JPH11156513A - 金属部材の鋳造方法及びこの方法に用いる鋳造用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に薄肉の金属部材や細かい凹凸形状を有す
る金属部材を成形するのに適したビレットを用いる鋳造
用金型を提供する。 【解決手段】 鋳造用金型１を可動型３及び固定型７と
から構成し、可動型３の内面９の両側端部に区画壁１
１，１１を突出形成し、この区画壁１１，１１の内側に
キャビティ形成面１３を、そして区画壁１１，１１の外
側にオーバーフロー部形成面１５を構成しておく。キャ
ビティ１７が製造すべき金属部材の厚さよりも大きい厚
さスペースを有することとなるように可動型３を固定型
７方向に移動して第１の型締めを行う。この状態でキャ
ビティ１７内にビレット３１を供給する。その後、キャ
ビティ１７が製造すべき金属部材の厚さと同じ厚さスペ
ースを有するように可動型３を固定型７方向にさらに移
動して第２の型締めを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半凝固金属を用いて
金属部材を鋳造する方法、すなわち半凝固鋳造方法ある
いはチクソフォーミング方法、及びこの方法に用いるの
に特に適した鋳造用金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】半凝固鋳造方法又はチクソフォーミング
方法は半凝固状態あるいは半溶融状態に加熱した金属素
材（ビレット）を金型のキャビティ内に加圧充填するこ
とにより所定形状の金属部材を成形する方法であり、一
般的なダイカスト鋳造方法等と比較して鋳造欠陥の少な
い、金属組織が均一な金属部材を成形できるなどの利点
を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ビレッ
トは金属溶湯と比較して流動性が劣るので薄肉の金属部
材や細かい凹凸形状を有する金属部材を半凝固鋳造方法
により成形すると湯回りが悪くなり、また良好な湯回り
を確保しようとすればキャビティ内へのビレットの充填
圧力を大きくしなければならないので鋳造装置が高価な
ものとなってしまう。

【０００４】そこで、本発明は、特に薄肉の金属部材や
細かい凹凸形状を有する金属部材を成形するのに適した
半凝固金属又はビレットを用いる鋳造方法及び鋳造用金
型の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の金属部材の鋳造方法は、半凝固金属を金型の
キャビティ内に充填して所定形状の金属部材を成形する
金属部材の鋳造方法であって、前記キャビティが、成形
されるべき前記金属部材の外形よりも大きなスペースを
有することとなるように前記金型の第１の型締めを行
い、この第１の型締めの後に、またはこの第１の型締め
と同時に前記キャビティ内に前記半凝固金属を供給し、
次ぎに、前記キャビティが、成形されるべき前記金属部
材の外形と同じスペースを有することとなるように前記
金型の第２の型締めを行って、前記キャビティ内に前記
半凝固金属を充填させるとともに、この半凝固金属の過
剰分を、細い又は薄い連通部を介して前記キャビティに
連なっているオーバーフロー部に押し出し、この第２の
型締め後の前記キャビティ内で前記半凝固金属を凝固さ
せ、型開き後に前記連通部内及び前記オーバーフロー部
内で凝固した前記半凝固金属を取り去るものである。本
発明では型締めを２段階に分けて行い、第１段階の第１
の型締めはキャビティが成形されるべき金属部材の外形
よりも大きなスペースを有することとなるように、言い
換えると比較的広いスペースを有することとなるように
行う。成形されるべき金属部材が薄肉のものである場合
には、キャビティがこの金属部材よりも厚いスペースを
有することとなるように第１の型締めが行われる。ビレ
ットはこの第１の型締めと同時に、あるいは第１の型締
めの後に広いスペースのキャビティ内に供給される。ビ
レットはキャビティの隅々にまで供給、すなわち充填さ
れる必要はないが、第１の型締め後のキャビティ内に供
給されたビレット量は所定形状の金属部材を鋳造するた
めの量よりも多くなければならず、通常は１．２倍乃至
１．５倍程度、場合によっては２倍から３倍程度が適量
である。キャビティ内にビレットを供給した後に第２段
階の第２の型締めを行う。第２の型締めはキャビティが
成形されるべき金属部材の外形と同じスペースを有する
こととなるように、または成形されるべき金属部材と同
じ厚さを有することとなるように行われるが、供給され
ているビレットの量は第２の型締め後のキャビティ内の
容量よりも多いので、第２の型締めが行われるとビレッ
トはキャビティ内の隅々にまで行き渡り、余分のビレッ
ト、すなわちビレットの過剰分はキャビティ外にはみ出
してこのキャビティに連なっているオーバーフロー部に
押し出される。金型内の半凝固金属が凝固した後に型開
きを行い、キャビティ外にはみ出して凝固した部分を取
り去ることにより所定形状の金属部材を得ることができ
るが、オーバーフロー部は細い又は薄い連通部を介して
キャビティに連なっているので、キャビティ外にはみ出
して凝固した部分、すなわち連通部内及びオーバーフロ
ー部内で凝固した部分を簡単に切断するなどして取り去
ることができる。

