WO2005018852A1 - 鋳鉄のチクソキャスティング装置と方法 - Google Patents

鋳鉄のチクソキャスティング装置と方法 Download PDF

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WO2005018852A1
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gate
iron
cavity
thixocasting
injection
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PCT/JP2004/012093
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Inventor
Masayuki Tsuchiya
Hiroaki Ueno
Chiaki Ushigome
Toshiro Maekawa
Syuichi Shikai
Original Assignee
Honda Motor Co., Ltd.
Kogi, Corporation
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/06—Permanent moulds for shaped castings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/007—Semi-solid pressure die casting

Definitions

  • the present invention relates to an iron thixocasting apparatus and method, and more particularly to an iron thixocasting apparatus and method for preventing contamination of an oxide film and obtaining a sound iron molded body having excellent mechanical properties. About.
  • Thixocasting which heats iron and injects a semi-molten billet in a solid-liquid coexistence state into a mold composed of a mold, is thinner and more complicated than the conventional iron fabrication method. It is possible to mold parts having various shapes. In addition, since it is possible to obtain a product that is virtually free of defects such as shrinkage cavities that are likely to occur in structures, it is promising as a new method for manufacturing iron.
  • a gate may be provided to prevent the oxide film from being mixed into the molded body.
  • a gate provided at the entrance of the cavity in order to prevent the oxide film from being mixed is of a slide gate type.
  • the gate is divided into two parts, and each divided gate is slid from the left and right positions to open and close, thereby completing the gate in a closed state and providing it for injection molding and opening it. This is a system that waits in a released state.
  • Patent Document 1 JP-A-8-300126
  • Patent Document 2 JP-A-9-220656
  • Patent Document 3 JP 2003-73768 A
  • the present invention uses a method different from the above-mentioned conventional slide gate method to effectively prevent the oxide film from being mixed into the molded body (mixing into the cavity), and to provide sound and excellent mechanical properties.
  • Another object of the present invention is to provide an iron thixocasting apparatus and method capable of stably obtaining an iron molded product.
  • the present inventor has conducted various experiments and studies. As a result, the present inventor has developed a thixon casting apparatus for iron using a method that can be called an insert method instead of a slide gate method. Invented. In an apparatus using this insert method, a plurality of gate bodies, which are one independent article, are prepared as gates, and are arranged at a cavity position each time injection molding is performed. This gate body is in a state of being wrapped in the molded body.
  • the iron thixocasting device of the present invention comprises a pair of openable and closable molds forming a cavity to be pressurized filled with iron in a semi-molten state, and an injection path into the cavity.
  • a first feature is that each injection molding is arranged at the entrance of the cavity and is taken out together with the molded body after each injection molding.
  • the iron thixocasting device of the present invention further comprises a gate in addition to the first feature.
  • the second feature is that the body is formed with a convex portion around the gate hole facing the injection path over a certain range.
  • the iron thixocasting method of the present invention is to press-fill an object made of iron in a semi-molten state into a cavity in a mold via a gate that squeezes the entrance of the cavity.
  • a third feature of the method is that the outer peripheral surface of the object to be injected is covered with a thin plate of 0.2 to 0.5 mm thick made of steel having a melting point higher than that of iron of the object to be injected.
  • the iron thixocasting apparatus when a semi-molten object is injection-molded by using an injection means, an entrance of a cavity constituted by a pair of dies. Then, one gate body prepared in advance is arranged. Thereafter, an injection operation of the object to be injected by the injection means is performed, and the semi-molten object to be injected is pressurized and filled into the cavity through a gate body arranged at the entrance of the cavity to form a molded body. At this time, the gate body disposed at the entrance of the cavity is in a state of being integrally enclosed with the molded body. After the molding is completed, the pair of molds is opened, and the gate body is taken out together with the molded body.
  • the gate body taken out together with the molded body can be recovered and reused by dividing the gate part attached to the molded body from the part in the original cavity, etc.
  • the shape of the gate body is such that the periphery of the gate hole facing the injection path is formed in a convex portion over a certain range. In the state where the injection path is pressed by the injection means and pressed against the gate body, at least the oxide film on the side peripheral surface of the target body is outside the convex portion, and the injection hole is pressed into the cavity from the gate hole. It will be left behind without being ejected.
