JPH027748B2 - - Google Patents
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- JPH027748B2 JPH027748B2 JP59142461A JP14246184A JPH027748B2 JP H027748 B2 JPH027748 B2 JP H027748B2 JP 59142461 A JP59142461 A JP 59142461A JP 14246184 A JP14246184 A JP 14246184A JP H027748 B2 JPH027748 B2 JP H027748B2
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Classifications
-
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
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- B21J5/004—Thixotropic process, i.e. forging at semi-solid state
-
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/12—Making non-ferrous alloys by processing in a semi-solid state, e.g. holding the alloy in the solid-liquid phase
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description
【発明の詳細な説明】
イ 産業上の利用分野
本発明は、成形金属部品を連続的に製造する装
置と方法にかかわる。
置と方法にかかわる。
ロ 従来の技術
樹枝状組織を除いて、チクソトロピー的(凝液
性)特徴を有する部分半固体の「スラリ組織を有
する」材料をつくるために、凝固中に金属を強撹
拌することは知られている。そのような材料の粘
度は、柔らかい固体として取り扱うことができる
ほど高いことも知られている。1977−78年マグロ
−ヒル科学技術年鑑のマートンC・フレミングズ
とケニスP・ヤングの「流動鋳造」
(Pheocasting)を参照されたい。しかし、その
ようなスラリ組織を有する材料から成形部品をつ
くる方法、特に連続的に行なう方法には多くの問
題がある。そのような方法は、スラリ組織を有す
るビレツトの装入物を適当な部分半固体に再加熱
し、次いで部分半固体状態にあるあいだにそれを
成形する最初の段階を必要とする。るつぼは、材
料を入れそしてその加熱からその成形サイクルま
でそれを取り扱う装置として絶対必要と考えられ
てきた。そのようなるつぼの使用は費用がかか
り、やつかいであり、そしてさらに、るつぼの粘
着による材料の損失、るつぼの品質低下による汚
染、およびるつぼの側壁に不規則に接触すること
による冷却など、プロセス上の不利益を生ずる。
また部分半固体状態にあるビレツトの加熱、運搬
および送達にも別の問題がある。そこで成形金属
部品を部分半固体の金属予備成形品からつくる装
置と方法を得ることが望まれている。すなわち、
特にるつぼまたは他の容器を必要とせず、そして
連続的に作用することのできる方法を行うことに
より、その製造が相当経済的となる。
性)特徴を有する部分半固体の「スラリ組織を有
する」材料をつくるために、凝固中に金属を強撹
拌することは知られている。そのような材料の粘
度は、柔らかい固体として取り扱うことができる
ほど高いことも知られている。1977−78年マグロ
−ヒル科学技術年鑑のマートンC・フレミングズ
とケニスP・ヤングの「流動鋳造」
(Pheocasting)を参照されたい。しかし、その
ようなスラリ組織を有する材料から成形部品をつ
くる方法、特に連続的に行なう方法には多くの問
題がある。そのような方法は、スラリ組織を有す
るビレツトの装入物を適当な部分半固体に再加熱
し、次いで部分半固体状態にあるあいだにそれを
成形する最初の段階を必要とする。るつぼは、材
料を入れそしてその加熱からその成形サイクルま
でそれを取り扱う装置として絶対必要と考えられ
てきた。そのようなるつぼの使用は費用がかか
り、やつかいであり、そしてさらに、るつぼの粘
着による材料の損失、るつぼの品質低下による汚
染、およびるつぼの側壁に不規則に接触すること
による冷却など、プロセス上の不利益を生ずる。
また部分半固体状態にあるビレツトの加熱、運搬
および送達にも別の問題がある。そこで成形金属
部品を部分半固体の金属予備成形品からつくる装
置と方法を得ることが望まれている。すなわち、
特にるつぼまたは他の容器を必要とせず、そして
連続的に作用することのできる方法を行うことに
より、その製造が相当経済的となる。
ハ 発明が解決しようとする課題
本発明のおもな目的は、成形金属部品を連続的
にスラリ組織を有する金属予備成形品からつく
り、そしてるつぼまたはいかなる種類の容器をも
使用せずに部分半固体状態の金属を運搬して送達
する装置と方法を得ることである。
にスラリ組織を有する金属予備成形品からつく
り、そしてるつぼまたはいかなる種類の容器をも
使用せずに部分半固体状態の金属を運搬して送達
する装置と方法を得ることである。
ニ 課題を解決するための手段
本発明によれば、金属予備成形品が複数個の誘
導加熱器を通るとき、それらのエンタルピーを順
次上昇することによつて、成形金属部品を連続的
に、スラリ組織を有し、かつ測面が支えられるこ
となしで立つている金属予備成形品からつくるこ
とができるこことがわかつた。加熱方法は、融解
とそれによつて生ずる流れを避け、そして金属予
