JPH08132209A - 半溶融成形方法および半溶融成形装置 - Google Patents

半溶融成形方法および半溶融成形装置

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JPH08132209A
JPH08132209A JP6276722A JP27672294A JPH08132209A JP H08132209 A JPH08132209 A JP H08132209A JP 6276722 A JP6276722 A JP 6276722A JP 27672294 A JP27672294 A JP 27672294A JP H08132209 A JPH08132209 A JP H08132209A
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JP
Japan
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semi
molten metal
casting sleeve
melt
outer cylinder
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JP6276722A
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English (en)
Inventor
Ryoichi Shibata
良一 柴田
Tomoomi Hayata
智臣 早田
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融金属から半溶融金属状態で生産性良く連
続して製造できる半溶融成形方法および半溶融成形装置
を得る。 【構成】 半溶融成形方法は、多数の細孔を有するセラ
ミックス製の濾過部材に溶融金属を通過させてデンドラ
イトが破壊された半溶融金属とし、この半溶融金属を鋳
込みスリーブ内に導入して成形する。さらに、鋳込みス
リーブの内筒部を低熱伝導材とし、外筒部を複数のスリ
ットを有する非磁性材で形成し、外筒部の外周に配設あ
いた誘導コイルにより磁気圧を発生させて半溶融金属を
内筒部の壁面から離しつつ加熱および/または保温、攪
拌し、加圧して鋳型キャビティに向け注入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属を半溶融とした状
態から高品位の成形品を生産性良く製造する半溶融成形
方法および半溶融成形装置に関する。
【0002】
【従来の技術】成形時の変形抵抗を少なくすると共に、
成形品の機械的性質を向上するものとして半溶融成形方
法、即ち、半溶融状態で初晶デンドライトを機械攪拌ま
たは電磁攪拌などの手段で破砕し、微細均一な固液共存
状態の液体から凝固させて鋳塊とし、この鋳塊を加熱し
て鋳型キャビティ内に注入し成形している。
【0003】そのほか、鋳塊の製造方法として、特公平
3−38019号公報には、固体中の液体に運動を与え
て低温区域から高温区域およびその逆に高温区域から低
温区域へ所定時間内に移動させることにより、液体に含
まれる結晶を表面で再溶融させて樹枝状結晶の縮退をは
かる開示がある。そして、特公平02−7748号公報
には、組織が粒状化した鋳塊を誘導加熱し半溶融状態と
して、ロボット等移動装置を用いて保温しながら鋳込ス
リーブ内で成形する開示がある。更に、鋳塊から成形品
を得るものとして、特公平2−51703号公報には、
加熱した鋳塊の断面より小さい断面積を有する側壁部を
持つキャビティに向け成形して、外殻部分の不純物を保
留して、中核部分を注入する開示がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来か
ら、半溶融成形は鋳塊を製造工程と鋳塊からの成形工程
が分かれており、溶融金属から連続して半溶融でデンド
ライトが破壊された状態として、機械的性質に優れた成
形品を得る技術が無く生産性が劣る。本発明は、溶融金
属から半溶融金属状態で生産性良く連続して製造できる
半溶融成形方法および半溶融成形装置を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半溶融成形方法は、溶融金属を濾過部材を
通過させてデンドライトが破壊された半溶融金属とし、
この半溶融金属を鋳込みスリーブ内に導入して成形する
ことを特徴とする。濾過部材は多数の細孔を有するセラ
ミックス製部材である。ここで、鋳込みスリーブは、内
筒部の少なくとも一部を低熱伝導材とすると共に、外筒
部の少なくとも一部を複数のスリットを有する非磁性材
で形成し、外筒部の外周に誘導コイルを配設して誘導加
熱装置により加熱および/または保温する。低熱伝導材
としては、サイアロンが好ましい。また、鋳込みスリー
ブ周囲に捲回した誘導コイルにより電磁体積力を発生さ
せ、半溶融金属を内筒部の壁面から一部を浮遊しつつ加
熱保温する。
【0006】次に、本発明の半溶融成形装置は、溶融金
