JPS62230467A

JPS62230467A - 鋳造用成形型

Info

Publication number: JPS62230467A
Application number: JP61285025A
Authority: JP
Inventors: Akio Nakano; 昭夫中野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-11-30
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1987-10-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、加圧＃Ｉｌ造法、低圧鋳造法、減圧鋳造法、
ダイカ′スト法などの鋳造法に利用される成形型に関し
、特に加圧鋳造用成形型にＩＩＩする。

〈従来の技術〉一般に、此種鋳造法、特に加圧鋳造法はｉｉ銀両型を組
とする成形型の成形部内に溶湯を注入し、類型により溶
湯に圧力及び冷却をかけながら固相、液相が共存する凝
固区間及び凝固範囲まで降温して金属製品を製造するも
のであるが、その加圧及び冷却の速度調整は製品組織の
超微細化に大きく影響し重要である。

しかしながら、従来の成形型は雄雌両型を共に耐熱金属
材でもって形成しており、そのため全体的に冷却速度が
急速になる傾向があり、これを解決するには型温を昇温
させなければならず、それに加圧をかければ尚型寿命が
みじかくなり、その冷却速度の調整が難しく型材買上、
型温微調整が困難であるとともに型の耐久性低下の原因
となる不具合があった。

又、此峠加圧鋳造法にあっては溶湯の注入時に、成形部
内に巻き込まれた巻込み空気等が溶湯の注入時に速やか
に扱けないと、成形部内の背圧が溶湯の注入に伴い高く
なって充填がさまたげられ、その結果湯廻り不良の原因
になって製品に渦状の欠肉部ができたり、或いは溶湯の
注入に伴い圧縮されて溶湯の表面付近に入り込んだ巻込
み空気等が、型開き時に膨張して米粒大程廓のもり上が
り（ふくれ）となって製品の鋳肌表面に残って表面肌、
美観の点において問題になるばかりか、潟じわが消失し
てきれいな鋳肌がえられない等の表面欠陥の原因になる
ため、巻込み空気等を成形部内から速やかに抜くことが
製品の表面から表面欠陥をなくした良好な鋳肌を得る上
で大きく影響し重要である。

また、同時に凝固時において特に熱量の多い肉厚部等に
発生する発生ガスを、溶湯が完全に凝固する前に抜かな
いと法部にガス巣が発生し易くなって強度を損なう内部
欠陥の原因になるため、溶湯が完全に凝固する前に有効
なガス抜きで発生ガスを速やかに且つ有効に扱くことが
製品の内部から内部欠陥をなくした高品質、高強度の製
品を得る上で大きく影響し重要である。

しかしながら、従来の成形型は大気に通じる孔又は溝を
もってガス抜き路を形成しており、そのため、溶湯の注
入時に成形部内に巻き込まれた巻込み空気等は注入され
た溶湯が孔又は溝からなるガス抜き路に流入する間にお
いて抜かれるだけで有効なガス抜きが行なわれないし、
同時に凝固時に発生した発生ガスも有効なガス抜きが行
なわれず、その結果、表面欠陥や内部欠陥が発生し易く
此種業界にあっては大きな問題になっていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉本発明が解決しようとする問題点は、冷却速度の調整範
囲を広く且つその調整操作を容易にすると共に、溶湯の
注入時に巻き込まれた巻込み空気等や溶湯の凝固時に発
生する発生ガスを有効に排除して高品質で高強度の製品
の鋳造を可能にし、しかも耐久性大なる加熱鋳造用成形
型を提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉上記問題を解決するために本発明が講じる技術的手段は
、加圧入子を進退動自在に嵌装備える雄雌一対の成形型
の一方又は両方を、セラミックスにして保温性を具有せ
しめると共にその雄雌両型に加熱及び冷却機構を設け、
且つ適宜箇所に減圧及びガス抜き機構を組込んだことで
ある。

〈作用〉本発明は、組となるｍ雌両型の型閉め後、冷却機構、加
熱機構を作動させて成形型に適度な冷却、加熱をかけな
がら溶湯の注入を開始させると共に略同時に減圧機構を
作動させて成形部内に巻き込まれた巻込み空気等を成形
部外に吸引排除する。そして、溶湯の注入が終了すると
同時に加圧入子を前進動作させて成形部内を加圧すると
共に、加圧入子の前進動作開始と略同時にガス抜き機構
を作動させて熱量の多い肉９部等に発生する発生ガスを
強制的に成形部外に排除する。尚、溶湯の注入終了後か
ら型開きが開始されるまでの成形工程において、この工
程初期時には加熱機構により成形部内を適度に加温し、
その後に冷却機構により溶湯の凝固区間及び凝固範囲ま
で降温させる。