備成形品が部分半固体の温度に上げられるとき一
つの領域から次の領域に移るあいだ熱的に平衡と
なるように行なわれる。本発明によれば、各金属
予備成形品があまねくほぼ均一に部分半固体にな
つたいくつもの金属予備成形品が得られる。次い
で支えなしに立つている部分半固体の金属予備成
形品を、部分半固体の金属予備成形品にほとんど
物理的変形を生せず、そして熱損失を減らす、非
常に小さい力で金属予備成形品をつかむ機械的移
動装置によつてプレスまたは他の成形ステーシヨ
ンに移される。ここでいう非常に小さい力とは、
金属予備成形品を持ち上げることができるが、実
質的に変形させないような力といい、この力の調
節は合金の化学成分、温度等に基づいて適宜設定
される。なお、この力は、本発明の技術分野の当
業者であれば容易に設定することができる。誘導
加熱器は、移動中プレホームの熱損失をできるだ
け少なくするために加熱される。
導加熱器を通るとき、それらのエンタルピーを順
次上昇することによつて、成形金属部品を連続的
に、スラリ組織を有し、かつ測面が支えられるこ
となしで立つている金属予備成形品からつくるこ
とができるこことがわかつた。加熱方法は、融解
とそれによつて生ずる流れを避け、そして金属予
備成形品が部分半固体の温度に上げられるとき一
つの領域から次の領域に移るあいだ熱的に平衡と
なるように行なわれる。本発明によれば、各金属
予備成形品があまねくほぼ均一に部分半固体にな
つたいくつもの金属予備成形品が得られる。次い
で支えなしに立つている部分半固体の金属予備成
形品を、部分半固体の金属予備成形品にほとんど
物理的変形を生せず、そして熱損失を減らす、非
常に小さい力で金属予備成形品をつかむ機械的移
動装置によつてプレスまたは他の成形ステーシヨ
ンに移される。ここでいう非常に小さい力とは、
金属予備成形品を持ち上げることができるが、実
質的に変形させないような力といい、この力の調
節は合金の化学成分、温度等に基づいて適宜設定
される。なお、この力は、本発明の技術分野の当
業者であれば容易に設定することができる。誘導
加熱器は、移動中プレホームの熱損失をできるだ
け少なくするために加熱される。
さらに詳しく述べると、本発明の装置は、スラ
リ組織を有し、かつ側面が支えられることなしに
立つ複数個の金属予備成形品を所定位置に載置す
る装置を有して、前記装置は、前記金属予備成形
品を複数個の誘導加熱器に通す装置を備えた装置
と、また前記金属予備成形品の側面が支えられる
ことなしに自由に立つている状態で、前記金属予
備成形品のエンタルピーを前記金属予備成形品が
部分半固体になる水準まで順次上昇させるための
複数の誘導加熱器を備えた加熱装置と、前記金属
予備成形品が部分半固体状態にをどまるあいだ
に、前記側面が支えられることなしに自由に立つ
ている金属予備成形品を前記載置装置から成形装
置に移動する装置であつて、前記金属予備成形品
の移動を変形なしに、そして前記金属予備成形品
の中の部分半固体に局部的変化なしに行なう移動
装置と、前記金属予備成形品を前記部分半固体状
態にあるあいだに成形金属部品に成形する装置
と、凝固した成形金属部品を回収する装置とを、
具備している。本発明の方法は、スラリ組織を有
しかつ支えなしに自由に立つ複数個の金属予備成
形品を所定位置に載置する工程と、前記金属予備
成形品の側面が支えられることなしに自由に立つ
ているあいだに、前記金属予備成形品のエンタル
ピーを前記金属予備成形品が部分半固体になる水
準まで順次上昇させるために前記金属予備成形品
を複数個の誘導加熱器に通す工程と、前記金属予
備成形品が部分半固体状態にとどまるあいだに、
前記側面が支えられることなしに自由に立つてい
る金属予備成形品を前記載置装置から成形装置に
移動する工程と、前記移動を、前記金属予備成形
品に変形なしに、そして前記金属予備成形品の中
の部分半固体内に局部的変化なしに行ない、前記
金属予備成形品を前記部分半固体状態にあるあい
だに成形金属部品に成形する工程と、凝固した成
形金属部品を回収する工程と、を具備している。
本発明の好ましい実施では、金属予備成形品のエ
ンタルピーは、一部分または全体の加熱サイクル
のいずれかで継続的に部分半固体の水準まで上げ
られる。
リ組織を有し、かつ側面が支えられることなしに
立つ複数個の金属予備成形品を所定位置に載置す
る装置を有して、前記装置は、前記金属予備成形
品を複数個の誘導加熱器に通す装置を備えた装置
と、また前記金属予備成形品の側面が支えられる
ことなしに自由に立つている状態で、前記金属予
備成形品のエンタルピーを前記金属予備成形品が
部分半固体になる水準まで順次上昇させるための
複数の誘導加熱器を備えた加熱装置と、前記金属
予備成形品が部分半固体状態にをどまるあいだ
に、前記側面が支えられることなしに自由に立つ
ている金属予備成形品を前記載置装置から成形装
置に移動する装置であつて、前記金属予備成形品
の移動を変形なしに、そして前記金属予備成形品
の中の部分半固体に局部的変化なしに行なう移動
装置と、前記金属予備成形品を前記部分半固体状
態にあるあいだに成形金属部品に成形する装置
と、凝固した成形金属部品を回収する装置とを、
具備している。本発明の方法は、スラリ組織を有
しかつ支えなしに自由に立つ複数個の金属予備成
形品を所定位置に載置する工程と、前記金属予備
成形品の側面が支えられることなしに自由に立つ
ているあいだに、前記金属予備成形品のエンタル
ピーを前記金属予備成形品が部分半固体になる水
準まで順次上昇させるために前記金属予備成形品
を複数個の誘導加熱器に通す工程と、前記金属予
備成形品が部分半固体状態にとどまるあいだに、
前記側面が支えられることなしに自由に立つてい
る金属予備成形品を前記載置装置から成形装置に
移動する工程と、前記移動を、前記金属予備成形