属を通過させて該溶融金属を半溶融金属にすると共にデ
ンドライトを破壊する濾過器と、該濾過器より半溶融金
属を導入する鋳込みスリーブと、該鋳込みスリーブ内の
半溶融金属を加圧して鋳型キャビティに向け注入するプ
ランジャーとからなることを特徴とする。そして、鋳込
みスリーブは、少なくとも一部が低熱伝導材とする内筒
部と、少なくとも一部を複数のスリットを有する非磁性
材とする外筒部と、前記外筒部の外周に配設する誘導コ
イルと、該誘導コイルに接続する誘導加熱装置からな
る。そして、鋳込みスリーブは、その内筒部の一部を低
熱伝導材のうちサイアロンとするのが好ましく、外筒部
の少なくとも一部に冷却用媒体通路を設ける。
【0007】
【作用】溶融金属が濾過部材を通過するとデンドライト
が破壊され、濾過部材の冷却作用により半溶融金属とな
る。濾過部材を多数の細孔を有するセラミックス製とす
ると、溶融金属内の不純物や介在物を除去する作用も併
せ持つ。内筒部の少なくとも一部を低熱伝導材にすれ
ば、成形される材料が熱を奪われることが少なく、成形
される材料表面への凝固片の発生が少ない。特に内筒部
にサイアロンを用いると、成形される材料が濡れ難い作
用を併せ持つ。
【0008】また、外筒部外周の誘導コイルに交流電流
を流すと、内筒部内で成形される材料が均一に加熱、保
温される。更に、外筒部の複数のスリットの構成によ
り、電磁体積力が働いて、成形される材料が内筒部の壁
面から一部または全部が離れ、成形される材料の熱が内
筒部に伝達されることが少ない。半溶融金属からの成形
品は組織が粒状となり、従来の樹枝状晶を有する成形品
と比較して機械的性質に優れる。また、外筒部に冷却用
媒体通路を設けて冷却すると、内筒部の成形される材料
および電磁誘導による外筒部の昇温を抑えると共に、内
筒部と外筒部の適正な嵌合効果を持続する。
【0009】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。図1は、本発明の一実施例の横型半溶融成形装置の
要部断面図である。図2は図1の矢視A−A部の断面図
を示す。図1におけるスリット部を含む断面は図2の矢
視B−B断面である。この半溶融成形装置1は、鋳込み
スリーブ(外筒部)12の注湯口16に坩堝2Bを載置
し、この坩堝2B底には一辺が約0.5〜3mmの細孔
を持つアルミナ系セラミックスからなる濾過部材4を設
けている。鋳込みスリーブ10は、その内筒部11を低
熱伝導材のサイアロンとし、外筒部12は非磁性材のオ
ーステナイト系ステンレス鋼とし、外筒部12には図2
に示すように8個のスリット13を形成している。ま
た、外筒部12の外周には誘導コイル14を捲回し、こ
の誘導コイル14には誘導加熱装置(図示せず)を接続
している。更に、外筒部12には冷却水を循環する冷却
媒体通路15を設けている。なお、7,8は鋳型(金
型)である。
【0010】誘導加熱装置からは、周波数約300〜1
000Hz、電流約1000〜3000Aで誘導コイル
14に通電している。鋳込みスリーブ内径は80mm、
外径140mmで、A357材(アメリカ規格:7%S
i、0.6%Mgを基本とする。)溶湯をスリーブに注
湯(鋳込み温度620℃)し、50mm幅で長さ100
mm、厚さ3mmの板を鋳造する。ゲート速度15m/
秒、加圧力は90MPaである。また、本実施例では、
鋳込みスリーブ内を不活性ガスで置換し、成形される材
料への酸化物発生を抑えている。
【0011】本発明の半溶融成形方法では、ラドル2A
内の鋳込み1ショット分の溶融金属3Aを坩堝2Bに給
湯すると、坩堝2B底の濾過部材により溶融金属は組織
がデンドライトが破壊された半溶融状態となり、この半
溶融状態のもの5をプランジャーチップ6で押圧してキ
ャビティ9に注入する。なお、3Bは坩堝2Bに給湯し
た溶融金属である。
【0012】本発明の半溶融成形方法によりA357材
を鋳造した成形品と、従来の加圧成形方法でA357材
を鋳造した成形品の機械的性質を比較した。その結果を
表1に示す。
【0013】
【表1】 引張強さ 耐力 伸び (N/mm2 (N/mm2 (%) 実施例 350 280 10 従来例 300 280 2
【0014】表1に示すように、本発明によれば、従来
方法に比較して、引張強さ、および伸び共に優れた特性
を得ることができる。次に、本発明の加圧成形方法によ
り鋳造したA357材成形品の顕微鏡組織写真(倍率:
50倍)を図4に、従来の加圧成形方法で鋳造したA3
57材の顕微鏡組織写真(倍率:50倍)を図5に示
す。図4に示す本発明の実施例の成形品は、組織が粒状
となっており、機械的性質が優れる特性を有している。
一方、図5に示す従来方法によるものは樹枝状晶組織で
ある。
【0015】(実施例2)図3(a)は、本発明の別の
実施例である縦型半溶融成形装置の断面図である。縦型
半溶融成形装置も実施例1の横型半溶融成形装置と同様
の構成を有している。縦型の半溶融成形装置1は、型締
力350tonで、A357材溶湯をラドル2により、
ラドル2の注湯口に配置した濾過部材4を通して鋳込み
