JPH02290931A - 溶融金属の撹拌凝固方法 - Google Patents
溶融金属の撹拌凝固方法Info
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- JPH02290931A JPH02290931A JP1111150A JP11115089A JPH02290931A JP H02290931 A JPH02290931 A JP H02290931A JP 1111150 A JP1111150 A JP 1111150A JP 11115089 A JP11115089 A JP 11115089A JP H02290931 A JPH02290931 A JP H02290931A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ａ． 産業上の利用分野
本発明は溶融金属合金（以下単に溶融金属とする）に撹
拌を与えながらおこなう凝固方法に関する。
拌を与えながらおこなう凝固方法に関する。
ｂ． 従来の技術
第５図に示すように、鋳型（またはルッポ）ａ内の溶融
金属ｂに撹拌棒Ｃを挿入して撹拌を加え、溶融金属の結
晶粒を微細化したり、あるいはマトリックスとなる溶融
金属ｂに複合化させる添加材料を加え、撹拌棒Ｃによっ
て添加材料を均一に分敗させながら結晶粒を微細化した
あと、撹拌棒Ｃを引きあげて鋳型内で溶融金属を凝固さ
せることがおこなわれている。ｄは鋳型ａを加熱するヒ
ーターである。
金属ｂに撹拌棒Ｃを挿入して撹拌を加え、溶融金属の結
晶粒を微細化したり、あるいはマトリックスとなる溶融
金属ｂに複合化させる添加材料を加え、撹拌棒Ｃによっ
て添加材料を均一に分敗させながら結晶粒を微細化した
あと、撹拌棒Ｃを引きあげて鋳型内で溶融金属を凝固さ
せることがおこなわれている。ｄは鋳型ａを加熱するヒ
ーターである。
また加圧鋳造法（たとえば溶湯鍛造法や低圧鋳造法）に
よって鋳物組熾の改善をはかる方法が知られている。
よって鋳物組熾の改善をはかる方法が知られている。
Ｃ． 発明が解決しようとする課題
前記従来の方法にあっては、鋳型内の溶融金属が凝固す
る場合は、通常鋳型の外壁から熱が奪われ、したがって
鋳型の内壁から中心に向って徐々に溶融金属が冷却され
てゆく。そのため、第５図に示すように鋳型の内壁部分
に最初の凝固晶ｅが現われ、冷却の進行にともなってこ
の凝固晶ｅが溶融金属の中心に向って徐々に成長してゆ
く。すなわち外側から中心部へ各方向を向いた等軸晶が
でき易い。
る場合は、通常鋳型の外壁から熱が奪われ、したがって
鋳型の内壁から中心に向って徐々に溶融金属が冷却され
てゆく。そのため、第５図に示すように鋳型の内壁部分
に最初の凝固晶ｅが現われ、冷却の進行にともなってこ
の凝固晶ｅが溶融金属の中心に向って徐々に成長してゆ
く。すなわち外側から中心部へ各方向を向いた等軸晶が
でき易い。
また溶融金属を冷却する速度は鋳型を通じておこなうた
め制御に限界があり、温度制御も難しい．さらに冷却速
度が遅いと、鋳物内部や最終凝固部の結晶が生長しすぎ
て＆ＩＩ織が粗大化したり、外側からの等軸晶が色々な
方法に成長し、均一な組織かえられない．甚だしい場合
には、中心部に引け巣などが発生する場合があった． また加圧鋳造法等による方法は大がかりな加圧装置や油
圧機構が必要とされている． 本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、前記問題点
を解消してなる撹拌鋳造方法を提供することを目的とす
る． ｄ． 課題を解決するための手段 前記目的に添い、本発明は溶融金属を凝固させる場合に
おいて、撹拌翼と、これを冷却する装置とを備えた撹拌
棒を溶融金属中に挿入し、溶融金属中の撹拌翼表面に凝
固粒を次々と発生させるとともに、発生・生長した凝固
粒を撹拌翼の回転によって溶融金属中に飛散させ、この
飛散した凝固粒と溶融金属との間に生ずる剪断力によっ
て凝固粒を破砕かつ分散させながら溶融金属中に凝固粒
を多数、均一に分散させつつ冷却凝固せしめることによ
って前記課題を解決した． 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。
め制御に限界があり、温度制御も難しい．さらに冷却速
度が遅いと、鋳物内部や最終凝固部の結晶が生長しすぎ
