WO2005002760A1 - スラリー状半凝固金属の成形 - Google Patents

Abstract

金属成分別にスラリー状の半凝固金属(27)の固相率と粘度との相関を表すマップを準備する工程と、このマップを利用して目標固相率に対応する目標粘度を定める工程と、容器(13)に入れた半凝固金属を冷却しつつその粘度を計測する粘度計測工程と、この粘度が目標粘度に到達するまで冷却を実施する工程と、からなり、これら工程群を半凝固金属の固相率と粘度との相関を表すマップの準備から半凝固金属の冷却終了までの間に実施することで半凝固金属の固相率を目標固相率に合致させる。粘度を検出するため、冷却速度の変化や時間の影響を排除することができ、従来の時間による管理より、大幅に半凝固金属の固相率の管理精度を高めることができる。

Description

明 細 書 スラリー状半凝固金属の成形 技術分野

本発明は、 アルミニウム合金等のスラリー状半凝固金属を用いたダイカス卜 成形品の製造に関する。

背景技術

アルミニウム合金などの金属の溶湯をダイカスト成形する技術は、 現在広く 用いられており、 最近では、 金型の寿命向上やダイカスト成形品の寸法精度向上 に適するとされる固液共存状態のスラリー状の半凝固金属を用いたダイカスト法 が注目されている。

半凝固金属を用いるダイカスト法では、 溶湯合金の固液の割合を表す固相率 の管理が重要となる。 この固相率の管理に係る発明では、 例えば、 半凝固金属の 変態点までは温度管理で、 変態点から一定時間は攪袢して冷却する時間管理を行 うことで、 目標固相率を得ようとする方法が、 例えば、 特開 2 0 0 2— 1 5 3 9 4 5公報において知られている。

図 3 5は、 特開 2 0 0 2— 1 5 3 9 4 5公報に記載された目標固相率を得る 方法をフローチヤ一卜で示している。

まず、 制御開始時間 T sをインプッ卜する。 次に容器に満たした半凝固金属 を攪拌しながら冷却を開始し、 熱電対で計測した半凝固金属温度を読み込む。

ここで、 冷却開始からの経過時間を T i m eとし、 この経過時間 T i m eが 時間 T sに達するまで攪拌冷却を継続し、 半凝固金属温度の読み込みを続ける。 経過時間 T i m eが時間 T sに達したら次の S T 0 5に進む。

S T 0 5は冷却カーブから変態点 P tを推定する。 S T 0 6は変態点 P tに 対応する冷却時間 T f 、 即ち、 変態点 P tから目標固相率になるまでの冷却時間 を求める。 S T 0 7は変態点 P t後の冷却時間が T f に達したら攪拌冷却を終了 し、 速やかにダイカス卜を開始する。

図 3 6は、 特開 2 0 0 2— 1 5 3 9 4 5公報に記載された目標固相率を得る 方法をグラフで示したものであり、 図 3 5の S T 0 7を補足するものでもある。 半凝固金属の変態点 P tから冷却時間 T f だけ攪拌すれば、 目標固相率にするこ とができるというものである。

上記した特開 2 0 0 2 - 1 5 3 9 4 5公報では、 変態点の前後で冷却速度が 変化しないことを前提としている。

しかし、 一般に金属は変態点の前後で物性が異なり、 必然的に変態点以前で の冷却速度と変態点以降での冷却速度に差が生じる。

この差が、 目標固相率と実際の固相率との差となって現れ、 結果として、 固 相率の管理精度が低下する。

近年、 錶造技術の高度化要求に伴って、 半凝固金属を対象とした固相率の管 理精度をより高めることが必要となった。 そこで、 従来の時間による固相率の管 理に代わる管理技術が望まれる。

また、 従来、 このようなダイカスト成形による金属成形品の製造ラインとし て、 所定量の溶湯を収納可能な容器と、 容器内の溶湯を冷却しつつ撹拌して半凝 固金属を生成する半凝固金属生成装置と、 半凝固金属を素材として金属成形品を 成形する成形機と、 半凝固金属生成装置から成形機に容器を搬送して、 容器内の 半凝固金属を成形機に投入する多関節型ロポッ卜から成る搬送装置と、 成形機へ の半凝固金属の投入で空になった容器に対し所定の復元処理を施す容器復元装置 とを備えるものが、 例えば、 特開 2 0 0 1— 1 7 0 7 6 5号公報において知られ ている。

この技術において容器復元装置は、 容器内へのエアの吹き付けで、 容器を冷 却しつつ容器内の付着金属を除去するエアブロー手段と、 容器内に離型剤を塗布 するコーティング手段とを備えている。

また、 容器復元装置に、 エアブロー手段とコーティング手段とに加えて、 ェ アブロー手段による処理後に容器内をブラシで清掃するブラッシング手段を追加 したものが、例えば、特開 2 0 0 2 - 3 3 6 9 4 6号公報において知られている。

これらの従来の容器復元装置のエアブロー手段は、 容器内面に付着残留して いる半凝固金属を粒状に凝固させて吹き飛ばすように作用するが、 半凝固金属が 比較的大きな塊で残留していると、 これを凝固させて吹き飛ばすことは困難にな る。 そして、 半凝固金属が大きな塊のまま残留して凝固した場合には、 ブラッシ ング手段によってもこれを除去できず、 容器内に付着金属が残留する頻度が多く なる。 そのため、 従来は、 容器復元装置による復元処理後に容器内の付着金属の 有無を目視確認し、 付着金属が残留している場合は、 容器をライン外に取り出し て、 付着金属の除去作業を行っている。 その結果、 ライン外での復元作業を見込 んで容器を多めに用意することが必要になり、 イニシャルコストの増加を招いて いる。

また、 半凝固金属の生成には、 容器の温度管理が重要であり、 エアブロー手 段で容器を所定温度まで冷却させる必要がある。 然し、 容器内に半凝固金属が比 較的大きな塊で残留していると、 容器が冷え難くなリ、 容器の冷却に時間がかか つて、 生産性の向上を図る上で問題になる。

そこで、 容器内に半凝固金属が比較的大きな塊で残留していても、 これを効 率良く除去できるようにして、 上記の不具合を解消した金属成形品の製造ライン が望まれる。

更に、 従来の金属成形品の製造ラインとして、 容器内に収納した溶湯に浸漬 される冷し金を有する撹袢へッドにより溶湯を冷却しつつ撹拌して半凝固金属を 生成する半凝固金属生成装置を備え、 半凝固金属生成装置から成形機に容器を搬 送して、容器内の半凝固金属を成形機に投入するようにしたものが知られている。

ここで、 撹拌ヘッドの冷し金には半凝固金属が付着し、 そのまま放置して次 の半凝固金属の生成を行うと、 冷し金に付着して凝固した凝固物が容器内で剥落 して半凝固金属の品質低下を生じたり、 凝固物が容器等に干渉して設備トラブル を生ずる。 そこで、 従来、 半凝固金属生成装置に隣接して撹拌ヘッド復元装置を 配置し、 半凝固金属の生成後に撹拌へッドに対し所定の復元処理を施すようにし たものが、 例えば、 特開 2 0 0 2— 3 3 6 9 4 6号公報において知られている。 この撹袢へッド復元装置は、 撹拌へッドの冷し金を入水させて冷却する冷却手段 と、 冷し金に離型剤を塗布するコーティング手段とを備えている。 冷却手段で冷 し金を入水させると、 水が突沸し、 突沸の勢いで冷し金から付着金属が剥がれ落 ちる。

また、 撹袢ヘッドに冷し金に加えて粘度測定用の測定子を取り付け、 容器内 の溶湯に冷し金と共に測定子を浸潰して、 測定子による粘度の測定値が目標値に なるように半凝固金属の生成を行うものが提案されている。

このように撹拌へッドに測定子を取付けると、 測定子にも半凝固金属が付着 する。 上記した撹拌へッド復元装置の冷却手段で冷し金と共に測定子を入水させ れぱ、 水の突沸で測定子から付着金属が剥がれ落ちると考えられていたが、 実際 には、 冷し金に比し測定子の熱容量は極めて小さいため、 測定子の周囲の突沸の 勢いは付着金属が剥がれ落ちる程強くはならず、 測定子に付着金属が残留し勝ち になった。また、冷し金が適温に冷却されるまで測定子も入水されたままになり、 これでは、 熱容量の小さな測定子の温度が下がり過ぎ、 次のコーティング工程で 塗布する離型剤が乾燥し難くなるといった不具合も生ずる。

そこで、 測定子付きの撹袢ヘッドの復元処理に際し、 測定子の付着金属を効 率良く除去できるようにすると共に、 測定子の過度の冷却も防止できるようにし た半凝固金属生成装置の撹拌へッド復元装置および復元方法が望まれる。

更に、 従来、 スラリー状の半凝固金属の射出成形技術が、 例えば、 特開 20 02-336946公報において知られている。

特開 2002— 336946公報に記載された技術を次図に基づいて説明す る。

図 37は、特開 2002-336946公報に記載された技術を示している。 なお、 以下の S "！〜 S 1 1はステップ 1〜ステップ 1 1を示す。

まず、 S 1にて溶湯保持炉からラドルに 1回分の溶湯の給湯を受ける。

そして、 S 2にてラドルを撹袢ステーションに搬送し、 そこで第 1容器へ移 す。

S 3では撹拌ステーションで第 1容器中の溶湯を撹拌して、 固液共存状態と して所望の固相率にする。 このとき温度は均一になっている。

次に、 S 4にて第 1容器を射出成形機構へ搬送する。

—方、 S 5にて射出成形機構では金型の型締めを並行して実施する。

そして、 S 6にて射出スリーブへ第 1容器から注湯し、 S 7にて金型へ射出 を行う。

S 8にて空になった第 1容器にエアブローし、 S 9にて第 1容器内をブラッ シング処理して綺麗にし、 S 1 0にて第 1容器内にコーティングを施す。

S 1 "Iにて成形品の製造数が所定数に達していれば、 製造を終了する。 達し ていなければ、 S 1に戻って生産を継続する。

ところで、 半凝固金属は、 固相と液相の混合体であるため固相率 （=固相 Z

(液相 +固相） ％) の管理が重要となる。 固相率が異なると得られる成形品の品 質が変化するからである。 '

図 3 7の S 3で、 第 1容器内の溶湯を冷し金で撹拌するが、 この撹拌に伴う 奪熱作用により冷却が進行し、 溶湯の粘性が高まり、 固相率が高まる。

したがって、 固相率の管理には溶湯の撹拌が重要となる。

しかし、 上記の従来技術で、 一定の固相率になるようにして複数個の成形品 を得るべく製造を実施したところ、 必要な撹拌時間は、 大きくばらついた。

撹拌時間が極端に長いと、 射出成形機構を待たせる時間が長くなりすぎるの で、 生産性が低下する。 また、 撹拌時間が極端に短いと射出成形機構が間に合わ なくなるため、 循環させる容器の数を制限する必要があり、 生産性が低下する。

