TW200520875A - Flow system for pressure casting - Google Patents

Description

200520875 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本項發明是有關一種使用於合金壓力鑄造之改良式合 金流動系統。 【先前技術】 在一些最近提出的專利申請案中，吾人已揭示有關使 用一所謂的受控膨脹通口（ CEP )來施行合金壓力鑄造的 發明。這些專利申請案包括有關於鎂合金壓力鑄造的 PCT/AU98/00987 ， 及關於鋁合金壓力鑄造的 PCT/01/01058。這些申請案亦包括有其他申請案： PCT/AU01/00595 及 PCT/AU01/01290，以及都是於 2001 年8月23日提出申請之澳洲臨時專利申請案PR 7214、PR 7215、PR 7216、PR 7217及PR 7218。這些另外的申請案 係分別關於鎂、鋁和其他可壓力鑄造合金之壓力鑄造，以 及有關於在這些合金壓力鑄造中所使用之裝置和設備。 如上所述，CEP係使用於在以上所提及之專利申請案 的發明内容中。CEP為合金流道中相當短的部份，此合金 流道的剖面面積則是從該CEP之入口末端處增加至出口末 端處，使得流經通口之合金於其出口末端處具有比入口末 端還要低的流動速度。流動速度的降低會使得當合金流經 該通口時，該合金會承受其狀態的變化。亦即，熔化合金 係從高壓供應來源接收到該CEP之入口末端處，由於流動 速度是從入口末端降低到出口末端，使得合金的狀態是從 200520875 在入口末端的熔化狀態改變成在出口末端處之半固體或觸 變狀態。 如果金合流出出口末端之外，且實質上流過一個與流 道相連通之模穴的話，該合金以被保持在半固體化或觸變 狀恶中為最佳。藉著在模穴内的合金以夠快的速度被凝 固，且從模穴回流到CEP内，所得到的鑄件能夠具有以下 特徵··於一次要相位之鑄型内帶有精細、退化樹枝型式之 橢球體或圓形主要微粒的微細結構。 在吾人之共同專利申請案PCT/au〇3/〇〇195中，揭示 了 一種用於高壓鑄造之金屬流動系統，以及一種使用高壓 鎢le枝來生產合金鑄件之方法。此申請案之系統及方法係 採用一個包括有一 CEP、但是亦包括有一 CEp出口模組（被 稱為CEM)的流道，合金係從CEp之出口處流經該cEM 而到達一模穴。在CEP中，由於合金在CEp内的流速會 從在CEP之入口末端處的適當流速被充分地降低，合金的 狀悲會從熔化狀態變成半固體狀態。CEM的型式係控制著 合金之流動，藉此，合金流速會從CEp出口末端處逐漸降 低，使得在流道與模穴相連通之位置處，合金流速會顯著 地低於在CEP之出口末端處的合金流速，在cep中所產 生的合金狀態變化在合金被澆注至模穴期間大致上是保持 不交’並且合金能夠承受在模穴内的快速凝固作用且沿著 流道而朝向該CEP回流。 以發現到的是CEM的型式能夠被有利地使用於其他 應用中。此種CEM型式之使用亦是大大地不同於用於傳 200520875 統式的高壓鑄造方法、系統及裝置。 【發明内容】 如上所述，“ CEM”係表示一個用於CEp之出口模 組。此名稱並不適用於未使用CEP之本發明。本發明反而 是採用-個具有-出口模組之流道，合金係經由此流道而 攸一秩流道流入模穴。雖然本發明之出口模組具有適用於 CEP的型式，在此是以流道出口模組或“ ρΕΜ，，來表示。 本發明提供了一種用於高壓合金鑄造的金屬流動裝 置，其所使用的機器具有、或是可以操作以提供一個熔化 合金的高壓來源，以及一個界定出至少一模穴的鑄模，其 中該金屬流動裝置界定出一個金屬流道，從該高壓來源^斤 接收之合金係藉著該金屬流道而能夠流入模穴，其中： (a)該流道全長的第一部份包括有一個橫流道；以及 (b )該流道全長從該橫流道出口末端處算起的第二部 份包括有一個流道出口模組（FEM );以及 /、中°亥的型式係控制合金的流動，藉此，合金 的流速係從橫流道之出口末端處逐漸降低，藉此在流道與 模穴相連通之位置處，合金的流速會遠低於在橫流道出口' 末端處的流速，並且使得在澆注模穴時，合金能夠在該模 穴内凝固且沿著流道朝向橫流道回流。 、 此外，本發明提供了 一種用於高壓合金鑄造的壓鑄機， 其中該壓鑄機具有、或可以操作以提供一個熔化合金的高 壓來源，一個界定至少一模穴的鑄模，以及一個界定出一 200520875 金屬流道的金屬流動裝置，從該高壓來源所接收之合金能 夠藉著該金屬流道流入模穴，其中·· b (a )該流道全長的第一部份包括或包含有一個樺流 道；以及 ” μ (b)該流道全長之從橫流道出口末端處算起的第二部 份包括有一個流道出口模組（FEM );以及 其中，該FEM的型式係控制合金之流動，藉此，合金 的流速會從橫流道的出口末端處逐漸降低，藉此，在流道 與模穴相連通之位置處，合金的流速會遠低於在橫流道出 口末端處的流速，並且使得在澆注模穴時，合金係能夠在 該模穴内凝固且沿著流道而朝向橫流道回流。 本發明亦提供了一種採用一高壓鑄造機來生產合金鑄 件的方法，該壓鑄機具有、或可以操作以提供一個熔化合 金的高壓來源及一個界定出至少一模穴的鑄模，合金係從 該高壓來源沿著流道流入模穴，其中： (a)在流道的第一部份中，合金係沿著一個橫流道流 動；以及 (b )在介於流道第一部份與模穴之間的流道第二部份 中，合金的流動係被控制住，藉此，合金的流速係從橫流 道之出口末端處逐漸降低，而在流道與模穴相連通之位置 處，合金的流速會遠低於在橫流道出口末端處的流速。 如上所述，流道的第二部份係將合金流速降低至小於 在橫流道之出口末端處的流速。該流道的第二部份在本文 中係被簡稱為“流道出口模組，，或“ FEM” 。 200520875 較佳的是，該橫流道至少於其出口末端處的截面積係 使得在能夠由壓禱機所產生合金之流動速率時’该橫流道 將會在橫流道之出口末端處產生以下的合金流速：鎂合金 的流速超過大約60公尺/秒到大約1 80公尺/秒，鎂合金以 外之其他合金的流速超過大約40公尺/秒到大約120公尺/ 秒。在一種配置方式中，FEM係在一個延伸於橫流道之出 口末端之外的方向中增加其橫向的截面積，藉此，合金流

速的降低能夠避免該合金從一熔化狀態轉變成一種呈現觸 k特性之半固體狀態的狀態改變。在另外一項配置方式 中’截面積的增加係使得合金流速的降低能夠防止合金產 生種狀態變化，而使得模穴内能夠以熔化合金被填充。 一個被界定於流道之出口末端處的澆口可以提供限縮作用 予μI其中的合金，然而合金毋須被提供有限縮作用。在 二種型式中，此洗口是位於該醜之出口末端處。在另外 一種型式中，該舰之出口末端與該洗口中間是相隔著一

個次要橫流道’此次要橫流道的截面積尺寸則至少等於 FEM之出口末端處的截面積。 藉：本發明]莫穴之洗注可以藉由溶化金屬來達成。 至流道二：夠：南塵來源流出而以其溶化之狀態被接收 、，並且此夠維持此熔化狀態直到/捃+ 為止。此社#^# ^ 1到其在棋穴内凝固

此、，，D果與較早之基於使用CEP 的發明中，耗狀態的合金會轉變成在較早 特性之半固體狀態。在這方面二=:種能夠呈現觸變 高壓鑄造方法妙 5月疋類似於傳統式的 鱗4方法。然而，相較於傳統 泛’本發明具有更進 10 200520875 一步及顯著的差異。 藉由使用CEP之較早發明，所產生的半固體合金一般 具有固體内谷物，使得其能夠呈現觸變的特性。因此，合 金會具有超過大約25%重量比的固體，通常至少是大約3〇 %重量比的固體（像是高達大約60%到65%重量比）。 雖然本發明能夠以熔化金屬澆注模穴，有些情況是模穴所 接收的合金可能具有較低之固體含量。然而，藉由本發明 可獲得的低固體含量尚不足以使得該合金呈現出觸變特 性〇 藉由冷室壓鑄機，主要樹枝形微粒能夠在珠擊套筒内 形成。這些微粒的尺寸範圍可以高達大約6〇微米或更大， 並且有害於鑄件。由於本發明係使用於冷室壓鑄機中，此 等微粒仍然可能會形成於珠擊套筒内。當這個情形發生 時，形狀調整過的微粒係包含有在流入模穴内之合金中的 固體内容物。 也發現到的是，藉著使用本發明，含量較低的固體可 以是沿著流道流動的合金之結果而形成的。這些固體的重 1百分比不足以在合金上提供一個完全觸變狀態中的合金 特性。此固體含量是低於大約25%重量比（像是低於大約 20%或22%重量比），而且通常是小於大約丨7%重量比。 在使用冷室壓鑄機的狀況下，即使固體的成形係由於合金 沿著流道流動結合來自形成於珠擊套筒中之主要樹枝形微 粒所產生之固體的結果，也適用這個情形。 藉由使用本發明，達到固體會存在於流入模穴中之合 200520875 金中的程度，該固體係具有非常小的微粒尺寸。這種情形 能夠藉著以使用本發明所產生之足夠快速凝固鑄件的微細 結構而被建立起來。因此，鑄件一能夠呈現出具有尺寸不 超過大約50微米之圓角主要樹枝形微粒的微細結構，且 表示在沿著流道流動之合金中所生成的固體包含有大約是 這個尺寸更小之微粒。 具有小微粒尺寸的固體係表示合金在沿著流道流動時 係承受非常強的剪力。這些作用力是當合金流經fem時從 在橫流道中的流速被顯著降低而產生。此作用力的強度顯 然是來自流動模擬敎之結果。較強的剪力亦是藉著能夠 在以使用本發明產生之鑄件中所得到之微細結制主要特 徵來表示。 ^

