JP7635968B2 - Metal forming apparatus and method - Google Patents
Metal forming apparatus and method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7635968B2 JP7635968B2 JP2021025039A JP2021025039A JP7635968B2 JP 7635968 B2 JP7635968 B2 JP 7635968B2 JP 2021025039 A JP2021025039 A JP 2021025039A JP 2021025039 A JP2021025039 A JP 2021025039A JP 7635968 B2 JP7635968 B2 JP 7635968B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- heat
- die
- mold
- injection unit
- 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
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 174
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 174
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 117
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 111
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 50
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 50
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 48
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 45
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 40
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 31
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 22
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 13
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 239000012768 molten material Substances 0.000 claims description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 29
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 25
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 17
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- -1 press compacts Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Description
この発明は、金属成形装置及び金属成形方法に係り、特に、薄肉部位からなる軽薄短小な金属製品の量産化に好適なダイキャスト製法と、高温プレス加工法とを融合させた技術に関する。 This invention relates to a metal forming device and a metal forming method, and in particular to a technology that combines a die casting method, which is suitable for mass production of light, thin, short and small metal products consisting of thin-walled parts, with a high-temperature press processing method.
アルミ製品の多くは、直接切削法以外に、グラビティ―などに代表される砂型を用いたキャスティングおよび金型を用いたダイキャスティングで生産される。
特にダイキャスティングは、ヒートシンクなどの小物製品からエンジンブロックなどの大物製品までを生産できる手法として、工業的に利用されている。
In addition to direct cutting, many aluminum products are produced by casting using sand molds, such as gravity casting, and die casting using metal molds.
In particular, die casting is used industrially as a method for producing small products such as heat sinks as well as large products such as engine blocks.
このプロセスには、大別してコールドランナーとホットランナーの2種があるが、溶湯アルミを金型キャビティ―内に鋳込み、冷却して製品を取り出す原理は共通である。
そのため、アルミ塊を溶解する大きな加熱炉を保有し、溶湯アルミをランナー等の比較的長い流路を介してキャビティ―内に搬送し、割り型を圧力で締め、金型キャビティ―内に溶湯アルミを鋳込み、保持し、金型を冷却する過程が不可欠となる。
There are two main types of this process: cold runner and hot runner. However, the principle of pouring molten aluminum into a mold cavity, cooling it, and removing the product is the same for both.
Therefore, it is essential to have a large heating furnace to melt the aluminum ingot, transport the molten aluminum into the cavity via a relatively long flow path such as a runner, clamp the split mold under pressure, cast and retain the molten aluminum in the mold cavity, and then cool the mold.
また型内のフル充填、冷却時の引け防止などのため、製品以外の部位も鋳込む必要があり、製品歩留まりは、製品の小サイズ化・形状複雑化に伴い、大きく低下する。
すなわち、(1) 溶解用の加熱炉、(2) 型締力負荷機構、(3) 均一鋳込み・冷却時の引け防止等をはかる余剰部位増大・歩留まり低下、(4) 金型の多重流路による強制冷却、が必須の要素となる。
Furthermore, in order to fully fill the mold and prevent shrinkage during cooling, it is necessary to cast parts other than the product, and the product yield drops significantly as the product becomes smaller and its shape becomes more complex.
In other words, the essential elements are (1) a heating furnace for melting, (2) a mechanism for applying clamping force, (3) an increase in excess area and a decrease in yield rate to ensure uniform pouring and prevent shrinkage during cooling, and (4) forced cooling using multiple flow paths in the mold.
アルミヒートシンク、アルミ端子、電子情報関連アルミ部品に代表される、薄肉部位からなる軽薄短小なアルミ製品では、一回の鋳込み量は微小であることに加え、タクト時間の短縮、薄肉精度の確保、アルミ素材歩留まりの向上などが、コスト競争上で必須となるため、従来のダイキャスティングの必要事項である前記(1)~(4)が生産設備上の大きな負荷となっている。
また、ダイキャスティングの場合、多数個取りの型構造とすることで、1個の製品あたりのタクト時間短縮および歩留まり改善をはかる努力がなされているが、軽薄短小アルミ部品における薄肉精度の確保、溶湯アルミ流れの高品位制御は、きわめて困難となる。
さらに、ダイキャスティングによって生成された鋳込みまま材を土台として、直後にプレス加工を施したり、別の金属材料を用いた追加の射出成形を施することにより、より複雑な形状を備えた製品に簡易迅速に仕上げたいという強い要望も存在している。
In light, thin, short and small aluminum products consisting of thin-walled sections, such as aluminum heat sinks, aluminum terminals, and aluminum parts related to electronic information, the amount of material poured in one casting is minute. In addition, shortening the takt time, ensuring precision in thin walls, and improving the yield rate of aluminum material are all essential for cost competition. Therefore, the above-mentioned (1) to (4), which are necessary for conventional die casting, place a heavy burden on production facilities.
In the case of die casting, efforts are being made to shorten the tact time per product and improve yields by using a multi-cavity mold structure, but it is extremely difficult to ensure the thin-wall precision required for light, thin, short and small aluminum parts, and to achieve high-quality control of the molten aluminum flow.
Furthermore, there is a strong demand to use the as-cast material produced by die casting as a base and immediately thereafter perform press working or additional injection molding using a different metal material to easily and quickly produce products with more complex shapes.
この発明は、従来の前記問題を解決するために案出されたものであり、軽薄短小な製品が求める生産要件を具備すると共に、量産性にも優れ、複雑な形状の仕上げにも対応可能な金属成形技術を提供することを目的としている。 This invention was devised to solve the above-mentioned problems of the conventional technology, and aims to provide a metal forming technology that satisfies the production requirements for light, thin, short and small products, is highly suitable for mass production, and can also handle the finishing of complex shapes.
前記の目的を達成するため、請求項1に記載した金属成形装置は、金属射出ユニットと、金属射出ユニットを上下に往復移動させる第1の昇降機構と、高温プレス成形ユニットと、高温プレス成形ユニットを上下に往復移動させる第2の昇降機構と、ターンテーブルとを備え、前記金属射出ユニットは、材料金属が充填される耐熱ノズルと、前記耐熱ノズルを囲繞し、通電によって前記材料金属を加熱・溶融させる誘導加熱用コイルと、導入口を介して前記ノズルの下端開口と連通接続された上側鋳込み金型と、材料導入路を備え、前記高温プレス成形ユニットは、プレス金型と、これを加熱するヒーターを備え、前記ターンテーブル上には下側鋳込み金型が配置されており、ターンテーブルの回転によって、下側鋳込み金型が上側鋳込み金型の下方位置と、上部プレス金型の下方位置に反転移送され、下側鋳込み金型が上側鋳込み金型の下方位置に移送された際に、第1の昇降機構によって金属射出ユニットが下降し、上側鋳込み金型と下側鋳込み金型との間の金型空間内に前記ノズル内の溶融金属が射出されて鋳込みまま材が形成され、下側鋳込み金型が上部プレス金型の下方位置に移送された際に、第2の昇降機構によって高温プレス成形ユニットが下降し、プレス金型によって下側鋳込み金型上の鋳込みまま材に対して高温プレス加工が施されることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the metal forming device described in claim 1 comprises a metal injection unit, a first lifting mechanism for vertically reciprocating the metal injection unit, a high-temperature press forming unit, a second lifting mechanism for vertically reciprocating the high-temperature press forming unit, and a turntable, the metal injection unit comprises a heat-resistant nozzle into which a material metal is filled, an induction heating coil surrounding the heat-resistant nozzle and heating and melting the material metal by passing electricity through it, an upper casting mold connected to the lower end opening of the nozzle via an inlet, and a material introduction path, the high-temperature press forming unit comprises a press mold and a heater for heating it, and a press mold is placed on the turntable. A lower casting mold is disposed on the upper die, and the lower casting mold is inverted and transported to a position below the upper casting mold and a position below the upper press mold by rotating the turntable. When the lower casting mold is transported to a position below the upper casting mold, the metal injection unit is lowered by the first lifting mechanism, and the molten metal in the nozzle is injected into the mold space between the upper and lower casting molds to form an as-cast material. When the lower casting mold is transported to a position below the upper press mold, the high-temperature press molding unit is lowered by the second lifting mechanism, and the as-cast material on the lower casting mold is subjected to high-temperature press processing by the press mold.