  • the certain range is a range around the gate hole such that at least the oxide film on the side periphery of the object is sufficiently removed from the convex portion in relation to the object. Further, it is preferable that the protrusion protrudes by 2 mm or more.
  • the outer peripheral surface of the object to be injected is covered with a thin steel plate having a higher melting point than the iron of the object to be injected.
  • deformation of the object to be injected when heated to a semi-molten state is prevented.
  • the The formation of an oxide film when heated is reduced.
  • the thickness of the steel sheet should be 0.2-0.5 mm, but if it is less than 0.2 mm, the effect of preventing deformation of the object in the semi-molten state is not desired.
  • the steel sheet does not fold well, causing poor filling. Preferably, it is 0.2-0.3 mm.
  • SUS-based steel can be used.
  • the iron thixocasting device According to the iron thixocasting device according to claim 1, it is necessary to prepare gate bodies by the number to be injection-molded, but the gate bodies are arranged at the entrance of the cavity each time injection molding is performed. As a result, the gate portion having the largest heat load is replaced for each molding, which makes it possible to prevent the gate from being damaged or cracked as compared with the conventional slide gate system.
  • the gate body is wrapped integrally with the compact, but in the case of thixocast of iron, the structure after compaction is white iron, so the gate portion of the compact is It is easy to break, and the gate body can be taken out and reused.
  • the gate body extends over a predetermined range around the gate hole facing the injection path. Since it is formed on the convex portion, most of the oxide film such as a billet on the tip of the object to be injected can be retained in the space around the convex portion. In addition, the presence of the convex portion exerts a force for pressing the entire object to the outer periphery, thereby preventing the oxide film on the outer periphery of the object from being mixed. That is, the oxide film of the object to be injected can be effectively prevented from entering the cavity (molded body).
  • the outer peripheral surface of the object to be injected is covered with a thin plate made of steel having a higher melting point than the iron of the object to be injected.
  • a thin plate made of steel having a higher melting point than the iron of the object to be injected is covered with a thin plate made of steel having a higher melting point than the iron of the object to be injected.
  • the outer peripheral surface of the object is covered with a thin steel plate having a melting point higher than that of the iron of the object, an oxide film can be formed even when the object is heated in a solid-liquid state. S can be reduced.
  • the coated steel sheet is a thin plate, it is folded in front of the gate when filling the object under pressure, and the folded thin plate catches the oxide film on the surface of the object. Mixing into the cavity can be prevented.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the present invention.
  • the apparatus includes a mold in which a movable mold 10 and a fixed mold 20 are paired, a plunger 30 and a sleeve 40 constituting injection means, a gate body 50 and the like.
  • the movable mold 10 is provided with a recess on the contact surface with the fixed mold 20, and the recess serves as the cavity 60.
  • the movable mold 10 is provided with an extrusion pin 70 used to remove the molded body after molding from the mold.
  • the sleeve 40 is connected to the fixed mold 20 to form an injection path 80. Further, the fixed mold 20 is provided with a fitting recess 21 for fitting and fixing the gate body 50 on the surface that comes into contact with the movable mold 10. In addition, a through hole 22 which is a part of the above-mentioned ejection path 80 is provided in communication with the fitting recess 21.
  • the plunger 30 advances and retreats through the injection path 80, and pushes out the semi-molten billet B, which is the object to be injected, forward by the advance, and pressurizes and fills the cavity 60 through the gate body 50.
  • the sleeve 40 is provided with an inlet 41 through which the billet B enters the injection path 80.
  • the object to be injected as the billet B is made of ferrous material, and is put into the injection path 80 from the inlet 41 in a semi-molten state.
  • the gate body As a material of the gate body, various inexpensive metal materials can be used, except for a material that can be used, for example, spheroidal graphite-iron, which is melted at a temperature at the time of injection molding. It is also possible to use ceramics or the like. Since one gate body 50 is used each time injection molding is performed, the gate body 50 is required to be inexpensive. Reusable sieve materials, such as materials suitable for separation from the molded body, can be used.
  • the gate body 50 is provided with a gate hole 51 composed of a through hole.
  • the diameter (diameter) of the gate hole 51 is naturally smaller than the diameter (diameter) of the injection path 80 and smaller than the diameter (diameter) of the billet B.
  • the gate body 50 is fitted and arranged in the fitting recess 21 of the mold so that the center of the gate hole 51 is located near the center of the cross section of the billet B to be injected.