品に変形なしに、そして前記金属予備成形品の中
の部分半固体内に局部的変化なしに行ない、前記
金属予備成形品を前記部分半固体状態にあるあい
だに成形金属部品に成形する工程と、凝固した成
形金属部品を回収する工程と、を具備している。
本発明の好ましい実施では、金属予備成形品のエ
ンタルピーは、一部分または全体の加熱サイクル
のいずれかで継続的に部分半固体の水準まで上げ
られる。
本発明は、添付図面を参照することによつてい
つそうよく理解されるであろう。
つそうよく理解されるであろう。
ホ 実施例
本発明の実施に使用される金属予備成形品は、
「スラリ組織」になるように準備された例えばア
ルミニウム、銅、マグネシウム、または鉄のよう
な合金である。ただし本発明の金属予備成形品
は、他の金属の合金をも含むスラリ組織の形成
は、部分半固体状態にあるあいだに合金を強撹拌
することにより、合金をかなりの割合、好ましく
は容積で30%から55%までを非樹枝状の形に変え
て行なう。
「スラリ組織」になるように準備された例えばア
ルミニウム、銅、マグネシウム、または鉄のよう
な合金である。ただし本発明の金属予備成形品
は、他の金属の合金をも含むスラリ組織の形成
は、部分半固体状態にあるあいだに合金を強撹拌
することにより、合金をかなりの割合、好ましく
は容積で30%から55%までを非樹枝状の形に変え
て行なう。
次いで液体と固体の混合物を、冷却して混合物
を凝固させる。凝固した合金はスラリ組織を有し
ている。ここに使用される「スラリ組織を有す
る」材料とは、部分半固体状態に再加熱すると、
融点の低いマトリツクス中に一次球状固体粒子を
含む微細組織を有する金属を意味する。そのよう
なスラリ組織を有する材料は、成形品の製造時に
行われる固体状態での処理によつてなされる。例
えば金属の棒または他の形状のものは、熱間加工
中または熱間加工後に、結晶粒構造が方向性をも
ち、かつ所望量の歪が導入され、これを熱間加工
することによつて、撹拌することなくスラリ組織
を有する材料が作られる。そのような棒を再加熱
することにより、融点の低いマトリツクス中に一
次球状体粒子が含まれることになる。撹拌によつ
てスラリ組織を有する材料をつくる一つの方法に
は、公開された英国出願第2042386号に開示され
たような回転磁界を使用する方法がある。しかし
金属予備成形品を準備する一つの好ましい方法
は、本出願人らの共願中の1982年3月30日出願の
米国出願番号第363622号にさらに詳しく開示され
ている固体状態のプロセスによる。本発明の始め
の材料として有用なスラリ組織を有する金属予備
成形品の準備に関するさらに完全な説明について
は、前記の公開された英国出願、または前記の共
願中の米国出願を参照されたい。
を凝固させる。凝固した合金はスラリ組織を有し
ている。ここに使用される「スラリ組織を有す
る」材料とは、部分半固体状態に再加熱すると、
融点の低いマトリツクス中に一次球状固体粒子を
含む微細組織を有する金属を意味する。そのよう
なスラリ組織を有する材料は、成形品の製造時に
行われる固体状態での処理によつてなされる。例
えば金属の棒または他の形状のものは、熱間加工
中または熱間加工後に、結晶粒構造が方向性をも
ち、かつ所望量の歪が導入され、これを熱間加工
することによつて、撹拌することなくスラリ組織
を有する材料が作られる。そのような棒を再加熱
することにより、融点の低いマトリツクス中に一
次球状体粒子が含まれることになる。撹拌によつ
てスラリ組織を有する材料をつくる一つの方法に
は、公開された英国出願第2042386号に開示され
たような回転磁界を使用する方法がある。しかし
金属予備成形品を準備する一つの好ましい方法
は、本出願人らの共願中の1982年3月30日出願の
米国出願番号第363622号にさらに詳しく開示され
ている固体状態のプロセスによる。本発明の始め
の材料として有用なスラリ組織を有する金属予備
成形品の準備に関するさらに完全な説明について
は、前記の公開された英国出願、または前記の共
願中の米国出願を参照されたい。
本発明は、比較的小さく形成された銅またはア
ルミニウムの合金の部品、すなわち最大寸法が
152ミリ(6インチ)未満の部品の生産に特に有
用である。この大きさを越えると、側面が支えら
れることなしに自由に立つている金属予備成形品
は、部分半固体状態で取り扱うことがますます困
難になる。したがつて、始めの金属予備成形品
は、鋳造または押し出されたスラリ組織を有する
棒の適当な長さを切断することによつてつくられ
た、円状状スラグの形にあることが都合がよい。
本発明をそのようなスラグの使用に関連して説明
する。第1図に示すように、そのようなスラグ
を、例えば商業的に利用できる振動ボウルフイー
ダ(図示せず)から1列でスタツカー1の上に送
る。これらをスタツカー1から、ローデイングダ
イヤル(loading dial)2によつて持ち上げ、そ
して回転可能のテーブル4上の絶縁された台3の
上に置く。この台は熱絶縁キヤツプ3を有してい
る。これら台3及びキヤツプは、絶縁性があり、
劣化することがなく、金属予備成形品の在室で劣
化されることがなく、誘導加熱器の機能を損わな
いものがよく、通常セラミツクが用いられる。回
転可能のテーブルはその周囲に一連のそのような
絶縁された台を有し、それらは、おのおの、側面
が支えられることなしに自由に立つている金属予
備成形品すなわちスラグ5を所定位置に載置す
る。誘導加熱器6は回転可能のテーブル4の反対
側に取り付けられており、誘導加熱器は、一連の
誘導加熱器をつくる一連のコイルを有するフード
を備えている。
ルミニウムの合金の部品、すなわち最大寸法が
152ミリ(6インチ)未満の部品の生産に特に有
用である。この大きさを越えると、側面が支えら