すなわち、 複数個の容器を適正に循環させ、 且つ射出成形機構を良好に作動 させるためには、 撹拌時間のばらつきを少なくする必要がある。

そこで、 半凝固金属の射出成形において、 溶湯の固相率を一定にするために 実施する撹袢時間のばらつきを抑えることができる技術が望まれる。

また、 例えば、 ダイカスト法を用いて製造するものに、 エンジンのシリンダ ブロックがある。 このシリンダブロックには、 冷却水路としてのウォータジャケ ッ卜が設けられており、 該ウォータジャケットがシリンダへッド面に開口してい るオープンデッキタイプと、 ウォータジャケッ卜が閉塞されているクローズドデ ツキタイプ及び、 ウォータジャケッ卜の一部がシリンダへッド面に開口している セミクローズドデッキタイプがある。 クローズドデツキタイプ及びセミクローズ ドデッキタイプのシリンダブロックは、 シリンダへッド面においてシリンダポア とシリンダ外壁部とが接続されていることから高剛性であって、 変形が少なく、 しかも長寿命である。 このクローズドデッキタイプ及びセミクローズドデッキタ イブのシリンダブロックは、 ウォータジャケッ卜が閉塞している形状であること から錶造時に該ウォータジャケッ卜に対して永久抜き型を使用することができ ず、 錶造後に粉砕、 除去可能な崩壊性中子、 例えば、 砂中子が用いられる。

一方、 シリンダブロックはエンジンの主要な構成部であり、 熱や圧力が加わ ることから強度的にも重要な部品である。 従って、 シリンダブロックを錶造成型 する際には錶巣の発生を抑止することが望ましい。 錶巣を防止する手段の 1つと して、 錶造材料にスラリー状の半凝固金属を用いることが挙げられる。 半凝固金 属は固液共存状態の金属であって、 粘度が高いために気体の巻き込みが少なく錶 巣の発生を抑止することができる。

また、 関連する従来技術として、 特公昭 5 5 - 1 9 7 0 4号公報には、 砂中 子を備えるキヤビティに対して溶湯が完全に充填される直前にピストンを停止す ることによってサージの発生を抑止するダイカスト方法が記載されている。

特開平 9一 5 7 4 1 5号公報には、 溶湯充填時のせきにおける溶湯の速度を 通常のダイカスト方法よりも 1 5〜 1 5 0とした低速で充填する方法が記載 されている。

また、 特開平 1 1一 1 0 4 8 0 2号公報には、 固相部の平均粒径を調整する ことにより、 スラリ一状の半凝固金属が中子への差し込みを防止するダイカスト 方法が記載されている。

ところで、 スラリー状の半凝固金属は液体と固体の中間的な性質を持ち、 液 体に比較して粘度が高い。このため、半凝固金属を高速で砂中子に衝突させると、 砂中子が破損するおそれがある。 特に、 ウォータジャケット等を形成するための 挟幅の砂中子は高粘度の半凝固金属の衝突時に破損しゃすく製品の歩留まリが低 下する。 砂中子は錶造後には除去する必要があることから、 容易に粉砕されるも のであることが好ましく、 過度に硬くすることはできない。

錶造時における砂中子の破損を防止するためには半凝固金属の注入速度を低 下させることが考えられるが、 注入に長時間を要すると半凝固金属が固化し、 又 は温度が低下することによリ固相率が変化して所望の湯回リ性能が得られないお それがある。また、温度が低下することにより半凝固金属の粘度が一層高くなリ、 砂中子を破損するおそれもある。

前記特公昭 5 5— 1 9 7 0 4号公報に記載された方法では、 溶湯が砂中子を 備えるキヤビティ内の容積を完全に充填する直前にビストンを停止させてサージ の発生を抑止するが、 砂中子に衝突する際には溶湯は高速である。 通常の溶湯で あれば、 高速で衝突しても砂中子が破損することはないが、 前記のとおり、 半凝 固金属が高速で衝突する場合には破損のおそれがある。 また、 前記特開平 9— 5 7 4 1 5号公報のように極端に注入速度を低下させると注入時間が長くなリ、 通 常の溶湯では問題ないが、 半凝固金属は固化し、 又は湯回り性の低下が懸念され る。

そこで、 錶造材料に半凝固金属を用いて錶巣の発生を抑止するとともに、 砂 中子を破損させることがなく錶造成型品の歩留まりを向上させることのできるダ ィカスト方法が望まれる。

発明の開示

本発明は、 第 1の面において、 金属成分別にスラリー状の半凝固金属の固相 率と粘度との相関を表すマップを準備する工程と、 このマップを利用して目標固 相率に対応する目標粘度を定める工程と、 容器に入れた半凝固金属を冷却しつつ その粘度を計測する粘度計測工程と、 この粘度が前記目標粘度に到達するまで冷 却を実施する工程と、 から成り、 これら工程群を半凝固金属の固相率と粘度との 相関を表すマップの準備から半凝固金属の冷却終了までの間に実施することで半 凝固金属の固相率を目標固相率に合致させる半凝固金属の固相率管理方法を提供 する。

半凝固金属を冷却する過程で、 それの粘度を検出し、 この粘度により、 半凝 固金属の固相率を管理する。 粘度を検出するため、 冷却速度の変化や時間の影響 を排除することができ、 従来の時間による管理より、 大幅に半凝固金属の固相率 の管理精度を高めることができる。

本発明は、 第 2の面において、 容器に入れたスラリー状の半凝固金属を撹拌 する撹拌手段と、 下部を半凝固金属に差込む片持ち梁状の測定子と、 この測定子 を水平方向に移動させる測定子移動手段と、 この測定子が前記半凝固金属から受 ける力を計測するロードセルと、 このロードセルで検出した力から半凝固金属の 粘度を換算する換算手段と、 から成る半凝固金属の粘度計測装置を提供する。

半凝固金属の粘度計測装置を、 撹拌手段と、 片持ち梁状の測定子と、 測定子 移動手段と、 ロードセルと、 換算手段とで構成した。 いずれも、 入手が容易で簡 便な手段若しくは部品であり、 粘度計測装置の低コスト化並びにコンパク ト化が 容易に達成できる。

本発明は、 第 3の面において、 所定量の溶湯を収納可能な容器と、 容器内の 溶湯を冷却しつつ撹拌して半凝固金属を生成する半凝固金属生成装置と、 半凝固 金属を素材として金属成形品を成形する成形機と、 半凝固金属生成装置から成形 機に容器を搬送して、 容器内の半凝固金属を成形機に投入する搬送装置と、 成形 機への半凝固金属の投入で空になった容器に対し所定の復元処理を施す容器復元 装置と、 から成る金属成形品の製造ラインであって、 容器復元装置が、 容器内に エアを吹き付けることにより、 容器を冷却しつつ容器内の付着金属を除去するェ アブロー手段と、 容器内に離型剤を塗布するコーティング手段とを備える、 金属 成形品の製造ラインにおいて、容器復元装置は、エアブロー手段による処理前に、 容器内に付着している半凝固金属を削ぎ取る搔削手段を更に備える、 金属成形品 製造ラインを提供する。

上記構成によれば、 成形機への半凝固金属の投入後に容器内に半凝固金属が 比較的大きな塊で残留していても、 この塊は搔削手段により削ぎ取られる。 その ため、 エアブロー手段による処理を行うときには、 容器内に半凝固金属が大きな 塊のまま残存していることはなく、 エアブロー手段によリ容器内の付着金属が効 率良く除去される。 従って、 復元処理後に容器内に付着金属が残留する頻度、 即 ち、 ライン外で容器の復元作業を行う頻度は可及的に低くなる。 その結果、 容器 を左程多く用意しなくても済み、 イニシャルコストの削減を図ることができる。 また、 容器内の半凝固金属の大きな塊の影響で容器が冷え難くなることも防止さ れるため、 エアブロー手段により容器が効率良く冷却される。 従って、 容器の冷 却時間が短縮され、 生産性も向上する。

搔削手段として、 スクレーパを取り付けたロボットを用いることも考えられ るが、 これではコストが高くなる。 ここで、 搬送装置を従来と同様に多関節型の ロボッ卜で構成すれば、 定位置に据え付けられたスクレーバで搔削手段を構成し ても、 成形機への半凝固金属の投入で空になった容器を搬送装置用のロボッ卜に 把持させたままスクレーパに対し相対移動させて、 容器内に付着している半凝固 金属を削ぎ取ることができる。 これによれば、 搔削手段の構成を簡素化してコス トダウンを図ることができる。

また、 成形機に半凝固金属を投入する際ゃ搔削手段で容器内の半凝固金属を 搔き出す際に、 容器の口元に半凝固金属が付着し勝ちであり、 このままでは容器 の口元で半凝固金属が凝固し、 成形機への半凝固金属の投入に際し、 容器の口元 から凝固金属が剥落して成形機に混入し、 成形不良を生ずる可能性がある。 この 場合、 スクレーバを、 前記容器の内面に接触可能な平板状の第 1のへら部と、 容 器の口元に接触可能な略 L字状の第 2のへら部とを有するものとし、 第 1のへら 部を容器の内面に接触させた状態で容器を相対移動させて、 容器の内面に付着し ている半凝固金属を削ぎ取った後、 容器の口元を第 2のへら部に接触させた状態 で容器を相対移動させて、 容器の口元に付着している半凝固金属を削ぎ取るよう にすれば、 半凝固金属が容器の口元に付着したまま凝固することを防止でき、 有 利である。

また、 容器復元装置が、 エアブロー手段による処理後に容器内をブラシで清 掃するブラッシング手段を備える場合、 本発明での確率は低いものの、 容器内に 所定の大きさ以上の付着金属が残存していると、 ブラシの折損を生ずるおそれが ある。 従って、 エアブロー手段により処理された容器内に所定の大きさ以上の付 着金属が残存しているときにこれを検出する検出手段を設け、 検出手段で所定の 大きさ以上の付着金属の残存が検出されないときに、 ブラッシング手段による処 理を行い、 ブラシの折損を防止することが望ましい。

本発明は、 第 4の面において、 容器内に収納した溶湯に浸潰される冷し金と 粘度測定用の測定子とを有する撹拌手段により溶湯を冷却しつつ撹拌して半凝固 金属を生成する半凝固金属生成装置の撹拌手段に対し、 半凝固金属の生成後に所 定の復元処理を施す撹拌手段の復元装置であって、 撹拌手段の冷し金と測定子と を入水させて冷却する冷却手段と、 冷し金と測定子とに離型剤を塗布するコ一テ イング手段とを備える復元装置において、 復元装置は、 更に、 冷却手段による処 理前に、 測定子に付着している半凝固金属を削ぎ取る搔削手段を備え、 冷却手段 は、 測定子を受け入れる水が浸入しない隔房を有し、 冷し金のみを入水させる第 1の入水部と、 少なくとも測定子を入水させる第 2の入水部とを備える半凝固金 属生成装置の撹拌手段復元装置を提供する。 本発明は、 第 5の面において、 容器内に収納した溶湯に浸潰される冷し金と 粘度測定用の測定子とを備える撹拌手段により溶湯を冷却しつつ撹拌して半凝固 金属を生成する半凝固金属生成装置の撹拌手段に対し、 半凝固金属の生成後に行 う撹拌手段の復元方法であって、 撹拌手段の冷し金と測定子とを入水させて冷却 する冷却工程と、 冷却工程後に冷し金と測定子とに離型剤を塗布するコーティン グ工程とから成る攪袢手段復元方法において、 冷却工程前に、 測定子に付着して いる半凝固金属を削ぎ取る搔削工程を含み、 冷却工程は、 冷し金のみを入水させ る第 1の入水工程と、少なくとも測定子を入水させる第 2の入水工程とから成り、 第 2の入水工程の処理時間は第 1の入水工程の処理時間よりも短く設定される、 半凝固金属生成装置の撹拌手段復元方法を提供する。

