JP2000084651A - Formation of semi-molten metal - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半溶融金属の成形方
法に係り、特に、竪型スリーブを用いて半溶融金属を金
型キャビティに射出し成形に伴って、ガス抜き弁を用い
て金型キャビティ内の空気を排出し、空気の巻き込みや
湯境などのない微細な初晶が液相中に分散した均一な組
織を有する半溶融金属の成形方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a semi-molten metal, and more particularly, to a method of injecting a semi-molten metal into a mold cavity using a vertical sleeve, and using a gas release valve with the molding. The present invention relates to a method for forming a semi-molten metal having a uniform structure in which fine primary crystals having no air entrainment or hot water boundary are dispersed in a liquid phase by discharging air in a cavity.
【０００２】[0002]
【従来の技術】チクソキャスト法、レオキャスト法と言
われる半溶融金属成形法は、従来の鋳造法に比べて収縮
巣や偏析が少なく、金属組織が均一で、金型寿命が長い
ことや成形サイクルが短いなどの利点があり、最近注目
されている技術である。2. Description of the Related Art A semi-solid metal forming method called a thixocasting method or a rheocasting method has less shrinkage cavities and segregation than a conventional casting method, has a uniform metal structure, has a long mold life, and has a long mold life. It has advantages such as a short cycle, and is a technology that has attracted attention recently.
【０００３】同法においては、半溶融金属であるため
に、高速で射出成形してもバリが吹きにくいことから、
従来の高圧鋳造法(例えばスクイズ法)と比較して高速で
射出することも可能である。また、逆に金型キャビティ
内の隅々まで充填させるために高圧鋳造法と比較して高
速で射出することも一般的に行われている。[0003] In the same method, since it is a semi-molten metal, burrs are not easily blown even at high speed injection molding.
It is also possible to inject at a higher speed than in a conventional high pressure casting method (for example, a squeeze method). Conversely, injection is performed at a higher speed than in the high-pressure casting method in order to fill every corner in the mold cavity.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方法では、成形する金属の温度が低くそのために湯合
流部にガス欠陥を含む湯境が発生し、高速で射出した場
合にその傾向が強い。また、この欠陥は、複雑な形状の
製品、大きな製品においては、発生しやすく成形品の信
頼性が低い箇所があった。However, in the above-described method, the temperature of the metal to be formed is low, so that a hot boundary including gas defects occurs at the hot junction, and this tendency is strong when the metal is injected at high speed. Further, this defect is likely to occur in a product having a complicated shape or a large product, and there are places where the reliability of the molded product is low.
【０００５】また、竪型スリーブを有する鋳造機を用い
てキャビテイ内を減圧しながら高品質鋳造品を液体の金
属より成形しようとした場合に、減圧に伴って竪型スリ
ーブの底部のプランジャチップと竪型スリーブの接面部
の間隙より空気が混入し、鋳造製品中に巻き込まれるこ
とから，製品内部に多数のガス欠陥が発生し良品を得る
ことができなかった。In a case where a high-quality cast product is to be formed from liquid metal while reducing the pressure in the cavity by using a casting machine having a vertical sleeve, the plunger tip at the bottom of the vertical sleeve is removed with the pressure reduction. Since air was mixed in from the gap between the contact surfaces of the vertical sleeve and was caught in the cast product, a number of gas defects occurred inside the product, and a good product could not be obtained.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明においては、上述
の課題を解決するため、第１の発明では、固相率が２０
％〜７０％の半溶融金属を竪型スリーブに挿入し、該ス
リーブと製品部のキャビティを有する金型とを結合した
後、該金型キャビティ内のガスをガス抜き通路からガス
抜き装置を通って減圧手段で減圧しながら半溶融金属を
高圧成形するようにした。In the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, in the first invention, the solid phase ratio is 20%.
% To 70% of the semi-molten metal is inserted into the vertical sleeve, and the sleeve and the mold having the cavity of the product section are joined. After that, the gas in the mold cavity is passed through a venting device from a venting passage. The semi-molten metal was formed under high pressure while reducing the pressure by the pressure reducing means.