【０００６】そして本発明の鋳造用金型は、半凝固金属
をキャビティ内で凝固させて所定形状の金属部材を鋳造
する鋳造用金型であって、相対的に接近する型締め動作
によって前記キャビティ及びこのキャビティの外側にオ
ーバーフロー部を形成する一対の型を有し、この一対の
型の少なくとも一方には前記キャビティと前記オーバー
フロー部とを区画する区画壁が形成されていて、前記一
対の型は第１の型締め動作によって前記金属部材よりも
大きな厚さスペースを有するキャビティを形成し、第２
の型締め動作によって前記金属部材と等しい厚さスペー
スを有するキャビティを形成するとともに、前記区画壁
の先端を対向内面に接近させるものである。キャビティ
とオーバーフロー部とは区画壁の先端と対向内面との隙
間を介して連通し、キャビティ内に供給された半凝固金
属の過剰分は一対の型の第２の型締め動作時に区画壁の
先端と対向内面とのこの隙間を通過してオーバーフロー
部に押し出されるが、第２の型締め動作の完了時にはこ
の隙間はキャビティの厚さよりも十分薄くなっているの
で、型開き後にキャビティ外に押し出されて凝固した部
分を簡単に取り去ることができる。第２の型締め動作の
完了時における隙間の間隔はこの隙間に隣接するキャビ
ティの厚さの３分の１乃至５分の１程度であることが好
ましい。オーバーフロー部はキャビティの両側に形成さ
れるのが普通であるが、片側だけに形成される場合もあ
る。この鋳造用金型はより具体的には次のように構成さ
れる。半凝固金属をキャビティ内で凝固させて所定形状
の金属部材を鋳造する鋳造用金型であって、相対的に接
近する型締め動作によって前記キャビティ及びこのキャ
ビティの外側にオーバーフロー部を形成する第１の型及
び第２の型を有し、この第１の型の内面の両側端部に
は、この内面を内側のキャビティ形成面と外側のオーバ
ーフロー部形成面とに区分けする区分壁が形成されてい
て、前記キャビティは前記キャビティ形成面、前記区分
壁及び前記第２の型の内面とにより形成され、かつ前記
オーバーフロー部は前記オーバーフロー部形成面、前記
区分壁及び前記第２の型の内面とにより形成され、前記
第１の型及び前記第２の型は第１の型締め動作によって
前記金属部材よりも大きな厚さスペースを有するキャビ
ティを形成し、第２の型締め動作によって前記金属部材
と等しい厚さスペースを有するキャビティを形成すると
ともに、前記区画壁の先端を前記第２の型の内面に接近
させる鋳造用金型。