上記構成によリ、 半凝固金属の生成直後に測定子に付着している半凝固金属 の大部分は搔削手段 (搔削工程）で削ぎ取られる。 但し、 測定子に付着している半 凝固金属を搔削手段で完全に除去することは困難であり、 測定子に薄い膜状に半 凝固金属が残ることがある。

ここで、 測定子を第 2の入水部（第 2の入水工程）で入水したとき、 測定子に 残留する薄膜状の半凝固金属は水の突沸の勢いが左程強くなくても容易に剥がれ 落ちる。 従って、 測定子の付着金属が効率良く除去される。 また、 第 1の入水部 (第 1の入水工程）では冷し金のみが冷却されるため、 第 1の入水工程での処理時 間を冷し金が所定温度に冷却されるのに必要な時間に設定しても、 測定子が過度 に冷却されることはない。 そして、 第 2の入水部（第 2の入水工程）で測定子が所 定温度に冷却されるように、 第 2の入水工程での処理時間を短く設定しておくこ とにより、 測定子を適切に冷却でき、 コーティング手段 （コーティング工程） で 測定子に塗布される離型剤が乾燥しにく くなるといった不具合は生じない。

従って、 冷し金と測定子とを有する撹拌手段の復元処理を確実に効率良く行うこ とができる。

本発明者らは、 前述の溶湯の撹拌時間のばらつきの要因を調査する中で、 図 3 7の5 9 (ステップ 9 ) でのブラッシング処理に時間差が発生し、 そのために 大気中へ放出される熱量が時間経過と共に増大し、 容器の温度が不安定になるこ とに注目した。 すなわち、 空の容器に付着している残滓の形態は様々であり、 一 回で簡単にクリーニングできるものと、 複数回のクリーニングを要するものとが 出現する。

そこで、 クリーニングやコーティングを実施した後に、 冷却を行い、 冷却後 の温度を一定にすることで容器の温度を一定にすることが有益であると考えるに 至った。

さらに発明者らは、 図 3 7の S 1 (ステップ 1 ) で、 溶湯保持炉から供給さ れる溶湯の温度が変化することにも注目した。

アルミ溶解炉から供給される溶湯の温度にばらつきがあり、 この温度のばら つきが溶湯保持炉に影響し、 溶湯保持炉から供給される溶湯の温度もばらつく。

容器の温度が一定であつて溶湯の温度にばらつきがあれば、 撹拌時間のばら つきとなって現れる。

溶湯保持炉から供給する溶湯の温度を一定にするには、 溶湯保持炉に高性能 の温度制御機構を設けることが考えられるが、 技術的及びコスト的に実現は難し い。

すなわち、 溶湯保持炉から供給される溶湯の変動を吸収することができる技 術が求められる。

そこで、 本発明者らは溶湯保持炉の温度が高ければ、 容器の冷却時間を延長 し、 同温度が低ければ、 容器の冷却時間を短縮するごとくに、 溶湯保持炉の温度 の影響を容器の温度に転嫁することを思いついた。

そして、 空の容器の温度と溶湯保持炉の温度との両方を考慮して、 溶湯温度 の冷却時間を決定するようにしたところ、 撹拌時間のばらつき幅を大幅に減少さ せることに成功した。 以上の知見から発明をまとめると次のとおりになる。

本発明は、 第 6の面において、 射出成形機構へスラリー状の半凝固金属を注 湯して空になった容器を、 次の注湯に備えて所定時間冷却し、 この冷却した容器 へ溶湯保持炉から半凝固金属を供給することを繰り返す半凝固金属の射出成形方 法において、 空の容器を次の注湯に備えて冷却するときの所定時間は、 溶湯保持 炉の温度と空の容器の温度とに基づいて決定する半凝固金属の射出成形方法を提 供する。

溶湯保持炉の温度が高い場合には所要時間を延ばし、 同温度が低い場合には 所要時間を短縮する。併せて、空の容器の温度が高い場合には所要時間を延ばし、 同温度が低い場合には所要時間を短縮する。 このように、 空の容器を、 溶湯保持 炉の温度と空の容器の温度とに基づいて決定した所要時間で冷却するようにした ので、 撹拌時間のばらつきを抑えることができ、 半凝固金属の射出成形における 生産性を大いに高めることができる。

本発明は、 第 7の面において、 湯口から射出ピストンによりスラリー状の半 凝固金属を射出し、 湯道及びせきを介して、 内部に砂中子が設けられたキヤビテ ィに前記半凝固金属を注入することによリ錶造成型品を得るダイカスト方法にお いて、 前記半凝固金属の先端部が前記キヤビティに注入される以前に、 前記射出 ビストンを減速して前記半凝固金属の流速を低下させるダイカス卜方法を提供す る。

このように、半凝固金属を減速させてからキヤビティに注入することにより、 半凝固金属がキヤビティ内の砂中子を破損することを防止できる。 また、 半凝固 金属がキヤビティに注入される直前までは高速で短時間に移動させることによ リ、 固化や温度低下による湯回り性の低下を防止できる。

この場合、 前記射出ビストンの射出開始位置から前記半凝固金属が前記キヤ ビティに最初に注入される時点における前記射出ビス卜ンの位置までの 9 0〜 9 7 %の位置において前記射出ピストンを減速させるとよい。 このように、 半凝固 金属がキヤビティに最初に注入される時点よりもやや早い時点で射出ビストンを 減速することによリ、 半凝固金属がキヤビティに注入されるときには砂中子を破 損することのない適切な速度まで減速される。

このダイカスト方法は、 半凝固金属を用いることにより、 錶巣の発生が抑止 された高品質な錶造成型品を得ることができ、 クローズドデッキタイプ又はセミ クローズドデッキタイプであるシリンダブロックのような複雑な形状であって、 しかも強度的に重要である部品の錶造成型品に対して好適に適用される。 また、 半凝固金属が減速されることにより、 砂中子がウォータジャケットのような幅狭 形状部に対応するものであっても該砂中子を破損することなく、 キヤビティ内に 適切に充填される。

このダイカスト方法によれば、 錶造材料に半凝固金属を用いて錶巣の発生を 抑止するとともに、 砂中子を破損させることがなく錶造成型品の歩留まり向上を 図ることができる。 また、 湯口及び湯道部では半凝固金属は高速で短時間に移動 するため、固化し、又は温度が低下することによる湯回り性の低下を防止できる。

図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の実施形態の製造ラインの全体平面図である。

図 2は、 粘度計測装置の模式的側面図である。

図 3は、 半凝固金属の生成時の撹拌へッドの移動軌跡を示す平面図である。 図 4は、 成形機への半凝固金属の投入状態を示す斜視図である。

図 5は、 容器復元装置を示す斜視図である。

図 6は、 容器復元装置の搔削手段の側面図である。

図 7は、 搔削手段の平面図である。

図 8は、 撹拌へッド復元装置を示す斜視図である。

図 9は、 撹拌へッド復元装置の搔削手段の平面図である。

図 1 0は、 撹袢へッド復元装置の冷却手段に設けられた第 1入水部の断面図 である。

図 1 1は、 半凝固金属の時間経過に伴う粘度変化を調べたグラフである。 図 1 2は、 半凝固金属の固相率と粘度との相関を表すグラフである。

図 1 3は、 歪電圧と粘度との相関を表すグラフである。

図 1 4は、 半凝固金属の固相率管理方法を示すフローチャートである。 図 1 5は、 粘度計測装置の別実施例図である。

図 1 6は、 粘度計測装置の更なる別実施例図である。

図 1 7は、 図 1 6の 1 7— 1 7矢視図である。

図 1 8は、 本発明の係る半凝固金属の射出成形設備のレイアウト図である。 図 1 9は、 ラドルの作用図である。

図 2 0は、 撹拌手段の作用図である。

図 2 1は、 容器の作用図である。

図 2 2は、 空の注湯容器の作用図である。

図 2 3は、 本発明に係る容器の温度一溶湯保持炉の温度一エアブロー時間の 相関グラフである。 図 2 4は、 射出までの製造フローチャートである。

図 2 5は、 容器冷却まで製造フローチャートである。

図 2 6は、 溶湯の撹拌時間のばらつきを示すグラフである。

図 2 7は、 錶造用金型で錶造成型されるシリンダブロックの概略斜視図であ る。

図 2 8は、 錶造用金型で錶造成型されるシリンダブロックの側面図である。 図 2 9は、 射出ビストンが原点位置に配置されている錶造用金型を示す側面 断面図である。

図 3 0は、 本実施の形態に係るダイカス卜方法の手順を示すフローチヤ一卜 である。

図 3 1は、 射出ピストンが切替位置まで移動された錶造用金型を示す側面断 面図である。

図 3 2は、 射出ピストンが減速位置まで移動された錶造用金型を示す側面断 面図である。

図 3 3は、 射出ビストンの速度及び半凝固金属の平均流速を示すグラフであ る。

図 3 4は、 射出ピストンが注入位置まで移動された錶造用金型を示す側面断 面図である。

図 3 5は、 従来の半凝固金属の目標固相率を得る方法を示すフローチヤ一ト である。

図 3 6は、 従来の半凝固金属の目標固相率を得る方法を示すグラフである。 図 3 7は、 従来の半凝固金属を用いた射出成形方法を示すフローチャートで ある。

発明を実施するための最良の形態

図 1は金属成形品の製造ライン 1 0を示している。 この製造ライン 1 0は、 アルミニウム合金等の溶融金属から成る溶湯を保持する溶湯保持炉 1 1 と、 溶湯 保持炉 1 1内から所定量の溶湯を汲み出す溶湯汲み出しロポット 1 2と、 溶湯汲 み出しロボッ ト 1 2により汲み出された溶湯を注湯する平面視矩形の容器 1 3 と、 容器 1 3内の溶湯を冷却しつつ撹拌して半凝固金属を生成する半凝固金属生 成装置 1 4と、 半凝固金属を素材として金属成形品を成形する成形機 1 5と、 半 凝固金属生成装置 1 4から成形機 1 5に容器 1 3を搬送して、 容器 1 3内の半凝 固金属を成形機 1 5に投入する搬送装置としての搬送ロボット 1 6とを備えてい る。 更に、 製造ライン 1 0には、 容器 1 3に対して復元処理を施す容器復元装置 1 7と、 半凝固金属生成装置 1 4の後記する撹拌手段としての撹拌ヘッド 4 1の 撹拌へッド復元装置 1 8とが設けられている。

溶湯汲み出しロポッ卜 1 2は、 旋回自在なロボッ卜本体 2 1 と、 ロボット本 体 2 1に対し揺動自在な第 1 ロボッ卜アーム 2 2と、 第 1 ロボットアーム 2 2に 対し揺動自在な第 2ロポッ卜アーム 2 3と、 第 2ロボットアーム 2 3の先端の 3 軸構造の手首 2 4とを有する 6軸の多関節型ロボッ卜で構成されている。そして、 手首 2 4の先端にラドル 2 5を取り付け、 ラドル 2 5により溶湯保持炉 1 1内の 溶湯を汲み出すようにしている。

半凝固金属生成装置 1 4は一対に並設されている。 各半凝固金属生成装置 1 4は、容器 1 3の置き台 4 0と、容器 1 3内の溶湯を撹拌する撹拌へッド 4 1 と、 撹拌へッド 4 1を動かす撹袢ロポット 4 2とで構成されている。 このロボッ卜 4 2は、 支柱 4 2 0に昇降自在に支持される口ポット本体 4 2 1 と、 ロボット本体 4 2 1に対し水平方向に揺動自在な第 1 ロポッ卜アーム 4 2 2と、 第 1ロポット アーム 4 2 2に対し水平方向に揺動自在な第 2ロポットアーム 4 2 3とを備えて おり、 第 2ロポットアーム 4 2 3の先端に、 撹拌へッド 4 1が鉛直軸線回りに回 転自在に吊持されている。

