JP2000140999A - 半凝固ビレットの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、るつぼに収容された溶湯を結晶粒の
微細化及び脱ガスがなされた固液共存状態に移行させる
ことができ、超音波ホーンの引き抜き形状の空洞が残ら
ず、空洞が残ることを起因とする酸化膜及び空気を含有
することを回避でき、半凝固鋳造用の材料として物性を
高めた半凝固ビレットの製造方法を提供することを目的
とする。 【解決手段】本発明の半凝固ビレットの製造方法は、る
つぼ３に収容された溶湯２ａに超音波ホーン５を接触さ
せた状態で超音波ホーン５の振動を溶湯２ａに付与する
ことにより半凝固ビレット２を製造する方法において、
前記半凝固ビレット２に空洞が残ることを防止する空洞
防止手段６を用いつつ超音波ホーン５を半凝固ビレット
２から除去することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半凝固鋳造装置に
よりダイカスト製品を半凝固鋳造する場合の材料として
用いられる半凝固ビレットの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、溶湯から半凝固ビレットを製造
する場合、固液共存域での結晶粒を微細化及び脱ガスす
ることを目的としてその製造過程で超音波ホーンの振動
を溶湯に付与することが知られている。例えば、特開平
８−２４３７０７号公開公報や、特開平４−１５８９５
２号公開公報には、容器内やビレットケース内の溶湯に
浸漬させた超音波ホーンを用いる方式や、ビレットケー
スの外底部側に配置した超音波ホーンを用いる方式など
が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、溶湯に浸漬さ
せた超音波ホーンを用いる方式の場合には、例えば図１
０に示されるように、製造された直後の半凝固ビレット
２Ｅから超音波ホーン５を引き抜く工程で、引き抜く前
に超音波ホーン５が存在していた領域にその引き抜き形
状の空洞（穴）２０ｅが残り、かつ内周壁２２ｅに沿っ
て酸化膜２３ｅ（黒太線参照）が生成される。

【０００４】そして図１１に示されるように、前記空洞
２０ｅの開口２１ｅ部分の内周壁２２ｅが崩れ、酸化膜
２３ｅ及び空気を巻き込み含有した状態となる。この半
凝固ビレット２Ｅを用いて製造されたダイカスト製品
は、酸化膜２３ｅ及び空気が含有する領域部分で充分な
強度が得られない。また、ビレットケースの外底部側に
配置した超音波ホーンを用いる方式の場合には、超音波
ホーンからの振動がビレットケースを介して間接的に溶
湯に付与されるものであるため、溶湯全体に振動を伝達
できず、固液共存域での結晶粒の微細化を確実（充分）
になし得ることを困難とする。

【０００５】本発明は、前記問題点に鑑みなされたもの
で、るつぼに収容された溶湯を結晶粒の微細化及び脱ガ
スがなされた固液共存状態に移行させることができ、超
音波ホーンの引き抜き形状の空洞が残らず、空洞が残る
ことを起因とする酸化膜及び空気を含有することを回避
でき、半凝固鋳造用の材料として物性を高めた半凝固ビ
レットの製造方法を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の半凝固ビレット
の製造方法は、るつぼに収容された溶湯に超音波ホーン
を接触させた状態で該超音波ホーンの振動を該溶湯に付
与することにより半凝固ビレットを製造する方法におい
て、前記半凝固ビレットに空洞が残ることを防止する空
洞防止手段を用いつつ超音波ホーンを該半凝固ビレット
から除去することを特徴とする。

【０００７】本発明の半凝固ビレットの製造方法による
と、るつぼに収容された溶湯からの製造過程で固液共存
域の結晶粒を微細化できるとともに、超音波ホーンの引
き抜き形状の空洞が残らず、酸化膜及び空気を含有する
ことがなく、半凝固鋳造用の材料として物性を高めた半
凝固ビレットを製造することができる。この半凝固ビレ
ットを材料として用い、半凝固鋳造されたダイカスト製
品は、酸化膜及び空気などを含有せず、かつ結晶粒の細
かい、良好な組織が得られ強度、品質に優れる。

【０００８】

【発明の実施の形態】前記空洞防止手段は、前記請求項
１の記載において、前記るつぼに収容された前記溶湯の
液面に前記超音波ホーンを接触させて前記溶湯に振動を
付与しつつ前記溶湯を前記るつぼ内に追加し、該液面の
上昇に伴って該超音波ホーンを上昇させる構成とするこ
とができる。

