JPH09206908A - ダイカスト用鋳鉄素材の加熱方法 - Google Patents

ダイカスト用鋳鉄素材の加熱方法

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JPH09206908A
JPH09206908A JP8012991A JP1299196A JPH09206908A JP H09206908 A JPH09206908 A JP H09206908A JP 8012991 A JP8012991 A JP 8012991A JP 1299196 A JP1299196 A JP 1299196A JP H09206908 A JPH09206908 A JP H09206908A
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JP
Japan
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cast iron
die casting
iron material
raw material
iron raw
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JP8012991A
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Yuichi Ando
優一 安堂
Chisato Yoshida
千里 吉田
Hiroyuki Morimoto
啓之 森本
Toshio Onoe
俊雄 尾上
Yoichi Takahashi
洋一 高橋
Eiji Ogi
栄治 尾木
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波加熱炉で加熱する際に発生する鋳鉄素
材表層部の酸化被膜や、素材内部の未溶解部分の射出成
形時の製品内への混入を防ぐとともに、酸化被膜や未溶
解部分が減少することでダイカスト中の素材流動性を向
上させ成形品の材質の均質化を図り得るダイカスト用鋳
鉄素材の加熱方法を提供する。 【解決手段】 ダイカスト用鋳鉄素材6を半溶融状態に
加熱してダイカストに供給するダイカスト用鋳鉄素材の
加熱方法において、ダイカスト用鋳鉄素材6の射出前面
にカーボン板8を設けて高周波加熱炉1にて加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、融点の高い鋳鉄系
材料(以下鋳鉄材と言う)を半溶融温度域で低圧、高圧
ダイカスト成形するのに適用されるダイカスト用鋳鉄素
材の加熱方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アルミ合金材やマグネシウム材の溶湯に
おけるダイカスト成形法は一般的な技術であって、これ
まで広く利用されている。これに比して、鋳鉄材におけ
る溶湯ダイカスト法は、自動車関連分野などで幾度か研
究報告〔例えば、鋳物,第50巻第10号;「鉄ダイカスト
による自動車用部品の試作とその考察」〕はあるものの
ダイカスト時の金型熱負荷による金型寿命の短命、ある
いはそれに伴う金型コストの問題から、実用化までには
至っていないのが実状である。また、ダイカスト成形の
際に鋳鉄材を溶湯温度域でハンドリングした場合、湯面
部に酸化被膜が生成し溶湯のハンドリングが難しい上
に、溶湯温度域の時間が長くなればなるほど酸化被膜が
硬くなる問題もあった。
【0003】一方、最近鋳鉄材のダイカスト法の新たな
開発が試みられている。このダイカスト法は、融点の高
い鋳鉄素材を、その固相線以上、液相線以下の温度に加
熱し、材料の一部を溶融して射出するもので、射出時の
材料温度を低くできる固液共存域(半溶融温度域)でダ
イカストを行う方法(以下チクソダイカスト法と言う)
で、上記の溶湯ダイカストに比して、金型熱負荷が低減
できダイカストが容易になるとともに、素材の一部が固
相であるため、収縮孔の少ない品質の良い製品が得られ
るなどの長所を有する。そして、このチクソダイカスト
法を適用した鋳鉄材のチクソダイカスト法が、例えば特
開平 5− 43978号公報、特開平 7−204820号公報等に新
たに提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等も、上述し