第一項微細結構特徵為上文所提之圓角主要樹枝形; 粒，以及精細的微粒尺寸及這些微粒的均句分丫布。在使） 冷室輯機的情況中，第：項微細結構特徵為大致上不巧 在有能夠形成於珠擊套筒内的較大、分枝樹枝形微粒” ^的強度似乎足以粉碎此等微粒。使用熱室壓鑄機及冷^ 壓鑄機的另—項特徵為大致上不存在從氣體孔所產生之屬 力鑄件缺&。本發製造之鑄件的微細 於被捕捉的氣體而在隔離區域内生成的此等缺陷：而是會 ::如疋攸空氣泡產生的任何氣體，而該氣體則是以一 &細、大致上均勾分佈的型式存在。任何氣體的精 勾性係使得對於物理性質之負面影響能夠被有 效地避免。 12 200520875 在合金流速的降根夕# 中低之後，FEM的型式係使得在合 動方向上的截面積必然會增加。合金的流動係能夠保持： 致上是固疋之流動速率。然而，由於FEM之截面積的増加， 從橫流道之出口末端處到合金進人模MUM，Μ 的流道會逐漸而實質地降低。在產生合金流速的降低之 後，-個FEM會達到與使用CEp類似的結果。不管其類 似性如何’合金流速的降低不是要用來導致合金從其溶化

狀態轉變成為-種呈現觸變特性的半固體狀態，即使奸 流道内的合金流速與在CEp之入口末端處改變狀態所需的 合金流速相似。亦即，扃— 在 FEM内合金流速的降低將 免狀態產生變化。 由於EM在机動方向上的截面積會增加，依照本發明 之流動裝置是不同於在傳統遷禱方法中使用的流動系統。 在傳統方法中，除了在流道與模穴相連通的位置之外，流 速大=上是維持固定不變。在使用於傳統方法的流動系統 提i、於及位置（與洗口有關）處的限縮作用係導致合 金受到流速的劇烈增加，使得合金會如同—種薄而高速的 噴出m模穴内。在依照本發明之料巾，衫需要提 堯口的限縮作用，且合金可以如同—種相當寬廣的流束 流入模穴。在本發明的金屬流動裝置中，流道與模穴相連 通之位置處的流道截面積係大於橫流道的截面積。在傳統 中％ 口的面積係小於其橫流道之截面積。然而，即 使依照本發明之流道不需要具有澆口限縮作用，這並不是 基本的並且一個限縮澆口可以被提供於至少一些情況中。 13 200520875 在任何狀況中，不管是否提供 、六 J彳固限制澆口，本發明之 ▲道疋不同於傳統的流道。包括有-個橫流道之流道的第 -部份的-個截面積係顯著地小於—個傳統型橫流道。而 ^，流道介於橫流道出口末端處與聰出口末端處之間的 乐-部份之截面積係、在流動方向中增加其截面帛，從而產 生所需要之通過該丽之合金流速的減小。在這些方面 中’雖然有基本而重要的差異，這些流道在與專利申請案 PCT/AU03/00195所述之流道係有些相似。 如將在下文中指㈣，在本發明的使肖中係會需要較 傳統型壓力鑄造所使用之流速更高的橫流道流速。對於一 個可以操作而m總流速率提供合金的壓鑄機而言， 本發明所需之橫流道必定要具有相對於傳統型橫流道為較 小的截面積，用以在該總流速率達成較高的流速。在此方 面，本發明之橫流道可以大致上相同於專利申請案 PCT/AU03/00195所描述之橫流道。然而，在本發明之流 道中，從4頁流道之出口末端處流出的合金係直接通過而進 入一 FE1V[中。相反地，在專利申請案pCT/AU〇3/〇〇195之 配置方式中，從橫流道之出口末端處流出的合金係直接流 入一 CEP内，並且從該CEP之出口處流出而直接或間接 ml入一 FEM内。此外，本發明亦會限制住合金能夠改變其 狀態成為一半固體型式的程度，用以避免發展出觸變特 性。相反地，在專利申請案PCT/AU03/00195之配置方式 中的FEM係有助於維持在CEP中產生並且具有觸變特性 的半固體合金。 14 200520875 FEM的出口末端可以位在流道與模穴相連通的位置 處。雖然這種方式是較佳的，該FEM的出口末端可以藉著 一個次要橫流道從該位置處被隔開，而該次要橫流道並不 會提供對於合金流動的顯著限制。因此，該次要橫流道的 ，面積大致上與該FEM之出口的面積相同。將可以察知的 是’在本發明系統中之次要橫流道將會具有比流道第—部 伤之才“L道更大的截面積，而且此係與在傳統型壓力禱造 方法中介於次要橫流道與主要橫流道之間的關係相反。 在本發明之裝置中的簡可以採用各種型式。在第一 種型式中，FEM係界定出或包含有—個溝槽，該溝槽具有 大致上超過其冰度的寬度以及一個大於一個能夠接收 炼化合金之橫流道出口之面積的截面積。在第一種型式 中’溝槽的寬度（至#、M # 置於-個相對於倍)較佳地是被配 、敬道而杈向延伸的平面中。該溝槽使 :橫:道流入其中的合金可以在徑向方向中被分佈，因而 的降低。該溝槽的截面積可以在合金流動方向中 曰ϋ糟以導致合金的流速被進一步降低。 在第一種型式cb ,、,、 如果對於已知鑄件的n = ”以f致上平坦的，或 橫過其寬度而f曲。、r 口兒疋適田的活，該溝槽也可以 形的構造，用以在复溝槽亦可以具有錯齒形或波 稍微相似於冷硬的通^寬度上界定出波蜂與波谷，其係 之一係沿著其長戶L 於此溝槽的寬度與深度其中 (以是均勻增:為 钗佳），溝槽的截面積亦會增加。然而， 15 200520875 果—有而要，母個寬度與深度可以在合金流動的方向增 力二藉由鋸齒形或波形的型式’雖然此種型式對於一介於 土、::道出口與流道及模穴相連通之位置處之間的給定間隔 〜兒具有將流動長度增加到最大的優點，但是更方便的是 只有其寬度增加。 精由第-種型式，其中FEM係界定出—個其寬度大致 上超過其深度的溝槽，此種配置方式通常會使得合金流道 能夠經由—個其寬度大致上超過其深度的開口而與模穴相 ，通。此種方式非常適合於以間接或邊緣之方式來淹注模 v特別疋當该模穴是被用來製作一薄型鑄件時。 一在第一種型式中，依照本發明之裝置的係界定或 包含有一個溝槽，該溝槽的寬度與深度大致上相近的並且 具有沿著合金之流動方向而逐漸增加的橫向截面。此種截 面逐漸增加的型式亦提供流道與模穴相連通的位置處之所 需的低流速。 由於模穴之在該流道與其相連通之位置處的型式，第 二種型式之FEM的溝槽可以於其遠離橫流道之末端處被開 啟，熔化合金則是從此末端被接收，且藉著該開啟末端來 界定該相連通的位置。然而，較佳的是該位置以是藉著一 個沿著溝槽之一側邊而延伸的長形開口來界定。在此較佳 配置方式中，溝槽係大致上從橫流道、沿著模穴之一側緣 而線性地延伸，且該長形開口係沿著與模穴之邊緣相鄰接 的溝槽側邊。然而，較佳的是該溝槽是彎曲的，用以幫助 其具有適宜的長度，以便於提供一個遠離橫流道而沿著模 16 200520875 穴之-側緣延伸之溝槽的末端部位。特別是藉由此種彎曲 型式的溝槽，流道是可以在合金之流動方向上於該橫流道 少二個溝槽’每個溝槽都具有一 個帶有此種長形開口的末端部位。在此種分又的配置方式 中，每個溝槽的開口都可以在模穴之一共同邊緣處或個別 不同邊緣處與該模穴相連通n f曲溝槽於—共同邊 緣處與該模穴相連通之情況巾，每個溝槽之遠離橫流道的

