JPH0751827A - Method and apparatus for producing low melting point metal product - Google Patents

Method and apparatus for producing low melting point metal product

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JPH0751827A
JPH0751827A JP21683593A JP21683593A JPH0751827A JP H0751827 A JPH0751827 A JP H0751827A JP 21683593 A JP21683593 A JP 21683593A JP 21683593 A JP21683593 A JP 21683593A JP H0751827 A JPH0751827 A JP H0751827A
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alloy
plunger
screw
low
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Osamu Hida
修 肥田
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Japan Steel Works Ltd:The
株式会社日本製鋼所
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Abstract

PURPOSE:To provide a method for producing a low m.p. metal product, by which e.g. net-shaped formed product having excellent mechanical property can be produced in only one process without needing the extra labor and energy. CONSTITUTION:After removing the impurity by melting the low m.p. metal raw material in the vacuum or in inactive atmosphere, the molten raw material is supplied into a screw cylinder devices 2, 4 and also, the additive is supplied. The screw 2 is driven in the condition of holding to the solidus temp. or higher and the liquid-us temp. or lower of the low m.p. metal raw material and the raw material is partially solidified. Dendritic crystal developed at the time of solidifying is broken and finely spheroidized by shearing action to produce a thixotropical alloy or additive mixing alloy. This alloy is introduced into plunger cylinder devices 5, 6 arranged in series as the concentrical condition with the screw cylinder devices 2, 4 and successively, injected into a cavity 64 with the plunger 6. After completing the injection solidification and lowering to the forging temp., the pressure of plural number of rams 71, 72, 73 is suitably changed and the alloy is forged on the dies 61, 62 to obtain the alloy product or a metal base composite product.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、マグネシュウム合金、
アルミニウム合金、亜鉛合金、錫合金、ビスマス合金、
リチウム合金および純金属等の低融点金属のシキソ状態
の性質を利用した、低融点金属製品の製造方法に関し、
さらに詳しく言えば、低融点金属原料をスクリュウが回
転駆動されているシリンダに供給し、低融点金属原料の
固相線温度以上で液相線温度以下に保持した状態でスク
リュウを駆動して移送しながら剪断作用を加え、そして
金型へ射出して合金製品または金属基複合材料製品を得
る、低融点金属製品の製造方法および製造装置に関する
ものである。
The present invention relates to a magnesium alloy,
Aluminum alloy, zinc alloy, tin alloy, bismuth alloy,
A method for producing a low-melting metal product utilizing the properties of a low melting point metal such as a lithium alloy and a pure metal in a six state,
More specifically, the low-melting-point metal raw material is supplied to a cylinder in which the screw is rotationally driven, and the screw is driven and transferred while being kept above the solidus temperature and below the liquidus temperature of the low-melting-point metal raw material. The present invention relates to a method and an apparatus for producing a low melting metal product, which is subjected to a shearing action and then injected into a mold to obtain an alloy product or a metal matrix composite product.
【0002】[0002]
【従来の技術】シキソトロピー合金の製造方法は、文献
名を挙げるまでもなく従来周知で、合金原料を固液共存
状態で激しく攪拌すると、樹脂状晶すなわちデンドライ
ドの形成が抑制され、破壊された退化樹脂状晶の微細な
粒状の個体と液体とが共存した状態であるシキソ状物質
が得られる。このような固液共存状態であるシキソ状物
質を短時間に形成凝固すると、シキソ状態の合金組織の
ままの製品が得られる。この製品は、脆性を示さず、ま
た凝固による収縮率が小さいので、引け巣の少ない、機
械的性質、形状精度共に良好な合金製品が得られる。こ
のようなシキソ状物質の性質を利用した合金製品の具体
的製法は、例えば特公平1ー33541号、同2ー15
620号等により提案されている。これらの公報には、
射出成形機あるいは押出機を使用した製法が示されてい
る。すなわち射出成形機は、温度制御可能なスクリュウ
シリンダから構成されている。そして、このスクリュウ
シリンダには、予熱ホッパが備えられている。予熱ホッ
パには、適当な大きさに破砕された合金原料が収納され
ている。また予熱ホッパには、合金原料の酸化を防止す
るために不活性ガスが封入されるようにもなっいる。し
たがって、スクリュウを回転駆動すると共に、予熱ホッ
パから予熱された合金原料をシリンダに供給すると、合
金原料はスクリュウによりシリンダ先端部に順次移動さ
せられる。このとき合金原料は、シリンダ内表面および
スクリュウ外表面との摩擦接触、あるいは合金原料どう
しの摩擦接触等による剪断作用、さらにはスクリュウ・
シリンダの外部から加えられる熱により温度が上昇し、
合金原料の固相線温度以上となり溶融する。それ以後
は、スクリュウシリンダの温度が制御され、固相線温度
以上で、かつ液相線温度以下の固液共存温度に保持され
る。固液共存状態の合金原料は、スクリュウ・シリンダ
の先端から成形型へ吐出され、合金製品が得られる。
2. Description of the Related Art The method for producing a thixotropic alloy is well known in the art without mentioning the name of the literature. When the alloy raw material is vigorously stirred in a solid-liquid coexisting state, the formation of resinous crystals, that is, dendrites is suppressed, and the degenerated fracture is caused. It is possible to obtain a liquefied substance in which a fine granular solid of resinous crystals and a liquid coexist. By forming and solidifying the liquid-like substance in the solid-liquid coexisting state in a short time, a product having the alloy structure in the liquid state can be obtained. Since this product does not exhibit brittleness and has a small shrinkage rate due to solidification, an alloy product having few shrinkage cavities and good mechanical properties and shape accuracy can be obtained. A specific method for producing an alloy product utilizing such properties of the lenticular substance is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 1-33541 and 2-15.
620 and the like. These publications include
A manufacturing method using an injection molding machine or an extruder is shown. That is, the injection molding machine is composed of a temperature controllable screw cylinder. The screw cylinder is equipped with a preheating hopper. The preheating hopper stores the alloy raw material crushed to an appropriate size. The preheating hopper is also filled with an inert gas in order to prevent oxidation of the alloy raw material. Therefore, when the screw is rotationally driven and the preheated alloy raw material is supplied to the cylinder from the preheating hopper, the alloy raw material is sequentially moved to the cylinder tip portion by the screw. At this time, the alloy raw material is sheared by frictional contact between the inner surface of the cylinder and the outer surface of the screw, or frictional contact between the alloy raw materials.
The temperature rises due to the heat applied from the outside of the cylinder,
Melts above the solidus temperature of the alloy raw material. After that, the temperature of the screw cylinder is controlled and maintained at the solid-liquid coexistence temperature which is higher than the solidus temperature and lower than the liquidus temperature. The alloy raw material in the solid-liquid coexisting state is discharged from the tip of the screw / cylinder to the forming die to obtain an alloy product.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の製法にお
いても、合金原料はシリンダ内表面およびスクリュウ外
表面との摩擦接触、あるいは合金原料どうしの摩擦接触
による剪断作用を受けるので、スクリュウ・シリンダの
外部から加熱するだけで、固相線温度以上に保持される
利点は認められる。また、予熱ホッパは不活性ガスが封
入されているので、合金原料の酸化現象は起きない等の
利点もある。しかしながら、上記の従来製法には色々な
問題点あるいは欠点もある。例えば上記の従来製法によ
ると、ペレット状の材料が必要であり、そのためにイン
ゴットを機械的に加工してペレット状に準備しなければ
ならず、コストアップになる。また製品の性質が場合に
よっては落ちることがある。例えば合金原料は固形の状
態で供給されているが、この原料に不純物が混入してい
る場合、あるいは固形状態の合金原料の表面に酸化物が
発生している場合、これらの不純物が合金製品に含まれ
てしまい、合金製品の機械的性質、耐腐食性等が低下す
ることがある。不純物の含有が判明しているならば、あ
るいは不純物の化学的、物理的性質が判明しているなら
ば、製品の品質特性もある程度予測できるが、不純物の
有無も、また性質も分からないのが普通のことで、品質
特性の不安定な製品しか得られない欠点がある。もっと
も、予め合金原料から不純物を除去することは可能であ
る。しかしながら、不純物を除去するには、合金原料の
全量を異物選別し、溶融精錬して冷却固化し、そして再
破砕等の処理が必要であり、余分な手間とエネルギとを
必要とする別の問題が生じる。
Even in the above conventional manufacturing method, the alloy raw material is subjected to shearing action due to frictional contact between the inner surface of the cylinder and the outer surface of the screw or the frictional contact between the alloy raw materials. The advantage of being maintained above the solidus temperature by just heating from the outside is recognized. Further, since the preheating hopper is filled with the inert gas, there is an advantage that the oxidation phenomenon of the alloy raw material does not occur. However, the above conventional manufacturing method has various problems or drawbacks. For example, according to the above-mentioned conventional manufacturing method, a pelletized material is required, and therefore the ingot needs to be mechanically processed and prepared into a pelletized shape, resulting in an increase in cost. In some cases, the product properties may deteriorate. For example, alloy raw materials are supplied in the solid state, but if impurities are mixed in this raw material, or if oxides are generated on the surface of the solid alloy raw materials, these impurities will cause If it is included, the mechanical properties and corrosion resistance of the alloy product may deteriorate. If the content of impurities is known, or if the chemical and physical properties of impurities are known, the quality characteristics of the product can be predicted to some extent, but the presence or absence of impurities and their properties are unknown. As a general matter, there is a drawback that only products with unstable quality characteristics can be obtained. However, it is possible to remove impurities from the alloy raw material in advance. However, in order to remove impurities, it is necessary to sort out the entire amount of the alloy raw material for foreign matter, melt and smelt, cool and solidify, and re-crush, etc., which is another problem that requires extra labor and energy. Occurs.
【0004】さらには、前述の文献に記載されている射
出成形機も、公表特許公報3ー504830号に開示さ
れている射出成形機も共に、プラスチック用射出成形機
と同様な構造をしているので、プラスチックと著しく溶
融粘性状態の異なる金属を正確に計量し、そして逆流を
抑えて金型に射出することは困難である。また従来の製
造方法によると、合金原料は余熱はされているが単に余
熱されているだけで、ペレット状の合金原料は、シリン
ダ内で粉砕され、そして溶融されるので粉砕、溶融する
ために比較的大きな摩擦力と剪断力とを与えなければな
らず、スクリュウ、シリンダ等を構成するための材料
に、高温時の大きな強度、靱性が求められるが、このよ
うな材料は入手困難であるという問題もある。さらに
は、予熱ホッパに収納されている合金原料の特性そのま
まの製品は得ることができるが、特性に変化を持たせた
特徴のある製品を簡単に得ることができないという問題
もある。またシリンダは、ニッケル基合金から形成され
ているので、高温強度は確保されているが、熱伝導率が
低く且つ透磁率が悪いので、インダクションヒータで加
熱される場合は、加熱効率が悪く加熱制御の点に問題が
生じる。さらには、射出シリンダ内にアルゴンガスが導
入されているので、合金原料の酸化は防止されている。
しかしながら、アルゴンガスが充分に脱気できずに残留
して溶融金属に気泡が混入すると、計量が不安定になる
る。また製品内に気泡を発生させる原因にもなる。さら
には従来の成形方法では、金型のキャビテイに対する対
策が格別に取られておらず、大気中で半凝固金属がキャ
ビテイへ充填されるので、充填が完全ではなく、かつ気
泡の巻き込みの原因にもなる。また前述の特公平2ー1
5620号にはシキソトロピー合金を鍛造することがで
きる旨記載されているが、具体的な鍛造方法は示されて
おらず、冷却したシキソトロピー合金を再度鍛造温度に
加熱して鍛造しなければならず、多量のエネルギと、鍛
造するための格別の装置を必要とする欠点もある。
Furthermore, both the injection molding machine described in the above-mentioned document and the injection molding machine disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-504830 have the same structure as the injection molding machine for plastics. Therefore, it is difficult to accurately measure a metal whose melting and viscous state is significantly different from that of plastic, and suppress the backflow to inject the metal into the mold. Further, according to the conventional manufacturing method, the alloy raw material is preheated, but it is simply preheated, and the pelletized alloy raw material is crushed and melted in the cylinder. Large frictional force and shearing force must be given, and materials for forming screws, cylinders, etc. are required to have high strength and toughness at high temperatures, but such materials are difficult to obtain. There is also. Further, although a product with the characteristics of the alloy raw material stored in the preheating hopper can be obtained, there is also a problem that a product with a characteristic having a change in characteristics cannot be easily obtained. Also, since the cylinder is made of a nickel-based alloy, high temperature strength is ensured, but its thermal conductivity is low and its magnetic permeability is poor, so when it is heated by an induction heater, heating efficiency is poor and heating control is performed. There is a problem with. Furthermore, since the argon gas is introduced into the injection cylinder, oxidation of the alloy raw material is prevented.
However, if the argon gas cannot be sufficiently degassed and remains and bubbles are mixed in the molten metal, the measurement becomes unstable. It also causes bubbles in the product. Furthermore, in the conventional molding method, no special measures have been taken against the cavity of the mold, and the semi-solid metal is filled into the cavity in the atmosphere, so that the filling is not complete and causes the inclusion of bubbles. Also becomes. In addition, the above-mentioned special fair 2-1
No. 5620 describes that a thixotropic alloy can be forged, but no specific forging method is shown, and the cooled thixotropic alloy must be heated again to the forging temperature for forging, It also has the drawback of requiring a large amount of energy and special equipment for forging.