撹拌ヘッド 4 1は、 図 2に示されるように、 後で詳述する冷し金移動手段 4 1 0と、 冷し金移動手段 4 1 0に垂設した角柱状の一対の冷し金 4 1 1 ， 4 1 1 と、 冷し金移動手段 4 1 0に、 両冷し金 4 1 1 ， 4 1 1間に位置させて傾動自在 に垂設した薄い板状の粘度測定用測定子 4 1 2とを備えている。 測定子 4 1 2に は、 冷し金移動手段 4 1 0に固定のブラケット 4 1 3 aに取付けたロードセル 4 1 3が連結されている。

図 1において、 半凝固金属の生成に際しては、 先ず、 置き台 4 0上の容器 1 3に溶湯汲み出しロボット 1 2の動作でラドル 2 5内の溶湯を注湯し、 次に、 撹 拌ロボッ卜 4 2の動作で、 図 2に示されるように、 撹拌へッド 4 1を容器 1 3の 直上位置に移動させて下降させ、 冷し金 4 1 1 ， 4 1 1 と測定子 4 1 2とを容器 1 3内の溶湯に浸漬する。 この状態で、 撹拌へッド 4 1 を、 図 3に矢印で示され るように、 容器 1 3の形状に合わせて矩形に水平移動させる。 これによれば、 容 器 1 3内の溶湯が冷し金 4 1 1 , 4 1 1により冷却されつつ撹拌され、 スラリー 状の半凝固金属が生成される。 また、 撹拌ヘッド 4 1 (図 2参照） の水平移動に より、 測定子 4 1 2は半凝固金属 2 7の粘度に応じた抵抗力を受け、 この抵抗力 がロードセル 4 1 3 (図 2参照） で検出され、 ロードセル 4 1 3の検出信号に基 づいて粘度が測定される。 そして、 粘度の測定値が所定の目標値になるまで撹拌 を行い、 所定の固相率の半凝固金属 2 7を生成する。

尚、 半凝固金属 2 7が生成されるまでには時間がかかるため、 図 1に示され るように、一対の半凝固金属生成装置 1 4， 1 4により交互に半凝固金属 2 7 (図 2参照） の生成作業を行い、 半凝固金属 2 7の生成にかかる時間によリサイクル タイムが長引くことを防止できるようにしている。 また、 容器 1 3は錶造品であ つて、 図 3に示されるように、 その長手方向一端に把手部 3 1が突設されると共 に、 他端に、 容器復元装置 1 7 (図 1参照） の後記するエアブロー手段 7 2 (図 1参照） の受け枠 7 2 1 (図 5参照） に対する係止用の突起部 3 2が突設されて いる。

図 2に示される参照番号 3 5は粘度計測装置を示している。 粘度計測装置 3 5は、撹拌手段としての冷し金 4 1 1 , 4 1 1 と、片持ち梁状の測定子 4 1 2と、 この測定子 4 1 2を水平方向に移動させる冷し金移動手段 4 1 0と、 測定子 4 1 2が受ける力を計測するロードセル 4 1 3と、 このロードセル 4 1 3を固定する ブラケッ卜 4 1 3 aと、 ロードセル 4 1 3からの物理量を粘度変換するための力 換算手段 4 1 4、 粘度換算手段 4 1 5を備えたカー粘度換算手段 4 1 6とからな ることを特徴とする構成体である。

容器 1 3に満たされた半凝固金属 2 7中において、 粘度計測装置 3 5は、 冷 し金 4 1 1 ， 4 1 1が移動することと、 測定子 4 1 2が冷し金移動手段 4 1 0に よリ水平方向に移動することによリ、 冷し金 4 1 1 ， 4 1 1や、 測定子 4 1 2が 半凝固金属 2 7から受ける力をロードセル 4 1 3で例えば歪電圧 V 1 として認知 し、 その後、 カー粘度換算手段 4 1 6により粘度 Bを求める装置である。 図 3では、 冷し金 4 1 1 ， 4 1 1 と測定子 4 1 2が一体になっているので、 冷し金 4 1 1 , 4 1 1の矩形動作に合わせて測定子 4 1 2は動くことができる。 その結果、 測定子 4 1 2が冷し金移動手段 4 1 0 (図 2参照） によって水平方向 に動いていても、 冷し金 4 1 1 , 4 1 1 と測定子 4 1 2が半凝固金属 2 7から受 ける力はほぼ同じものとしてロードセル 4 1 3に伝えることができる。

図 1に示されるように、 成形機 1 5は、 金型 5 1 と、 金型 5 1内のキヤビテ ィに連通する射出スリーブ 5 2とを備えている。 射出スリーブ 5 2の上面には、 図 4に示されるように、 素材投入口 5 3が開設されており、 素材投入口 5 3に投 入された半凝固金属 2 7がキヤビティに押し込まれて、金属成形品が成形される。

図 1に示されるように、 搬送ロボッ卜 1 6は、 溶湯汲み出しロボッ卜 1 2と 同様に、 旋回自在なロボット本体 6 1 と、 ロボット本体 6 1に対し揺動自在な第 1ロボットアーム 6 2と、 第 1ロボットアーム 6 2に し揺動自在な第 2ロボッ 卜アーム 6 3と、 第 2ロボットアーム 6 3の先端の 3軸構造の手首 6 4とを有す る 6軸の多関節型ロボットで構成されている。 手首 6 4の先端には、 容器 1 3を 把持するハンド 6 5が取付けられており、 容器 1 3の把手部 3 1 をハンド 6 5力《 把持する。 そして、 前記一対の半凝固金属生成装置 1 4 , 1 4のうち半凝固金属 の生成が完了した一方の半凝固金属生成装置 1 4の置き台 4 0上の容器 1 3を搬 送ロポット 1 6で把持し、 搬送ロポット 1 6の動作で容器 1 3を成形機 1 5の射 出スリーブ 5 2の素材投入口 5 3まで搬送して、 容器 1 3を傾けることによリ容 器 1 3内の半凝固金属を素材投入口 5 3に投入する。 尚、 投入時には、 ハンド 6 5の近傍に配置した加振機（図示せず）により容器 1 3を振動させて、 容器 1 3内 に半凝固金属ができるだけ残らないようにする。 ここで、 ハンド 6 5は、 容器 1 3の加振方向の動きを許容する構造に構成され、 常時はロック機構により容器 1 3が加振方向に動かないようにするが、 素材投入口 5 3への半凝固金属の投入時 にはロックを解除して、 加振機により容器 1 3が振動されるようにしている。

素材投入口 5 3への半凝固金属の投入で空になった容器 1 3は、 容器復元装 置 1 7に搬送されて、 所定の復元処理が施される。 容器復元装置 1 7は、 図 5に 示されるように、 容器 1 3内に付着している半凝固金属を削ぎ取る搔削手段 7 1 と、 容器 1 3内へのエアの吹き付けで、 容器 1 3を冷却しつつ容器 1 3内の付着 金属を除去するエアブロー手段 7 2と、 容器 1 3内に所定の大きさ以上の付着金 属が残存しているときにこれを検出する検出手段 7 3と、 容器 1 3内を清掃する ブラッシング手段 7 4と、 容器 1 3内に離型剤を塗布するコーティング手段 7 5 とを備えている。

図 6及び図 7も参照して、 接削手段 7 1は、 支柱 7 1 0から斜め上方にのび るブラケット 7 1 1の先端に、 アーム 7 1 2を介して取付けたスクレーパ 7 1 3 を備えている。 スクレーパ 7 1 3は、 横長の平板状の第 1のへら部 7 1 3 aと、 第 1のへら部 7 1 3 aの中央部外面に直立するように固定した略 L字状の第 2の へら部 7 1 3 bとを有している。 また、 アーム 7 1 2は、 その基端の支軸 7 1 2 aでブラケット 7 1 1に上下方向に揺動自在に枢着されている。 そして、 アーム 7 1 2をばね 7 1 2 bにより下方に付勢し、 常時はブラケット 7 1 1に固定のス 卜ッパ 7 1 2 cでアーム 7 1 2を所定の傾斜姿勢に保持している。

ここで、 容器 1 3内の半凝固金属を素材投入口 5 3 (図 4参照） に投入する と、 投入時に下側になった容器 1 3の側壁の内面（以下、 投入壁面と記す） 1 3 a に半凝固金属が比較的大きな塊で付着残留することがある。 そこで、 素材投入口 5 3への半凝固金属の投入で空になった容器 1 3を搬送ロボット 1 6 (図1参照） に把持したまま搔削手段 7 1の配置部に搬送し、 容器 1 3を斜め下向きにした状 態でスクレーパフ 1 3が容器 1 3内に挿入されるように動かし、 第 1のへら部 7 1 3 aが容器 1 3の投入壁面 1 3 aの容器底部寄りの部分に接触するように容器 1 3を位置決めする。

この際、 アーム 7 1 2がストツパ 7 1 2 c力、ら押し上げられ、 ばね 7 1 2 b の付勢力で第 1のへら部 7 1 3 aが容器 1 3の投入壁面 1 3 aに押し当てられる ようにする。 その後、 容器 1 3を斜め上方に移動させる。 これによれば、 容器 1 3の投入壁面 1 3 aに付着している半凝固金属が第 1のへら部 7 1 3 aによって 削ぎ取られ、 容器 1 3の開口端から排出される。 この場合、 容器 1 3の投入壁面 1 3 aの口元 1 3 bに半凝固金属が残る。 そこで、 次に、 容器 1 3の投入壁面 1 3 aの口元 1 3 bに第 2のへら部 7 1 3 bが接触するように容器 1 3を位置決め し、 この状態で容器 1 3を第 2のへら部 7 1 3 bの法線方向（図 6の紙面直交方 向）に移動させる。 これによれば、 容器 1 3の投入壁面 1 3 aの口元 1 3 bに付着残留する半凝 固金属が削ぎ取られる。

以上の如くして搔削手段 7 1により容器 1 3内に付着している半凝固金属を 削ぎ取ると、 容器 1 3は搬送ロボット 1 6 (図 1参照） によリエアブロー手段 7 2の配置部に搬送される。 図 5に示されるように、 エアブロー手段 7 2は、 容器 1 3を下向きにした状態で支持する受け枠 7 2 1と、 受け枠 7 2 1に支持される 容器 1 3内に向けてエアを噴出する複数のエアノズル 7 2 2とを備えている。 容 器 1 3は搬送ロボット 1 6 (図 1参照） の動作で受け枠 7 2 1に下向き姿勢で載 置され、 この状態でエアノズル 7 2 2からエアが噴出される。 これによれば、 容 器 1 3がエアの吹き付けで冷却されると共に、 容器 1 3の内面に付着残留してい る半凝固金属が凝固されて吹き飛ばされる。 この場合、 半凝固金属が比較的大き な塊で残留していると、 これを凝固させて吹き飛ばすことは困難になるが、 容器 1 3内に残留する大きな塊の半凝固金属は上記搔削手段 7 1により予め除去され るため、エアブロー手段 7 2により容器 1 3内の付着金属が効率良く除去される。

