JPH07204820A - 鋳鉄の固液共存域ダイカスト法 - Google Patents
鋳鉄の固液共存域ダイカスト法Info
- Publication number
- JPH07204820A JPH07204820A JP1408294A JP1408294A JPH07204820A JP H07204820 A JPH07204820 A JP H07204820A JP 1408294 A JP1408294 A JP 1408294A JP 1408294 A JP1408294 A JP 1408294A JP H07204820 A JPH07204820 A JP H07204820A
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- JP
- Japan
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- cast iron
- solid
- product
- die casting
- crude material
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- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 片状黒鉛組織になる亜共晶組成の鋳鉄を素材
として、品質の良好なダイカスト製品が得られる固液共
存域ダイカスト法を開発する。 【構成】 素材を固液共存域温度に加熱したのち、プラ
ンジャーチップにより該チップの加圧面積に対し１／１
０以下の面積で開口するゲートを有す金型内へ射出す
る。
として、品質の良好なダイカスト製品が得られる固液共
存域ダイカスト法を開発する。 【構成】 素材を固液共存域温度に加熱したのち、プラ
ンジャーチップにより該チップの加圧面積に対し１／１
０以下の面積で開口するゲートを有す金型内へ射出す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、好適な鋳鉄の固液共
存域でのダイカスト法を提案するものである。
存域でのダイカスト法を提案するものである。
【０００２】鋳鉄は鋳造性が良好なため複雑な形状の製
品が鋳造でき、自動車部品など広い分野で使用されてい
る。さらに、ダイカスト法で薄肉製品ができれば、製品
の軽量化が実現でき極めて有意義である。しかし、鋳鉄
は融点が高い（１１５０℃以上）ため、その溶湯温度に
耐え得る金型材料はない。そこで、鋳鉄の工業的なダイ
カストは、溶湯より温度が低く潜熱の少ない固液共存域
でのダイカストのみに可能があり、その工業化が望まれ
ている。
品が鋳造でき、自動車部品など広い分野で使用されてい
る。さらに、ダイカスト法で薄肉製品ができれば、製品
の軽量化が実現でき極めて有意義である。しかし、鋳鉄
は融点が高い（１１５０℃以上）ため、その溶湯温度に
耐え得る金型材料はない。そこで、鋳鉄の工業的なダイ
カストは、溶湯より温度が低く潜熱の少ない固液共存域
でのダイカストのみに可能があり、その工業化が望まれ
ている。
【０００３】
【従来の技術】これまでに、鋳鉄の固液共存域のダイカ
ストとしては、レオキャスト法、チクソキャスト法など
粒状の初晶（亜共晶の場合、初晶はフェライト）を有す
る素材を用いる方法が知られている。
ストとしては、レオキャスト法、チクソキャスト法など
粒状の初晶（亜共晶の場合、初晶はフェライト）を有す
る素材を用いる方法が知られている。
【０００４】しかしながら、粒状組織の鋳鉄素材は下記
のいずれかの方法で得られるもののそれぞれ付記する問
題点を有している。 ・溶湯を攪拌しながら凝固を生起させる。 問題点：攪拌時の空気の巻込み、及び攪拌子の破片など
の非金属介在物の巻込みなどがある。 ・静止凝固させた鋳塊を塑性加工してひずみを与えてお
き、それを熱処理することで粒状化した組織を得る。 問題点：鋳鉄は塑性加工能が小さいため、この方式は工
業的に適用しにくい。・融点直上の低温の溶湯を鋳込
む。 問題点：粒状化は可能であるが、粒状化の度合が他の方
法にくらべて劣る。・溶湯に接種剤を添加して鋳込む。 問題点：共晶セル（鉄と黒鉛の共晶からなる結晶）は細
かくすることはできるが、初晶粒を細かくする効果は小
さい。
のいずれかの方法で得られるもののそれぞれ付記する問
題点を有している。 ・溶湯を攪拌しながら凝固を生起させる。 問題点：攪拌時の空気の巻込み、及び攪拌子の破片など
の非金属介在物の巻込みなどがある。 ・静止凝固させた鋳塊を塑性加工してひずみを与えてお
き、それを熱処理することで粒状化した組織を得る。 問題点：鋳鉄は塑性加工能が小さいため、この方式は工
業的に適用しにくい。・融点直上の低温の溶湯を鋳込