また、請求項2に記載した金属成形装置は、請求項1の装置であって、前記ターンテーブル上に、前記下側鋳込み金型が2つ配置されており、一方の下側鋳込み金型が前記金属射出ユニットの下方に位置する際に、他方の下側鋳込み金型が前記高温プレスユニットの下方に位置することを特徴としている。 The metal molding device described in claim 2 is the device of claim 1, characterized in that two lower casting molds are arranged on the turntable, and when one lower casting mold is positioned below the metal injection unit, the other lower casting mold is positioned below the high-temperature press unit.
請求項3に記載した金属成形装置は、請求項1または2の装置であって、前記耐熱ノズルが、前記誘導加熱用コイルに囲繞される被加熱部と、この被加熱部に連設された断熱スペーサ部と、断熱スペーサ部内に装填される管状の吸熱体とを備え、前記材料金属顆粒は、前記材料導入路及び吸熱体を経由して耐熱ノズルの被加熱部内に充填されることを特徴としている。 The metal forming device described in claim 3 is the device of claim 1 or 2, characterized in that the heat-resistant nozzle includes a heated portion surrounded by the induction heating coil, an insulating spacer portion connected to the heated portion, and a tubular heat absorber loaded into the insulating spacer portion, and the material metal granules are filled into the heated portion of the heat-resistant nozzle via the material introduction path and the heat absorber.
請求項4に記載した金属成形装置は、請求項3の装置であって、前記吸熱体が、前記材料導入路側に位置する上端開口部と、前記被加熱部の上端開口側に位置する下端開口部とを備え、両開口部間には、下端開口部よりも径の小さな窄み部が形成されていることを特徴としている。 The metal forming device described in claim 4 is the device of claim 3, characterized in that the heat absorber has an upper end opening located on the material introduction path side and a lower end opening located on the upper end opening side of the heated part, and a narrowed portion having a smaller diameter than the lower end opening is formed between the two openings.
請求項5に記載した金属成形装置は、請求項1~4の装置であって、前記耐熱ノズル、誘導加熱用コイル及び上側鋳込み金型の導入口が複数設けられており、各導入口に前記耐熱ノズルの下端開口がそれぞれ連通接続されていることを特徴としている。 The metal forming device described in claim 5 is the device described in claims 1 to 4, characterized in that the heat-resistant nozzle, the induction heating coil, and the upper casting mold have multiple inlet ports, and the lower end opening of the heat-resistant nozzle is connected to each inlet port.
請求項6に記載した金属成形装置は、請求項3~5の装置であって、少なくとも前記耐熱ノズルの被加熱部と断熱スペーサ部との境界付近まで到達可能なニードルピンを、前記断熱スペーサ部の上方に昇降自在に配置したことを特徴としている。 The metal forming device described in claim 6 is the device described in claims 3 to 5, characterized in that a needle pin that can reach at least the vicinity of the boundary between the heated part of the heat-resistant nozzle and the insulating spacer part is arranged above the insulating spacer part so that it can be raised and lowered freely.
請求項7に記載した金属成形装置は、請求項3~6の装置であって、前記断熱スペーサ部の上方にエア導入管を設け、当該エア導入管から放出される圧縮エアによって前記被加熱部内で溶融した材料金属を金型空間内に射出することを特徴としている。 The metal forming device described in claim 7 is the device described in claims 3 to 6, characterized in that an air inlet pipe is provided above the insulating spacer section, and the material metal molten in the heated section is injected into the mold space by compressed air discharged from the air inlet pipe.
請求項8に記載した金属成形方法は、請求項1~7の金属成形装置を用いた金属成形方法であって、金属射出ユニットを下降させ、上側鋳込み金型と下側鋳込み金型を重ね合わせることによって、両者間に金型空間を形成する工程と、前記材料導入路を介して耐熱ノズル内に材料金属顆粒を導入する工程と、前記誘導加熱用コイルに電流を流して、前記材料金属顆粒を加熱・溶融させる工程と、溶融した材料金属を前記導入口から金型空間に充填する工程と、材料金属の冷却・固化後に金属射出ユニットを上昇させ、下側鋳込み金型内の鋳込みまま材を露出させる工程と、前記ターンテーブルを回転させ、前記鋳込みまま材を高温プレス成形ユニットの下方に移送する工程と、高温プレス成形ユニットを下降させ、プレス金型によって前記鋳込みまま材に対して高温プレス加工を施す工程とを備えたことを特徴としている。 The metal forming method described in claim 8 is a metal forming method using the metal forming device of claims 1 to 7, and is characterized by comprising the steps of: lowering the metal injection unit and overlapping the upper and lower casting dies to form a die space between them; introducing material metal granules into the heat-resistant nozzle through the material inlet; passing an electric current through the induction heating coil to heat and melt the material metal granules; filling the die space with the molten material metal from the inlet; lifting the metal injection unit after the material metal has cooled and solidified to expose the as-cast material in the lower casting die; rotating the turntable to transfer the as-cast material below the high-temperature press molding unit; and lowering the high-temperature press molding unit and performing high-temperature press processing on the as-cast material using a press die.
請求項9に記載した金属成形方法は、請求項2の金属成形装置を用いた請求項8の金属成形方法であって、前記高温プレス加工の終了後、ターンテーブルを回転させて下側鋳込み金型上のプレス成形体を前記金属射出ユニットの下方に移送する工程と、前記金属射出ユニットの上側鋳込み金型を、異なる型形状を備えた新たな上側鋳込み金型と交換する工程と、金属射出ユニットを下降させ、新たな上側鋳込み金型と前記プレス成形体が載置された下側鋳込み金型を重ね合わせることによって、両者間に金型空間を形成する工程と、前記材料導入路を介して耐熱ノズル内に融点の異なる材料金属顆粒を導入する工程と、前記誘導加熱用コイルに電流を流して、前記材料金属顆粒を加熱・溶融させる工程と、溶融した材料金属を前記導入口から金型空間に充填する工程と、材料金属の冷却・固化後に金属射出ユニットを上昇させ、下側鋳込み金型内の複合成形体を取り出す工程とを備えたことを特徴としている。 The metal forming method described in claim 9 is the metal forming method described in claim 8 using the metal forming device described in claim 2, and is characterized by comprising the steps of: rotating the turntable to transfer the press-molded body on the lower casting die to below the metal injection unit after the high-temperature press processing is completed, replacing the upper casting die of the metal injection unit with a new upper casting die having a different shape, lowering the metal injection unit to overlap the new upper casting die and the lower casting die on which the press-molded body is placed, thereby forming a die space between them, introducing material metal granules having different melting points into the heat-resistant nozzle through the material introduction path, passing an electric current through the induction heating coil to heat and melt the material metal granules, filling the die space with the molten material metal from the introduction port, and raising the metal injection unit after the material metal has cooled and solidified, and removing the composite molded body from the lower casting die.