【0005】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点あるいは欠点を解消した低融点金属製品の製造
方法および製造装置を提供することを目的としている。
具体的には、酸化を防いで純度の高い原料を供給するこ
とができ、したがって、多少不純物を含むリサイクル原
料を使用することもできると共に、安価に合金製品また
は金属基複合材料製品を製造することができる、低融点
金属製品の製造方法および製造装置を提供することを目
的としている。また目的に合った所望の合金製品あるい
は金属基複合材料製品を容易に得ることができる、低融
点金属製品の製造方法および製造装置を提供することも
目的としている。さらには製造装置の材料を目的に応じ
て選択することができ、また目的に応じて温度コントロ
ールをすることもできる低融点金属製品の製造方法およ
び製造装置を提供することを目的としている。さらには
高速射出が可能な低融点金属製品の製造方法および製造
装置を提供することも目的としている。他の発明は上記
目的に加えて、凝固による収縮分が変形されミクロキャ
ビテイの発生が防止され、均質な合金製品あるいは金属
基複合材料製品を得ることができ、また塑性変形、鋳造
組織の破壊、熱処理等の相乗効果により機械的性質に優
れた例えばネットシェープあるいはニアネットシェープ
成形品を一工程で製造可能な、低融点金属製品の製造方
法を提供することを目的としている。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a low melting point metal product, which solves the above-mentioned conventional problems or drawbacks.
Specifically, it is possible to supply a high-purity raw material by preventing oxidation, and therefore, it is possible to use a recycled raw material containing a little impurities, and to inexpensively manufacture an alloy product or a metal-based composite material product. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing a low melting point metal product capable of performing the above. It is also an object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing a low melting point metal product, which can easily obtain a desired alloy product or metal matrix composite material product suitable for the purpose. Furthermore, it aims at providing the manufacturing method and manufacturing apparatus of a low melting point metal product which can select the material of a manufacturing apparatus according to the objective and can also carry out temperature control according to the objective. Further, it is also an object to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus of a low melting point metal product capable of high-speed injection. In addition to the above objects, other inventions prevent the generation of microcavities due to deformation of shrinkage due to solidification, and it is possible to obtain a homogeneous alloy product or a metal matrix composite material product, plastic deformation, destruction of cast structure, It is an object of the present invention to provide a method for producing a low melting point metal product which can produce, for example, a net shape or a near net shape molded product having excellent mechanical properties by a synergistic effect such as heat treatment in one step.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、棒状又は粒状の低融点金属原料を1〜50
Torrの真空圧中で溶解して不純物を除去した後、溶融
状態でスクリュウ・シリンダ装置に供給すると共に添加
物を供給し、前記低融点金属原料の固相線温度以上で液
相線温度以下に保持した状態で前記スクリュウ・シリン
ダ装置のスクリュウを駆動して前記低融点金属原料を一
部凝固させ、凝固時に発生する樹枝状晶を剪断作用によ
り破砕、微細球状化させてチクソトロピー状の合金また
は添加物混合合金を作り、これを前記スクリュウ・シリ
ンダ装置と同軸芯状に直列に配置されたプランジャー・
シリンダ装置に導入し、次いで前記プランジャー・シリ
ンダ装置のプランジャーによって金型のキャビテイへ射
出して合金製品または金属基複合材料製品を得るように
構成される。請求項2記載の発明は、スクリュウ・シリ
ンダ装置とプランジャー・シリンダ装置のシリンダ内を
1〜50Torrの真空圧にして、また請求項3記載の発
明は、スクリュウ・シリンダ装置とプランジャー・シリ
ンダ装置のシリンダ内と、金型内を1〜50Torrの真
空圧にして合金製品または金属基複合材料製品を得るよ
うに構成される。そして請求項4記載の発明は、添加物
を固体状の破砕物、ペレット、粒体、粉体、繊維状体の
いずれかの状態、あるいは2種以上の混合状態で供給す
るように構成される。請求項5記載の製造装置に関する
発明は、低融点金属原料をチクソトロピー化するスクリ
ュウ・シリンダ装置と、チクソトロピー化された材料を
射出するプランジャー・シリンダ装置とからなり、前記
プランジャー・シリンダ装置は、前記スクリュウ・シリ
ンダ装置に同軸芯状に直列に配置されている。請求項6
記載の発明は、棒状又は粒状の低融点金属原料を溶解し
て不純物を除去する溶融炉と、添加物供給装置と、溶融
状態の低融点金属原料と添加物とが供給されるスクリュ
ウ・シリンダ装置と、該スクリュウ・シリンダ装置で得
られるチクソトロピー状の合金または添加物混合合金を
射出するプランジャー・シリンダ装置と、合金製品また
は金属基複合材料製品を得る成形する金型装置とを備
え、少なくとも前記溶融炉は、1〜50Torrの真空圧
下に配置されていると共に、前記プランジャー・シリン
ダ装置は、前記スクリュウ・シリンダ装置に同軸芯状に
直列に配置されている。そして請求項7〜9記載の発明
は、スクリュウ・シリンダ装置のシリンダは、熱伝導性
の高い鉄基合金から形成され、その内面はコバルト基合
金、ニッケル基合金、サーメット等の耐熱性材料でライ
ニングされていると共に、前記スクリュウ・シリンダ装
置のスクリュウは、鉄基合金、サーメット、セラミック
等の溶融状態の低融点金属と反応しない材料から構成さ
れ、またプランジャー・シリンダ装置のシリンダは、摂
氏620度で2500Kg/cm2の圧力に耐えるイン
コネル718等のNi基合金から形成され、その内面は
コバルト基合金、ニッケル基合金、サーメット、セラミ
ック等の耐熱性材料で形成されているライナーで焼きば
めされていると共に、前記プランジャー・シリンダ装置
のプランジャーは、鉄基合金、サーメット、ほう化物系
セラミック等の溶融状態の低融点金属と低反応の材料か
ら構成され、さらにはスクリュウ・シリンダ装置と、プ
ランジャー・シリンダ装置は同軸芯状に直列に配置さ
れ、前記スクリュウ・シリンダ装置のスクリュウは、射
出時に前記プランジャー・シリンダ装置のシリンダ端部
に密着されるように構成されていると共に、前記プラン
ジャー・シリンダ装置のプランジャーは、該プランジャ
ー・シリンダ装置のシリンダ内と、前記スクリュウ・シ
リンダ装置のスクリュウに同芯状に形成されているシリ
ンダ状ガイド部との間を往復駆動されるように構成され
ている。そして請求項10記載の発明は、請求項1記載
の方法により、プランジャー・シリンダ装置のプランジ
ャーによって金型のキャビテイへ射出し、射出完了と同
時に前記プランジャー・シリンダ装置のプランジャー、
前記キャビテイに臨んでいるラム等により、射出された
チクソトロピー状の合金または添加物混合合金に密閉状
態で圧力をかけ、凝固による収縮分を変形させてミクロ
キャビテイの発生を防止して合金製品または金属基複合
材料製品を得るように、また請求項11記載の発明は、
プランジャー・シリンダ装置のプランジャーによって金
型のキャビテイへ射出し、射出凝固が完了し鍛造温度に
下げてから、前記金型のキャビテイに臨んでいる複数個
のラムの圧力を適宜変化させ、前記金型内で鍛造して合
金製品または金属基複合材料製品を得るように構成され
る。
In order to achieve the above object, the present invention uses a rod-shaped or granular low melting point metal raw material in an amount of 1 to 50.
After the impurities are removed by melting in a vacuum of Torr, they are supplied in a molten state to a screw / cylinder device and additives are added, and the temperature is kept above the solidus temperature of the low melting point metal raw material and below the liquidus temperature. The screw of the screw / cylinder device is driven while being held to partially solidify the low-melting-point metal raw material, and dendrites generated during solidification are crushed by shearing action, finely spheroidized to form a thixotropic alloy or addition. Made of a mixed alloy, which is arranged in series with the screw / cylinder device coaxially.
It is configured to be introduced into a cylinder device and then injected into the cavity of the mold by the plunger of the plunger-cylinder device to obtain an alloy product or a metal matrix composite product. A second aspect of the present invention provides a vacuum pressure of 1 to 50 Torr in the cylinders of the screw cylinder device and the plunger cylinder device, and a third aspect of the invention is the screw cylinder device and the plunger cylinder device. The inside of the cylinder and the inside of the mold are subjected to a vacuum pressure of 1 to 50 Torr to obtain an alloy product or a metal matrix composite product. The invention according to claim 4 is configured so that the additive is supplied in any state of solid crushed material, pellets, granules, powder, and fibrous bodies, or in a mixed state of two or more kinds. . The invention relating to the manufacturing apparatus according to claim 5 comprises a screw / cylinder device for thixotropically transforming a low-melting-point metal raw material, and a plunger / cylinder device for injecting a thixotropic material, wherein the plunger / cylinder device is The screw and cylinder devices are coaxially arranged in series. Claim 6
The described invention is a melting furnace for melting a rod-shaped or granular low-melting metal raw material to remove impurities, an additive supply device, and a screw / cylinder device to which the molten low-melting metal raw material and the additive are supplied. And a plunger / cylinder device for injecting a thixotropic alloy or additive mixed alloy obtained by the screw / cylinder device, and a die device for molding to obtain an alloy product or a metal matrix composite material product, at least the above The melting furnace is arranged under a vacuum pressure of 1 to 50 Torr, and the plunger / cylinder device is arranged coaxially in series with the screw / cylinder device. According to the invention described in claims 7 to 9, the cylinder of the screw / cylinder device is formed of an iron-based alloy having high thermal conductivity, and the inner surface thereof is lined with a heat-resistant material such as a cobalt-based alloy, a nickel-based alloy, or cermet. In addition, the screw of the screw / cylinder device is made of a material that does not react with a low-melting-point metal in a molten state, such as an iron-based alloy, cermet, or ceramic, and the cylinder of the plunger / cylinder device is 620 degrees Celsius. It is made of Ni-base alloy such as Inconel 718 which withstands pressure of 2500 Kg / cm 2 and its inner surface is shrink-fitted with a liner made of heat-resistant material such as cobalt-base alloy, nickel-base alloy, cermet and ceramics. In addition, the plunger of the plunger-cylinder device is made of iron-based alloy, cermet, It is composed of a low-melting-point metal in a molten state such as an iodide-based ceramic and a low-reactive material, and further, the screw / cylinder device and the plunger / cylinder device are coaxially arranged in series, and the screw / cylinder device is The screw is configured to be in close contact with the cylinder end portion of the plunger / cylinder device at the time of injection, and the plunger of the plunger / cylinder device is provided in the cylinder of the plunger / cylinder device and in the cylinder of the plunger / cylinder device. The screw of the screw / cylinder device is configured to be reciprocally driven between a cylindrical guide portion formed concentrically with the screw. According to a tenth aspect of the present invention, by the method of the first aspect, the plunger of the plunger / cylinder device injects into the cavity of the mold, and at the same time as the injection is completed, the plunger of the plunger / cylinder device,
With a ram facing the cavity, pressure is applied to the injected thixotropic alloy or additive mixed alloy in a hermetically sealed state, and the shrinkage due to solidification is deformed to prevent the occurrence of microcavity and alloy products or metals. In order to obtain a base composite material product, and the invention according to claim 11,
It is injected into the cavity of the mold by the plunger of the plunger / cylinder device, and after the injection solidification is completed and the temperature is lowered to the forging temperature, the pressure of the plurality of rams facing the cavity of the mold is appropriately changed, It is configured to be forged in a die to obtain an alloy product or a metal matrix composite product.
【0007】[0007]
【実施例】本発明の実施に供される合金原料としては、
例えばマグネシュウム合金、アルミニウム合金、亜鉛合
金、錫合金、ビスマス合金、リチウム合金および純金属
の低融点金属等を挙げることができる。また添加物とし
ては、ケイ酸SiO2、アルミナAL23等の酸化物、
炭化チタンTiC、炭化ホウ素BC等の炭化物、ホウ化
チタンTiB、ホウ化クロームCrB、ホウ化モリブデ
ンMoB等のホウ化物、窒化チタンTiN、窒化タルタ
ンTaN等の窒化物等のあらゆる硬化物およびグラスフ
ァイバーGF、カーボンファイバーCFを含むこれらの
繊維等が挙げられる。そしてこれらの添加物は、固体状
の破砕物、ペレット、粒体、粉体、繊維状体のいずれか
の状態あるいは2種以上の混合された状態で供給され
る。また添加物が混合物の場合は、予め混合して供給さ
れる。上記のような合金原料を用いて合金製品およびM
MCすなわち金属基複合材料を得ることができるが、以
下代表してマグネシュウム合金と、アルミニウム合金の
成形品を得る例を説明する。
EXAMPLES Alloy raw materials used for carrying out the present invention include:
For example, magnesium alloys, aluminum alloys, zinc alloys, tin alloys, bismuth alloys, lithium alloys and low melting point metals such as pure metals can be mentioned. In addition, as additives, oxides such as silicic acid SiO 2 and alumina AL 2 O 3 ,
Carbide such as titanium carbide TiC and boron carbide BC, titanium boride TiB, boride chromium CrB, molybdenum boride MoB and other boride, titanium nitride TiN, nitride such as tartan TaN and glass fiber GF , And these fibers including carbon fiber CF. Then, these additives are supplied in the state of any of solid crushed material, pellets, granules, powder, fibrous bodies or in a mixed state of two or more kinds. When the additives are a mixture, they are mixed and supplied in advance. Alloy products and M using the above alloy raw materials
Although MC, that is, a metal-based composite material can be obtained, an example of obtaining a magnesium alloy and aluminum alloy molded product will be described below as a representative.
【0008】本発明の実施に供される合金製造装置は、
図1に示されているように、射出・押出機1、溶融合金
原料供給装置20、添加物供給装置40、金型装置6
0、複合シリンダプレス装置70、真空引装置80等か
ら構成されている。
The alloy manufacturing apparatus used for carrying out the present invention is
As shown in FIG. 1, an injection / extruder 1, a molten alloy raw material supply device 20, an additive supply device 40, a mold device 6
0, a composite cylinder press device 70, a vacuuming device 80, and the like.
