に投入すれば良い。鋳塊1自体は、半凝固の微細化組織は維持されている状態であるので、アルミニウム合金自体を酸化させず且つバリを発生させない状態で、半凝固スラリをダイカストマシンの投入射出スリーブに投入して加圧鋳造したのと同じような金属組織が微細で機械的性質等に優れる鋳造品が製造される。なお、マグネシウム合金や亜鉛合金の場合も同じような鋳塊1の加熱投入方式で鋳造品が製造される。   When the ingot 1 is heated, for example, in the case of an aluminum alloy, the ingot 1 is shown as a liquid phase in an equilibrium curve representing solid-liquid phase separation of the aluminum alloy, that is, a phase diagram showing a correlation between concentration and temperature. What is necessary is just to heat to 570 degreeC just before becoming (580 degreeC), and to throw in in the injection | emission injection sleeve of a die-casting machine. Since the ingot 1 itself maintains a semi-solid microstructure, the semi-solid slurry is charged into the injection sleeve of the die casting machine without oxidizing the aluminum alloy itself and generating burrs. Thus, a cast product having a fine metal structure and excellent mechanical properties similar to that produced by pressure casting is produced. In the case of a magnesium alloy or zinc alloy, a cast product is manufactured by the same heating method of the ingot 1.

本発明に係る鋳塊1を製造する際の前記電磁攪拌は例えば回転方向移動磁界、軸方向移動磁界を永久磁石の回転等によって溶湯を非接触で且つその全体に亘って均一でしかも強力に攪拌するものである。図示による説明を省略するが、具体的な電磁撹拌装置としては、溶湯に回転運動を発生させるためにカップを収容する容器外周面に沿って設けられた回転磁界発生コイルと、溶湯に軸方向運動を発生させるためのカップを収容する容器外周面軸方向に沿って設けられた軸方向移動磁界発生コイルとを併用してなるものとできる。この結果、溶湯中には、回転運動と軸方向運動とが重畳した強力な流速運動が生じ、当該溶湯は強力かつ均一に撹拌される。特に、電磁撹拌装置は溶湯中に大きな速度勾配を形成できるため、当該溶湯中に介在物粒子の凝集および肥大化を促進し、また制御できる。これによって、磁界発生コイルの通電時間、磁界の周波数、投入する電力等によって液相と固相との比率を自由に変更でき、例えば溶湯をナノサイズ球状結晶による断片化された低粘性の半凝固組織にすることが可能となる。なお、特開2000−152600号公報に開示されているように、カップ内の溶融金属に回転磁界を与えるコイルを、カップの軸に対して捩るように鉄心に斜めに配置して、三相交流の通電によりねじれ磁場を印加し、回転磁場と同時に軸方向の進行磁場を与える誘導型電磁駆動装置を使用しても良い。   The electromagnetic stirring when the ingot 1 according to the present invention is manufactured is, for example, a rotating magnetic field and an axial moving magnetic field that are non-contacted by the rotation of a permanent magnet, etc., and the molten metal is uniformly and strongly stirred throughout. To do. Although a description by illustration is omitted, as a specific electromagnetic stirring device, a rotating magnetic field generating coil provided along the outer peripheral surface of a container that accommodates a cup for generating a rotating motion in the molten metal, and an axial movement in the molten metal. The axial movement magnetic field generating coil provided along the axial direction of the outer peripheral surface of the container that accommodates the cup for generating the gas can be used in combination. As a result, a strong flow velocity motion in which the rotational motion and the axial motion are superimposed is generated in the molten metal, and the molten metal is strongly and uniformly stirred. In particular, the electromagnetic stirrer can form a large velocity gradient in the molten metal, and therefore can promote and control the aggregation and enlargement of inclusion particles in the molten metal. As a result, the ratio between the liquid phase and the solid phase can be freely changed depending on the energization time of the magnetic field generating coil, the frequency of the magnetic field, the electric power to be applied, etc., for example, the molten metal is fragmented with a low-viscosity semi-solidified by nano-sized spherical crystals It can be organized. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-152600, a coil that applies a rotating magnetic field to the molten metal in the cup is arranged obliquely on the iron core so as to be twisted with respect to the axis of the cup. An inductive electromagnetic driving device that applies a torsional magnetic field by energization of the magnetic field and applies a traveling magnetic field in the axial direction simultaneously with the rotating magnetic field may be used.