  • the gate body 50 is fitted into the fitting recess 21 of the fixed mold 20 before the pair of molds 10 and 20 are closed. In this fitting, the gate body 50 and the fixed mold 20 are not mechanically connected to each other, and the gate body 50 is securely fixed in a state where the fixed mold 20 and the movable mold 10 are fitted. It is to be.
  • the gate body 50 is arranged at the entrance of the cavity 60 in a state where the pair of dies 10, 20 is closed (the state of Fig. 1), and the gate hole 51 of the gate body 50 is closed.
  • the billet B is injected from the gate hole 51 into the cavity 60.
  • the molds 10 and 20 are opened, and the molded body in the cavity 60 is taken out together with the gate body 50 by the push pin 70.
  • the removed molded body is integrated with the gate body 50 by solidification in the gate hole 51 of the gate body 50.However, in the case of iron thixocasting, the structure after molding is white iron. In addition, the solidified portion of the gate body 50 of the molded body can be easily broken, and the separated body can be reused.
  • gate body 50 is different from that shown in FIG. Since the other configurations do not differ, the description is given by attaching the same reference numerals and expressing them in FIG.
  • the periphery of the gate hole 51 of the gate body 50 is formed in the convex portion 52 over a certain range.
  • the certain range is a range around the gate hole 51 such that at least the oxide film on the side periphery of the billet B is sufficiently removed from the projection 52. Considering that most of the oxide film at the end of the force billet B stays in the space around the projection 52, the above-mentioned certain range is such that the gate can provide such an effect. A narrower area around hole 51 will result.
  • the convex part should be about 2mm to 10mm.
  • the effect of preventing the oxide film formed on the billet B from being mixed (wound) into the cavity 60 is improved.
  • the outer peripheral surface of the billet B may be used. It is preferable to cover with a thin plate made of steel having a melting point higher than that of billet B. In this case, the thickness of the steel sheet can be 0.2-0.5 mm, preferably 0.2-0.3 mm. The reason for this has already been described in paragraph 0008.
  • the role of the steel sheet is to prevent the billet B from being deformed when heated, to reduce the formation of an oxide film on the surface of the billet B, and to make the steel sheet a gate during injection molding. Due to the presence of the body 50, it is folded and remains in front of the gate body 50 without entering the gate hole 51, and the folded thin plate catches the oxide film of billet B, and the oxide film enters the gate hole 51. Is to prevent.
  • the thickness of the thin plate is theoretically sufficient if the thin plate can be folded properly during the injection molding and the generation of an oxide film on the surface of the billet B can be prevented well.
  • the critical dimensions are not limited.
  • Table 1 shows the chemical components of the hypoeutectic iron material used in the thixotropic casting of the examples.
  • Both Examples and Comparative Examples are billets collected from a continuous steel bar having the same charge, and can be said to be materials under the same conditions with almost no variation in chemical components.
  • the dimensions of the billet are 75 mm in diameter, 150 mm in length, and 5 kg in weight.
  • the molding conditions of thixocasting were the same in Examples and Comparative Examples, except for the injection speed, injection pressure, etc., other than the billet heating temperature conditions.
  • Examples 16 and Comparative Examples 14 and 20 20 test pieces were formed.
  • Examples 1 and 2 are for thixocasting using a gate body without a convex part (flat), and Examples 3 and 4 are for thixocasting using a gate body with a convex part.
  • 6 shows a case where a billet is coated with a thin sheet of SUS steel having a thickness of 0.3 mm in Examples 1 and 2.
  • Comparative Examples 1 and 2 are for thixocasting without using the gate itself, and Comparative Examples 3 and 4 are for the case of using a (flat) gate body without protrusions. This is the case where a thin plate is covered with a billet.
  • Table 2 shows the conditions of injection molding, the number of compacts with oxide film entrainment defects, and the presence or absence of other defects.
  • Comparative Examples 3 and 4 are the same as Examples 5 and 6, except that the thickness of the SUS-based steel covering the force billet was 0.6 mm.
  • the coating plate When the billet was heated to 1205 ° C, the coating plate clogged the gate hole of the gate body, causing poor filling. In addition, even at 1220 ° C, poor filling occurred due to large resistance to deform the coated plate. 0.6 mm was too thick and unsuitable.
  • Thixocasting is capable of forming parts having a thinner and more complex shape as compared with the conventional steelmaking method.