【０００７】また、第１の発明を主体とする第２の発明
では、金型キャビティからのガス抜き通路の終端部にチ
ルベントを備えたガス抜き装置を用い、減圧手段で減圧
しながら半溶融金属を高圧成形するようにした。Further, in the second invention, which is mainly based on the first invention, a semi-molten metal is depressurized by a decompression means using a degassing device having a chill vent at the end of a degassing passage from a mold cavity. Was subjected to high pressure molding.
【０００８】[0008]
【作用】固相率が２０％〜７０％の半溶融金属を竪型ス
リーブに挿入し、該スリーブとキャビティを有する金型
とを結合した後、該金型キャビティに連結したガス抜き
通路の終端部に備えられたチルベントを通してガス抜き
装置を用いて減圧しながら高圧成形するようにしたた
め、複雑な形状の製品においても湯合流部にガス欠陥を
含む湯境が発生しにくく良好な組織を有する機械的性質
に優れた成形体が得られる。A semi-molten metal having a solid fraction of 20% to 70% is inserted into a vertical sleeve, the sleeve and a mold having a cavity are joined, and then the end of a gas vent passage connected to the mold cavity. Machine with high pressure and low pressure through a chill vent provided in the part and high pressure molding, so that even in products with complicated shapes, hot junctions containing gas defects are less likely to occur at the junction of hot water and have a good structure A molded article having excellent mechanical properties can be obtained.
【０００９】以下図面に基づいて、本発明の実施例につ
いて説明する。図１〜図５は本発明の実施例に係わり、
図１は本発明に係るガス抜き装置の縦断面図、図２は本
発明に係るガス抜き装置の正面図、図３は本発明に係る
半溶融金属成形装置の全体図、図４は成形試験に用いた
リング状金型の正面図、図５は半溶融金属を竪型スリー
ブに挿入するときの説明図である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 5 relate to an embodiment of the present invention,
1 is a longitudinal sectional view of a degassing device according to the present invention, FIG. 2 is a front view of the degassing device according to the present invention, FIG. 3 is an overall view of a semi-molten metal forming device according to the present invention, and FIG. FIG. 5 is an explanatory view when a semi-molten metal is inserted into a vertical sleeve.
【００１０】図３を用いて半溶融金属成形装置１００を
説明する。半溶融金属成形装置１００はガス抜き装置、
排気装置５５および射出装置６０から構成されている。
また、ガス抜き装置５０は排気ブロック４とガス排出孔
５から構成され、ガス抜き装置５０は可動金型４２Ａと
固定金型４２Ｂの両金型４２の分離面部には、ガス抜き
通路に通じるチルベント２が配設されている。このチル
ベント２は、図１に示すようにジグザグ形状のスリット
を有し、この狭いジグザグ通路から強制的にガスを真空
ポンプ３３を用いて吸引排出するとともに、射出時に慣
性力の大きい半溶融金属Ｍ１がジグザグ通路にひかかっ
て半溶融金属Ｍ１を急冷することにより、ガス排出孔５
から半溶融金属Ｍ１が外部に飛び出すことなく、金型４
２内のガス抜きを確実かつ容易に行い得るようになって
いる。The semi-solid metal forming apparatus 100 will be described with reference to FIG. The semi-solid metal forming apparatus 100 is a degassing apparatus,
It comprises an exhaust device 55 and an injection device 60.
The degassing device 50 includes an exhaust block 4 and gas exhaust holes 5, and the degassing device 50 includes a chill vent that communicates with a degassing passage on a separation surface between the movable mold 42A and the fixed mold 42B. 2 are provided. The chill vent 2 has a zigzag-shaped slit as shown in FIG. 1, forcibly sucks and discharges gas from the narrow zigzag passage by using the vacuum pump 33, and has a semi-molten metal M1 having a large inertia force at the time of injection. Is caught in the zigzag passage to rapidly cool the semi-molten metal M1, and the gas discharge holes 5
The semi-molten metal M1 does not jump out of the mold 4
The degassing of the inside 2 can be performed reliably and easily.