〈実施例〉本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、成形型（
Ａ）は雄型（ａｌ）と雌型（ａｌ）との組からなり、そ
の雄雌両型（ａ＋　）（ａＺ　）の型１１１め後、成形
部（ａ）内に製品素材の溶湯（Ｍ）を注入充填する。

溶１９（Ｍ）は、その素材がとくに制限されるものでは
ないが、好ましくは超塑性金属、例えば亜鉛（Ｚｎ）ヲ
主材料トシ、Ｏ〜６８ｗｔ％　＃、　０〜５ｗｔｘ　Ｓ
Ｌ　、　Ｏ〜１０ｗｔ％Ｃｍ、　Ｏ〜５ｗｔ％　ｆｆｉ
、　０〜５ｗｔｘ　Ｈｎ、　０〜３ｗｔ％　Ｆｅ、　０
〜３ｗｔ％　ｒｉ、　０〜５　ｗｔ％ＮＬ、ｏ　〜３ｗ
ｔ％Ｃｒ、　０〜３ｗｔ％　Ｐｂ、　０〜１０ｗｔ％ｓ
ｎ、　ｏ　〜ｉｏｗｔ％Ｂｅ、　０〜５ｗｔ％　Ｐ、　
０〜４０ｗｔ％　Ｃ，Ｏ〜５ｗｔ％Ｗ、Ｏ〜３ＷｔＸＢ
がらなるＺｎ系合金を例示し、又、アルミニウム（Ｍ）
を主材料とし、Ｏ〜２０ｗｔ％　ＳＬ、　Ｏ〜２０ｗｔ
％　ＣＬＬ。

０〜１０ｗｔ％ｒ　、　Ｏ〜２０ｗｔ％　ＺＴＩ　、　
Ｏ〜１２ｗｔ％　Ｈｎ。

０〜５Ｗ［％Ｆｓ、Ｑ〜３ｗｔ％Ｔｉ、　Ｏ〜５ｗｔ％
Ｎｉ。

Ｏ〜５ｗｔ％ＣＴ、　Ｑ〜３ｗｔ％Ｐｂ、　Ｏ〜３ｗｔ
％Ｓｎ。

０〜１０ｗｔ１　Ｇ、　Ｏ〜５ｗｔ％　Ｂｅ、　Ｏ〜３
ｗｔ％Ｗ。

０〜３Ｗ℃％〜、Ｑ〜５ｗｔ％Ｂ、Ｏ〜５ｗｔ％Ｓｒ。

０〜５ｗｔ％　Ｌｉ、　Ｏ〜５ＶＩｔ％　Ｚｒ、　０〜
！ｌｔ％　Ｎａ。

０〜５ｗ１％Ｓｂ、　Ｏ〜５ｗｔ％　Ｃｄ、　Ｏ〜５ｗ
ｔ％　１％からなるＮ系合金、あるいは銅（Ｑｔ）を主
材料とし、Ｑ　〜２０ｗＬ％Ｓｊ　、　Ｏ〜２０ｗｔ％
＃、Ｏ〜５ｗｔ％ｒ’に＋、　Ｑ　〜３０ｗｔ％Ｚｎ　
、　Ｏ〜２ｏｗｔ％Ｈｎ、　Ｏ〜３ｗＬ％Ｆｅ、Ｑ〜５
ｗｔ％Ｔｉ、　０〜１０ｗｔ％Ｎ５．　Ｑ　〜１０ｗｔ
％Ｃｒ、　０〜５ｗｔ％　ｐｂ、　Ｑ〜５ｗｔ％Ｓｎ、
　Ｏ〜２０ｗｔ％Ｃ，Ｏ〜５ｗｔ％　Ｂｅ、　Ｏ〜１０
ｗｔ％　Ｗ、　Ｏ〜５ｗｔ％Ｂ、　Ｏ〜５ｗｔ％　Ｓｂ
、　Ｏ〜５ｗｔ％Ｌｉ、　Ｑ　〜５ｖｌｔ％Ｐ、０〜！
１ｌｌｔ％Ｚｒ、　Ｏ〜５ｗｔ％Ｓｅからなる侮系合金
、さらには鉄（Ｆｅ）を主材料とし、０〜６０ｗｔ％Ｃ
，Ｏ〜５ｗｔ％Ｈｎ、　Ｏ〜５ｗｔ％ｓｉ、Ｏ〜１０ｗ
ｔ％Ｃｒ　、　Ｏ〜２０ｗｔ％Ｎ＆、　Ｏ〜５ｗｔ％　
ｔ％、　Ｏ〜３Ｗ［％　■、０〜５ｗｔχ　Ｐ、０〜２
ｗｔ％　Ｓ、０〜３ｗｔ％Ｐｂ、　　０〜１０ｗｔ％　
Ｓｎ、　　Ｏ〜１０ｗｔ％　Ｂｅ、　　Ｏ〜３Ｗ［％〜
、０〜２４ｗｔ％ＱＬ、Ｏ〜２０ｗｔ％　Ｗ、Ｏ〜５ｗ
ｔ％Ｂ、０〜５ｗｔ％Ｌｒ、　０〜５ｗｔ％Ｚｒからな
るＦｓ系合金などである。

