JPH0230789B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属部品、特にアルミニウムリチウ
ム合金、マグネシウム合金の加圧鋳造方法に係
る。該合金は任意にセラミツク繊維を含んでもよ
い。

永久鋳型による鋳造方法において、コールドチ
ヤンバ形機械を使用し、鋳型即ちダイに固定され
たコンテナに収容さた液状合金をピストンを用い
比較的短時間で鋳型のキヤビテイに導入して金属
部品を加圧鋳造する方法は当業者に十分に公知で
ある。

10²MPaを上回る圧力を作用させると凝固中の
部品に液状合金が供給される。

かかる方法によれば、寸法精度が高く表面状態
が極めてよい部品を得ることが可能でありまたコ
ストの高い後切削処理が不要である。更に押湯を
使用しないので重力鋳込みの場合よりもはるかに
優れた結果が得られる。最後に、鋳込まれたまま
の部品の機械的特性がよいので熱処理が不要であ
る。

これらの利点のため、特にアルミニウム及びマ
グネシウムの如き軽金属の鋳込みのために加圧鋳
造方法の使用が増加している。

しかし乍ら、新規な製品、例えばアルミニウム
−リチウム合金、ある種のマグネシウム合金及び
金属以外にセラミツク繊維を含む複合製品に加圧
鋳造方法を使用するときはいくつかの問題が生じ
る。

即ち、アルミニウムリチウム合金及びマグネシ
ウム合金は酸化に特に敏感であること、及び、複
合製品中の繊維−金属結合は環境の作用で生じた
酸化物又はその他の化合物が金属中に存在すると
極度に弱まることが知られている。

しかし乍ら今日までのコールドチヤンバ形加圧
鋳造機の大部分は鋳造製品と空気との間の相互作
用を配慮していない。

例えば、米国特許第4088178号に記載の加圧鋳
造機では、コンテナに金属を供給するために、射
出システムを鋳型即ちダイから分離し、次にコン
テナを鉛直に対して傾斜させレードルで充填を行
なう。このような処理では極めて酸化しやすい合
金から適当な部品を得ることができないことは明
らかである。

上記特許より以前に、米国特許第3058179号は
既に、全く異なる目的で相互作用の問題をある程
度解決する機械を開示している。即ちこの場合に
は、鋳造すべき液状金属を収容し上部に不活性ガ
ス導入管を備えた密閉容器に浸漬した管を介して
空気を遮断した状態でコンテナに対する供給が行
なわれる。このガスによつて液体の表面に過圧が
生成され液体がコンテナに導入される。この構成
によれば、コンテナ充填のときに液状金属と外気
との接触が阻止されるが相互作用の問題は解決さ
れない。即ち、金属をキヤビテイ内で圧縮するた
めにコンテナ内でピストンが上昇するとき、摺動
ピストンを内蔵しピストンロツドを包囲している
シリンダ内の空気はコンテナに液体を導入する管
と連通している。従つて、管に収容された金属が
容器に向かつて逆流を開始するとき金属はシリン
ダ内の空気を吸収して酸化される。

より深刻な別の問題はピストンの移動速度に関
係がある。即ち、ピストンの移動速度が大きい
（0.5ｍ／秒以上）ので、管とピストンシリンダの
空気との連通が極めて速く、従つて最初はこの連
通のときに金属は容器に向かつて逆流しない。そ
の結果、シリンダ内部で金属流が生じこれがピス
トンの適正作動を妨害し機械の停止がしばしば生
じる。出願人はこの欠点を克服するための研究に
よつて本発明に到達した。

本発明は米国特許第3058179号と同様のタイプ
のものである。即ち、容器内に浸漬した管を介し
て金属を供給し金属がガス圧力の作用で容器内に
逆流するような金属供給装置を加圧鋳造装置に組
み合わせたものである。本発明の特徴は、コンテ
ナに隣接の管の一点に不活性ガス流を吹込むこと
及びこのガスの圧力P1の値と容器内の圧力P2の
値との関係をピストンの位置に従つて調整するこ
とである。

この条件で鋳型即ちダイに対する供給の準備が
整うと、方法が以下のごとく進行する。不活性ガ
スを圧力P1で管に吹き込む。このときピストン
が下降位置なのでコンテナと管とが連通しており
ガスは鋳型のキヤビテイに充満して該キヤビテイ
から空気を追い出す。