【００１１】このように、スリット状のチルベント２
は、押湯によって金型キャビティ４１内のガスをスムー
スに排出するために設けたものであり、半溶融金属Ｍ１
がこの抵抗の大きいチルベント２を通る間に急冷されて
凝固が進み流動が停止するように形成されている。この
ようにすることにより、ガス排出孔５から半溶融金属Ｍ
１の流出を防ぎ得るようになっている。As described above, the slit-shaped chill vent 2
Is provided in order to smoothly discharge the gas in the mold cavity 41 by means of a riser.
Is rapidly cooled while passing through the chill vent 2 having a large resistance so that solidification proceeds and the flow stops. By doing so, the semi-molten metal M
1 can be prevented from flowing out.
【００１２】また、排気装置５５は、ストライカ１４、
リミットスイッチ１６、タイマ１８、配管３２、ソレノ
イド３１および真空ポンプ３３から構成されている。さ
らに、射出装置６０は、射出シリンダ１０、ピストンロ
ッド１３、チップ１９および竪型スリーブ２０から構成
されている。The exhaust device 55 includes a striker 14,
It comprises a limit switch 16, a timer 18, a pipe 32, a solenoid 31, and a vacuum pump 33. Further, the injection device 60 includes the injection cylinder 10, the piston rod 13, the tip 19, and the vertical sleeve 20.
【００１３】射出装置６０は図示を省略した傾転用シリ
ンダによって傾転し、固定金型４２Ｂをかわした位置で
金属容器４０から半溶融金属Ｍ１を竪型スリーブ２０内
に供給した後、射出装置６０は傾転用シリンダによって
射出位置に戻され、その後、両金型４２と竪型スリーブ
２０をドッキングさせ、半溶融金属Ｍ１はチップ１９に
より金型キャビティ４１内に射出可能となっている。The injection device 60 is tilted by a tilting cylinder (not shown) and supplies the semi-molten metal M1 from the metal container 40 into the vertical sleeve 20 at a position where the fixed die 42B is evaded. Is returned to the injection position by the tilting cylinder. Thereafter, both the molds 42 and the vertical sleeve 20 are docked, and the semi-molten metal M1 can be injected into the mold cavity 41 by the tip 19.
【００１４】ピストンロッド１１とプランジャロッド１
３の接合部はカップリング１２により接合されており、
該カップリング１２に略Ｌ字状のストライカ１４が固設
されており、ピストンロッド１１の上下動により該スト
ライカ１４も上下動するようになっている。また、該ス
トライカ１４側端面には、リミットスイッチ１６が配設
されている。そして、該ストライカ１４の上下によりリ
ミットスイッチ１６がけられてスイッチがＯＮの状態と
なり、図３に示すごとく、リミットスイッチ１６がけら
れることによって、タイマ１８が入るようになってい
る。そして、タイマ１８が入ることによりソレノイド３
１が励磁されるとともに、タイマ１８が入ることにより
ソレノイド３１が励磁されるようになっている。Piston rod 11 and plunger rod 1
3 are joined by a coupling 12,
A substantially L-shaped striker 14 is fixed to the coupling 12, and the striker 14 moves up and down by the up and down movement of the piston rod 11. A limit switch 16 is provided on the end face of the striker 14. Then, the limit switch 16 is turned on by the up and down movement of the striker 14, and the switch is turned on. As shown in FIG. 3, when the limit switch 16 is turned off, the timer 18 is turned on. Then, when the timer 18 enters, the solenoid 3
1 is excited, and when the timer 18 is turned on, the solenoid 31 is excited.
【００１５】以下に本実施例の作用について説明する。The operation of this embodiment will be described below.