【０００７】また、本発明の鋳造用金型は、半凝固金属
をキャビティ内で凝固させて所定形状の金属部材を鋳造
する鋳造用金型であって、相対的に接近する型締め動作
によって前記キャビティ及びこのキャビティの外側にオ
ーバーフロー部を形成する一対の型を有し、この一対の
型には前記キャビティと前記オーバーフロー部とを遮断
し及び連通させる可動シャッタが設けられていて、前記
一対の型は第１の型締め動作によって前記金属部材より
も大きな厚さスペースを有するキャビティを形成し、第
２の型締め動作によって前記金属部材と等しい厚さスペ
ースを有するキャビティを形成し、前記可動シャッタ
は、前記一対の型が第２の型締め動作を開始するまで、
又は第２の型締め動作を開始する直前まで前記キャビテ
ィと前記オーバーフロー部とを遮断し、前記一対の型が
第２の型締め動作を開始すると、又は第２の型締め動作
を開始する直前に前記キャビティと前記オーバーフロー
部とを連通させ、前記一対の型の第２の型締め動作が完
了するときには前記キャビティと前記オーバーフロー部
とを薄い隙間を介して連通させる、というように構成さ
れることもある。第１の型締め時又は第１の型締め完了
時にはキャビティとオーバーフロー部とは可動シャッタ
に遮られて遮断されている。したがって、キャビティ内
への供給時に半凝固金属がオーバーフロー部に入り込む
ことはない。一対の型が第２の型締め動作を開始する
と、又は第２の型締め動作を開始する直前に可動シャッ
タが移動してキャビティとオーバーフロー部とを連通さ
せるので、キャビティ内に供給された半凝固金属の過剰
分はオーバーフロー部に押し出されるが、第２の型締め
動作が完了するときにはキャビティとオーバーフロー部
との連通は薄い隙間を介して行われているので、やはり
型開き後にキャビティ外に押し出されて凝固した部分を
簡単に取り去ることができる。薄い隙間の間隔はこの隙
間に隣接するキャビティの厚さの３分の１乃至５分の１
程度であることが適切である。この鋳造用金型はより具
体的には次のように構成される。半凝固金属をキャビテ
ィ内で凝固させて所定形状の金属部材を鋳造する鋳造用
金型であって、相対的に接近する型締め動作によって前
記キャビティ及びこのキャビティの外側にオーバーフロ
ー部を形成する第１の型及び第２の型を有し、この第１
の型の内面は、キャビティ形成面とこのキャビティ形成
面の両側に設けられたオーバーフロー部形成用凹部とか
ら構成され、前記第２の型の内面の前記オーバーフロー
部形成用凹部に対向する位置からは可動シャッタが突出
していて、前記キャビティは前記キャビティ形成面、前
記可動シャッタ及び前記第２の型の内面とにより形成さ
れ、かつ前記オーバーフロー部は前記オーバーフロー部
形成用凹部及び前記可動シャッタとにより形成され、前
記第１の型及び前記第２の型は第１の型締め動作によっ
て前記金属部材よりも大きな厚さスペースを有するキャ
ビティを形成し、第２の型締め動作によって前記金属部
材と等しい厚さスペースを有するキャビティを形成し、
前記可動シャッタは、前記第１の型及び前記第２の型が
第２の型締め動作を開始するまでは、又は第２の型締め
動作を開始する直前までは前記第１の型方向に移動して
いて前記オーバーフロー部形成用凹部に嵌まり込み、前
記第１の型及び前記第２の型が第２の型締め動作を開始
すると、又は第２の型締め動作を開始する直前に前記オ
ーバーフロー部形成用凹部から抜け出す方向に移動して
前記キャビティと前記オーバーフロー部とを連通させ、
前記第１の型及び前記第２の型の第２の型締め動作が完
了するときには前記キャビティと前記オーバーフロー部
とを薄い隙間を介して連通させる鋳造用金型。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【０００９】図１は本発明に係る鋳造用金型の縦断面
図、図２はこの鋳造用金型の横断面図である。

【００１０】鋳造用金型１は可動型３及び湯口部５を有
する固定型７から構成され、可動型３の内面９の両側端
部には区画壁１１，１１が突出形成されていて、この区
画壁１１，１１の内側にキャビティ形成面１３が、そし
て区画壁１１，１１の外側にオーバーフロー部形成面１
５がそれぞれ構成されている。キャビティ１７は、キャ
ビティ形成面１３、区画壁１１，１１の内壁面１９，１
９及び固定型７の内面２１に囲まれて形成されるが、こ
のキャビティ１７の外側に、オーバーフロー部形成面１
５、区画壁１１，１１の外壁面２３，２３及び固定型７
の内面２１に囲まれてオーバーフロー部２５，２５が形
成されることとなる。オーバーフロー部２５が狭い幅で
も十分な収容スペースを有することとなるようにオーバ
ーフロー部形成面１５はキャビティ形成面１３よりも若
干低くあるいは凹んで構成されている。区画壁１１の内
壁面１９は可動型３の内面９（キャビティ形成面１３）
に対して垂直方向に延びているが、外壁面２３は先端に
向かって薄肉となるように傾斜していて、区画壁１１の
先端には固定型７の内面２１と平行な若干の幅を有する
連通部形成面２７（先端）が構成されている。区画壁１
１の高さ、すなわちキャビティ形成面１３から連通部形
成面２７までの距離は製造すべき金属部材の厚さより若
干短い。