  • Thixocasting since it is possible to obtain a product of Your Net Shave, which is almost free of shrinkage cavities and the like, which are likely to occur in manufactured products, it is promising as a new method of manufacturing steel.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

　従来のスライドゲート方式とは異なる方式を用い、酸化皮膜の成形体への混入（キャビティへの混入）を効果的に防止して、健全で機械的性質に優れた鋳鉄の成形品を安定して得ることができる鋳鉄のチクソキャスティング装置と方法の提供を課題とする。 　半溶融状態の鋳鉄が加圧充填されるべきキャビティ６０を構成する一対の開閉自在な金型１０、２０と、前記キャビティ６０内へ射出路８０を経て半溶融の被射出体Ｂを射出する射出手段とを少なくとも備え、前記キャビティ６０への入口に該入口を絞るゲートを設けた鋳鉄のチクソキャスティング装置であって、前記ゲートは、独立したゲート体５０で構成すると共に各射出成形毎に前記キャビティ６０の入口に配置し、各射出成形後に成形体と共に取り出される。

Description

明 細 書
装置と方法
技術分野
[0001] 本発明は錡鉄のチクソキャスティング装置と方法に関し、詳しくは酸化被膜の混入 を防止し、健全で機械的性質に優れた錡鉄の成形体を得るためのチクソキャスティン グ装置と方法に関する。
^景技術
[0002] 铸鉄を加熱し、固液共存状態の半溶融ビレットを金型で構成された铸型内に射出 成形するチクソキャスティングは、それまでの铸鉄の铸造法に比べて、薄肉且つ複雑 な形状の部品の成形が可能である。また铸造品に発生しやすい引け巣等の铸造欠 陥もほとんど無ぐ二ァネットシエイブの製品を得ることができるため、铸鉄の新しい製 造方法として有望視されてレ、る。
ところが上記従来の铸鉄のチクソキャスティングにおいては、铸鉄を半溶融状態に 加熱する工程で、材料表面に形成される酸化皮膜が成形時に成形体に混入する欠 陥が発生することがあり、安定して健全な製品を得ることが困難であるという問題があ つた。
また高温材料である錡鉄の半溶融成形において、金型への熱負荷により金型に溶 損、割れが発生することが大きな技術的問題であった。これらの溶損又は割れは、射 出スリーブからキヤビティ（铸型空間）への射出路の末端、即ちキヤビティの入口に設 けられるゲートにおいて発生しやすぐ金型全体の寿命を左右したり、金型補修に時 間がかかる要因になっていた。
[0003] 勿論、アルミニウム材料等におけるチクソキャスティングにおいて、酸化皮膜の成形 体への混入を防止するためにゲートを設けたものもある。
更にアルミニウムのチクソキャスティングにおいて、前記酸化皮膜の混入を防止する ためにキヤビティの入口に設けるゲートを、スライドゲート方式にしたものがある。この スライドゲート方式は、ゲートを 2分割し、その各分割ゲートを左右の位置から開閉自 在にスライドさせることで、閉合状態でゲートを完成して射出成形に供すると共に、開 放した状態で待機するようにした方式である。
特許文献 1 :特開平 8 - 300126号公報
特許文献 2：特開平 9 - 220656号公報
特許文献 3：特開 2003 - 73768号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところが上記スライドゲート方式のチクソキャスティングを高温材料である铸鉄に用 いた場合には、高温に原因してゲートの溶損、割れが発生しやすぐ型の補修が頻 繁に必要となったり、また熱歪みによりスライドゲートの開閉が困難になるといったトラ ブルが発生しやすい問題があった。