れることなしに自由に立つている金属予備成形品
は、部分半固体状態で取り扱うことがますます困
難になる。したがつて、始めの金属予備成形品
は、鋳造または押し出されたスラリ組織を有する
棒の適当な長さを切断することによつてつくられ
た、円状状スラグの形にあることが都合がよい。
本発明をそのようなスラグの使用に関連して説明
する。第1図に示すように、そのようなスラグ
を、例えば商業的に利用できる振動ボウルフイー
ダ(図示せず)から1列でスタツカー1の上に送
る。これらをスタツカー1から、ローデイングダ
イヤル(loading dial)2によつて持ち上げ、そ
して回転可能のテーブル4上の絶縁された台3の
上に置く。この台は熱絶縁キヤツプ3を有してい
る。これら台3及びキヤツプは、絶縁性があり、
劣化することがなく、金属予備成形品の在室で劣
化されることがなく、誘導加熱器の機能を損わな
いものがよく、通常セラミツクが用いられる。回
転可能のテーブルはその周囲に一連のそのような
絶縁された台を有し、それらは、おのおの、側面
が支えられることなしに自由に立つている金属予
備成形品すなわちスラグ5を所定位置に載置す
る。誘導加熱器6は回転可能のテーブル4の反対
側に取り付けられており、誘導加熱器は、一連の
誘導加熱器をつくる一連のコイルを有するフード
を備えている。
誘導加熱器は、第4図に示す第一の上部位置か
ら垂直方向に移動可能であり、テーブル4上にあ
る連続した台(次に処理される金属予備成形品を
載せている)が予備成形位置にくると、第二の下
部位置に動く。この位置で、誘導加熱器は一連の
隣接する金属予備成形品(図示の実施例では5
個)を囲む。金属予備成形品が誘導加熱器を順次
移動していく間にその熱容量を上昇せしめる。こ
の金属予備成形品は、そのままでは誘導加熱器に
より振動させられ、この振動に起因して上昇して
しまう。すなわち、空中浮揚(レビテーシヨン)
を生じる。したがつて、この期間中、金属予備成
形品の水平の中心線は金属予備成形品が空中浮揚
するのを避けるために誘導加熱器のコイルの中心
線より下になければならない。誘導加熱器は、そ
れぞれ、誘導加熱器から出ようとすると金属予備
成形品すなわち誘導加熱器の中のその最後の位置
にある金属予備成形品が、好ましくは容積で70%
から90%までが固体で残りが液体の均一に部分半
固体の状態になるように、隣接する金属予備成形
品をテーブル4の運動の方向に順次より高い水準
に加熱する。もし加熱速度を増すことが望まれる
ならば、金属予備成形品のエンタルピーは一部分
または全体の加熱サイクルのいずれかで、好まし
くは少なくとも金属予備成形品の融解の始まりか
ら最後の部分半固体の水準まで、継続的にすなわ
ち脈動的に上げられねばならない。金属予備成形
品の中に液体がつくられる以前、最初の2個また
は3個のコイルの中で温度上昇は急速である。最
後の2個または3個のコイルの中で、温度上昇は
より低い速度で、より低い電力入力で行なわれ
る。これにより、合金が流動する問題を起こすこ
となく最終温度までにかかる全時間を短縮するこ
とができる。これを達成するために、5個のコイ
ルは直列に、しかし種々なコイルの上の異なる巻
数で巻かれる。金属予備成形品が最初にはいる最
初の2個または3個のコイルは密に巻かれて高い
磁束を与える一方、残りのコイルは粗に巻かれて
低い磁束すなわち均熱束を与える。
ら垂直方向に移動可能であり、テーブル4上にあ
る連続した台(次に処理される金属予備成形品を
載せている)が予備成形位置にくると、第二の下
部位置に動く。この位置で、誘導加熱器は一連の
隣接する金属予備成形品(図示の実施例では5
個)を囲む。金属予備成形品が誘導加熱器を順次
移動していく間にその熱容量を上昇せしめる。こ
の金属予備成形品は、そのままでは誘導加熱器に
より振動させられ、この振動に起因して上昇して
しまう。すなわち、空中浮揚(レビテーシヨン)
を生じる。したがつて、この期間中、金属予備成
形品の水平の中心線は金属予備成形品が空中浮揚
するのを避けるために誘導加熱器のコイルの中心
線より下になければならない。誘導加熱器は、そ
れぞれ、誘導加熱器から出ようとすると金属予備
成形品すなわち誘導加熱器の中のその最後の位置
にある金属予備成形品が、好ましくは容積で70%
から90%までが固体で残りが液体の均一に部分半
固体の状態になるように、隣接する金属予備成形
品をテーブル4の運動の方向に順次より高い水準
に加熱する。もし加熱速度を増すことが望まれる
ならば、金属予備成形品のエンタルピーは一部分
または全体の加熱サイクルのいずれかで、好まし
くは少なくとも金属予備成形品の融解の始まりか
ら最後の部分半固体の水準まで、継続的にすなわ
ち脈動的に上げられねばならない。金属予備成形
品の中に液体がつくられる以前、最初の2個また
は3個のコイルの中で温度上昇は急速である。最
後の2個または3個のコイルの中で、温度上昇は
より低い速度で、より低い電力入力で行なわれ
る。これにより、合金が流動する問題を起こすこ
となく最終温度までにかかる全時間を短縮するこ
とができる。これを達成するために、5個のコイ
ルは直列に、しかし種々なコイルの上の異なる巻
数で巻かれる。金属予備成形品が最初にはいる最
初の2個または3個のコイルは密に巻かれて高い
磁束を与える一方、残りのコイルは粗に巻かれて
低い磁束すなわち均熱束を与える。
誘導加熱器は、第4図の横断面図にさらに詳し
く示されている。そこに示すように、誘導加熱器
6は、底部支え10と頂部支え11を有するフエ
ノールのたなの中に取り付けられたセラミツクラ
イナー9を有する、直列に巻かれた誘導コイル8
を有している。誘導加熱器6または垂直運動のた
めに軸受13と13′を経て柱12に取り付けら
れている。継ぎ足し棒14と14′は、誘導加熱
器6を上げ下げするために結合器を通して空気シ