【００１１】この鋳造用金型１を用いて金属部材を成形
するにはまず、図１及び図２に示すようにキャビティ１
７が製造すべき金属部材の厚さよりも大きい厚さスペー
スを有することとなるように可動型３を固定型７に接近
させて第１の型締めを行う。この状態で湯口部５から湯
道２９を経てキャビティ１７内にビレット３１を供給す
る。そして、図３に示すように、分割面が当接するまで
可動型３を固定型７に接近させて第２の型締めを行い、
キャビティ１７を製造すべき金属部材の厚さと同じ厚さ
スペースを有するように構成する（図３は第２の型締め
の完了状態を示す横断面図）。第２の型締め過程におい
てキャビティ１７内に供給されているビレット３１の過
剰分は区画壁１１の連通部形成面２７と固定型７の内面
２１との間の連通部３３を通過してオーバーフロー部２
５内に押し出されるが、第２の型締め完了時にはこの連
通部３３の間隔は非常に小さく形成されている。キャビ
ティ１７内のビレット３１が凝固した後に可動型３を移
動させて型開きを行い、オーバーフロー部２５内で凝固
したビレット３１を連通部３３で切断して金属部材を製
造する。

【００１２】第１の型締めから第２の型締めまでの型締
め量（図２の隙間３５参照）は２ｍｍ乃至１０ｍｍが好
ましい。型締め量が２ｍｍ未満であると、第１の型締め
により形成されるキャビティスペースと第２の型締めに
より形成されるキャビティスペースとの大きさの差が小
さすぎてビレット３１が第２の型締めによりキャビティ
１７内の隅々にまで行き渡らないおそれがあり、１０ｍ
ｍを超えると製造すべき金属部材の大きさと比較してビ
レット３１の供給量が過大となって製造コストが高くな
りすぎる。一例を示すと、直径７５ｍｍ、高さ７５ｍｍ
の円柱状に形成又は保持されたビレット３１を用いて厚
さ２ｍｍ、長さ（図１の上下方向の距離）３００ｍｍ、
幅（図２の左右方向の距離）３５０ｍｍの金属部材を鋳
造する。まず、隙間３５が４ｍｍとなるように第１の型
締めを行ってこのビレット３１がキャビティ１７内で長
さ２００ｍｍ、幅２２０ｍｍ（厚さはキャビティ１７の
厚さと同様に６ｍｍ）となるように圧入する。その後、
４ｍｍの第２の型締めを行ってキャビティ１７を厚さ２
ｍｍ、長さ３００ｍｍ、幅３５０ｍｍのスペースに形成
する。ビレット３１はこのスペースのキャビティ１７内
の隅々にまで行き渡って凝固する。

【００１３】図４は本発明に係る別の鋳造用金型の縦断
面図、図５はこの別の鋳造用金型の横断面図である。

【００１４】鋳造用金型３７も可動型３９及び湯口部４
１を有する固定型４３から構成され、可動型３９の内面
４５のキャビティ形成面４７の両側にはオーバーフロー
部形成用凹部４９がそれぞれ構成されている。固定型４
３の内面５１のキャビティ形成面５３の両側にはオーバ
ーフロー部形成用凹部４９に対応してシャッタ用長孔５
５，５５が開口し、このシャッタ用長孔５５は固定型４
３を貫通していて、シャッタ用長孔５５，５５内には可
動シャッタ５７，５７が型締め型開き方向に移動できる
ように収められている。キャビティ５９は、キャビティ
形成面４７，５３及び可動シャッタ５７，５７の内面６
１，６１に囲まれて形成されるが、このキャビティ５９
の外側に、オーバーフロー部形成用凹部４９，４９及び
可動シャッタ５７，５７の先端面６３，６３によってオ
ーバーフロー部６５，６５が形成されることとなる。