なお、鋳塊1を形成する合金成分としては、アルミニウム合金・マグネシウム合金・亜鉛合金等の非鉄金属の他に鉄合金等でも良く、電磁攪拌可能な成分であればあらゆる合金にも対応できる。   The alloy component forming the ingot 1 may be an iron alloy or the like in addition to a non-ferrous metal such as an aluminum alloy, a magnesium alloy, or a zinc alloy, and any alloy can be used as long as it is a component capable of electromagnetic stirring.

次に、以上のように構成される鋳塊1の成形手順について図2に示すフローチャートを兼ねた工程ブロック図に基づき詳細に説明する。なお、不図示の溶融保持炉には例えばアルミニウム合金等の溶解温度、例えば640℃の溶湯となって保持されている。また、電磁攪拌装置の収容部内部には例えば半割楕円殻形状の耐熱性のSUSカップが収容可能となっている。   Next, the molding procedure of the ingot 1 configured as described above will be described in detail based on a process block diagram also serving as a flowchart shown in FIG. A melt holding furnace (not shown) is held as a molten metal having a melting temperature of, for example, 640 ° C., such as an aluminum alloy. Further, for example, a heat-resistant SUS cup having a half-elliptical shell shape can be accommodated inside the accommodating portion of the electromagnetic stirring device.

先ず、溶湯投入工程A(ステップS1)で、溶融保持炉からSUSカップにラドルでアルミニウム合金の溶湯を投入する。このときSUSカップ内壁には、結晶成長の元となる核2が吸着してデンドライトが成長し始める。   First, in the molten metal charging process A (step S1), a molten aluminum alloy is charged into the SUS cup from the melting holding furnace with a ladle. At this time, the nuclei 2 that cause crystal growth are adsorbed on the inner wall of the SUS cup, and dendrites begin to grow.

電磁攪拌による微細組織化工程B(ステップS2)で、SUSカップを電磁攪拌装置の収容部内部に投入し電磁攪拌を行うことにより溶湯を半凝固スラリに成形する。この電磁攪拌の動作は前述したように、溶湯に回転運動を発生させるためにSUSカップを収容する容器外周面に沿って設けられた回転磁界発生コイルと、溶湯に軸方向運動を発生させるためのSUSカップを収容する容器外周面軸方向に沿って設けられた軸方向移動磁界発生コイルとを併用して実行される。このときSUSカップ内壁から核2が容易に剥がれて、SUSカップ中央側にたくさんの核2が集積してゆき、全体として均一な微細化組織となった半凝固スラリが形成される。なお、核2から樹枝状の初晶組織(デンドライト)が成長しても半凝固スラリを電磁攪拌装置により強制攪拌することで、その剪断力により樹枝状の初晶組織(デンドライト)が粉砕され、非樹枝状(略球状)の初晶組織が容易に形成され、微細均一な組織が得られる。   In the microstructuring step B (step S2) by electromagnetic stirring, the molten metal is formed into a semi-solid slurry by putting the SUS cup into the accommodating portion of the electromagnetic stirring device and performing electromagnetic stirring. As described above, this electromagnetic stirring operation is performed by a rotating magnetic field generating coil provided along the outer peripheral surface of the container that accommodates the SUS cup in order to generate a rotational motion in the molten metal, and an axial motion in the molten metal. This is executed in combination with an axially moving magnetic field generating coil provided along the axial direction of the outer peripheral surface of the container that accommodates the SUS cup. At this time, the nucleus 2 is easily peeled off from the inner wall of the SUS cup, and many nuclei 2 are accumulated on the center side of the SUS cup, and a semi-solid slurry having a uniform fine structure as a whole is formed. In addition, even if a dendritic primary crystal structure (dendrite) grows from the nucleus 2, the dendritic primary crystal structure (dendrite) is crushed by the shearing force by forcibly stirring the semi-solid slurry with an electromagnetic stirrer, A non-dendritic (substantially spherical) primary crystal structure is easily formed, and a fine and uniform structure can be obtained.