た鋳鉄材のチクソダイカスト法を試み、最近の研究開発
では、高周波加熱した高融点鋳鉄素材を半溶融域でダイ
カストすることで、金型の熱負荷を極力抑えることで金
型寿命の長寿命化をはかり、製品においては凝固収縮の
小さな、最終製品に近い形状の且つ、酸化被膜の混入を
極力抑えた製品試作を目指して開発を行ってきた。その
結果、半溶融域でのダイカストであるため上記したよう
に金型の熱負荷は低減できるものの、製品内部には素材
表層部の酸化被膜や素材内部の未溶解部分などの異物の
混入が確認された。
【0005】上記異物の混入は、従来の溶湯アルミダイ
カスト法でも一時問題になり、製品各部に湯だまり部
(オーバーフロー部)を設けることで除去されるように
なった。しかし、単純にオーバーフロー部の数を増加す
るとトータルコストが跳ね上がるため、これらを考慮し
た金型設計も標準化されているのが現状である。
【0006】ところで、鋳鉄材のチクソダイカスト法の
場合には、製品各部にオーバーフロー部を設けるだけで
は鋳鉄素材の未溶解部分や酸化被膜などの異物を十分に
除去できず、このため、鋳鉄素材を密閉可能に収容し得
る構造の高周波加熱炉に装入するとともに不活性雰囲気
中で半溶融温度域に加熱してダイカストを試みたが、目
立った効果は無く、また使用ガスの費用などトータルコ
ストの面から実現性の難しいことが分かった。
【0007】本発明は、上記の事情を基になされたもの
であって、その目的は、高周波加熱炉で加熱する際に発
生する鋳鉄素材表層部の酸化被膜や、素材内部の未溶解
部分の射出成形時の製品内への混入を防ぐとともに、酸
化被膜や未溶解部分が減少することでダイカスト中の素
材流動性を向上させ成形品の材質の均質化を図り得るダ
イカスト用鋳鉄素材の加熱方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るダイカスト用鋳鉄素材の加熱方法
は、ダイカスト用鋳鉄素材を半溶融状態に加熱してダイ
カストに供給するダイカスト用鋳鉄素材の加熱方法にお
いて、ダイカスト用鋳鉄素材の射出前面にカーボン板を
設けて高周波加熱炉にて加熱するものである。
【0009】そして、上記ダイカスト用鋳鉄素材の加熱
方法においては、ダイカスト用鋳鉄素材の射出前面の中
央部に、前面面積の10〜40%の面積で深さ20mm以内の凹
型形状を形成するとともに、その形状に沿う形状のカー
ボン板を設けて加熱してもよく、またさらにダイカスト
用鋳鉄素材の射出後面にカーボン板を設けて加熱しても
よい。
【0010】上記本発明では、ダイカスト用鋳鉄素材の
射出前面にカーボン板を設けて高周波加熱を行うので、
高周波加熱の際に射出前面ではカーボン板の燃焼(酸
化)が起こり射出前面の酸化が抑制され薄い酸化被膜が
生成されるだけで、その後のダイカストでは比較的低い
圧力で酸化被膜が破壊できることから、酸化被膜などの
異物の混入が低減できる。また、破壊された酸化被膜は
薄いことから、ダイカスト成形中、素材流動流の先端近
傍に片寄った状態で運ばれるため、金型に設けるオーバ
ーフロー部の設置位置の予測が容易で且つ、設置個数を
少なくすることができる。
【0011】また、上記の作用効果をより享受するため
には、ダイカスト用鋳鉄素材の射出前面の中央部に、前
面面積の10〜40%の面積で深さ20mm以内の凹型形状を形
成し、その形状に沿う形状のカーボン板を設けて加熱す
るとよく、このような凹型形状部を設けて加熱すること
で、凹型形状部内の酸化がより抑制されて薄い酸化被膜
となり、ダイカストの際の酸化被膜の破壊圧力がより低
減でき、それに伴い酸化被膜などの異物の混入をより低
減できる。ところで、凹型形状部の面積が前面面積の40
%を超えた場合、段落番号〔0010〕に説明した凹型
形状を形成しない場合とほぼ変わらない作用効果とな
る。一方、凹型形状部の面積が前面面積の10%未満の場
合には、カーボン板に形成される凸部分が欠落する恐れ
があり欠落した場合黒鉛による異物混入等の問題を生
じ、また凹型形状部分が異常に加熱されるため、一部酸
化層が破られ液相部と黒鉛凸部が反応を起こす問題が生
じる。また、凹型形状部の面積が10〜40%内であっても
深さが20mmを超えると凹型形状部分が異常に加熱される
ため、一部酸化層が破られ液相部と黒鉛凸部が反応を起
こす問題が生じる。なお、一部酸化層が破られ液相部と
黒鉛凸部が反応した場合、ダイカスト成形時に、カーボ