【0009】射出・押出機1は、シリンダ4とプランジ
ャーシリンダ5とを備えている。シリンダ4内に設けら
れているスクリュウ2は、概略筒状に形成され、外周部
には従来周知のように所定間隔にフライトが設けられて
いる。そして内部は、後述するプランジャー6を案内す
るシリンダ状のガイド部13となっている。スクリュウ
2は、減速歯車、射出ラム等からなる駆動装置3により
回転駆動され、また軸方向にも駆動されるようになって
いる。このように構成されているスクリュウ2は、低融
点金属と反応しない材料例えば鉄基合金、サーメット、
セラミック等で形成されている。シリンダ4は、所定の
長さを有し、その中央より駆動装置3側に寄った位置に
は、溶融状態の低融点金属が供給される溶融合金供給開
口部9が、また駆動装置3の近傍には固形状態の添加物
が供給される固形添加物供給開口部10がそれぞれ形成
されている。シリンダ4は、熱伝導性の高い鉄基合金か
ら形成され、その内面はコバルト基合金、ニッケル基合
金、サーメット等の耐熱性材料でライニングされてい
る。なお、供給開口部9、10には、後述する溶融合金
供給管22と添加物供給管43とがそれぞれ接続されて
いる。シリンダ4と後述するプランジャーシリンダ5の
外周部には、その略全長にわたって抵抗ヒータあるいは
誘導ヒータ等からなる温度調節装置8、8、…が設けら
れ、これらの温度調節装置8、8、…によりシリンダ4
の内部温度およびプランジャーシリンダ5の内部温度が
制御されるようになっている。
The injection / extruder 1 comprises a cylinder 4 and a plunger cylinder 5. The screw 2 provided in the cylinder 4 is formed in a substantially cylindrical shape, and flights are provided at predetermined intervals on the outer peripheral portion as is conventionally known. The inside is a cylindrical guide portion 13 that guides a plunger 6 described later. The screw 2 is rotationally driven by a drive device 3 including a reduction gear, an injection ram, and the like, and is also driven in the axial direction. The screw 2 configured in this way is made of a material that does not react with the low melting point metal, such as an iron-based alloy, cermet,
It is made of ceramic or the like. The cylinder 4 has a predetermined length, a molten alloy supply opening 9 for supplying a low-melting metal in a molten state is provided at a position closer to the drive device 3 side from the center thereof, and in the vicinity of the drive device 3. Solid additive supply openings 10 to which solid-state additives are supplied are formed therein. The cylinder 4 is formed of an iron-based alloy having high thermal conductivity, and its inner surface is lined with a heat-resistant material such as a cobalt-based alloy, a nickel-based alloy, or cermet. A molten alloy supply pipe 22 and an additive supply pipe 43, which will be described later, are connected to the supply openings 9 and 10, respectively. On the outer peripheral portions of the cylinder 4 and a plunger cylinder 5 which will be described later, temperature adjusting devices 8, 8, ... Which are composed of resistance heaters or induction heaters are provided over substantially the entire length thereof, and these temperature adjusting devices 8, 8 ,. Cylinder 4
And the internal temperature of the plunger cylinder 5 are controlled.
【0010】シリンダ4の一方の先端部にはフランジ1
2を備えている。そしてこのフランジ12にプランジャ
ーシリンダ5のフランジ14がボルトナットのような固
着手段により取り付けられ、プランジャーシリンダ5は
シリンダ4に直列的に配置されている。プランジャーシ
リンダ5の先端部寄りには止弁7が介装されている。こ
の止弁7によりプランジャーシリンダ5内の溶融合金あ
るいは添加物混合合金の外部への流出が防止されると共
に、シリンダ4内とプランジャーシリンダ5内の真空が
保たれる。プランジャーシリンダ5の先端部には射出孔
11が設けられている。このように構成されているプラ
ンジャーシリンダ5は、摂氏620度で2500Kg/
cm2の圧力に耐えるインコネル718等のニッケル基
合金から形成され、その内面はコバルト基合金、ニッケ
ル基合金、サーメット、セラミック等の耐熱性材料で形
成されているライナーが焼きばめされている。
A flange 1 is provided at one end of the cylinder 4.
Equipped with 2. The flange 14 of the plunger cylinder 5 is attached to the flange 12 by a fixing means such as a bolt and nut, and the plunger cylinder 5 is arranged in series with the cylinder 4. A stop valve 7 is provided near the tip of the plunger cylinder 5. The stop valve 7 prevents the molten alloy or the additive-mixed alloy in the plunger cylinder 5 from flowing out, and maintains the vacuum in the cylinder 4 and the plunger cylinder 5. An injection hole 11 is provided at the tip of the plunger cylinder 5. The plunger cylinder 5 configured in this way is 2500 kg / 620 ° C.
A liner made of a nickel-base alloy such as Inconel 718 that withstands a pressure of cm 2 and having a heat-resistant material such as a cobalt-base alloy, a nickel-base alloy, cermet, or ceramic is shrink-fitted on its inner surface.
【0011】金型装置60は、固定金型61と可動金型
62とから構成され、固定金型61には雌型が、そして
可動金型62には雄型が設けられ、これらの雌型と雄型
とでキャビテイ64が形成される。固定金型61には、
周知のようにキャビテイ64に連なっているスプルー6
3が形成されている。また吸引管路66もキャビテイ6
4に連なっている。吸引管路66の他方の端部は、後述
する真空箱83に開口し、この吸引管路66には制御可
能なチェック弁65が介装されている。
The mold device 60 comprises a fixed mold 61 and a movable mold 62. The fixed mold 61 is provided with a female mold, and the movable mold 62 is provided with a male mold. And the male mold form a cavity 64. In the fixed mold 61,
As is well known, the sprue 6 is connected to the cavity 64.
3 is formed. In addition, the suction pipe line 66 is also the cavity 6
It is connected to 4. The other end of the suction pipe line 66 opens to a vacuum box 83 described later, and a controllable check valve 65 is interposed in the suction pipe line 66.
【0012】複合シリンダプレス装置70は、アッパー
ラム71を備えている。そしてこのアッパーラム71
は、メインラム72中に上下方向に駆動自在に設けら
れ、またメインラム72はメインシリンダ75中に上下
方向に駆動自在に設けられている。アッパーラム71は
可動金型62を貫通し、その先端部はキャビテイ64に
達している。またメインラム72の下端には可動金型6
2が取り付けられている。したがって、メインラム72
により可動金型62を駆動することができ、メインラム
72とアッパーラム71とによりキャビテイ64に充填
されるシキソトロピー合金あるいは添加物混合合金を加
圧し、鍛造することができる。複合シリンダプレス装置
70は、ロアーラム73も備えている。そしてこのロア
ーラム73は、固定金型61を貫通し、その先端部はキ
ャビテイ64に達している。このロアーラム73により
鍛造することもできる。なお、複合シリンダプレス装置
70は、ロアーラム73用のシリンダ、製品を取り出す
ためのノックアウトラム等も備えているが、これらは図
には示されていない。
The composite cylinder press device 70 has an upper ram 71. And this upper ram 71
Are vertically drivably provided in the main ram 72, and the main ram 72 is vertically drivably provided in the main cylinder 75. The upper ram 71 penetrates the movable mold 62, and the tip end thereof reaches the cavity 64. The movable mold 6 is attached to the lower end of the main ram 72.
2 is attached. Therefore, the main ram 72
The movable die 62 can be driven by means of the main ram 72 and the upper ram 71, and the fork can be forged by pressurizing the thixotropic alloy or additive mixed alloy filled in the cavity 64. The composite cylinder press device 70 also includes a lower ram 73. The lower ram 73 penetrates through the fixed mold 61, and its tip reaches the cavity 64. The lower ram 73 can also be forged. The composite cylinder press device 70 also includes a cylinder for the lower ram 73, a knockout ram for taking out the product, etc., but these are not shown in the drawing.
【0013】溶融合金材料供給装置20は、材料インゴ
ットG、G、…が収納されている一次ストレージ25
と、この一次ストレージ25から真空を保持ちながら材
料インゴットG、G、…が供給される溶融炉21とを有
する。一次ストレージ25は、密閉可能な蓋体26を備
え、下方には供給孔が明けられている。この供給孔は開
閉板29で開閉されるようになっている。供給孔は、溶
融炉21の上方に位置し、一次ストレージ25中に収納
されている材料インゴットG、G、…は、コンベア30
で供給孔に移送され、そして重力により溶融炉21に供
給されるようになっている。溶融炉21の外周部の上方
には、材料インゴットG、G、…を予熱保温するための
抵抗ヒータ24が、そして下方には溶解加熱するインダ
クションヒータ23が設けられている。
The molten alloy material supply device 20 has a primary storage 25 in which material ingots G, G, ... Are stored.
And a melting furnace 21 to which the material ingots G, G, ... Are supplied while maintaining a vacuum from the primary storage 25. The primary storage 25 has a lid 26 that can be sealed, and a supply hole is opened in the lower part. This supply hole is opened and closed by an opening / closing plate 29. The supply holes are located above the melting furnace 21, and the material ingots G, G, ... Stored in the primary storage 25 are the conveyors 30.
And is fed to the melting furnace 21 by gravity. A resistance heater 24 for preheating and keeping the material ingots G, G, ... Is provided above the outer peripheral portion of the melting furnace 21, and an induction heater 23 for melting and heating is provided below the resistance heater 24.
【0014】溶融炉21内の下方部寄りには溶融合金供
給管22が設けられ、この溶融合金供給管22の外周部
にも、溶融状態を保つために抵抗ヒータ24、24が設
けられている。溶融合金供給管22の先端部は、シリン
ダ4の溶融合金供給開口部9に接続されている。溶融炉
21、後述する二次ホッパ41、前述した射出・押出機
1の一部は、真空引装置80の真空箱83内に収納され
ている。そして真空箱83内は、排気管81に介装され
ている真空ポンプ82で1〜50Torr程度の真空度に
保たれる。一次ストレージ25内を真空箱83内と同じ
圧に保つために、一次ストレージ25内と真空箱83内
は、開閉弁28を有する管路27で連通されている。
A molten alloy supply pipe 22 is provided near the lower portion in the melting furnace 21, and resistance heaters 24, 24 are provided also on the outer peripheral portion of the molten alloy supply pipe 22 for maintaining a molten state. . The tip of the molten alloy supply pipe 22 is connected to the molten alloy supply opening 9 of the cylinder 4. The melting furnace 21, a secondary hopper 41 described later, and a part of the injection / extruder 1 described above are housed in a vacuum box 83 of a vacuuming device 80. The inside of the vacuum box 83 is maintained at a vacuum degree of about 1 to 50 Torr by a vacuum pump 82 installed in the exhaust pipe 81. In order to keep the inside of the primary storage 25 at the same pressure as the inside of the vacuum box 83, the inside of the primary storage 25 and the inside of the vacuum box 83 are connected by a pipe line 27 having an opening / closing valve 28.
【0015】添加物供給装置40は、添加物が収納され
る一次ホッパ45と、添加物の供給量を制御する例えば
ロータリフイーダを備えた二次ホッパ41と、この二次
ホッパ41から供給される添加物を移送するスクリュウ
コンベヤ42とから概略構成されている。一次ホッパ4
5は、その開放部に密閉可能な蓋体46を備え、下方に
は開閉弁49が設けられている。この開閉弁49を開く
ことにより一次ホッパ45中の添加材料を二次ホッパ4
1に供給することができる。一次ホッパ45と真空箱8
3は管路47で連通されている。そして管路47には開
閉弁48が設けられている。スクリュウコンベヤ42の
移送端部には、供給管43の一方が接続され、そして他
方の端部がシリンダ4の固定添加物供給開口部10に接
続されている。このスクリュコンベヤ42は、モータ4
4で駆動され、その回転数が制御されて、添加物の供給
量が制御される。
The additive supply device 40 is provided with a primary hopper 45 for accommodating the additive, a secondary hopper 41 equipped with, for example, a rotary feeder for controlling the supply amount of the additive, and the secondary hopper 41. And a screw conveyor 42 for transferring the additive. Primary hopper 4
5 is provided with a lid 46 that can be sealed at its open portion, and an opening / closing valve 49 is provided below. By opening the open / close valve 49, the additive material in the primary hopper 45 is transferred to the secondary hopper 4
1 can be supplied. Primary hopper 45 and vacuum box 8
3 are connected by a pipe line 47. An open / close valve 48 is provided in the conduit 47. One end of the supply pipe 43 is connected to the transfer end of the screw conveyor 42, and the other end is connected to the fixed additive supply opening 10 of the cylinder 4. The screw conveyor 42 is a motor 4
4, the rotation speed is controlled, and the additive supply amount is controlled.
【0016】次に上記製造装置により、低融点金属原料
としてマグネシウム合金(AZ91D)を、そして添加
物として炭化珪素SiC粉末を使用して成形品を製造す
る例を説明する。先ず、添加物供給装置40の開閉弁4
8、49、溶融合金材料供給装置20の開閉板29、管
路27の開閉弁28およびプランジャーシリンダ5の止
弁7を閉じる。さらには、金型装置60のキャビテイ6
4を真空にする吸引管路66のチェック弁65を閉じて
おく。そうして真空ポンプ82を起動する。そうすると
真空箱83内は、1〜50Torr程度の真空度に保たれ
る。したがって、この真空箱83内に開口しているシリ
ンダ4、プランジャーシリンダ5、溶融炉21、二次ホ
ッパ41等の内部も同じ真空度に保たれる。
Next, an example will be described in which a magnesium alloy (AZ91D) is used as a low melting point metal raw material and a silicon carbide SiC powder is used as an additive by the above manufacturing apparatus to manufacture a molded product. First, the on-off valve 4 of the additive supply device 40
8, 49, the opening / closing plate 29 of the molten alloy material supply device 20, the opening / closing valve 28 of the conduit 27, and the stop valve 7 of the plunger cylinder 5 are closed. Furthermore, the cavity 6 of the mold device 60
The check valve 65 of the suction pipe line 66 which makes 4 a vacuum is closed. Then, the vacuum pump 82 is started. Then, the inside of the vacuum box 83 is maintained at a vacuum degree of about 1 to 50 Torr. Therefore, the inside of the cylinder 4, the plunger cylinder 5, the melting furnace 21, the secondary hopper 41, etc. which are opened in the vacuum box 83 are also maintained at the same degree of vacuum.