ここで、 エアブロー手段 7 2による冷却処理時間 （エアノズル 7 2 2からの エアの噴出時間） は容器 1 3が所定温度に冷却されるのに必要な時間に合わせて 設定されるべきである。 そこで、 容器復元装置 1 7による復元処理の完了後に、 図示省略した測温手段により容器 1 3の温度を測定し、 この測定温度をフィード バックしてエアブロー手段 7 2による冷却処理時間を調整している。 尚、 容器 1 3に半凝固金属が大きな塊で付着していると、 容器 1 3が冷え難くなリ、 冷却不 足でその後の冷却処理時間が過大に設定されてしまう。 然し、 本実施形態では、 搔削手段 7 1により半凝固金属の大きな塊が予め除去されるため、 かかる不具合 は生じない。 但し、 容器 1 3の冷却にはある程度の時間が必要であり、 この冷却 時間によってサイクルタイムが長引くことを防止するため、 エアブロー手段 7 2 を一対に並設し、 両エアブロー手段 7 2， 7 2により交互に容器 1 3の冷却処理 を行うようにしている。 そして、 一方のエアブロー手段 7 2に今回使用した容器 1 3を載置した後、 他方のエアブロー手段 7 2に載置されている処理済の容器 1 3を搬送ロボット 1 6 (図 1参照） 【こより把持し、 この容器 1 3を検出手段 7 3 の配置部に搬送する。 検出手段 7 3は、 エアブロー手段 7 2の配置部の側部に立設した架台 7 6に 取付けたリミットスィツチ 7 3 1で構成されている。 リミッ卜スィツチフ 3 1に は、 下方にのびる接触子 7 3 2が取付けられている。 そして、 搬送ロボット 1 6 により容器 1 3を上向き姿勢で接触子 7 3 2が容器 1 3内に挿入されるように持 ち上げ、 容器 1 3の内面と接触子 7 3 2との間に所定の隙間が空くように容器 1 3を位置決めした状態で、 容器 1 3をその内面と平行に移動させる。 これによれ ば、 容器 1 3の内面に上記隙間以上の大きさの付着金属が残留していると、 この 付着金属が接触子 7 3 2に当接して、 リミットスィッチ 7 3 1がオンする。 そし て、リミツトスイッチ 7 3 1がオンしたときは、容器 1 3をライン外に払い出し、 ライン外で容器 1 3の復元処理を行う。 尚、 上記の如く搔削手段 7 1による処理 を行ってからエアブロー手段 7 2による処理を行うと、 容器 1 3の内面に上記隙 間以上の大きさの付着金属が残留する確率はきわめて低くなリ、 そのため、 ライ ン外での容器 1 3の復元処理が必要となる頻度も極めて低くなる。

リミットスィツチ 7 3 1がオンしなかったとき、 即ち、 容器 1 3内に所定の 大きさ以上の付着金属が残存していなかったときは、 搬送口ポット 1 6によリ容 器 1 3をブラッシング手段 7 4の配置部に搬送する。

ブラッシング手段 7 4は、 支柱 7 4 0の上部に設けた、 斜め上方にのびるブ ラシ 7 4 1を備えており、 ブラシ 7 4 1は図示省略したモータで回転される。 そ して、 搬送ロポット 1 6により容器 1 3を斜め下向きにした状態でブラシ 7 4 1 が容器 1 3内に挿入されるように動かし、 ブラシ 7 4 1が容器 1 3の内面に接触 するように容器 1 3を位置決めした後、 ブラシ 7 4 1に対し容器 1 3を相対移動 させる。 これによれば、 容器 1 3内に残る細かな金属片および古いコーティング 膜が除去され、 容器 1 3の内面の面粗度が良好に回復される。 この場合、 容器 1 3内に大きな付着金属が残っていると、 ブラシ 7 4 1の折損を生ずる可能性があ るが、 ブラッシング手段 7 4による処理が行われるのは、 検出手段 7 3によリ容 器 1 3内に所定の大きさ以上の付着金属の残存が検出されなかったときであるた め、 ブラシ 7 4 1の折損を未然に防止することができる。 尚、 搔削手段 7 1 とブ ラッシング手段 7 4とは隣接して配置されており、 これら手段 7 1 , 7 4で容器 1 3から除去された付着物を受ける受箱 7 7が設けられている。 ブラッシング手段 7 4による処理を完了すると、 搬送ロボット 1 6によリ容 器 1 3をコーティング手段 7 5の配置部に搬送する。 コーティング手段 7 5は、 架台 7 6に取付けたケース 7 5 1 と、 ケース 7 5 1内に設けた離型剤の塗布ノズ ル 7 5 2とを備えている。 そして、 搬送ロボット 1 6により容器 1 3をケース 7 5 1に挿入し、 塗布ノズル 7 5 2により容器 1 3の内面に離型剤を塗布する。

このようにしてコーティング手段 7 5による処理を完了すると、 図 1に示さ れるように、 搬送ロボット 1 6により容器 1 3を、 先に容器 1 3を取り出した一 方の半凝固金属生成装置 1 4の置き台 4 0に載置する。 次に、 他方の半凝固金属 生成装置 1 4の置き台 4 0に載置されている、 半凝固金属が生成された容器 1 3 を搬送ロボット 1 6で把持し、 この容器 1 3を成形機 1 5に搬送する。 そして、 以上の作動を繰り返し、 金属成形品を連続的に製造する。

また、 各半凝固金属生成装置 1 4での半凝固金属の生成が完了すると、 撹拌 へッド復元装置 1 8によリ撹袢へッド 4 1に対する復元処理が施される。 撹拌へ ッド復元装置 1 8は、 図 8に示されるように、 撹拌ヘッド 4 1 (図 2参照） の測 定子 4 1 2 (図 2参照） に付着した半凝固金属を削ぎ取る搔削手段 8 1 と、 冷し 金 4 1 1， 4 1 1 (図 2参照） と測定子 4 1 2とを入水して冷却する冷却手段 8 2と、 冷し金 4 1 1 , 4 1 1および測定子 4 1 2に離型剤を塗布するコーティン グ手段 8 3と、 冷し金 4 1 1， 4 1 1および測定子 4 1 2を保温する保温手段 8 4とを備えている。

搔削手段 8 1は、 図 9に示されるように、 測定子 4 1 2を挟む一対のスクレ ーパ 8 1 1 ， 8 1 1を備えている。 両スクレ一パ 8 1 1， 8 1 1は、 基台 8 1 0 上のシリンダ 8 1 2で進退される可動体 8 1 3に、 開閉自在に、 且つ、 図示省略 したばねより閉じ側に付勢した状態で支持されている。基台 8 1 0の先端部には、 両スクレーパ 8 1 1， 8 1 1間に介設されて両スクレーパ 8 1 1 ， 8 1 1を測定 子 4 1 2の板厚以上に開くガイド 8 1 4が立設されている。 そして、 半凝固金属 の生成完了後、 撹拌ロポッ卜 4 2により基台 8 1 0の先方に測定子 4 1 2が位置 するように撹拌へッド 4 1を移動させ、 測定子 4 1 2の上端部が両スクレーバ 8

1 1， 8 1 1 と同等高さになるように、 撹袢へッド 4 1を下降させる。 尚、 この 状態では、 撹拌へッド 4 1が後記する水槽 8 2 1 (図 8参照） の端部上方に位置 する。 そして、 図 8に示されるように、 水槽 8 2 1の上蓋に、 撹拌へッド 4 1の 直下に位置する開口 8 2 4を形成している。

次に、 図 9に示されるように、 シリンダ 8 1 2により両スクレーパ 8 1 1 , 8 1 1を基台 8 1 0の先方に前進させる。 ここで、 各スクレーパ 8 1 1の尾端部 内側面には窪み部 8 1 1 aが形成されており、 この窪み部 8 1 1 aがガイ ド 8 1 4に当接する位置までスクレーバ 8 1 1が前進したところで、 ガイ ド 8 1 4によ る両スクレーパ 8 1 1 , 8 1 1の開きが解除され、 両スクレーパ 8 1 1 ， 8 1 1 間に測定子 4 1 2が弾力的に挟み込まれる。次に、撹拌へッド 4 1を上昇させる。 これによれば、 両スクレーバ 8 1 1 , 8 1 1が測定子 4 1 2に対し相対的に下動 し、 測定子 4 1 2に付着していた半凝固金属が削ぎ取られる。 測定子 4 1 2から 削ぎ取られた半凝固金属は図 8に示された開口 8 2 4を通して水槽 8 2 1内に落 下する。

このようにして搔削手段 8 1により測定子 4 1 2に付着していた半凝固金属 を削ぎ取ると、 撹拌へッド 4 1は撹拌口ポット 4 2の動作で冷却手段 8 2の配置 部に搬送される。 冷却手段 8 2は、 1 0 °C程度の温度の水を入れた水槽 8 2 1 を 備えている。 水槽 8 2 1は、 復元処理の能率アップを図るため、 搔削手段 8 1に 隣接して配置されている。 水槽 8 2 1には、 第 1入水部 8 2 2と、 第 2入水部 8 2 3とが設けられている。 第 1入水部 8 2 2には、 図 1 0に示されるように、 測 定子 4 1 2を受け入れる、 水が浸入しない隔房 8 2 2 aが設けられている。 従つ て、 撹拌へッド 4 1を第 1入水部 8 2 2の直上位置に移動させて下降させると、 測定子 4 1 2は隔房 8 2 2 aに挿入され、 冷し金 4 1 1のみが入水される。 半凝 固金属の生成直後の冷し金 4 1 1の温度は 6 0 0 °C近い高温になっており、 冷し 金 4 1 1が入水されると、 水が突沸し、 突沸の勢いで冷し金 4 1 1から付着金属 が剥がれ落ちる。 そして、 冷し金 4 1 1 を 6 0秒程度入水させて、 所定温度（例 えば、 1 0 0〜 1 2 0 °C)に冷却する。

第 1入水部 8 2 2での冷し金 4 1 1の冷却が完了すると、 次に、 図 8に示さ れるように、 撹拌へッド 4 1を第 2入水部 8 2 3の直上位置に移動させて下降さ せる。 第 2入水部 8 2 3には隔房 8 2 2 aが存在せず、 冷し金 4 1 1 と共に測定 子 4 1 2が入水される。 ここで、 測定子 4 1 2には、 搔削手段 8 1による処理後 に半凝固金属が薄い膜状に残ることがある。測定子 4 1 2は熱容量が小さいため、 入水時の水の突沸の勢いは弱くなるが、 それでも薄膜状の半凝固金属は測定子 4 1 2から効果的に剥がれ落ちる。 言い換えると、 搔削手段 8 1がないと考えるな らば、 測定子 4 1 2は熱容量が小さいため、 入水時の水の突沸の勢いで剥がれ落 ちる程には、 水の突沸は弱いので、 測定子 4 1 2に半凝固金属が残ってしまうこ とになる。 よって、 接削手段 8 1 を用意して、 予め搔削手段 8 1によって半凝固 金属を薄い膜状にする、 或いは、 なくなるまで剥がすのである。 但し、 測定子 4 1 2が過度に冷却されないよう、 第 2入水部 8 2 3への入水時間は極短く、 例え ば 1秒程度に設定する。

尚、 第 2入水部 8 2 3に、 冷し金 4 1 1を受け入れる水が侵入しない隔房を 設け、 測定子 4 1 2のみを入水させるようにしても良い。 また、 第 1入水部 8 2 2に先行して第 2入水部 8 2 3に測定子 4 1 2を入水させることも可能である。