[0005] そこで本発明は上記従来のスライドゲート方式とは異なる方式を用いて、酸化皮膜 の成形体への混入（キヤビティへの混入）を効果的に防止して、健全で機械的性質 に優れた铸鉄の成形品を安定して得ることができる铸鉄のチクソキャスティング装置 と方法の提供を目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 上記課題を達成するため、本発明者は種々の実験と検討を重ねた結果、スライドゲ ート方式に代わる、いわゆるインサート方式と称することができる方式を用いた铸鉄の チクソキャスティング装置を発明した。このインサート方式を用いた装置では、ゲートと して 1つの独立物品であるゲート体を複数用意し、これを射出成形を行う毎に、キヤビ ティ位置に配置する。このゲート体は成形体に铸包まれた状態となる。
[0007] 即ち、本発明の铸鉄のチクソキャスティング装置は、半溶融状態の铸鉄が加圧充填 されるべきキヤビティを構成する一対の開閉自在な金型と、前記キヤビティ内へ射出 路を経て半溶融の被射出体を射出する射出手段とを少なくとも備え、前記キヤビティ への入口に該入口を絞るゲートを設けた铸鉄のチクソキャスティング装置であって、 前記ゲートは、独立したゲート体で構成すると共に各射出成形毎に前記キヤビティの 入口に配置し、各射出成形後に成形体と共に取り出される構成にしたことを第 1の特 徴としている。
また本発明の铸鉄のチクソキャスティング装置は、上記第 1の特徴に加えて、ゲート 体は射出路に面するゲート穴の周囲を一定範囲にわたって凸部に形成してあること を第 2の特徴としている。
また本発明の铸鉄のチクソキャスティング方法は半溶融状態とされた铸鉄からなる 被射出体を金型内のキヤビティに該キヤビティの入口を絞るゲートを介して加圧充填 する錡鉄のチクソキャスティング方法であって、前記被射出体の外側周面を被射出 体の錡鉄よりも融点の高い鋼からなる 0. 2-0. 5mm厚さの薄板で被覆しておくこと を第 3の特徴としている。
[0008] 上記第 1の特徴による铸鉄のチクソキャスティング装置によれば、半溶融の被射出 体を射出手段を用レ、て射出成形するに際して、一対の金型によって構成されたキヤ ビティの入口に、予め用意された 1つのゲート体が配置される。その後、射出手段に よる被射出体の射出動作が行われ、半溶融の被射出体がキヤビティの入口に配置さ れたゲート体を通ってキヤビティ内に加圧充填され、成形体となる。この際、キヤビテ ィの入口に配置されたゲート体は成形体と一体に铸包まれた状態となる。成形終了 後に一対の金型が開かれ、前記ゲート体は成形体と共に取り出される。
成形体と共に取り出されたゲート体は、成形体に付随するゲート部の部分を本来の キヤビティ内の部分と割り分ける等により、回収して再使用に供することが可能となる
[0009] また上記第 2の特徴による铸鉄のチクソキャスティング装置によれば、ゲート体の形 状として、射出路に面するゲート穴の周囲が一定範囲にわたって凸部に形成してあ ることで、射出手段によって射出路を押され、ゲート体に押し付けられた状態となった 被射出体は、少なくともその側周面の酸化皮膜が前記凸部から外れた外側となり、ゲ ート穴からキヤビティに射出されること無く取り残されることになる。
一定の範囲とは、被射出体との関係において、少なくとも被射出体の側周部の酸 化皮膜が凸部から十分に外れる状態となるようなゲート穴周囲の範囲である。また凸 部は 2mm以上突出していることが好ましい。
[0010] また上記第 3の特徴による錡鉄のチクソキャスティング方法によれば、被射出体の 外側周面を被射出体の铸鉄よりも融点の高レ、鋼薄板で被覆しておくことで、半溶融 状態に加熱された際における被射出体の変形が防止される。また半溶融状態に加 熱された際における酸化皮膜の生成が少なくなる。また鋼薄板の厚みは 0· 2-0. 5 mmとするが、 0. 2mm未満では被射出体の半溶融状態における変形防止効果が 望まれず、 0. 5mmを超えると加圧充填の際に鋼薄板がうまく折り畳まれず、充填不 良の原因となる。好ましくは 0. 2-0. 3mmがよい。
前記鋼としては、例えば SUS系鋼を用いることができる。
発明の効果
[0011] 請求項 1に記載の铸鉄のチクソキャスティング装置によれば、射出成形する数だけ ゲート体を用意する必要はあるが、ゲート体を射出成形を行う毎にキヤビティの入口 に配置することで、熱負荷の一番大きいゲート部を成形毎に取り替えていることになり 、従来のスライドゲート方式に比べて、ゲートの溶損、割れを防止することが可能とな つた。