【０００９】この場合には、るつぼ内に追加されること
による液面の上昇により目的とする所定容積に到達する
までの間、超音波ホーンが前記上昇する液面に接触した
状態を保持するように追従して上昇するため、溶湯が固
液共存状態になる過程で超音波ホーンを埋めることがな
く、かつ埋め込み後の超音波ホーンの抜き取り操作が皆
無となるため、超音波ホーンの抜き取りによる空洞を発
生させずに半凝固ビレットを製造することができる。

【００１０】前記空洞防止手段は、前記請求項２の記載
において、前記液面及び前記超音波ホーンの上昇速度を
同期させる同期装置をもつ構成とすることができる。こ
の場合には、るつぼ内に追加されることによる液面の上
昇により目的とする所定容積に到達するまでの間、同期
装置によって上昇速度を同期させるため、超音波ホーン
が前記上昇する液面に接触した状態を保持し上昇させる
ことができ、溶湯が固液共存状態になる過程で超音波ホ
ーンを埋めることがなく、かつ埋め込み後の超音波ホー
ンの抜き取り操作が皆無となるため、超音波ホーンの抜
き取りによる空洞を発生させずに半凝固ビレットを製造
することができる。

【００１１】前記空洞防止手段は、前記請求項１の記載
において、前記超音波ホーンを前記溶湯に浸漬して振動
を付与することで溶湯を固液共存状態とし、固液共存状
態の溶湯の表面を加圧しながら該超音波ホーンを引き抜
く構成とすることができる。この場合には、超音波ホー
ンからの振動が有効に作用する領域の溶湯が、浸漬領域
にある超音波ホーンに接触したままの状態を保持しなが
ら前記超音波ホーンの上昇に同期して最高位置の液面に
到達する。

【００１２】このため、固液共存状態の溶湯から超音波
ホーンを引き抜いても、超音波ホーンが浸漬されていた
領域に空洞を形成せずにすみ、かつるつぼの収容部内に
予め流し込まれた溶湯の全収容量の最深部から最上部ま
での全領域で微細化及び脱ガスが良好になされた固液共
存状態とすることができる。前記空洞防止手段は、前記
請求項１の記載において、前記超音波ホーンを前記溶湯
に浸漬して振動を付与することで該溶湯を固液共存状態
とし、前記るつぼに振動を付与しつつ、該超音波ホーン
を固液共存状態の溶湯から引き抜く構成とすることがで
きる。

【００１３】この場合には、るつぼに振動を付与するに
伴い、固液共存状態の溶湯に浸漬している領域から超音
波ホーンを抜くと、これと同時に固液共存状態の溶湯の
自重の作用によって、前記領域にある固液共存状態の溶
湯が超音波ホーンに接触したままの状態を保持しながら
前記超音波ホーンの上昇に同期して最高位置の液面に到
達する。

【００１４】このため、固液共存状態の溶湯から超音波
ホーンを引き抜いても、超音波ホーンが浸漬されていた
領域に空洞を形成せずにすみ、かつるつぼの収容部内に
予め流し込まれた溶湯の全収容量の最深部から最上部ま
での全領域で微細化及び脱ガスが良好になされた固液共
存状態とすることができる。なお、前記同期装置として
は、超音波ホーンを溶湯の液面の上昇に同期させる方式
や、前記方式とは逆に溶湯を超音波ホーンの上昇に同期
させる方式などを用いることができる。

【００１５】また、前記固液共存状態の溶湯に浸漬して
いた超音波ホーンを引き抜く場合、固液共存状態の溶湯
の液面を加圧するには、物理的あるいは機械的に加圧す
ることができる。物理的に加圧する場合には、例えば、
超音波ホーンを固液共存状態の溶湯から引き抜き時に、
圧力気体を固液共存状態の溶湯の液面に作用させる。す
ると、前記液面以下において超音波ホーンの外周部に接
触する領域の固液共存状態の溶湯が前記外周部に密着す
るように付勢され、かつ超音波ホーンの上昇速度に同期
して上昇するため、超音波ホーンが引き抜かれた後の半
凝固ビレットに、超音波ホーン形状の空洞が形成されな
い。