次に、容器に収容された金属浴の表面に過圧を
与える。金属が管内を上昇するためにはこの過圧
P2がP1より高い値でなければならない。金属が
管及びコンテナに充填されると、ピストンが急激
に上昇して金属を圧縮する。ピストンが管とコン
テナとの間の連通オリフイスを遮蔽しこれが任意
のセンサ又はデテクタによつて検出されると、
P1がP2より高い値になるように直ちにガスが吹
込まれる。これにより金属は容器に向かつて逆流
し、ピストンロツドがオリフイスの高さにきたと
きにシリンダに向かう金属流は完全に阻止されて
いる。このガスは金属との間に残存する吹込部ス
ペースを完全に充填しその圧力によつてピストン
シリンダからの空気を押し戻す。注目すべきは、
シリンダが管と連通する前に金属が逆流するよう
に、ピストンの長さは管とコンテナとの連通オリ
フイスの高さより大きいことである。従つて、ピ
ストンが再度下降してオリフイスが露出すると、
低圧で吹込まれるガスはコンテナに流入し、開い
た鋳型から空気が侵入することを阻止する。この
状態は容器に金属が逆流し易いように０にされた
P2の値が新しい鋳込みサイクル開始のために再
度増加するまで続く。

更に、ガス吹込み点で管の上部に一種のポケツ
トが配備されており、該ポケツトの内部はガス吹
込みシステムへの金属の流入を阻止するガスクツ
シヨンを維持している。このポケツトはガスクツ
シヨンの高さの異常減少を検出するプローブを備
えており、所望の高さを維持するに必要な圧力を
補充する特殊弁の開放を制御する。

任意の位置センサ又はデテクタによつて制御さ
れ適当な弁の開閉を制御する差動圧力計によつて
P1とP2との間の適当な圧力差が得られる。

P2の値はキヤビテイに充填される金属の静的
圧力（pression metallostatique）以上でなけれ
ばならない。P1−P2の差は0.01MPaのオーダで
ある。

添付図面に基づいて本発明をより詳細に以下に
説明する。

具体例 第１図は立て形加圧鋳造機の固定下部プレート
１と可動上部プレート２とを示す。両方のプレー
ト間にキヤビテイ４をもつ鋳型即ちダイ３が配置
されている。下部プレートはコンテナ５から成る
射出装置を備えており、ロツド７によつて支持さ
れるピストン６がジヤツキ１８の作用で往復運動
しコンテナ５内で摺動する。該コンテナはオリフ
イス８を介して管９に接続されており、管９は密
閉容器１２内に配置されたるつぼ１１に収容され
た被鋳造金属の浴１０に浸漬している。管９を介
して金属をコンテナ５に送るために容器１２はガ
ス供給管１３を介して加圧され得る。本発明によ
れば、ダクト１４内の不活性ガスは管９の一点１
５でダクト１４に吹込まれる。このガスの圧力と
容器１２内の支配圧力との関係は、センサ１７に
よつて検出されるピストンの位置に従つて調整さ
れる。該圧力は差動圧力調整計１６によつて制御
され得る。

第２図は第１図と同じ素子、即ちコンテナ５と
ピストン６とロツド７とオリフイス８と管９と金
属浴１０とるつぼ１１と容器１２とガス供給管１
３とダクト１４と吹込み点１５と圧力計１６とセ
ンサ１７とを示す。

第２図はまたこれらの素子以外に、装置を作動
させるための全ての素子を示す。ガスの循環方向
から順次説明すると以下の素子がある。

ガス供給管１３には、高圧減圧器２０と、低圧
減圧器２１と、容器へのガスの流入又は容器と外
気との連通を確保する電気弁２２と、流量調整器
２３と、逆止弁２４とが配備され、ダクト１４に
は、高圧減圧器２５と、低圧減圧器２６と、二方
電気弁２７と、一方が大気と連通した三方電気弁
２８とが配備されている。

