JP2000263213A - ロール式セミソリッド加工法およびその加工装置 - Google Patents
ロール式セミソリッド加工法およびその加工装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高品質の鋳造製品を安価に製造できるロール
式セミソリッド加工法を提供する。 【解決手段】 液相線温度より僅かに高い所定温度に保
持した合金溶湯Ａを急冷して初晶を生成させる工程、前
記初晶が生成した合金溶湯Ｂを徐冷して前記初晶を粒状
晶に成長させる工程、前記粒状晶が成長して所定の固相
比率になった合金溶湯Ｃを金型圧入用スラグとして所定
量押出す工程からなる。 【効果】 均一微細な粒状晶組織からなり、空気巻込み
や凝固収縮巣などのない、強度、伸び、疲労特性などに
優れる鋳造製品がセミソリッドビレットを用いずに安価
に製造できる。
式セミソリッド加工法を提供する。 【解決手段】 液相線温度より僅かに高い所定温度に保
持した合金溶湯Ａを急冷して初晶を生成させる工程、前
記初晶が生成した合金溶湯Ｂを徐冷して前記初晶を粒状
晶に成長させる工程、前記粒状晶が成長して所定の固相
比率になった合金溶湯Ｃを金型圧入用スラグとして所定
量押出す工程からなる。 【効果】 均一微細な粒状晶組織からなり、空気巻込み
や凝固収縮巣などのない、強度、伸び、疲労特性などに
優れる鋳造製品がセミソリッドビレットを用いずに安価
に製造できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高品質の鋳造製品
を安価に製造できるロール式セミソリッド加工法および
その加工装置に関する。
を安価に製造できるロール式セミソリッド加工法および
その加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】合金溶湯を金型に圧入し凝固させるダイ
キャスト加工法は、形状が複雑な製品を容易に成型でき
るため様々な分野に適用されている。しかし、この加工
法で製造される鋳造製品は、微細孔を多数含むデンドラ
イト状組織からなり、また合金溶湯を液相線温度より１
００℃以上も高い温度から高速度で鋳込むため空気の巻
込みや凝固収縮巣が発生し易く、鍛造材などと比べて強
度、伸び、疲労強度などが劣るという欠点がある。
キャスト加工法は、形状が複雑な製品を容易に成型でき
るため様々な分野に適用されている。しかし、この加工
法で製造される鋳造製品は、微細孔を多数含むデンドラ
イト状組織からなり、また合金溶湯を液相線温度より１
００℃以上も高い温度から高速度で鋳込むため空気の巻
込みや凝固収縮巣が発生し易く、鍛造材などと比べて強
度、伸び、疲労強度などが劣るという欠点がある。
【０００３】前述のデンドライト状組織、空気巻込み、
凝固収縮巣などの発生を抑える方法としては、合金溶湯
を傾斜冷却板で急冷したのち金型に圧入する方法が知ら
れているが、生産性の面で実用化に至っていない。
凝固収縮巣などの発生を抑える方法としては、合金溶湯
を傾斜冷却板で急冷したのち金型に圧入する方法が知ら
れているが、生産性の面で実用化に至っていない。
【０００４】また、合金溶湯を電磁攪拌し低温保持した
のち金型に圧入する方法が提案されているが、この方法
は、電磁攪拌と冷却と溶湯保持の３工程が殆ど同時に行
われるためプロセスの安定性に欠け、実用化されていな
い。
のち金型に圧入する方法が提案されているが、この方法
は、電磁攪拌と冷却と溶湯保持の３工程が殆ど同時に行
われるためプロセスの安定性に欠け、実用化されていな
い。
【０００５】最近、合金溶湯を攪拌し初晶を粒状化して
鋳造したビレット（以下セミソリッドビレットと称す
る）を再加熱し固液共存状態にして金型に圧入するセミ
ソリッド加工法が開発された。このセミソリッド加工法
によれば、デンドライト状組織、空気巻込み、凝固収縮
巣などが著しく低減し、金型急冷による結晶微細化効果
と相まって、強度と伸びが向上し、疲労強度が大幅に改
善される、と報告されている。
鋳造したビレット（以下セミソリッドビレットと称す
る）を再加熱し固液共存状態にして金型に圧入するセミ
ソリッド加工法が開発された。このセミソリッド加工法
によれば、デンドライト状組織、空気巻込み、凝固収縮
巣などが著しく低減し、金型急冷による結晶微細化効果
と相まって、強度と伸びが向上し、疲労強度が大幅に改
善される、と報告されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記セミソリ
ッド加工法にはコストなどの面で問題がある。即ち、