【0017】添加物供給装置40の一次ホッパ45の内
部は、真空箱83の内部と空気圧的に関係が断たれてい
るので、蓋体46を外し、固体状の炭化珪素粉末Tを一
次ホッパ45に供給する。次に一次ホッパ45を蓋体4
6で密閉し、開閉弁48を開く。そうすると、一次ホッ
パ45の内部も真空になる。一次ホッパ45の開閉弁4
9を開き、一次ホッパ45内の炭化珪素粉末Tを二次ホ
ッパ41に移送する。所定量移送したら一次ホッパ45
の開閉弁48、49を閉じて次の炭化珪素粉末Tの供給
に備える。同様に、溶融合金材料供給装置20の一次ス
トレージ25の内部は、真空箱83の内部と空気圧的に
関係が断たれているので、蓋体26を外し、マグネシウ
ムインゴットG、G、…を一次ストレージ25に入れ
る。次に一次ストレージ25を蓋体26で密閉し、開閉
弁28を開く。そうすると、一次ストレージ25の内部
も真空になる。溶融炉21に連なっている開閉板29を
開き、コンベア30を駆動してマグネシウムインゴット
を溶融炉21に移送する。所定量移送したら一次ストレ
ージ25の開閉板29を閉じ、また管路27の開閉弁2
8も閉じる。次のマグネシウムインゴットの移送に備え
る。
Since the inside of the primary hopper 45 of the additive supply device 40 is pneumatically disconnected from the inside of the vacuum box 83, the lid 46 is removed and the solid silicon carbide powder T is fed into the primary hopper 45. Supply to. Next, attach the primary hopper 45 to the lid 4
6 is closed and the on-off valve 48 is opened. Then, the inside of the primary hopper 45 also becomes a vacuum. Open / close valve 4 of primary hopper 45
9, the silicon carbide powder T in the primary hopper 45 is transferred to the secondary hopper 41. After transferring a predetermined amount, the primary hopper 45
The on-off valves 48 and 49 are closed to prepare for the next supply of the silicon carbide powder T. Similarly, since the interior of the primary storage 25 of the molten alloy material supply device 20 is pneumatically disconnected from the interior of the vacuum box 83, the lid 26 is removed and the magnesium ingots G, G, ... Are stored in the primary storage. Put in 25. Next, the primary storage 25 is sealed with the lid 26, and the opening / closing valve 28 is opened. Then, the inside of the primary storage 25 also becomes a vacuum. The opening / closing plate 29 connected to the melting furnace 21 is opened, and the conveyor 30 is driven to transfer the magnesium ingot to the melting furnace 21. After transferring a predetermined amount, the opening / closing plate 29 of the primary storage 25 is closed, and the opening / closing valve 2 of the pipe line 27 is closed.
8 is also closed. Prepare for the next magnesium ingot transfer.
【0018】次に、溶融炉21の抵抗ヒータ24とイン
ダクションヒータ23とに通電し、マグネシウムインゴ
ットG、G、…をその融点より摂氏5〜20度高い温度
で溶解する。そうすると、マグネシウム合金に含まれて
いるマグネシウム合金より比重の小さい不純物は、ドロ
スとなって浮上し、また比重の大きい不純物はスラッジ
となって溶融炉21の底に沈降する。したがって、溶融
炉21の底部より所定高さ位置に開口している溶融合金
供給管22から、不純物を含まない溶融合金が溶融合金
供給開口部9を通してシリンダ4に供給される。
Next, the resistance heater 24 and the induction heater 23 of the melting furnace 21 are energized to melt the magnesium ingots G, G, ... At a temperature 5 to 20 degrees Celsius higher than their melting points. Then, the impurities having a smaller specific gravity than the magnesium alloy contained in the magnesium alloy float as dross, and the impurities having a large specific gravity become sludge and settle on the bottom of the melting furnace 21. Therefore, molten alloy containing no impurities is supplied to the cylinder 4 through the molten alloy supply opening 9 from the molten alloy supply pipe 22 opened at a predetermined height position from the bottom of the melting furnace 21.
【0019】一方、炭化珪素粉末Tは、添加物供給装置
40の二次ホッパ41に設けられているロータリーフィ
ーダ42により適切に制御された量が供給管43、固形
添加物供給開口部10を通じてシリンダ4に供給され
る。温度調節器8、8、…を作動して、シリンダ4の温
度をマグネシウム合金AZ91Dの固相線温度摂氏49
0度以上、液相線温度摂氏590度以下に制御する。そ
うして、スクリュウ2を先端まで押した状態で回転駆動
する。
On the other hand, the amount of silicon carbide powder T, which is appropriately controlled by the rotary feeder 42 provided in the secondary hopper 41 of the additive supply device 40, is supplied to the cylinder through the supply pipe 43 and the solid additive supply opening 10. 4 is supplied. The temperature of the cylinder 4 is set to 49 degrees Celsius of the solidus temperature of the magnesium alloy AZ91D by operating the temperature controllers 8, 8, ....
The liquidus temperature is controlled to 0 ° C or higher and 590 ° C or lower. Then, the screw 2 is rotationally driven while being pushed to the tip.
【0020】マグネシウム合金は、炭化珪素粉末Tと混
合され、スクリュウ2のフライトによりシリンダ4内を
先端部へと移送される間に固相線温度以上、液相線温度
以下に保持される。その間固液混合状態にあり、スクリ
ュウ2とシリンダ4との間の隙間を充満して移送される
ので、摩擦接触により激しく攪拌される。その結果、マ
グネシウム合金が凝固進行中に発生するデンドライトす
なわち樹枝状晶は破砕・球状化されチクソ状態となり、
シリンダ4内を先端部へと送られる。プランジャーシリ
ンダ5の射出孔11は、止弁7で閉鎖されているので、
移送されてくるチクソ状態のマグネシウム合金は、主と
してプランジャーシリンダ5内に貯留され、その量は順
次増加する。その増加量に応じてプランジャー6が後退
する。またプランジャー6も後退する。所定量貯留され
た状態すなわち計量された状態は、図1においてK、K
で示されている。
The magnesium alloy is mixed with the silicon carbide powder T, and is maintained at a temperature above the solidus temperature and below the liquidus temperature while being transferred to the tip portion inside the cylinder 4 by the flight of the screw 2. During that time, the mixture is in a solid-liquid mixture, and the gap between the screw 2 and the cylinder 4 is filled and transferred, so that the mixture is vigorously stirred by frictional contact. As a result, the dendrites, or dendrites, generated during the solidification of the magnesium alloy are crushed and spheroidized into a thixotropic state,
It is sent inside the cylinder 4 to the tip. Since the injection hole 11 of the plunger cylinder 5 is closed by the stop valve 7,
The transferred thixotropic magnesium alloy is mainly stored in the plunger cylinder 5, and the amount thereof increases sequentially. The plunger 6 retracts according to the increased amount. The plunger 6 also retracts. The state in which a predetermined amount is stored, that is, the state in which the amount is measured, is K, K
Indicated by.
【0021】次に射出・押出機1のプランジャーシリン
ダ5の先端部を、閉じた固定金型61のスプルー63の
開口部に密着させて、射出孔11とスプルー63とを連
通状態にする。マグネシウム合金の貯留量が製品の形成
に必要な量になった時点でスクリュウ2の先端部をプラ
ンジャーシリンダ5の後端部に密着させる。これによ
り、プラスチックに比較して射出粘性の低いチクソ状態
のマグネシウム合金の逆流が完全に防止される。したが
って、逆流による圧力低下がなく、安定した高圧射出が
できる。また逆流がないので、計量の安定が約束され
る。次いで、吸引管路66のチェック弁65を開き、キ
ャビテイ64内を真空にする。そして直ちに止弁7を開
いて駆動装置3によりプランジャー6を最大4m/se
cの速度で先端方向に駆動する。これによりマグネシウ
ム合金は、プランジャーシリンダ5内から止弁7および
スプルー63を通ってキャビテイ64内に射出される。
Next, the tip end portion of the plunger cylinder 5 of the injection / extruder 1 is brought into close contact with the opening portion of the sprue 63 of the closed fixed mold 61 to bring the injection hole 11 and the sprue 63 into a communicating state. The tip of the screw 2 is brought into close contact with the rear end of the plunger cylinder 5 when the amount of stored magnesium alloy reaches the amount necessary for forming the product. This completely prevents the backflow of the magnesium alloy in the thixotropic state, which has a lower injection viscosity than that of plastic. Therefore, there is no pressure drop due to reverse flow, and stable high-pressure injection is possible. Also, since there is no backflow, stable measurement is guaranteed. Next, the check valve 65 of the suction pipe line 66 is opened, and the inside of the cavity 64 is evacuated. Immediately after that, the stop valve 7 is opened, and the drive device 3 moves the plunger 6 up to 4 m / se.
Drive in the tip direction at a speed of c. As a result, the magnesium alloy is injected from the plunger cylinder 5 into the cavity 64 through the stop valve 7 and the sprue 63.
【0022】キャビテイ64がマグネシウム合金で充満
された後、プランジャー6を押しだした状態で複合シリ
ンダプレス装置70のメインラム72に圧力をかけ、キ
ャビテイ64を密閉状態にして、アッパーラム71によ
り大きな圧力を加える。これによって、マグネシウム合
金が凝固収縮した分だけアッパーラム71が下降し、キ
ャビテイ64内のマグネシウム合金は、凝固完了時でも
内部に大きな収縮孔はもとより、微細なミクロキャビテ
イも非常に少ないものとなる。
After the cavity 64 is filled with the magnesium alloy, pressure is applied to the main ram 72 of the composite cylinder press device 70 while the plunger 6 is pushed out, the cavity 64 is hermetically sealed, and the upper ram 71 exerts a larger pressure. Add. As a result, the upper ram 71 descends as much as the magnesium alloy solidifies and contracts, and the magnesium alloy in the cavity 64 has very small microcavities as well as large contraction holes inside even when the solidification is completed.
【0023】次ぎに凝固完了後さらに下温し鍛造に適切
な温度摂氏400〜450度に達した後アッパーラム7
1に圧力をかけながら、メインラム72の圧力を抜く。
これにより、エヤハルト法の原理によりマグネシウム合
金は、上方へ押し出され、アッパーラム71を適切な位
置で止めることにより、カップ状の鍛造品Kを得ること
ができる。鍛造している状態は図2に示されている。ア
ッパーラム71を上昇させ、カップ状の鍛造品を取り出
す。なお、キャビテイ64を密閉状態にしてプランジャ
ー6、メインラム72、アッパーラム71に圧力をか
け、キャビテイ64内のマグネシウム合金が完全に凝固
させることもできる。これにより内部キャビテイの極め
て少ない鋳造品を得ることができる。凝固後メインラム
72、アッパーラム71およびプランジャー6の圧力を
抜き、ロアーラム73またはノックアウトラムを上昇さ
せて、鋳造品を取り出す。
Next, after the solidification is completed, the temperature is further lowered to reach a temperature suitable for forging of 400 to 450 ° C., and then the upper ram 7
While applying pressure to 1, the pressure of the main ram 72 is released.
As a result, the magnesium alloy is extruded upward by the principle of the Eyerhardt method, and the upper ram 71 is stopped at an appropriate position, whereby the cup-shaped forged product K can be obtained. The forged state is shown in FIG. The upper ram 71 is raised and the cup-shaped forged product is taken out. The magnesium alloy in the cavity 64 can be completely solidified by applying pressure to the plunger 6, the main ram 72, and the upper ram 71 with the cavity 64 sealed. As a result, it is possible to obtain a cast product with extremely low internal cavity. After solidification, the pressure of the main ram 72, the upper ram 71 and the plunger 6 is released, the lower ram 73 or the knockout ram is raised, and the cast product is taken out.
【0024】実施例1: 市販のアルミニウム合金(A
DC12)インゴットを使用してテストを行った。成分
組成は次の通りであった。 元素 割合 AL Bal Si 9.6/12.0 Cu 1.5/3.5 上記テストアルミニウム合金を、図1に示す射出・押出
機で金型のキャビテイ64に射出して密閉状態でアッパ
ーラム71で600N/mm2の圧力をかけた状態で凝
固させ、塊状製品(b)を得た。また、この状態からキ
ャビテイ64のアルミニウム合金の温度を下げ、摂氏4
80度でメインラム72の圧力を抜き、エヤハルト法に
よりアッパーラム71を下げ、カップ状の鍛造成形品
(c)を得た。なお、射出時のシリンダ4の温度は、温
度調節装置8、8、…で摂氏590度プラス・マイナス
摂氏2度に制御した。また、真空箱83の内部を20T
orrに制御した。射出速度は、プランジャー6の速度
が2m/secであった。さらにカップ状の鍛造成形品
(c)を摂氏480度で溶体化処理し、摂氏160度で
析出硬化処理を行い熱処理品(d)を得た。塊状製品
(b)、カップ状の鍛造成形品(c)および熱処理品
(d)の引張強度と伸びをテストした。その結果を図3
においてa’、b’およびd’でそれぞれ示す。また比
較のために真空箱83の内部を大気圧にして射出成形の
みで成形品(a)を得て、同様にテストした。その結果
を図3においてa’で示す。
Example 1 Commercially available aluminum alloy (A
DC12) The test was performed using an ingot. The component composition was as follows. Element ratio AL Bal Si 9.6 / 12.0 Cu 1.5 / 3.5 The above test aluminum alloy is injected into the cavity 64 of the mold by the injection / extruder shown in FIG. Was solidified under pressure of 600 N / mm 2 to obtain a lump product (b). Also, from this state, the temperature of the aluminum alloy in the cavity 64 is lowered to 4 degrees Celsius.
The pressure of the main ram 72 was released at 80 degrees, and the upper ram 71 was lowered by the Eyerhardt method to obtain a cup-shaped forged product (c). The temperature of the cylinder 4 at the time of injection was controlled to 590 degrees Celsius plus or minus 2 degrees Celsius by the temperature control devices 8, 8, .... In addition, the inside of the vacuum box 83 is 20T
Controlled to orr. As for the injection speed, the speed of the plunger 6 was 2 m / sec. Further, the cup-shaped forged product (c) was subjected to a solution treatment at 480 ° C. and a precipitation hardening treatment at 160 ° C. to obtain a heat-treated product (d). The tensile strength and elongation of the block product (b), the cup-shaped forged product (c) and the heat-treated product (d) were tested. The result is shown in Figure 3.