む。 問題点：粒状化は可能であるが、粒状化の度合が他の方
法にくらべて劣る。・溶湯に接種剤を添加して鋳込む。 問題点：共晶セル（鉄と黒鉛の共晶からなる結晶）は細
かくすることはできるが、初晶粒を細かくする効果は小
さい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、粒状
組織を有する鋳鉄を素材とする固液共存域のダイカスト
では、良好な品質の素材自体を製造することが困難であ
る。
組織を有する鋳鉄を素材とする固液共存域のダイカスト
では、良好な品質の素材自体を製造することが困難であ
る。
【０００６】一方、通常の静止凝固させた亜共晶組成の
片状黒鉛組織の鋳鉄は、亜共晶のためにデンドライト状
の初晶（フェライト）を有している。この鋳鉄素材を固
液共存域に加熱し射出すると、このデンドライトの結晶
は互いに絡み合い大きな集団として移動するため、塊の
まま金型内に存在したり、それより先には液相のみが送
給されて金型内に充満したりして、均一な組織の製品が
得られないという問題がある。
片状黒鉛組織の鋳鉄は、亜共晶のためにデンドライト状
の初晶（フェライト）を有している。この鋳鉄素材を固
液共存域に加熱し射出すると、このデンドライトの結晶
は互いに絡み合い大きな集団として移動するため、塊の
まま金型内に存在したり、それより先には液相のみが送
給されて金型内に充満したりして、均一な組織の製品が
得られないという問題がある。
【０００７】したがって、この発明は、特に製造容易な
通常の初晶がデンドライトの片状黒鉛組織になる鋳鉄を
素材とする場合であっても均一な組織のダイカスト製品
が得られる固液共存域でのダイカスト法を提案すること
を目的とする。
通常の初晶がデンドライトの片状黒鉛組織になる鋳鉄を
素材とする場合であっても均一な組織のダイカスト製品
が得られる固液共存域でのダイカスト法を提案すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の要旨は以下の
通りである。片状黒鉛組織の亜共晶組成の鋳鉄を素材と
して、該素材を固液共存域温度に加熱したのち、プラン
ジャーチップにより該チップの加圧面積に対し１／１０
以下の面積で開口するゲートを有する金型内へ射出する
ことを特徴とする鋳鉄の固液共存域ダイカスト法であ
り、
通りである。片状黒鉛組織の亜共晶組成の鋳鉄を素材と
して、該素材を固液共存域温度に加熱したのち、プラン
ジャーチップにより該チップの加圧面積に対し１／１０
以下の面積で開口するゲートを有する金型内へ射出する
ことを特徴とする鋳鉄の固液共存域ダイカスト法であ
り、
【０００９】また、上記素材の加熱を、固液共存域の所
定温度に到達したのち３秒以上保持して素材中の鉄−黒
鉛共晶を全て溶解するものとすることがよく、さらに上
記素材が、その鋳造過程において冷却速度が速い、例え
ば１℃／ｓ以上とする片状黒鉛組織を有するものの方
が、素材中の黒鉛が容易に溶融し、素材中の黒鉛が製品
内に残留しにくくなり好ましい。なお、この固液共存域
のダイカスト法は、当然のことながら球状黒鉛組織の鋳
鉄を素材とする場合にも有利に適用できる。
定温度に到達したのち３秒以上保持して素材中の鉄−黒
鉛共晶を全て溶解するものとすることがよく、さらに上
記素材が、その鋳造過程において冷却速度が速い、例え
ば１℃／ｓ以上とする片状黒鉛組織を有するものの方
が、素材中の黒鉛が容易に溶融し、素材中の黒鉛が製品
内に残留しにくくなり好ましい。なお、この固液共存域
のダイカスト法は、当然のことながら球状黒鉛組織の鋳
鉄を素材とする場合にも有利に適用できる。
【００１０】
【作用】この発明の作用を以下に述べる。この発明は、
鋳鉄の固液共存域でのダイカストにおいて、プランジャ
ーチップの加圧面積に対して１／１０以下の面積で開口
するゲートを有する金型内へ射出することを骨子とする
ものである。
鋳鉄の固液共存域でのダイカストにおいて、プランジャ
ーチップの加圧面積に対して１／１０以下の面積で開口
するゲートを有する金型内へ射出することを骨子とする
ものである。
【００１１】このように、プランジャーチップの加圧面
積に対し１／１０以下と狭いゲートを通過させることに
より、素材が片状黒鉛組織のデンドライト状の初晶を有
する鋳鉄であっても、デンドライトが細かく破壊されて
金型内に均等に分散し均一な組織のダイカスト製品が得
られ、前記したように、デンドライトが塊になって不均
一な組織になるようなことはなくなる。
積に対し１／１０以下と狭いゲートを通過させることに
より、素材が片状黒鉛組織のデンドライト状の初晶を有
する鋳鉄であっても、デンドライトが細かく破壊されて
金型内に均等に分散し均一な組織のダイカスト製品が得
られ、前記したように、デンドライトが塊になって不均