【００１６】以下に本実施例の作動を説明する。図示し
ていない射出開始スイッチをＯＮとする。そうすると、
射出シリンダ１０が作動しプランジャロッド１３が前進
して、半溶融金属Ｍ１を金型キャビティ４１内に鋳込
む。プランジャロッド１３の前進に伴い、これと一体の
ストライカ１４も前進してストライカ１４とリミットス
イッチ１５の接触が解かれてリミットスイッチ１６がＯ
Ｎになるとソレノイド３１に通電され図示しない自己保
持回路により、排気装置５５とガス抜き装置５０が連結
され金型キャビティ４１内のガスが排気される。また、
同時にタイマ１８が作動し、あらかじめ設定された所定
時間経過後に、ソレノイド３１の通電が断たれることに
より排気装置５５とガス抜き装置５０の連結は断たれ、
同時にガス抜き装置５０内は大気に解放される。The operation of this embodiment will be described below. An injection start switch (not shown) is turned ON. Then,
The injection cylinder 10 is operated to move the plunger rod 13 forward to cast the semi-molten metal M1 into the mold cavity 41. As the plunger rod 13 advances, the striker 14 integral with the plunger also advances, and the contact between the striker 14 and the limit switch 15 is released, and the limit switch 16 is turned on.
When the pressure reaches N, the solenoid 31 is energized, and the exhaust device 55 and the degassing device 50 are connected by a self-holding circuit (not shown) to exhaust the gas in the mold cavity 41. Also,
At the same time, the timer 18 operates, and after a predetermined time elapses, the connection between the exhaust device 55 and the degassing device 50 is cut off when the power supply to the solenoid 31 is cut off,
At the same time, the inside of the degassing device 50 is released to the atmosphere.
【００１７】図４に成形試験に使用したリング状金型の
図面を示す。本発明においては、固相率が２０％〜７０
％の半溶融金属Ｍ１を竪型スリーブ２０に挿入し、該竪
型スリーブ２０と金型キャビティ４１を有する金型４２
とを結合した後、該金型キャビティ４１に連結したガス
抜き通路１の終端部にチルベント２を備えた金型用ガス
抜き装置５０を用いて減圧しながら高圧成形する。固相
率が２０％未満であると竪型スリーブ２０とチップ１９
との間隙から吸引された空気が半溶融金属Ｍ１の中に入
り込み成形した後の製品中に空気を巻き込むことにな
り、液体金属を成形する時と同じように良品が得られな
い。固相率が７０％以上であると上述のような空気の巻
き込みはないが、成形そのものがうまくできない。FIG. 4 shows a drawing of the ring-shaped mold used in the molding test. In the present invention, the solid phase ratio is 20% to 70%.
% Of the semi-molten metal M1 is inserted into the vertical sleeve 20 and the mold 42 having the vertical sleeve 20 and the mold cavity 41 is inserted.
Then, high-pressure molding is performed while reducing the pressure by using a mold degassing device 50 provided with a chill vent 2 at the end of the gas vent passage 1 connected to the mold cavity 41. If the solid phase ratio is less than 20%, the vertical sleeve 20 and the tip 19
The air sucked from the gap between the first metal and the second metal enters the semi-molten metal M1 and entrains the air into the formed product, so that a good product cannot be obtained as in the case of forming the liquid metal. If the solid phase ratio is 70% or more, there is no air entrainment as described above, but the molding itself cannot be performed well.
【００１８】また、本発明で言う竪型スリーブ２０とは
鋳造機が据え付けられた床面に対して垂直もしくはそれ
に近い状態で成形用の金型にドッキングする様式のもの
を言い、竪型スリーブ２０の上昇方向と型締め方向が平
行もしくは直角の２種類がある。The vertical sleeve 20 referred to in the present invention is of a type in which the casting machine is docked to a molding die in a state perpendicular to or close to the floor on which the casting machine is installed. And the clamping direction are parallel or perpendicular.
【００１９】本発明で言うガス抜き装置５０は、その構
造、ガス抜き通路１の終端部のチルベント２の形状は特
に限定されるものではない。しかし、本発明で示したガ
ス抜き装置５０は、金型４２の分離面部の金型キャビテ
ィ４１から導かれたガス抜き通路１とその端部で波板状
の狭い間隙を形成するチルベント２から構成されるもの
である。The structure of the gas venting device 50 according to the present invention and the shape of the chill vent 2 at the end of the gas venting passage 1 are not particularly limited. However, the gas venting device 50 shown in the present invention comprises the gas venting passage 1 led from the mold cavity 41 on the separation surface of the mold 42 and the chill vent 2 forming a corrugated narrow gap at its end. Is what is done.