末端處可以在彼此相隔的_段短距離結束，使得其側邊開 口能夠沿著模穴之共同邊緣而縱向地分隔。然巾，在另外 的替，配置方式中，二個溝槽係在那些末端處合併在— 起’猎以形成封閉迴圈的個別臂狀物，在此種情況中，開 口可以再次如此分隔’或這些開σ可以形成—個每個臂狀 物共用的單一長形開口。

在本發明之金屬流動系統的FEM中，合金流速係逐漸 降低，以及導致合金流速降低之第二部份截面積尺寸的逐 斩曰力可以持績進行。而且，逐漸降低的流速及逐漸增加 ^面積可以疋沿著第二部份之至少一區段部位而大致上是 :二勺或以成分階段的方式產生。上文描述之用於feM 的第 > 種型式與第二種型式非常適合於提供藉著像是沿著 v第一。卩份之長度的主要部位而連續增加之截面積所產 生之連續降低的合金流速。 在提供了 一種分階段降低之合金流速的第三種型式 Μ包括有一個從橫流道接收合金於其中的容室，藉 著°亥办至來達成以分階段之方式降低合金的流速。在第三 17 200520875 種型式中，該FEM向枯亡4日w > >括有提供在容室與模穴之間之連通作 用的溝槽機構，並且缺、、甚 ^ y- ^ - βπ 溝軋機構的型式能夠至少大致上保 持在该谷至内所得到的入 式可以類似於先前所打过=速。錢通用溝槽機構的型 面積大致上是均二;::二一種型式的簡’但是其截 1 κ略微增加。替代地，該溝槽機構可 、蓋神3“ ^ ®類似於前文所描述之第二種型式FEM的 溝槽，但較佳地是包含有至少二個溝槽，但是如果有需要

時，此種溝槽或每個此種溝…有而要 面。 /荐糟了以具有大致上均勻的截 第三種型式之容室可以具有各種適當形 =!:::，此容室的型式為-環形圓盤。此二 置方=，'、;、__為至少—溝槽時使用。在此種配 以被連通至-個共用模穴 溝才曰以溝槽可 斤一 及被連通至一個獨立模穴。 弟二種型式FEM之連通用嬙媒从 溝槽之-個末的至少一個溝槽可以在 ㈤末舳開口處、或是如同

地在-長形側邊開口處對其模穴開放。 田述 在本發明的每種型式甲 於-個界定出模穴之鑄模的分:平：佳 以類似地被安置，使得其橫流^ 且合今筏拉A A 』、次刀犋十面，而 4係接收自一個澆注口或是 模部件而到達兮八…？ 自一個延伸經過-鑄 第-邻广可x刀、之‘ '流道部位。替代地，流道之 位於= 伸經過該鑄模部件，並且橫流道的出口係 ;或疋緊鄰於該分模平面。 ” 18 200520875 用於使用於一個CEP之中以達成合金從其熔化狀態轉 變成具有觸變特性之半固體狀態的流動速度係被詳細描述 於以上所提及之專利案中。然而，對於鎂合金來說，在CEP 之入口末端處的流速通常會超過大約60公尺/秒，且較佳 的是大約140公尺/秒到丨65公尺/秒。對於一種鋁合金來 說’入口末端流速通常會超過大約4〇公尺/秒（像是大約 80公尺/秒到12〇公尺/秒）。對於能夠被轉換成具有觸變 特性之半固體狀態的其他合金（像是鋅合金與銅合金）來 說，CEP之入口末端流速通常是類似於鋁合金之流速，但 是可以因為個別合金的獨特性質而改變其流速。要在cEp 中獲致之流速的降低通常是能夠使得位於CEP出口末端處 的流速降低大約50%到80% ，在入口末端處的流速則是 會降低大約65%到75% 。 藉由使用一個依照本發明之FEM，並不必使用一個 CEP。而且，合金在流入模穴的過程中仍然可以維持熔化 狀態，甚至其中已形成一些固體，合金亦不會轉換成為一 種具有觸變特性之狀態。即使是這樣，至少在橫流道出口 末端處的橫流道流速可以是類似採用一個CEP所需的流 速。因此，對於鎂合金來說，在橫流道出口末端處或在fem 之入口末端處的流速可能會超過大約6〇公尺/秒，且較佳 的是從大約130公尺/秒到16〇公尺/秒，但是可以高達大 約180公尺/秒。對於鋁合金及其他像是鋅合金與鋼合金的 合金來說，橫流道之出口末端處或是FEM之入口末端處的 流速可以是如同在上文用於使用CEP所詳細描述者。 19 200520875 要在一 FEM中獲致之流速降低量通常是非常大的。的 確，此流速降低量可能會超過採用CEP所獲得的流速降低 量。因此，鑒於在CEP中的流速降低係使得該流速能夠降 低至在CEP入口末端處之流速的5〇%到8〇% (像是從65 %到75/ )，採用feM可以得到更大的流速降低量。實 際的考量係偏好於使用一個其有效流動長度僅可能地較短 的FEM。一個FEM的長度係隨著其平均截面積而改變， 但是其長度可以是大約從15公厘到35公厘。而且，由於 其具有起伏、波形或鋸齒形結構而會增加在流動系統中的 月壓，FEM的全長較佳地是小於其有效流動長度。 如同以-個CEP，-個FEM的長度係隨著在橫流道之 出口末端處的戴面積而改變’而合金的流動係在該橫流道 處被：收。由於一個CEp是要用來致使合金之狀態從一炼 化狀悲轉換成一個呈現觸變特性的半固體狀態，對於一給 定之橫流道出π末端的截面積而言，可以預期的是fem: 具有比CEP更短的長度。較長的長度（對於而十， 其提供了從橫流道之入口處之更平緩增加的截面積丄 提供適用於避免產生任何合金狀態變化的狀況，或至少要 符合-個CEP的長度需求似乎是必要的。然而，吾人二知 情況並非如此。反而是，對於一個在橫流道之出口末 的給定截面積而言，一個FEM必須® 1古L m…r紅具有比-個用於提供 此検流道之CEP所需長度更短的長度。 而