前記セミソリッドビレットは、その製造に高価な電磁攪
拌機と連続鋳造機を要するため、価格が地金代の１．５
倍以上にもなる。セミソリッドビレットは、加熱装置
で徐々に加熱し固液共存状態にして金型に圧入するた
め、前記加熱装置に費用が掛かり、スペースも広く必要
になる。金型に圧入される合金溶湯は半分近くが湯口
や湯道で凝固して滓となり、この滓は溶解工程からでな
いとリサイクルできないためコストが一層高くなる。本
発明は、高品質の鋳造製品を安価に製造できるロール式
セミソリッド加工法およびその加工装置の提供を目的と
する。
ッド加工法にはコストなどの面で問題がある。即ち、
前記セミソリッドビレットは、その製造に高価な電磁攪
拌機と連続鋳造機を要するため、価格が地金代の１．５
倍以上にもなる。セミソリッドビレットは、加熱装置
で徐々に加熱し固液共存状態にして金型に圧入するた
め、前記加熱装置に費用が掛かり、スペースも広く必要
になる。金型に圧入される合金溶湯は半分近くが湯口
や湯道で凝固して滓となり、この滓は溶解工程からでな
いとリサイクルできないためコストが一層高くなる。本
発明は、高品質の鋳造製品を安価に製造できるロール式
セミソリッド加工法およびその加工装置の提供を目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
液相線温度より僅かに高い所定温度に保持した合金溶湯
Ａを急冷して初晶を生成させる工程、前記初晶が生成し
た合金溶湯Ｂを徐冷して前記初晶を粒状晶に成長させる
工程、前記粒状晶が成長して所定の固相比率になった合
金溶湯Ｃを金型圧入用セミソリッドとして所定量押出す
工程からなることを特徴とするロール式セミソリッド加
工法である。
液相線温度より僅かに高い所定温度に保持した合金溶湯
Ａを急冷して初晶を生成させる工程、前記初晶が生成し
た合金溶湯Ｂを徐冷して前記初晶を粒状晶に成長させる
工程、前記粒状晶が成長して所定の固相比率になった合
金溶湯Ｃを金型圧入用セミソリッドとして所定量押出す
工程からなることを特徴とするロール式セミソリッド加
工法である。
【０００８】請求項２記載の発明は、合金溶湯をその液
相線温度より僅かに高い所定温度に保持する保持炉、前
記保持炉内の合金溶湯Ａを急冷して初晶を生成させる急
冷器、前記初晶が生成した合金溶湯Ｂを徐冷して前記初
晶を粒状晶に成長させる貯留槽、前記初晶が粒状晶に成
長した合金溶湯Ｃを金型圧入用セミソリッドとして間欠
的に押出す押出具を主要部とすることを特徴とするロー
ル式セミソリッド加工装置である。
相線温度より僅かに高い所定温度に保持する保持炉、前
記保持炉内の合金溶湯Ａを急冷して初晶を生成させる急
冷器、前記初晶が生成した合金溶湯Ｂを徐冷して前記初
晶を粒状晶に成長させる貯留槽、前記初晶が粒状晶に成
長した合金溶湯Ｃを金型圧入用セミソリッドとして間欠
的に押出す押出具を主要部とすることを特徴とするロー
ル式セミソリッド加工装置である。
【０００９】請求項３記載の発明は、前記急冷器が少な
くとも１個のロールからなることを特徴とする請求項２
記載のロール式セミソリッド加工装置である。
くとも１個のロールからなることを特徴とする請求項２
記載のロール式セミソリッド加工装置である。
【００１０】請求項４記載の発明は、前記急冷器が所定
間隔を開けて水平に並列配置された一対のロールからな
ることを特徴とする請求項２または３記載のロール式セ
ミソリッド加工装置である。
間隔を開けて水平に並列配置された一対のロールからな
ることを特徴とする請求項２または３記載のロール式セ
ミソリッド加工装置である。
【００１１】請求項５記載の発明は、前記一対のロール
が、合金溶湯Ａが前記一対のロールの一方のロール表面
に接触したのち、前記一対のロール間に供給されるよう
に配置されていることを特徴とする請求項４記載のロー
ル式セミソリッド加工装置である。
が、合金溶湯Ａが前記一対のロールの一方のロール表面
に接触したのち、前記一対のロール間に供給されるよう
に配置されていることを特徴とする請求項４記載のロー
ル式セミソリッド加工装置である。
【００１２】請求項６記載の発明は、前記ロール表面が
合金溶湯Ａとの濡れ性の悪い物質で被覆されていること
を特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載のロール
式セミソリッド加工装置である。
合金溶湯Ａとの濡れ性の悪い物質で被覆されていること
を特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載のロール
式セミソリッド加工装置である。