一な組織になるようなことはなくなる。
【００１２】また、素材を固液共存域温度に加熱する
際、素材中の鉄−黒鉛共晶が未溶解であるとダイカスト
製品中にそのまま混入されることになり、これでは均一
なミクロ組織のダイカスト製品を得ることが困難にな
る。そこでこれを防止するため素材が固液共存域の所定
温度に到達したのち該温度に３秒間以上保持して鉄−黒
鉛共晶を全て溶解させることが重要になる。この保持時
間が３秒間未満では素材の鉄−黒鉛共晶を完全に溶解さ
せることはできない。
際、素材中の鉄−黒鉛共晶が未溶解であるとダイカスト
製品中にそのまま混入されることになり、これでは均一
なミクロ組織のダイカスト製品を得ることが困難にな
る。そこでこれを防止するため素材が固液共存域の所定
温度に到達したのち該温度に３秒間以上保持して鉄−黒
鉛共晶を全て溶解させることが重要になる。この保持時
間が３秒間未満では素材の鉄−黒鉛共晶を完全に溶解さ
せることはできない。
【００１３】さらに、素材組織の結晶の大きさはダイカ
スト製品の初晶粒の大きさに影響する。したがって、初
晶粒がより細かく均一な品質に優れるダイカスト製品を
得るには素材の組織を細かくすることが重要であり、こ
のためには、素材の製造工程において、融体からの冷却
速度を１℃／ｓ以上とすることがよい。
スト製品の初晶粒の大きさに影響する。したがって、初
晶粒がより細かく均一な品質に優れるダイカスト製品を
得るには素材の組織を細かくすることが重要であり、こ
のためには、素材の製造工程において、融体からの冷却
速度を１℃／ｓ以上とすることがよい。
【００１４】
【実施例】Ｃ：３．１０mass％，Ｓｉ：２．０３mass
％，Ｍｎ：０．８２mass％を含有する亜共晶組成になる
鋳鉄（液相線温度：１２３０℃，固相線温度：１１３５
℃）を素材とし、この素材としては、デンドライト状初
晶（フェライト）を有する片状黒鉛組織の静止凝固材
（融体からの冷却速度も変える）と、固相率：０．２ま
で攪拌しながら冷却し凝固させた粒状組織を有する攪拌
凝固材をそれぞれ用い、下記する条件で固液共存域のダ
イカストを行い、得られたダイカスト製品について、組
織の均一性、空孔の有無などについて調査した。
％，Ｍｎ：０．８２mass％を含有する亜共晶組成になる
鋳鉄（液相線温度：１２３０℃，固相線温度：１１３５
℃）を素材とし、この素材としては、デンドライト状初
晶（フェライト）を有する片状黒鉛組織の静止凝固材
（融体からの冷却速度も変える）と、固相率：０．２ま
で攪拌しながら冷却し凝固させた粒状組織を有する攪拌
凝固材をそれぞれ用い、下記する条件で固液共存域のダ
イカストを行い、得られたダイカスト製品について、組
織の均一性、空孔の有無などについて調査した。
【００１５】プランジャーチップ径：６２ｍｍ 射出速度：１ｍ／ｓ 射出圧力：１２０ＭＰａ 素材温度：１１６０℃（固相率：０．３） ゲート開口面積：６０ｍｍ×ｔｍｍ ｔ＝２，５又は６ｍｍ 製品寸法：８０ｍｍ×８０ｍｍ×１０ｍｍ ここで、図１（ａ）及び（ｂ）は上記ゲート及び製品形
状を示す説明図で、（ａ）は正面の説明図、（ｂ）は側
面の説明図である。この図において、１は製品キャビテ
ィ、２はゲート、３は湯道、４はビスケットである。
状を示す説明図で、（ａ）は正面の説明図、（ｂ）は側
面の説明図である。この図において、１は製品キャビテ
ィ、２はゲート、３は湯道、４はビスケットである。
【００１６】これらの調査結果を表１にまとめて示す。
【表１】
【００１７】表１から、試料Ｎo.１，２，４及び５はい
ずれも均一な組織の製品が得られているのに対し、ゲー
トの開口面積がプランジャーチップの加圧面積の１／１
０より大きい試料Ｎo.３では均一な組織の製品は得られ
ないことが分る。
ずれも均一な組織の製品が得られているのに対し、ゲー
トの開口面積がプランジャーチップの加圧面積の１／１
０より大きい試料Ｎo.３では均一な組織の製品は得られ
ないことが分る。
【００１８】また、試料Ｎo.４の素材に攪拌凝固材を用
いた場合は、製品に空孔欠陥が見られる。これは素材に
存在した空孔欠陥がそのまま製品に持ち込まれたもので
ある。さらに、試料Ｎo.５の素材を加熱後直ちにダイカ
ストした場合には、製品の組織が粗大になっている部分
がある。したがって製品品質上、素材としては静止凝固
材を用いることがよく、さらに、鋳造過程における凝固
速度を１℃／ｓ以上とすることが好ましい。また素材の
加熱時には所定温度に到達後３秒以上保持することが好
ましい。
いた場合は、製品に空孔欠陥が見られる。これは素材に
存在した空孔欠陥がそのまま製品に持ち込まれたもので
ある。さらに、試料Ｎo.５の素材を加熱後直ちにダイカ
ストした場合には、製品の組織が粗大になっている部分
がある。したがって製品品質上、素材としては静止凝固
