JP6330375B2 - Aluminum alloy casting material production equipment - Google Patents
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本発明は、アルミニウム合金鋳造素材の製造装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for producing an aluminum alloy casting material.
半溶融鋳造法(チクソ鋳造法またはチクソキャスティング法)による鋳造素材としてのビレットを製造する装置として、アルミニウム合金溶湯を直胴状のステンレス容器内に注湯することにより、凝固した素材を得るアルミニウム合金鋳造素材の製造装置が知られている(例えば特許文献1参照)。 Aluminum alloy to obtain a solidified material by pouring molten aluminum alloy into a straight barrel-shaped stainless steel container as a device for producing billets as casting materials by semi-molten casting (thixocasting or thixocasting) An apparatus for producing a casting material is known (see, for example, Patent Document 1).
上記技術において、注湯時には溶湯の熱がステンレス容器に伝達するが、この熱はステンレス容器の中央部分において放熱され難いため、当該中央部分が他の部分よりも膨張した状態で溶湯が凝固する。このため、溶湯が凝固した後の抜型が困難となり、アルミニウム合金鋳造素材の生産性に劣るという問題がある。 In the above technique, the heat of the molten metal is transmitted to the stainless steel container at the time of pouring, but since this heat is hardly dissipated in the central part of the stainless steel container, the molten metal solidifies in a state where the central part is expanded more than the other parts. For this reason, there is a problem that it is difficult to remove the mold after the molten metal is solidified and the productivity of the aluminum alloy casting material is inferior.
本発明が解決しようとする課題は、生産性に優れたアルミニウム合金鋳造素材の製造装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an apparatus for producing an aluminum alloy casting material excellent in productivity.
本発明は、注湯前における鋳型の筒部が、当該筒部の有する直胴部よりも鋳型の底部側において、当該底部側の開口に向かって内径が拡径していることによって上記課題を解決する。 The present invention solves the above-mentioned problem by the inner diameter of the cylindrical portion of the mold before pouring being larger toward the opening on the bottom side of the mold than the straight barrel portion of the cylindrical portion. To do.
本発明によれば、鋳型の筒部の内径が、当該鋳型の底部側の開口に向かって拡径していることにより、溶湯の凝固過程における鋳型の略中央部分における膨張を緩和することができる。このため、降温するまでであっても抜型が容易となり、注湯から抜型までの時間を短縮することができるため、アルミニウム合金鋳造素材の生産性が向上する。 According to the present invention, since the inner diameter of the cylindrical portion of the mold is increased toward the opening on the bottom side of the mold, the expansion at the substantially central portion of the mold during the solidification process of the molten metal can be mitigated. . For this reason, it is easy to remove the mold even when the temperature is lowered, and the time from pouring to removing the mold can be shortened, so that the productivity of the aluminum alloy casting material is improved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本実施形態におけるアルミニウム合金鋳造素材の製造装置を示す断面図であり、図2は本実施形態におけるアルミニウム合金鋳造素材の製造装置が備える鋳型の変形例を示す断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an apparatus for producing an aluminum alloy casting material in the present embodiment, and FIG. 2 is a sectional view showing a modification of a mold provided in the apparatus for producing an aluminum alloy casting material in the present embodiment.