【００１３】請求項７記載の発明は、前記ロール表面に
付着した凝着物を除去するためのワイパーが設けられて
いることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載
のロール式セミソリッド加工装置である。
付着した凝着物を除去するためのワイパーが設けられて
いることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載
のロール式セミソリッド加工装置である。
【００１４】請求項８記載の発明は、前記ワイパーがス
テンレスワイヤブラシまたは硬質合成樹脂繊維ブラシで
あることを特徴とする請求項７記載のロール式セミソリ
ッド加工装置である。
テンレスワイヤブラシまたは硬質合成樹脂繊維ブラシで
あることを特徴とする請求項７記載のロール式セミソリ
ッド加工装置である。
【００１５】請求項９記載の発明は、前記ロール表面の
凝着物が貯留槽または押出されるセミソリッド上に落下
するのを防止するためのカバーが設けられていることを
特徴とする請求項３乃至８のいずれかに記載のロール式
セミソリッド加工装置である。
凝着物が貯留槽または押出されるセミソリッド上に落下
するのを防止するためのカバーが設けられていることを
特徴とする請求項３乃至８のいずれかに記載のロール式
セミソリッド加工装置である。
【００１６】請求項１０記載の発明は、前記急冷器が内
部に冷却管を配した溶湯保留器であることを特徴とする
請求項２記載のロール式セミソリッド加工装置である。
部に冷却管を配した溶湯保留器であることを特徴とする
請求項２記載のロール式セミソリッド加工装置である。
【００１７】請求項１１記載の発明は、前記冷却管が前
記溶湯保留器の側壁を貫通して液密に出入自在に配され
ていることを特徴とする請求項１０記載のロール式セミ
ソリッド加工装置である。
記溶湯保留器の側壁を貫通して液密に出入自在に配され
ていることを特徴とする請求項１０記載のロール式セミ
ソリッド加工装置である。
【００１８】請求項１２記載の発明は、前記冷却管に振
動付与機が設けられていることを特徴とする請求項１０
又は１１記載のロール式セミソリッド加工装置である。
動付与機が設けられていることを特徴とする請求項１０
又は１１記載のロール式セミソリッド加工装置である。
【００１９】請求項１３記載の発明は、前記貯留槽に冷
却体または／および発熱体が、前記溶湯貯留槽内の合金
溶湯に上方から下方に向けて低温となる温度勾配がつく
ように設けられていることを特徴とする請求項２乃至１
２のいずれかに記載のロール式セミソリッド加工装置で
ある。
却体または／および発熱体が、前記溶湯貯留槽内の合金
溶湯に上方から下方に向けて低温となる温度勾配がつく
ように設けられていることを特徴とする請求項２乃至１
２のいずれかに記載のロール式セミソリッド加工装置で
ある。
【００２０】請求項１４記載の発明は、前記押出具がピ
ストン、スクリュー、または電磁ポンプであることを特
徴とする請求項２乃至１３のいずれかに記載のロール式
セミソリッド加工装置である。
ストン、スクリュー、または電磁ポンプであることを特
徴とする請求項２乃至１３のいずれかに記載のロール式
セミソリッド加工装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、合金溶
湯をその液相線温度より僅かに高い温度に保持し、前
記合金溶湯Ａを急冷して初晶を生成させ、この初晶の
生成した合金溶湯Ｂを除冷して前記初晶を成長させてデ
ンドライトの少ない粒状晶の豊富な固液共存状態の合金
溶湯Ｃにする、という最近知られるようになった凝固組
織の粒状化方法（セミソリッド加工法）を高圧ダイキャ
スト加工法に応用したものである。この発明では、前記
固液共存状態の合金溶湯Ｃは、所要量が金型圧入用セミ
ソリッド（以下スラグと称する）として間欠的に押出さ
れる。前記スラグはスクイズキャスト加工法または高圧
ダイキャスト加工法などにより金型に圧入され凝固して
鋳造製品が製造される。
湯をその液相線温度より僅かに高い温度に保持し、前
記合金溶湯Ａを急冷して初晶を生成させ、この初晶の
生成した合金溶湯Ｂを除冷して前記初晶を成長させてデ
ンドライトの少ない粒状晶の豊富な固液共存状態の合金
溶湯Ｃにする、という最近知られるようになった凝固組
織の粒状化方法（セミソリッド加工法）を高圧ダイキャ
スト加工法に応用したものである。この発明では、前記
固液共存状態の合金溶湯Ｃは、所要量が金型圧入用セミ
ソリッド（以下スラグと称する）として間欠的に押出さ
れる。前記スラグはスクイズキャスト加工法または高圧