【００１６】前記圧力気体としては、溶湯の酸化を促進
しないことを考慮してアルゴン等の不活性ガスなどを用
いることが好ましい。機械的に加圧する場合には、例え
ば、るつぼ内で固液共存状態の溶湯の表面に接触し押圧
可能な平坦な押圧面をもつものであれば、板状、棒状、
有底筒状などの押圧部材と、押圧部材をるつぼの軸心方
向に沿って往復移動可能に保持するとともに付勢する駆
動部とよりなる装置を用いることができる。前記駆動部
としては、油圧シリンダー、エアーシリンダー、モータ
ーなどを用いることができる。

【００１７】前記るつぼに振動を付与するには、超音
波、機械的振動を用いることができる。前記超音波ホー
ンとしては、最大縦変位：５〜２０μ、共振周波数１０
〜３０ｋＨｚの振動が得られるものを用いることができ
る。るつぼ内の溶湯を固液共存状態に保持するには、る
つぼの外部に配置される加熱装置が用いられる。

【００１８】前記加熱装置としては、溶湯が固液共存状
態となる温度領域にまで冷却された場合、前記温度領域
に加熱可能な性能あるいは、固体状態にある金属素材
（一旦、溶融された後、冷却されて固体となったものも
含む）を固液共存状態の溶湯となる温度領域に加熱可能
な性能を備えたものである。すなわち、加熱装置は、る
つぼ内の金属素材を固液共存状態に保持できる温度に加
熱、保持できる性能を備えたものであればよい。

【００１９】前記加熱装置の性能としては、例えば、金
属素材の種類毎にその固液共存状態を保持するに必要な
温度が異なることを考慮して数種類の金属素材に幅広く
対応できるものや、あるいは一種類の金属素材に対応で
きるものなどを用いることができる。加熱装置として
は、誘導加熱コイルを備えたものや、ガス加熱のものな
どを用いることができる。

【００２０】

【実施例】（実施例１）実施例１の半凝固ビレットの製
造方法（以下、製造方法と称す）を、図１〜図３に基づ
き、金属素材として用いたアルミニュウム合金を予め溶
融した溶湯２ａ（図１参照）に対し、振動を付与しつつ
固液共存状態の半凝固ビレット２（図３参照）を製造す
る場合を説明する。

【００２１】実施例１の製造方法は、図１に概略を示す
製造装置１が用いられる。この製造装置１は、アルミニ
ュウム合金を素材として溶融した溶湯２ａを収容するる
つぼ３と、るつぼ３内の溶湯２ａを加熱する加熱装置４
と、溶湯２ａに振動を付与する超音波ホーン５と、空洞
防止手段６とよりなる。るつぼ３は、黒鉛製の断面略Ｕ
字状の有底筒体で、上方開口３０から内底面３１まで所
定の深さに設定された収容部３２をもつ。収容部３２
は、製造目的とする半凝固ビレット２（図３参照）の容
積より所定量大きい容積を形成する。 このるつぼ３
は、図略の保持部材によって正立位置及び倒立位置に変
位可能に保持されており、収容部３２内で製造された後
の半凝固ビレット２を図略の半凝固鋳造装置に搬送ある
いは投入可能である。

【００２２】るつぼ３の上方開口部３０の近くには、溶
湯２ａを収容したラドル（取鍋）３ａが配置されてい
る。ラドル３ａは、前記上方開口部３０に溶湯２ａを流
し込みできる位置に搬送移動可能であり、前記搬送移動
及び定量の溶湯２ａをるつぼ３の収容部３２に流し込み
できるよう揺動、傾斜角度を制御できる図略の駆動部を
備える。

【００２３】加熱装置４は、るつぼ３の周囲に所定の間
隔をｗ１を隔てその軸方向に沿って筒状に配置され、収
容部３２に収容された溶湯２ａを固液共存状態とするこ
とができる温度に加熱可能な高周波加熱コイル４０と、
高周波加熱コイル４０への電気的出力を目的に応じた値
にコントロールする図略の制御部を備える。なお、加熱
装置４とるつぼ３との間隔ｗ１は、るつぼ３の収容部３
２内に収容された溶湯２ａに対し、間接的に強制冷却
（溶湯２ａの温度約７００℃から、固液共存状態を保持
できる温度領域５８０℃〜６２０℃にまで温度低下）す
ることが可能となるように、冷却用エアー通路３ｂを形
成する。冷却用エアー通路３ｂへの冷却用エアー３ｃの
送風は、図略のコンプレッサーや、同送風機などが用い
られる。