【００２０】表１に図４に示すリング状金型(厚さ１５
ｍｍ)を使用して、種々の射出条件でＪＩＳＡＣ４ＣＨ
合金を成形した成形材の品質を示す。成形は図４に示す
ように半溶融金属Ｍ１を竪型スリーブ２０に挿入し、そ
の後スクイズ鋳造機を用いて行った。成形条件は、メタ
ル圧力を１００ＭＰａとし、射出速度を０．１ｍ／ｓか
ら１．０ｍ／ｓの範囲で選択した。Table 1 shows a ring-shaped mold (having a thickness of 15 mm) shown in FIG.
mm) using JISAC4CH under various injection conditions.
Shows the quality of the formed material from which the alloy was formed. The molding was performed by inserting the semi-molten metal M1 into the vertical sleeve 20 as shown in FIG. 4 and then using a squeeze casting machine. The molding conditions were such that the metal pressure was 100 MPa and the injection speed was in the range of 0.1 m / s to 1.0 m / s.
【００２１】比較例５では、液相率が高いためにガス抜
き装置５０を使用して減圧することにより、竪型スリー
ブ２０とチップ１９の間隙より空気が半溶融金属内に巻
き込まれることになる。比較例６では液相率が低いため
に湯が完全に合流しないために湯境を発生し、かつ外観
が良くない。比較例７ではガス抜き装置５０を使用して
減圧しても、比較例６と同様の結果を示す。比較例８、
比較例９および比較例１０では液相率は３０％、５０
％、７０％を示しているが、ガス抜き装置５０を使用し
て減圧していないために、外観は良いが、湯の合流部に
おいて湯境が発生している。比較例１１では液相率が高
く、湯境は発生していないが、収縮巣、偏析が発生し品
質が良くない。一方、発明例ではいずれも湯境も発生せ
ず外観、内部ともに優れた成形体が得られる。In Comparative Example 5, since the liquid phase ratio is high, the pressure is reduced using the degassing device 50, so that air is drawn into the semi-molten metal from the gap between the vertical sleeve 20 and the tip 19. . In Comparative Example 6, since the liquid phase ratio was low, the hot water did not completely merge, so that a hot water boundary was generated and the appearance was poor. In Comparative Example 7, the same results as in Comparative Example 6 are shown even when the pressure is reduced using the degassing device 50. Comparative Example 8,
In Comparative Examples 9 and 10, the liquid phase ratio was 30% and 50%.
% And 70%, but the appearance is good because the pressure is not reduced by using the degassing device 50, but a hot water boundary occurs at the junction of the hot water. In Comparative Example 11, although the liquid phase ratio was high and no hot water boundary occurred, the quality was not good due to the occurrence of shrinkage cavities and segregation. On the other hand, in any of the invention examples, a molded article excellent in both appearance and inside is obtained without any hot water boundary.
【００２２】[0022]
【表１】 [Table 1]
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明に係わる半溶融金属の成形方法では、固相率が２
０〜７０％の半溶融金属を竪型スリーブに挿入し、該ス
リーブと製品部のキャビティを有する金型とを結合した
後、該金型キャビティに連結したガス抜き通路の終端部
にチルベントを備えた金型用ガス抜き装置を用いて減圧
しながら高圧成形するこにより空気巻き込み、湯境など
のない微細な初晶が液相中に分散した均一な組織を有す
る半溶融金属の成形体が得られる。As is apparent from the above description,
In the method for molding a semi-molten metal according to the present invention, the solid fraction is 2%.