て＆ＩＩ織が粗大化したり、外側からの等軸晶が色々な
方法に成長し、均一な組織かえられない．甚だしい場合
には、中心部に引け巣などが発生する場合があった． また加圧鋳造法等による方法は大がかりな加圧装置や油
圧機構が必要とされている． 本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、前記問題点
を解消してなる撹拌鋳造方法を提供することを目的とす
る． ｄ． 課題を解決するための手段 前記目的に添い、本発明は溶融金属を凝固させる場合に
おいて、撹拌翼と、これを冷却する装置とを備えた撹拌
棒を溶融金属中に挿入し、溶融金属中の撹拌翼表面に凝
固粒を次々と発生させるとともに、発生・生長した凝固
粒を撹拌翼の回転によって溶融金属中に飛散させ、この
飛散した凝固粒と溶融金属との間に生ずる剪断力によっ
て凝固粒を破砕かつ分散させながら溶融金属中に凝固粒
を多数、均一に分散させつつ冷却凝固せしめることによ
って前記課題を解決した． 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。
第１図および第２図は、本発明に係る方法を実施する装
置の一例を示す．図において１は鋳型（またはルツボ）
、２は鋳型１内の溶融金属中に出し入れできるようにし
た撹拌棒、３は溶融金属、４はヒーターである． 撹拌棒２は先端にへりカルギャ状またはスパイラルギャ
状の回転翼２１とシャフト２２とを備え、このシャフト
２２に第１図に示す冷却装置２３を備えている． 冷却装置２３において、２４はシャフト２２の一部に固
設された筒状のジャケソト、２５はジャケット２４に設
けた冷媒の送入口、２６は冷媒の排出口、２７は適処に
設けたオイルシールであり、ジャケット２４とシャフト
２２とは密封構造となっている．２８はジャケット２４
とシャフト２２との間に設けた冷媒を収容する空間であ
る． シャフト２２は内部に軸方向に沿って長大３０を設けて
あり、この長穴３０にパイプ３１を嵌着してある。
置の一例を示す．図において１は鋳型（またはルツボ）
、２は鋳型１内の溶融金属中に出し入れできるようにし
た撹拌棒、３は溶融金属、４はヒーターである． 撹拌棒２は先端にへりカルギャ状またはスパイラルギャ
状の回転翼２１とシャフト２２とを備え、このシャフト
２２に第１図に示す冷却装置２３を備えている． 冷却装置２３において、２４はシャフト２２の一部に固
設された筒状のジャケソト、２５はジャケット２４に設
けた冷媒の送入口、２６は冷媒の排出口、２７は適処に
設けたオイルシールであり、ジャケット２４とシャフト
２２とは密封構造となっている．２８はジャケット２４
とシャフト２２との間に設けた冷媒を収容する空間であ
る． シャフト２２は内部に軸方向に沿って長大３０を設けて
あり、この長穴３０にパイプ３１を嵌着してある。
長大３０はジャケット２４の送入口２５に対応する位置
に送入穴３２を、同じく排出口２６に対応する位置に排
出穴３３をそれぞれ設けてある． パイプ３ｌは長穴３０との周囲に冷媒を収容する空間３
４を設けてあり、その上端開口部は送入穴３２に接続し
、下端開口部３６は空間３４に連続するように構成して
ある． なお、パイブ３１を長穴３０にセットするため、適当な
位置でシャフト２２を上下に分割し、両シャフトを螺着
接続するようにしてもよい． いま、溶融または部分溶融した溶融金属３に撹拌棒２を
挿入して機械的回転撹拌を与えると、溶融金属３からの
熱はシャフト２２から冷却装置２３へ伝達される． 冷却装置２３では冷媒が送入口２５から送入され、ジャ
ケット２４とシャフト２２との空間２８をめぐって排出
口２６からジャケット２４の外部にシャフト２２から熱
を奪って排出される．また、シャフト２２の送入穴３２
から冷媒が送られ、パイプ３ｌ内を通って開口部３６か
ら空間３４に流れ排出穴３３がら空間２８を経てシャフ
ト２２から熱を奪った冷媒が排出口２６から排出される
． 鋳型ｌ内の溶融金属３は撹拌棒２２によって冷却される
と、第２図に示すように回転翼２１と接触している部分
に次々と凝固の核が発生し、これが凝固粒５０に生長す
る．静止状態で凝固する場合には、この凝固核を中心に
して結晶が生長し、樹技状の結晶が次第に形成されてい
く．ところが、撹拌棒２２は回転しているため回転翼２
１の部分に発生した凝固粒５０は、回転翼２１による遠