ダイキャスト加工法などにより金型に圧入され凝固して
鋳造製品が製造される。
【００２２】前記合金溶湯Ａは、〔その液相線温度Ｔ0
＋３０〕℃以下の低めの所定温度Ｔ1 に、±５℃の精度
で保持すると、前記急冷工程で初晶が効率良くかつ安定
して生成する。
＋３０〕℃以下の低めの所定温度Ｔ1 に、±５℃の精度
で保持すると、前記急冷工程で初晶が効率良くかつ安定
して生成する。
【００２３】以下に本発明の加工装置を図１乃至図４を
参照して具体的に説明する。図１は本発明のロール式セ
ミソリッド加工装置の第１の実施形態を示す縦断面説明
図である。この加工装置は、合金溶湯を液相線温度より
僅かに高い温度に保持する保持炉１が最上部に位置し、
その下に、保持炉１から出湯される合金溶湯Ａを急冷し
て初晶を生成させる急冷器２、初晶が生成した合金溶湯
Ｂを徐冷して前記初晶を粒状晶に成長させる貯留槽３、
粒状晶が成長し固相比率が所定値に達した合金溶湯Ｃを
金型（図示せず）圧入用のスラグ４として押出すための
押出部５が順に配置され構成されている。
参照して具体的に説明する。図１は本発明のロール式セ
ミソリッド加工装置の第１の実施形態を示す縦断面説明
図である。この加工装置は、合金溶湯を液相線温度より
僅かに高い温度に保持する保持炉１が最上部に位置し、
その下に、保持炉１から出湯される合金溶湯Ａを急冷し
て初晶を生成させる急冷器２、初晶が生成した合金溶湯
Ｂを徐冷して前記初晶を粒状晶に成長させる貯留槽３、
粒状晶が成長し固相比率が所定値に達した合金溶湯Ｃを
金型（図示せず）圧入用のスラグ４として押出すための
押出部５が順に配置され構成されている。
【００２４】ここでは急冷器２は水平方向に配置された
一対のロール６、７からなり、保持炉１から出湯される
合金溶湯Ａは一方のロール７の表面に一旦接触したの
ち、前記一対のロール６、７の間隙に供給され、そこに
滞留して急冷されて初晶が晶出する。前記初晶が晶出し
た合金溶湯Ｂは貯留槽３に供給され、ここで徐冷されて
前記初晶が粒状晶に成長して所定固相比率の合金溶湯Ｃ
となる。この合金溶湯Ｃは貯留槽３下面の連通口９から
押出部５に流出する。押出部５はピストン１０とシリン
ダー１１からなり、その前方は扉１２で閉ざされてい
る。なお、前述のように、合金溶湯Ａを一方のロール７
表面に一旦接触させると、一対のロール６、７間隙への
合金溶湯Ａの供給が静的になされ、また初晶の生成が促
進される。
一対のロール６、７からなり、保持炉１から出湯される
合金溶湯Ａは一方のロール７の表面に一旦接触したの
ち、前記一対のロール６、７の間隙に供給され、そこに
滞留して急冷されて初晶が晶出する。前記初晶が晶出し
た合金溶湯Ｂは貯留槽３に供給され、ここで徐冷されて
前記初晶が粒状晶に成長して所定固相比率の合金溶湯Ｃ
となる。この合金溶湯Ｃは貯留槽３下面の連通口９から
押出部５に流出する。押出部５はピストン１０とシリン
ダー１１からなり、その前方は扉１２で閉ざされてい
る。なお、前述のように、合金溶湯Ａを一方のロール７
表面に一旦接触させると、一対のロール６、７間隙への
合金溶湯Ａの供給が静的になされ、また初晶の生成が促
進される。
【００２５】次にピストン１０を前進（矢印方向）させ
ると合金溶湯Ｃに押されて扉１２が開きスラグ４が押出
される。スラグの押出量はピストン１０のストロークに
より調節される。スラグ４は、高圧ダイキャスト機など
の金型（図示せず）に圧入され凝固して鋳造製品とな
る。スラグ４は前記金型への圧入サイクルに同期して押
出される。
ると合金溶湯Ｃに押されて扉１２が開きスラグ４が押出
される。スラグの押出量はピストン１０のストロークに
より調節される。スラグ４は、高圧ダイキャスト機など
の金型（図示せず）に圧入され凝固して鋳造製品とな
る。スラグ４は前記金型への圧入サイクルに同期して押
出される。
【００２６】図１で８は出湯制御棒、Ｃ’は粒状晶が所
定の固相比率に達する前段階の合金溶湯である。１３は
ロール６、７面上の凝着物１４を除去するワイパーであ
る。ロール６、７面上に凝着物１４が付着したままにし
ておくと、ロールの冷却能が低下して初晶の生成が阻害
される。また、この凝着物１４は粗大樹枝晶となって合
金溶湯Ｂ中に混入して合金溶湯Ｂの流動性を阻害する。
１５は除去された凝着物が貯留槽内やスラグ上に落下す
るのを防止するカバーである。前記ワイパーには、例え
ばブラシが用いられる。ロールの材質或いは凝着物の付
着程度に応じてステンレスワイヤブラシ、硬質合成樹脂
繊維（例えばナイロン繊維）ブラシなどを使い分けるの
が良い。
定の固相比率に達する前段階の合金溶湯である。１３は