請求項10に記載した金属成形方法は、請求項6の金属成形装置を用いた請求項8の金属成形方法であって、金属射出ユニットを上昇させ後に前記ニードルピンを下降させ、耐熱ノズルの被加熱部と断熱スペーサ部との境界付近に形成された半溶融金属顆粒の塊よりなるシャッターを破砕することにより、耐熱ノズルの被加熱部内に材料金属顆粒を再充填させ、次の鋳込みまま材の成形に移行することを特徴としている。
The metal forming method described in
この発明の場合、従来のアルミダイキャスティングと異なり、以下の特性を備えている。
(1) アルミ金属・アルミ合金素材等の材料金属を保持する耐熱ノズルを、誘導加熱用コイルで直接加熱することで、溶解用加熱炉が不要となる。また、溶湯を高圧で金型内に射出するための大掛かりな機構も不要となる。
(2) 型締力負荷機構による型締めが不可欠な従来の割り型を用いず、耐熱ノズルと一体化した金型への直接鋳込みにより、型締め力を最小化あるいはゼロ化することができる。
(3) 耐熱ノズルから金型空間への直接鋳込みにより、1個あるいは多数個の製品をキャスティングするため、ゲート部以外の余剰部位は発生しない。
(4) 型加熱・保持温度も低く抑制できるため、金型の冷却機構を簡素化できる。
(5) 耐熱ノズルの被加熱部と材料導入路との間に断熱スペーサ部が設けられており、その吸熱体によって被加熱部からの熱が吸収されるため、被加熱部外に待機している材料金属顆粒が溶融することを有効に抑制できる。この結果、金型空間から製品を取り出した後、連続して次の成形に移行することが可能となる。
(6) 被加熱部からの熱伝導により、被加熱部と断熱スペーサ部との境界付近に半溶融金属顆粒の塊よりなるシャッターが形成され、材料金属顆粒の供給が阻害されるとしても、ニードルピンを下降させてシャッターを破砕することにより、被加工部内への再充填が可能となる。
(7) 製品の寸法や形状の複雑さに応じて耐熱ノズル及び誘導加熱用コイルの数を増やすことにより、より柔軟かつ効率的な成形が可能となる。
(8) 金属射出ユニットによって鋳込みまま材が形成された後、ターンテーブルを回転させて鋳込みまま材が載置された下側鋳込み金型を高温プレス成形ユニットの下方に移送することにより、即座に必要なプレス成形を施すことができ、より複雑な形状を備えたプレス成形品を簡易迅速に仕上げることが可能となる。
さらに、ターンテーブルを回転させてプレス成形品を載置した下側鋳込み金型を金属射出ユニットの下方に移送し、異なる型形状に換装した金属射出ユニットを下降させて融点の異なる溶融金属を鋳込むことにより、より複雑な形状を備えた複合成形体に仕上げることが可能となる。
Unlike conventional aluminum die casting, the present invention has the following characteristics:
(1) By directly heating the heat-resistant nozzle that holds the raw metal such as aluminum metal or aluminum alloy material with an induction heating coil, a melting furnace is not required. In addition, there is no need for a large-scale mechanism for injecting molten metal into a mold at high pressure.
(2) Instead of using a conventional split mold, which requires a clamping force loading mechanism to clamp the mold, direct casting into a mold integrated with a heat-resistant nozzle makes it possible to minimize or eliminate the clamping force.
(3) One or many products are cast by direct pouring from a heat-resistant nozzle into the mold cavity, so no excess material is produced other than at the gate.
(4) The mold heating and holding temperatures can be kept low, simplifying the mold cooling mechanism.
(5) A heat insulating spacer is provided between the heated part of the heat resistant nozzle and the material introduction passage, and the heat from the heated part is absorbed by the heat absorber, so that the material metal granules waiting outside the heated part can be effectively prevented from melting. As a result, after the product is removed from the mold space, it is possible to move on to the next molding.
(6) Even if a shutter consisting of a mass of semi-molten metal granules is formed near the boundary between the heated part and the insulating spacer part due to heat conduction from the heated part and the supply of the material metal granules is hindered, it is possible to refill the material metal granules into the processed part by lowering the needle pin to break the shutter.
(7) By increasing the number of heat-resistant nozzles and induction heating coils depending on the size and complexity of the product, more flexible and efficient molding is possible.
(8) After the as-cast material is formed by the metal injection unit, the turntable is rotated to transport the lower casting mold on which the as-cast material is placed to below the high-temperature press molding unit, where the required press molding can be performed immediately, making it possible to simply and quickly finish press-molded products with more complex shapes.
Furthermore, by rotating the turntable to move the lower casting mold on which the press-molded product is placed to below the metal injection unit, and then lowering the metal injection unit equipped with a different mold shape to pour in molten metal with a different melting point, it is possible to finish the molded product into a composite product with a more complex shape.
図1は、この発明の基本原理を説明する模式図であり、鋼製の耐熱ノズル10と、所定の距離を隔てて耐熱ノズル10の周囲を取り囲む高周波誘導加熱(IH)用コイル12とを備えている。
耐熱ノズル10内には、ペレット状の材料金属顆粒(アルミ金属・アルミ合金素材等)14が充填されている(図2(a)参照)。
図中の符号18は、誘導加熱用コイル12の通電によって発生した磁界を表している。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the basic principle of the present invention, and comprises a steel heat-
The heat-
このプロセス技術は、加熱炉を保有せず、材料金属顆粒14を保持、溶解、射出する耐熱ノズル10内で、誘導加熱用コイル12を用いて、直接その場で溶解させる。
すなわち、誘導加熱用コイル12に高周波電流(例えば400KHz)を加えると、図2(b)及び(c)に示すように、耐熱ノズル10内において材料金属顆粒14が直に溶融する。
This process technique does not have a furnace, but rather uses
That is, when a high frequency current (for example, 400 KHz) is applied to the
誘導加熱用コイル12により発生した磁束と、材料金属顆粒14及び耐熱ノズル10内に発生する誘導電流との積で与えられるジュール熱により、材料金属14及び耐熱ノズル10は直接加熱され、極めて高速に熔解温度に達することができる。
例えば図3に示すように、加熱開始から1分程度で耐熱ノズル10内の温度が28.4℃から755.1℃まで急上昇する。
このグラフによれば、30秒程度でアルミ溶解温度である650℃に到達することが読み取れる。
The
For example, as shown in FIG. 3, the temperature inside the heat-
This graph shows that it takes about 30 seconds to reach the aluminum melting temperature of 650°C.
溶融した材料金属14は、耐熱ノズル10の下端に形成されたノズル口16から外部に落下する。
図4は、耐熱ノズル10のノズル口16から溶湯アルミが自由噴出する様子を高速度カメラにて撮影したものであり、10mmピッチ(一目盛10mm)での到達時間(上段の数字)と速度(下段の数字)を示している。
図4(b)に示す通り、落下当初から目標値である100mm/sを大幅にクリアする高速にて射出されていることが確認できる。
The
FIG. 4 is a photograph taken with a high-speed camera of molten aluminum freely ejecting from the
As shown in Figure 4(b), it can be confirmed that the ball is ejected at a high speed that far exceeds the target value of 100 mm/s from the very beginning of the drop.