心．力によって周囲に飛ばされ、周囲の溶融金属３との
接触によって剪断力によって破砕分散し、溶融金属３中
に遊離する．このようにして多数の凝固粒５０が次々発
生し、かつ溶融金属３中に遊離する。
に送入穴３２を、同じく排出口２６に対応する位置に排
出穴３３をそれぞれ設けてある． パイプ３ｌは長穴３０との周囲に冷媒を収容する空間３
４を設けてあり、その上端開口部は送入穴３２に接続し
、下端開口部３６は空間３４に連続するように構成して
ある． なお、パイブ３１を長穴３０にセットするため、適当な
位置でシャフト２２を上下に分割し、両シャフトを螺着
接続するようにしてもよい． いま、溶融または部分溶融した溶融金属３に撹拌棒２を
挿入して機械的回転撹拌を与えると、溶融金属３からの
熱はシャフト２２から冷却装置２３へ伝達される． 冷却装置２３では冷媒が送入口２５から送入され、ジャ
ケット２４とシャフト２２との空間２８をめぐって排出
口２６からジャケット２４の外部にシャフト２２から熱
を奪って排出される．また、シャフト２２の送入穴３２
から冷媒が送られ、パイプ３ｌ内を通って開口部３６か
ら空間３４に流れ排出穴３３がら空間２８を経てシャフ
ト２２から熱を奪った冷媒が排出口２６から排出される
． 鋳型ｌ内の溶融金属３は撹拌棒２２によって冷却される
と、第２図に示すように回転翼２１と接触している部分
に次々と凝固の核が発生し、これが凝固粒５０に生長す
る．静止状態で凝固する場合には、この凝固核を中心に
して結晶が生長し、樹技状の結晶が次第に形成されてい
く．ところが、撹拌棒２２は回転しているため回転翼２
１の部分に発生した凝固粒５０は、回転翼２１による遠
心．力によって周囲に飛ばされ、周囲の溶融金属３との
接触によって剪断力によって破砕分散し、溶融金属３中
に遊離する．このようにして多数の凝固粒５０が次々発
生し、かつ溶融金属３中に遊離する。
遊離した多数の凝固粒５０は溶融金属３の温度が高い場
合は溶融金属３に吸収されて消滅するが、冷却が進んで
温度がその金属の液相線を下廻る頃になると、遊離した
凝固粒５０は吸収されることがなくなり、これが核とな
って凝固が進行する。
合は溶融金属３に吸収されて消滅するが、冷却が進んで
温度がその金属の液相線を下廻る頃になると、遊離した
凝固粒５０は吸収されることがなくなり、これが核とな
って凝固が進行する。
すなわち、多数の凝固粒５０が溶融金属中に均等に分散
した状態となり、この分散した凝固粒５０を中心にして
凝固が進１テする。このようにして得られた凝固金属の
金属＆１織には樹技状晶の形成はみられず微細結晶が全
面に、かつ均一に分散しており、均質で強靭なものかえ
られる． なお、本発明の方法は、金属材料をマトリノクスにして
非金属の粒子や繊維を添加して複合材料を製造する場合
にも適用できる．たとえば２０００ｇのＡｊ！ ２０
ｗｔ％Ｓｔ合金をマトリックスとして、平均粒径１０μ
一のＳｉＣ粒子を添加して複合化した場合に、５０〜２
０００乙ρ．ｍの撹拌を溶融合金の温度が８００゜Ｃか
ら５８５゜Ｃとなるまで継続しておこなったところ、Ｓ
ｒＣ粒子を３０ｗ ｔ％も添加した複合材料の製造が可
能となった．なお、前記Ｓｉ合金の半凝固温度域は６９
０〜５７０゜Ｃである。
した状態となり、この分散した凝固粒５０を中心にして
凝固が進１テする。このようにして得られた凝固金属の
金属＆１織には樹技状晶の形成はみられず微細結晶が全
面に、かつ均一に分散しており、均質で強靭なものかえ
られる． なお、本発明の方法は、金属材料をマトリノクスにして
非金属の粒子や繊維を添加して複合材料を製造する場合
にも適用できる．たとえば２０００ｇのＡｊ！ ２０
ｗｔ％Ｓｔ合金をマトリックスとして、平均粒径１０μ
一のＳｉＣ粒子を添加して複合化した場合に、５０〜２
０００乙ρ．ｍの撹拌を溶融合金の温度が８００゜Ｃか
ら５８５゜Ｃとなるまで継続しておこなったところ、Ｓ
ｒＣ粒子を３０ｗ ｔ％も添加した複合材料の製造が可
能となった．なお、前記Ｓｉ合金の半凝固温度域は６９
０〜５７０゜Ｃである。
第３図は本発明に用いる装置の他の実施例でシャフト２
２に前記実施例のような長穴とパイプを設けず、冷媒の
送大穴と排出穴とを直接連絡したものである。
２に前記実施例のような長穴とパイプを設けず、冷媒の
送大穴と排出穴とを直接連絡したものである。