Are indicated by a ', b', and d ', respectively. For comparison, the inside of the vacuum box 83 was set to atmospheric pressure to obtain a molded product (a) only by injection molding, and the same test was performed. The result is shown by a'in FIG.
【0025】図3から明らかなように、真空雰囲気中で
射出成形し、凝固時にキャビテイ64を密閉状態にして
アッパーラム71で大きな圧力を加えて鋳造した塊状製
品(b)は、引張強度も伸びも改善されている。さらに
塊状製品(b)を鍛造加工して得られたカップ状の鍛造
成形品(c)および熱処理品(d)の機械的性質は、一
層向上していることがわかる。改善された理由として、
第1に真空雰囲気中でチクソトロピー状アルミニウム合
金を作り、真空のキャビテイ64に射出したので、アル
ミニウム合金が酸化されなかったこと、半凝固アルミニ
ウム合金にガスが混入しなかったこと等が考えられる。
第2に凝固時にアッパーラム71で大きな圧力を加えた
ことにより、ミクロキャビテイの発生が抑制されたこと
が考えられ、第3に鍛造することにより結晶粒の微細化
および僅かに残留するチクソキャビテイの閉孔に硬化が
あったものと考えられる。さらに、溶体化、再析出処理
をすることにより組織のミクロ的均一化、特に金属間化
合物を微細に分布させる上に大きな効果があったことを
挙げることができる。
As is apparent from FIG. 3, the bulk product (b), which was injection-molded in a vacuum atmosphere, was sealed with the cavity 64 at the time of solidification, and was applied with a large pressure by the upper ram 71, had an increased tensile strength. Has also been improved. Further, it can be seen that the mechanical properties of the cup-shaped forged product (c) and the heat-treated product (d) obtained by forging the block product (b) are further improved. The reason for the improvement is
First, since a thixotropic aluminum alloy was produced in a vacuum atmosphere and injected into the vacuum cavity 64, it is considered that the aluminum alloy was not oxidized and that the semisolid aluminum alloy was not mixed with gas.
Secondly, it is considered that generation of microcavity was suppressed by applying a large pressure with the upper ram 71 during solidification, and thirdly, by forging, refinement of crystal grains and a slight residual thixocavity. It is considered that the closed holes were hardened. Furthermore, it can be mentioned that the solutionization and reprecipitation treatment had a great effect on making the structure microscopically uniform, particularly in finely distributing the intermetallic compound.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上のように請求項1記載の発明による
と、棒状または粒状の低融点金属原料を1〜50Tor
rの真空中で溶解して不純物を除去するので、酸化を防
いで純度の高い原料を供給することができる。したがっ
て、多少不純物を含むリサイクル原料を使用することも
できる。また棒状または粒状の低融点金属原料が使用さ
れるので、従来のように例えばインゴットを機械的に加
工してペレット状に準備する必要もなく、安価に合金製
品または金属基複合材料製品を製造することができる。
さらには、スクリュウ・シリンダ装置には添加物も供給
されるので、添加物の混合量、質等を変えることによ
り、目的に合った所望の合金製品あるいは金属基複合材
料製品を容易に得ることができる効果も得られる。ま
た、チクソトロピー状の合金または添加物混合合金は、
スクリュウ・シリンダ装置で製造され、そして射出はス
クリュウ・シリンダ装置と同軸芯状に直列に配置された
プランジャー・シリンダ装置によって行われるので、こ
れらの装置の材料を目的に応じて選択することができ、
また目的に応じて温度コントロールをすることもでき、
本発明の実施に使用される製造装置の耐用年数は永いも
のとなる。さらには本発明によると、射出はプランジャ
ー・シリンダ装置によって行われるが、プランジャー・
シリンダ装置には、流動性の良いチクソトロピー状の合
金または添加物混合合金のみが蓄積されているので、射
出抵抗が小さく高速射出が可能となる効果が得られる。
すなわち比較的流動抵抗の大きい、未チクソトロピー状
の合金または添加物混合合金は、スクリュウ・シリンダ
装置のスクリュウのフライト間にあり、従来のようにス
クリュウを軸方向に駆動して射出すると、シリンダの内
壁との間に大きな抵抗が生じ、高速射出はできないが、
本発明によると射出はプランジャー・シリンダ装置のプ
ランジャーによって行われるので、例えば5m/sec
程度の高速射出が可能となり、チクソ状半凝固金属射出
成形で最も問題になる射出途中での流動性の低下が非常
に小さく、充填不足、ウエルドラインの発生、表面粗さ
不良等の製品不良がなくなる効果も得られる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the rod-shaped or granular low-melting-point metal raw material is used in an amount of 1 to 50 Torr.
Since the impurities are removed by melting in a vacuum of r, it is possible to prevent oxidation and supply a highly pure raw material. Therefore, it is possible to use a recycled raw material containing a small amount of impurities. Further, since a rod-shaped or granular low-melting-point metal raw material is used, it is not necessary to mechanically process an ingot to prepare it into a pellet shape as in the conventional case, and an alloy product or a metal matrix composite material product can be manufactured at low cost. be able to.
Furthermore, since additives are supplied to the screw / cylinder device, it is possible to easily obtain a desired alloy product or metal-based composite material product suitable for the purpose by changing the mixing amount and quality of the additives. The effect that can be obtained is also obtained. Further, the thixotropic alloy or additive mixed alloy,
Manufactured with screw-cylinder devices, and the injection is carried out by a plunger-cylinder device arranged coaxially in series with the screw-cylinder device, so that the material of these devices can be selected according to the purpose ,
You can also control the temperature according to your purpose,
The service life of the manufacturing equipment used to practice the invention is long. Furthermore, according to the invention, the injection is carried out by a plunger-cylinder device,
Since only the thixotropic alloy or the additive-mixed alloy having good fluidity is accumulated in the cylinder device, the injection resistance is small and the high-speed injection is possible.
That is, the unthixotropic alloy or additive-mixed alloy, which has a relatively large flow resistance, is between the flights of the screw of the screw / cylinder device, and when the screw is axially driven and injected as in the conventional case, the inner wall of the cylinder is injected. There is a great resistance between and, and high-speed injection is not possible,
According to the present invention, since the injection is performed by the plunger of the plunger / cylinder device, for example, 5 m / sec.
High-speed injection is possible, and the deterioration of fluidity during injection, which is the most problematic problem with thixomorphic semi-solid metal injection molding, is very small, resulting in product defects such as insufficient filling, weld lines, and surface roughness defects. There is also the effect of disappearing.
【0027】請求項2あるいは3記載の発明によると、
スクリュウ・シリンダ装置とプランジャー・シリンダ装
置あるいはこれらの装置と金型内が1〜50Torrに
減圧されているので、前述の効果に加えて、これらの装
置のシリンダ内でガスの巻き込みが起こらず、安定した
計量ができる効果が得られる。また、製品にガスの巻き
込みによるブローホールの発生もない。請求項4記載の
発明によると、添加物は固体状の破砕物、ペレット、粒
体、粉体、繊維状体のいずれか、あるいは2種以上の混
合状態で供給されるので、スクリュウ・シリンダ装置の
スクリュウで研磨、活性化され溶融金属との濡れ性が向
上し、容易に金属基複合材料を得ることができる。請求
項10記載の発明によると、請求項1記載の発明によっ
て得られる効果に加えて、射出完了と同時にプランジャ
ー・シリンダ装置のプランジャー、金型のキャビテイに
臨んでいるラム等により、射出されたチクソトロピー状
の合金または添加物混合合金に密閉状態で圧力をかける
ので、凝固による収縮分が変形されミクロキャビテイの
発生が防止され、均質な合金製品あるいは金属基複合材
料製品を得ることができる。また請求項11記載の発明
によると、上記効果に加えて、射出凝固が完了し鍛造温
度に下げてから、金型のキャビテイに臨んでいる複数個
のラムの圧力を適宜変化させ、金型内で鍛造するので、
組成変形、鋳造組織の破壊、熱処理等の相乗効果により
機械的性質に優れた例えばネットシェープあるいはニア
ネットシェープ成形品を一工程で製造できるという、本
発明特有の効果が得られる。
According to the invention of claim 2 or 3,
Since the screw / cylinder device and the plunger / cylinder device or these devices and the inside of the die are depressurized to 1 to 50 Torr, in addition to the above-mentioned effects, gas entrapment does not occur in the cylinders of these devices, The effect that stable measurement can be obtained is obtained. In addition, no blowholes are generated due to gas entrainment in the product. According to the invention of claim 4, the additive is supplied in any of solid crushed material, pellets, granules, powder, and fibrous material, or in a mixed state of two or more kinds. The metal-based composite material can be easily obtained by polishing and activating with the screw and improving the wettability with the molten metal. According to the invention as set forth in claim 10, in addition to the effect obtained by the invention as set forth in claim 1, at the same time as the completion of the injection, the injection is performed by the plunger of the plunger / cylinder device, the ram facing the cavity of the mold, or the like. Since the pressure is applied to the thixotropic alloy or the additive-mixed alloy in a closed state, the shrinkage due to solidification is deformed to prevent the generation of microcavity, and a homogeneous alloy product or a metal-based composite material product can be obtained. According to the invention of claim 11, in addition to the above effects, after the injection solidification is completed and the temperature is lowered to the forging temperature, the pressure of a plurality of rams facing the cavity of the mold is appropriately changed to Because it is forged with
The effect peculiar to the present invention is obtained in that, for example, a net shape or near net shape molded article having excellent mechanical properties can be produced in one step by the synergistic effect of composition deformation, casting structure destruction, heat treatment and the like.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の製造装置の実施例を示す図で、計量が
終わった状態で示す断面図である。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of a manufacturing apparatus of the present invention and is a cross-sectional view showing a state where weighing is finished.
【図2】本発明の製造装置の実施例を示す図で、射出が
終わって鍛造している状態を示す断面図である。
FIG. 2 is a view showing an embodiment of the manufacturing apparatus of the present invention, and is a cross-sectional view showing a state in which forging is completed after injection.
【図3】本実施例の成形品と、比較成形品との機械的性
質を比較して示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a comparison between the mechanical properties of the molded product of this example and the comparative molded product.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
1 射出・押出機 2
スクリュウ 4 シリンダ 5
プランジャーシリンダ 6 プランジャー 20
溶融合金材料供給装置 21 溶融炉 40
添加物供給装置 60 金型 64
キャビテイ 70 複合シリンダプレス装置 71
アッパラム 72 メインラム 80
真空引装置 83 真空箱
1 injection and extruder 2
Screw 4 Cylinder 5
Plunger cylinder 6 Plunger 20
Molten alloy material supply device 21 Melting furnace 40
Additive supply device 60 Mold 64
Cavity 70 Combined cylinder press device 71
Upper ram 72 Main ram 80
Vacuuming device 83 Vacuum box
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成5年9月13日[Submission date] September 13, 1993
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項1[Name of item to be corrected] Claim 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0004[Correction target item name] 0004
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0004】さらには、前述の文献に記載されている射
出成形機も、公表特許公報3−504830号に開示さ
れている射出成形機も共に、プラスチック用射出成形機
と同様な構造をしているので、プラスチックと著しく溶
融粘性状態の異なる金属を正確に計量し、そして逆流を
抑えて金型に射出することは困難である。また従来の製
造方法によると、合金原料は余熱はされているが単に余
熱されているだけで、ペレット状の合金原料は、シリン
ダ内で粉砕され、そして溶融されるので粉砕、溶融する
ために比較的大きな摩擦力と剪断力とを与えなければな
らず、スクリュウ、シリンダ等を構成するための材料
に、高温時の大きな強度、靱性が求められるが、このよ
うな材料は入手困難であるという問題もある。さらに
は、予熱ホッパに収納されている合金原料の特性そのま
まの製品は得ることができるが、特性に変化を持たせた
特徴のある製品を簡単に得ることができないという問題
もある。またシリンダは、ニッケル基合金から形成され
ているので、高温強度は確保されているが、熱伝導率が
低く且つ透磁率が悪いので、インダクションヒータで加
熱される場合は、加熱効率が悪く加熱制御の点に問題が
生じる。さらには、射出シリンダ内にアルゴンガスが導
入されているので、合金原料の酸化は防止されている。
しかしながら、アルゴンガスが充分に脱気できずに残留
して溶融金属に気泡が混入すると、計量が不安定に
る。また製品内に気泡を発生させる原因にもなる。さら
には従来の成形方法では、金型のキャビテイに対する対
策が格別に取られておらず、大気中で半凝固金属がキャ
ビテイへ充填されるので、充填が完全ではなく、かつ気
泡の巻き込みの原因にもなる。また前述の特公平2−1
5620号にはシキソトロピー合金を鍛造することがで
きる旨記載されているが、具体的な鍛造方法は示されて
おらず、冷却したシキソトロピー合金を再度鍛造温度に
加熱して鍛造しなければならず、多量のエネルギと、鍛
造するための格別の装置を必要とする欠点もある。
Furthermore, both the injection molding machine described in the above-mentioned document and the injection molding machine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-504830 have the same structure as the injection molding machine for plastics. Therefore, it is difficult to accurately measure a metal whose melting and viscous state is significantly different from that of plastic, and suppress the backflow to inject the metal into the mold. Further, according to the conventional manufacturing method, the alloy raw material is preheated, but it is simply preheated, and the pelletized alloy raw material is crushed and melted in the cylinder. Large frictional force and shearing force must be given, and materials for forming screws, cylinders, etc. are required to have high strength and toughness at high temperatures, but such materials are difficult to obtain. There is also. Further, although a product with the characteristics of the alloy raw material stored in the preheating hopper can be obtained, there is also a problem that a product with a characteristic having a change in characteristics cannot be easily obtained. Also, since the cylinder is made of a nickel-based alloy, high temperature strength is ensured, but its thermal conductivity is low and its magnetic permeability is poor, so when it is heated by an induction heater, heating efficiency is poor and heating control is performed. There is a problem with. Furthermore, since the argon gas is introduced into the injection cylinder, oxidation of the alloy raw material is prevented.