この２つの弁が差動圧力計１６を介して容器内
圧力P2に対するダクト内圧力P1を調整し得る。

即ち、P1が正しい値のとき２つの弁は閉鎖し
ており、P1が低すぎると弁２７が開いて通気弁
２８が閉鎖し、P1が高すぎると弁２７が閉鎖し
て通気弁２８が開く。

ダクト１４は更に、吹込みガスの流量を大きく
するために開く電気弁２９と、流量調整器３０
と、逆止弁３１と、流量計３２と、吹込みガスを
点１５に送るか又は遮断する電気弁３３と、吹込
みガス回路が故障しプロープ３６が点１５の処で
の金属の上昇とダクトの閉塞の危険とを示すとき
にのみ開く流量調整器３５付き電気弁３４とを備
える。

鋳込みサイクル中に装置は以下のごとく作動す
る。

１ 部品取出のためにダイが開いているとき、容
器は弁２２を介して大気圧下に維持され、ピス
トンは下降位置に維持され、弁２８は閉鎖し、
差動圧力計１６はP1＞P2を示す位置に維持さ
れる。従つて流量調整器３０と弁３３とを介し
て低流量ガスが点１５から流入する。

２ ダイが再度閉鎖され次の新しい射出作業に備
える。前記素子は同様の状態に維持され、ガス
はキヤビテイを掃気してキヤビテイから空気を
追い出す。

３ 射出命令が与えられると、弁３３が閉鎖し、
チヤンバ１５を単離してP1＞P2の条件を無効
にし且つ弁２９を開く。弁２２はガスを容器内
に流入させ、液状金属をコンテナに向かつて上
昇させる。ピストンが上昇を開始すると、弁２
９は開いて点１５に保護クツシヨンを形成する
ことによつてガス吹込み回路に金属が流入する
ことを阻止するに十分なP1＞P2のガス圧力を
確保する。

４ ピストンがオリフイス８を閉塞すると弁３３
が開き、P1がP2より大きい値になり、ピスト
ンロツドがオリフイス８の処にきたときにシリ
ンダ内への金属の流入とシリンダからの空気の
侵入とが完全に阻止される。

５ 部品の凝固中にピストンの上昇が継続され弁
２２は外気と連通してP2を低下させる。P1＞
P2となるようにP1はP2に従つて調整される。

６ 弁は同じ位置に維持されダイが開き上昇中の
ピストンによつて射出ペレツトが突出される。

７ ピストンは下降位置に戻る。ピストンがオリ
フイス８を露出させると、弁２９が閉鎖し、コ
ンテナを排気するために軽度の低圧が調整器３
０によつて生じる。

ここで鋳込みサイクルが再開される。

当業者に公知の調整制御装置の使用によつてこ
れらの処理が全自動化されることは明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋳造装置の鉛直断面図、第２図は容器
及びダクトのガス供給装置の概略図である。 １，２……プレート、３……ダイ、４……キヤ
ビテイ、５……コンテナ、６……ピストン、７…
…ロツド、８……オリフイス、９……管、１０…
…金属浴、１１……るつぼ、１２……容器、１３
……ガス供給管、１４……ダクト、１５……吹込
み点、１６……圧力計、１７……センサ、１８…
…ジヤツキ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定下部プレートと可動上部プレートによつ
   て形成されたコールドチヤンバをもち、両方のプ
   レート間に鋳造すべき部品の形状のキヤビテイを
   もつ鋳型が配置され、前記下部プレートがコンテ
   ナによつて形成された射出手段を備え、ロツドに
   よつて支持されたピストンが該コンテナ内で摺動
   し、該コンテナがオリフイスによつて管に接続さ
   れ、該管が密閉容器に収容された鋳造すべき金属
   の液浴に浸漬しており、また金属がコンテナに流
   入するように前記容器がガス供給管を介して圧力
   下に維持されるようなコールドチヤンバ形機械を
   用いてセラミツク繊維を任意に含有する金属部品
   を加圧鋳造する方法であつて、ピストンロツドの
   周囲に液状金属が流出することと管内に空気が流
   入することとを完全に阻止するために、コンテナ
   に隣接の管の一点に不活性ガス流を吹込むこと及
   び容器内の支配圧力P2に対する該前記ガスの圧
   力P1の値をピストンの位置に従つて調整するこ
   とを特徴とする方法。 ２ コンテナ及びキヤビテイに対して金属を供給
   する期間中にP2がP1より大きい値であり、上昇
   中のピストンがオリフイスを遮蔽するとP1がP2
   より大きい値になることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ３ 下降中のピストンがオリフイスを露出させた
   時点からP1の値が減少し、これはP2の値が上昇
   するまで維持されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。