また従来のスライドゲート方式の場合は高価なベリリウム銅等を用いる必要があった 力 S、本発明の場合はゲート体として球状黒鉛铸鉄等の安価な材料でも十分に割れや 溶損に耐えることができる。
更に型の構造を十分に簡素化することができるため、熱歪みによりスライドゲートの 開閉が困難となるといつたスライドゲート方式での問題も生じない。
勿論、本発明の場合はゲート体が成形体と一体に铸包まれることになるが、铸鉄の チクソキャストの場合、成形後の組織は白銑となっているため、成形体のゲート部分 を折るのは容易であり、ゲート体を取り出して再使用できる。
[0012] また請求項 2に記載の錡鉄のチクソキャスティング装置によれば、上記請求項 1に 記載の構成による効果に加えて、ゲート体は射出路に面するゲート穴の周囲を一定 範囲にわたって凸部に形成してあるので、ビレット等の被射出体先端の酸化皮膜の 大部分を凸部の周囲の空間に滞留させることができる。また凸部の存在により被射出 体全体が外周に押し付けられる力が作用し、被射出体外側周の酸化皮膜の混入が 防止できる。即ち、被射出体の酸化皮膜のキヤビティ内（成形体内）への混入を効果 的に防止することができる。
[0013] また請求項 3に記載の铸鉄のチクソキャスティング方法によれば、被射出体の外側 周面を被射出体の铸鉄よりも融点の高い鋼からなる薄板で被覆しておくことで、半溶 融状態に加熱した際の被射出体の変形を防止することができる。特に比較的大きな 製品を成形する場合には、製品に合わせた大きさのビレット等の被射出体を使用す る必要があり、被射出体が大きくなるほど加熱の際に自重で被射出体 (ビレット）が変 形しやすくなる。変形した半溶融の被射出体をそのままチクソキャスティングすること はスケール卷込みの原因となり、好ましくない。
また被射出体の外側周面を被射出体の铸鉄よりも融点の高い鋼力 なる薄板で被 覆しておくことで、被射出体を固液共存状態に加熱しても酸化皮膜の発生を少なく すること力 Sできる。
また被覆した鋼板は薄板であるので、被射出体の加圧充填の際に、ゲート体の手 前で折り畳まれる状態となり、この折り畳まれた薄板により被射出体の表面の酸化皮 膜を捕まえてキヤビティ内への混入を防止することができる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明の実施形態を示す縦断面図である。
[図 2]本発明の他の実施形態を示す縦断面図である。
符号の説明
[0015] 10 可動金型
20 固定金型
21 嵌合凹所
22 貫通穴
30 プランジャー
40 スリーブ
41 投入口
50 ゲート体
51 ゲート穴
52 凸部
60 キヤビティ
70 押し出しピン
80 射出路 B ビレット
発明を実施するための最良の形態
[0016] 図面を参照して、本発明の実施形態を更に詳細に説明する。
図 1を参照して、装置は、可動金型 10と固定金型 20とが一対となった金型と、射出 手段を構成するプランジャー 30とスリーブ 40と、ゲート体 50等からなる。
[0017] 前記可動金型 10には固定金型 20との当接面に凹所が設けられ、この凹所がキヤ ビティ 60となる。また可動金型 10には、成形後の成形体を型から外すのに用いる押 し出しピン 70が設けられてレ、る。
[0018] 前記固定金型 20には、前記スリーブ 40が連結されて射出路 80が構成される。また 固定金型 20には、前記可動金型 10と当接する面にゲート体 50を嵌め込んで固定 するための嵌合凹所 21が設けられている。またこの嵌合凹所 21に連通して前記射 出路 80の一部となる貫通穴 22が設けられている。
[0019] 前記プランジャー 30は射出路 80を進退し、その進出により被射出体である半溶融 のビレット Bを前方に押し出し、ゲート体 50を介してキヤビティ 60内に加圧充填する。 前記スリーブ 40には、ビレット Bを射出路 80に入れる投入口 41が設けられる。 前記ビレット Bとしての被射出体は铸鉄材料とし、半溶融状態で投入口 41から射出 路 80に入れられる。
[0020] ゲート体の材料としては、例えば球状黒鉛铸鉄を用いることができる力 射出成形 時の温度で溶けてしまうような材料を除き、種々の安価な金属材料を用いることがで きる。またセラミック等の使用も可能である。このゲート体 50は射出成形が 1回行われ る毎に 1個用いられるので、安価であることが求められるが、その他に、溶損、割れが 生じにくい材料、回収して再使用する際に成形体との分離に適した材料等、再使用 しゃすい材料を用いることができる。