本実施形態におけるアルミニウム合金鋳造素材の製造装置1は、半溶融鋳造法(いわゆるチクソキャスティング法)のためのアルミニウム合金鋳造素材(以下、ビレットとも称する。)を製造するための装置である。半溶融鋳造法とは、ビレットを所定温度に加熱して固相と液相とが共存する状態(半溶融状態)とし、その状態で当該ビレットを鋳型のキャビティ内に押し出して充填することにより自動車部品等の製品を鋳造する方法である。この半溶融鋳造法においては、半溶融状態のビレットの固相と液相における流動性が互いに異なるため、キャビティ内への充填を適切に行うためには、均質なビレットを用いることが良質な鋳造品を製造する上で重要となる。本実施形態におけるアルミニウム合金鋳造素材の製造装置1は、図1に示すように、筒形状の筒部2と、当該筒部2の図中下方に設けられた底部3と、を有する鋳型10を備えている。
An
鋳型10の筒部2は、ステンレス等の材料から構成されており、図1に示すように、略一定の内径D1を有する円筒形状の直胴部21と、拡径部22と、を有しており、これらは一体的に形成されている。なお、直胴部21と拡径部22とをそれぞれ独立して形成した後に、それらを接合することにより筒部2を構成してもよい。
直胴部21は、所定の厚さW1を有し、内径D1の開口211を有する円筒形状である。本実施形態における直胴部21は、図1に示すように、高さ方向(図中の上下方向)に沿って略一定の厚さを有しているが、当該直胴部21の内壁が直胴状であればよく、特にこれに限定されない。
The
拡径部22は、図1に示すように、直胴部21の下方に形成されており、直胴部21の下端から底部3に向かって内径が漸次的に大きくなる円錐台筒状となっている。このため、拡径部22の下端(即ち、筒部2の下端)の開口221の内径D2は、直胴部21の内径D1よりも大きくなっている(D2>D1)。この拡径部22での拡径量Eは、ビレットの抜型性向上の観点から、アルミニウム合金の溶湯を鋳型10に注湯した際の熱により、筒部2の高さ方向略中央部分における径方向への膨張量よりも大きいことが好ましい。
As shown in FIG. 1, the enlarged
本実施形態における拡径部22は、直胴部21の下端から底部3に向かって直線状に傾斜することにより内径が漸次的に大きくなっているが、特にこれに限定されない。例えば、特に図示しないが、直胴部21の下端から底部3に向かって外側又は内側に湾曲して末広がりとなる円筒形状(ラッパ状等)であってもよい。
The enlarged
また、本実施形態の拡径部22の厚さは、直胴部21と等しい厚さW1となっているが、特にこれに限定されない。例えば、図2に示す筒部2Bのように、拡径部22Bの外径が略一定の径D3であることにより、拡径部22Bの下端(厚さW1)から直胴部21B(厚さW2)に向かって徐々に厚さが増加する形状であってもよい。
The thickness of the enlarged
本実施形態において、拡径部22の内壁と直胴部21の内壁とは、当該拡径部22及び直胴部21の境界23において滑らかに連続した形状とされている。この境界23が形成される位置は特に限定されないが、ビレットの抜型性向上の観点から、底部3から筒部2の全高における20%〜60%の領域に境界23が位置していることが好ましい。
In the present embodiment, the inner wall of the enlarged
底部3は、筒部2の下端(傾斜部の下端)よりも大きい径又は同径を有する円板形状であり、筒部2と同様の材料から形成されている。この底部3は、筒部2の下方に設けられ、開口221を塞いでいる。筒部2と底部3によって形成される鋳型10のキャビティ4の形状は、アルミニウム合金鋳造素材の製造装置1により製造しようとするビレットのサイズに対応しており、後述するように、不図示の溶解炉等で溶解されたアルミニウム合金の溶湯5が当該キャビティ4内に注湯されることとなる。
The
本実施形態におけるアルミニウム合金鋳造素材の製造装置1を用いてビレットを製造する際は、図3Aに示すように、まず、不図示の溶解炉で溶解された、たとえばAC4C(Al−Si−Mg系合金)相当のアルミニウム合金の溶湯5を、離型材(不図示)が内壁に塗布された鋳型10のキャビティ4に鋳造ラドル等を用いて所定量だけ注湯する。この際、注湯された溶湯の液面が境界23以上の高さとなり、かつ溶湯5が筒部2の上部の開口211から溢れ出ない所定量とする。
When manufacturing a billet using the
次いで、鋳型10が水平となるよう保持した状態で静置して冷却することにより溶湯5を凝固させる。そして、当該溶湯5の温度が鋳型10の高さ方向においてバラついている間に、すなわち溶湯5が充分に降温する前に、筒部2と底部3とを相対的に離反させることにより抜型し(図3B参照)、目的とするビレット51を得ることができる。抜型する際は、底部3を固定したまま筒部2を上昇させてもよいし、筒部2を固定したまま底部3を下降させてもよい。また、底部3を下降させるとともに筒部2を上昇させてもよい。
Next, the
次に、本実施形態におけるアルミニウム合金鋳造素材の製造装置1の効果について説明する。図4(A)及び図4(B)は、本実施形態におけるアルミニウム合金鋳造素材の製造装置1の効果を説明するための図である。
Next, the effect of the aluminum alloy casting
アルミニウム合金鋳造素材の製造装置1の鋳型10は、通常、大気(空気)に比べて熱伝導性に優れた材料(ステンレス等)から構成されている。このため、当該鋳型10内に注湯されたアルミニウム合金の溶湯の温度は、当該鋳型10の高さ方向略中央部分において最も下がり難くなる。このため、従来、アルミニウム合金鋳造素材の製造装置に注がれた溶湯が凝固する際は、当該鋳型10が高さ方向略中央部分において膨張した形状となっていた。これにより、凝固後のアルミニウム合金鋳造素材(ビレット)が太鼓状に凝固するため容易に抜型することができなかった。このことは、大型のビレットを製造する際により顕著となる。
The
図5Aは、図1に示す本例の鋳型10に対して拡径部22を省略した比較例に係る鋳型10を示す断面図であり、拡径部22が設けられていないこと以外の各種寸法や材質は図1に示す本例の鋳型10と同じものである。図5Bは、この比較例に係る鋳型10を用いて鋳造したビレットの高さ方向の外径寸法(ビレット試料数=3)を測定したグラフである。図5Bに示すように、底部3から20%〜60%の範囲の外径寸法が最も大きいことが理解される。