材を用いることがよく、さらに、鋳造過程における凝固
速度を１℃／ｓ以上とすることが好ましい。また素材の
加熱時には所定温度に到達後３秒以上保持することが好
ましい。
【００１９】つぎに、試料Ｎo.２における素材、ダイカ
スト製品及びその熱処理後（温度：９００℃、保持時
間：１０分間）の金属組織写真をそれぞれ図２（ａ）、
（ｂ）及び（ｃ）に示す。図２（ａ）の素材の金属組織
は片状黒鉛が均等に分散した組織を示し、ダイカスト製
品の金属組織（ｂ）は、フェライトが粒状に分布し、粒
間の組織は急冷されるためレデブライト（セメンタイト
と鉄の共晶）組織となっている。そしてこのレデブライ
トを黒鉛化するために行った熱処理後の金属組織（ｃ）
は微細な黒鉛が均一に分布している。なお上記レデブラ
イトは単に８００〜９００℃に加熱するだけで極めて短
時間に黒鉛を析出する。
スト製品及びその熱処理後（温度：９００℃、保持時
間：１０分間）の金属組織写真をそれぞれ図２（ａ）、
（ｂ）及び（ｃ）に示す。図２（ａ）の素材の金属組織
は片状黒鉛が均等に分散した組織を示し、ダイカスト製
品の金属組織（ｂ）は、フェライトが粒状に分布し、粒
間の組織は急冷されるためレデブライト（セメンタイト
と鉄の共晶）組織となっている。そしてこのレデブライ
トを黒鉛化するために行った熱処理後の金属組織（ｃ）
は微細な黒鉛が均一に分布している。なお上記レデブラ
イトは単に８００〜９００℃に加熱するだけで極めて短
時間に黒鉛を析出する。
【００２０】
【発明の効果】この発明は、片状黒鉛組織になる亜共晶
組成の鋳鉄を素材とする固液共存域のダイカストを、プ
ランジャーチップの加圧面積とゲートの開口面積との比
を特定して行うものであり、この発明によれば、製造が
容易な初晶がデンドライトの片状黒鉛組織になる鋳鉄を
素材として用いても、ミクロ組織が均一で空孔欠陥のな
い、複雑な形状のダイカスト製品を製造できるようにな
る。
組成の鋳鉄を素材とする固液共存域のダイカストを、プ
ランジャーチップの加圧面積とゲートの開口面積との比
を特定して行うものであり、この発明によれば、製造が
容易な初晶がデンドライトの片状黒鉛組織になる鋳鉄を
素材として用いても、ミクロ組織が均一で空孔欠陥のな
い、複雑な形状のダイカスト製品を製造できるようにな
る。
【図１】ゲート及び製品形状を示す説明図である。
（ａ）は、正面の説明図である。（ｂ）は、側面の説明
図である。
（ａ）は、正面の説明図である。（ｂ）は、側面の説明
図である。
【図２】（ａ）は、片状黒鉛組織の鋳鉄素材の金属組織
写真である。（ｂ）は、ダイカスト製品の金属組織写真
である。（ｃ）は、熱処理後の金属組織写真である。
写真である。（ｂ）は、ダイカスト製品の金属組織写真
である。（ｃ）は、熱処理後の金属組織写真である。
【符号の説明】 １ 製品キャビティ ２ ゲート ３ 湯道 ４ ビスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八幡 誠朗 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 株式会 社レオテック内
Claims (2)
- 【請求項１】 片状黒鉛組織の亜共晶組成の鋳鉄を素材
として、該素材を固液共存域温度に加熱したのち、プラ
ンジャーチップにより該チップの加圧面積に対し１／１
０以下の面積で開口するゲートを有する金型内へ射出す
ることを特徴とする鋳鉄の固液共存域ダイカスト法。 - 【請求項２】 素材の加熱が、固液共存域の所定温度に
到達したのち３秒以上保持して素材中の鉄−黒鉛共晶を
全て溶解してなる請求項１に記載の鋳鉄の固液共存域ダ
イカスト法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1408294A JPH07204820A (ja) | 1994-01-13 | 1994-01-13 | 鋳鉄の固液共存域ダイカスト法 |
| US08/366,672 US5531261A (en) | 1994-01-13 | 1994-12-30 | Process for diecasting graphite cast iron at solid-liquid coexisting state |
| DE69506740T DE69506740T2 (de) | 1994-01-13 | 1995-01-06 | Verfahren zum thixotropen Druckgiessen von Graphitgusseisen |
| EP95300067A EP0663251B1 (en) | 1994-01-13 | 1995-01-06 | Process for diecasting graphite cast iron at solid-liquid coexisting state |