However, when the argon gas is sufficiently bubbles in the molten metal remains unable degassing is mixed, metering it unstable
It It also causes bubbles in the product. Furthermore, in the conventional molding method, no special measures have been taken against the cavity of the mold, and the semi-solid metal is filled into the cavity in the atmosphere, so that the filling is not complete and causes the inclusion of bubbles. Also becomes. In addition, the above-mentioned Japanese Patent Fair 2-1
No. 5620 describes that a thixotropic alloy can be forged, but no specific forging method is shown, and the cooled thixotropic alloy must be heated again to the forging temperature for forging, It also has the drawback of requiring a large amount of energy and special equipment for forging.
【手続補正3】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0006[Correction target item name] 0006
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、棒状又は粒状の低融点金属原料を1〜50
Torrの真空圧中で溶解して不純物を除去した後、溶
融状態でスクリュウ・シリンダ装置に供給すると共に添
加物を供給し、前記低融点金属原料の固相線温度以上で
液相線温度以下に保持した状態で前記スクリュウ・シリ
ンダ装置のスクリュウを駆動して前記低融点金属原料を
一部凝固させ、凝固時に発生する樹枝状晶を剪断作用に
より破砕、微細球状化させてチクソトロピー状の合金ま
たは添加物混合合金を作り、これを前記スクリュウ・シ
リンダ装置と同軸芯状に直列に配置されたプランジャー
・シリンダ装置に導入し、さらにスクリュウ(2)をプ
ランジャー・シリンダ装置(5、6)の端面に押しつけ
チクソトロピー状の合金または添加物混合合金がシリン
ダ(4)内へ逆流するのを防止し、次いで前記プランジ
ャー・シリンダ装置のプランジャーによって金型のキャ
ビテイへ射出して合金製品または金属基複合材料製品を
得るように構成される。請求項2記載の発明は、スクリ
ュウ・シリンダ装置とプランジャー・シリンダ装置のシ
リンダ内を1〜50Torrの真空圧にして、また請求
項3記載の発明は、スクリュウ・シリンダ装置とプラン
ジャー・シリンダ装置のシリンダ内と、金型内を1〜5
0Torrの真空圧にして合金製品または金属基複合材
料製品を得るように構成される。そして請求項4記載の
発明は、添加物を固体状の破砕物、ペレット、粒体、粉
体、繊維状体のいずれかの状態、あるいは2種以上の混
合状態で供給するように構成される。請求項5記載の製
造装置に関する発明は、低融点金属原料をチクソトロピ
ー化するスクリュウ・シリンダ装置と、チクソトロピー
化された材料を射出するプランジャー・シリンダ装置と
からなり、前記プランジャー・シリンダ装置は、前記ス
クリュウ・シリンダ装置に同軸芯状に直列に配置されて
いる。請求項6記載の発明は、棒状又は粒状の低融点金
属原料を溶解して不純物を除去する溶融炉と、添加物供
給装置と、溶融状態の低融点金属原料と添加物とが供給
されるスクリュウ・シリンダ装置と、該スクリュウ・シ
リンダ装置で得られるチクソトロピー状の合金または添
加物混合合金を射出するプランジャー・シリンダ装置
と、合金製品または金属基複合材料製品を得る成形する
金型装置とを備え、少なくとも前記溶融炉は、1〜50
Torrの真空圧下に配置されていると共に、前記プラ
ンジャー・シリンダ装置は、前記スクリュウ・シリンダ
装置に同軸芯状に直列に配置されている。そして請求項
7〜9記載の発明は、スクリュウ・シリンダ装置のシリ
ンダは、熱伝導性の高い鉄基合金から形成され、その内
面はコバルト基合金、ニッケル基合金、サーメット等の
耐熱性材料でライニングされていると共に、前記スクリ
ュウ・シリンダ装置のスクリュウは、鉄基合金、サーメ
ット、セラミック等の溶融状態の低融点金属と反応しな
い材料から構成され、またプランジャー・シリンダ装置
のシリンダは、摂氏620度で2500Kg/cm
圧力に耐えるインコネル718等のNi基合金から形成
され、その内面はコバルト基合金、ニッケル基合金、サ
ーメット、セラミック等の耐熱性材料で形成されている
ライナーで焼きばめされていると共に、前記プランジャ
ー・シリンダ装置のプランジャーは、鉄基合金、サーメ
ット、ほう化物系セラミック等の溶融状態の低融点金属
と低反応の材料から構成され、さらにはスクリュウ・シ
リンダ装置と、プランジャー・シリンダ装置は同軸芯状
に直列に配置され、前記スクリュウ・シリンダ装置のス
クリュウは、射出時に前記プランジャー・シリンダ装置
のシリンダ端部に密着されるように構成されていると共
に、前記プランジャー・シリンダ装置のプランジャー
は、該プランジャー・シリンダ装置のシリンダ内と、前
記スクリュウ・シリンダ装置のスクリュウに同芯状に形
成されているシリンダ状ガイド部との間を往復駆動され
るように構成されている。そして請求項10記載の発明
は、請求項1記載の方法により、プランジャー・シリン
ダ装置のプランジャーによって金型のキャビテイへ射出
し、射出完了と同時に前記プランジャー・シリンダ装置
のプランジャー、前記キャビテイに臨んでいるラム等に
より、射出されたチクソトロピー状の合金または添加物
混合合金に密閉状態で圧力をかけ、凝固による収縮分を
変形させてミクロキャビテイの発生を防止して合金製品
または金属基複合材料製品を得るように、また請求項1
1記載の発明は、プランジャー・シリンダ装置のプラン
ジャーによって金型のキャビテイへ射出し、射出凝固が
完了し鍛造温度に下げてから、前記金型のキャビテイに
臨んでいる複数個のラムの圧力を適宜変化させ、前記金
型内で鍛造して合金製品または金属基複合材料製品を得
るように構成される。
In order to achieve the above object, the present invention uses a rod-shaped or granular low melting point metal raw material in an amount of 1 to 50.
After removing the impurities by melting in a vacuum pressure of Torr, they are supplied in a molten state to a screw / cylinder device, and also additives are added, so that the temperature is not lower than the liquidus temperature but not lower than the solidus temperature of the low melting point metal raw material. The screw of the screw / cylinder device is driven while being held to partially solidify the low-melting-point metal raw material, and dendrites generated during solidification are crushed by shearing action, finely spheroidized to form a thixotropic alloy or addition. Alloy mixture is prepared and introduced into a plunger / cylinder device which is coaxially arranged in series with the screw / cylinder device, and the screw (2) is further pushed.
Pressed on the end face of the Langer cylinder device (5, 6)
Thixotropic alloys or additive-mixed alloys
It is configured to prevent backflow into the die (4) and then to be injected into the cavity of the mold by the plunger of the plunger-cylinder device to obtain an alloy product or a metal matrix composite product. The invention according to claim 2 provides a vacuum pressure of 1 to 50 Torr in the cylinders of the screw cylinder device and the plunger cylinder device, and the invention according to claim 3 provides the screw cylinder device and the plunger cylinder device. 1 to 5 in the cylinder and mold
It is configured to apply a vacuum pressure of 0 Torr to obtain an alloy product or a metal matrix composite product. The invention according to claim 4 is configured so that the additive is supplied in any state of solid crushed material, pellets, granules, powder, and fibrous bodies, or in a mixed state of two or more kinds. . The invention relating to the manufacturing apparatus according to claim 5 comprises a screw / cylinder device for thixotropically transforming a low-melting-point metal raw material, and a plunger / cylinder device for injecting a thixotropic material, wherein the plunger / cylinder device is The screw and cylinder devices are coaxially arranged in series. According to a sixth aspect of the present invention, a melting furnace for melting a rod-shaped or granular low-melting-point metal raw material to remove impurities, an additive supply device, and a screw to which the low-melting-point metal raw material in a molten state and the additive are supplied.・ Cylinder device, plunger / cylinder device for injecting thixotropic alloy or additive mixed alloy obtained by the screw / cylinder device, and mold device for forming alloy product or metal matrix composite material product , At least the melting furnace is 1 to 50
The plunger / cylinder device is arranged under a vacuum pressure of Torr, and is coaxially arranged in series with the screw / cylinder device. According to the invention described in claims 7 to 9, the cylinder of the screw / cylinder device is formed of an iron-based alloy having high thermal conductivity, and the inner surface thereof is lined with a heat-resistant material such as a cobalt-based alloy, a nickel-based alloy, or cermet. In addition, the screw of the screw / cylinder device is made of a material that does not react with a low-melting-point metal in a molten state, such as an iron-based alloy, cermet, or ceramic, and the cylinder of the plunger / cylinder device is 620 degrees Celsius. It is made of a Ni-based alloy such as Inconel 718 that withstands a pressure of 2500 Kg / cm 2 and its inner surface is shrink-fitted with a liner made of a heat-resistant material such as a cobalt-based alloy, a nickel-based alloy, cermet, or ceramic. In addition, the plunger of the plunger / cylinder device is made of iron-based alloy, cermet. , A boride-based ceramic or the like in a molten low-melting metal and a low-reaction material, and the screw / cylinder device and the plunger / cylinder device are coaxially arranged in series, and the screw / cylinder device is used. Of the screw is configured to be in close contact with the cylinder end portion of the plunger / cylinder device at the time of injection, and the plunger of the plunger / cylinder device is provided in the cylinder of the plunger / cylinder device. The screw of the screw / cylinder device is configured to be reciprocally driven between a cylindrical guide portion formed concentrically with the screw. According to a tenth aspect of the present invention, by the method of the first aspect, the plunger of the plunger / cylinder device injects into the cavity of the mold, and upon completion of the injection, the plunger of the plunger / cylinder device and the cavity. The injected thixotropic alloy or additive mixed alloy is pressed in a sealed state by a ram or the like facing the metal alloy to deform the shrinkage due to solidification to prevent the occurrence of microcavity and alloy product or metal matrix composite. To obtain a material product, also claim 1.
In the invention described in 1, the pressure of a plurality of rams facing the cavity of the mold is injected into the cavity of the mold by the plunger of the plunger / cylinder device, the injection solidification is completed and the temperature is lowered to the forging temperature. Is appropriately changed and forged in the mold to obtain an alloy product or a metal matrix composite product.
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0010】シリンダ4の一方の先端部にはフランジ1
2を備えている。そしてこのフランジ12にプランジャ
ーシリンダ5のフランジ14がボルトナットのような固
着手段により取り付けられ、プランジャーシリンダ5は
シリンダ4に直列的に配置されている。プランジャーシ
リンダ5の先端部寄りには止弁7が介装されている。こ
の止弁7によりプランジャーシリンダ5内の溶融合金あ
るいは添加物混合合金の外部への流出が防止されると共
に、シリンダ4内とプランジャーシリンダ5内の真空が
保たれる。プランジャーシリンダ5の先端部には射出孔
11が設けられている。このように構成されているプラ
ンジャーシリンダ5は、摂氏620度で2500Kg/
cmの圧力に耐えるユディメット700(Udime
t700)、インコネル718等のニッケル基合金から
形成され、その内面はコバルト基合金、ニッケル基合
金、サーメット、セラミック等の耐熱性材料で形成され
ているライナーが焼きばめされている。
A flange 1 is provided at one end of the cylinder 4.
Equipped with 2. The flange 14 of the plunger cylinder 5 is attached to the flange 12 by a fixing means such as a bolt and nut, and the plunger cylinder 5 is arranged in series with the cylinder 4. A stop valve 7 is provided near the tip of the plunger cylinder 5. The stop valve 7 prevents the molten alloy or the additive-mixed alloy in the plunger cylinder 5 from flowing out, and maintains the vacuum in the cylinder 4 and the plunger cylinder 5. An injection hole 11 is provided at the tip of the plunger cylinder 5. The plunger cylinder 5 configured in this way is 2500 kg / 620 ° C.
Yudimetto 700 to withstand the pressure of cm 2 (Udime
t700) , a liner formed of a nickel-based alloy such as Inconel 718, and the inner surface of which is made of a heat-resistant material such as a cobalt-based alloy, a nickel-based alloy, cermet, or ceramic is shrink-fitted.
【手続補正5】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0019[Correction target item name] 0019
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0019】一方、炭化珪素粉末Tは、添加物供給装置
40の二次ホッパ41に設けられているロータリーフィ
ーダ42により適切に制御された量が供給管43、固形
添加物供給開口部10を通じてシリンダ4に供給され
る。温度調節器8、8、…を作動して、シリンダ4の温
度をマグネシウム合金AZ91Dの固相線温度摂氏49
0度以上、液相線温度摂氏610度以下に制御する。そ
うして、スクリュウ2を先端まで押した状態で回転駆動
する。
On the other hand, the amount of silicon carbide powder T, which is appropriately controlled by the rotary feeder 42 provided in the secondary hopper 41 of the additive supply device 40, is supplied to the cylinder through the supply pipe 43 and the solid additive supply opening 10. 4 is supplied. The temperature of the cylinder 4 is set to 49 degrees Celsius of the solidus temperature of the magnesium alloy AZ91D by operating the temperature controllers 8, 8, ....
The liquidus temperature is controlled to 0 ° C or higher and 610 ° C or lower. Then, the screw 2 is rotationally driven while being pushed to the tip.
【手続補正6】[Procedure correction 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0021[Correction target item name] 0021
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0021】次に射出・押出機1のプランジャーシリン
ダ5の先端部を、閉じた固定金型61のスプルー63の
開口部に密着させて、射出孔11とスプルー63とを連
通状態にする。マグネシウム合金の貯留量が製品の形成
に必要な量になった時点でスクリュウ2の先端部をプラ
ンジャーシリンダ5の後端部に密着させる。これによ
り、プラスチックに比較して射出粘性の低いチクソ状態
のマグネシウム合金の逆流が完全に防止される。したが
って、逆流による圧力低下がなく、安定した高圧射出が
できる。また逆流がないので、計量の安定が約束され
る。次いで、吸引管路66のチェック弁65を開き、キ
ャビテイ64内を真空にする。そして直ちに止弁7を開
いて駆動装置3によりプランジャー6を最大5m/se
cの速度で先端方向に駆動する。これによりマグネシウ
ム合金は、プランジャーシリンダ5内から止弁7および
スプルー63を通ってキャビテイ64内に射出される。
Next, the tip end portion of the plunger cylinder 5 of the injection / extruder 1 is brought into close contact with the opening portion of the sprue 63 of the closed fixed mold 61 to bring the injection hole 11 and the sprue 63 into a communicating state. The tip of the screw 2 is brought into close contact with the rear end of the plunger cylinder 5 when the amount of stored magnesium alloy reaches the amount necessary for forming the product. This completely prevents the backflow of the magnesium alloy in the thixotropic state, which has a lower injection viscosity than that of plastic. Therefore, there is no pressure drop due to reverse flow, and stable high-pressure injection is possible. Also, since there is no backflow, stable measurement is guaranteed. Next, the check valve 65 of the suction pipe line 66 is opened, and the inside of the cavity 64 is evacuated. Immediately after that, the stop valve 7 is opened, and the drive device 3 moves the plunger 6 up to 5 m 2 / se.