【００１５】この鋳造用金型３７を用いて金属部材を成
形するにはまず、図４及び図５に示すようにキャビティ
５９が製造すべき金属部材の厚さよりも大きい厚さスペ
ースを有することとなるように可動型３９を固定型４３
に接近させて第１の型締めを行う。この状態で湯口部４
１から湯道６７を経てキャビティ５９内にビレット３１
を供給するのであるが、ここでは可動シャッタ５７は可
動型３９側に移動してオーバーフロー部形成用凹部４９
内に嵌まり込んでいる。そして、図６ｂに示すように、
分割面が当接するまで可動型３９を固定型４３に接近さ
せて第２の型締めを行い、キャビティ５９を製造すべき
金属部材の厚さと同じ厚さスペースを有するように構成
するのであるが（図６は第２の型締め過程を示す横断面
図）、可動シャッタ５７は第２の型締め開始直前に可動
型３９と反対側に、すなわちオーバーフロー部形成用凹
部４９から抜け出す方向に移動して、キャビティ５９と
オーバーフロー部６５とを連通させる連通部６９を形成
する（図６ａ）。可動シャッタ５７は、第２の型締め完
了時に連通部６９の間隔が非常に小さく形成されるよう
に、先端部が固定型４３の内面５１からわずかに突出す
る状態となるまで移動している。。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の鋳造方法
又は鋳造用金型を使用すれば、ビレットを用いて薄肉の
金属部材などを安価かつ精密に成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鋳造用金型の縦断面図である。

【図２】鋳造用金型の横断面図である。

【図３】第２の型締めの完了状態を示す横断面図である

【図４】本発明に係る別の鋳造用金型の縦断面図であ
る。

【図５】別の鋳造用金型の横断面図である。

【図６】第２の型締め過程を示す横断面図である。

【符号の説明】

１，３７ 鋳造用金型 １７，５９ キャビティ ２５，６５ オーバーフロー部 ３１ ビレット（半凝固金属） ３３，６９ 連通部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半凝固金属を金型のキャビティ内に充填
   して所定形状の金属部材を成形する金属部材の鋳造方法
   であって、 前記キャビテイが、成形されるべき前記金属部材の外形
   よりも大きなスペースを有することとなるように前記金
   型の第１の型締めを行い、 この第１の型締めの後に、またはこの第１の型締めと同
   時に前記キャビティ内に前記半凝固金属を供給し、 次ぎに、前記キャビティが、成形されるべき前記金属部
   材の外形と同じスペースを有することとなるように前記
   金型の第２の型締めを行って、前記キャビティ内に前記
   半凝固金属を充填させるとともに、この半凝固金属の過
   剰分を、細い又は薄い連通部を介して前記キャビティに
   連なっているオーバーフロー部に押し出し、 この第２の型締め後の前記キャビティ内で前記半凝固金
   属を凝固させ、型開き後に前記連通部内及び前記オーバ
   ーフロー部内で凝固した前記半凝固金属を取り去る、こ
   とを特徴とする金属部材の鋳造方法。
2. 【請求項２】 半凝固金属をキャビティ内で凝固させて
   所定形状の金属部材を成形する鋳造用金型であって、 相対的に接近する型締め動作によって前記キャビティ及
   びこのキャビティの外側にオーバーフロー部を形成する
   一対の型を有し、 この一対の型の少なくとも一方には前記キャビティと前
   記オーバーフロー部とを区画する区画壁が形成されてい
   て、 前記一対の型は第１の型締め動作によって前記金属部材
   よりも大きな厚さスペースを有するキャビティを形成
   し、第２の型締め動作によって前記金属部材と等しい厚
   さスペースを有するキャビティを形成するとともに、前
   記区画壁の先端を対向内面に接近させる、ことを特徴と
   する鋳造用金型。
3. 【請求項３】 半凝固金属をキャビティ内で凝固させて
   所定形状の金属部材を成形する鋳造用金型であって、 相対的に接近する型締め動作によって前記キャビティ及
   びこのキャビティの外側にオーバーフロー部を形成する
   一対の型を有し、 この一対の型には前記キャビティと前記オーバーフロー
   部とを遮断し及び連通させる可動シャッタが設けられて
   いて、 前記一対の型は第１の型締め動作によって前記金属部材
   よりも大きな厚さスペースを有するキャビティを形成
   し、第２の型締め動作によって前記金属部材と等しい厚
   さスペースを有するキャビティを形成し、 前記可動シャッタは、前記一対の型が第２の型締め動作
   を開始するまで、又は第２の型締め動作を開始する直前
   まで前記キャビティと前記オーバーフロー部とを遮断
   し、前記一対の型が第２の型締め動作を開始すると、又
   は第２の型締め動作を開始する直前に前記キャビティと
   前記オーバーフロー部とを連通させ、前記一対の型の第
   ２の型締め動作が完了するときには前記キャビティと前
   記オーバーフロー部とを薄い隙間を介して連通させる、
   ことを特徴とする鋳造用金型。