球成形工程C(ステップS3)で、SUSカップ内の半凝固スラリを球成形用金型内に投入して冷却固化することで、中央部分から表面にかけて核2が均一に集積した球状の鋳塊1が形成される。なお、球成形用金型は例えば半割りの金型枠によって構成されており、一方の金型枠と他方の金型枠とが合致されることで、平均の球径Rが36〜58mmの球型凹部を中央で形成し、上側にはこの球型凹部内部に半凝固スラリを投入するための上方に向けて略ラッパ状の末広がりとなった投入口が形成され、下側には球型凹部内部に投入された半凝固スラリから発生するガスを廃棄、逃げ込ませるためのガス抜き部が形成されるものとなっている。   In the spherical molding process C (step S3), the semi-solid slurry in the SUS cup is put into a spherical mold and solidified by cooling, so that a spherical ingot in which nuclei 2 are uniformly accumulated from the central portion to the surface. 1 is formed. In addition, the spherical mold is configured by, for example, a half-shaped mold frame, and the average spherical diameter R is 36 to 58 mm by matching one mold frame with the other mold frame. A spherical concave portion is formed at the center, and an upper side of the spherical concave portion is formed with a generally trumpet-shaped inlet opening for feeding a semi-solid slurry into the spherical concave portion, and a spherical shape is formed on the lower side. A gas vent for discarding and escaping the gas generated from the semi-solid slurry put into the recess is formed.

凝固後の取出工程D(ステップS4)で、球成形用金型を冷却して内部の半凝固スラリを凝固(固化)した後、球成形用金型を半割り分解して中の鋳塊1を取り出す。そして、上部の投入口および下部のガス抜き部それぞれによって固化形成された不要な部位を切断し且つ余分なバリを削ることで球状の鋳塊1が形成される。このとき、鋳塊1の表面だけに酸化膜ができ、内部全体が核2によって均一に分散された凝固状態となる(図1参照)。而して、本発明に係る鋳塊1が完成し、本フローは終了する。   In the extraction step D after solidification (step S4), the ball molding die is cooled to solidify (solidify) the inner semi-solid slurry, and then the ball molding die is split into half to ingot 1 Take out. And the spherical ingot 1 is formed by cutting the unnecessary site | part solidified and formed by each of an upper inlet and a lower gas vent part, and scraping an excess burr | flash. At this time, an oxide film is formed only on the surface of the ingot 1, and the entire interior is uniformly dispersed by the nuclei 2 (see FIG. 1). Thus, the ingot 1 according to the present invention is completed, and this flow ends.

以下、本発明に係る鋳塊1を使用してのダイカストマシンによる被成形品の鋳造成形手順について説明する。なお、ダイカストマシンは、図示による説明を省略するが、例えば固定金型を有する固定ダイプレートと、可動金型を有する可動ダイプレートとを備え、これら固定金型と可動金型とが合わさることで両金型内の形状に応じた形態に鋳塊1が型締めされるものとなっている。   Hereinafter, the casting molding procedure of the molded article by the die casting machine using the ingot 1 according to the present invention will be described. In addition, although description by illustration is abbreviate | omitted by a die-casting machine, for example, it is provided with the fixed die plate which has a fixed mold, and the movable die plate which has a movable mold, and these fixed molds and movable molds are united. The ingot 1 is clamped in a form according to the shape in both molds.