【００２４】超音波ホーン５は、略円柱状のものであ
り、上部５０を図略の超音波振動発振装置の振動子に連
動するように固定され、下端面５１（図１参照）に接触
する溶湯２ａに対し、固液共存状態で所定の深さ及び周
域を微細化することができる振動（最大縦変位：５〜２
０μ、共振周波数１０〜３０ｋＨｚ）を付与する機能を
もつ。

【００２５】この超音波ホーン５は、後記する空洞防止
手段６の駆動部６２により上下往復移動（図１の矢印Ｙ
１、Ｙ２参照）可能に保持され、かつるつぼ３の収容部
３２内の所定の深さ位置に移動及び移動停止できる。空
洞防止手段６は、ラドル３ａ内の溶湯２ａを前記るつぼ
３の収容部３２内へ追加するに伴い、ラドル３ａ内の溶
湯２ａの単位時間当たりの減少量（減少量及び減少速
度）を検出するセンサ６０と、センサ６０から出力され
た電気信号を受け、予め設定され入力された記憶値と比
較演算する演算装置６１と、前記比較演算した結果を演
算装置６１から信号として出力された作動指令に基づ
き、溶湯２ａの単位時間当たりの追加量（追加量及び追
加速度）に相当する液面の上昇速度に同期させて超音波
ホーン５を機械的に矢印Ｙ２方向に連動する駆動部６２
とよりなる。

【００２６】すなわち、前記空洞防止手段６は、ラドル
３ａからるつぼ３の収容部３２内に追加される溶湯２ａ
の量に応じて収容部３２内で上昇する液面に、超音波ホ
ーン５の下端面５１を接触させた状態に保持しつつ、液
面の上昇速度に同期させて超音波ホーン５を上昇する機
能を備える。次いで、前記のように構成された半凝固ビ
レット製造装置１を用い、ラドル３ａからるつぼ３の収
容部３２内へ流し込まれる溶湯２ａを数回に分けて追加
し、かつ加熱装置４により固液共存状態に保持できる温
度に加熱するとともに、追加量分毎に超音波ホーン５か
ら振動を付与することによって微細化し、図３に示す目
的とする容量の半凝固ビレット２を製造する場合を説明
する。

【００２７】まず、予め、ラドル３ａから７００℃以上
の溶湯２ａがるつぼ３の収容部３２内に流し込まれる。
ラドル３ａからるつぼ３の収容部３２内に初期収容量ｈ
１分の溶湯２ａが流し込まれることによって初期液面Ｈ
１が形成される。この溶湯２ａの初期収容量ｈ１は、る
つぼ３の収容部３２内で超音波ホーン５からの振動が有
効に作用する範囲である。

【００２８】すなわち、超音波ホーン５から溶湯２ａに
付与される振動によって、目的とする平均粒径に微細化
できる有効深さ領域に見合う量の初期収容量ｈ１分（こ
の溶湯２ａの量は、容積で比較し製造目的とする半凝固
ビレット２の約１／１０）である。一方、加熱装置４の
高周波加熱コイル４０は、るつぼ３の収容部３２内で７
００℃以上の溶湯２ａを強制的に冷却し固液共存状態に
移行させたとき、この固液共存状態を保持するために必
要とする温度領域５８０℃〜６２０℃に保温できるよう
に、予め図略の制御部により電気的出力をコントロール
される。

【００２９】ここで、７００℃以上の溶湯２ａは、超音
波ホーン５から振動（最大縦変位：５〜２０μ、共振周
波数１０〜３０ｋＨｚ）を付与されつつ、るつぼ３と加
熱装置４との間の冷却用エアー通路３ｂに、図略の供給
源から約２分ほど送風された冷却用エアー３ｃにより間
接的に強制冷却されてムラなく温度低下するとともに、
高周波加熱コイル４０により前記固液共存状態を得るた
めに必要とする温度領域５８０℃〜６２０℃の範囲内に
保持される。