図5は、前記の基本原理を応用したダイキャスト装置20を示すものであり、一対の耐熱ノズル22と、所定の距離を隔てて各耐熱ノズル22を囲繞する一対の誘導加熱用コイル24と、上側鋳込み金型(キャビティ)26と、下側鋳込み金型(コア)28を備えている。
Figure 5 shows a die-casting
各耐熱ノズル22は、鋼材よりなる円筒状の被加熱部30と、その上端に連設された円筒状の断熱スペーサ部31を備えている。
被加熱部30の下端は漏斗状に径が窄まっていき、最下端部分にノズル口(下端開口)32が形成されている。
誘導加熱用コイル24は、被加熱部30の周囲を囲繞するように配置されている。
Each heat-
The lower end of the
The
断熱スペーサ部31の径は被加熱部30の径よりも大となされており、両者間に形成された段部33には、鋼材等よりなる管状の吸熱体34が嵌装されている。
この吸熱体34の下端開口35は、被加熱部30の上端開口36と連通している。
吸熱体34の上端開口37は下端開口35と略等しい径を備えているが、その途中にはより小さい径の窄み部38が設けられている。
この結果、吸熱体34の断面形状は全体として肉厚となり、漏斗状の材料案内部39と、断面逆テーパ状の材料待機部40が形成されている。
The diameter of the heat insulating
A
The upper end opening 37 of the
As a result, the cross-sectional shape of the
前記断熱スペーサ部31の上端開口37には、管状の導入部41が連通接続されている。
この導入部41の一側面には、材料導入管42が所定の傾斜角度で連通接続されている。
この導入部41の他の側面には、エア導入管43が連通接続されている。
また、導入部41の上端開口44には、ニードルピン保持部材45が接合されている。ニードルピン保持部材45の貫通孔内には、ニードルピン46が昇降自在に挿通されている。
A
A
An
A needle
上側鋳込み金型26の内面には比較的浅い凹部48が形成されると共に、一対の導入口(ゲート)49が形成されている。
この上側鋳込み金型26の各導入口49と、前記耐熱ノズル22の各ノズル口32が連通するように、各耐熱ノズル22及び上側鋳込み金型26は図示しない治具によって位置決め・固定されている。
下側鋳込み金型28は、図示しない加工テーブル上に載置・固定されており、その上面には比較的低い凸部50が形成されている。
The
The heat-
The
上側鋳込み金型26、一対の耐熱ノズル22及び誘導加熱用コイル24は、図示しない油圧シリンダ等よりなる昇降機構により、上下動可能となされている。
そして、上側鋳込み金型26が下降し、その下端面が下側鋳込み金型28の上端面に圧着すると、図6に示すように、凹部48と凸部50との間に金型空間51が形成される。
この状態において、材料導入管42から材料金属顆粒14を導入部41内に供給すると、吸熱体34を経由して耐熱ノズル22の被加熱部30内に材料金属顆粒14が充填される。
このタイミングで、ニードルピン46が吸熱体34内まで下降し、複数回上下動を繰り返すことにより、材料金属顆粒14を突き固めて密度を高める。
The
Then, when the
In this state, when the
At this timing, the
つぎに、誘導加熱用コイル24に高周波電流を流して被加熱部30内の材料金属顆粒14を加熱し、同時にエア導入管43から高圧エアを導入部41内に供給すると、図7及び図8に示すように、溶融した材料金属52がノズル口32から射出され、導入口49を介して金型空間51内に広がっていく。
Next, a high-frequency current is passed through the
その後、材料金属52が冷却・固化した時点で、図9に示すように、耐熱ノズル22及び上側鋳込み金型26を上昇させて下側鋳込み金型28から分離し、下側鋳込み金型28に埋設されたエジェクタピン53の突き出しによって製品54を取り出す。
After that, when the
アルミ金属・アルミ合金部品は、その高い電気的・熱的特性に加え、高い比強度も重要な因子であり、電気部品では銅端子などの代替として、熱伝達部品ではヒートシンクとして、高比強度部品では携帯電話外装品等として用いられている。
それらの生産時のエネルギーコスト・タクト時間・余剰素材量などを大幅に低減することで、アルミ金属・アルミ合金の利用範囲を拡大する。
特に、軽薄短小部品では、形状寸法精度低下の原因となるバリを発生せず、2mm以下の薄板構造のダイキャスティングが可能となる。
In addition to their excellent electrical and thermal properties, aluminum metal and aluminum alloy parts also have a high specific strength, which is an important factor for them. In electrical components, they are used as a substitute for copper terminals, in heat transfer components as heat sinks, and in high specific strength components such as the exterior parts of mobile phones.
By significantly reducing the energy costs, takt time, and amount of excess material during production, the scope of use of aluminum metal and aluminum alloys will be expanded.
In particular, for light, thin, short and small parts, die casting of thin plate structures of 2 mm or less is possible without generating burrs that reduce the dimensional accuracy.
図10は、製品54の一例であるスマートフォンの金属製外装ケースを示すものであり、ゲート対応部分に円筒状の余剰部位(ゲート部位)55がわずかに突出しているだけであり、バリなども一切生じていない。
Figure 10 shows a metallic exterior case for a smartphone, which is an example of a
材料導入管42を介して材料金属顆粒14が導入部41に随時供給されるため、本来であればこのまま上側鋳込み金型26、一対の耐熱ノズル22及び誘導加熱用コイル24を下降させ、次の成形に移行すべきところであるが、図11に示すように、被加熱部30と断熱スペーサ部31との境界部分に半溶融状態の金属顆粒同士が点接触で塊になったシャッター部56が形成されており、これが蓋として機能するために、材料金属顆粒14が被加熱部30内に充填され得ない事態が生じる。
Because the
そこで、図12に示すように、ニードルピン46を下降させてシャッター部56を破砕する。この結果、被加熱部30内に材料金属顆粒14が充填されるため、次の成形処理に移行できる。
As shown in FIG. 12, the
すなわち、ニードルピン46の上下動によって材料金属顆粒14を突き固めた後、誘導加熱用コイル24に通電することにより、材料金属顆粒14がシャッター部56の破片と共に溶融され、高圧エアの供給によって溶融した材料金属52が金型空間51内に射出される。
以上の手順を繰り返すことにより、金型空間51内に材料金属を連続的に鋳込むことが可能となり、製品54の生産性を格段に向上させることができる。
That is, after the
By repeating the above procedure, it becomes possible to continuously cast the metal material into the
金型空間51に連通接続された耐熱ノズル22内に材料金属顆粒14をセットし、これを誘導加熱用コイル24で加熱する方式を採用しているため、従来のように大掛かりな射出プランジャーや射出スリーブ等を設けることなく、高圧エアを印加するだけで溶融した材料金属52を金型空間51内に射出可能となっている。
なお、図示は省略したが、高圧エアの漏泄対策として、材料導入管42の上流箇所にはシャットバルブが介装されている。
Since the method adopted is to set the
Although not shown, a shutoff valve is provided upstream of the
前記シャッター部56は、被加熱部30からの熱伝導により、断熱スペーサ部31内に待機している材料金属顆粒14が半溶融することによって生じる。
前記のように、断熱スペーサ部31の内面には肉厚の吸熱体34が密着状態で嵌装され、被加熱部30からの熱を吸収・拡散させるようにしている。また、断面を逆テーパ状に形成することで、溶融した材料金属が吸熱体34の内壁面に被着し難くなるよう工夫が施されている。
このため、被加熱部30からの熱によって待機中の材料金属顆粒14が溶融することは大幅に抑制されているが(二重構造の断熱スペーサ部31が設けられない場合には、被加熱部30からの熱伝導により、導入部41内の材料金属顆粒14まで溶融する可能性がある)、それでも若干のシャッター部56が形成される可能性があるため、前記のようにニードルピン46で強制的に破砕することとしている。
The
As described above, the
As a result, the melting of the waiting
前記耐熱ノズル22の数については特に限定はなく、加工対象物の大きさや形状の複雑さなどに応じて適宜増減可能である。
また、多数の耐熱ノズル22を設けておき、最初の加工に際してはその中の一部の耐熱ノズル22と上側鋳込み金型26を用いて所定の形状・材質の中間部品を形成した後、上側鋳込み金型26を異なる型形状のものに交換すると共に、異なる材料金属顆粒をセットした残りの耐熱ノズル22を用いて、前記中間部品に対して異なる形状・材質の追加工を施すこともできる。
The number of the heat-
In addition, a large number of heat-