上記の如く して冷却手段 8 2での処理が完了すると、 撹拌へッド 4 1は撹拌 ロボット 4 2 (図 1参照） によリコーティング手段 8 3の配置部に搬送される。 コーティング手段 8 3は、 離型剤を収納した液槽 8 3 1で構成されている。 そし て、 撹拌へッド 4 1を撹拌ロボット 4 2によリ液槽 8 3 1の直上位置から下降さ せ、 冷し金 4 1 1 と測定子 4 1 2とを液槽 8 3 1内の離型剤の液中に浸潰して、 冷し金 4 1 1 と測定子 4 1 2とに離型剤を塗布する。

このようにしてコーティング手段 8 3での処理が完了すると、 撹拌へッド 4 1は撹拌ロポッ卜 4 2により保温手段 8 4の配置部に搬送される。 保温手段 8 4 は、 ヒータ （図示せず） を内蔵する保温ケース 8 4 1で構成されている。そして、 撹拌へッド 4 1 を撹拌ロボット 4 2により保温ケース 8 4 1の直上位置から下降 させ、 冷し金 4 1 1 と測定子 4 1 2とを保温ケース 8 4 1内に挿入して、 両者 4 1 1 , 4 1 2を 1 0 0 °C程度の温度に保温する。 これにより、 冷し金 4 1 1 と測 定子 4 1 2とに塗布された離型剤が乾燥される。

その後、 図 1において、 半凝固金属生成装置 1 4の置き台 4 0に搬送ロボッ 卜 1 6により容器 1 3が載置され、 この容器 1 3に溶湯汲み出し口ポット 1 2に より溶湯が注湯されたところで、 撹拌ヘッド 4 1を保温手段 8 4 (図 8参照） か ら引き上げて置き台 4 0上に移動させ、 半凝固金属の生成を開始する。 以上の如く、 容器復元装置 1 7と撹拌ヘッド復元装置 1 8とにより容器 1 3 と撹拌へッド 4 1 とが所要の状態に良好に復元されるため、 半凝固金属を良好に 生成でき、 金属成形品の品質が向上する。

図 1 1では、 図 2の装置を用いて、 容器に満たした半凝固金属の粘度を調べ てみた。 なお、 撹拌及び冷却の初期では、 撹拌手段の進入直後のノイズが大きい ことより安定した粘度が測定できないため、 初期ノイズをカツトした後の粘度を 示した。

装置の都合で、 測定子は移動、 停止、 方向の変化を繰り返す。 そのために、 グラフが上下に波打つ。

測定子が同一方向に、 一定速度で移動しているときのデータのみを取出すこ とを試みる。 すなわち、 +側のピーク P 1、 P 2 P Nを結ぶと、 右上がリ の曲線 Qを得ることができる。

ところで、 半凝固金属は、 液相と固相との混合体であり、 時間経過と共に温 度が下がり、 液相が凝固して固相の割合が増加する。 この結果、 時間と共に粘度 が増加する。 このことから、 横軸を固相率に変えても、 曲線 Qに近似する曲線が 得られる。 この考えに基づいて、 データを整理して得たのが次の図である。

図 1 2において、 横軸は固相率で縦軸は粘度を表し、 そこへ右上がりの曲線 Rを描くことができる。 この曲線 Rを合金の種類毎に作成しておけば、 次の要領 で目標粘度 Aを求めることができる。

例えぱ横軸に示したアルミニゥム合金ダイカスト原料であるアルミニウム合 金溶湯の目標固相率を決め、 その目標固相率から垂直上向きに延ばした線 （ 1 ) とグラフ上の交点を求め、その交点から粘度軸に垂直に交わる線 （2 ) を延ばし て粘度軸と交わった点を目標粘度 Aとして決める。

金属成分別にスラリー状の半凝固金属の固相率と粘度との相関を表すマップ を準備することは、 あらかじめ目標固相率に対応する目標粘度を決定でき、 その 後の工程を円滑に進めることができる。

図 1 3では、 図 2で説明した装置を用いて、 既知の粘度の流体に対する歪電 圧を計測し、 この計測値 （X印） をプロットして曲線 Sを求めた。 この曲線 Sが あれば、 次の要領で計測値 （歪電圧） からそのときの粘度 Bを求めることができ る。

ロードセルにより測定した歪電圧を横軸にとり、 測定した歪電圧から垂直上 向きに延ばした線 （3 ) とグラフ上の交点を求め、 その交点から粘度軸に垂直に 交わる線 （4 ) を延ばして粘度軸と交わった点を粘度 Bとして決める。

図 1 4は本発明に係る半凝固金属の固相率管理方法のフローチャートを示し ている。 S T X Xはステップ番号を示す。

S T 0 1 ： まず、 金属成分別に半凝固金属の固相率と粘度との相関図を準備する (図 1 2参照）。

S T 0 2 ： S T 0 1で準備した相関図を用いて、 目標固相率に対応する目標粘度 Aを定める （図 1 2参照）。

S T 0 3 ：容器に満たした半凝固金属を撹拌しながら冷却開始する。

S T 0 4 ：半凝固金属を冷却して、 ロードセルにより歪電圧を測定し、 カー粘度 換算手段により粘度 Bを求める （図 1 3参照）。

S T 0 5 ： S T 0 4の工程で得られた粘度 Bが目標粘度 A以上になれば、 S T 0 6に進み冷却終了となるが、 粘度 Bが目標粘度 A未満であれば、 目標粘度 A以上 になるまで冷却を続ける。

このように、 本発明方法は目標粘度 Aを検出して固相率を管理するため、 冷却 速度の変化や時間の影響を排除することができ、 従来の時間による管理より、 大 幅に半凝固金属の固相率の管理精度を高めることができる。

図 1 5に示した図 2の別実施例では、 粘度計測装置 3 6は、 冷し金 4 1 1 , 4 1 1が半凝固金属 2 7から受ける力を、 ロボットアーム 4 3を使って動かすリ ンク機構 4 4を介してロードセル 4 1 3に伝える。 ロードセル 4 1 3は、 リンク 機構 4 4を介して半凝固金属 2 7から受ける力を歪電圧 V 1 として認知する。 そ の後、 歪電圧 V 1はカー粘度換算手段 4 1 6により粘度 Bに換算される。

この場合において、 粘度計測装置 3 6は、 容器 1 3内を動く冷し金 4 1 1 ， 4 1 1から受ける力を、 ロボットアーム 4 3を使って動かすリンク機構 4 4を介 してロードセル 4 1 3に伝えるため、 測定子 4 1 2 (図示せず） にロードセル 4 1 3を結合する必要はなく、 また、 測定子 4 1 2の位置を特定する必要はない。

図 1 6に示した図 2の更なる別実施例では、 粘度計測装置 3 7は、 冷し金 4 1 1， 41 1 と、 片持ち梁状の測定子 41 2と、 この測定子 41 2が受ける力を 計測するロードセル 41 3と、 このロードセル 41 3を固定するブラケット 41 3 bと、 測定子 41 2を取付ける固定部材 47と、 これら測定子 41 2、 ロード セル 41 3、 ブラケッ卜 41 3 b、 測定子 41 2と一体で固定部材 47を回転さ せるモータ 46と、 ロードセル 41 3からの物理量を粘度変換するための力換算 手段 41 4、 粘度換算手段 41 5を備えたカー粘度換算手段 41 6とからなるこ とを特徴とする構成体である。

すなわち、 図 1 6では、 測定子 41 2が図 2に示す冷し金移動手段 41 0と —体でない点が図 2との違いで、 この測定子 41 2はモータ 46で回転すること によリ、 半凝固金属 27から受ける力をロードセル 41 3に伝える役目をする。 ロードセル 41 3は、 半凝固金属 27から測定子 41 2が受ける力を歪電圧 V 1 として認知する。 その後、 歪電圧 V 1はカー粘度換算手段 41 6により粘度 Bに 換算される。

この場合において、 測定子 41 2は、 容器 1 3内を動く冷し金 41 1 , 41 1により撹拌され粘性が一定になった半凝固金属 27中で、 さらにモータ 46に より回転するので、 均一な状態の溶湯から受ける力をロードセル 41 3に伝える ことができる。

図 1 7において、 冷し金 41 1 , 41 1 と容器 1 3に満たされた半凝固金属 27の中央に配置した測定子 41 2がある。 冷し金 41 1， 41 1は半凝固金属 27中を矢印 （5) の如く矩形に動いて、 容器 1 3に満たした半凝固金属 27を 撹拌する。 同時に測定子 41 2はモータにより矢印 （6) の如く円弧を描いて移 動し、 測定子 41 2の回りの半凝固金属 27を撹拌する。

冷し金 41 1， 41 1は容器 1 3中の半凝固金属 27を矩形に撹拌すると同 時に、 測定子 4 1 2が半凝固金属 27の中央で半凝固金属 27を円弧を描いて撹 拌する。 この結果、 測定子 41 2は、 冷し金 41 1， 41 1 と測定子 41 2自体 の両方による撹拌で十分に均一な状態の溶湯から受ける力をロードセル 41 3に 伝えることができる。

尚、 本発明の粘度計測装置において、 冷し金 41 1， 41 1同士は相対的に 動かないで固定のまま半凝固金属 27中を矩形に動く力 冷し金 41 1 , 41 1 自体が自転■公転などで動きながら半凝固金属 27中を動いても良い。

また、 冷し金 41 1 , 41 1及び冷し金 41 1， 41 1 を含めた冷し金移動 手段 41 0は、 半凝固金属 27中を矩形以外 （例えばジグザグ移動） の動きをし ても、 速度が定常の部分が少しでもあるならば良い。

図 1 8において、 製造ライン 90は、 金属を融点以上の温度に保つ溶湯保持 炉 1 1 と、 この溶湯保持炉 1 1から 1回分の溶湯が供給されるラドル 25と、 こ のラドル 25を中央台 9 1まで運搬する第 1 ロポット 92と、 中央台 91に載せ た容器 1 3と、 この容器 1 3内の溶湯を撹桦する撹拌手段 93 (不図示。 詳細は 後述する。） と、 この撹拌手段 93に付着した溶湯などを除去して復元する撹拌 子復元台 94と、 この撹拌子復元台 94と中央台 9 1 との間に撹拌手段 93を往 復させる第 2ロポッ卜 96と、 射出スリーブ 52を備えた成形機としての射出成 形機構 97と、 容器 1 3を射出スリーブ 52まで運搬する第 3ロボット 98と、 空になった容器 1 3を清掃し、 コーティングする整備台 1 01 と、 清掃しコーテ イングした容器 1 3を冷却するエアブローノズル 1 02を備えた冷却台 1 03 と、 運転開始時に容器 1 3を加熱する加熱台 1 04とからなる。

' 容器 1 3は、 耐熱鋼錶鋼品が望ましい。 例えば S CH 1 2は、 8〜 1 2%の N i と 1 8〜23<½の C rを含むステンレス錶鋼であって耐熱性に富む。 詳細な データは省略するが通常の炭素鋼 （S S 400— J I S) 製容器に対して 6倍程 度の寿命 （ショット） が得られた。

また、 炭素鋼の熱伝導率は 60. 7WZm ' Kであるのに対して、 S CH 1 2の熱伝導率は 1 4. 7W/m ' Kである。

容器の熱伝導率が大きいと、 溶湯の中心に対して溶湯の端 （容器に接してい る部位） がかなリ低温になり、 溶湯に温度差が発生する。

この点、 S CH 1 2製容器であれば、 熱伝導率が小さく溶湯の中心と端との 温度差が小さい。 すなわち、 溶湯の温度が容易に均一になり、 温度管理が簡単に なるという利点を有する。