| CA002140123A CA2140123A1 (en) | 1994-01-13 | 1995-01-12 | Process for diecasting graphite cast iron at solid-liquid coexisting state |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1408294A JPH07204820A (ja) | 1994-01-13 | 1994-01-13 | 鋳鉄の固液共存域ダイカスト法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07204820A true JPH07204820A (ja) | 1995-08-08 |
Family
ID=11851190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1408294A Pending JPH07204820A (ja) | 1994-01-13 | 1994-01-13 | 鋳鉄の固液共存域ダイカスト法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07204820A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6810941B2 (en) | 2001-06-01 | 2004-11-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Injection mold for semi-solidified Fe alloy |
| WO2011097479A2 (en) * | 2010-02-05 | 2011-08-11 | Thixomat, Inc. | Method and apparatus of forming a wrought material having a refined grain structure |
-
1994
- 1994-01-13 JP JP1408294A patent/JPH07204820A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6810941B2 (en) | 2001-06-01 | 2004-11-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Injection mold for semi-solidified Fe alloy |
| WO2011097479A2 (en) * | 2010-02-05 | 2011-08-11 | Thixomat, Inc. | Method and apparatus of forming a wrought material having a refined grain structure |
| WO2011097479A3 (en) * | 2010-02-05 | 2011-09-29 | Thixomat, Inc. | Method and apparatus of forming a wrought material having a refined grain structure |
| GB2490467A (en) * | 2010-02-05 | 2012-10-31 | Thixomat Inc | Method and apparatus of forming a wrought material having a refined grain structure |
| CN102791402A (zh) * | 2010-02-05 | 2012-11-21 | 西克索马特公司 | 具备细晶粒结构的锻造材料的制造方法及制造设备 |
| GB2490467B (en) * | 2010-02-05 | 2014-11-12 | Thixomat Inc | Method and apparatus of forming a wrought material having a refined grain structure |
| US9017602B2 (en) | 2010-02-05 | 2015-04-28 | Thixomat, Inc. | Method and apparatus of forming a wrought material having a refined grain structure |
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