先ず、例えばヒータ等で凝固状態の鋳塊1を加熱する。この加熱に際し、鋳塊1を液相(580℃)になる直前の温度570℃まで加熱する。このとき鋳塊1は固液共存状態である半凝固の微細化組織は維持されている半溶融状態となる。   First, the ingot 1 in a solidified state is heated with, for example, a heater. In this heating, the ingot 1 is heated to a temperature of 570 ° C. just before becoming a liquid phase (580 ° C.). At this time, the ingot 1 is in a semi-molten state in which the semi-solidified microstructure that is in a solid-liquid coexistence state is maintained.

次に、加熱した鋳塊1を、ダイカストマシンの固定ダイプレート側から固定金型に貫入した投入射出スリーブの投入口から投入する。投入に際し、被成形品の重量に対応した鋳塊1の個数分のみ投入すれば良い。すなわち、決められた量しか使用しない鍛造と同じ原理になる。上記したように最小値36mm(投入射出スリーブの投入口の開口径・投入路の内径が40mmの場合)〜58mm(投入射出スリーブの投入口の開口径・投入路の内径が60mmの場合)程度までを目安としている。被成形品の重さと同じ重量となる適数個の鋳塊1を入れると、余分な量が無いため、製品成形時にバリが発生しない。   Next, the heated ingot 1 is charged from the charging port of the charging injection sleeve that has penetrated into the fixed mold from the fixed die plate side of the die casting machine. At the time of charging, only the number of ingots 1 corresponding to the weight of the product to be molded may be charged. That is, it becomes the same principle as forging using only a predetermined amount. As described above, the minimum value is 36 mm (when the opening diameter of the charging injection sleeve and the inner diameter of the charging path is 40 mm) to 58 mm (when the opening diameter of the charging injection sleeve and the inner diameter of the charging path are 60 mm) The standard is up to. When an appropriate number of ingots 1 having the same weight as the weight of the product to be molded are inserted, there is no excess amount, and therefore no burrs are generated during product molding.

次いで、投入射出スリーブ内を前後にスライド移動する射出チップによって、加熱した鋳塊1が加圧押出されて、互いに突合わされている固定金型、可動金型それぞれの中に供給され、両金型の内部形状に応じた形態に鋳塊1が型締め成形される。その後、固定金型、可動金型それぞれを開放して成形後の鋳造製品を取り出せば良い。   Next, the heated ingot 1 is pressure-extruded by an injection tip that slides back and forth in the injection sleeve, and is supplied into each of a fixed die and a movable die that are abutted against each other. The ingot 1 is mold-clamped in a form corresponding to the internal shape of the. Thereafter, the fixed mold and the movable mold may be opened to take out the cast product after molding.

A…溶湯投入工程 B…微細組織化工程
C…球成形工程 D…凝固後の取出工程
R…球径
1…鋳塊 2…核
A ... Molten metal charging process B ... Micro-texturing process C ... Ball molding process D ... Extraction process after solidification R ... Ball diameter 1 ... Ingot 2 ... Core

Claims (1)

少なくとも2種以上の元素を含む合金からなる微細化半凝固組織による均一な半凝固スラリを所望の径・重量の球状の鋳塊に成形凝固して成る鋳造用金属塊状体において、鋳塊は、その平均の球径が36〜58mmの球状を有し、全体が均一で微細な初晶組織を含む金属組織の元となる核によって形成されていて、鋳造時で液相になる直前の半凝固微細化組織が維持される状態の温度まで加熱し、半凝固の微細化組織が維持された半溶融状態の儘で使用されるようにしてあることを特徴とする鋳造用金属塊状体。 In a casting metal mass formed by solidifying a uniform semi-solid slurry with a refined semi-solid structure made of an alloy containing at least two kinds of elements into a spherical ingot of a desired diameter and weight , the ingot is Semi-solidified immediately before it becomes a liquid phase at the time of casting, the average sphere diameter of which is a sphere with a diameter of 36 to 58 mm, is formed by the cores of the metal structure including the uniform and fine primary crystal structure. A casting metal block characterized by being heated to a temperature at which a refined structure is maintained and used in a semi-molten state of a mold in which a semi- solid microstructure is maintained .
JP2013215916A 2013-10-17 2013-10-17 Metal lump for casting Active JP6061833B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013215916A JP6061833B2 (en) 2013-10-17 2013-10-17 Metal lump for casting