以上の構成からなる製造ライン 90の作用を説明する。

図 1 9では、 ラドル 25で溶湯保持炉 1 1から溶湯を汲み出し、 中央台 9 1 に載せた容器 1 3へ注湯する。 溶湯保持炉 1 1の温度丁 2は、 温度センサ 1 06 で計測する。

図 2 0では、 撹拌子復元台 9 4に待機させた撹拌手段 9 3を、 中央台 9 1へ 移し、 そこで容器 1 3内の溶湯を撹拌し、 終わったら撹拌子復元台 9 4へ戻す。

図 2 1では、 目標固相率を調製した溶湯、 半凝固金属が入った容器 1 3を射 出スリーブ 5 2まで移動し、 射出スリーブ 5 2へ注湯する。

図 2 2では、 空になった容器 1 3は整備台 1 0 1に移し、 そこで残滓を除去 し、 次にコーティングを施す。 その段階で容器 1 3の温度 T 1を温度センサ 1 0 7で計測する。

容器 1 3を冷却台 1 0 3へ移し、 そこで、 エアブローノズル 1 0 2からエア を噴出させて所定時間エア冷却を行う。 冷却が完了したら容器 1 3は中央台 9 1 へ戻す。

次に、 容器の温度と溶湯保持炉の温度とエアブロー時間との関係を示す相関 図を作成する。 作成した相関図の例を次図に示す。

図 2 3において、 相関グラフの使い方を説明すると、 製造途中で計測した容 器の温度が R t 2、 溶湯保持炉の温度 （F t 1 〜 F t 4 ) が例えば F t 2であれ ば、 設定すべきエアブロー時間は T a b 2となる。

T a b 2時間だけエアブローし、 中央台に容器を戻し、 この容器に溶湯を供 給し、 撹拌手段で撹拌すれば、 一定の粘度になるまでの撹袢時間はほぼ一定時間 になる。

以上の相関グラフを用いた製造フローを図 2 4及び図 2 5で説明する。 図 2 4及び図 2 5では、 容器は 「ルツポ j の名称で説明する。 まず、 図 2 4 を説明する。

S T 1 1 ：初回はルツポは室温であるため、 所定の初期温度まで加熱する必要が ある。 ルツボが初回であるか否かを調べるために、 ルツボ温度が 1 o o °c以下で あるか否かを調べる。 1 0 0 °Cを超えていれば加熱は必要がないと見なして S T 1 3へ進む。

S T 1 2 ： S T 1 1で 1 0 o °c以下であるときには、 ルツボを初期温度まで加熱 する。

S T 1 3 ：ルツボを中央台に載せる。 S T 1 4 ：ラドルで溶湯保持炉から溶湯を汲み出す。

S T 1 5 ：溶湯をルツボへ供給する。

S T 1 6 ：直ちに溶湯の固相率の調製を行う。

S T 1 7 ：調製済みの溶湯を射出スリーブへ注湯する。

S T 1 8 ：射出を行い、 成形品を得る。

図 2 5はルツボ冷却まで製造フローを示している。

S T 1 9 ：ルツボをクリーニングする。

S T 2 0 ：クリーニングが完了するまで何度でも行う。

S T 2 1 ：ルツボにコーティングを施す。

S T 2 2 ：ルツポの温度 T 1 (図 2 3の R t 2相当） を読み込む。

S T 2 3 ：溶湯保持炉の温度 T 2 (図 2 3の F t 2相当） を読み込む。

S T 2 4 ：ルツボの温度 T 1、 溶湯保持炉の温度 T 2及び相関図 （図 2 3参照） から冷却時間 t (図 2 3の T a b 2相当） を決定する。

S T 2 5 ：ルツポの冷却を開始する。

S T 2 6 ：時間が tに到達したら冷却は完了する。

図 2 6では、 横軸は撹拌時間、 縦軸は頻度を示す。

詳細な説明は省略するが、 従来の技術では、 撹拌時間のばらつきは、 Dであ つた。 これに対して、 本発明によれば、 撹拌時間のばらつきは、 0 . 4 X D、 す なわち、 従来の 4 0 %に収まった。

したがって、 本発明によれば撹拌時間のばらつきを大いに改善できたと言え る。

尚、 実施例で説明した相関グラフ （容器の温度一溶湯保持炉の温度一ェアブ ロー時間の相関グラフ） は、 数式した相関式、 テーブル化した相関図であっても よく、 形式は自由であるため、 相関図と呼ぶ。

また、 相関図の作り方は実施例に限るものではない。

以上に述べた半凝固金属を注入するダイカス卜方法について実施の形態を挙 げ、 添付の図 2 7〜図 3 4を参照しながら説明する。 本実施の形態に係るダイ力 スト方法は、 多気筒エンジンの構成部品であるシリンダブロック 1 1 0をアルミ 二ゥムのスラリー状の半凝固金属を用いて錶造成型するものであり、 錶造用金型 1 1 2 (図 2 9参照） を用いて製造される。 先ず、 シリンダブロック 1 1 0につ いて説明する。

図 2 7及び図 2 8に示されるように、 シリンダブロック 1 1 0は、 クランク ケース部 1 1 4と、 該クランクケース部 1 1 4から延在するシリンダ壁 1 1 6を 備える。 シリンダ壁 1 1 6には直列に 4つのシリンダポア 1 1 8が設けられてい る。 シリンダブロック 1 1 0はセミクローズドデッキタイプであり、 ウォータジ ャケット 1 2 0の一部がシリンダヘッド面及びシリンダ壁 1 1 6の外面に対して 開口している。

各シリンダボア 1 1 8内にはそれぞれシリンダピストン （図示せず） が摺動 自在に嵌合される。

図 2 9に示されるように、 錶造用金型 1 1 2は、 クランクケース側の固定型 1 2 2と、 シリンダへッド側の可動型 1 2 4と、 レール上を移動してシリンダの 側面を形成する摺動型 1 2 6， 1 2 8とを有する。 可動型 1 2 4は固定型 1 2 2 に対して面直方向に進退可能であり、 摺動型 1 2 6は固定型 1 2 2の面に摺動し ながらスライド移動が可能である。 可動型 1 2 4には、 ポアを形成するための入 れ子ピン 1 2 9が突出している。

これらの固定型 1 2 2、 可動型 1 2 4、 摺動型 1 2 6， 1 2 8及び入れ子ピ ン 1 2 9により囲まれて形成される中央空間部のキヤビティ 1 3 0はシリンダブ ロック 1 1 0 (図 2 8参照) に対応した形状となっており、 該キヤビティ 1 3 0 にアルミニウム合金の半凝固金属 2 7が注入され、 固化することによリシリンダ プロック 1 1 0が得られる。 また、 キヤビティ 1 3 0内にはウォータジャケット 1 2 0 (図 2 8参照） を成形するための砂中子 1 3 2， 1 3 4が摺動型 1 2 6 , 1 2 8に保持されて設けられている。 砂中子 1 3 2， 1 3 4は、 シリンダ壁 1 1 6 (図 2 8参照） の幅内で幅狭に形成され、 ポア部を略覆うように設定されてお リ、 錶造成型後に除去しやすいように粉砕可能に形成されている。 キヤビティ 1 3 0には、 図示しないガス抜き部が設けられている。

また、 錶造用金型 1 1 2は、 射出スリープ 1 3 6内で半凝固金属 2 7を射出 する射出ピストン 1 3 7を備える湯口 1 3 8と、 該湯口 1 3 8から供給される半 凝固金属 2 7をキヤビティ 1 3 0に供給する通路である湯道 1 4 0とを有する。 射出スリーブ 1 3 6の端部近傍における上面には半凝固金属 2 7が投入される開 口部 1 3 6 aが設けられている。

ここで、半凝固金属 2 7とは、金属 （合金を含む） を半溶融状態にしたもの、 又は金属溶湯を冷却、 撹袢して半凝固状態にしたものをいい、 金属を加熱し直接 的に半溶融状態にしたものと、 一度完全に溶解した後に冷却して半凝固状態にし たものの両方を指す。 このような半凝固金属 2 7は固相と液相の固液共存状態と なっている。

湯道 1 4 0は、 せき 1 4 2， 1 4 4を介してキヤビティ 1 3 0に接続されて いる。

射出ビストン 1 3 7は、 制御部 1 4 6の作用下にアキュムレータ 1 4 8 (油 圧シリンダ等） によって駆動され、 射出ピストン 1 3 7の位置はセンサ 1 5 0に よって検出され制御部 1 4 6に供給される。 制御部 1 4 6では、 センサ 1 5 0か ら供給される信号に基づいて射出ピストン 1 3 7の位置及び速度を認識し、 これ らのパラメ一夕に基づいてアキュムレータ 1 4 8を動作させる。

次に、 このように構成される錶造用金型 1 1 2を用いてシリンダブロック 1 1 0を錶造成型する手順について図 3 0にて説明する。 以下の説明では、 表記し たステップ番号順に処理が実行されるものとする。

S T 3 1 ： (図 2 9も参照） 先ず、 摺動型 1 2 6， 1 2 8を中央寄りにスライ ド 移動させるとともに、 可動型 1 2 4を摺動型 1 2 6， 1 2 8に当接させてキヤビ ティ 1 3 0を形成する。 また、 入れ子ピン 1 2 9を所定の位置に移動する。

S T 3 2 ： (図 2 9も参照） 予め生成されたアルミニウム合金の半凝固金属 2 7 を所定の投入手段によって開口部 1 3 6 aから射出スリーブ 1 3 6内に所定量投 入する。半凝固金属 2 7は好適な湯回リ性が得られるように粘度管理されている。 このとき、 射出ビストン 1 3 7は開口部 1 3 6 aよりもアキュムレータ 1 4 8に 近い方向の原点位置 P 0において待機している。

S T 3 3 ： (図 3 1 も参照） 制御部 1 4 6の作用下に射出ピストン 1 3 7を駆動 させて、 低速な速度 V L (図 3 3参照） でキヤビティ 1 3 0の方向の切替位置 P 1まで移動させる。 これにより、 半凝固金属 2 7は開口部 1 3 6 aからはみ出る ことなく湯口 1 3 8の近傍まで移動される。 切替位置 P 1は、 開口部 1 3 6 aよ リもキヤビティ 1 3 0に近い位置に設定されている。

S T 3 4 ： (図 3 1も参照） 射出ピストン 1 3 7を高速な速度 V H (図 3 3参照） まで増速させ、 半凝固金属 2 7を湯口 1 3 8及び湯道 1 4 0内に高速で充填させ る。 このように射出ビストン 1 3 7を高速で移動させることから半凝固金属 2 7 は短時間で充填され、固化し、又は温度低下による湯回り性の低下がない。また、 射出動作が短時間で行われることからサイクルタイムの短縮化が図られ、 作業効 率が向上する。

S T 3 5 : (図 3 2、 図 3 4も参照） 射出ビストン 1 3 7が減速位置 P 2に達し たときに制御部 1 4 6の作用下に射出ビストン 1 3 7の速度を速度 V L (図 3 3 参照） まで減速させ、 半凝固金属 2 7の流速を低下させる。 減速位置 P 2は、 半 凝固金属 2 7の先端部がキヤビティ 1 3 0に注入されるよりも前の点として設定 されて制御部 1 4 6に記憶されている。 具体的には、 半凝固金属 2 7がキヤビテ ィ 1 3 0内に最初に注入される時点における射出ピストン 1 3 7の注入位置 P 3 に対して 9 0 ~ 9 7 %の位置に減速位置 P 2が設定されているとよい。