Drive in the tip direction at a speed of c. As a result, the magnesium alloy is injected from the plunger cylinder 5 into the cavity 64 through the stop valve 7 and the sprue 63.
【手続補正7】[Procedure Amendment 7]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0023[Name of item to be corrected] 0023
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0023】次ぎに凝固完了後さらに下温し鍛造に適切
な温度に達した後アッパーラム71に圧力をかけなが
ら、メインラム72の圧力を抜く。これにより、エヤハ
ルト法の原理によりマグネシウム合金は、上方へ押し出
され、アッパーラム71を適切な位置で止めることによ
り、カップ状の鍛造品Kを得ることができる。鍛造して
いる状態は図2に示されている。アッパーラム71を上
昇させ、カップ状の鍛造品を取り出す。なお、キャビテ
イ64を密閉状態にしてプランジャー6、メインラム7
2、アッパーラム71に圧力をかけ、キャビテイ64内
のマグネシウム合金が完全に凝固させることもできる。
これにより内部キャビテイの極めて少ない鋳造品を得る
ことができる。凝固後メインラム72、アッパーラム7
1およびプランジャー6の圧力を抜き、ロアーラム73
またはノックアウトラムを上昇させて、鋳造品を取り出
す。
Next, after the solidification is completed, further lowering the temperature is suitable for forging.
While applying pressure to the upper ram 71 after us, such temperature, removing the pressure of the main ram 72. As a result, the magnesium alloy is extruded upward by the principle of the Eyerhardt method, and the upper ram 71 is stopped at an appropriate position, whereby the cup-shaped forged product K can be obtained. The forged state is shown in FIG. The upper ram 71 is raised and the cup-shaped forged product is taken out. The cavity 64 is sealed and the plunger 6 and the main ram 7 are closed.
2. Pressure can be applied to the upper ram 71 to completely solidify the magnesium alloy in the cavity 64.
As a result, it is possible to obtain a cast product with extremely low internal cavity. After solidification Main ram 72, Upper ram 7
1 and the pressure of the plunger 6 are released, and the lower ram 73
Or raise the knockout ram and take out the casting.
【手続補正8】[Procedure Amendment 8]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0024[Name of item to be corrected] 0024
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0024】実施例1: 市販のアルミニウム合金(A
DC12)インゴットを使用してテストを行った。成分
組成は次の通りであった。 元素 割合 AL Bal Si 9.6/12.0 Cu 1.5/3.5 上記テストアルミニウム合金を、図1に示す射出・押出
機で金型のキャビテイ64に射出して密閉状態でアッパ
ーラム71で600N/mmの圧力をかけた状態で凝
固させ、塊状製品(b)を得た。また、この状態からキ
ャビテイ64のアルミニウム合金の温度を下げ、摂氏4
80度でメインラム72の圧力を抜き、エヤハルト法に
よりアッパーラム71を下げ、カップ状の鍛造成形品
(c)を得た。なお、射出時のシリンダ4の温度は、温
度調節装置8、8、…で摂氏590度プラス・マイナス
摂氏2度に制御した。また、真空箱83の内部を20T
orrに制御した。射出速度は、プランジャー6の速度
が2m/secであった。さらにカップ状の鍛造成形品
(c)を摂氏480度で溶体化処理し、摂氏160度で
析出硬化処理を行い熱処理品(d)を得た。塊状製品
(b)、カップ状の鍛造成形品(c)および熱処理品
(d)の引張強度と伸びをテストした。その結果を図3
においてb’、c’およびd’でそれぞれ示す。また比
較のために真空箱83の内部を大気圧にして射出成形の
みで成形品(a)を得て、同様にテストした。その結果
を図3においてa’で示す。
Example 1 Commercially available aluminum alloy (A
DC12) The test was performed using an ingot. The component composition was as follows. Element ratio AL Bal Si 9.6 / 12.0 Cu 1.5 / 3.5 The above test aluminum alloy is injected into the cavity 64 of the mold by the injection / extruder shown in FIG. 1 and the upper ram 71 is hermetically sealed. Was solidified under a pressure of 600 N / mm 2 to obtain a lump product (b). Also, from this state, the temperature of the aluminum alloy in the cavity 64 is lowered to 4 degrees Celsius.
The pressure of the main ram 72 was released at 80 degrees, and the upper ram 71 was lowered by the Eyerhardt method to obtain a cup-shaped forged product (c). The temperature of the cylinder 4 at the time of injection was controlled to 590 degrees Celsius plus or minus 2 degrees Celsius by the temperature control devices 8, 8, .... In addition, the inside of the vacuum box 83 is 20T
Controlled to orr. As for the injection speed, the speed of the plunger 6 was 2 m / sec. Further, the cup-shaped forged product (c) was subjected to a solution treatment at 480 ° C. and a precipitation hardening treatment at 160 ° C. to obtain a heat-treated product (d). The tensile strength and elongation of the block product (b), the cup-shaped forged product (c) and the heat-treated product (d) were tested. The result is shown in Figure 3.
Are indicated by b ′, c ′ and d ′, respectively. For comparison, the inside of the vacuum box 83 was set to atmospheric pressure to obtain a molded product (a) only by injection molding, and the same test was performed. The result is shown by a'in FIG.
【手続補正9】[Procedure Amendment 9]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0025[Name of item to be corrected] 0025
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0025】図3から明らかなように、真空雰囲気中で
射出成形し、凝固時にキャビテイ64を密閉状態にして
アッパーラム71で大きな圧力を加えて鋳造した塊状製
品(b)は、引張強度も伸びも改善されている。さらに
塊状製品(b)を鍛造加工して得られたカップ状の鍛造
成形品(c)および熱処理品(d)の機械的性質は、一
層向上していることがわかる。改善された理由として、
第1に真空雰囲気中でチクソトロピー状アルミニウム合
金を作り、真空のキャビテイ64に射出したので、アル
ミニウム合金が酸化されなかったこと、半凝固アルミニ
ウム合金にガスが混入しなかったこと等が考えられる。
第2に凝固時にアッパーラム71で大きな圧力を加えた
ことにより、ミクロキャビテイの発生が抑制されたこと
が考えられ、第3に鍛造することにより結晶粒の微細化
および僅かに残留するミクロキャビテイの閉孔に効果
あったものと考えられる。さらに、溶体化、再析出処理
をすることにより組織のミクロ的均一化、特に金属間化
合物を微細に分布させる上に大きな効果があったことを
挙げることができる。
As is apparent from FIG. 3, the bulk product (b), which was injection-molded in a vacuum atmosphere, was sealed with the cavity 64 at the time of solidification, and was applied with a large pressure by the upper ram 71, had an increased tensile strength. Has also been improved. Further, it can be seen that the mechanical properties of the cup-shaped forged product (c) and the heat-treated product (d) obtained by forging the block product (b) are further improved. The reason for the improvement is
First, since a thixotropic aluminum alloy was produced in a vacuum atmosphere and injected into the vacuum cavity 64, it is considered that the aluminum alloy was not oxidized and that the semisolid aluminum alloy was not mixed with gas.
By the addition of large pressure at the upper ram 71 during solidification Second, the generation of micro-cavity Tei is suppressed is considered, the crystal grains finer and slightly remaining micro cavity by forging the third It is thought that this was effective in closing the holes. Furthermore, it can be mentioned that the solutionization and reprecipitation treatment had a great effect on making the structure microscopically uniform, particularly in finely distributing the intermetallic compound.
【手続補正10】[Procedure Amendment 10]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0026[Correction target item name] 0026
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0026】[0026]
【発明の効果】以上のように請求項1記載の発明による
と、棒状または粒状の低融点金属原料を1〜50Tor
rの真空中で溶解して不純物を除去するので、酸化を防
いで純度の高い原料を供給することができる。したがっ
て、多少不純物を含むリサイクル原料を使用することも
できる。また棒状または粒状の低融点金属原料が使用さ
れるので、従来のように例えばインゴットを機械的に加
工してペレット状に準備する必要もなく、安価に合金製
品または金属基複合材料製品を製造することができる。
さらには、スクリュウ・シリンダ装置には添加物も供給
されるので、添加物の混合量、質等を変えることによ
り、目的に合った所望の合金製品あるいは金属基複合材
料製品を容易に得ることができる効果も得られる。ま
た、チクソトロピー状の合金または添加物混合合金は、
スクリュウ・シリンダ装置で製造され、そして射出はス
クリュウ・シリンダ装置と同軸芯状に直列に配置された
プランジャー・シリンダ装置によって行われるので、こ
れらの装置の材料を目的に応じて選択することができ、
また目的に応じて温度コントロールをすることもでき、
本発明の実施に使用される製造装置の耐用年数は永いも
のとなる。また、本発明によると、スクリュウをプラン
ジャー・シリンダ装置の端面に押しつけチクソトロピー
状の合金または添加物混合合金がシリンダ内へ逆流する
のを防止して射出するので、シリンダ内への逆流による
圧力低下がなく、安定した高圧射出ができる。またシリ
ンダ内への逆流がないので、計量の安定が約束される効
果もある。さらには本発明によると、射出はプランジャ
ー・シリンダ装置によって行われるが、プランジャー・
シリンダ装置には、流動性の良いチクソトロピー状の合
金または添加物混合合金のみが蓄積されているので、射
出抵抗が小さく高速射出が可能となる効果が得られる。
すなわち比較的流動抵抗の大きい、未チクソトロピー状
の合金または添加物混合合金は、スクリュウ・シリンダ
装置のスクリュウのフライト間にあり、従来のようにス
クリュウを軸方向に駆動して射出すると、シリンダの内
壁との間に大きな抵抗が生じ、高速射出はできないが、
本発明によると射出はプランジャー・シリンダ装置のプ
ランジャーによって行われるので、例えば5m/sec
程度の高速射出が可能となり、チクソ状半凝固金属射出
成形で最も問題になる射出途中での流動性の低下が非常
に小さく、充填不足、ウエルドラインの発生、表面粗さ
不良等の製品不良がなくなる効果も得られる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the rod-shaped or granular low-melting-point metal raw material is used in an amount of 1 to 50 Torr.
Since the impurities are removed by melting in a vacuum of r, it is possible to prevent oxidation and supply a highly pure raw material. Therefore, it is possible to use a recycled raw material containing a small amount of impurities. Further, since a rod-shaped or granular low-melting-point metal raw material is used, it is not necessary to mechanically process an ingot to prepare it into a pellet shape as in the conventional case, and an alloy product or a metal matrix composite material product can be manufactured at low cost. be able to.
Furthermore, since additives are supplied to the screw / cylinder device, it is possible to easily obtain a desired alloy product or metal-based composite material product suitable for the purpose by changing the mixing amount and quality of the additives. The effect that can be obtained is also obtained. Further, the thixotropic alloy or additive mixed alloy,
Manufactured with screw-cylinder devices, and the injection is carried out by a plunger-cylinder device arranged coaxially in series with the screw-cylinder device, so that the material of these devices can be selected according to the purpose ,
You can also control the temperature according to your purpose,
The service life of the manufacturing equipment used to practice the invention is long. Also, according to the present invention, the screw is planned.
Thixotropy pressed against the end surface of a jar / cylinder device
-Like alloy or additive mixed alloy flows back into the cylinder
Since it is prevented and is injected, backflow into the cylinder
Stable high-pressure injection without pressure drop. See you
Since there is no backflow into the battery, the effect of ensuring stable weighing is guaranteed.
There is also a fruit. Furthermore, according to the invention, the injection is carried out by a plunger-cylinder device,
Since only the thixotropic alloy or the additive-mixed alloy having good fluidity is accumulated in the cylinder device, the injection resistance is small and the high-speed injection is possible.
That is, the unthixotropic alloy or additive-mixed alloy, which has a relatively large flow resistance, is between the flights of the screw of the screw / cylinder device, and when the screw is axially driven and injected as in the conventional case, the inner wall of the cylinder is injected. There is a great resistance between and, and high-speed injection is not possible,
According to the present invention, since the injection is performed by the plunger of the plunger / cylinder device, for example, 5 m / sec.
High-speed injection is possible, and the deterioration of fluidity during injection, which is the most problematic problem with thixomorphic semi-solid metal injection molding, is very small, resulting in product defects such as insufficient filling, weld lines, and surface roughness defects. There is also the effect of disappearing.