以上本發明的描述内容係參考一個模穴或該模穴。缺 應該瞭解的是本發明亦可以被應八 王夕重板穴的鑄 20 200520875 模。在此種應用中，由本發 一 d <糸統所界定的FEM可以被 分隔或被延伸來提供單獨之人法 口至机動至一共用模六内或至 少一個模穴的每個模穴内。享 f > 事貫上，如同藉由參考隨附圖 形而在此說明的，提供央白 杈仏來自一共用FEM之單獨的流動通常 有助於得到所需的合金流速降低。 【實施方式】 多_及圖2，其中表不出二個由定模12及動模13 :二之模穴1〇、U，且每個模穴是被用來於-高壓鑄造 機：（未顯示於圖中）φ制、生山 口 γ )中i造出個別的鑄件。每個模穴1〇、 γ是被配置用來接收從㈣機线化合金高隸應源的合 孟，其中合金是藉由—個依 本务明弟—實施例的共用合 :、、…置4通過而到達每個模穴。此實施例係依照上 文所述之本發明第—種型式的其中之… 合金進給裝置14界定出㈣於炼化合金之流道，此 =疋具有—個由喷嘴16 (言羊細描述於圖2中）所界定之 弟一部份’以及一個延伸於每個模穴之間且橫越喷嘴W 之出口末端的第二部份18 (在此之前被稱為歷）。 整體的形式及細節上，喷嘴16包括有一個長形環狀外 至屬灿道的第-部份係藉由此長形環狀外罩而界定 Μ個包^有—橫流道22之内孔。外罩2G的出口末端係 ?收於疋模12之嵌件26内’而 '山、 係抵住模板29 $垃涵Λ 8。此外罩20的周圍係有一電阻線 圈且在線圈30外部有一隔離層32。而且，一個隔離 21 200520875 間隙34係被提供於除了在外置 仕卜罩2〇之出口末端處的較短距 離以外之隔離層32與嵌件26夕卩日 ^ 入1千26之間，其中外罩20的出口 末端係與該嵌件26做金屬和金屬 土屬之接觸。此外，隔離間 隙3 4係延伸於該隔離層3 2盥垃。。 興接碩28之間。線圈3〇及隔 離層32是被提供用來控制外嚴 刺卜罩2〇的熱量及流經橫流道22 之合金溫度。 在喷嘴16之配置方式中，险 、τ 除了在橫流道22之出口末 端處的較短距離（在此處橫流道 0 面係向下漸縮成橫流 道22之出口末端22a的剖面） 杈机道22的剖面在 其全長上大致是不變的。外置^ ^卜罩20的内孔係從橫流道22之 出口末端22a處向外展開超過一個 ^ 1固非吊短的末端部位35。 此結果可以在金屬流道的FEM 18提供—轉換區域，並且 如同FEM 18 —般是用來降低與於橫流道22之末端仏之 合金流道相較的合金流速。替代地，該向外展開的末端部 位35可以與-個延展機錐體合作，像是參照圖3及圖* 所描述之内容，在其中，該向外展開的末端部& h 更有效地降低合金流速。 合金流道的FEM 18是由-個淺型、矩形溝槽％所界 定，外罩20之内孔則是會被開入至此溝槽％的中央。溝 槽36是由定模12和動模13所界定，並且其寬度及長声 尺寸係平行於在定模12與動模丨3之間的分模平面p = a 因此，溝槽36係垂直於喷嘴丨6。 ° 溝槽3 6係將合金流動供給至每個模穴〗〇、1 1，其 合金之流速係降低到小於在橫流道22之出口末端的2 22 200520875 金流速。如圖1以中斷線圓圈所示的，合金流速的降低是 藉由在溝槽36之中徑向而向外分散合金而達成的。因此， 熔化合金能夠於一個位在溝槽36内之擴張前緣上前進， 而該溝槽36係相切於來自末端22a的徑向方向。合金的擴 張流動係被限制而無法到達溝槽36之相對側邊，但是該 擴張流動係被分割，用以藉著降低的流速流到溝槽36的 每個開啟末端36a、36b，而溝槽36是藉由該等開啟末端 而分別與模穴1〇、Η相連通。在溝槽36之通往模穴1〇 的部位上方，溝槽36的相對側邊大致上是平行的，使得 在開啟末端36a之前的較短距離處，可以達到模穴1〇所需 之流速的降低。然而，對於溝槽36通㈣穴u的部位來 說，該等相對側邊係在流動方向中分開，使得其流速能夠 持續降低，用以在用於模穴u㈣啟末端说處獲得所 需的不同的降低流速。合金的流動係持續，用以達成每個 模穴u)、η的洗注。流經每個模六1〇、u的合金能夠是 相當低之流速，低於橫流道22之末端山處的流速，使得 抵抗合金流動的背壓能夠被維持於適宜之壓力。 定模12及動模1 3之配置孫蚀p 〜 置係使付當完成模穴的澆注時， 從在每個模穴1 〇、u内 之。金處所取得的熱量能夠快速 凝固在每個模穴；[〇、；！ i内 、 之5至’並且合金可以沿著溝 槽36而回流到橫流道22的屮 〕出口末端22a。溝槽36的薄塑 剖面亦有助於得到此結果。 而且，由於在末端22a周圍之 介於外罩20與嵌侔26夕pq ^ 件26之間的金屬對金屬接觸，即使是藉 者線圈3 0加熱，主要是由宏 文疋田又杈12及其嵌件26抽出的熱 23 200520875 量能夠使冷卻作用逐漸回到末端22a内。 圖3及圖4表示一種用於製造鑄件之配置方式的第_ 實施例，在此情況中是採用一個高壓鑄造機之單一模穴鑄 型。此第二貫施例亦是依照如上文所述之本發明的第一= 型式，但是使用一個類似鋸齒形的溝槽型式，而不是圖^ 及圖2所描述之平坦溝槽。對應圖丨及圖2之部件的部件 具有相同元件符號，但是要再加上1〇〇。然而，定模與動 模未被表示出來，同時僅有一個喷嘴丨16之部份外罩 會被加以說明。 在圖3及圖4中，FEM 118之溝槽136的末端具有一 個與橫流道122相連通之圓角末端平坦部位。而且，如上 文所表示的，溝槽136於部位4〇與模穴11〇之間具有一 個部位42，此部位42具有界定出相對於合金流過部位42 之方向而橫向延伸之波峰42a與波谷42b的鋸齒形型式。 雖然動模未顯示於圖3及圖4，其中說明了一個該動 模的延展機錐體46。當定模和動模被夹在一起時，延展機 錐體46係被接收於噴嘴外罩12〇之鑽孔的向外展開末端 立135内，而超過橫流道122之出口末端。因此， 流道122流出的合金在係會在進入至溝槽136之前以 截頭圓錐形狀之方式而散佈出去。依據末端部位1 3 5與延 展機錐體146之錐度，即使進入溝槽136内之合金流速通 吊大致上不會改變，此合金流速亦可能是等於，或稍微不 同於位在橫流道122之出口末端122a處的合金流速。 在溝槽136内，從橫流道122所接收之熔化合金首先 24 200520875 會徑向地被散佈出去，且因此降低了流速。由於溝槽i36 的相對置側邊係分開至末端136a，當合金流經溝槽136之 4位4 2 B守’流到開啟末端13 6 a的合金流速會被進一步降 低。因此，流入且澆注模穴110的合金能夠維持著適宜的 背壓。溝槽136之部位42的類似鋸齒形配置方式（具有 一個或多個鋸齒）係將背壓增加到所需的數值。除了細部 内谷有所差異以外，藉著圖3及圖4之配置方式所呈現的 整體性能大致上是可以參考圖丨和圖2之描述内容。 、圖5表示出圖3及圖4所示之實施例的第一種變化型 ^除了橫流道122之出口末端122a是直接與溝槽136相 通以外’圖5之變化型式的整體形式是與圖3及圖斗所 =容相同。亦即，其中不具有外罩12〇之鑽孔所需的 〇 開部位，並且因此不需要延展機錐體。 圖6之知視圖（其中未顯示出模穴）說明了圖3及 圖4之實施例的第二種變化 的部位 一、種文化1式。除了 FEM118之溝槽136 式以外 種波動或波形結構、而非鋸齒形的配置方 然而，圖：6之變化型式的整體形式與圖3及圖4相同。 圖田7之結構能夠再度提供適宜的背壓。 的第二種:Γ 8之第三實施例亦是依照上文描述之本發明 圖2所八\在圖7及圖8的配置方式之中，與圖1及 2〇〇。 ίΜ牛相對應的部件具有相同元件符號，再加上 士圖3及圖4 例是採用單〜 之貫施例，圖7及圖8的第三實施 果穴之鑄模而製作出鑄件。然而，在此應用 25 200520875 實例中，FEM 118的溝槽236不包括有一鋸齒形結構的之 部位。反而是，溝槽236具有平坦的頂端主要表面及底部 主要表面。而且，雖然這些表面是沿著合金流過之方向而 略微收合至出口末端236a及模穴21〇，溝槽236的相對置 側邊係沿著合金流過之方向而分開。此配置方式使得在流 動之方向上，溝槽236的橫向截面積係朝向長形、薄的開 啟末端236a增加，使得合金的流速逐漸降低至末端23以 處之適宜流速，而該流速係遠低於位於橫流道222之出口 末端222a處之流速。 在圖7及圖8的貫施例中，橫流道222係平行於介於 該定模212與動模2U之間的分模平面ρ·ρ而延伸，'並且 提供與遠離模穴21〇之溝槽236的末端之連通。此橫流道 222是由該定模212與動模213所界定，而非由一喷嘴所 界定，同時該橫流道222是會對準FEM 218之溝槽236的 中匕心線與模穴21Ge合金可以經由—個主要橫流道或是喷