雄型（ａｌ）は、ハイクロムモリブデン鋼などの耐熱金
属（焼結金属を含む）で形成し、該型内に冷却１ａｃｋ
　（１）　及ヒ加Ｍｌｉ４Ｍ　（１’　）　ヲ配設する
。

尚、冷却機構（１）及び加熱機構（１′）の配列は加熱
を促進する場合を図示するが、冷却を促進する場合には
両機構（１）（１’）の配列を変更することも自由であ
る。

また、この雄型（ａｌ）の中央部には上下方向に進退動
自在に摺動させる加圧入子（２）を嵌装備え、該入子（
２）を可動盤（３）上に設置したシリンダー（４）に連
繋させる。

この加圧入子（２）は、耐熱金属やセラミックス等によ
って形成する。

雌型（ａｌ）は、セラミックス型とし、類型に冷却機構
（５）及び加熱機構（５′）を配設すると共にその適宜
箇所、図面にあっては溶湯（Ｍ）の凝固時に発生ガスが
発生し易い熱量の多い肉厚部等と対面させた中央部にガ
ス抜き路（６）をｎ適状に開設し、そのガス抜き路（６
）にガス抜き機構（７）を組込む。

ガス抜き機構（７）は、ガス抜き路（６）の入口近傍部
位に形成した湯溜り部（８）に向けて台状に嵌装して上
下方向に進退動作させる耐熱性を有する多孔質性通気材
、例えばポーラスセラミックスを用いて略円鉗棒状に形
成したガス抜き栓として成り、加圧入子（２）の前進動
作（加圧）と略同時、詳しくは熱量の多い肉厚部等の溶
湯（Ｍ）表面に凝固膜が形成された直後の所定のタイミ
ングにて微少Ｍ後退動作させて肉厚部等に発生した発生
ガスを、湯溜り部（８）を含むガス抜き路（６）内に押
し出し排除させる。尚、このガス抜き機構（７）は駆動
源（図示セズ）に連繋させて該駆動源の作動により後退
、前進動作させるものである。

また、雄１両型（ａ＋　＞（ａｌ）の適宜箇所、図面に
あっては両型（ａ＋　）（ａｌ）の型分割面間に減圧機
構（９）を組込む。

減圧機構（９）は、溶湯（Ｍ）の注入時に成形部（ａ）
内に巻き込まれた巻込み空気等を成形部（ａ）内から吸
引排除する働きをなすと共に、該成形部（ａ）内を負圧
にして溶湯（Ｍ）の瀉廻りを良好、即ち溶湯（Ｍ）の充
填密度を向上させる働きをなすもので、両型（ａ＋）。

（ａｌ）の型分割面に成形部（ａ）と連通させて吸引管
（９ａ）を接続し、その吸引管（９ａ）をバキューム装
置（９ｂ）と連繋させる。尚バキューム装置（９ｂ）は
溶湯（Ｍ）の注入開始と略同時に作動する様にして成る
。

次に、上述した雌型（ａＺ）、加圧入子（２）、ガス抜
ぎ機ｌｌ５（ガス抜き栓）（７）、それらを作るセラミ
の組成構造を説明づる。

断るセラミックスは、α−Ｓｉ３Ｎ４構造をもつ固溶体
で、ＭＸ　（Ｓｉ、　／Ｖ）　＋２　（０，Ｎ　）電６
（上式においてＭはＭｇ、Ｃａ、Ｙ等）で示されるα−
サイアロン粒状品（α相）　ｅｏｖｏｔ％とβ−Ｓｉ３
Ｎ４の柱状晶（β相）　４０ｖｏｌ％間に焼成して浸入
固溶させた緻密な複合（固溶）組織相からなるホットプ
レスα−サイアロン質セラミックス或いは常圧焼結α−
サイアロン質セラミックスであり、α−サイアロン粒状
晶６０ｖｏ　Ｉχとβ−ＳｉＩＮ４柱状晶４０ｖｏ　Ｉ
χとの共存する領域“部分安定化”α−サイアロン領域
とよべる組成鞘囲において強度、硬度、破壊靭性値等の
機械的特性に優れ、且つ耐熱衝撃抵抗性、耐熱薬品耐候
性に優れるものである。

而して、断る実施例は雄雌両型（ａ＋　）（ａｌ）の型
１１１め後、両型（ａ＋　）（ａＺ　）に配設した冷却
機構（１）（５）、加熱機構（１’　）（５’　）を夫
々作動させて成形部（ａ）に適度な冷却、加熱をかけて
該成形部（ａ）の型温調整（制御）しながら該成形部（
ａ）内に溶１（Ｍ）を注入すると共に、その注入開始と
略同時にバキューム装置（９ｂ）を作動させて吸引管（
９ａ）を吸引口として成形部（ａ）内の巻込み空気簀を
強制的に吸引排除する。