図13は、このダイキャスト装置20を応用した金属成形装置70を示しており、ターンテーブル71と、ターンテーブル71の上面に配置された第1の下側鋳込み金型28aと、第2の下側鋳込み金型28bと、金属射出ユニット72と、高温プレス成形ユニット73とを備えている。
Figure 13 shows a
金属射出ユニット72は、前記ダイキャスト装置20から下側鋳込み金型28を除いた部分を表す概念であり、一対の耐熱ノズル22及び誘導加熱用コイル24と、上側鋳込み金型26等よりなる。
The
高温プレス成形ユニット73は、ヒーターを内蔵した本体部74と、本体部74の下面に着脱自在に装着されたプレス金型75を備えており、図示しない油圧シリンダ等の昇降機構によって上下に昇降可能となされている。
The high-temperature
第1の下側鋳込み金型28aと第2の下側鋳込み金型28bは、図14に示すように、ターンテーブル71の回転軸76を中心に180度の位置に配置されている。
また、両者は基本的に共通の型形状(凹凸)を備えているが、それぞれの向きは反転方向(上下左右逆向き)に配置されている。
このため、ターンテーブル71が半回転すると、第1の下側鋳込み金型28aと第2の下側鋳込み金型28bの位置及び向きが入れ替わる。
The first
In addition, although both basically have the same mold shape (convex and concave), they are arranged in inverted directions (up and down, left and right reversed).
Therefore, when the
金属射出ユニット72は図中の左側に配置されており、その上側鋳込み金型26は、左側に位置した際の第1の下側鋳込み金型28aまたは第2の下側鋳込み金型28bに対応した型形状を備えている。
また高温プレス成形ユニット73は図中の右側に配置されており、そのプレス金型75は、右側に位置した際の第1の下側鋳込み金型28aまたは第2の下側鋳込み金型28bに対応した型形状を備えている。
The
Moreover, the high-temperature
この金属成形装置70の場合、金属射出ユニット72と高温プレス成形ユニット73は独立して稼働できるため、鋳込み成形とプレス成形を組み合わせた複雑な形状の製品を極めて効率的に製造することが可能となる。
In the case of this
図15はその一例を示すものであり、まず、金属射出ユニット72を下降させ、上側鋳込み金型26と第1の下側鋳込み金型28aとの間に形成される金型空間内に材料金属を射出することにより、図15(a)に示す形状の鋳込みまま材77が形成される。
この鋳込みまま材77は、中央の平板部78と、その両側辺に配置された突出片79を備えている。各突出片79には、上側鋳込み金型26の導入口49に対応した僅かな余剰部位55が形成されている。
鋳込みまま材77の寸法は、横:70mm×縦:22mm×厚さ:2.5mmである。
図16(a)は、この鋳込みまま材77の実例を示す写真である。
FIG. 15 shows an example of this. First, a
The as-
The dimensions of the as-
FIG. 16(a) is a photograph showing an example of this as-
つぎに、ターンテーブル71を所定方向に180度回転させると、第1の下側鋳込み金型28a及びその上に形成された鋳込みまま材77が反転した状態で高温プレス成形ユニット73の下方に移動する。
ここで高温プレス成形ユニット73の本体部74を下降させ、ヒーターによって固液共存のチクソ温度領域または低変形抵抗となる温度領域に加熱されたプレス金型75を所定の圧力で鋳込みまま材77に押し当てることにより、図15(b)に示すように、鋳込みまま材77の平板部78にプレス金型75の型形状に対応したギザギザ模様のマイクロテクスチャ80が転写されたプレス成形体81が得られる。
図16(b)は、このプレス成形体81の実例を示す写真である。
Next, when the
Here, the
FIG. 16( b ) is a photograph showing an example of this press-formed
この高温プレス成形ユニット73によるプレス加工が実施されている間にも、反対側に位置する第2の下側鋳込み金型28bと金属射出ユニット72の上側鋳込み金型26によって次の鋳込みまま材77が形成されている。
そして、プレス成形体81が第1の下側鋳込み金型28aから取り出された時点でターンテーブル71が逆方向に180度回転し、高温プレス成形ユニット73によるプレス加工が施される。
このように、金属射出ユニット72及び高温プレス成形ユニット73によって同時並行的かつ連続的に処理が実行されるため、極めて効率的な金属部品の製造が可能となる。
While the pressing is being carried out by the high-temperature
Then, when the press-molded
In this way, the
図17は、金属射出ユニット72及び高温プレス成形ユニット73の連携により、さらに複雑な成形が実現される例を示す。
まずは前記と同様、金属射出ユニット72を下降させ、上側鋳込み金型26と第1の下側鋳込み金型28aとの間に形成される金型空間内に材料金属を射出することにより、図17(a)に示す形状の鋳込みまま材77が形成される(第1工程)。
FIG. 17 shows an example in which a
First, as in the above, the
つぎにターンテーブル71を180度回転させ、第1下側鋳込み金型28a及びその上に形成された鋳込みまま材77を高温プレス成形ユニット73の下方に移送する。
ここでヒーターによって加熱されたプレス金型75を下降させ、所定の圧力で鋳込みまま材77に押し当てることにより、図17(b)に示すように、鋳込みまま材の表面にプレス金型75の型形状に対応した凹形模様82が転写される(第2工程)。
なお、鋳込みまま材77の両端に形成されていた余剰部位55は、このプレス成形の過程で除去されている。
Next, the
At this point, the press die 75 heated by the heater is lowered and pressed against the as-
The
この間、金属射出ユニット72が、別の型形状の上側鋳込み金型26を備えた金属射出ユニット72に交換される。
つぎにターンテーブル71を逆方向に180度回転させ、第1の下側鋳込み金型28a及びプレス成形体83を反転した状態で金属射出ユニット72の下方に移送した後、新たな上側鋳込み金型26を下降させる。
そして、上側鋳込み金型26と、第1の下側鋳込み金型28a及びプレス成形体83との間に形成される金型空間内に、融点のより低い他のアルミ合金を射出する追加工により、図17(c)に示すように、凸部84を備えた複合成形体85が形成される(第3工程)。
During this time, the
Next, the
Then, by additional processing such as injecting another aluminum alloy having a lower melting point into the die space formed between the upper casting die 26, the first lower casting die 28a, and the press-formed
この複合成形体85は、図17(b)のプレス成形によって形成された凹形模様82内に材料金属を充填することにより、厚み方向に凸部84が張り出す複雑な形状を備えている。
各突出片79には、上側鋳込み金型26の導入口49に対応した余剰部位55が新たに形成されている。
This composite molded
Each protruding
第3工程を実施するに際し、前記のように金属射出ユニット72自体を交換することなく、上側鋳込み金型26の交換のみで済ます方法もある。
すなわち、一対の耐熱ノズル22の中の一方のみを活用して第1工程を実行し、第3工程の実行に際しては異なる材料金属顆粒が充填された他方の耐熱ノズル22と新たな上側鋳込み金型26を用いて追加工を行えばよい。
When carrying out the third step, there is also a method in which it is sufficient to replace only the
In other words, the first step is carried out using only one of the pair of heat-
金属成形装置70を用いた製造のパターンは前記に限定されるものではない。
例えば、予め成形された鋳込みまま材77を右側に配置された下側鋳込み金型28内にセットし、高温プレス成形ユニット73による凹部形成のプレス加工を施した後、ターンテーブル71を半回転させ、左側に配置された金属射出ユニット72によって凸部の形成を行うこともできる。
この後にターンテーブル71を逆方向に半回転させ、プレス金型75を交換した高温プレス成形ユニット73によって、前記凸部に対する追加のプレス加工を施すこともできる。
The manufacturing patterns using the
For example, a preformed as-
Thereafter, the
ターンテーブル71上に設ける下側鋳込み金型の個数も2個に限定されるものではなく、少なくとも1個あればよく、3個以上であってもよい。
例えば、ターンテーブル71上に3つの下側鋳込み金型28a, 28b, 28cを設けると共に、2つの金属射出ユニット72と1つの及び高温プレス成形ユニット73設けることが該当する。
このようにターンテーブル71上に3つの下側鋳込み金型28a, 28b, 28cを設けた場合、ターンテーブル71は180度単位で回転する代わりに、例えば90度単位で正逆方向に回転し、停止した際には各下側鋳込み金型の上方に金属射出ユニット72や高温プレス成形ユニット73が位置するように設計される。
The number of lower casting dies provided on the
For example, three lower casting dies 28a, 28b, 28c are provided on a