リンダー16に結合されている。全組立体はフレ
ーム17の中に取り付けられている。
く示されている。そこに示すように、誘導加熱器
6は、底部支え10と頂部支え11を有するフエ
ノールのたなの中に取り付けられたセラミツクラ
イナー9を有する、直列に巻かれた誘導コイル8
を有している。誘導加熱器6または垂直運動のた
めに軸受13と13′を経て柱12に取り付けら
れている。継ぎ足し棒14と14′は、誘導加熱
器6を上げ下げするために結合器を通して空気シ
リンダー16に結合されている。全組立体はフレ
ーム17の中に取り付けられている。
誘導加熱器6の典型的な回路図は、第2図に示
されている、そこに示すように高周波数交流の電
源18は、一次変圧器19並列の同調コンデンサ
−20、および出力電流変圧器21から成る装荷
ステーシヨンを通して、直列に接続された5個の
誘導コイル8から成る誘導加熱器6に電流を供給
する。
されている、そこに示すように高周波数交流の電
源18は、一次変圧器19並列の同調コンデンサ
−20、および出力電流変圧器21から成る装荷
ステーシヨンを通して、直列に接続された5個の
誘導コイル8から成る誘導加熱器6に電流を供給
する。
テーブルが金属予備成形品を誘導加熱器の中の
その最後の位置から誘導加熱器の外の最初の位置
に割り出したのち、1対のつかみ22は金属予備
成形品を機械的につかんでその台から除去し、プ
レス23のダイに整合する位置に回し、そして金
属予備成形品を部分半固体状態にある金属予備成
形品が金属部品に成形されるプレスの板の上に置
く。移動は、部分半固体の金属予備成形品の変形
を確実に最小にする状態の下に行なわれねばなら
ない。移動はまた、金属予備成形品の中の部分半
固体内にほとんど局部的変化(すなわち局部的熱
伝達)を生じないようでなければならない。した
がつて、つかみは金属予備成形品から移動装置へ
の熱伝達を最小にするように設計されている。
その最後の位置から誘導加熱器の外の最初の位置
に割り出したのち、1対のつかみ22は金属予備
成形品を機械的につかんでその台から除去し、プ
レス23のダイに整合する位置に回し、そして金
属予備成形品を部分半固体状態にある金属予備成
形品が金属部品に成形されるプレスの板の上に置
く。移動は、部分半固体の金属予備成形品の変形
を確実に最小にする状態の下に行なわれねばなら
ない。移動はまた、金属予備成形品の中の部分半
固体内にほとんど局部的変化(すなわち局部的熱
伝達)を生じないようでなければならない。した
がつて、つかみは金属予備成形品から移動装置へ
の熱伝達を最小にするように設計されている。
つかみ22は、好ましくはその中に埋められた
電気抵抗加熱装置を有する1対の把持あご24を
備えている。第3図に詳細に示すように、把持部
のあごは、空気動力を供給されるシリンダーであ
るつかみ作動器26に、あごの間の距離を調節す
るために回動可能に取り付けられたつかみの腕2
5に取り付けられている。作動器は次いで、金属
予備成形品をテーブル4からプレス23に移動す
るために、作動器の腕27によつて適当な支えに
回動可能に取り付けられている。つかみあごの表
面28は、部分半固体の金属予備成形品5の輪郭
にぴつたり合う輪郭を有するように耐熱ブロツク
29から機械加工される。熱の障壁30は、ブロ
ツク29とつかみのあご24の間にはさまれてい
る。電力源に適当に接続される電気抵抗加熱器の
棒(図示せず)は、耐熱ブロツク29のおのおの
の中に埋められている。つかみのあごは、部分半
固体の金属予備成形品の上のつかみの材料の冷却
効果を最小にするために加熱される。アルミニウ
ム合金の金属予備成形品に対しては、つかみあご
部の面は、例えばプラズマを吹きつけられたアル
ミナまたはマグネシアであり、銅合金に対して
は、面は塗型剤をつけられた鋼の耐熱被覆または
高密度のグラフアイトである。つかみの表面は、
かなり室温より高いが金属予備成形品の液化温度
より低い温度に加熱される。あごの面のつかむ表
面は、つかみのあごの周囲と曲率半径を金属予備
成形品のものに近くして金属予備成形品の変形を
最小にするように、最大にされねばならない。
電気抵抗加熱装置を有する1対の把持あご24を
備えている。第3図に詳細に示すように、把持部
のあごは、空気動力を供給されるシリンダーであ
るつかみ作動器26に、あごの間の距離を調節す
るために回動可能に取り付けられたつかみの腕2
5に取り付けられている。作動器は次いで、金属
予備成形品をテーブル4からプレス23に移動す
るために、作動器の腕27によつて適当な支えに
回動可能に取り付けられている。つかみあごの表
面28は、部分半固体の金属予備成形品5の輪郭
にぴつたり合う輪郭を有するように耐熱ブロツク
29から機械加工される。熱の障壁30は、ブロ
ツク29とつかみのあご24の間にはさまれてい
る。電力源に適当に接続される電気抵抗加熱器の
棒(図示せず)は、耐熱ブロツク29のおのおの
の中に埋められている。つかみのあごは、部分半
固体の金属予備成形品の上のつかみの材料の冷却
効果を最小にするために加熱される。アルミニウ
ム合金の金属予備成形品に対しては、つかみあご
部の面は、例えばプラズマを吹きつけられたアル
ミナまたはマグネシアであり、銅合金に対して
は、面は塗型剤をつけられた鋼の耐熱被覆または
高密度のグラフアイトである。つかみの表面は、
かなり室温より高いが金属予備成形品の液化温度
より低い温度に加熱される。あごの面のつかむ表
面は、つかみのあごの周囲と曲率半径を金属予備
成形品のものに近くして金属予備成形品の変形を
最小にするように、最大にされねばならない。
プレス23は、成形部品に適するダイを備えた
4トンから250トンまでの液圧プレスである。プ
レスは、装置のトン数に応じた大きさの商業的に
利用できる液圧ポンプによつて動かされる。スラ