ゲート体 50には貫通穴からなるゲート穴 51が設けられる。このゲート穴 51の径（直 径）は前記射出路 80の径（直径）よりも当然小さぐまた前記ビレット Bの径（直径）より も小さくなるようにする。そしてゲート穴 51の中心が射出されるビレット Bの断面中央 付近に位置するように、ゲート体 50が前記金型の嵌合凹所 21に嵌合されて配置さ れる。 ゲート体 50は、一対の金型 10、 20が閉止される前に、固定金型 20の嵌合凹所 21 に嵌め合わされる。この嵌め合わせに際しては、ゲート体 50と固定金型 20とを機械 的に結合することは行わず、固定金型 20が可動金型 10とが合わされた状態におい てゲート体 50が確実に固定状態となるようにしている。
[0021] ゲート体 50は、一対の金型 10、 20が閉止された状態（図 1の状態）で、キヤビティ 6 0の入口に配置されることになり、そしてゲート体 50のゲート穴 51がキヤビティ 60へ の実際の絞られた入口となる。前記ビレット Bは、このゲート穴 51からキヤビティ 60内 に射出される。
射出成形が終了すると、金型 10、 20が開放され、押し出しピン 70によってキヤビテ ィ 60内の成形体がゲート体 50と共に取り出される。
取り出された成形体はゲート体 50のゲート穴 51内の凝固部によってゲート体 50と 一体になつているが、铸鉄のチクソキャスティングの場合は、成形後の組織は白銑と なっているため、成形体の前記ゲート体 50の凝固部分を容易に折ることができ、分 離してゲート体 50の再利用に供することができる。
[0022] 図 2を参照して、この実施形態は、上記図 1に示すものと比べて、ゲート体 50の形 状を異ならせたものである。他の構成は異なることがないので、同一符号を付して図 2に表すことで、説明をしたものとする。
[0023] 図 2に示す形態においては、ゲート体 50のゲート穴 51の周囲を一定範囲にわたつ て凸部 52に形成している。一定範囲とは、少なくともビレット Bの側周部の酸化皮膜 が凸部 52から十分に外れる状態となるようなゲート穴 51周囲の範囲である。力 ビレ ット Bの先端の酸化皮膜の大部分を凸部 52の周囲の空間に滞留させるようにするこ とを考慮すると、前記一定範囲は、そのような効果を奏することができるようなゲート穴 51の周囲のより狭い範囲とすることになる。
また凸部は 2mmから 10mm程度とする。
ゲート体 50のゲート穴 51の周囲を凸部 52に形成することで、ビレット Bに生じた酸 化皮膜のキヤビティ 60内への混入 (卷込み）を防止する効果が上がる。
[0024] また錡鉄のチクソキャスティングにおいて、ビレット Bである被射出体の酸化皮膜が キヤビティ 60内に混入するのを防止する方法としては、ビレット Bの外側周面を、その ビレット Bの融点よりも高い融点の鋼からなる薄板で被覆するのが好ましい。この場合 、鋼の薄板の厚みは、 0· 2-0. 5mmとすることができ、好ましくは 0. 2— 0· 3mmと する。この理由は既に段落 0008で述べた。
鋼の薄板の役割は、ビレット Bが加熱された際に変形するのを防止すること、ビレツ ト Bの表面に生じる酸化皮膜の生成を少なくすること、及び射出成形の際に鋼の薄板 がゲート体 50の存在によってゲート穴 51に入ること無くゲート体 50の手前で折り畳ま れて残留し、その折り畳まれた薄板によってビレット Bの酸化皮膜を捕まえ、酸化皮膜 がゲート穴 51内に入っていくのを防止することである。
従って前記薄板の厚みは、理論的には該薄板が射出成形の際にうまく折り畳まれ 、且つビレット Bの表面に生じる酸化皮膜の生成を良好に予防できるような厚みであ ればよぐ具体的な寸法が限定されるものではない。
実施例
[0025] 表 1に実施例のチクソキャスティングに用いた亜共晶铸鉄材料の化学成分を示す。
実施例、比較例とも同一チャージの連続铸造棒より採取したビレットであり、化学成 分のバラツキはほとんど無ぐ同一条件の材料と言える。
[0026] [表 1]
Figure imgf000010_0001