After inserting the 0-70% semi-molten metal into the vertical sleeve, coupling the sleeve with the mold having the cavity of the product part, a chill vent is provided at the end of the gas vent passage connected to the mold cavity. Air entrainment by high-pressure molding while reducing pressure using a mold degassing device to obtain a semi-molten metal compact having a uniform structure in which fine primary crystals without a hot boundary are dispersed in the liquid phase. Can be
【図１】本発明に係わるガス抜き装置の縦断面図であ
る。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a degassing device according to the present invention.
【図２】本発明に係わるガス抜き装置の正面図である。FIG. 2 is a front view of a degassing device according to the present invention.
【図３】本発明に係わる半溶融金属成形装置の全体図で
ある。FIG. 3 is an overall view of a semi-solid metal forming apparatus according to the present invention.
【図４】本発明に係わる成形試験に用いたリング状金型
の正面図である。FIG. 4 is a front view of a ring-shaped mold used in a molding test according to the present invention.
【図５】本発明に係わる半溶融金属を竪型スリーブに挿
入するときの説明図である。FIG. 5 is an explanatory view when a semi-molten metal according to the present invention is inserted into a vertical sleeve.
１ ガス抜き通路 ２ チルベント ３ 連結ガス通路 ４ 排気ブロック ５ ガス排出孔 １０ 射出シリンダ １１ ピストンロッド １２ カップリング １３ プランジャロッド １４ ストライカ １６ リミットスイッチ １８ タイマ １９ チップ ２０ 竪型スリーブ ３１ ソレノイド ３２ 配管 ３３ 真空ポンプ ４０ 金属容器 ４１ 金型キャビティ ４２ 金型 ４２Ａ 可動金型 ４２Ｂ 固定金型 ５０ ガス抜き装置 ５５ 排気装置 ６０ 射出装置 １００ 半溶融金属成形装置 Ｍ１ 半溶融金属 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas vent passage 2 Chill vent 3 Connecting gas passage 4 Exhaust block 5 Gas exhaust hole 10 Injection cylinder 11 Piston rod 12 Coupling 13 Plunger rod 14 Striker 16 Limit switch 18 Timer 19 Tip 20 Vertical sleeve 31 Solenoid 32 Piping 33 Vacuum pump 40 Metal container 41 Mold cavity 42 Mold 42A Movable mold 42B Fixed mold 50 Degassing device 55 Exhaust device 60 Injection device 100 Semi-molten metal forming device M1 Semi-molten metal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 恒夫 山口県宇部市大字小串沖の山1980番地 宇 部興産株式会社宇部機械・エンジニアリン グ事業所内 (72)発明者 石橋 直樹 山口県宇部市大字小串沖の山1980番地 宇 部興産株式会社宇部機械・エンジニアリン グ事業所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Tsuneo Ueno 1980, Ogushi-oki, Ube City, Ube City, Yamaguchi Prefecture Ube Industries, Ltd.Ube Machinery and Engineering Office (72) Inventor Naoki Ishibashi, Obe City, Ube City, Yamaguchi Prefecture 1980 Okinoyama Ube Machinery & Engineering Office
Claims (2)
竪型スリーブに挿入し、該スリーブと製品部のキャビテ
ィを有する金型とを結合した後、該金型キャビティ内の
ガスをガス抜き通路からガス抜き装置を通って減圧手段
で減圧しながら半溶融金属を高圧成形することを特徴と
する半溶融金属の成形方法。1. A semi-molten metal having a solid phase ratio of 20% to 70% is inserted into a vertical sleeve, and the sleeve is joined to a mold having a cavity of a product part. Forming a semi-molten metal under high pressure while depressurizing the semi-molten metal from a gas vent passage through a gas venting device by a pressure reducing means.
端部にチルベントを備えたガス抜き装置を用い、減圧手
段で減圧しながら半溶融金属を高圧成形することを特徴
とする請求項１記載の半溶融金属の成形方法。2. A semi-molten metal is formed under high pressure while depressurizing by a depressurizing means, using a degassing device provided with a chill vent at the end of a degassing passage from a mold cavity. Method for forming semi-molten metal.
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1998
- 1998-09-08 JP JP10253439A patent/JP2000084651A/en active Pending
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