【００３０】そして初期収容量ｈ１分の溶湯２ａは、前
記温度低下の過程で超音波ホーン５からほぼ振動がおよ
ぶ範囲で対流を発生するとともに、振動により微細化及
び脱ガスが良好になされた固液共存状態となる。この
後、引き続きるつぼ３の収容部３２内に前記初期収容量
ｈ１に加えてラドル３ａから溶湯２ａの追加が開始され
る。これと同時に、超音波ホーン５は、空洞防止手段６
Ａのセンサ６０により検出されたラドル３ａ内の溶湯２
ａの減少量及び減少速度に対応する演算装置６１からの
指令に基づき駆動する駆動部６２に連動し、前記溶湯２
ａの液面の上昇に同期して同じ速さ（例えば、超音波ホ
ーン５を駆動部６２により０．１〜１０ｃｍ／秒の速
さ）で上昇する。

【００３１】従って、超音波ホーン５は、溶湯２ａの追
加により前記初期液面Ｈ１から上昇する液面に追従し、
追加収容量ｈ２に到達することによって形成された追加
液面Ｈ２に下端面５１を接触させた状態に保持される。
この状態で、追加収容量ｈ２分の溶湯２に対し、前記初
期収容量ｈ１分の溶湯２に施した工程（固液共存状態と
なる温度領域に移行するように強制冷却すること、及び
溶湯２ａの液面の上昇に同期して同じ速さで上昇する超
音波ホーン５による振動の付与）を施し、微細化及び脱
ガスが良好になされた固液共存状態とすることができ
る。

【００３２】なお、この場合、超音波ホーン５は、その
下端面５１を溶湯２ａの追加による上昇する液面に接触
した状態を保ちながら追従し、追加液面Ｈ２に到達させ
ることができるため、ラドル３ａからるつぼ３の収容部
３２内に溶湯２ａの追加を開始すると同時に、前記固液
共存状態とするための前記工程を施すことにより、半凝
固ビレット１の製造時間を短縮し得る。

【００３３】この後、引き続きるつぼ３の収容部３２内
に前記追加収容量ｈ２に加えてラドル３ａから溶湯２ａ
の追加が開始され、前記追加液面Ｈ２より高い位置の製
造目的とする最終液面Ｈに到達する追加収容量ｈ３分の
溶湯２ａで満たされる。これと同時に、追加収容量ｈ３
分の溶湯２ａには、前記追加収容量ｈ２の溶湯２ａと同
様の前記工程が繰り返し施こされ、かつ追加収容量ｈ３
分の溶湯２ａを微細化及び脱ガスが良好になされた固液
共存状態とすることができる。

【００３４】このよう実施例１の製造方法によれば、る
つぼ３の収容部３２内の溶湯２ａは、超音波ホーン５か
らの振動による効果が及ぶ範囲の領域を満たすよう予め
設定された初期収容量ｈ１分、追加収容量ｈ２分、ｈ３
分の順で段階的に増量されながら、それぞれ前記段階的
領域で溶湯２ａの液面の上昇速度に同期させた超音波ホ
ーン５の下端面５１に溶湯２ａの液面に接触させた状態
で振動を付与されて固液共存状態に移行し、目的とする
容量の半凝固ビレット２として製造される。

【００３５】実施例１の製造方法により製造された半凝
固ビレット２は、その製造過程で超音波ホーン５から付
与された振動によって微細化及び脱ガスが良好になされ
るとともに、超音波ホーン５形状の空洞が残らず、空洞
が残ることが起因となる酸化膜及び空気の含有がなく、
半凝固鋳造用の材料として物性を向上し得る。従って、
前記半凝固ビレット２を材料として用い、半凝固鋳造さ
れたダイカスト製品は、酸化膜及び空気などを含有せ
ず、かつ結晶粒の細かい、良好な組織が得られ強度、品
質に優れる。

【００３６】（変形例）なお、前記空洞防止手段６の変
形例として、ラドル３ａ内の溶湯２ａの単位時間当たり
の減少量（減少量及び減少速度）を検出するセンサ６０
の代わりに、ラドル３ａからるつぼ３の収容部３２内に
追加される溶湯２ａの量に応じて収容部３２内で上昇す
る液面の高さ位置の変化を測定、検出するレーザー変位
計を用い、かつこの測定値に対応して演算装置６１及び
駆動部６２を作動し、液面の上昇速度に同期させて超音
波ホーン５を機械的に矢印Ｙ２方向に連動することもで
き、この場合も、前記実施例１と同じ効果を得ることが
できる。