[0027] ビレットの寸法は直径 75mm、長さ 150mm、重量 5Kgである。チクソキャスティング の成形条件は、実施例、比較例ともその射出速度、射出圧力等、ビレットの加熱温度 条件以外の条件は全て同一とした。
各実施例 1一 6及び比較例 1一 4とも各 20本のテストピースを成形した。 実施例 1、 2は凸部の無い（フラットな）ゲート体を用いたチクソキャスティングの場合 、実施例 3、 4は凸部の有るゲート体を用いたチクソキャスティングの場合、実施例 5、 6は実施例 1、 2に 0. 3mm厚さの SUS鋼の薄板をビレットに被覆した場合である。比 較例 1、 2はゲートそのものを用いないチクソキャスティングの場合、比較例 3、 4は、 凸部の無い（フラットな）ゲート体を用いた場合である力 0. 6mm厚さの SUS鋼の薄 板をビレットに被覆した場合である。
目視及び超音波探傷検査により、ビレット加熱時のビレットの変形の有無、成形後 の酸化皮膜の卷込み欠陥の有無、その他の欠陥の有無を検査した。
表 2に射出成形の条件と酸化被膜の巻込み欠陥の発生した成形体の数、及びその 他の欠陥の有無を示す。
なお表 2の「酸化被膜の卷込み欠陥」の欄において、例えば「2P/20」と記載され ているのは、テストピース 20本のうち 2本に欠陥が有ったことを示す。
[0028] [表 2]
Figure imgf000011_0001
[0029] 表 2を参照して、比較例 1、 2はゲート自体を設けること無く射出成开 ；、全 数に酸化皮膜の卷込み欠陥、エアの卷込み欠陥が発生した。 実施例 1、 2はフラット（凸部無し）のゲート体を用い、ビレットの被覆をしないもので、 酸化皮膜の卷込みを大幅に減少でき、その他の欠陥も発生しなかったが、ビレットの 加熱温度を 1220°Cにするとビレットの変形が生じた。
実施例 3、 4は凸部を形成したゲート体を用レ、、ビレットの被覆をしないもので、酸化 皮膜の卷込みもほぼ無ぐその他の欠陥も発生しなかったが、ビレットの加熱温度を 1 220°Cにするとビレットの変形が生じた。
実施例 5、 6はフラット（凸部なし）のゲート体を用レ、、且つビレットを SUS系鋼の 0. 3mm板で被覆したもので、酸化皮膜の卷込みやその他の欠陥が発生しない他、ビ レットの加熱温度を 1220°Cにしてもビレットの変形が生じなかった。
比較例 3、 4は実施例 5、 6と同じである力 ビレットを被覆する SUS系鋼の板厚を 0 . 6mmとしたものである。ビレットを 1205°Cに加熱したものでは被覆板がゲート体の ゲート穴を詰まらせて、充填不良が発生した。また 1220°Cでも被覆板を変形させる 抵抗が大きぐ充填不良が発生した。 0. 6mmは厚過ぎて不適当であった。
産業上の利用可能性
チクソキャスティングは、従来の铸鉄の铸造法に比べて、薄肉且つ複雑な形状の部 品の成形が可能である。また铸造品に発生しやすい引け巣等の錡造欠陥もほとんど 無ぐユアネットシェイブの製品を得ることができるため、錡鉄の新しい製造方法として 有望視されている。

Claims

請求の範囲
[1] 半溶融状態の錡鉄が加圧充填されるべきキヤビティを構成する一対の開閉自在な 金型と、前記キヤビティ内へ射出路を経て半溶融の被射出体を射出する射出手段と を少なくとも備え、前記キヤビティへの入口に該入口を絞るゲートを設けた铸鉄のチタ ソキャスティング装置であって、前記ゲートは、独立したゲート体で構成すると共に各 射出成形毎に前記キヤビティの入口に配置し、各射出成形後に成形体と共に取り出 される構成としたことを特徴とする铸鉄のチクソキャスティング装置。
[2] ゲート体は射出路に面するゲート穴の周囲を一定範囲にわたって凸部に形成して あることを特徴とする請求項 1に記載の铸鉄のチクソキャスティング装置。
[3] 半溶融状態とされた铸鉄からなる被射出体を金型内のキヤビティに該キヤビティの 入口を絞るゲートを介して加圧充填する铸鉄のチクソキャスティング方法であって、前 記被射出体の外側周面を被射出体の铸鉄よりも融点の高い鋼からなる 0. 2— 0. 5m m厚さの薄板で被覆しておくことを特徴とする铸鉄のチクソキャスティング方法。
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