図 3 3に示されるように、 射出ピストン 1 3 7がこの減速位置 P 2に達する まで半凝固金属 2 7は速度 V Hの速い流速であって、 大きな慣性力を有すること から急減速することはなく、 平均流速を表す曲線 1 5 2で示されるように緩やか に減速する。 なお、 減速位置 P 2〜注入位置 P 3の区間では、 射出ピストン 1 3 7の速度を表す線を太線、 半凝固金属 2 7の平均流速を表す曲線 1 5 2を細線と して区別して示している。 半凝固金属 2 7は液体の性質を持つことから、 流路の 断面積に応じて場所により流速が異なり、 平均流速を表す曲線 1 5 2は平均値を 示す。

S T 3 6 ： (図 3 4も参照） 射出ピストン 1 3 7が注入位置 P 3に達したとき、 半凝固金属 2 7は湯口 1 3 8に近い方のせき 1 4 2に達してキヤビティ 1 3 0に 対する注入が開始される。 なお、 注入位置 P 3は半凝固金属 2 7がキヤビティ 1 3 0内に最初に注入されるときの射出ビストン 1 3 7の位置として設定されてお リ、 半凝固金属 2 7は 2つのせき 1 4 2， 1 4 4のうち、 湯口 1 3 8から遠い方 のせき 1 4 4には達していなくてもよい。

射出ピストン 1 3 7が注入位置 P 3に達したとき、 半凝固金属 2 7の流速は 7

- 33 - 減速されて速度 V Lと略等しくなつている。 この後、 射出ビストン 1 3 7を速度 V L (図 3 3参照） で移動し続けることにより、 半凝固金属 2 7がキヤビティ 1 3 0内に注入される。 半凝固金属 2 7は、 適度な粘度を有するために気体の巻き 込みが少なく、 しかも射出スリーブ 1 3 6への投入時と較べて温度低下が少なく ないため湯回り性がよく、 キヤビティ 1 3 0内に適切に充填される。 また、 温度 低下が少ないため、 半凝固金属 2 7の粘度は過度に高くなることがなく、 砂中子 1 3 2， 1 3 4は破損しにくい。

このとき仮に、 図 3 3の仮想線 1 5 4で示されるように、 平均流速を速度 V Lに維持したまま半凝固金属 2 7を注入すると、 砂中子 1 3 2 , 1 3 4は挟幅で あってしかも除去しやすいように粉砕可能に形成されているため、 高粘度の半凝 固金属 2 7が衝突することによリ破損するおそれがある。

これに対して本実施の形態に係るダイカスト方法では、 キヤビティ 1 3 0内 に注入された半凝固金属 2 7は他の溶湯と比較して高粘度ではあるが、 流速が低 速な速度 V Lとなっているため、砂中子 1 3 2 , 1 3 4を破損するおそれがない。

また、 半凝固金属 2 7をキヤビティ 1 3 0内に注入する際には、 キヤビティ 1 3 0内を真空引き又は減圧処理しておくことにより、 錡巣及び酸化が一層少な い高品質なシリンダブロック 1 1 0を得ることができる。

S T 3 7 ：図 3 3に示されるように、 最終充填位置 P 4に達したときに半凝固金 属 2 7がキヤビティ 1 3 0内に充填されて加圧され、 射出ピストン 1 3 7の前進 動作は停止する。 このとき、 半凝固金属 2 7はせき 1 4 2， 1 4 4を介してキヤ ビティ 1 3 0内に完全に充填されており、 余分な半凝固金属 2 7はガス抜き部に 排出されている。

S T 3 8 ：半凝固金属 2 7が十分に冷却、 固化された後に、 可動型 1 2 4、 摺動 型 1 2 6 , 1 2 8、 入れ子ピン 1 2 9をキヤビティ 1 3 0から離間させる。 これ によリ図 2 8に示されるようなシリンダブロック 1 1 0と図示しない不要部とが 形成される。 不要部は図 2 9に示された湯口 1 3 8、 湯道 1 4 0、 せき 1 4 2， 1 4 4及びガス抜き部に対応する部位としてシリンダブロック 1 1 0と一体的に 形成されるものであり、 所定の手順でこの不要部を除去することにより、 シリン ダブロック 1 1 0が得られる。 S T 3 9 ： エア、 サンドプラスト又はウォータジエツト等を吹き付けることによ リ、 図 3 4に示された砂中子 1 3 2， 1 3 4を粉砕してシリンダブロック 1 1 0 から除去し、 ウォータジャケット 1 2 0 (図 2 8参照） を形成する。

上述したように、 本実施の形態に係るダイカスト方法によれば、 錶造材料に 半凝固金属 2 7を用いて錶巣の発生を抑止することができる。 また、 半凝固金属 2 7は減速されてキヤビティ 1 3 0内に注入されるため、 砂中子 1 3 2， 1 3 4 を破損することがなく、砂中子 1 3 2， 1 3 4を過度に高強度にする必要がない。 さらに、 半凝固金属 2 7はキヤビティ 1 3 0に注入される直前まで高速で短時間 に移動することから、 温度低下による湯回り性の低下を防止できる。

本発明に係るダイカスト方法は、 上述の実施の形態に限らず、 本発明の要旨 を逸脱することなく、 種々の構成を採リ得ることはもちろんである。

産業上の利用可能性

本発明においては、 半凝固金属の固相率の管理精度を高め、 半凝固金属のた めに用いる容器や撹拌手段の復元処理を確実に行い、 半凝固金属の撹拌時間のば らっきを抑え、 半凝固金属のキヤビティへの注入方法を改良することで、 ダイ力 スト成形品の品質向上、 生産性の向上を図る。 従って、 本発明はアルミニウム合 金等の金属成型品を生産するのに適している。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 金属成分別にスラリー状の半凝固金属の固相率と粘度との相関を表すマップ を準備する工程と、 このマップを利用して目標固相率に対応する目標粘度を定め る工程と、 容器に入れた半凝固金属を冷却しつつその粘度を計測する粘度計測ェ 程と、この粘度が前記目標粘度に到達するまで冷却を実施する工程と、から成り、 これら工程群を半凝固金属の固相率と粘度との相関を表すマップの準備から半凝 固金属の冷却終了までの間に実施することで半凝固金属の固相率を目標固相率に 合致させることを特徴とする、 半凝固金属の固相率管理方法。

2 . 容器に入れたスラリー状の半凝固金属を撹拌する撹拌手段と、 下部を半凝固 金属に差込む片持ち梁状の測定子と、 この測定子を水平方向に移動させる測定子 移動手段と、この測定子が前記半凝固金属から受ける力を計測するロードセルと、 このロードセルで検出した力から半凝固金属の粘度を換算する換算手段と、 から 成ることを特徴とする、 半凝固金属の粘度計測装置。

3 . 所定量の溶湯を収納可能な容器と、 容器内の溶湯を冷却しつつ撹拌してスラ リー状の半凝固金属を生成する半凝固金属生成装置と、 半凝固金属を素材として 金属成形品を成形する成形機と、 半凝固金属生成装置から成形機に容器を搬送し て容器内の半凝固金属を成形機に投入する搬送装置と、 成形機への半凝固金属の 投入で空になった容器に対し所定の復元処理を施す容器復元装置と、 から成る金 属成形品の製造ラインであって、容器復元装置が、容器内へのエアの吹き付けで、 容器を冷却しつつ容器内の付着金属を除去するエアブロー手段と、 容器内に離型 剤を塗布するコーティング手段とを備える、 金属成形品製造ラインにおいて、 容器復元装置は、 更に、 エアブロー手段による処理前に、 容器内に付着してい る半凝固金属を削ぎ取る搔削手段を備えることを特徴とする、 金属成形品の製造 ライン。

4. 前記搔削手段は、 定位置に据え付けられたスクレーバで構成され、 前記搬送 装置を多関節型のロポッ卜で構成して、 前記成形機への半凝固金属の投入で空に なった前記容器をロボッ卜に把持させたままスクレーパに対し相対移動させて、 容器内に付着している半凝固金属を削ぎ取るようにロボッ卜の動作を制御するこ とを特徴とする、 請求項 3に記載の金属成形品の製造ライン。

5 . 容器内に収納した溶湯に浸潰される冷し金と粘度測定用の測定子とを有する 撹拌手段により溶湯を冷却しつつ撹拌してスラリー状の半凝固金属を生成する半 凝固金属生成装置の撹拌手段に対し、 半凝固金属の生成後に所定の復元処理を施 す撹袢手段の復元装置であって、 撹拌手段の冷し金と測定子とを入水させて冷却 する冷却手段と、 冷し金と測定子とに離型剤を塗布するコーティング手段と、 か ら成る復元装置において、

復元装置は、 更に、 冷却手段による処理前に、 測定子に付着している半凝固金 属を削ぎ取る接削手段を備え、

冷却手段は、 測定子を受け入れる水が浸入しない隔房を有し、 冷し金のみを入 水させる第 1の入水部と、 少なくとも測定子を入水させる第 2の入水部とを備え ることを特徴とする、 半凝固金属生成装置の撹袢手段復元装置。

6 . 容器内に収納した溶湯に浸潰される冷し金と粘度測定用の測定子とを備える 撹袢手段により溶湯を冷却しつつ撹拌してスラリー状の半凝固金属を生成する半 凝固金属生成装置の撹拌手段に対し、 半凝固金属の生成後に行う撹拌手段の復元 方法であって、 撹拌手段の冷し金と測定子とを入水させて冷却する冷却工程と、 冷却工程後に冷し金と測定子とに離型剤を塗布するコーティング工程と、 から成 る攪袢手段復元方法において、

冷却工程前に、 測定子に付着している半凝固金属を削ぎ取る搔削工程を含み、 冷却工程は、 冷し金のみを入水させる第 1の入水工程と、 少なくとも測定子を 入水させる第 2の入水工程とから成り、 第 2の入水工程の処理時間は第 1の入水 工程の処理時間よりも短く設定されることを特徴とする、 半凝固金属生成装置の 撹拌手段復元方法。

7 . 成形機へスラリー状の半凝固金属を注湯して空になった容器を、 次の注湯に 備えて所定時間冷却し、 この冷却した容器へ溶湯保持炉から半凝固金属を供給す ることを繰り返す半凝固金属の射出成形方法において、

空の容器を次の注湯に備えて冷却するときの前記所定時間は、 溶湯保持炉の温 度と空の容器の温度とに基づいて決定することを特徴とする、 半凝固金属の射出 成形方法。

8 . 湯口から射出ピストンによリスラリー状の半凝固金属を射出し、 湯道及びせ きを介して、 内部に砂中子が設けられたキヤビティに前記半凝固金属を注入する ことにより錶造成型品を得るダイカスト方法において、

前記半凝固金属の先端部が前記キヤビティに注入される以前に、 前記射出ビス トンを減速して前記半凝固金属の流速を低下させることを特徴とする、 錶造成型 品ダイカスト方法。

9 . 前記射出ピストンの射出開始位置から前記半凝固金属が前記キヤビティに最 初に注入される時点における前記射出ビストンの位置までの 9 0〜9 7 %の位置 において前記射出ビストンを減速させることを特徴とする、 請求項 8に記載のダ ィカス卜方法。

1 0 . 前記錶造成型品はエンジンのシリンダブロックであり、 錶造成型後に前記 砂中子を除去することにより冷却用のウォータジャケットを形成することを特徴 とする、 請求項 8に記載のダイカスト方法。