In this manner, when the three lower casting dies 28a, 28b, 28c are provided on the
前記した鋳込みまま材77やプレス成形体81, 83、複合成形体85が形成される都度、ロボットハンドによって第1の下側鋳込み金型28aや第2の下側鋳込み金型28bから各仕掛品や製品を取り出し、X線CTによる非破壊検査を生産ライン中に実施することが品質確保の観点から望ましい。
図18(a)に、鋳込みまま材77のX線CTによる欠陥評価事例を示す。
板状の鋳込みまま材77には、黒色の欠陥(引け巣)が観察されないことから、射出成形後の仕掛品における無欠陥の健全性が確認できる。
From the viewpoint of ensuring quality, it is desirable to remove each in-process item or finished product from the first lower casting die 28a or the second lower casting die 28b by a robot hand each time the as-
FIG. 18(a) shows an example of defect evaluation of an as-
Since no black defects (shrinkage cavities) were observed in the plate-shaped as-
アルミおよびアルミ合金の最終製品では、陽極酸化プロセスによる加飾・彩色が施されることが多い。
陽極酸化では、最終表面に微細なポーラス状のアルミ酸化被膜を形成し、そのカラム状のポアに染料を注入することで、種々の彩色を施す。したがって、最終製品の表面性状が不均一である場合、その彩色にむらが生じ易い。
図18(b)に、陽極酸化により青色(図面上では黒色に表れている)に加飾した試験体を示す。青色ににごりや濃淡などが観察されず、深い青色に彩色されていることから、最終製品表面性状も良好であることが実証された。
Aluminum and aluminum alloy final products are often decorated and painted using an anodizing process.
In anodizing, a fine porous aluminum oxide film is formed on the final surface, and various colors are applied by injecting dye into the columnar pores. Therefore, if the surface properties of the final product are not uniform, the coloring is likely to be uneven.
Figure 18(b) shows a test piece decorated in blue (appears black in the drawing) by anodizing. No turbidity or shading was observed in the blue color, and it was a deep blue color, proving that the surface quality of the final product was also good.
高温プレス成形ユニット73では、プレス金型75を変更することで、鋳込みまま材や市販のアルミ板材あるいはアルミ合金板材に種々の形状を付与できる。
図19に、φ50μmの凹部をピッチ100μmで千鳥格子状に転写成形したマイクロテクスチュアを示す。
In the high-temperature
FIG. 19 shows a microtexture formed by transferring recesses of φ50 μm in a houndstooth pattern at a pitch of 100 μm.
10 耐熱ノズル
12 誘導加熱用コイル
14 材料金属顆粒
16 ノズル口
18 磁界
20 ダイキャスト装置
22 耐熱ノズル
24 誘導加熱用コイル
26 上側鋳込み金型
28 下側鋳込み金型
28a 下側鋳込み金型
28b 下側鋳込み金型
30 被加熱部
31 断熱スペーサ部
32 ノズル口
33 段部
34 吸熱体
38 窄み部
39 材料案内部
40 材料待機部
41 導入部
42 材料導入管
43 エア導入管
45 ニードルピン保持部材
46 ニードルピン
48 凹部
49 導入口
50 凸部
51 金型空間
52 材料金属
53 エジェクタピン
54 製品
55 余剰部位
56 シャッター部
70 金属成形装置
71 ターンテーブル
72 金属射出ユニット
73 高温プレス成形ユニット
74 本体部
75 プレス金型
76 回転軸
77 鋳込みまま材
80 マイクロテクスチャ
81 プレス成形体
82 凹形模様
83 プレス成形体
84 凸部
85 複合成形体
10 Heat-resistant nozzle
12 Induction heating coil
14 Material Metal Granules
16 Nozzle mouth
18 Magnetic Field
20 Die casting equipment
22 Heat-resistant nozzle
24 Induction heating coil
26 Upper Casting Mold
28 Lower Casting Mold
28a Lower casting mold
28b Lower casting mold
30 Heated part
31 Insulation spacer part
32 Nozzle mouth
33 Step
34 Heat sink
38 Narrowed part
39 Material Guide Section
40 Material waiting area
41 Introduction
42 Material introduction pipe
43 Air intake pipe
45 Needle pin holding member
46 Needle Pin
48 Recess
49 Introduction
50 Convex
51 Mold space
52 Material Metal
53 Ejector pin
54 products
55 Surplus parts
56 Shutter section
70 Metal forming equipment
71 Turntable
72 Metal Injection Unit
73 High temperature press molding unit
74 Main body
75 Press mold
76 Rotational Axis
77 Cast material
80 Micro Texture
81 Press-molded body
82 Concave pattern
83 Press Molding
84 Convex
85 Composite molding
Claims (10)
金属射出ユニットを上下に往復移動させる第1の昇降機構と、
高温プレス成形ユニットと、
高温プレス成形ユニットを上下に往復移動させる第2の昇降機構と、
ターンテーブルを備え、
前記金属射出ユニットは、材料金属顆粒が充填される耐熱ノズルと、前記耐熱ノズルを囲繞し、通電によって前記材料金属顆粒を加熱・溶融させる誘導加熱用コイルと、導入口を介して前記耐熱ノズルの下端開口と連通接続された上側鋳込み金型と、材料導入路を備え、
前記高温プレス成形ユニットは、プレス金型と、これを加熱するヒーターを備え、
前記ターンテーブル上には下側鋳込み金型が配置されており、
ターンテーブルの回転によって、下側鋳込み金型が上側鋳込み金型の下方位置と、プレス金型の下方位置に反転移送され、
下側鋳込み金型が上側鋳込み金型の下方位置に移送された際に、第1の昇降機構によって金属射出ユニットが下降し、上側鋳込み金型と下側鋳込み金型との間の金型空間内に前記耐熱ノズル内の溶融金属が射出されて鋳込みまま材が形成され、
下側鋳込み金型がプレス金型の下方位置に移送された際に、第2の昇降機構によって高温プレス成形ユニットが下降し、プレス金型によって下側鋳込み金型上の鋳込みまま材に対して高温プレス加工が施されることを特徴とする金属成形装置。 A metal injection unit;
a first lifting mechanism for vertically reciprocating the metal injection unit;
A high-temperature press molding unit;
a second lifting mechanism for vertically reciprocating the high-temperature press molding unit;
Equipped with a turntable,
The metal injection unit includes a heat-resistant nozzle filled with material metal granules, an induction heating coil surrounding the heat-resistant nozzle and heating and melting the material metal granules by energizing the coil, an upper casting mold connected to a lower end opening of the heat-resistant nozzle via an inlet, and a material inlet passage;
The high-temperature press molding unit includes a press mold and a heater for heating the press mold,
A lower casting mold is disposed on the turntable;
By rotating the turntable, the lower casting mold is inverted and transferred to a position below the upper casting mold and a position below the press mold .