ン(C)の溶け込みから液相線温度が変化するため適正
な温度管理が不可能になったり、ダイカスト成形品にお
いて成分規格が外れたりする問題が懸念される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しながら比較例と合わせて説明する。図1は、本発明
の高周波加熱からダイカスト製品に到る鋳鉄素材の変化
を表した模式説明図で、aは高周波加熱状態、bはダイ
カスト直前の状態、cはダイカスト直後の状態、dはダ
イカスト製品を示す説明図である。
【0013】高周波加熱炉1は、高周波加熱コイル2を
備え下開きの加熱室3を有する炉本体4と、加熱室3の
開口を密閉し得る昇降可能に設けられた蓋5で基本的に
構成されている。そして、本実施例では、加熱室3の天
井に中央部に鋳鉄素材6の円形断面の30%の面積で厚さ
15mmの下向きの凸部7を有するカーボン板8が取付けら
れ、また蓋5の上面にもカーボン板9が取付けられてい
る。
【0014】上記高周波加熱炉1を用いてダイカスト前
の鋳鉄素材6を加熱するには、まず射出方向の前面中央
部に素材6の円形断面の30%の面積で厚さ15mmの凹部10
を穿設し、その後、その鋳鉄素材6を蓋5のカーボン板
9の上に載置するとともに、鋳鉄素材6の上面(前面)
が加熱室3の天井に取付けたカーボン板8に接触するま
で蓋5を図示省略した昇降装置により上昇させ、鋳鉄素
材6を加熱室3内に装入する。次いで、この装入状態で
高周波加熱コイル2に高周波電流を通電し鋳鉄素材6の
高周波加熱(約1150〜1200℃程度×保持時間 2以上)が
行われる。(図1a参照)
【0015】上記高周波加熱後の鋳鉄素材6は、図1b
に示すように、カーボン板8に保護されていたため穿設
した凹部10の表面は酸化被膜の発生が抑制され薄い酸化
被膜6aが生成しただけであった。また、この高周波加熱
後の鋳鉄素材6をダイカストしたところ、ダイカスト直
後の鋳鉄素材6は、図1cに示すように、凹部10内の薄
い酸化被膜6aが破壊されそこから半溶融素材が流出する
とともに、その流出素材内に破壊された薄い酸化被膜6a
などの異物11が認められた。この後、ダイカストして得
た製品12では流出した薄い酸化被膜6aなどの異物11は、
図1dに示すように、オーバーフロー部13に流出してお
り製品12の内部には異物11が認められなかった。また後
記する従来例の図2d及び比較例の図3dと比較して分
かるようにオーバーフロー部13の数を減らすことができ
る。
【0016】一方、図2及び図3は、上述した本発明に
対応させて示す従来例及び比較例の高周波加熱からダイ
カスト製品に到る鋳鉄素材の変化を表したそれぞれ模式
説明図であって、aは高周波加熱状態、bはダイカスト
直前の状態、cはダイカスト直後の状態、dはダイカス
ト製品を示す説明図である。
【0017】図2に示す従来例の場合は、高周波加熱炉
1の加熱室3内に鋳鉄素材6を装入すると鋳鉄素材6と
加熱室3の内壁との間に空間が生じ、この状態で加熱す
ると、空間内の大気によって鋳鉄素材6の外周面は元よ
り上下面にもかなり厚い酸化被膜6bが生成する(図2b
参照)。そして、この鋳鉄素材6をダイカストすると、
ダイカスト直後の鋳鉄素材6では上面(前面)の厚い酸
化被膜6bが破壊されそこから半溶融素材が流出するが、
その流出素材内には破壊された厚い酸化被膜6bなどの異
物11が認められた(図2c参照)。また、ダイカストし
て得た製品12では流出した厚い酸化被膜6bなどの異物11
が、オーバーフロー部13に流出するが、製品12の内部に
もかなり残留するのが認められた(図2d参照)。
【0018】また、図3に示す比較例の場合には、上記
従来例では高周波加熱炉1の加熱室3内に鋳鉄素材6を
装入すると鋳鉄素材6と加熱室3の内壁との間に空間が
生じるので、この空間内の大気を置換させるため不活性
ガスを吹き込み、不活性ガス雰囲気状態で加熱した。し
かし、不活性ガスの置換が不十分であったためと考えら
れるが、結果は図3に示す通りであり、上記従来例より
は多少は改善された程度でさほど大きな改善効果は認め
られなかった。なお、不活性ガスの使用はそれ自体でか
なりのコスト高となる上に、不活性ガスにより大気の置
換を完全に行うにはかなり充実した設備などが必要であ
りトータルコストが高くなるなどの問題があることが分
かった。
【0019】なお、上記実施例では、加熱室3の天井に