第４図は、さらに他の実施例で、シャフト２２を単にジ
ャケント４４で囲み、冷媒で冷却するようにしたもので
ある。
ャケント４４で囲み、冷媒で冷却するようにしたもので
ある。
ｅ． 発明の効果
本発明によれば撹拌棒により溶融金属に直接冷却を与え
るので冷却能が大きく溶融金属の冷却速度を速《できる
。また、溶融金属の内部からも凝固させることができる
ので鋳型内壁からの等軸品の形成が抑えられ、鋳物の中
央に発生し易い引け巣を防ぐことができる。そして凝固
が溶融金属の中央からも始まり、かつ発生した凝固核と
、これから成長した凝固粒（片）が撹拌棒の回転による
遠心力によって飛ばされ、これが溶融金属との接触によ
って生ずる剪断力によって破砕分散されて凝固の核とな
り、これが均一に溶融金属中に多数分敗する．溶融金属
が半凝固の状態までこれが連続しておこなわれるため凝
固した金属の組織は微細なものとなる。すなわち均質で
強靭な品質の材料または製品かえられる。
るので冷却能が大きく溶融金属の冷却速度を速《できる
。また、溶融金属の内部からも凝固させることができる
ので鋳型内壁からの等軸品の形成が抑えられ、鋳物の中
央に発生し易い引け巣を防ぐことができる。そして凝固
が溶融金属の中央からも始まり、かつ発生した凝固核と
、これから成長した凝固粒（片）が撹拌棒の回転による
遠心力によって飛ばされ、これが溶融金属との接触によ
って生ずる剪断力によって破砕分散されて凝固の核とな
り、これが均一に溶融金属中に多数分敗する．溶融金属
が半凝固の状態までこれが連続しておこなわれるため凝
固した金属の組織は微細なものとなる。すなわち均質で
強靭な品質の材料または製品かえられる。
またヒーターによる加熱を併用することによって冷却速
度を制御することも可能となる．
度を制御することも可能となる．
第１図は本発明に係る方法を実施する装置を概念的に説
明する回、第２図は本発明の処理要領を説明する図、第
３図および第４図は本発明に係る方法を実施する装置の
他の実施例のそれぞれの説明図、第５図は第２図に対応
する従来の処理要領を説明する図である． ２・・・撹拌棒、 ２１・・・回転翼、２３・・
・冷却装置。 第１図 第２図 手 続 ｛市 正 占（自発） 第３図 第４図 平成１ 年６月１６日 第５図 １． 事件の表示 平成１年特許願第１１１１５０号 ２， 発明の名称 溶融金属の攪拌凝固方法 ３．補正をする者 ４．代理 住所 人 〒１０７ 東京都港区赤坂３丁目２番３号 二二一赤坂ビル７階 ６． 補正の内容 （１１ 明細書の特許請求の範囲を別紙のように訂正
する． （２） 明細書第３頁第６行、第３頁最下行、第６頁
第１１行、第６頁第１２行にそれぞれ「生長」とあるの
を、それぞれｒ成長」と訂正する．（３） 同第３頁
第７行に「方法」とあるのを「方向Ｊと訂正する． 特許請求の範囲 溶融金属を凝固させる場合において、ＰＡ拌翼と、これ
を冷却する装置とを備えた撹拌捧を？８融金属中に挿入
し、溶融金属中の撹拌翼表面に凝固粒を次々と発生させ
ると七もに、発生・成長した凝固粒を攪拌舅の回転によ
って溶融金属中に飛散させ、この飛散した凝固粒と溶融
金属との間に生ｒる剪断力によって凝固粒を破砕かつ分
散させながら溶融金属中に凝固粒を多数、均一に分散さ
せつつ冷却凝固せしめることを特徴とする溶融金属の薩
拌６固方法．
明する回、第２図は本発明の処理要領を説明する図、第
３図および第４図は本発明に係る方法を実施する装置の
他の実施例のそれぞれの説明図、第５図は第２図に対応
する従来の処理要領を説明する図である． ２・・・撹拌棒、 ２１・・・回転翼、２３・・
・冷却装置。 第１図 第２図 手 続 ｛市 正 占（自発） 第３図 第４図 平成１ 年６月１６日 第５図 １． 事件の表示 平成１年特許願第１１１１５０号 ２， 発明の名称 溶融金属の攪拌凝固方法 ３．補正をする者 ４．代理 住所 人 〒１０７ 東京都港区赤坂３丁目２番３号 二二一赤坂ビル７階 ６． 補正の内容 （１１ 明細書の特許請求の範囲を別紙のように訂正
する． （２） 明細書第３頁第６行、第３頁最下行、第６頁
第１１行、第６頁第１２行にそれぞれ「生長」とあるの
を、それぞれｒ成長」と訂正する．（３） 同第３頁
第７行に「方法」とあるのを「方向Ｊと訂正する． 特許請求の範囲 溶融金属を凝固させる場合において、ＰＡ拌翼と、これ
を冷却する装置とを備えた撹拌捧を？８融金属中に挿入