when the lower casting mold is transferred to a position below the upper casting mold, the metal injection unit is lowered by the first lifting mechanism, and the molten metal in the heat-resistant nozzle is injected into a mold space between the upper casting mold and the lower casting mold to form an as-cast material;
A metal forming device characterized in that, when the lower casting mold is moved to a position below the press mold , the high-temperature press forming unit is lowered by the second lifting mechanism, and the press mold performs high-temperature press processing on the as-cast material on the lower casting mold.
一方の下側鋳込み金型が前記金属射出ユニットの下方に位置する際に、他方の下側鋳込み金型が前記高温プレス成形ユニットの下方に位置することを特徴とする請求項1に記載の金属成形装置。 Two of the lower casting molds are disposed on the turntable;
2. The metal forming apparatus of claim 1, wherein when one lower casting die is located below the metal injection unit, the other lower casting die is located below the hot press forming unit .
この被加熱部に連設された断熱スペーサ部と、
断熱スペーサ部内に装填される管状の吸熱体を備え、
前記材料金属顆粒は、前記材料導入路及び吸熱体を経由して耐熱ノズルの被加熱部内に充填されることを特徴とする請求項1または2に記載の金属成形装置。 The heat-resistant nozzle includes a heated portion surrounded by the induction heating coil;
A heat insulating spacer portion connected to the heated portion;
A tubular heat sink is provided in the insulating spacer portion,
3. The metal forming apparatus according to claim 1, wherein the material metal granules are filled into the heated portion of the heat-resistant nozzle via the material inlet passage and the heat absorber.
両開口部間には、下端開口部よりも径の小さな窄み部が形成されていることを特徴とする請求項3に記載の金属成形装置。 The heat absorber has an upper end opening located on the material introduction passage side and a lower end opening located on the upper end opening side of the heated portion,
4. The metal forming apparatus according to claim 3, further comprising a narrowed portion between the openings, the narrowed portion having a smaller diameter than the lower end opening.
各導入口に前記耐熱ノズルの下端開口がそれぞれ連通接続されていることを特徴とする請求項1~4の何れかに記載の金属成形装置。 A plurality of inlets for the heat-resistant nozzle, the induction heating coil, and the upper casting mold are provided;
5. The metal forming apparatus according to claim 1, wherein the lower end opening of the heat-resistant nozzle is connected to each of the inlets.
金属射出ユニットを下降させ、上側鋳込み金型と下側鋳込み金型を重ね合わせることによって、両者間に金型空間を形成する工程と、
前記材料導入路を介して耐熱ノズル内に材料金属顆粒を導入する工程と、
前記誘導加熱用コイルに電流を流して、前記材料金属顆粒を加熱・溶融させる工程と、
溶融した材料金属を前記導入口から金型空間に充填する工程と、
材料金属の冷却・固化後に金属射出ユニットを上昇させ、下側鋳込み金型内の鋳込みまま材を露出させる工程と、
前記ターンテーブルを回転させ、前記鋳込みまま材を高温プレス成形ユニットの下方に移送する工程と、
高温プレス成形ユニットを下降させ、プレス金型によって前記鋳込みまま材に対して高温プレス加工を施す工程と、
を備えたことを特徴とする金属成形方法。 A metal forming method using the metal forming apparatus according to any one of claims 1, 3 to 5 or 7 ,
lowering the metal injection unit to overlap the upper and lower casting dies to form a die space therebetween;
introducing raw metal granules into the heat-resistant nozzle through the raw material inlet passage;
applying an electric current to the induction heating coil to heat and melt the material metal granules;
charging molten material metal into the die cavity through the inlet;
raising the metal injection unit after the starting metal has cooled and solidified to expose the as-cast material in the lower casting mold;
rotating the turntable and transporting the as-cast material to a position below a high-temperature press molding unit;
a step of lowering a high-temperature press molding unit and subjecting the as-cast material to high-temperature press processing using a press die;
A metal forming method comprising:
金属射出ユニットを下降させ、上側鋳込み金型と下側鋳込み金型を重ね合わせることによって、両者間に金型空間を形成する工程と、
前記材料導入路を介して耐熱ノズル内に材料金属顆粒を導入する工程と、
前記誘導加熱用コイルに電流を流して、前記材料金属顆粒を加熱・溶融させる工程と、
溶融した材料金属を前記導入口から金型空間に充填する工程と、
材料金属の冷却・固化後に金属射出ユニットを上昇させ、下側鋳込み金型内の鋳込みまま材を露出させる工程と、
前記ターンテーブルを回転させ、前記鋳込みまま材を高温プレス成形ユニットの下方に移送する工程と、
高温プレス成形ユニットを下降させ、プレス金型によって前記鋳込みまま材に対して高温プレス加工を施す工程と、
高温プレス加工の終了後、ターンテーブルを回転させて下側鋳込み金型上のプレス成形体を前記金属射出ユニットの下方に移送する工程と、
前記金属射出ユニットの上側鋳込み金型を、異なる型形状を備えた新たな上側鋳込み金型と交換する工程と、
金属射出ユニットを下降させ、新たな上側鋳込み金型と前記プレス成形体が載置された下側鋳込み金型を重ね合わせることによって、両者間に金型空間を形成する工程と、
前記材料導入路を介して耐熱ノズル内に融点の異なる材料金属顆粒を導入する工程と、
前記誘導加熱用コイルに電流を流して、前記材料金属顆粒を加熱・溶融させる工程と、
溶融した材料金属を前記導入口から金型空間に充填する工程と、
材料金属の冷却・固化後に金属射出ユニットを上昇させ、下側鋳込み金型内の複合成形体を取り出す工程と、
を備えたことを特徴とする金属成形方法。 A metal forming method using the metal forming apparatus according to claim 2,
lowering the metal injection unit to overlap the upper and lower casting dies to form a die space therebetween;
introducing raw metal granules into the heat-resistant nozzle through the raw material inlet passage;
applying an electric current to the induction heating coil to heat and melt the material metal granules;
charging molten material metal into the die cavity through the inlet;
raising the metal injection unit after the starting metal has cooled and solidified to expose the as-cast material in the lower casting mold;
rotating the turntable and transporting the as-cast material to a position below a high-temperature press molding unit;
a step of lowering a high-temperature press molding unit and subjecting the as-cast material to high-temperature press processing using a press die;
After the high-temperature pressing is completed, the turntable is rotated to transfer the press-molded body on the lower casting die to below the metal injection unit;
replacing the upper casting die of the metal injection unit with a new upper casting die having a different mold shape;
a step of lowering a metal injection unit to overlap a new upper casting die with the lower casting die on which the press-molded body is placed, thereby forming a die space between the two;
introducing material metal granules having different melting points into the heat-resistant nozzle through the material inlet passage;
applying an electric current to the induction heating coil to heat and melt the material metal granules;
charging molten material metal into the die cavity through the inlet;
After the raw metal is cooled and solidified, the metal injection unit is raised to remove the composite compact from the lower casting mold.
