JPS63115664A - セラミツク繊維を任意に含有する金属部品の加圧鋳造方法 - Google Patents

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】 本発明は、金属部品、特にアルミニウムリチウム合金、
マグネシウム合金の加圧鋳造方法に係る。

該合金は任意にセラミック′繊維を含んでもよい。

永久鋳型による鋳造方法において、コールドチャンバ形
機械を使用し、鋳型即ちダイに固定されたコンテナに収
容された液状合金をピストンを用い比較的短時間で鋳型
のキャビティに導入して金属部品を加圧鋳造する方法は
当業者に十分に公知である。

１０２ＭＰａを上回る圧力を作用させると凝固中の部品
に液状合金が供給される。

かかる・方法によれば、寸法精度が高く表面状態が極め
てよい部品を得ることが可能でありまたコストの高い後
切削処理が不要である。更に押湯を使用しないので重力
鋳込みの場合よりもはるかに優れた結果が得られる。最
後に、鋳込まれたままの部品の機械的特性がよいので熱
処理が不要である。

これらの利点のため、特にアルミニウム及びマグネシウ
ムの如き軽金属の鋳込みのために加圧鋳造方法の使用が
増加している。

しかし乍ら、新規な製品、例えばアルミニウムーリチウ
ム合金、ある種のマグネシウム合金及び金属以外にセラ
ミック繊維を含む複合製品に加圧鋳造方法を使用すると
きはいくつかの問題が生じる。

即ち、アルミニウムリチウム合金及びマグネシウム合金
は酸化に特に敏感であること、及び、複合製品中の繊維
−金属結合は環境の作用で生じた酸化物又はその他の化
合物が金属中に存在すると極度に弱まることが知られて
いる。

しかし乍ら今日までのコールドチャンバ形加圧鋳造機の
大部分は鋳造製品と空気との間の相互ｆＹ用を配慮して
いない。

例えば、米国特許第４０８８１７８号に記載の加圧鋳造
樋では、コンテナに金属を供給するために、射出システ
ムを鋳型即ちグイから分離し、次にコンテナを鉛直に対
して傾斜させし一ドルで充填を行なう。このような処理
では極めて酸化しやすい合金から適当な部品を得ること
ができないことは明らかである。

上記特許より以前に、米国特許第３０５８１７９号は既
に、全く異なる目的で相互作用の問題をある程度解決す
る機械を開示している。即ちこの場合には、鋳造すべき
液状金属を収容し上部に不活性ガス導入管を備えた密閉
容器に浸漬した管を介して空気を遮断した状態でコンテ
ナに対する供給が行なわれる。このガスによって液体の
表面に過圧が生成され液体がコンテナに導入される。こ
の構成によれば、コンテナ充填のときに液状金属と外気
との接触が阻止されるが相互作用の問題は解決されない
、即ち、金属をキャビティ内で圧縮するためにコンテナ
内でピストンか上昇するとき、摺動ピストンを内蔵しピ
ストンロッドを包囲しているシリンダ内の空気はコンテ
ナに液体を導入する管と連通している。従って、管に収
容された金属が容器に向かって逆流を開始するとき金属
はシリンダ内の空気を吸収して酸化される。

より深刻な別の問題はピストンの移動速度に関係がある
。即ち、ピストンの移動速度が大きい塾。

（０，５ｍ　／秒以上）ので、管とピストンシリンダの
空気との連通が極めて速く、従って最初はこの連通のと
きに金属は容器に向かって逆流しない、その結果、シリ
ンダ内部で金属流が生じこれがピストンの適正作動を妨
害し機械の停止がしばしば生じる。出願人はこの欠点を
克服するための研究によって本発明に到達した。

本発明は米国特許第３０５８１７９号と同様のタイプの
ものである。即ち、容器内に浸漬した管を介して金属を
供給し金属がガス圧力の作用で容器内に逆流するような
金属供給装置を加圧鋳造装置に組み合わせたものである
。本発明の特徴は、コンテナに隣接の管の一点に不活性
ガス流を吹込むこと及びこのガスの圧力Ｐ１の値と容器
内の圧力Ｐ２の値との関係をピストンの位置に従って調
整することである。

この条件で鋳型即ちダイに対する供給の準備が整うと、
方法が以下のごとく進行する。不活性ガスを圧力Ｐ１で
管に吹き込む、このときピストンが下降位置なのでコン
テナと管とが連通しておりガスは鋳型のキャビティに充
満して該キャビティから空気と追い出す。