リ組織を有する柔らかい金属予備成形品から金属
部品を鍛造する条件は、通常の擬液性合金で適用
されるプレス鍛造のそれと変わらず、周知事項で
ある。これに適する時間、温度、および圧力は、
1982年8月17日発行のカナダ特許第1129624号、
米国特許4345637、同4771818、等に開示されてい
る。
4トンから250トンまでの液圧プレスである。プ
レスは、装置のトン数に応じた大きさの商業的に
利用できる液圧ポンプによつて動かされる。スラ
リ組織を有する柔らかい金属予備成形品から金属
部品を鍛造する条件は、通常の擬液性合金で適用
されるプレス鍛造のそれと変わらず、周知事項で
ある。これに適する時間、温度、および圧力は、
1982年8月17日発行のカナダ特許第1129624号、
米国特許4345637、同4771818、等に開示されてい
る。
装置の誘導加熱の電源は、大きさで5キロワツ
トから550キロワツトまでにわたり、そして60ヘ
ルツから400000ヘルツまでの周波数で作動する。
正確な電力量と周波数は、金属予備成形品の直径
と所要の加熱速度によつて選ばれる。例えば、典
型的な所要電力は、所要生産の毎時毎ポンド
(0.45キログラム)1/4キロワツトから1キロワツ
トまでにわたる。各誘導加熱器の巻コイルの数、
金属予備成形品の処理温度、及び加熱速度は、装
置、試料等より適宜設定される。この条件設定は
当業者であれば適宜おこなうことができる。
トから550キロワツトまでにわたり、そして60ヘ
ルツから400000ヘルツまでの周波数で作動する。
正確な電力量と周波数は、金属予備成形品の直径
と所要の加熱速度によつて選ばれる。例えば、典
型的な所要電力は、所要生産の毎時毎ポンド
(0.45キログラム)1/4キロワツトから1キロワツ
トまでにわたる。各誘導加熱器の巻コイルの数、
金属予備成形品の処理温度、及び加熱速度は、装
置、試料等より適宜設定される。この条件設定は
当業者であれば適宜おこなうことができる。
次の例は、本発明の実施を説明するものであ
る。他の指示がなければ、すべての部品と百分率
は重量による。
る。他の指示がなければ、すべての部品と百分率
は重量による。
実施例
鉛3.0%、亜鉛35.5%、残り銅を含む鍛練用合
金C360は、本出願人らの前記共願中の出願番号
第363622号にもつと完全に説明されているよう
に、棒の中に指向性を有する粒子組織をつくるた
めに押し出され、次いで25.4ミリ(1インチ)の
直径に約18%冷間絞りされた。棒は長さ25.4ミリ
(1インチ)×直径15.9ミリ(5/8インチ)のスラ
グに切断され、それらは第1図に示す形式の16ス
テーシヨンの回転割り出しテーブルに送られた。
スラグは、テーブルと台を毎分4割り出しの速度
で回転させることによつてステーシヨンに運ばれ
た。五つの連続するステーシヨンでは、台は、静
止期間中にスラグの水平の中心線が各コイルの中
心線すなわち高さの半分より下に置かれるよう
に、割り出し運動とともに連続して上げ下げされ
た誘導コイルによつて囲まれた。コイルの中の滞
留時間は約12秒に保たれ、そして運ぶ運動に3秒
かかつた。五つのコイルは、五番目で最後のコイ
ルを出るとき、金属予備成形品が約70%固体で約
30%液体の部分半固体状態になるように、40キロ
ワツト、3000ヘルツの誘導ユニツトによつて電力
を供給された。スラグの温度は、それが一番目か
ら五番目のコイルに割り出されるとき25℃から
890℃にしだいに上げられた。コイルに供給され
る3000ヘルツの交流は、各コイルがコイルの巻数
密度に比例する振動磁界を発生するように、一定
に保たれた。五番目のコイルからの金属予備成形
品は次いで、第3図に示す形式のつかみに取り付
けられた482℃(900゜F)に加熱された二つのあご
によつてつかまれ、つかみは金属予備成形品をプ
レスに移動し、そこでそれは放されてダイのくぼ
みの中に落とされた。スラグは次いで、12トン、
4圧盤のプレスを使用して25.4ミリ(1インチ)
のストレーナーナツトにプレス鍛造された。使用
されたあごは、それら接触面を、プラズマを吹き
つけられた耐熱材料で絶縁され、そしてその中に
埋められた小さい電気カートリツジ加熱器によつ
て加熱された鋼であつた。あごの把持部の表面
は、接触地帯が再加熱された金属予備成形品の曲
率半径に合う曲率半径を有するように機械加工さ
れた。金属予備成形品は次いでプレスから除去さ
れて急冷された。プレスされた部品を11.06メー
トルキログラム(80フイートポンド)のトルク試
験に供した。なおこの部品は、鍛造した棒を機械
加工した部品に等しい。またこの部品は、ロツク
ウエルB70の硬さと25%1 ACSの導電率を示し
た。
金C360は、本出願人らの前記共願中の出願番号
第363622号にもつと完全に説明されているよう
に、棒の中に指向性を有する粒子組織をつくるた
めに押し出され、次いで25.4ミリ(1インチ)の
直径に約18%冷間絞りされた。棒は長さ25.4ミリ
(1インチ)×直径15.9ミリ(5/8インチ)のスラ
グに切断され、それらは第1図に示す形式の16ス
テーシヨンの回転割り出しテーブルに送られた。
スラグは、テーブルと台を毎分4割り出しの速度
で回転させることによつてステーシヨンに運ばれ
た。五つの連続するステーシヨンでは、台は、静
止期間中にスラグの水平の中心線が各コイルの中
心線すなわち高さの半分より下に置かれるよう
に、割り出し運動とともに連続して上げ下げされ
た誘導コイルによつて囲まれた。コイルの中の滞
留時間は約12秒に保たれ、そして運ぶ運動に3秒
かかつた。五つのコイルは、五番目で最後のコイ
ルを出るとき、金属予備成形品が約70%固体で約
30%液体の部分半固体状態になるように、40キロ
ワツト、3000ヘルツの誘導ユニツトによつて電力