嘴之鑽孔而被供應至橫流道222的人口末端，其中該主要 橫流道或是噴嘴的鑽孔係延伸穿過定冑212，像是與分模 平面Ρ-Ρ保持垂直。 、 在溝槽236之内，一個弧形壁面5〇係延伸於溝槽236 的頂端表面與底部主要表面之間。該壁面50係、界定出一 個開口f向橫流道222之出口末端222a的凹口 Μ，使得 來自先W铸造循環程序而與合金被送人容$ 236内的 固體金屬塊或類似物質能夠被吸附和維持住。 採用圖 7及圖9之實施例的操作方式通常是可以從於 26 200520875 圖1、圖2、圖3及圖4之描述内容中得知。 圖9及圖10之第四實施例在許多方面係類似圖1及圖 2之第一實施例。圖9及圖10亦是依照上文所述之本發明 的第一種型式，而且其中與圖1和圖2相對應之部件具有 相同的元件符號，再加上3 0 0。 在圖9及圖10的實施例中，此種配置方式再次提供用 於採用一高壓鑄造機生產鑄件。該高壓鑄造機具有一個於 其定模312與動模313之間界定出二模穴31〇、311的铸 模。疋模312與動模313亦界定出一個延伸於模穴311 之間、且平行於該分模平面P-P的長形溝槽336。此溝槽336 組成了熔化合金流道之FEM 3 1 8，此溶化合金流道的第一 部份是由一個橫流道322提供。該橫流道322是由一個以 相對於分模平面P-P保持直角而被安裝至定模312内之喷 觜的外罩3 2 0所界定。該橫流道3 2 2會與位於模穴3 1 0、3 1 1 中間的溝槽336相連通，使得合金能夠被分開成以相反的 方向流入每個模穴3 1 0、3 1 1内。 合金係從橫流道322之出口末端322a開始散佈至外罩 320之鑽孔的末端部位335，且接著進入溝槽的中央 區域54。在該中央區域54處，溝槽336的深度會被增加， 使得w亥中央區域54能夠提供一個有助於穩定合金流動的 圓开y凹口。彳之该中央區域54處開始，合金會被分開成以 相反的方向進入溝槽336的每個開啟末端336a及336b， 且接著流入個別的模穴3丨0、3 u内。 攸壓鑄機之高壓來源被接收於橫流道322内的合金於 27 200520875 FEM 3 1 8内會被降低流速。合金之流道使得在末端部位335 中的合金流速會從在橫流道322之出口末端322a處的數值 降低’並且接著更經由溝槽336之個別的開啟末端336a、 3 3 6b被進一步降低。流速的進一步降低係由於合金在中央 區域54中從外罩320的出口末端處徑向地散佈到由溝槽 336之相對置側邊所容許的程度而產生的。合金係接著沿 著溝槽336流到每個相對置末端336a與336b，其中由於 相對的側邊會從中央區域54稍微分開至相對末端336a、 33 6b ’流速係持續地降低。最後，因為溝槽336是以一定 角度傾斜至每個模穴31〇、311在開啟末端336a及33讣分 別提供連通處的末端，開啟末端336a和336b會具有比與 溝槽336之縱向範圍垂直之橫向截面積更大的面積，因而 能夠更進一步降低位於末端336a及336b的合金流速。 此種配置方式使得流經開啟末端336a及336b之合金 的ml速大致上會低於在橫流道322之出口末端322a的合金 机速。在澆注模穴3丨〇、3丨丨期間，大致上較低之流速能 夠幫助維持在合金上的足夠背壓值。此種配置方式亦有助 於在完成模穴的澆注時在模穴31〇、311内的合金被快速 凝固，使得該凝固作用能夠將從模穴31〇、311處沿著溝 才曰3 36往回到達检流道322的末端322a處快速地進行。 在一個依照圖9之實例中，溝槽336之開啟末端336a、 336b的面積總和要比位於橫流道以2之出口末端322&的 區域大上大約45% ，造成位於末端336a及336b之合金流 速相應地降低。在這方面，將可察知的是雖然每個開啟末 28 200520875 端336a、33 6b的面積小於橫流道末端322a的面積，每個 開啟末端336a、336b係容納有合金總流量的一半（如同圖 1及圖2之配置方式的末端36a、36b之情況）。 在此例子中，開啟末端336a、336b的寬度是30公厘， 深度是0·9公厘。此種配置方式是適合用於一個垂直於分 模平面Ρ-Ρ之深度為2公厘的模穴310，且模穴311具有1 公厘的對應尺寸。在每個模穴中，合金能夠於一前緣之上 流動，用以達成模穴的澆注，並且當合金流動離開個別的 開啟末端336a、336b時，合金係會散佈出去。因此，在每 個模八3 10 3 11内之合金流速的進一步降低係能夠保持 足夠的背壓。 在圖9和圖1〇的配置方式中，開啟末端336&、33讣 的傾斜能夠導引合金流過各個模穴31()、311的—個角落， 而且此結果是有利的。此種傾斜已被發現是可以增加抵抗 合金流動之背壓。而且，在與末端336b相鄰處，溝槽 被提仏有個相對於分模平面p_p而傾斜的較短長度部位 336c，此係有助於維持適宜的背壓。 圖1 1和圖12說明本發明之第五實施例，此實施例係 依照上文描述之本發明沾 ^ ^ 一 明的第二種型式。在圖n及圖12中，

所示的合金流道裝詈枝曰> ,A 罝係具有一個合金流道，此合金流道是 平行於分模平面P-P证他# —, I伸於疋模60與動模61之間而到達 模穴62。該流道包括女 y 枯有一個界定流道之第一部份的橫流道 63。流道之第二部份白 八 匕含有一個FEM，此FEM的型式是 一個具有相對之C犯名在 ^ 形孑67、68的溝槽όό。圖中僅表示出 29 200520875 4伤的c形臂67 ,,,, 一疋此C# 67與c形臂68為相同 的型式，並且是相互對置。 FEM溝槽66的每 。 位於橫流道63之出口以a 68均分別具有一個從 往外延伸的第/ 的擴張部位69處而橫向而 a、68a。從第-部位_之外部末 玄而處開始，c形劈目士 橫流道63之第”H/68b—^相同方向延伸，但是遠離 乐一部位68b。在第-部a , 牡乐一邛位08b之外、C形臂 =有-個朝向橫流道6…妾續線橫向而往内延伸的第 :° 8C。雖然未表示於圖中，該C形臂67在該第一部 :之外具有分別對應c形臂⑼之部位⑽及―的 4及第二部位。在-個位於模穴62之末端處的U 形凹口 72内’每個€形臂67、68係與模穴62相連通。 如在圖12中被表示成是用於c形臂〇的部位…， :=63及贿溝槽66的橫向橫剖面為雙侧向對稱梯形 ,2。橫流冑63在會其整個主要部份的長度之截面積 二：的’但是與其出口末端相鄰接處其係向下漸縮至位 七道之出口末端…處的區域。從流道的擴張部位的 :始’溝槽66之每個C形臂67、68的截面積會增加至血 其遠端相鄰接的最大值。 、 —個例子係依據圖U及圖12所示之内容、且適用於 在-個帶有單一模穴之鑄模的熱室壓鑄機上製造鎂合金鑄 件1例子亦可具有_種配置方式，使得來自壓鎿機來源 之熔化的鎂合金能夠在壓力影響下被供應至其中熔化鎂合 金的流速為50公尺/秒之橫流道63的入口末端處。在：： 30 200520875 橫流道63之出口末端63a的漸縮部位冑，該炫化合金之流 速會被增加至112.5公尺/秒。合金係從擴張部位Μ開始 被等量平分而沿著每個C形臂流動。相對於被表示成用於 C形臂68之位置A到E，合金的流速會從位置入到e逐 漸降低’其中位置A的合金流速是9〇公尺緲，位置B的 合金流速是80公尺/秒’位置c的合金流速是7〇公尺/秒， 位置D的合金流速是60公尺/秒，位置E的合金流速是5〇 公尺/秒。 藉 由 每個C形臂均被提供有一個長形開口，每個。形臂係 此長形開口而與模穴62相連通。相對於位置C、D、 E及C形臂68的末端’ C形臂68 (並且同樣地對於C形 臂67)之開口從位置c到位置D的平均寬度是〇 5公厘， 從位置D到位置E的平均寬度是G.6公厘，從位置e到末 多而的平均見度是0.8公厘。因此’每個細縫的全部長度可 以是35.85公厘，且全部合金之流速會從位置€的7〇公尺 /秒降低至小於在超過位置E之每個c形臂末端處的5〇公 尺/秒。 圖13表示出圖n及圖12所示之配置方式上的變型， 而且其中相對應之部件具有相同的元件符號再加上1㈧。 圖13表示一個用於將合金供應至橫流道163内的主要橫 流道70。在此例子之中，FEM溝槽166之每個c形臂167、 168係沿著模穴之一個筆直末端與該模穴相連通。與鎮合 金一起使用的配置在橫流道163之出口末端163a的熔化合 金流速可以是150公尺/秒。在溝槽166的每個c形臂中， 31 200520875 合金之流速會被降低，其中位置A的合金流速是125公尺 /秒，位置B的合金流速是110公尺/秒，位置C的合金流 速是95公尺/秒，在每個C形臂167、168之末端處的合金 流速是80公尺/秒。從每個C形臂到模穴的開口是會從每 個所在位置D之正前方到達每個c形臂之末端處。此種配 置的操作係被如同圖11及圖12的描述。 圖14及圖1 5係更加詳細地表示出對於圖1 3之用於橫 流道163和FEM溝槽166之變型。為此目的，在圖13中 之用於鎮合金及流速的適宜截面積係被詳細描述如下： 所在位置... 面積（平方公厘） 出口末端163a 8.5

A B 6.0 6.8 D 9.6 可以察知的是用於位置A到D的區域係用於fem溝 槽166的一個C形臂。然而，相關於這些用於橫流道163 之出口末端i.的區域係必須要考量到每個c形臂僅提 供了流經該橫流道之合金之—半的流動。 圖16表示出從與-分模平面垂直之方向觀看之用於本 :明其他實施例的-部份流動裝置。圖17及圖 出用於如圖16所示之配置的替代方案。 員不 在圖到圖18中，熔化合金 示成僅是位於一個界定中口古山 Τ之棱机道被表 疋出口末i而80a的結束部位8〇。然而， 32 200520875 橫流道80係形成流動系統之流道的第一部份，同時溝槽 82、容室84及溝槽86係形成流動系統之第二部份或fem。 炫化合金是從橫流道80流到溝槽82而進入容室84，且接 著合金係流過每個溝槽86而流到單一模穴或個別的模穴 (未顯示於圖中）中。溝槽82的截面積係大於橫流道8〇 之出口末端的截面積，而且此溝槽82的截面積亦可以是 不變的或可以增加至容室84處的截面積。在任一種情況 中，溝槽82的合金流速係小於在橫流道8〇之出口末端處 所達到的合金流速。在容室84中，合金可以散佈出去， 造成進一步降低合金流速。從容室84開始，合金的流動 係分開成而沿著每個溝槽8 6延伸，並且相似於溝槽8 2， 每個溝槽86是被提供用來進一步降低在其中流動的合金 流速。已知合金的流動會被分開，溝槽86的截面積係可 以小於溝槽82之截面積，而仍然能夠降低合金之流速。 如圖17所示，容室84的厚度可以小於溝槽82及溝槽 86之厚度，或是如圖18所示，此容室84的厚度是會大於 溝槽82及溝槽86。此容室84的厚度替代地可以與溝槽82 及溝槽86相同。 如圖1 6到圖1 8所示之配置的操作通常是可以參考先 前之實施例的描述内容而被瞭解。 圖1 9說明一個能夠採用本發明之其他實施例而被製造 出來的鑄件90。此鑄件包含有一對橫向相鄰接之張力桿 91 ’該等張力桿91係在相鄰的末端處被一個於溝槽内凝 固之金屬繫桿92連續地連結起來，該溝槽係用於在個別 33 200520875