そして、溶４（Ｍ）の注入が終了すると同時にシリンダ
ー（４）を作動させて加圧入子（２）を前進動作させ、
成形部（ａ）内に注入充填された溶Ｗ（Ｍ）を加圧する
と共に、その加圧開始から所定のタイミングにガス抜き
機構（ガス抜き栓）（７）を瞬間的に微少迫後退させて
表面に凝固膜が形成された程度で凝固が他の部分より遅
い肉厚部等の発生ガスを加圧入子（２）の圧力にて湯溜
り部（８）を含むガス抜き路（６）内に押し出し排出す
る。

その後に型開きするまでの開成形工程に入るが、この工
程の初期には加熱機構（１）（５）を作動させて成形部
（ａ）内を適度に加温し、その後に冷却機構（１’　）
（５’　）を作動させて溶１　（Ｍ）の凝固区間及び凝
固範囲まで降温させて製品を成形し、然る後、加圧入子
（２）を後退動作（上動）させると共に、減圧機構（９
）のバキューム１ｍ＜９ｂ）を停止させて型開きし、雄
型（ａｌ）から製品を取り出す。

尚、ガス抜き機構（７）及び減圧機構（９）を設ける位
置或いは設置数は製品の形状や大きさ、これに伴う成形
部（ａ）内の温度分布、製品各部の凝固速度などの条件
によって決定するものであり、また成形型（ａ）に設け
る加熱機構（１）（５）及び冷却機構（１’　）（５’
　）の設定条件も溶解金属の溶解温度、成分や成形型の
型形状などにより適宜に変更するものである。

又、製品はさらに寸法精度の高い成形型を用いた積圧工
程により圧縮、１造することも任意であり、）１望、　
（ａ　＋　）をセラミックス型として使用することもよ
い。

更に、上記実施例にあっては加圧ｔｉｎ払の場合を説明
したが、本発明の成形型を用いて低圧鋳造法、ダイノ」
スト法などのｌ造法に採用することも任意である。

〈発明の効果〉本発明鋳造用成形型は叙上の如く構成したので下記の効
果を奏する。

１）成形型の雄型又は雌型の一方又は両方をセラミック
ス型としたので、従来の金属型に比べてそのセラミック
ス型により成形型内に４３番プる急速な冷却速度の増大
が緩和され、したがって冷却機構による冷却速度の２１
整範囲が広くなって、そ２ｍ整操作、とくに微調整が容
易となり、製品形状及び材質に応じた冷却速度に容易に
設定し得、しかも、型口１め後に成形部内に巻き込まれ
た巻込みガス（空気）等を、溶湯の注入開始と略同時に
減圧機構で速やかに吸引排除できると共に、溶湯の凝固
時に熱量の多い肉厚部等に発生する発生ガスを、加圧入
子による成形部内の加圧と略同時にガス抜き機構の作動
（微少間後退）により成形部外に速やかに排除すること
が出来る。

よって、巣のない超微編組織からなる高品質な製品が得
られる。

２）成形型はセラミックス型であるため、耐熱衝撃性、
耐Ｗ１撃性、耐久性等の必要十分な剛性力を持つ成形型
となり、長期間にわたって使用し得、有益である。

依って、所期の目的を達成し得る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す縦断正面図である。尚、図中（Ａ）：成形型　（ａ＋　）：雄型（ａ２　）　：雌型　（１）（５）：冷却機構（１’　
）（５’　）：加熱ｆ１横（２）：加圧入子　（７〉：ガス抜き機構（９）：減圧
機構

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加圧入子を進退動自在に嵌装備える雄雌一対の成
形型の一方又は両方を、セラミックスにすると共にその
雄雌両型に加熱及び冷却機構を設け、且つ適宜箇所に減
圧及びガス抜き機構を組込んで成る鋳造用成形型。
（２）上記セラミックスはα−Ｓｉ＿３Ｎ＿４構造をも
つ固溶体で、Ｍ×（Ｓｉ、Ａｌ）＿１＿２（Ｏ、Ｎ）＿
１＿６（上式においてＭはＭｇ、Ｃａ、Ｙ等）で示され
るα−サイアロン粒状晶６０ｖｏｌ％とβ−Ｓｉ＿３Ｎ
＿４柱状晶４０ｖｏｌ％との共存する領域“部分安定化
”α−サイアロン領域とよべる緻密な複合組織相からな
るホットプレスα−サイアロン質セラミックス或いは常
圧焼結α−サイアロン質セラミックスであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の鋳造用成形型。