を供給された。スラグの温度は、それが一番目か
ら五番目のコイルに割り出されるとき25℃から
890℃にしだいに上げられた。コイルに供給され
る3000ヘルツの交流は、各コイルがコイルの巻数
密度に比例する振動磁界を発生するように、一定
に保たれた。五番目のコイルからの金属予備成形
品は次いで、第3図に示す形式のつかみに取り付
けられた482℃(900゜F)に加熱された二つのあご
によつてつかまれ、つかみは金属予備成形品をプ
レスに移動し、そこでそれは放されてダイのくぼ
みの中に落とされた。スラグは次いで、12トン、
4圧盤のプレスを使用して25.4ミリ(1インチ)
のストレーナーナツトにプレス鍛造された。使用
されたあごは、それら接触面を、プラズマを吹き
つけられた耐熱材料で絶縁され、そしてその中に
埋められた小さい電気カートリツジ加熱器によつ
て加熱された鋼であつた。あごの把持部の表面
は、接触地帯が再加熱された金属予備成形品の曲
率半径に合う曲率半径を有するように機械加工さ
れた。金属予備成形品は次いでプレスから除去さ
れて急冷された。プレスされた部品を11.06メー
トルキログラム(80フイートポンド)のトルク試
験に供した。なおこの部品は、鍛造した棒を機械
加工した部品に等しい。またこの部品は、ロツク
ウエルB70の硬さと25%1 ACSの導電率を示し
た。
第1図は、本発明の実施に有用な装置の一実施
例の、一部を略図で示す平面図、第2図は、第1
図と第4図に示す誘導加熱器の電気回路図、第3
図は、第1図に示す機械的つかみの拡大平面図、
そして、第4図は、第1図の線3−3における、
金属予備成形品の上方の上げられた位置にある誘
導加熱器の横断面図である。 図面の符号1は「スタツカー」、2は「ローデ
イングダイヤル」、3は「絶縁された台」、3′は
「熱絶縁キヤツプ」、4は「回転可能のテーブル」、
5は「金属予備成形品」または「スラグ」、6は
「誘導加熱器」、8は「誘導コイル」、9は「ライ
ナー」、10は「底部支え」、11は「頂部支え」、
12は「柱」、13,13′は「軸受」、14,1
4′は「継ぎ足し棒」、16は「空気シリンダー」、
17は「フレーム」、18は「電源」、19は「一
次変圧器」、20は「同調コンデンサー」、21は
「出力電流変圧器」、22は「機械的つかみ」、2
3は「プレス」、24は「把持あご」、25は「つ
かみの腕」、26は「作動器」、27は「作動器の
腕」、28は「あごの把持部表面」、29は「耐熱
ブロツク」、30は「熱の障壁」を示す。
例の、一部を略図で示す平面図、第2図は、第1
図と第4図に示す誘導加熱器の電気回路図、第3
図は、第1図に示す機械的つかみの拡大平面図、
そして、第4図は、第1図の線3−3における、
金属予備成形品の上方の上げられた位置にある誘
導加熱器の横断面図である。 図面の符号1は「スタツカー」、2は「ローデ
イングダイヤル」、3は「絶縁された台」、3′は
「熱絶縁キヤツプ」、4は「回転可能のテーブル」、
5は「金属予備成形品」または「スラグ」、6は
「誘導加熱器」、8は「誘導コイル」、9は「ライ
ナー」、10は「底部支え」、11は「頂部支え」、
12は「柱」、13,13′は「軸受」、14,1
4′は「継ぎ足し棒」、16は「空気シリンダー」、
17は「フレーム」、18は「電源」、19は「一
次変圧器」、20は「同調コンデンサー」、21は
「出力電流変圧器」、22は「機械的つかみ」、2
3は「プレス」、24は「把持あご」、25は「つ
かみの腕」、26は「作動器」、27は「作動器の
腕」、28は「あごの把持部表面」、29は「耐熱
ブロツク」、30は「熱の障壁」を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 回転可能なテーブル上の周囲に絶縁された一
連の台を設けた載置装置であつて、前記台は、ス
ラリ組織を有しかつ側面が支えられることなしに
立つ複数個の金属予備成形品を載置せしめるため
に設けられた載置装置と、 前記載置装置上方に、前記金属予備成形品に対
応して複数個の誘導加熱器を配置し、前記誘導加
熱器は、前記テーブルの回転により前記金属予備
成形品が誘導加熱器の位置に導かれたときに、側
面が支えられることなしに立つている状態の金属
予備成形品のエンタルピーを前記金属予備成形品
が部分半固体状態になる水準まで順次上昇せしめ
るために設けられた加熱装置と、 前記載置装置と成形装置との間を移動可能なつ
かみを備えた移動装置であつて、前記つかみは、
前記金属予備成形品の中の部分半固体内が局部的
変化をすることなしに前記金属予備成形品を掴
み、かつ前記金属予備成形品が部分半固体状態を
維持する間に、前記金属予備成形品を前記載置装
置から前記成形装置に移動せしめるために設けら
れた移動装置と、 型を備え、前記型は、移動された前記金属予備
成形品を前記部分半固体状態にあるあいだに前記
型内で成形金属部品に成形するために設けられた
成形装置と、 凝固した成形金属部品を回収する装置とを具備
したことを特徴とする成形金属部品を連続的に製
造する装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の装置において、
前記加熱装置は、前記金属予備成形品のエンタル
ピーを断続的に上げる装置を備えたことを特徴と
する成形金属部品を連続的に製造する装置。 3 特許請求の範囲第1項記載の装置において、
前記側面が支えられることなしに立つている金属
予備成形品を移動する前記装置は、前記移動装置
の温度を所定水準まで上げる加熱装置を備えたこ
とを特徴とする成形金属部品を連続的に製造する
装置。 4 特許請求の範囲第1項記載の装置において、
前記移動装置は、前記金属予備成形品から前記移
動装置への熱伝達を最小にするように設計された