ロール６、７面上の凝着物１４を除去するワイパーであ
る。ロール６、７面上に凝着物１４が付着したままにし
ておくと、ロールの冷却能が低下して初晶の生成が阻害
される。また、この凝着物１４は粗大樹枝晶となって合
金溶湯Ｂ中に混入して合金溶湯Ｂの流動性を阻害する。
１５は除去された凝着物が貯留槽内やスラグ上に落下す
るのを防止するカバーである。前記ワイパーには、例え
ばブラシが用いられる。ロールの材質或いは凝着物の付
着程度に応じてステンレスワイヤブラシ、硬質合成樹脂
繊維（例えばナイロン繊維）ブラシなどを使い分けるの
が良い。
【００２７】ロール６、７は、表面に合金溶湯Ａとの濡
れ性の悪いセラミックス、グラファイトなどの物質を被
覆しておくと凝着物１４が生成し難くなる。前記セラミ
ックスなどの物質は任意の方法により被覆できるが、特
にスプレー法は簡便である。またＣＶＤ法はセラミック
スを薄く均一に被覆できる。前記セラミックスとしては
窒化ボロンなどが好適である。ロールは金属製のものが
高強度で望ましい。
れ性の悪いセラミックス、グラファイトなどの物質を被
覆しておくと凝着物１４が生成し難くなる。前記セラミ
ックスなどの物質は任意の方法により被覆できるが、特
にスプレー法は簡便である。またＣＶＤ法はセラミック
スを薄く均一に被覆できる。前記セラミックスとしては
窒化ボロンなどが好適である。ロールは金属製のものが
高強度で望ましい。
【００２８】貯留槽３に、冷却体または発熱体（共に図
示せず）を設け、貯留槽３内の合金溶湯に上方から下方
に向けて低温となる温度勾配がつくようにしておくと合
金溶湯Ｃを効率良く生成することができる。
示せず）を設け、貯留槽３内の合金溶湯に上方から下方
に向けて低温となる温度勾配がつくようにしておくと合
金溶湯Ｃを効率良く生成することができる。
【００２９】図２は本発明のロール式セミソリッド加工
装置の第２の実施形態を示す縦断面説明図である。図１
と同一の部分は同一の符号を付してある。この加工装置
は、合金溶湯Ｃの押出をスクリュー１６により行う他は
図１に示した加工装置と同じである。スクリューで押出
す方法は、ピストンで押出す方法に比べて押出量を厳密
に制御できる。
装置の第２の実施形態を示す縦断面説明図である。図１
と同一の部分は同一の符号を付してある。この加工装置
は、合金溶湯Ｃの押出をスクリュー１６により行う他は
図１に示した加工装置と同じである。スクリューで押出
す方法は、ピストンで押出す方法に比べて押出量を厳密
に制御できる。
【００３０】以上、図１、２には一対のロールからなる
急冷器２を示したが、一対のロールの複数を縦に並べて
用いても良く、また１個のロールだけを用いても良い。
１個のロールを用いる場合は合金溶湯Ａはロール面上を
伝わってそのまま貯留槽に供給される。複数のロールを
１個づつ縦に並べても良い。
急冷器２を示したが、一対のロールの複数を縦に並べて
用いても良く、また１個のロールだけを用いても良い。
１個のロールを用いる場合は合金溶湯Ａはロール面上を
伝わってそのまま貯留槽に供給される。複数のロールを
１個づつ縦に並べても良い。
【００３１】図３は本発明のロール式セミソリッド加工
装置の第３の実施形態を示す縦断面説明図である。図２
と同一の部分は同一の符号を付してある。この加工装置
は、急冷器２が、内部に冷却管１７を配した溶湯保留器
１８からなり、その他は図２に示した加工装置と同じで
ある。溶湯保留器１８では、合金溶湯Ａは冷却管１７に
より冷却されて初晶が生成する。冷却管１７表面上に凝
着物が生成すると、溶湯流路が狭まる、凝着物は粗
大樹枝晶となって合金溶湯中に混入して合金溶湯の流動
性を阻害する。このため、冷却管１７は、溶湯保留器１
８の側壁を貫通して液密に出入れ自在に配しておき、冷
却管１７を出入れして前記凝着物を溶湯保留器１８内面
に擦って剥離するのが良い。
装置の第３の実施形態を示す縦断面説明図である。図２
と同一の部分は同一の符号を付してある。この加工装置
は、急冷器２が、内部に冷却管１７を配した溶湯保留器
１８からなり、その他は図２に示した加工装置と同じで
ある。溶湯保留器１８では、合金溶湯Ａは冷却管１７に
より冷却されて初晶が生成する。冷却管１７表面上に凝
着物が生成すると、溶湯流路が狭まる、凝着物は粗
大樹枝晶となって合金溶湯中に混入して合金溶湯の流動
性を阻害する。このため、冷却管１７は、溶湯保留器１
８の側壁を貫通して液密に出入れ自在に配しておき、冷
却管１７を出入れして前記凝着物を溶湯保留器１８内面
に擦って剥離するのが良い。
【００３２】冷却管１７が湯面上に露出していると露出