し、溶融金属中の撹拌翼表面に凝固粒を次々と発生させ
ると七もに、発生・成長した凝固粒を攪拌舅の回転によ
って溶融金属中に飛散させ、この飛散した凝固粒と溶融
金属との間に生ｒる剪断力によって凝固粒を破砕かつ分
散させながら溶融金属中に凝固粒を多数、均一に分散さ
せつつ冷却凝固せしめることを特徴とする溶融金属の薩
拌６固方法．
Claims (1)
- 溶融金属を凝固させる場合において、撹拌翼と、これを
冷却する装置とを備えた撹拌棒を溶融金属中に挿入し、
溶融金属中の撹拌翼表面に凝固粒を次々と発生させると
ともに、発生・生長した凝固粒を撹拌翼の回転によって
溶融金属中に飛散させ、この飛散した凝固粒と溶融金属
との間に生ずる剪断力によって凝固粒を破砕かつ分散さ
せながら溶融金属中に凝固粒を多数、均一に分散させつ
つ冷却凝固せしめることを特徴とする溶融金属の撹拌凝
固方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1111150A JPH02290931A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 溶融金属の撹拌凝固方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1111150A JPH02290931A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 溶融金属の撹拌凝固方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02290931A true JPH02290931A (ja) | 1990-11-30 |
Family
ID=14553729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1111150A Pending JPH02290931A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 溶融金属の撹拌凝固方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02290931A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999036209A1 (fr) * | 1998-01-20 | 1999-07-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Procede et appareil pour la fabrication de metaux semi-solidifies |
| CN103586427A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-02-19 | 重庆理工大学 | 激冷机械搅拌制备镁合金液态/半固态熔体的方法及装置 |
-
1989
- 1989-04-28 JP JP1111150A patent/JPH02290931A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999036209A1 (fr) * | 1998-01-20 | 1999-07-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Procede et appareil pour la fabrication de metaux semi-solidifies |
| US6681836B1 (en) | 1998-01-20 | 2004-01-27 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for manufacturing semi-solidified metal |
| CN103586427A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-02-19 | 重庆理工大学 | 激冷机械搅拌制备镁合金液态/半固态熔体的方法及装置 |
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