スリーブ10内に注湯される。鋳込みスリーブ内では、
溶融金属3は、デンドライトが破壊された半溶融状態と
なる。図(b)に示す鋳型7、8の型締めを行い、鋳込
みスリーブ10をキャビティ9と連通させ、半溶融状態
の金属5をプランジャーチップ6でキャビティ9内に注
入して成形品を得る。実施例2においても、先の実施例
1と同様の効果を得ることができる。
【0016】
【発明の効果】以上詳細に説明の通り、本発明によれ
ば、溶融金属を濾過部材を通過させてデンドライトが破
壊された半溶融金属とし、この半溶融金属を鋳込みスリ
ーブ内に導入して成形する。従って、従来のような半溶
融成形は鋳塊を製造工程と鋳塊からの成形工程が分かれ
ているのではなく、一貫かつ連続して成形品とすること
ができ生産性が優れる。
【0017】更に、鋳込みスリーブの内筒部の一部をサ
イアロンなどの低熱伝導材とし、冷却用媒体通路を有す
る外筒部の一部を複数スリットの非磁性材と、外筒部外
周の誘導コイルで電磁体積力を発生して、成形される材
料、特に溶融金属、または固相が粒状化した金属スラリ
ーまたは複合材スラリーを、内筒部の壁面から浮遊、加
熱および保温しつつ注入するので、成形される材料に凝
固片を発生させず、その組織は粒状となって、機械的性
質に優れた成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の横型半溶融成形装置の要部
断面図である。
【図2】図1の矢視A−Aの断面図(スリット部を含む
断面は図2の矢視B−B断面)である。
【図3】(a)は本発明の別の実施例の縦型加圧成形機
の要部断面図であり、(b)は鋳型の断面図である。
【図4】本発明の半溶融成形方法により鋳造したA35
7材成形品の顕微鏡組織写真(倍率50倍)を示す図で
ある。
【図5】従来の加圧成形方法で鋳造したA357材成形
品の顕微鏡組織写真(倍率50倍)を示す図である。
【符号の説明】
1:半溶融成形装置、 2A:ラドル、2
B:坩堝、 3A,3B:溶融金属、
4:濾過部材、 5:半溶融金
属、6:プランジャーチップ、 7:鋳型
(金型)、8:鋳型(金型)、 9:
キャビティ、10:鋳込みスリーブ、 1
1:内筒部、12:外筒部、 1
3:スリット、14:誘電コイル、
15:冷却媒体通路、16:注入口。
───────────────────────────────────────────────────── 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 // C04B 35/599 38/00 303 Z

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融金属を濾過部材を通過させてデンド
    ライトが破壊された半溶融金属とし、この半溶融金属を
    鋳込みスリーブ内に導入して成形することを特徴とする
    半溶融成形方法。
  2. 【請求項2】 前記濾過部材は、多数の細孔を有するセ
    ラミックス製からなる請求項1記載の半溶融成形方
    法。。
  3. 【請求項3】 前記鋳込みスリーブの内筒部の少なくと
    も一部を低熱伝導材とすると共に、前記鋳込みスリーブ
    の外筒部の少なくとも一部を複数のスリットを有する非
    磁性材で形成し、前記外筒部の外周に誘導コイルを配設
    して誘導加熱装置により加熱および/または保温、攪拌
    しつつ、前記半溶融金属を加圧して鋳型キャビティに向
    け注入する請求項1または請求項2記載の半溶融成形方
    法。
  4. 【請求項4】 前記誘導コイルにより、電磁体積力を発
    生させて前記半溶融金属を前記内筒部の壁面から一部ま
    たは全部を離しつつ加熱および/または保温することを
    特徴とする請求項3記載の半溶融成形方法。
  5. 【請求項5】 前記低熱伝導材がサイアロンからなる請
    求項3乃至請求項4記載の半溶融成形方法。
  6. 【請求項6】 溶融金属を通過させて該溶融金属を半溶
    融金属にすると共にデンドライトを破壊する濾過器と、
    該濾過器より半溶融金属を導入する鋳込みスリーブと、
    該鋳込みスリーブ内の半溶融金属を加圧して鋳型キャビ
    ティに向け注入するプランジャーとからなることを特徴
    とする半溶融成形装置。
  7. 【請求項7】 前記鋳込みスリーブは、少なくとも一部
    が低熱伝導材とする内筒部と、少なくとも一部を複数の
    スリットを有する非磁性材とする外筒部と、前記外筒部
    の外周に配設する誘導コイルと、該誘導コイルに接続す
    る誘導加熱装置とからなる請求項6記載の半溶融成形装
    置。
  8. 【請求項8】 前記低熱伝導材がサイアロンからなる請
    求項7記載の半溶融成形装置。
  9. 【請求項9】 前記外筒部の少なくとも一部に冷却用媒
    体通路を設ける請求項7記載の半溶融成形装置。
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