A metal forming method comprising:
金属射出ユニットを下降させ、上側鋳込み金型と下側鋳込み金型を重ね合わせることによって、両者間に金型空間を形成する工程と、
前記材料導入路を介して耐熱ノズル内に材料金属顆粒を導入する工程と、
前記誘導加熱用コイルに電流を流して、前記材料金属顆粒を加熱・溶融させる工程と、
溶融した材料金属を前記導入口から金型空間に充填する工程と、
材料金属の冷却・固化後に金属射出ユニットを上昇させ、下側鋳込み金型内の鋳込みまま材を露出させる工程と、
前記ターンテーブルを回転させ、前記鋳込みまま材を高温プレス成形ユニットの下方に移送する工程と、
高温プレス成形ユニットを下降させ、プレス金型によって前記鋳込みまま材に対して高温プレス加工を施す工程とを備え、
金属射出ユニットを上昇させた後に前記ニードルピンを下降させ、耐熱ノズルの被加熱部と断熱スペーサ部との境界付近に形成された半溶融金属顆粒の塊よりなるシャッターを破砕することにより、耐熱ノズルの被加熱部内に材料金属顆粒を再充填させ、次の鋳込みまま材の成形に移行することを特徴とする金属成形方法。 A metal forming method using the metal forming apparatus according to claim 6,
lowering the metal injection unit to overlap the upper and lower casting dies to form a die space therebetween;
introducing raw metal granules into the heat-resistant nozzle through the raw material inlet passage;
applying an electric current to the induction heating coil to heat and melt the material metal granules;
charging molten material metal into the die cavity through the inlet;
raising the metal injection unit after the starting metal has cooled and solidified to expose the as-cast material in the lower casting mold;
rotating the turntable and transporting the as-cast material to a position below a high-temperature press molding unit;
and a step of lowering a high-temperature press molding unit and subjecting the as-cast material to high-temperature press processing by a press die.
This metal forming method is characterized by the steps of: raising a metal injection unit and then lowering the needle pin; and crushing a shutter consisting of a mass of semi-molten metal granules formed near the boundary between the heated portion of the heat-resistant nozzle and the insulating spacer portion, thereby refilling the heated portion of the heat-resistant nozzle with material metal granules, and then proceeding to the forming of the next as-cast material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021025039A JP7635968B2 (en) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | Metal forming apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021025039A JP7635968B2 (en) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | Metal forming apparatus and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022127095A JP2022127095A (en) | 2022-08-31 |
| JP7635968B2 true JP7635968B2 (en) | 2025-02-26 |
Family
ID=83060000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021025039A Active JP7635968B2 (en) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | Metal forming apparatus and method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7635968B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118281508B (en) * | 2024-05-30 | 2024-08-09 | 广州众山新能源科技有限公司 | High-efficiency casting device and method for pole |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000271731A (en) | 1999-03-29 | 2000-10-03 | Ube Ind Ltd | Semi-molten metal production equipment |
| JP2000280058A (en) | 1999-03-30 | 2000-10-10 | Ube Ind Ltd | Semi-molten metal production equipment |
| JP2000301315A (en) | 1999-04-19 | 2000-10-31 | Ube Ind Ltd | Method and apparatus for forming semi-molten metal |
| JP2005199310A (en) | 2004-01-15 | 2005-07-28 | Ykk Corp | Raw material lump supply device for injection casting equipment |
| JP2010247159A (en) | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Honda Motor Co Ltd | Lot mark stamping device |
| US20120211193A1 (en) | 2011-02-18 | 2012-08-23 | Bochiechio Mario P | Die casting system and cell |
| JP2020164209A (en) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | Tdk株式会社 | Container and method of manufacturing the containment |
-
2021
- 2021-02-19 JP JP2021025039A patent/JP7635968B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000271731A (en) | 1999-03-29 | 2000-10-03 | Ube Ind Ltd | Semi-molten metal production equipment |
| JP2000280058A (en) | 1999-03-30 | 2000-10-10 | Ube Ind Ltd | Semi-molten metal production equipment |
| JP2000301315A (en) | 1999-04-19 | 2000-10-31 | Ube Ind Ltd | Method and apparatus for forming semi-molten metal |
| JP2005199310A (en) | 2004-01-15 | 2005-07-28 | Ykk Corp | Raw material lump supply device for injection casting equipment |
| JP2010247159A (en) | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Honda Motor Co Ltd | Lot mark stamping device |
| US20120211193A1 (en) | 2011-02-18 | 2012-08-23 | Bochiechio Mario P | Die casting system and cell |
| JP2020164209A (en) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | Tdk株式会社 | Container and method of manufacturing the containment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022127095A (en) | 2022-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2008516799A (en) | Injection molding apparatus having separation mold and control method thereof | |
| CN104841908A (en) | Compound extrusion casting method of aluminum alloy ring | |
| CN101293276B (en) | Method for casting brass ware | |
| CN106734955A (en) | A kind of aluminium alloy steering gear housing casting process | |
| JP7635968B2 (en) | Metal forming apparatus and method | |
| CN101693293B (en) | Bimetal temperature-control type conductor casting technique for ring steaming furnace | |
| JP7635967B2 (en) | Die casting device and method for manufacturing die cast products | |
| CN109396345A (en) | A method of for investment casting formwork part Quench | |
| JP7403753B2 (en) | Die-casting equipment and method for manufacturing die-cast products | |
| CN103878324B (en) | A kind of cylinder cap casting die and casting method | |
| JP2001259821A (en) | Apparatus for producing amorphous alloy formed product and metallic mold for production and producing method | |
| CN104190737B (en) | A kind of amorphous metal extrusion die of fast changeable core rod and extrusion process | |
| KR20140035599A (en) | A method for powder injection molding and powder injection molded part | |
| CN103878310B (en) | A kind of cylinder head casting die and casting method | |
| CN203390138U (en) | Liquid state forging mould | |
| KR101556980B1 (en) | Method for manufacturing high pressure casting and forging member | |
| CN111112576A (en) | Method for manufacturing beryllium bronze explosion-proof hammer | |
| CN202984578U (en) | Cylinder cover casting die | |
| CN115609804A (en) | Manufacturing method of die part with conformal waterway | |
| CN105382242A (en) | Casting process of cylinder cover | |
| CN112658226B (en) | A kind of unequal thickness deep cavity shell type aluminum alloy component extrusion casting device and using method thereof | |
| CN114618988A (en) | Forming upper die machining process | |
| RU2312738C1 (en) | Investment casting method at pressure crystallization and apparatus for performing the same | |
| CN108672658B (en) | Precise casting process method for marine propulsion power water inlet end part | |
| CN114682762B (en) | A mold for producing amorphous SMT carrier board and a processing method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240112 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20241023 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20241106 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20241211 |
|
| 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: 20250204 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250205 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7635968 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |