WO2005080025A1 - 金属成形機における金属素材の溶融方法 - Google Patents

Abstract

金属成形機の加熱保持筒が備える溶解筒に円柱状金属素材を挿入し、その円柱状金属素材を効率よく半溶融又は完全溶融するために、溶解筒の内周面と円柱状金属素材の外周面とのクリアランスを、金属素材の線膨張係数と溶解筒の材質の線膨張係数とから、熱膨張時の溶解筒の内径と金属素材の直径とを対象に１．０ｍｍを超えず、かつ熱膨張している溶解筒内に非熱膨張状態の金属素材の挿入が可能な範囲に制限する。

Description

明 細 書 金属成形機における金属素材の溶融方法 技術分野

この発明は、 鍀造又は押出成形により円柱状に形成した金属素材を溶融し て金型に射出し、 所望の製品を射出成形する金属成形機における金属素材の溶 融方法に関するものである。 背景技術

マグネシウム合金等の成形手段として、 ノズル口を先端に有する筒体の外 周囲に加熱手段を備え、 そのノズル口に接続した計量室を縮径により先端部内 に形成した溶融金属保持筒 （加熱保持筒） に、 粒状の金属素材を供給して溶融 蓄積するか、 または溶解炉により溶融した溶融金属を溶融金属保持筒に供給蓄 積して、 その内部に設けた射出プランジャの進退移動により、 溶融金属の計量 と金型への射出を行っているものがある （特願 2 0 0 3 - 2 0 0 2 4 9号参 照） 。

また金属製品の铸造法として、 金属スラリーを冷却して铸造した円柱状の 金属素材を、 インジェクション装置に横に供給して予備加熱したのち、 半溶融 状態に加熱して加熱チャンバに貯留し、 吸引ロッドにより金型に射出するもの もある （特開 2 0 0 1— 2 5 2, 7 5 9号参照） 。 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

粒状の金属素材は酸化し易く、 また軽量であることから溶融金属保持筒内 に落下しても、 溶湯内に沈んで直ちに溶融するものが少なく、 その多くは湯面 に浮き積もって熱気に長く曝されるのでスラッジが発生し易い。 このスラッジ の発生は、 金属素材を粒状よりも酸化の度合いが少ない円柱体 （丸棒ともい う） の状態に铸造又は押出成形して形成することにより抑制することができる。 しかし、 上 ΐ己円柱状金属素材は溶融金属の加熱保持筒に直接供給できず、 溶解炉により完全溶融してから供給するか、 または予備加熱バレルにより予備 加熱してから半溶融状態に加熱して加熱チャンバに貯溜してるので、 金属成形 機が大型となり、 保守管理にも手数を要する。

上記課題は、 円柱状金属素材の溶解手段に円筒体を採用し、 その溶解筒を 射出手段を内装した加熱保持筒に縦に設けて、 溶解筒の周囲から内部に挿入し た上記円柱状金属素材を加熱して溶融しながら、 半溶融又は完全溶融状態で加 熱保持筒に供給することにより解決できる。

そのような金属成形機は、 加熱保持筒と溶解筒とから構成されるので大型 とならず、 また保守管理も容易となるが、 円柱状金属素材の溶融を溶解筒周囲 の加熱手段による輻射熱により間接的に行っているので、 円柱状金属素材を溶 湯中に落として接触により直接加熱する溶解炉の場合よりも加熱効率が悪く、 溶融に時間を要する。

この溶解筒における加熱効率の悪さは、 溶解筒と上記円柱状金属素材との クリアランスが一因となってる。 これまでクリアランスは、 円柱状金属素材の 挿入の容易さを考慮して設定しており、 加熱前 （非熱膨張時） の円柱状金属素 材の直径から溶解筒の内径を決めて設定している。 この内径の設定は円柱状金 属素材の直径や溶解筒の内径に公差があり、 また酸化物の付着による内径の部 分的な狭まりなどがあるので、 これらを考慮して設定している。 このため必然 的にクリアランスが大きく形成される傾向にある。

また溶解筒からの輻射熱による加熱では、 円柱状金属素材の底面および上 面からの加熱が行え難いことから、 加熱は円柱状金属素材の胴部周囲に限られ ている。 このため円柱状金属素材の中央部まで加熱が達して溶融温度となるま でに時間がかかることも、 円柱状金属素材の加熱効率の悪さの要因となってい る。

溶解筒での賴射熱による加熱効率は、 クリアランス （加熱距離） が大きく なるほど低下してゆく。 加熱効率の向上のためにクリアランスを小さく設定し て、 溶解筒の内面に円柱状金属素材の外面を接近させるほど、 溶解筒内への円 柱状金属素材の挿入は垂直に行わねばならず、 溶解筒底面まで自重により落下 挿入するには手間を要する。 この挿入作業の手間取りによる供給の遅れから、 加熱保持筒内の蓄積量が低減して、 成形作業に支障を来すようなこともある。

この発明の目的は、 円柱状に形成した金属素材を縦に設けた溶解筒へ挿入 する際の難易性と加熱効率に係る上記課題を、 金属素材の線膨張係数と溶解筒 の材質の線膨張係数とから、 熱膨張時を対象にクリアランスを設定することに よって解決する新たな金属成形機における金属素材の溶融方法を提供すること にある。

またこの発明の他の目的は、 円柱状金属素材の中央部の加熱効率の悪さの 課題を、 輻射熱による溶解筒からの胴部の加熱と、 円柱状金属素材の底面から の部分的な接触加熱とを同時に行うことで解決することができ、 金属素材の表 面加工によりスラッジの発生をも抑制することができる新たな金属成形機にお ける金属素材の溶融方法を提供することにある。 課題を解決するための手段

上記目的によるこの発明は、 金属素材を铸造又は押出成形により円柱状に 形成し、 その円柱状金属素材を成形材料として金属成形機の加熱保持筒に縦に 設けた溶解筒に上方から掙入し、 円柱状金属素材を溶解筒外周囲の加熱手段に より半溶融又は完全溶融するにあたり、 上記溶解筒の内周面と円柱状金属素材 の外周面とのクリアランスを、 予め金属素材の線膨張係数と、 溶解筒に採用さ れる金属材料の線膨張係数とから、 熱膨張時の溶解筒の内径と円柱状金属素材 の直径とを対象に 1 . 0 mmを超えず、 かつ上記加熱手段の温度において熱膨 張している溶解筒内に非熱 3彭張状態の上記円柱状金属素材の挿入が可能な範囲 に制限してなるというものであり、 上記溶解筒は、 上記金属素材の線膨張係数 よりも小さい線膨張係数の金属材料からなる、 というものである。

またこの発明は、 上記溶解筒を、 該溶解筒の胴部に連なる濾斗状の底部と、 胴部よりも小径の底部中央の流出管と、 底部に近接した胴部の下部内に両端を 胴壁に固定して横設した加熱補助材と、 胴部及び流出管の外周囲に設けた加熱 手段とから構成し、 該加熱補助材により上記円柱状金属素材の底面を部分的に 支持して、 金属素材の溶融を胴周囲の輻射熱による加熱と底面の接触加熱の両 方により同時に行う、 というものである。

また上記加熱補助材の複数本を、 底部に近接した胴部の下部内の中央に交 差横設して、 上記円柱状金属素材を底面を部分的に支持してなるというもので もある。 さらに加熱補助材の内部に加熱手段を設け、 該加熱補助材と円柱状金 属素材底面との接触により円柱状金属素材の中央部を底面から直接加熱してな る、 というものでもある。

この発明の上記金属素材は、 マグネシウム合金、 アルミニウム合金等の低 融点金属合金からなり、 金属素材は固液共存温度領域の温度でチキソトロピ一 性状を呈するマグネシウム合金からなる。 また、 金属素材の加熱溶融は、 円柱 状金属素材の表層に生じた巣や表面に付着した不純物を切削除去したのち行う、 というものである。 発明の効果

この発明では、 両方の熱膨張時のクリアランス cを 1 mmを超えない範囲 に設定しても、 円柱状金属素材の挿入時のクリアランスは、 円柱状金属素材が 加熱を受けるまで非熱膨張状態にあるので、 その非熱膨張分だけ熱膨張時のク リアランスよりも大きく展成されるようになる。 このため熱膨張時のクリアラ ンスに基いて設定された両方の非熱膨張時のクリアランスが、 円柱状金属素材 の挿入限界に近いクリアランスとなっていても、 円柱状金属素材の挿入が支障 なく行えるようになる。 またクリアランスは挿入後の金属素材の熱膨張により 自然に狭く変わるので加熱効率が向上し、 溶解時間が早まるので成形サイクル に対応した金属素材の溶融が行え、 加熱保持筒への供給と蓄積とを効率よくで きるようになる。 さらにまた溶解筒の材質が変わっても、 その材質の線膨張係 数から適正なクリアランスを設定することができる。

また上記構成では、 円柱状金属素材の底面が加熱補助材により部分的に支 持されて、 漏斗状の底部上に位置することから、 胴部外周囲からの加熱による 円柱状金属素材の軟化に伴って、 加熱補助材が円柱状金属素材の荷重により底 面から内部に入り込むようになる。 加熱補助材は胴部からの伝熱又は埋設した 加熱手段により加熱されているので、 円柱状金属素材は底面内からも加熱を受 け、 胴周囲からの加熱と相俟って加熱効率が、 溶解筒の内底面により円柱状金 属素材の底面を全面支持して、 胴周囲を加熱した場合よりも向上し、 溶融時間 が短く済むようになる。

これにより成形サイクルに対応した金属素材の溶融供給と蓄積とを行うこ とができる。 さらにまた円柱状金属素材の表層の巣や、 表面に付着している酸 化物等の不純物を切削除去して、 円柱状金属素材を融解筒で溶融するので酸化 物によるスラッジの発生が低減し、 スラッジ排除を含む定期的なメンテナンス の期間を長くすることができ、 メンテナンス回数の減少から生産効率もよくな る。 またスラッジの混入による不良成形品も著しく減少して歩留りも改善され るようになる。

またチクソトロピー性状を呈する金属組織の金属素材では、 固液共存温度 で溶融する共晶の分布状態が不均一なことから、 溶融塊となつて円柱状金属素 材から溶け落ちても、 底部を漏斗上に構成した溶解筒では、 溶融塊が底部で再 溶融されるので、 溶融塊が加熱保持筒への流出の妨げとなるようなことがない。 図面の簡単な説明

図 1は、 この発明に係る金属素材の溶融方法を採用し得る金属成形機の 1 実施形態の縦断個面図である。

図 2は、 溶解筒と円柱体の金属素材との加熱膨張時のクリアランスを示す 部分断面図である。

図 3は、 溶解筒と円柱体の金属素材との非熱膨張時のクリアランスを示す 部分断面図である。

図 4は、 円柱体の金属素材の底面中央部を部分的に接触加熱する加熱補助 材を備えた溶解筒の下部縦断側面図である。 図 5は、 同じく下部縦断正面図である。

図 6は、 複数本の加熱補助材を底部上に交差して横設した場合の溶解筒の 平断面図である。 発明を実施するための最良の形態

図中 1は金属成形機で、 筒体 2 1の先端にノズル部材 2 2を有する加熱保 持筒 2と、 铸造又は押出成开 こより円柱体 （丸棒） に形成した金属素材 M (以 下円柱状金属素材という） の溶解供給装置 3と、 射出保持筒 2の後部の射出駆 動装置 4とからなる。

上記加熱保持筒 2は、 筒体 2 1の中程上側に設けた供給口に上記溶解供給 装置 3を備え、 筒体外周囲にバンドヒータによる加熱手段 2 4を備える。 この 加熱手段 2 4による加熱保持筒 2の温度は、 成形材料として用いられるマグネ シゥム合金、 アルミニウム合などの金属素材が、 固液共存温度領域の温度でチ クソトロピー性状を呈する場合には、 液相線温度と固相線温度との間の温度に 設定され、 また完全溶融を要する場合には、 液相線温度以上の温度に設定され る。

加熱保持筒 2は筒体後端部を支持部材 2 3に取付けて、 射出駆動装置 4と 共に水平面に対し 4 5 ° の角度に斜設してある。 この斜設により下向きに位置 する上記ノズル部材 2 2のノズル口と連通する先端部内は、 上記射出手段 2 6 の射出プランジャ 2 6 aが進退自在に嵌挿された計量室 2 5となっている。 射 出プランジャ 2 6 aはロッド 2 6 bの先端に取付けてあり、 外周面にシールリ ングを埋設した逆止弁 2 6 cを軸部周囲に進退自在に備えている。

上記溶解供給装置 3は、 細長い管体の一端部内を閉塞して平底の底部とな し、 その平底の中央に小径の供給流路 3 1 aを穿設して形成した溶解筒 3 1と、 その外周囲に複数ゾーンに分割して個々に温度制御可能に設けたバンドヒータ や誘導加熱器等による加熱手段 3 2と、 溶解筒 3 1の上部に縦長に連結した供 給筒 3 3とからなり、 加熱手段 3 2は液相線温度以上の温度か又は液相線温度 以下の温度で固相線温度以上の温度 （固液共存温度領域） のいずれかの温度に 設定してある。

また溶解供給装置 3は、 溶解筒 3 1の底部側を筒体 2 1に設けた材料供給 口に差込み、 供給筒 3 3を上記支持部材 2 3に固設したアーム部材 2 7に取付 けて加熱保持筒 2に縦に設けられ、 その下部から加熱保持筒 2の溶湯面 Lの内 部までと、 溶解筒 3 1の上部の空間内とにアルゴンガス等の不活性ガスの注入 管 3 4 a , 3 4 bが設けてある。

このような溶解供給装置 3では、 上記円柱状金属素材 Mを供給筒 3 3の上 部開口から挿入すると、 円柱状金属素材 Mは溶解筒 3 1の底面まで自重により 落下して底着する。 この円柱状金属素材 Mは溶解筒 3 1の周囲からの輻射熱に よる加熱により半溶融又は完全溶融する。 溶融した金属素材は上記供給路 3 1 aから流下して加熱保持筒 2に蓄積され、 上記射出プランジャ 2 6 aの後退移 動により計量室 2 5に流入して計量されたのち、 射出プランジャ 2 6 aの前進 移動により図示しない金型に射出される。

図 2および Hi 3において、 上記溶解筒 3 1の内周面と円柱状金属素材 Mの 外周面とのクリアランス cは、 溶解筒の内径 Dと円柱状金属素材 Mの直径 と の差から生ずるので、 その差の 1 / 2がクリアランス cとなる。 円柱状金属素 材 Mの挿入の容易さを考慮して、 通常は、 その両方が加熱を受ける前の非熱膨 張時を対象として設定されるが、 加熱効率はクリアランス cが小さいほど効率 が高いので、 ここでは溶解筒 3 1と円柱状金属素材 Mの両方の熱膨張時を対象 にクリアランスを設定している。

このクリアランス cの設定は、 金属素材の線膨張係数と、 溶解筒に採用さ れる金属材料の線膨張係数とから得られる熱膨張時の円柱状金属素材 Mの直径 dと溶解筒 3 1の内径 Dとを対象に行っている。 この熱膨張温度は円柱状金属 素材 Mの形態が熱膨張により変形しない維持可能な上限温度 （たとえば、 マグ ネシゥム合金では 5 5 0で） で行うのが好ましい。 クリアランス cは狭いほど 加熱効率が高くなるが、 反対に円柱状金属素材 Mの挿入が困難となるので、 揷 入の容易性と加熱効率とを考慮して両方の熱膨張時に 1 . 0 mmを超えず、 ま た熱膨張している溶解筒 3 1に、 非熱膨張状態の円柱状金属素材 Mを挿入する 際のクリアランス cが 1 . 5 mmを超えない範囲に設定してある。 また熱膨張 によるクリアランス cの拡大を防止するために、 溶解筒 3 1には線膨張係数が 金属素材の線膨張係数より小さい膨張率の金属材料が使用されている。

このクリアランス cに基いて設定される両方の非熱膨張時のクリアランス c ' 力 溶解筒 3 1の内周面に付着した酸化物による円柱状金属素材 Mの挿入 限界 （約 0 . 8 mm) よりも小さいクリアランスでも、 円柱状金属素材 Mの揷 入時には、 円柱状金属素材 Mは加熱されていないので熱膨張しておらず、 その 円柱状金属素材 Mの非熱彭張分がクリアランス c ' を大きく形成するようにな るので、 円柱状金属素材 Mの挿入が支障なく行えるようになる。 また挿入ずれ により左右のクリアランスに差が生ずるようなことがあっても、 その差は 1 . 0 mmを超えないクリアランスの範囲の中のことなので、 加熱効率に大きな影 響を与えることはない。 この結果、 加熱効率が高く、 円柱状金属素材 Mの挿入 がスムーズなクリアランスの設定が可能となり、 上記円柱状金属素材 Mの溶融 を溶解筒 3 1で行うものであっても、 成形サイクルに対応した金属素材の溶融 供給と蓄積とを行うことができる。

図 4以下に示す溶解供給装置 3は、 溶解筒 1と、 該溶解筒の胴部に連なる 濾斗状の底部 3 5と、 胴咅 15よりも小径の底部 3 5の中央の流出管 3 6と、 底部 3 5に近接した胴部の下部内に両端を胴壁に固定して横設したステンレス鋼の 丸棒の加熱補助材 3 7と、 胴部及び流出管 3 6の外周囲に設けた加熱手段 3 2 とから構成してある。 このような溶解供給装置 3では、 加熱補助材 3 7により 上記円柱状金属素材 Mの底面を部分的に支持して、 溶解筒 3 1内の円柱状金属 素材 Mを胴周囲の輻射熱による加熱と底面の接触加熱の両方により同時に行う ことができる。 また溶解筒 3 1の加熱手段 3 2は加熱補助材 3 4の下側から上 方に複数ゾーンに分割して個々に温度制御可能に設けてある。

上記加熱補助材 3 4 ま1本に限定されず、 図では省略するが、 複数本を間 隔を空けて並行に横架してもよく、 また図 6に示すように、 複数本を十字に交 差して横架してもよい。 この場合には、 溶解筒 3 1の上部開口から底部 3 5の 境まで挿入して溶解筒 3 1の胴壁に掛け止めることになる。 また加熱補助材 3 7による底部内の加熱を積極的に行う場合には、 図は省略するが加熱補助材 3 7を管体により形成し、 その内に溶解筒 3の胴部からからカートリッジヒータ を挿入して溶解筒 3 1とは別に加熱することになる。

また円柱状金属素材 Mの溶解筒 3 1への挿入に際しては、 円柱状金属素材 Mの铸造又は押出成形時に生じた表層の巣や、 表面に付着した酸化物等の不純 物を、 予め切削により除去しておくのが好ましい。 表面の酸化物や表層の巣に 入り込んで空気中の酸素は、 金属素材の加熱溶融により金属酸化物を生成して スラッジとなり易く、 これが加熱保持筒 2内に沈積して成形操作の障害となつ たり、 或いは成形品に混入して不良品となるので、 表層を深さ 1〜 5 mmほど 切削して除去することで、 スラッジの発生を著しく低減することができる。

円柱状金属素材 Mは、 上部開口から溶融設定温度に加熱されている溶解筒 3 1に挿入される。 円柱状金属素材 Mは底面が上記加熱補助材 3 4に接する所 まで自重により溶解筒内を落下して、 加熱補助材 3 7に受け止められる。 溶解 筒内では上記加熱手段 3 2により胴周囲が輻射熱により加熱され、 また同時に 底面中央が加熱補助材 3 7との線接触により直接加熱を受ける。 円柱状金属素 材 Mの温度が固相線温度を超えると軟化してゆくので、 円柱状金属素材 Mの荷 重を受けている加熱補助材 3 4は底面から中央部内に入り込んでゆく。 また軟 化した底面は加熱補助材 3 7の入り込みに伴い、 図 4に仮想線で示すように、 加熱補助材 3 7の両俱にはみ出てゆくので、 加熱補助材 3 7は更に上部へと入 り込みながら中央部を加熱する。 これにより円柱状金属素材 Mの加熱は胴周囲 からの加熱と相俟つて効率よく行われるようになる。

溶解筒 3 1により円柱状金属素材 Mの温度が液相線温度を超えると、 金属 素材は完全に溶融して湯となるが、 金属組織が固液共存温度領域の温度でチク ソトロピー性状を呈する金属素材では、 結晶間に分布する共晶が液相線温度に 達する前の固液共存温度領域の温度で溶融し、 液相と固相とによる半溶融状態 となる。 溶融は円柱伏金属素材 Mの上部よりも、 胴周囲と中央部内の両方から 加熱を受ける下部が先行し、 底部 3 5から縮径された流出管 3 6を流れて上記 加熱保持筒 2にチクソ卜口ピー性状を呈する半溶融状態の融体 M l として蓄え られる。 溶融量が増えると底部 35に溜りながら流出管 36を流下してゆく。 チクソトロピー性状を呈する金属組織の金属素材では、 共晶の分布状態が 不均一であることから溶融状態もまちまちで均等に行われず、 小さな溶融塊と なって金属素材 Mから溶け落ちるものもある。 しかし、 加熱補助材 37の下方 にカロ熱された漏斗状の底部 35と流出管 36があるので、 溶融塊は底壁面上に 溶け落ちて底壁面から流出管 36を流通する間に、 再溶融して解塊されるよう になる。 また底部 35に溶融溜りが生じているときには、 その溶融溜りに沈ん で再溶融されるようになるので、 溶融塊が生じても溶融が支障なく行われ、 溶 融塊による流出管 36の詰まりもないことから溶融時間も短く済むようになる。 実 施 例

クリアランスの設定条件 （寸法 mm)

金属素材 マグネシウム合金 （AZ 91D)

線膨張係数 : 27. 0 X 10-6XK

形状：円柱体

長さ： 300

溶解筒材質：ステンレス鋼 （SUS 304)

線膨張係数 : 16. 5X 10-6/K

形状：円筒体 高さ ： 6 10

加熱手段：バンドヒー夕 定格 5 kw

加熱温度： 550 °C

[NO 1]

非熱膨張時 熱膨張時

円柱体 60. 0 (A) 60. 891

溶解筒 内径 61. 0 61. 554 (B) 直径と内径の差 1. 0 0. 663

クリァランス 0. 5 0. 331 [NO 2]

非熱膨張時 熱膨張時

円柱体 直径 60. 0 (A) 60. 89 1 溶解筒 内径 61. 5 62. 05 8 直径と内径の差 1. 5 1. 16 7 クリアランス 0. 75 0. 58 3

[NO 3]

非熱膨張時

円柱体 60. 0 (A) 60. 891 溶解筒 内径 62. 0 62. 536 (B) 直径と内径の差 2. 0 1. 672

0. 836

[N04]

非熱膨張時 熱膨張時

円柱体 直径 60. 0 (A) 60. 89 1 溶解筒 内径 62. 3 62. 86 5 直径と内径の差 2. 3 1. 97 4 ク ア ンス 1. 15 0. 98 7

[ ΓΟ 5]

非熱膨張時 熱膨張時

円柱体 60. 0 (A) 60. 891 溶解筒 内径 63. 0 63. 572 (B) 直径と内径の差 3. 0 2. 681 上記表から、 各実施例の両非熱膨張時、 非熱膨張 ·熱膨張時、 熱膨張 膨張時のクリアランス （寸法 mm)

両非熱膨張時 非熱膨張 ·熱膨張時 両熱膨張時

[NO 1] 0. 5 0. 777 0. 331

[NO 2] 0. 75 1. 029 0. 583

[N03] 1. 0 1. 252 0. 836

[NO 4] 1. 15 1. 433 0. 987

[NO 5] 1. 5 1. 786 1. 340 但し、 非熱膨張 ·熱膨張時のクリアランスは上表 （B) — (A) Z2で、 これが上記円柱体の挿入クリアランスとなる。

円柱状金属素材の完全溶融 （液相状態） 時間 （分） 但し加熱温度 （6 0 0°C)

[NO 1] [NO 2] [NO 3] [N04] [NO 5]

12 13 15 17 20

成形条件

製品質量： 40 g (1ショット）

金属素材：質量： 1. 5 Kg (約 37ショット分）

成形サイクル （1ショット） ： 30秒

加熱温度： 600で

成形サイクル対応溶融時間 （ 37ショット X 30秒） ：約 19分

金属成形機： FMg 3000 (日精樹脂工業株式会社製）

結 果

上記実施例において、 [NOl] は両熱膨張時のクリアランスが小さいので、 加熱効率が最も良く溶解時間も約 1 2分となるが、 非熱膨張状態の上記円柱体 を溶解筒に挿入するときの非熱膨張 ·熱膨張時のクリアランスが、 挿入限界と 見做される約 0. 8 mmよりも小さい 0. 77 mmなので適用することができ ない。 また [N〇 5] は、 両熱膨張時のクリアランスが大きいので、 非熱膨張状 態の上記円柱体を溶解筒に容易に挿入できるが、 非熱膨張 ·熱膨張時のクリア ランスも比例して大きくなるので加熱効率が悪く、 溶融に約 20分も要するの で、 上記成形サイクルに対応した溶融時間 （約 19分） で全量を溶融すること がてきない。 このため加熱保持筒への安定供給が行えないので適用し難い。

[NO 2] では、 上記円柱体と溶解筒の両方の非熱膨張時のクリアランス が 0. 75mmと上記挿入限界より小さいが、 非熱膨張 ·熱膨張時のクリアラ ンスが挿入限界よりも大きい 1. 029 mmに拡大形成される。 したがって、 円柱体を溶解筒に挿入することができる。 また溶融時間 （13分） も上記成形 サイクルに対応した溶融時間 (約 19分) 内で済むので適用可能ではあるが、 長時間の使用により溶解筒の内面に生ずる酸化物の付着による影響を受け易い ので、 一定期間ごとに清掃を要する。

[N03] は、 [N〇2] よりも非熱膨張 ·熱膨張時のクリアランスが 1. 252mmと大きく形成されるので、 上記円柱体の溶解筒への挿入も容易とな る。 また溶融溶融時間 （1 5分） も上記成形サイクルに対応した溶融時間 （約 19分） 内で済み、 酸化物の付着による影響もクリアランスが充分に確保され るの受け難い。 したがって、 長期にわたり清掃を行う必要がなく、 最も好まし い状態で上記円柱体の挿入と金属素材の溶融を可能とする。

[N04] は、 [N03] よりも非熱膨張 ·熱膨張時のクリアランスが 1. 433mmと大きく形成されるので、 さらに上記円柱体の溶解筒への挿入が容 易となる。 また酸化物の付着による影響もなくなるので清掃が不要となるが、 加熱効率の低下により溶融時間がかかる。 しかし、 上記成形サイクルに対応し た溶融時間 （約 19分） 内で全量の溶融 （17分） が済むので、 この辺りまで が適用可能な範囲となる。

したがって、 実施例 [NO 2] 〜 [N〇4] から明らかなことは、 金属素 材の線膨張係数と、 溶解筒の材質の線膨張係数とから、 熱膨張時の溶解筒の内 径 Dと円柱状金属素材の直径 dとを対象にして、 クリアランスが 1. 0 mmを 超えない範囲の設定であれば、 溶解筒に対する上記円柱状金属素材の挿入をス ムーズに、 また成形サイクルに対応した溶融時間内での溶融が可能となるとい うことであり、 それから溶解筒の実質的な内径を非熱膨張状態で設定して、 金 属成形機における円柱状金属素材の挿入の容易性と効率的な溶融とを両立させ て行うことができるということである。

また、 溶解筒の底部を漏斗状に形成し、 その底部に近接した胴部の下部内 に両端を胴壁に固定して横設した加熱補助材により円柱状金属素材の底面を部 分的に支持して、 円柱状金属素材を胴周囲と底面の両方を同時に加熱した場合 には、 さらに加熱効率が向上して溶融時間が短縮された。 産業上の利用可能性

円柱状に形成した金属素材を、 金属成形機の溶解筒に挿入する際の難易性 と加熱効率を、 クリアランスの設定の仕方により解決したので、 溶解炉を使用 することなく、 金属素材を簡単な溶解筒により直接溶融して金属成形機に供給 しながら金属製品の連続成形ができるので有用である。

Claims

金属素材を錶造又は押出成形により円柱状に形成し、 その円柱状金属素材 を成形材料として金属成形機の加熱保持筒に縦に設けた溶解筒に上方から 挿入し、 円柱状金属素材を溶解筒外周囲の加熱手段により半溶融又は完全 溶融するにあたり、

上記溶解筒の内周面と円請柱状金属素材の外周面とのクリアランスを、 予 め金属素材の線膨張係数と、 溶解筒に採用される金属材料の線膨張係数と から、 熱膨張時の溶解筒の内径と円の柱状金属素材の直径とを対象に 1 . 0 mmを超えず、 かつ上記加熱手段の温度において熱膨張している溶解筒内 に、 非熱膨張状態の上記円柱状金属素材が囲挿入可能な範囲に設定してなる ことを特徴とする金属成形機における金属素材の溶融方法。

上記溶解筒を、 該溶解筒の胴部に連なる濾斗状の底部と、 胴部よりも小径 の底部中央の流出管と、 底部に近接した胴部の下部内に両端を胴壁に固定 して横設した加熱補助材と、 胴部及び流出管の外周囲に設けた加熱手段と から構成し、 該加熱補助材により上記円柱状金属素材の底面を部分的に支 持して、 金属素材の溶融を胴周囲の輻射熱による加熱と底面の接触加熱の 両方により同時に行うことを特徴とする金属成形機における金属素材の溶 融方法。

上記溶解筒は、 上記金属素材の線膨張係数よりも小さい線膨張係数の金属 材料からなることを特徴とする請求項 1又は 2記載の金属成形機における 金属素材の溶融方法。

上記加熱補助材を、 底部に近接した胴部の下部内の中央に横設して、 上記 円柱状金属素材の底面を部分的に支持してなることを特徴とする請求項 2 記載の金属成形機における金属素材の溶融方法。

上記加熱補助材の複数本を、 底部に近接した胴部の下部内の中央に交差横 設して、 上記円柱状金属素材の底面を部分的に支持してなることを特徴と する請求項 2記載の金属成形機における金属素材の溶融方法。

6 . 上記加熱補助材の内部に加熱手段を設け、 該加熱補助材と円柱状金属素材 の底面との接触により円柱状金属素材の中央部を底面から直接加熱してな ることを特徴とする請求項 2又は請求項 4、 5のいずれかに記載の金属成 形機における金属素材の溶融方法。

7 . 上記金属素材は、 マグネシウム合金、 アルミニウム合金等の低融点金属合 金からなることを特徴とする請求項 1〜 6の何れかに記載の金属成形機に おける金属素材の溶融方法。

8 . 上記金属素材は、 固液共存温度領域の温度でチキソトロピー性状を呈する マグネシウム合金からなることを特徴とする請求項 7記載の金属成形機に おける金属素材の溶解方法。

9 . 上記金属素材の加熱溶融は、 円柱状金属素材の表層に生じた巣や表面に付 着した不純物を切削除去したのち行うことを特徴とする請求項 7又は 8記 載の金属成形機における金属素材の溶融方法。