機械的つかみであることを特徴とする成形金属部
品を連続的に製造する装置。 5 特許請求の範囲第4項記載の装置において、
前記機械的つかみは、把持あごを有し、その表面
が所定水準まで加熱されることを特徴とする成形
金属部品を連続的に製造する装置。 6 特許請求の範囲第4項記載の装置において、
前記把持あごの輪郭は、前記金属予備成形品の輪
郭と一致することを特徴とする成形金属部品を連
続的に製造する装置。 7 特許請求の範囲第4項記載の装置において、
前記機械的つかみは、 把持あごの間の距離を調節するように取り付け
られた1対の把持あごを備え、 前記あごの前記金属予備成形品に接触する表面
は、少なくとも400℃の温度によく耐えることの
できる材料であり、 前記つかみは、前記金属予備成形品を前記載置
装置から前記成形装置に移動するために動くこと
ができ、また前記つかみを動かし、そして前記あ
ごの間の距離を調節するための動力源を有する、 ことを特徴とする成形金属部品を連続的に製造す
る装置。 8 特許請求の範囲第7項記載の装置において、
前記機械的つかみの前記あごは、それらの間の距
離を調節するために回動可能に取り付けられ、そ
して前記機械的つかみは、前記金属予備成形品を
前記載置装置から前記成形装置に移動するために
回転するように、回動可能に取り付けられてい
る、ことを特徴とする成形金属部品を連続的に製
造する装置。 9 特許請求の範囲第7項記載の装置において、
電気抵抗加熱装置が、前記あごの前記把持部の表
面の温度を所定水準まで上げるために前記あごの
おのおのの中に埋められていることを特徴とする
成形金属部品を連続的に製造する装置。 10 特許請求の範囲第1項記載の装置におい
て、前記金属予備成形品を載置する前記装置は、
複数個の絶縁された台であることを特徴とする成
形金属部品を連続的に製造する装置。 11 特許請求の範囲第1項記載の装置におい
て、前記金属予備成形品を所定位置に置きかつ前
記誘導加熱器の中に通す前記装置は、前記絶縁さ
れた台が載せられた回転可能のテーブルであるこ
とを特徴とする成形金属部品を連続的に製造する
装置。 12 特許請求の範囲第1項記載の装置におい
て、前記加熱装置は、金属予備成形品のエンタル
ピーを上げるために、前記金属予備成形品を前記
誘導加熱器に入れまたは出すことのできる第一の
上部位置から、一連の隣接する金属予備成形品を
囲む第二の下部位置に垂直に動くことができるこ
とを特徴とする成形金属部品を連続的に製造する
装置。 13 特許請求の範囲第1項記載の装置におい
て、前記加熱装置の前記誘導加熱器は、異なる巻
数を有する直列に巻かれた複数個のコイルを含
み、前記金属予備成形品が最初に入るコイルは、
残りのコイルより密に巻かれていることを特徴と
する成形金属部品を連続的に製造する装置。 14 成形金属部品を連続的に製造する方法にし
て、 スラリ組織を有しかつ側面が支えられることな
した立つ複数個金属予備成形品を載置装置の所定
位置に載置せしめる工程と、 前記金属予備成形品の側面が支えられることな
しに立つている状態で、前記載置装置を移動して
前記金属予備成形品を複数個の誘導加熱器に通
し、前記金属予備成形品のエンタルピーを前記金
属予備成形品が部分半固体になる水準まで順次上
昇させる工程と、 前記金属予備成形品が部分半固体状態に保持さ
れている間に、前記金属予備成形品を移動装置に
設けたつかみで、前記金属予備成形品の変形がな
いように掴み、かつ部分半固体内に局部的変化が
生じないように金属予備成形品からつかみに熱が
伝達するのを防止した状態で前記載置装置から成
形装置に移動させる工程と、 前記金属予備成形品を前記部分半固体状態にあ
る間に成形金属部品に成形する工程と、 凝固した成形金属部品を回収する工程と、 を具備することを特徴とする成形金属部品を連続
的に製造する方法。 15 特許請求の範囲第14項記載の方法におい
て、前記金属予備成形品のエンタルピーを継続的
に上げることを特徴とする成形金属部品を連続的
に製造する方法。 16 特許請求の範囲第14項記載の方法におい
て、前記側面が支持されることなしに立つている
金属予備成形品を、機械的つかみで前記支持装置
から成形装置に移動することを特徴とする成形金
属部品を連続的に製造する方法。 17 特許請求の範囲第16項記載の方法におい
て、前記機械的つかみの前記把持部表面を、実質
的に室温より高いが前記金属予備成形品の液化温
度より低い温度に加熱することを特徴とする成形
金属部品を連続的に製造する方法。 18 特許請求の範囲第14項記載の方法におい
て、前記金属予備成形品は円柱であることを特徴
とする成形金属部品を連続的に製造する方法。 19 特許請求の範囲第14項記載の方法におい
て、前記金属予備成形品は銅またはアルミニウム
の合金であり、その最大寸法は153ミリ(6イン
チ)未満であることを特徴とする成形金属部品を
連続的に製造する方法。 20 特許請求の範囲第14項記載の方法におい
て、前記金属予備成形品は、部分半固体の水準に
加熱されるときほぼ均一に部分半固体であり、そ
して容積で70%から90%までの固体を含むことを
特徴とする成形金属部品を連続的に製造する方
法。 21 特許請求の範囲第14項記載の方法におい
て、前記金属予備成形品の水平の中心線は、前記
誘導加熱器の中にあるあいだ、前記誘導加熱器の
対応する水平方向の中心線より下にとどまること
を特徴とする成形金属部品を連続的に製造する方
法。 22 特許請求の範囲第14項記載の方法におい
て、前記金属予備成形品のエンタルピーを、それ
らが通される最初の誘導加熱器で、残りの誘導加
熱器でよりも速やかに上げることを特徴とする成
形金属部品を連続的に製造する方法。
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