FIG. 5A is a cross-sectional view showing a
これに対し、本実施形態におけるアルミニウム合金鋳造素材の製造装置1が備える鋳型10は、直胴部21の底部3側に拡径部22が形成されている。これにより、筒部2の下部開口221の径D2は、境界23における内径D1よりも大きくなっている。
In contrast, in the
このため、キャビティ4に注がれた溶湯5の熱によって生じる筒部2の略中央部分における膨張が緩和され、放熱によって溶湯5の温度が均一化する前においても抜型を容易にすることができる。すなわち、注湯から抜型までの時間を短縮できるので、ビレット51の生産性を向上することができる。また、これに伴い、製造時に用いる離型材料の量を抑えることもできる。これら効果は、底部3から筒部2の全高における20%〜60%の領域に境界23が位置している場合においてより向上する。
For this reason, the expansion in the substantially central portion of the
なお、図2に示す例では、拡径部22Bの存在によって、上記と同様の効果を奏することができると共に、直胴部21Bの厚さW2が拡径部22Bの厚さよりも厚くなっていることにより、溶湯5の熱の放熱性が直胴部21において向上する。このため、溶湯5の熱による筒部2の略中央部分における膨張を抑制し、抜型がより容易となるため、ビレットの生産性がさらに向上する。
In the example shown in FIG. 2, the presence of the
また、筒部が拡径部のみから構成されている鋳型を用いてビレットを製造した場合には、ビレット全体の形状が錐台状となる。このため、当該ビレットを用いて鋳造物を製造する際に、鋳造装置の充填用スリーブ6にビレット51Bをセットすると、図4(A)に示すように、押出シリンダのプランジャチップ7の近傍に形成される空隙71が大きくなり、その分、鋳造物の製造工程において1回で押し出すことのできるビレットの量が減少することとなる。なお、図4(A)及び図4(B)における矢印は、ビレットの押出方向を示す。
Moreover, when a billet is manufactured using the casting_mold | template from which the cylinder part is comprised only from the enlarged diameter part, the shape of the whole billet becomes frustum shape. For this reason, when the billet 51B is set in the filling
この点、本実施形態におけるアルミニウム合金鋳造素材の製造装置1により製造されたビレット51は、当該製造装置1の直胴部21に対応する部分においてその径が略一定となっている。このため、図4(B)に示すように、押出シリンダのプランジャチップ7の近傍に形成される空隙71を小さくし、鋳造物の製造工程において1回で押し出すことのできるビレットの量の減少を最小限に抑えることができ、鋳造物の生産性を向上することができる。
In this respect, the
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
1・・・アルミニウム合金鋳造素材の製造装置
10・・・鋳型
2、2B・・・筒部
21、21B・・・直胴部
211・・・開口
22、22B・・・拡径部
221・・・開口
23・・・境界
3・・・底部
4・・・キャビティ
5・・・溶湯
51・・・ビレット(アルミニウム合金鋳造素材)
6・・・充填用スリーブ
7・・・プランジャチップ
71・・・空隙
DESCRIPTION OF
6 ... Sleeve for filling 7 ...
Claims (2)
前記筒部は、
前記筒部の上側に形成され、所定の内径の直胴部と、
前記直胴部の前記下側に形成され、前記直胴部から前記下側の開口に向かって内径が拡径する拡径部と、を有することを特徴とするアルミニウム合金鋳造素材の製造装置。 An apparatus for producing an aluminum alloy casting material using a mold comprising: a cylindrical portion extending in the vertical direction; and a bottom portion that closes the lower opening of the cylindrical portion,
The cylindrical portion is
Formed on the upper side of the cylindrical portion, a straight body portion of a predetermined inner diameter;
An apparatus for producing an aluminum alloy casting material, comprising: an enlarged diameter portion formed on the lower side of the straight body portion and having an inner diameter increased from the straight body portion toward the lower opening.
前記直胴部と前記拡径部との境界は、前記底部から前記筒部の全高における20%以上、60%未満の領域に位置していることを特徴とするアルミニウム合金鋳造素材の製造装置。 An apparatus for producing an aluminum alloy casting material according to claim 1,
An apparatus for producing an aluminum alloy casting material, wherein a boundary between the straight body part and the enlarged diameter part is located in a region of 20% or more and less than 60% in the total height of the cylindrical part from the bottom part.
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