凸部7を有するカーボン板8を、また蓋5の上面にもカ
ーボン板9を取付けた例を説明したが、これは最も好ま
しい例を説明したもので、例えば、加熱室3の天井のカ
ーボン板は、鋳鉄素材6の上面(前面)を保護し得る大
きさのものであればフラットなものでもよい。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るダイ
カスト用鋳鉄素材の加熱方法によれば、高周波加熱炉で
加熱する際にダイカスト用鋳鉄素材の射出前面の酸化が
抑制でき、これにより、その後のダイカストでは比較的
低い圧力で射出前面の酸化被膜が破壊できることから、
酸化被膜や素材内部の未溶解部分の射出成形時の製品内
への混入が防止できるとともに、酸化被膜や未溶解部分
が減少することでダイカスト中の素材流動性が向上でき
成形品の材質の均質化を図ることができる。また、破壊
された酸化被膜は薄いことから、ダイカスト成形中、素
材流動流の先端近傍に片寄った状態で運ばれるため、金
型に設けるオーバーフロー部の設置位置の予測が容易で
且つ、設置個数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高周波加熱からダイカスト製品に到る
鋳鉄素材の変化を表した模式説明図で、aは高周波加熱
状態、bはダイカスト直前の状態、cはダイカスト直後
の状態、dはダイカスト製品を示す説明図である。
【図2】従来例の高周波加熱からダイカスト製品に到る
鋳鉄素材の変化を表した模式説明図で、aは高周波加熱
状態、bはダイカスト直前の状態、cはダイカスト直後
の状態、dはダイカスト製品を示す説明図である。
【図3】比較例の高周波加熱からダイカスト製品に到る
鋳鉄素材の変化を表した模式説明図で、aは高周波加熱
状態、bはダイカスト直前の状態、cはダイカスト直後
の状態、dはダイカスト製品を示す説明図である。
【符号の説明】
1:高周波加熱炉 2:高周波加熱コイル
3:加熱室 4:炉本体 5:蓋
6:鋳鉄素材 6a:薄い酸化被膜 6b:厚い酸化被膜
7:凸部 8,9:カーボン板 10:凹部 1
1:異物 12:製品 13:オーバーフロー部
───────────────────────────────────────────────────── 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 H05B 6/10 341 H05B 6/10 341 (72)発明者 尾上 俊雄 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 高橋 洋一 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 尾木 栄治 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイカスト用鋳鉄素材を半溶融状態に加
    熱してダイカストに供給するダイカスト用鋳鉄素材の加
    熱方法において、ダイカスト用鋳鉄素材の射出前面にカ
    ーボン板を設けて高周波加熱炉にて加熱することを特徴
    とするダイカスト用鋳鉄素材の加熱方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のダイカスト用鋳鉄素材の
    加熱方法において、ダイカスト用鋳鉄素材の射出前面の
    中央部に、前面面積の10〜40%の面積で深さ20mm以内の
    凹型形状を形成するとともに、その形状に沿う形状のカ
    ーボン板を設けるダイカスト用鋳鉄素材の加熱方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のダイカスト用鋳鉄
    素材の加熱方法において、ダイカスト用鋳鉄素材の射出
    後面にもカーボン板を設けてなるダイカスト用鋳鉄素材
    の加熱方法。
JP8012991A 1996-01-29 1996-01-29 ダイカスト用鋳鉄素材の加熱方法 Withdrawn JPH09206908A (ja)

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Cited By (3)

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