【００３７】（実施例２）実施例２の半凝固ビレットの
製造方法（以下、製造方法と称す）は、図４、図５に示
されるように、空洞防止手段６Ａを備えた製造装置１Ａ
を用い、超音波ホーン５を溶湯２ａに浸漬して振動を付
与することで溶湯２ａを固液共存状態とし、固液共存状
態の溶湯２ａの表面を圧力気体６５ａで加圧しながら超
音波ホーン５を引き抜くこと以外は、前記実施例１の製
造方法と同じである。

【００３８】従って、実施例２では、実施例１の場合と
同じ構成部分には同符号を付し、その説明を省略する。
実施例２の製造方法で用いる空洞防止手段６Ａは、超音
波ホーン５を上下往復移動（矢印Ｙ１、Ｙ２参照）可能
に保持し、かつるつぼ３の収容部３２内の所定の深さ位
置に移動及び移動停止できる駆動装置６２ａと、るつぼ
３の収容部３２を気密に覆う密閉部材６３ａと、この密
閉部材６３ａで気密に保持された状態の空間ｅに図略の
供給源からの圧力気体６５ａを供給し、溶湯２の液面に
加圧作用させる時期（タイミング）及び気体圧力をコン
トロールする制御部６４ａとを備える。

【００３９】実施例２の製造方法では、まず、予め、製
造目的とする半凝固ビレット２の容量に相当する溶湯２
ａがラドル３ａからるつぼ３の収容部３２内に流し込ま
れる。すると、るつぼ３の収容部３２内には、流し込ま
れた溶湯２ａの収容量ｈ４（図４参照）により初期液面
Ｈ４が形成される。

【００４０】そして、超音波ホーン５は、その下端面５
１から振動を溶湯２ａに付与した場合、振動が有効に作
用する（微細化した固液共存状態となし得る）深さまで
沈め、いわゆる浸漬した状態に保持される。この超音波
ホーン５の下端面５１と、るつぼ３の収容部３２の内底
面３１との間隔ａ１は、前記実施例１の初期液面Ｈ１
（図１参照）にほぼ同じである。

【００４１】そして、るつぼ３の収容部３２の７００℃
以上の溶湯２ａは、実施例１の場合と同じように、超音
波ホーン５からの振動（最大縦変位：５〜２０μ、共振
周波数１０〜３０ｋＨｚ）を付与されつつ、るつぼ３と
加熱装置４との間の冷却用エアー通路３ｂに、図略の供
給源から約２分ほど送風された冷却用エアー３ｃにより
間接的に強制冷却されてムラなく温度低下するととも
に、高周波加熱コイル４０により前記固液共存状態を得
るために必要とする温度領域５８０℃〜６２０℃の範囲
内に保持し固液共存状態に移行させる。

【００４２】すると、超音波ホーン５の下端面５１と、
るつぼ３の収容部３２の内底面３１との間隔ａ１に存在
する下層領域の溶湯２ａは、前記温度低下により固液共
存状態に移行する過程において、下層領域で超音波ホー
ン５からほぼ振動がおよぶ範囲で対流を発生するととも
に、振動により微細化及び脱ガスが良好になされた固液
共存状態となる。

【００４３】この後、引き続き初期液面Ｈ４に約１３Ｋ
ｇ／ｃｍ²の圧力気体６５ａを付与しつつ、超音波ホー
ン５を駆動装置６２ａにより０．１〜１０ｃｍ／秒の速
さで上昇（矢印Ｙ２参照）させる。すると、超音波ホー
ン５の下端面５１からの振動が有効に作用する溶湯２ａ
の領域が、下端面５１に接触したままの状態を保持しな
がら前記超音波ホーン５の上昇に同期して最終液面Ｈに
到達する位置に上昇する。

【００４４】このため、固液共存状態の溶湯２ａから超
音波ホーン５を引き抜いても、超音波ホーン５が浸漬さ
れていた領域に空洞を形成せずにすみ、かつるつぼ３の
収容部３２内に流し込まれた溶湯２ａの収容量ｈ４の最
深部から最上部までの全領域が微細化及び脱ガスが良好
になされた固液共存状態とすることができる。従って、
実施例２の製造方法によれば、実施例１の製造方法と同
じ効果を得ることができる。