之模八（張力桿91本係在該等模穴内被鑄造）内的金屬 流動。所示的鑄件90是在一種鑄造狀況下，並且該鑄件9〇 因此包括有沿著部份的金屬流道而凝固的金屬93，而合金 是經由此金屬流道被供應至模穴。金屬93包括有在該feM 内减固之金屬區段部位94以及在該金屬流道之橫流道内 凝固的金屬區段部位95。 為了要得到張力桿91，鑄件90可以沿著介於繫桿92 的每個末端之間的接合點及每個張力桿9丨的個別側邊而 被切割，而金屬93則是從該金屬93所接附之張力桿91 的側邊處被切斷。被切斷之金屬93的形狀係更詳細地表 不於圖20及圖21中。金屬93當然會具有與依照本發明 之金屬流動裝置的對應區段部位96相同的型式，且金屬 在圖20及圖2 1中的進一步描述係參照金屬93 (倘若金屬 93係代表著相對應區段部位96)。金屬區段部位料及％ 因此係刀別被視為代表對應金屬流動系統之FEM 與橫 *道98。圖2 1中的陰影表示個別的定模玉〇丨與動模i 〇2， 定：⑻與動㈣2可以在分模線p_p上被分開，並且係 界定出模穴及金屬流動系統。 從圖20及圖21中可以看出，FEM 97的整體型式為矩 形，且橫流道98是縱向地排成一直線。橫流道％的出口 末端心係在FEM 97之-個末端的中央部位處與該fem 相連通。因此，熔化合金是沿著橫流道％而流動，並且 是從橫流道98流經順97，朝向該職遠離橫流道出口 98a的末端 '然而，當合金流向該遠端時，該舰叼係橫 34 200520875 向地開啟至一個較短的次橫流道1〇〇，合金可以經由此次· 橫流道而通過連續之模穴巾的第一個模穴，該張力桿μ 係是在該等模穴内铸造。 k検流道出口 98a開始，沿著ρΕΜ 97之長度的第一 部份，此FEM 97的型式是會對於流經其中之合金產生阻 力。此結果係藉由被個別的鑄模部件所界定之交錯的肋狀 部位l〇la及102a而獲致，該等肋狀部位係相對於流經該 FEM 97之合金而橫向地延伸，並且係伸入該fem之大體 上矩形的型式中。FEM 97的寬度與介於連續肋狀部位之❿ 間的最小距離A係被計算出來，使得可以達成對於給定之 合金所需要的流速。因此，舉例而言，一種熔化的鎂合金 在流經FEM 97時流速會從位於橫流道98之入口 98a的丨5〇 公尺/秒被降低。 在圖示的實施例中，如前文詳細描述的，在橫流道内 之熔化合金流速較佳的是非常大的。因此，對於鎂合金來 說，在橫流道内與到達FEM之入口處的流速會超過6〇公 籲 尺/秒（像是鬲達大約1 80公尺/秒），但較佳的是從大約丨3〇 公尺/秒到160公尺/秒。對於其他種類之合金（像是鋁合 金、鋅合金及銅合金）來說，流速係超過4〇公尺/秒（像 是南達大約160公尺/秒），但較佳的是從大約80公尺/秒 到1 20公尺/秒。如此所產生的結果是，對於能夠產生一個 給定合金總體流率之熔化合金的高壓來源來說，相對於容 納傳統式壓鑄加工所使用之非常低之橫流道流速的橫流 道’使用於本發明的橫流道具有相應地為較小的截面積。 35 200520875 此結果係有助在完成鑄造循環時從一個固體/液體介面處沿 著橫流道往後取出熔化合金，其中該介面係非常靠近橫流 道之出口末端。由於在橫流道内之熔化合金的質量減少， 亦可更方便控制在橫流道内之熔化合金的溫度。 在上文所指出之範圍内，更加適宜之合金橫流道流速 會隨著使用之FEM的型式及正在製造之鑄件的型式和尺寸 大小而改變。FEM的型式（特別是其有效流道長度）可以 隨著要在FEM内得到之合金流速的降低而改變。在ρΕΜ 内要得到之合金流速的降低通常會超過2〇% ，但較佳的是 超過3〇% ，並且可以超過5〇% 。使用較高的橫流道流速 通常需要達到較高的流速降低量。在任何狀況下，流速的 降低係逐漸產生，用以至少在熔化合金流入入口及流入模 穴内期間避免從一熔化狀態轉變成為一種呈現出觸變特性 之半固體狀態在合金中產生大量的改變。 如在本文中詳細說明的，FEM所達到的流速降低係藉 由增加流道從橫流道之出口末端的區域處開始的截面積。 流速的降低可以是如同使用於傳統式鑄造加工的程度。結 果’沿著FEM之截面積的增加可以是在其出口末端處的: 積，該面積與傳統式橫流道之截面積相似。雖然是如此， FEM的體積大致上係小於對應長度之傳統式橫流道的體 積。與本S日月所需之較小橫流道之截面積结合的上述結果 會導致在鑄造循環完成時凝固於流動系統中且必須從铸件 中被移除且回收之金屬的體積實質上係小於在傳統方法中 回收之登淺道/橫流道的金屬。因此，在生產一已知鑄件中， 36 200520875 每個鑄造加工程序所需的珠擊重量會較小，並且產生其他 的優點：回收的成本較少、循環時間加快、突出面積減少， 以及至少在某些情況中可以使用較冷的模具。然而，除了 這，優點外，a重要的是本發明能夠成功地生產鑄件，甚 至是通常不會有這些優點之藉由使用CEp達到之半固體澆 注所產生的低程度的内在多孔性。 圖1到2 1所示之實施例的每個金屬力冑纟置將會隨 =其所採用之㈣機而改m，該纟置必須可以在所 品的狀況下在麼鑄機可以運作之合金總體流率下操作。 因此，在相同的流率下，該裝置之第一部份流道的橫流道 必須具有能夠在其中產生所需合金流速的截面積。該戴面 並不需要出現於橫流道的全部長度，而是可以僅被提供於 =如是橫流道之出σ末端部位處。因此，在此末端部位處， 橫流道的截面積會從一較大之截面積尺寸減小，使得可以 ㈣出σ末端部位中獲得所需的合金流速。此外，該刪 應具有-定長度’並且是能夠在流動方向上沿著該長度增 ^截面積’使知合金中所產生的剪力$至欠於會將合金之狀 恶改變成具有觸變特性的半固體狀態。倘若剪力在該合金 内生成任何固體，这此阆辨 二□體佔&金的重量應該小於25% ， J於大、力20/Q到22% (像是小於大約i 7%重量比）為 較佳。然而，並不需I尤人人 、 个而要在合金内一點都不會產生任何固體， 、、為即使疋在此情况中’在合金内亦可以得到如前文所詳 述之超微細結構。亦g 入 兀卩強大的剪力會調整完全熔化的合 至’使付可以在鑄造合金凝固時得到此種超微細結構。剪 37 200520875 力係明顯地有助於產生核心或成核炫化表面。 統方法及依照本發明之操;τ。，一個 。口化鑄件是在二種雙重試作模式被製作出來。 作模式中，鎂合金鑄件是在一（類 " μ .. ^ 尘及各里）熱室壓鑄機 來。在第二種試作模式中，紹合金則是於一冷 =及容量)室壓鑄機内被製作。對於鎂合金鑄件來說， 對方；傳統方法及依照本發明之操作方法來說為共同的細節 :被表示於表1中’而每種加工模式的具體特徵則分別被 表不於表2及表”。對於铭合金鑄件來說，對應之結果 係被表示於表4到表6中。在表2、表3、表5和表6中， :均活塞速度值，以及平均橫流道流迷值均是用於第二階 丰又之快速澆注的操作狀態。 表

件 試作編號 試作產品 合金 貝星（克）模穴數活塞直徑

38 200520875 表2 :鎂合金鑄件一傳統式加工方法 試作 編號 平均活 塞速度 (公尺/ 秒） 橫流道面積 (平方公厘） 平均橫流道流 速（公尺/秒） 澆口面積 (平方公 厘） 澆口流速 (公尺/秒） 最大值 最小值 最小值 最大值 Ml 1.6 552 230 9.18 22.03 166 30.52 M2 1.6 552 230 9.18 22.03 166 30.52 M3 3.9 506 276 24.41 44.75 172 71.81 M4 3.4 1800 750 15.31 36.75 690 39.95