部分に凝着物が生成し、この場合も前記の不具合が
生じるので、冷却管１７は合金溶湯Ｂ中に埋没させるよ
うにするのが良い。冷却管１７は内部に水を流すなどの
方法で容易に冷却される。冷却管１７に振動を付与する
と、初晶の生成が促進され、また冷却管１７上への凝着
物の生成が低減する。
部分に凝着物が生成し、この場合も前記の不具合が
生じるので、冷却管１７は合金溶湯Ｂ中に埋没させるよ
うにするのが良い。冷却管１７は内部に水を流すなどの
方法で容易に冷却される。冷却管１７に振動を付与する
と、初晶の生成が促進され、また冷却管１７上への凝着
物の生成が低減する。
【００３３】図４は本発明のロール式セミソリッド加工
装置の第４の実施形態を示す縦断面説明図である。図３
と同一の部分は同一の符号を付してある。この加工装置
は、貯留槽３に蓋１９を被せ、また押出部５に電磁ポン
プ２０を配したものである。その他は図３に示したもの
と同じである。この加工装置は、貯留槽３に蓋１９を被
せるので、保持炉１から押出部５までを外気から遮断で
きる。従って内部を不活性ガス雰囲気としたり、真空に
することにより合金溶湯の酸化を防止できる。また保持
炉１から押出部５まで合金溶湯を充満させることにより
合金溶湯の供給を静的に行うことができる。電磁ポンプ
２０は合金溶湯Ｃを遠隔操作で押出すので、合金溶湯Ｃ
の付着によるトラブルがなく望ましい。
装置の第４の実施形態を示す縦断面説明図である。図３
と同一の部分は同一の符号を付してある。この加工装置
は、貯留槽３に蓋１９を被せ、また押出部５に電磁ポン
プ２０を配したものである。その他は図３に示したもの
と同じである。この加工装置は、貯留槽３に蓋１９を被
せるので、保持炉１から押出部５までを外気から遮断で
きる。従って内部を不活性ガス雰囲気としたり、真空に
することにより合金溶湯の酸化を防止できる。また保持
炉１から押出部５まで合金溶湯を充満させることにより
合金溶湯の供給を静的に行うことができる。電磁ポンプ
２０は合金溶湯Ｃを遠隔操作で押出すので、合金溶湯Ｃ
の付着によるトラブルがなく望ましい。
【００３４】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 （実施例１）図１に示した本発明の加工装置を用いてＡ
ｌ−６wt％Ｓｉ合金のスラグを押出し、このスラグを高
圧ダイキャスト機の金型に圧入して鋳造製品を製造し
た。即ち、保持炉１内のＡｌ−６wt％Ｓｉ合金溶湯（６
３０℃±５℃に保持）Ａを、定量給湯機（図示せず）に
より最高３リットル／分の速度で静かに急冷器２に供給
して初晶を生成させ、初晶生成後の合金溶湯Ｂを溶湯貯
留槽３に供給して前記初晶を粒状晶に成長させ、粒状晶
が成長し所定の固相比率になった合金溶湯Ｃをピストン
１０により重量約４ｋｇのスラグ４として間欠的に押出
した。スラグの固相比率は３５％とした。スラグ４は高
圧ダイキャスト機の金型に圧入し凝固させて４ｋｇの鋳
造製品を４０秒サイクルで製造した。なお、急冷器２に
は、外径３５０ｍｍの２個の鋼製ロール６、７を７ｍｍ
の間隔を開けて水平に並列配置したものを用いた。製造
中、ロール６、７表面には凝着を防ぐため離型剤（窒化
ボロン）をスプレーにより塗布した。
る。 （実施例１）図１に示した本発明の加工装置を用いてＡ
ｌ−６wt％Ｓｉ合金のスラグを押出し、このスラグを高
圧ダイキャスト機の金型に圧入して鋳造製品を製造し
た。即ち、保持炉１内のＡｌ−６wt％Ｓｉ合金溶湯（６
３０℃±５℃に保持）Ａを、定量給湯機（図示せず）に
より最高３リットル／分の速度で静かに急冷器２に供給
して初晶を生成させ、初晶生成後の合金溶湯Ｂを溶湯貯
留槽３に供給して前記初晶を粒状晶に成長させ、粒状晶
が成長し所定の固相比率になった合金溶湯Ｃをピストン
１０により重量約４ｋｇのスラグ４として間欠的に押出
した。スラグの固相比率は３５％とした。スラグ４は高
圧ダイキャスト機の金型に圧入し凝固させて４ｋｇの鋳
造製品を４０秒サイクルで製造した。なお、急冷器２に
は、外径３５０ｍｍの２個の鋼製ロール６、７を７ｍｍ
の間隔を開けて水平に並列配置したものを用いた。製造
中、ロール６、７表面には凝着を防ぐため離型剤（窒化
ボロン）をスプレーにより塗布した。
【００３５】（実施例２）図２に示した本発明の加工装
置を用いてＡｌ−６wt％Ｓｉ合金のスラグを押出し、こ
のスラグを高圧ダイキャスト機の金型に圧入し重量約１
０ｋｇの製品を４分サイクルで製造した。スラグの押出
量はスクリューの回転数により制御した。その他は実施
例１と同じようにした。
置を用いてＡｌ−６wt％Ｓｉ合金のスラグを押出し、こ