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B22D 18/02 M B29C 45/50 9156−4F C22C 1/02 501 B 9269−4K 1/09 A Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location B22D 18/02 M B29C 45/50 9156-4F C22C 1/02 501 B 9269-4K 1/09 A

Claims (11)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 棒状又は粒状の低融点金属原料を1〜5
    0Torrの真空圧中又は不活性雰囲気中で溶解して不純
    物を除去した後、溶融状態でスクリュウ・シリンダ装置
    (2、4)に供給すると共に添加物を供給し、前記低融
    点金属原料の固相線温度以上で液相線温度以下に保持し
    た状態で前記スクリュウ・シリンダ装置(2、4)のス
    クリュウ(2)を駆動して前記低融点金属原料を一部凝
    固させ、凝固時に発生する樹枝状晶を剪断作用により破
    砕、微細球状化させてチクソトロピー状の合金または添
    加物混合合金を作り、これを前記スクリュウ・シリンダ
    装置(2、4)と同軸芯状に直列に配置されたプランジ
    ャー・シリンダ装置(5、6)に導入し、次いで前記プ
    ランジャー・シリンダ装置(5、6)のプランジャー
    (6)によって金型のキャビテイ(64)へ射出して合
    金製品または金属基複合材料製品を得ることを特徴とす
    る低融点金属製品の製造方法。
    1. A rod-shaped or granular low-melting-point metal raw material is used in an amount of 1-5.
    After removing impurities by melting in a vacuum pressure of 0 Torr or in an inert atmosphere, the molten state is supplied to the screw / cylinder device (2, 4) and the additive, and the solid phase of the low melting point metal raw material is supplied. The screw (2) of the screw / cylinder device (2, 4) is driven in a state of being kept above the liquidus temperature and above the linear temperature to partially solidify the low-melting-point metal raw material, resulting in a dendritic form generated during solidification. Crystals are crushed by shearing action to form fine spheroids to form thixotropic alloys or additive-mixed alloys, which are arranged in series with the screw / cylinder device (2, 4) coaxially in series. It is introduced into the device (5, 6) and then injected into the cavity (64) of the mold by the plunger (6) of the plunger-cylinder device (5, 6) to produce an alloy product or a metal matrix. Method for producing a low melting point metal product, characterized in that to obtain a material product.
  2. 【請求項2】 請求項1記載のスクリュウ・シリンダ装
    置(2、4)とプランジャー・シリンダ装置(5、6)
    のシリンダ(4、5)内を1〜50Torrの真空圧にし
    て合金製品または金属基複合材料製品を得る、低融点金
    属製品の製造方法。
    2. The screw cylinder device (2, 4) and the plunger cylinder device (5, 6) according to claim 1.
    A method for producing a low melting point metal product, wherein an alloy product or a metal matrix composite material product is obtained by applying a vacuum pressure of 1 to 50 Torr in the cylinders (4, 5).
  3. 【請求項3】 請求項1記載のスクリュウ・シリンダ装
    置(2、4)とプランジャー・シリンダ装置(5、6)
    のシリンダ(4、5)内と、金型(64)内を1〜50
    Torrの真空圧にして合金製品または金属基複合材料製
    品を得る、低融点金属製品の製造方法。
    3. The screw cylinder device (2, 4) and the plunger cylinder device (5, 6) according to claim 1.
    1 to 50 in the cylinder (4, 5) and in the mold (64)
    A method for producing a low melting point metal product, wherein an alloy product or a metal matrix composite material product is obtained by applying a vacuum pressure of Torr.
  4. 【請求項4】 請求項1〜3項いずれかの1項に記載の
    添加物を、固体状の破砕物、ペレット、粒体、粉体、繊
    維状体のいずれかの状態、あるいは2種以上の混合状態
    で供給する合金製品または金属基複合材料製品を得る、
    低融点金属製品の製造方法。
    4. The additive according to any one of claims 1 to 3 in any state of solid crushed material, pellet, granule, powder and fibrous material, or two or more kinds. To obtain alloy products or metal matrix composite products to be supplied in the mixed state of
    Manufacturing method of low melting metal products.
  5. 【請求項5】 低融点金属原料をチクソトロピー化する
    スクリュウ・シリンダ装置(2、4)と、チクソトロピ
    ー化された材料を射出するプランジャー・シリンダ装置
    (5、6)とからなり、 前記プランジャー・シリンダ装置(5、6)は、前記ス
    クリュウ・シリンダ装置(2、4)に同軸芯状に直列に
    配置されていることを特徴とする低融点金属製品の製造
    装置。
    5. A screw cylinder device (2, 4) for thixotropically transforming a low-melting metal raw material, and a plunger / cylinder device (5, 6) for injecting a thixotropic material, wherein the plunger Cylinder device (5, 6) is arranged in series with said screw cylinder device (2, 4) coaxially and in series, The low melting point metal product manufacturing device characterized by the above-mentioned.
  6. 【請求項6】 棒状又は粒状の低融点金属原料を溶解し
    て不純物を除去する溶融炉(21)と、添加物供給装置
    (40)と、溶融状態の低融点金属原料と添加物とが供
    給されるスクリュウ・シリンダ装置(2、4)と、該ス
    クリュウ・シリンダ装置(2、4)で得られるチクソト
    ロピー状の合金または添加物混合合金を射出するプラン
    ジャー・シリンダ装置(5、6)と、合金製品または金
    属基複合材料製品を得る成形する金型装置(60)とを
    備え、 少なくとも前記溶融炉(21)は、1〜50Torrの真
    空圧下に配置されていると共に、 前記プランジャー・シリンダ装置(5、6)は、前記ス
    クリュウ・シリンダ装置(2、4)に同軸芯状に直列に
    配置されていることを特徴とする低融点金属製品の製造
    装置。
    6. A melting furnace (21) for melting a rod-shaped or granular low-melting metal raw material to remove impurities, an additive supply device (40), and a low-melting metal raw material in a molten state and an additive are supplied. A screw cylinder device (2, 4), and a plunger cylinder device (5, 6) for injecting the thixotropic alloy or additive mixed alloy obtained by the screw cylinder device (2, 4), A mold device (60) for forming an alloy product or a metal matrix composite material product, at least the melting furnace (21) is arranged under a vacuum pressure of 1 to 50 Torr, and the plunger-cylinder device. (5, 6) is a screw-cylinder device (2, 4), which is arranged in series coaxially in a coaxial shape, a low-melting-point metal product manufacturing device characterized by the above-mentioned.
  7. 【請求項7】 請求項5記載のスクリュウ・シリンダ装
    置(2、4)のシリンダ(4)は、熱伝導性の高い鉄基
    合金から形成され、その内面はコバルト基合金、ニッケ
    ル基合金、サーメット等の耐熱性材料でライニングされ
    ていると共に、前記スクリュウ・シリンダ装置のスクリ
    ュウは、鉄基合金、サーメット、セラミック等の溶融状
    態の低融点金属と反応しない材料から構成されている低
    融点金属製品の製造装置。
    7. The cylinder (4) of the screw / cylinder device (2, 4) according to claim 5, is formed of an iron-based alloy having high thermal conductivity, and the inner surface thereof is a cobalt-based alloy, a nickel-based alloy, or a cermet. While being lined with a heat resistant material such as, the screw of the screw / cylinder device is made of a material that does not react with a low melting point metal in a molten state such as an iron-based alloy, cermet, or ceramic. Manufacturing equipment.
  8. 【請求項8】 請求項5または6記載のプランジャー・
    シリンダ装置(5、6)のシリンダ(5)は、摂氏62
    0度で2500Kg/cm2の圧力に耐えるインコネル
    718等のNi基合金から形成され、その内面はコバル
    ト基合金、ニッケル基合金、サーメット、セラミック等
    の耐熱性材料で形成されているライナーで焼きばめされ
    ていると共に、前記プランジャー・シリンダ装置(5、
    6)のプランジャー(6)は、鉄基合金、サーメット、
    ほう化物系セラミック等の溶融状態の低融点金属と低反
    応の材料から構成されている低融点金属製品の製造装
    置。
    8. The plunger according to claim 5 or 6.
    The cylinder (5) of the cylinder device (5, 6) has a temperature of 62 degrees Celsius.
    It is made of a Ni-based alloy such as Inconel 718 that can withstand a pressure of 2500 Kg / cm 2 at 0 degrees, and its inner surface is baked with a liner made of a heat-resistant material such as a cobalt-based alloy, a nickel-based alloy, cermet, or ceramic. The plunger / cylinder device (5,
    The plunger (6) of 6) is an iron-based alloy, cermet,
    An apparatus for producing low-melting-point metal products, which is composed of a low-melting-point metal in a molten state such as boride-based ceramics and a low-reaction material.
  9. 【請求項9】 請求項5〜8のいずれかの1項に記載の
    スクリュウ・シリンダ装置(2、4)と、プランジャー
    ・シリンダ装置(5、6)は同軸芯状に直列に配置さ
    れ、前記スクリュウ・シリンダ装置(2、4)のスクリ
    ュウ(2)は、射出時に前記プランジャー・シリンダ装
    置(5、6)のシリンダ(5)端部に密着されるように
    構成されていると共に、 前記プランジャー・シリンダ装置(5、6)のプランジ
    ャー(6)は、該プランジャー・シリンダ装置のシリン
    ダ(5)内と、前記スクリュウ・シリンダ装置(2、
    4)のスクリュウ(2)に同芯状に形成されているシリ
    ンダ状ガイド部(13)との間を往復駆動される低融点
    金属製品の製造装置。
    9. The screw cylinder device (2, 4) according to any one of claims 5 to 8 and the plunger cylinder device (5, 6) are coaxially arranged in series, The screw (2) of the screw / cylinder device (2, 4) is configured to be in close contact with the end of the cylinder (5) of the plunger / cylinder device (5, 6) during injection, and The plunger (6) of the plunger-cylinder device (5, 6) is provided in the cylinder (5) of the plunger-cylinder device and in the screw-cylinder device (2,
    4) An apparatus for producing a low melting point metal product which is reciprocally driven between the screw (2) and a cylindrical guide portion (13) which is concentrically formed.
  10. 【請求項10】 棒状又は粒状の低融点金属原料を1〜
    50Torrの真空圧中で溶解して不純物を除去した後、
    溶融状態でスクリュウ・シリンダ装置(2、4)に供給
    すると共に添加物を供給し、前記低融点金属原料の固相
    線温度以上で液相線温度以下に保持した状態で前記スク
    リュウ・シリンダ装置(2、4)のスクリュウ(2)を
    駆動して前記低融点金属原料を一部凝固させ、凝固時に
    発生する樹枝状晶を剪断作用により破砕、微細球状化さ
    せてチクソトロピー状の合金または添加物混合合金を作
    り、これを前記スクリュウ・シリンダ装置(2、4)と
    同軸芯状に直列に配置されたプランジャー・シリンダ装
    置(5、6)に導入し、次いで前記プランジャー・シリ
    ンダ装置(5、6)のプランジャー(6)によって金型
    (61、62)のキャビテイ(64)へ射出し、 射出完了と同時に前記プランジャー・シリンダ装置
    (5、6)のプランジャー(6)、前記キャビテイ(6
    4)に臨んでいるラム(71)等により、射出されたチ
    クソトロピー状の合金または添加物混合合金に密閉状態
    で圧力をかけ、凝固による収縮分を変形させてミクロキ
    ャビテイの発生を防止して合金製品または金属基複合材
    料製品を得ることを特徴とする低融点金属製品の製造方
    法。
    10. A rod-shaped or granular low melting point metal raw material
    After dissolving under vacuum pressure of 50 Torr to remove impurities,
    The screw / cylinder device (2, 4) is supplied in a molten state and an additive is also supplied, and the screw / cylinder device ((2), (4)) is maintained in a state of being kept at a temperature above the solidus temperature and below the liquidus temperature of the low melting point metal raw material. The screw (2) of 2, 4) is driven to partially solidify the low-melting-point metal raw material, and dendrites generated during solidification are crushed by shearing action and finely spheroidized to mix thixotropic alloys or additives. An alloy is made and introduced into a plunger cylinder device (5, 6) coaxially arranged in series with the screw cylinder device (2, 4), and then the plunger cylinder device (5, It is injected into the cavity (64) of the mold (61, 62) by the plunger (6) of 6), and at the same time as the injection is completed, the plunger (5, 6) of the plunger / cylinder device (5, 6) ( 6), the cavities (6
    The ram (71) facing 4), etc., applies pressure in a sealed state to the injected thixotropic alloy or additive mixed alloy to deform the shrinkage due to solidification and prevent the occurrence of microcavity. A method for producing a low melting point metal product, which comprises obtaining a product or a metal matrix composite material product.
  11. 【請求項11】 棒状又は粒状の低融点金属原料を1〜
    50Torrの真空圧中で溶解して不純物を除去した後、
    溶融状態でスクリュウ・シリンダ装置(2、4)に供給
    すると共に添加物を供給し、前記低融点金属原料の固相
    線温度以上で液相線温度以下に保持した状態で前記スク
    リュウ・シリンダ装置(2、4)のスクリュウ(2)を
    駆動して前記低融点金属原料を一部凝固させ、凝固時に
    発生する樹枝状晶を剪断作用により破砕、微細球状化さ
    せてチクソトロピー状の合金または添加物混合合金を作
    り、これを前記スクリュウ・シリンダ装置(2、4)と
    同軸芯状に直列に配置されたプランジャー・シリンダ装
    置(5、6)に導入し、次いで前記プランジャー・シリ
    ンダ装置(5、6)のプランジャー(6)によって金型
    (61、62)のキャビテイ(64)へ射出し、 射出凝固が完了し鍛造温度に下げてから、前記金型(6
    1、62)のキャビテイ(64)に臨んでいる複数個の
    ラム(71、72、73)の圧力を適宜変化させ、前記
    金型(61、62)内で鍛造して合金製品または金属基
    複合材料製品を得ることを特徴とする低融点金属製品の
    製造方法。
    11. A rod-shaped or granular low melting point metal raw material
    After dissolving under vacuum pressure of 50 Torr to remove impurities,
    The screw / cylinder device (2, 4) is supplied in a molten state and an additive is also supplied, and the screw / cylinder device ((2), (4)) is maintained in a state of being kept at a temperature above the solidus temperature and below the liquidus temperature of the low melting point metal raw material The screw (2) of 2, 4) is driven to partially solidify the low-melting-point metal raw material, and dendrites generated during solidification are crushed by shearing action and finely spheroidized to mix thixotropic alloys or additives. An alloy is made and introduced into a plunger cylinder device (5, 6) coaxially arranged in series with the screw cylinder device (2, 4), and then the plunger cylinder device (5, It is injected into the cavity (64) of the mold (61, 62) by the plunger (6) of 6), and after the injection solidification is completed and the temperature is lowered to the forging temperature, the mold (6) is
    1, 62) the rams (71, 72, 73) facing the cavity (64) are appropriately changed and forged in the molds (61, 62) to produce an alloy product or a metal matrix composite. A method for producing a low melting point metal product, which comprises obtaining a material product.
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