表3 :鎂合金鑄件一本發明之加工方法

試作 編號 平均活 塞速度 (公尺/ 秒） 橫流道面積 (平方公厘） 平均橫流道流 速（公尺/秒） 液口面積 (平方公 厘） 澆口流速 (公尺/秒） 最大值 最小值 最小值 最大值 Ml 2.2 144 48.75 46.18 136.42 166 40.06 M2 1.8 144 48.75 39.59 1 16.93 166 34.34 M3 3.9 144 82.21 85.77 149.15 166 74.40 M4 3.4 250 181.50 110.26 151.87 690 39.95 39 200520875

表4 :鋁合金鑄件 試作 試作產品 合金 質量（克） 模六數 活塞直徑 編號 (公厘） A1 傳動箱蓋（1) ADC12 875 2 95 A2 傳動箱蓋（2) ADC12 875 2 95 A3 傳動箱蓋（3) ADC12 875 2 95 A4 延伸外殼 ADC12 3400 1 80 A5 液壓板 A380 540 4 88.9 A6 液壓本體 A380 2500 2 98.5 A7 水泵 AS9U3 462 8 90 A8 托架 LM24 580 1 70 A9 托架 LM24 580 1 70 A10 散熱口 A380 3310 1 100

40 200520875 表5 :鋁合金鑄件一傳統式加工方法 試作 平均活塞 橫流道面積 平均橫流道流 澆口面積 澆口流速 編號 速度（公尺 (平方公厘） 速（公尺/秒） (平方公 (公尺/秒） /秒） 最大值 最小值 最小值 最大值 厘） A1 1.5 990 405 10.74 13.13 126 42.19 A2 1.5 990 405 10.74 13.13 126 42.19 A3 1.5 990 405 10.74 13.13 126 42.19 A4 2.55 2150 300 5.96 42.73 227 56.47 A5 2.0 576 150 21.55 20.69 80 38.79 A6 3.8 2880 560 10.05 25.85 305 47.47 A7 5.0 3125 360 10.18 11.04 97 40.99 A8 2.3 600 270 14.75 32.78 220 40.23 A9 2.3 600 270 14.75 32.78 220 40.23 A10 3.2 1425 1400 17.64 17.95 602 41.75 41 200520875 ίΛ:铭舍金鑄件一本發明之加工方法 橫流道面積 (平方公厘） 平均橫流道流 速（公尺/秒） 澆口流速 (公尺/秒）

坪細說明於表i之用於每種產品的鎂合㈣件 細說明於表2之傳統式鑄造狀況及詳細說明於表3 : 依照本發明的狀況下製造。對於在詳細描述於I 3 : m的每種鑄件來說，所採用之金屬流動裝置係對應於 圖及圖15所示的實施例。詳細内容被提供 3中的每種铸件已姜 貴 鑄件似依照本發明製造的 見出超微細結構。在整個鑄件的微細結構及該微 :下二=式方面均具有優越的較好均勻度。在傳統狀 “出來的鎮件係呈現出正常、分出樹枝型式之較大 42 200520875 的個別晶粒，而且， 夕 在數種情況中會呈現由空氣泡所產生的 性區域是W或是更高。相反地，依照本發明製造 的每件則呈現出精細、橢球體或圓角之個別晶粒。而且， 依照本發明的鑄件夫 欠上不具有多孔性的區域，而且在判 疋有多孔性之藉择Μ 〇 私度的情況下多孔性的比例似乎是小於15 °。而且大致上是均勻且非常精細地分佈者。 u务明製造之禱件、Μ2和犯的微細結構係 表示模穴是以固體合旦 里小於大約20%的合金洗注。此並非 ~件]VI4之微么田έ士德Α θ 、、、、、、°構的仏況，因此該微細結構係表示模穴 疋以固體含量相者4、 、 田力5金洗注。然而，在鑄件M4的情 兄中由於傳動箱的質量相當大而造成其冷卻較慢，固體 的重新熔化頊急π 人丄 格化現象可以會在模穴内發生。 八、、兒月於表4之用於每種產品的鋁合金鑄件同樣是 ]在士表5 (傳統方法）及表6 (本發明之方法）之狀 況下製造。在矣< , 衣6之狀況下而於試作編號A1和A2中製造 ，鑄件係採用對應於圖2〇及圖21所示之實施例的金 A作編號A3和A5的鑄件係採用對應於圖1 4 ° 斤示之貝知例的金屬流動裝置。試作編號A4及每 個試作編鲈Δ x, ^ 〜 到A1 0的鑄件係使用一個於下文中描述的 實驗裝置〇 A -a上丄 ,^ ^ -人地，相較於在傳統狀況下製造之對應鑄件 ::敛::結構，依照本發明製造之每種鑄件係呈現出優越的 /, 構5玄等微細結構的差異基本上係如同上文中針對 鎂合金鑄件的詳細說明。 用於鑄件A8及A9之類型的微細結構明顯表現出是藉 43 200520875 由以固體含里可忽略之熔化合金來澆注模穴所產生的。鑄 件A1到A7之微細結構係較不清楚，雖然看起來所產生之 微細結構均僅是㈣體含f極少的合錢注模穴。禱件幻 到A9之微細結構皆未呈現出從珠擊套筒中之主要相位的 旋口所產生的大型獨立晶粒。在每種情況中，似乎是如果 有任何此種大型粒子形成在該珠擊套筒中的話，在聰内 普遍具有的強大剪力影響下，這些大型粒子會被粉碎，增 加更細微之晶粒的數目。 θ 上文所提及之用於試作編號Α4及每個試作編號Α6到 Α10的實驗金屬流動裝置係成形於每個禱模部件之各個表 面上，而該表面係界定出介於這些部件之間的分模平面。 亦即，橫流道及FEM皆沿著該分模平面而延伸^胃㈣ 模平面垂直的方向觀看，肖蘭具有側緣，這些側緣係： 著離開％^道之出π末端而朝向—個相對於橫流道之長度 橫向延伸的長形洗口之方向φ姑士八她 I万向中彼此分離。因此，橫流道是 在- FEM之頂點處終止，從該視圖可以看出，該頂點的是 三角形的形式。從與分模平面平行之側視圖觀看，由於缚 模部件的-個表面為外凸形狀，另一個表面則是内凹妒 狀，該FEM係f曲於橫流道的出口末端與洗口之間。此種 配置方式係使得外凸表面部位能夠f曲橫過橫流道之末 端，以致於從橫流道出口流出的合金會被該表面部位偏 斜，導致合金於通過該長形洗口時被淺注至肖刪的三 形體積内。 — 最後’應瞭解的是在不偏離本發明的精神與範圍之狀 44 200520875 況下’可以對於先前所描述之部件的構造與配置方式進行 各種改變、修訂及/或附加。 【圖式簡單說明】 參考隨附圖式之描述内容，本發明將更加容易被瞭解， 在圖中： 圖1為二模穴之鑄模配置方式的概略視圖，此圖係截 取自定杈與動模之間的分模平面，其係說明本發明之第一 實施例； 圖2為沿著圖丨中直線π 一 π所取之剖面且尺寸放大 的視圖； 圖3為相似於圖丨之概略視圖，其係說明本發明之具 有單一模穴的第二實施例； 圖4為如圖3所示之配置方式的側視圖； 圖5為相似於圖4之側視圖，但是其係表示第二實施 例的第一種變型； 圖6為相似於圖4之側視圖，但是其係表示第二實施 例的第二種變型； 但是其係說明本發明 但是其係說明本發明 圖7為相似於圖3之概略視圖 之第三實施例； 圖8為圖7之配置的側視圖； 圖9為相似於圖1之概略視圖 之第四實施例； X所取之部份剖面圖 圖10為沿著圖9之直線X — 45 200520875 圖1 1為相似於圖3之概略視圖，但是其係說明本發明 之第五實施例； 圖12為沿著圖1之直線ΧΠ — ΧΠ所取之部份剖面圖； 圖1 3為相似於圖1 1之概略視圖，但是其係表示本發 明之第五實施例的第一種變型； 圖14為相似於圖11之概略視圖，但是其係表示出第 五實施例的第二種變型； 圖15為沿著圖14之直線XV— XV所取之部份剖面圖； 圖1 6為相似於圖3之概略視圖，但是其係說明本發明 之第六實施例； & 圖1 7為圖1 6所示之配置的側視圖；

圖18為相似於圖17之側視圖，但是其係說明第六實 施例的變型； K

圖19為一個使用本發明第七實施例所製作之鱗件的前 視圖； 月,J 圖20為第七實施例的部份概略前視圖；以及 圖2 1為圖20所示之配置的側視圖。 【主要元件符號說明】 P-P 分模平面 10 模穴 11 模穴 12 定模 13 動模 46 200520875 14 進給裝置 16 噴嘴 18 第二部份（FEM) 20 外罩 22 橫流道 22a 出口末端 26 喪件 28 接頭 29 模板 30 線圈 32 隔離層 34 隔離間隙 35 末端部位 36 溝槽 36a 開啟末端 36b 開啟末端 40 部位 42 部位 42a 波峰 42b 波谷 46 延展機錐體 50 弧形壁面 52 凹口 54 中央區域