【００４５】（実施例３）実施例３の半凝固ビレットの
製造方法（以下、製造方法と称す）は、図６、図７に示
されるように、空洞防止手段６Ｂを備えた製造装置１Ｂ
を用い、超音波ホーン５を溶湯２ａに浸漬して振動を付
与することで溶湯２ａを固液共存状態とし、固液共存状
態の溶湯２ａの表面をリング状押圧部材６７ｂで加圧し
ながら超音波ホーン５を引き抜くこと以外は、前記実施
例２の製造方法と同じである。

【００４６】従って、実施例３では、実施例２の場合と
同じ構成部分には同符号を付し、その説明を省略する。
実施例３の製造方法で用いる空洞防止手段６Ｂは、図略
の保持部材に固定され、ピストン軸６６ｂを出没自在に
保持するシリンダー装置６５ｂと、前記ピストン軸６６
ｂの先端に装着されたリング状押圧部材６７ｂとを備え
る。シリンダー装置６５ｂは、リング状押圧部材６７ｂ
が溶湯２ａの液面に作用する時期（タイミング）及び圧
力をコントロールできる。

【００４７】実施例３の製造方法では、前記実施例２の
場合に用いられた、固液共存状態の溶湯２ａの表面に圧
力気体６５ａを付与する代わりに、押圧部材６７ｂで加
圧することによって実施例２の製造方法と同じ効果を得
ることができる。 （実施例４）実施例４の半凝固ビレットの製造方法（以
下、製造方法と称す）は、図８、図９に示されるよう
に、空洞防止手段６Ｃを備えた製造装置１Ｃを用い、超
音波ホーン５を溶湯２ａに浸漬して振動を付与すること
で溶湯２ａを固液共存状態とし、実施例２及び３のよう
に、圧力気体６２ａの気体圧力あるいは押圧部材６７ｂ
の圧力を固液共存状態の溶湯２ｂの表面に加圧する代わ
りに、るつぼに振動を付与しつつ、超音波ホーン５を固
液共存状態の溶湯２ｂから引き抜くこと以外は、前記実
施例２及び３の実施例２の製造方法と同じである。

【００４８】従って、実施例４では、実施例２及び３の
場合と同じ構成部分には同符号を付し、その説明を省略
する。実施例４の製造方法で用いる空洞防止手段６Ｃ
は、るつぼ３に振動を付与する振動装置６８ｃがるつぼ
３の外底部３３に着脱自在に連接して設置される。振動
装置６８ｃとしては、ユーラスモーターによる加振装置
が用いられる。

【００４９】超音波ホーン５を固液共存状態の溶湯２ｂ
から引き抜くとき、振動装置６８ｃによってるつぼ３に
振動を付与すると、固液共存状の溶湯２ａは自重によっ
て超音波ホーン５の上昇に同期し移動し、かつ超音波ホ
ーン５の下端面５１との接触状態を保持しつつ液面Ｈに
到達するまで上昇する。このため、固液共存状態の溶湯
２ａから超音波ホーン５を引き抜いても、超音波ホーン
５が浸漬されていた領域に空洞を形成せずにすみ、かつ
るつぼ３の収容部３２内に流し込まれた溶湯２ａの収容
量ｈ４の最深部から最上部までの全領域が微細化及び脱
ガスが良好になされた固液共存状態とすることができ
る。

【００５０】従って、実施例４の製造方法によれば、実
施例１の製造方法と同じ効果を得ることができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明の半凝固ビレットの製造方法によ
ると、るつぼに収容された溶湯からの製造過程で固液共
存域の結晶粒を微細化できるとともに、超音波ホーンの
引き抜き形状の空洞が残らず、酸化膜及び空気を含有す
ることがなく、半凝固鋳造用の材料として物性を高めた
半凝固ビレットを製造することができる。

【００５２】製造された半凝固ビレットは、半凝固鋳造
方法によりダイカスト製品を半凝固鋳造する場合におい
て、製造直後に半凝固状態で用いたり、あるいは一旦、
全体が凝固した後、必要とする時期に固液共存域まで再
加熱し半凝固状態で用いたりすることができる。この半
凝固ビレットを材料として用い、半凝固鋳造されたダイ
カスト製品は、酸化膜及び空気などを含有せず、かつ結
晶粒の細かい、良好な組織が得られ強度、品質に優れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の半凝固ビレットの製造方法を施す場
合に用いる半凝固ビレット製造装置を示し、かつ初回に
固液共存状態となされる量の溶湯がるつぼの収容部に収
容され、溶湯の液面と超音波ホーンの下端面とが接触し
た状態を示す概略断面図。