のスラグを高圧ダイキャスト機の金型に圧入し重量約１
０ｋｇの製品を４分サイクルで製造した。スラグの押出
量はスクリューの回転数により制御した。その他は実施
例１と同じようにした。
【００３６】（実施例３）図３に示した本発明の加工装
置を用いてＡｌ−６wt％Ｓｉ合金のスラグを押出し、こ
のスラグを高圧ダイキャスト機の金型に圧入し重量約１
０ｋｇの鋳造製品を４分サイクルで製造した。なお、溶
湯保留器１８の冷却管１７には、セラミックスをＣＶＤ
処理で被覆した鋼製管を用いた。その他は実施例２と同
じようにした。
置を用いてＡｌ−６wt％Ｓｉ合金のスラグを押出し、こ
のスラグを高圧ダイキャスト機の金型に圧入し重量約１
０ｋｇの鋳造製品を４分サイクルで製造した。なお、溶
湯保留器１８の冷却管１７には、セラミックスをＣＶＤ
処理で被覆した鋼製管を用いた。その他は実施例２と同
じようにした。
【００３７】（実施例４）図４に示した本発明の加工装
置を用いてＭｇ合金スラグを押出し、このスラグを高圧
ダイキャスト機の金型に圧入し重量約１０ｋｇの鋳造製
品を４分サイクルで製造した。Ｍｇは酸化し易いため保
持炉１に蓋（図示せず）を被せ、保持炉１から押出部５
までを密閉状態とし内部に窒素ガスを充満させた。Ｍｇ
は流動性が悪いため固相比率は３０％と低めにした。そ
の他は実施例３と同じようにした。
置を用いてＭｇ合金スラグを押出し、このスラグを高圧
ダイキャスト機の金型に圧入し重量約１０ｋｇの鋳造製
品を４分サイクルで製造した。Ｍｇは酸化し易いため保
持炉１に蓋（図示せず）を被せ、保持炉１から押出部５
までを密閉状態とし内部に窒素ガスを充満させた。Ｍｇ
は流動性が悪いため固相比率は３０％と低めにした。そ
の他は実施例３と同じようにした。
【００３８】（実施例５）図３に示した本発明の加工装
置を用いてＴｉを添加したＡｌ−６wt％Ｓｉ合金スラグ
を押出し、このスラグを高圧ダイキャスト機の金型に圧
入し重量約１０ｋｇの鋳造製品を４分サイクルで製造し
た。前記合金の溶湯は流動性が良いため固相比率は５５
％と大きくした。冷却管１７に振動を付与して初晶の生
成を促進し、また冷却管１７を定期的に溶湯保留器１８
から出し入れして凝着物の粗大化を防いだ。その他は実
施例３と同じようにした。
置を用いてＴｉを添加したＡｌ−６wt％Ｓｉ合金スラグ
を押出し、このスラグを高圧ダイキャスト機の金型に圧
入し重量約１０ｋｇの鋳造製品を４分サイクルで製造し
た。前記合金の溶湯は流動性が良いため固相比率は５５
％と大きくした。冷却管１７に振動を付与して初晶の生
成を促進し、また冷却管１７を定期的に溶湯保留器１８
から出し入れして凝着物の粗大化を防いだ。その他は実
施例３と同じようにした。
【００３９】（比較例１）７００℃に保持したＡｌ−６
wt％Ｓｉ合金溶湯を、そのまま高圧ダイキャスト機の金
型に圧入して鋳造製品を製造した。
wt％Ｓｉ合金溶湯を、そのまま高圧ダイキャスト機の金
型に圧入して鋳造製品を製造した。
【００４０】（比較例２）Ａｌ−６wt％Ｓｉ合金のセミ
ソリッドビレットを６００℃の温度に再加熱して高圧ダ
イキャスト機の金型に圧入して鋳造製品を製造した。
ソリッドビレットを６００℃の温度に再加熱して高圧ダ
イキャスト機の金型に圧入して鋳造製品を製造した。
【００４１】実施例１〜５、比較例１、２で製造した各
々の鋳造製品を縦に切断して内部品質（空気巻込みまた
は凝固収縮巣の有無）を調査した。結果を表１に示す。
空気巻込みまたは凝固収縮巣などの欠陥が全く認められ
ないものを◎、認められるが実用上問題ないものを○、
多数認められるものを×で表示した。
々の鋳造製品を縦に切断して内部品質（空気巻込みまた
は凝固収縮巣の有無）を調査した。結果を表１に示す。
空気巻込みまたは凝固収縮巣などの欠陥が全く認められ
ないものを◎、認められるが実用上問題ないものを○、
多数認められるものを×で表示した。
【００４２】
【表１】 （表１の注）実施例＝本発明例。＊鋳造製品の重量。
【００４３】表１より明らかなように、本発明例のNo.1
〜5 は、いずれも、均一微細な粒状晶組織からなる内部
品質に優れるものであった。特に鋳造製品の重量の小さ
いNo.1とＴｉが添加されて合金溶湯の流動性の良いNo.5
はともに内部品質が極めて優れた。No.4は保持炉から貯
留槽下方の押出部までを密閉し窒素ガスを充満させたた
め、本来鋳造性の悪いＭｇ合金でも内部品質に優れる鋳
造製品が得られた。これに対し、比較例１のNo.6は合金
溶湯を高温から圧入するため粗大な空気巻込みおよび凝
固収縮巣が多数認められた。比較例２のNo.7はセミソリ