47 200520875

70 主要橫流道 80 結束部位 80a 出口末端 82 溝槽 84 容室 86 溝槽 90 鑄件 91 張力桿 92 繫桿 93 金屬 94 金屬區段部位 95 金屬區段部位 96 區段部位 97 FEM 98 橫流道 98a 出口末端 100 次橫流道 101 定模 101a 肋狀部位 102 動模 102a 肋狀部位 110 模穴 116 喷嘴 118 FEM

48 200520875

120 外罩 122 橫流道 122a 出口末端 135 末端部位 136 溝槽 146 延展機錐體 163 橫流道 163a 出口末端 166 溝槽 167 C形臂 168 C形臂 210 模穴 212 定模 213 動模 218 FEM 222 橫流道 222a 出口末端 236 溝槽 236a 出口末端 310 模穴 311 模穴 312 定模 313 動模 318 FEM

49 200520875

320 外罩 322 橫流道 322a 出口末端 335 末端部位 336 溝槽 336a 開啟末端 336b 開啟末端 336c 長度部位

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Claims (1)

1. 200520875 十、申請專利範圍· 1· 一種用於高壓合金鑄造的金屬流動裝置，其使用之 -種機器具有、或是可以操作以提供一個炫化合金二 來源以及一個界定出至少一模六的鑄模，纟中該金屬：動 裝置會界定出一個容許從該高壓來源所接收之合金能2流 入模穴的金屬流道，其中： b ; (a )流道長度的第一部份包括或包含有一個橫流道； 以及 八， (b )流道長度之從橫流道出口末端算起的第二部份包 括有一個流道出口模組（FEM );以及 其中，FEM的型式能夠控制合金之流動，藉以合金的 流速係從橫流道之出口末端處開始逐漸降低，藉以在流道 與模穴相連通之位置處，合金的流速會遠低於在橫流道出 口末端處之合金的流速，並且使得澆注模穴時，合金能夠 在該模穴内被凝固且沿著流道而朝向橫流道回流。 2·如申請專利範圍第丨項所述之裝置，其中橫流道至 少於其出口末端處的截面積係使得在一個能夠由壓鑄機產 生的合金總體流速時，該流道在橫流道之出口末端處將會 產生如下的合金流速：鎮合金的流速超過大約6 〇公尺/秒 到大約1 80公尺/秒，鎂合金以外之其他合金的流速超過大 約40公尺/秒到大約12〇公尺/秒。 3·如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中的截 面積係會在一個延伸超過橫流道之出口末端的方向令增 加’藉以合金流速的降低能夠避免該合金之狀態從一炫化 51 200520875 狀態轉變成為-呈現出觸變特性的半固體狀態。 ,4:如申請專利範圍帛2項所述之裝置，其中截面積的 增加係使得合金流速的降低能夠防止合金產生狀態變化， 用以使得模穴可以被澆注熔化的合金。 5·如申請專利範圍帛3項料之裝置， 增加係使得該合金能夠得到少於25%ί量比之固體含面量積的 6·如申請專㈣圍第3項所述之裝置， 增加係使得該合金能夠得到少於大約酬^ == 之固體含量。 里里 :二請專利範圍，3項所述之裝置，其中截面積的 β曰加係使付該合金能夠得到少於大約m重量比之固體含 量° 8.如申請專利範圍第丄項到第7項中 裝：，其中-個洗口係被界定在流道的出口末端處，L 口末端係提供壓縮作用予流經其中之合金。 :申請專利範圍第2項到第7項其h —項所述之 、中-個澆口是被界定於流道之出口末端處，該出 口末端係不提供壓縮作用予流經其中之合金。 =·如中請專利範圍第8項所述之裝置，其^ 口是位 於FEM之出口末端處。 二.如申請專利範圍第9項所述之装置，其中淹口是位 於FEM之出口末端處。 、在12.如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中觸與 兀口間係隔者-個次橫流道，該次橫流道的截面積至少 52 200520875 等於位在FEM之出口末端處的截面積。 13·如申請專利範㈣9項所述之裝置，其中咖盘 洗口中間係隔著-個次橫流道，該次橫流道的截面積^ 等於位在FEM之出口末端處的截面積。 14.一種用於高壓合金鑄造的壓鑄機，其中該壓鑄機具 f、或可以操作以提供—個溶化合金的高麼來源、一個界 疋出至；一#穴的鎢模及一個界定出—容許從該高壓來源 所接收之合金能夠流入模穴之金屬流道的金屬流動 「 其中： (a) 流道長度的第—部份包括或包含有—個橫流道； 以及 ^ (b) 流it長度之從橫流道出口末端算起的第二部份包 括有一個流道出口模組（FEM);以及 其中FEM的型式能夠控制合金之流動，藉以合金的流 速係從橫流道之出口末端處開始逐漸降⑻，藉以在流道與 杈穴相it通之位置處，合金的流速會遠低於在橫流道出口 末端處之合金的流速，並且使得當澆注模穴時，合金能夠 在該模穴内被凝固且沿著流道而朝向橫流道回流。 匕 15·如申請專利範圍第14項所述之壓鑄機，其中橫流 道至少於其Λ π末端處的截面積係使得在一個能夠由壓= 機產生的合金總體流速時，該流道在橫流道之出口末端處 將會產生如下的合金流速··鎂合金的流速超過大約公 尺/秒到大約180公尺/秒，鎮合金以外之其他合金的流2 超過大約40公尺/秒到大約12〇公尺/秒。 53 200520875 16·如申請專利範圍第15項所述之壓鑄機，其中 的截面積係會在一個延伸超過橫流道之出口末端的方向中 增加，藉以合金流速的降低能夠避免該合金之狀態從一熔 化狀恶轉變成為一呈現出觸變特性的半固體狀態。 17·如申請專利範圍第15項所述之壓鑄機，其中截面 積的增加係使得合金流速的降低能夠防止合金產生狀態變 化，用以使得模穴可以被澆注熔化的合金。 18·如申請專利範圍第16項所述之壓鑄機，其中截面 積的增加係使得該合金能夠得到少於25%重量比之固體入 曰 口 〇 19·如申請專利範圍第16項所述之壓鑄機，其中截面 積的&加係使得该合金能夠得到少於大約2〇%或重 量比之固體含量。 2〇·如申請專利範圍第16項所述之塵鑄機，其中截面 積的增加係使得該合金能夠得到少於大約丨7%重量比之固 21·—種使用一高壓鑄造機來生產合金鑄件的方法，爷 ，鑄機具有一個熔化合金的高麼來源及一個界定至少一^ 穴的鑄模，其中合金是沿著_個、、古 、 個/现道從该冋壓來源流入模 穴内，並中： 、 動 (a )在流道的第一部份中 以及 合金係沿著一個橫流道流 (b)在介於流道第-部份與模六之間且包含有一個流 道出口模“歷）的流道第二部份中，合金的流動係被 54 200520875 控制住，藉以合金的流速係從橫流道之出口末端處開始逐 漸降低到一個流速，藉以在流道與模穴相連通之位置處， 合金的流速遠低於在橫流道出口末端處之合金的流速。 22·如申請專利範圍第21項所述之方法，其中橫流道 至少於其出口末端處的截面積係使得在一個能夠由壓鑄機 2生的合金總體流速時，該流道在橫流道之出口末端處將 έ產生如下的合金流速：鎂合金的流速超過大約公尺/ 秒到大約180公尺/秒，鎂合金以外之其他合金的流速超過 大約40公尺/秒到大約ι2〇公尺/秒。 23·如申請專利範圍第22項所述之方法’其中FEM的 截面積係會在-個延伸肖過橫流道之出口末端的方向中增 加/藉以合金流速的降低能夠避免該合金之狀態從一熔化 狀態轉變成為一呈現出觸變特性的半固體狀態。 24. 如申5青專利範圍第22項所述之方法，其中截面積 的增加係使得合金流速的降低能夠防止合金產生狀態變 化，用以使得模穴可以被澆注熔化的合金。 25. 如中請專利範圍g 23項所述之方法，其中截面積 的、加係使得合金能夠得到少於25% ^量比之固體含量。 26. 如申請專利範圍第23項所述之方法，其中截面積 、增加係使得該合金能夠得到少於大約2〇%或22%重 比之固體含量。 的梅A如申睛專利範圍第Μ項所述之方法，其中戴面積 八：加係使付6亥合金能夠得到少於大約”％重量比之固體 55 200520875 28. 如申請專利範圍第21項到第27項其中何一項所述 之方法，其中合金的流動係受到被界定於流道出口末端處 之洗口的限制。 29. 如申請專利範圍第21項到第27項其中任一項所述 之方法，其中合金的流動不會受到被界定於流道出口末端 處之澆口的限制。

   十一、圖式： 如次頁

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