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013215916A JP6061833B2 (en) 2013-10-17 2013-10-17 Metal lump for casting

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015077613A JP2015077613A (en) 2015-04-23
JP6061833B2 true JP6061833B2 (en) 2017-01-18

Family

ID=53009541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013215916A Active JP6061833B2 (en) 2013-10-17 2013-10-17 Metal lump for casting

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6061833B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109735736B (en) * 2018-12-14 2019-11-29 珠海市润星泰电器有限公司 A kind of preparation method of low density metals based composites

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2975182B2 (en) * 1991-08-12 1999-11-10 株式会社レオテック Material for die casting of iron alloy containing carbon, method of preparing the same, and method of using the same
JPH11752A (en) * 1997-06-10 1999-01-06 Ueda Shokai Kk Spherical ingot and device for charging this ingot into furnace
JP2001303150A (en) * 2000-04-21 2001-10-31 Toyota Motor Corp Metallic grain for casting, its producing method and injection-forming method for metal
JP5116976B2 (en) * 2006-02-10 2013-01-09 三菱伸銅株式会社 Raw brass alloy for semi-fusion gold casting
JP2008224089A (en) * 2007-03-09 2008-09-25 Tokai Rika Co Ltd Melting device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015077613A (en) 2015-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10118219B2 (en) Semisolid casting/forging apparatus and method as well as a cast and forged product
JP3013226B2 (en) Manufacturing method of metal molded products
KR100554093B1 (en) Forming apparatus for rheoforming method
JP2008221308A (en) Hollow member and method for manufacturing the same
JP2005034905A (en) Apparatus for producing solid-liquid coexisting-state metallic slurry
JP2004507361A5 (en)
CN110373582B (en) Production process of aluminum alloy ultrathin-wall precise structural part
JP2004322203A (en) Manufacturing device for metallic slurry in solid -liquid coexisting state
JP6061833B2 (en) Metal lump for casting
JP5032422B2 (en) Electromagnetic stirring casting method and apparatus
JP2006289486A (en) Casting method by die casting and thixomolding method using ultrasonic wave for core-removed product member dispensing with post work
EP3142812B1 (en) Process for preparing molten metals for casting at a low to zero superheat temperature
CN102688988A (en) Micro-investment casting forming method for complex micro-component
CN115138807A (en) Ceramic mold casting process
JP5042384B1 (en) Casting apparatus and casting method
JP2001303150A (en) Metallic grain for casting, its producing method and injection-forming method for metal
JP6384872B2 (en) Method and apparatus for producing semi-solid metal material
CN107552754A (en) A kind of method of semi-solid rheological shaping production magnesium alloy auto support parts
US8047258B1 (en) Die casting method for semi-solid billets
Gaspar et al. Specific Pressure and Mechanical Properties of the Alternator Flange from EN AC 47100 Alloy in HPDC Technology
JPH0452059A (en) Die casting forming method and die casting forming machine for solid-liquid coexisting metal
CN109014052A (en) The casting method of traction electric machine driving end end cap on a kind of underground engines
JPH11300463A (en) Die device for injection-forming metallic raw material
JP2013035051A (en) Molding method of semi-solid metal, and die
Liao et al. Numerical simulation and analysis of communication baseplate extrusion casting based on AnyCasting

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150828

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150903

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160715

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160809

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161006

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161213

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6061833

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250