次に、容器に収容された金属浴の表面に過圧を与える。

金属が管内を上昇するためにはこの過圧Ｐ２がＰｌより
高い値でなければならない、金属が管及びコンテナに充
填されると、ビスＩ・ンが急激に上昇して金属を圧縮す
る。ピストンが管とコンテナとの間の連通オリフィスを
遮蔽しこれが任意のセンサスはデテクタによって検出さ
れると、ＰｌがＰｌより高い値になるように直ちにガス
が吹込まれる。これにより金属は容器に向かって逆流し
、ピストンロッドがオリフィスの高さにきたときにシリ
ンダに向かう金属流は完全に阻止されている。

このガスは金属との間に残存する吹込部スペースを完全
に充填しその圧力によってピストンシリンダからの空気
を押し戻す、注目すべきは、シリンダが管と連通ずる前
に金属が逆流するように、ピストンの長さは管とコンテ
ナとの連通オリフィスの高さより大きいことである。従
って、ピストンが再度下降してオリフィスが露出すると
、低圧で吹込まれるガスはコンテナに流入し、開いた鋳
型から空気が侵入することを阻止する。この状態は容器
に金属が逆流し易いようにＯにされたＰｌの値が新しい
鋳込みサイクル開始のために再度増加するまで続く。

更に、ガス吹込み点で管の上部に一種のポケットが配備
されており、該ポケットの内部はガス吹込みシステムへ
の金属の流入を阻止するガスクッションを維持している
。このポケットはガスクッションの高さの異常減少を検
出するプローブを備えており、所望の高さを維持するに
必要な圧力を補充する特殊弁の開放を制御する。

任官の位置センサ又はデテクタによって制御され適当な
弁の開閉を制御する差動圧力計によってＰｌとＰｌどの
間の適当な圧力差が得られる。

Ｐｌの値はキャビティに充填される金属の静的圧力（ｐ
ｒｅｓｓｉｏｎ　ｍｅｔａｌｌｏｓｔａｔｉｑｕｅ）以
上でなければならない。Ｉ’１−Ｐｌの差は０．ＯＩＭ
ｌ’ａのオーダである。

添付図面に基づいて本発明をより詳細に以下に説明する
。

１木鰻 第１図は立て形加圧鋳造機の固定下部プレート１と可動
上部プレート２とを示す。両方のプレート間にキャビテ
ィ４をもつ鋳型即ちダイ３が配置されている。下部プレ
ートはコンテナ５がら成る射出装置を備えており、ロッ
ド７によって支持されるピストン６がジヤツキ１８の作
用で往復運動しコンテナ５内で摺動する。該コンテナは
オリフィス８を介して管９に接続されており、管９は密
閉容器１２内に配置されたるつぼ１１に収容された被鋳
造金属の浴１０に浸漬している。管９を介して金属をコ
ンテナ５に送るために容器１２はガス供給管１３を介し
て加圧され得る。本発明によれば、ダクト１４内の不活
性ガスは管９の一点１５でダクト１４に吹込まれる。

このガスの圧力と容器１２内の支配圧力との関係は、セ
ンサ１７によって検出されるピストンの位置に従って調
整される。該圧力は差動圧力調整計１６によって制御さ
れ得る。

第２図は第１図と同じ素子、即ちコンテナ５とピストン
６とロッド７とオリフィス８と管９と金属浴１０とるつ
ぼ１１と容器１２とガス供給管１３とダクト１４と吹込
み点１５と圧力計１６とセンサ１７とを示す。

第２図はまたこれらの素子以外に、装置を作動させるた
めの全ての素子を示す。ガスの循環方向から順次説明す
ると以下の素子がある。

ガス供給管１３には、高圧減圧器２０と、低圧減圧器２
１と、容器へのガスの流入又は容器と外気との連通を確
保する電気弁２２と、流量調整器２３と、逆止弁２４と
が配備され、ダクト１４には、高圧減圧器２５と、低圧
減圧器２６と、三方電気弁２７と、一方が大気と連通し
た三方電気弁２８とが配備されている。

この２つの弁が差動圧力計１６を介して容器内圧力Ｐ２
に対するダクト内圧力Ｐ１を調整し得る。

即ち、Ｐｌが正しい値のとき２つの弁は閉鎖しており、
Ｐｌが低すぎると弁２７が開いて通気弁２８が閉鎖し、
Ｐｌが高すぎると弁２７が閉鎖して通気弁２８が開く。

ダクト１４は更に、吹込みガスの流量を大きくするため
に開く電気弁２９と、流量調整器３０と、逆止弁３１と
、流量計３２と、吹込みガスを点１５に送るか又は遮断
する電気弁３３と、吹込みガス回路が故障しプローブ３
６が点１５の処での金属の上昇とダクトの閉塞の危険と
を示すときにのみ開く流量調整器３５付き電気弁３４と
を備える。