【図２】図１の半凝固ビレット製造装置におけるるつぼ
内にラドルから最終回の追加による溶湯の上昇液面と、
前記上昇液面に下端面が接触したまま、同期して移動し
た超音波ホーンの位置関係を示す概略断面図。

【図３】実施例１の半凝固ビレットの製造方法により製
造された半凝固ビレットの概略を示す正面図。

【図４】実施例２の半凝固ビレットの製造方法を施す場
合に用いる半凝固ビレット製造装置を示し、かつ初回に
固液共存状態となされる量の溶湯がるつぼの収容部に収
容され、溶湯の液面と超音波ホーンの下端面とが接触し
た状態を示す概略断面図。

【図５】図４の半凝固ビレット製造装置におけるるつぼ
内にラドルから最終回の追加による溶湯の上昇液面と、
前記上昇液面に下端面が接触したまま、同期して移動し
た超音波ホーンの位置関係を示す概略断面図。

【図６】実施例３の半凝固ビレットの製造方法を施す場
合に用いる半凝固ビレット製造装置を示し、かつ初回に
固液共存状態となされる量の溶湯がるつぼの収容部に収
容され、溶湯の液面と超音波ホーンの下端面とが接触し
た状態を示す概略断面図。

【図７】図６の半凝固ビレット製造装置におけるるつぼ
内にラドルから最終回の追加による溶湯の上昇液面と、
前記上昇液面に下端面が接触したまま、同期して移動し
た超音波ホーンの位置関係を示す概略断面図。

【図８】実施例４の半凝固ビレットの製造方法を施す場
合に用いる半凝固ビレット製造装置を示し、かつ初回に
固液共存状態となされる量の溶湯がるつぼの収容部に収
容され、溶湯の液面と超音波ホーンの下端面とが接触し
た状態を示す概略断面図。

【図９】図８の半凝固ビレット製造装置におけるるつぼ
内にラドルから最終回の追加による溶湯の上昇液面と、
前記上昇液面に下端面が接触したまま、同期して移動し
た超音波ホーンの位置関係を示す概略断面図。

【図１０】従来の半凝固ビレットの製造方法により製造
された半凝固ビレットの概略を示す断面図。

【図１１】図１０における半凝固ビレットエアー及び酸
化膜の巻き込み状態の概略を示す断面図。

【符号の説明】

１…装置 ２ａ…溶湯 ２…半凝
固ビレット ３…るつぼ ３２…収容部 ４…加熱装置 ４０…高周波加熱コイル ５…超音波ホーン ６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ…空洞
防止手段

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 3/02 Ｃ２２Ｆ 3/02 // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８１ 1/00 ６８１ ６９２ ６９２Ｚ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】るつぼに収容された溶湯に超音波ホーンを
   接触させた状態で該超音波ホーンの振動を該溶湯に付与
   することにより半凝固ビレットを製造する方法におい
   て、 前記半凝固ビレットに空洞が残ることを防止する空洞防
   止手段を用いつつ超音波ホーンを該半凝固ビレットから
   除去することを特徴とする半凝固ビレットの製造方法。
2. 【請求項２】前記空洞防止手段は、前記るつぼに収容さ
   れた前記溶湯の液面に前記超音波ホーンを接触させて前
   記溶湯に振動を付与しつつ前記溶湯を前記るつぼ内に追
   加し、該液面の上昇に伴って該超音波ホーンを上昇させ
   る前記請求項１記載の半凝固ビレットの製造方法。
3. 【請求項３】前記空洞防止手段は、前記液面及び前記超
   音波ホーンの上昇速度を同期させる同期装置をもつ前記
   請求項２記載の半凝固ビレットの製造方法。
4. 【請求項４】前記空洞防止手段は、前記超音波ホーンを
   前記溶湯に浸漬して振動を付与することで該溶湯を固液
   共存状態とし、固液共存状態の溶湯の表面を加圧しなが
   ら該超音波ホーンを引き抜く前記請求項１記載の半凝固
   ビレットの製造方法。
5. 【請求項５】前記空洞防止手段は、前記超音波ホーンを
   前記溶湯に浸漬して振動を付与することで該溶湯を固液
   共存状態とし、前記るつぼに振動を付与しつつ、該超音
   波ホーンを固液共存状態の溶湯から引き抜く前記請求項
   １記載の半凝固ビレットの製造方法。