鋳込みサイクル中に装置は以下のごとく作動する。

１、部品取出のなめにダイか開いているとき、容器は弁
２２分介して大気圧下に維持され、ピストンは下降位置
に維持され、弁２８は閉鎖し、差動圧力計１６はＰＩ＞
Ｐｌを示す位置に維持される。従って流量調整器３０と
弁３３とを介して低流星ガスが点１５から流入する。

２、ダイか再度閉顔され次の新しい射出作業に備える。

前記素子は同様の状態に維持され、ガスはキャビティを
掃気してキャビティから空気を追い出す。

３、射出命令が与えられると、弁３３が閉鎖し、チャン
バ１５を単離してＰＬ＞Ｐｌの条件３無効にし且つ弁２
９を開く、弁２２はガスを容２；内に流入させ、液状金
属をコンテナに向かって上昇させる。ピストンが上昇を
開始すると、弁２９は開いて点１５に保護クッションを
形成することによってガス吹込み回路に金属が流入する
ことを阻止するに十分なＰＬ＞Ｐｌのガス圧力を確保す
る。

４、ピストンがオリフィス８を閉塞すると弁３３が開き
、ＰｌがＰｌより大きい値になり、ピストンロッドがオ
リフィス８の処にきたときにシリンダ内への金属の流入
とシリンダからの空気の侵入とが完全に阻止される。

５、部品の凝固中にピストンの上昇が継続され弁２２は
外気と連通してＰｌを低下させる。Ｐｌ＞Ｐｌとなるよ
うにＰｌはＰｌに従って調整される。

６、弁は同じ位置に維持されダイか開き上昇中のピスト
ンによ、つて射出ペレットが突出される。

７、ピストンは下降位置に戻る。ピストンがオリフィス
８を露出させると、弁２９が閉鎖し、コンテナを排気す
るために軽度の低圧が調整器３０によって生じる。

ここで鋳込みサイクルが再開される。

当業者に公知の″Ａ整副制御装置使用によってこれらの
処理が全自動化されることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋳造装置の鉛直四面図、第２図は容器及びダク
トのガス供給装置の概略図である。 １．２・・・・・・プレート、３・・・・・・ダイ、４
・・・・・・キャビティ、５・・・・・・コンテナ、６
・・・・・・ピストン、７・・・・・・ロッド、８・・
・・・・オリフィス、９・・・・・・管、１０・・・・
・・金属浴、１１・・・・・・るつぼ、１２・・・・・
・容器、１３・・・・・・ガス供給管、１４・・・・・
・ダクｌ−５１５・・・・・・吹込み点、１６・・・・
・・圧力計、１７・・・・・・センサ、１８・・・・・
・ジヤツキ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定下部プレートと可動上部プレートによつて形
   成されたコールドチャンバをもち、両方のプレート間に
   鋳造すべき部品の形状のキャビティをもつ鋳型が配置さ
   れ、前記下部プレートがコンテナによって形成された射
   出手段を備え、ロッドによって支持されたピストンが該
   コンテナ内で摺動し、該コンテナがオリフィスによって
   管に接続され、該管が密閉容器に収容された鋳造すべき
   金属の液浴に浸漬しており、また金属がコンテナに流入
   するように前記容器がガス供給管を介して圧力下に維持
   されるようなコールドチャンバ形機械を用いてセラミッ
   ク繊維を任意に含有する金属部品を加圧鋳造する方法で
   あって、ピストンロッドの周囲に液状金属が流出するこ
   とと管内に空気が流入することとを完全に阻止するため
   に、コンテナに隣接の管の一点に不活性ガス流を吹込む
   こと及び容器内の支配圧力Ｐ２に対する該前記ガスの圧
   力Ｐ１の値をピストンの位置に従って調整することを特
   徴とする方法。
2. （２）コンテナ及びキャビティに対して金属を供給する
   期間中にＰ２がＰ１より大きい値であり、上昇中のピス
   トンがオリフィスを遮蔽するとＰ１がＰ２より大きい値
   になることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。
3. （３）下降中のピストンがオリフィスを露出させた時点
   からＰ１の値が減少し、これはＰ２の値が上昇するまで
   維持されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。