ッドビレットを用いたため内部品質は優れるが、高価で
ある。なお、本発明例の鋳造製品について、別途、疲労
試験を行ったが、いずれも優れた疲労特性を示した。こ
れは内部品質に優れるためである。
〜5 は、いずれも、均一微細な粒状晶組織からなる内部
品質に優れるものであった。特に鋳造製品の重量の小さ
いNo.1とＴｉが添加されて合金溶湯の流動性の良いNo.5
はともに内部品質が極めて優れた。No.4は保持炉から貯
留槽下方の押出部までを密閉し窒素ガスを充満させたた
め、本来鋳造性の悪いＭｇ合金でも内部品質に優れる鋳
造製品が得られた。これに対し、比較例１のNo.6は合金
溶湯を高温から圧入するため粗大な空気巻込みおよび凝
固収縮巣が多数認められた。比較例２のNo.7はセミソリ
ッドビレットを用いたため内部品質は優れるが、高価で
ある。なお、本発明例の鋳造製品について、別途、疲労
試験を行ったが、いずれも優れた疲労特性を示した。こ
れは内部品質に優れるためである。
【００４４】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
均一微細な粒状晶組織からなり、空気巻込みや凝固収縮
巣などのない、強度、伸び、疲労特性などに優れる鋳造
製品がセミソリッドビレットを用いずに安価に製造でき
る。依って、工業上顕著な効果を奏する。
均一微細な粒状晶組織からなり、空気巻込みや凝固収縮
巣などのない、強度、伸び、疲労特性などに優れる鋳造
製品がセミソリッドビレットを用いずに安価に製造でき
る。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図１】本発明加工装置の第１の実施形態を示す縦断面
説明図である。
説明図である。
【図２】本発明加工装置の第２の実施形態を示す縦断面
説明図である。
説明図である。
【図３】本発明加工装置の第３の実施形態を示す縦断面
説明図である。
説明図である。
【図４】本発明加工装置の第４の実施形態を示す縦断面
説明図である。
説明図である。
１保持炉 ２急冷器 ３溶湯貯留槽 ４スラグ ５押出部 ６、７ロール ８出湯制御棒 ９連通口 １０ピストン １１シリンダー １２押出部の扉 １３ワイパー １４凝着物 １５カバー １６スクリュー １７冷却管 １８溶湯保留器 １９貯留槽の蓋 ２０電磁ポンプ
Claims (14)
- 【請求項１】 液相線温度より僅かに高い所定温度に保
持した合金溶湯Ａを急冷して初晶を生成させる工程、前
記初晶が生成した合金溶湯Ｂを徐冷して前記初晶を粒状
晶に成長させる工程、前記粒状晶が成長して所定の固相
比率になった合金溶湯Ｃを金型圧入用セミソリッドとし
て所定量押出す工程からなることを特徴とするロール式
セミソリッド加工法。 - 【請求項２】 合金溶湯をその液相線温度より僅かに高
い所定温度に保持する保持炉、前記保持炉内の合金溶湯
Ａを急冷して初晶を生成させる急冷器、前記初晶が生成
した合金溶湯Ｂを徐冷して前記初晶を粒状晶に成長させ
る貯留槽、前記初晶が粒状晶に成長した合金溶湯Ｃを金
型圧入用セミソリッドとして間欠的に押出す押出具を主
要部とすることを特徴とするロール式セミソリッド加工
装置。 - 【請求項３】 前記急冷器が少なくとも１個のロールか
らなることを特徴とする請求項２記載のロール式セミソ
リッド加工装置。 - 【請求項４】 前記急冷器が所定間隔を開けて水平に並
列配置された一対のロールからなることを特徴とする請
求項２または３記載のロール式セミソリッド加工装置。 - 【請求項５】 前記一対のロールが、合金溶湯Ａが前記
一対のロールの一方のロール表面に接触したのち、前記
一対のロール間に供給されるように配置されていること
を特徴とする請求項４記載のロール式セミソリッド加工
装置。 - 【請求項６】 前記ロール表面が合金溶湯Ａとの濡れ性
の悪い物質で被覆されていることを特徴とする請求項３
乃至５のいずれかに記載のロール式セミソリッド加工装
置。 - 【請求項７】 前記ロール表面に付着した凝着物を除去
するためのワイパーが設けられていることを特徴とする
請求項３乃至６のいずれかに記載のロール式セミソリッ
ド加工装置。 - 【請求項８】 前記ワイパーがステンレスワイヤブラシ
または硬質合成樹脂繊維ブラシであることを特徴とする
請求項７記載のロール式セミソリッド加工装置。 - 【請求項９】 前記ロール表面の凝着物が貯留槽または
押出されるセミソリッド上に落下するのを防止するため
のカバーが設けられていることを特徴とする請求項３乃
至８のいずれかに記載のロール式セミソリッド加工装
置。 - 【請求項１０】 前記急冷器が内部に冷却管を配した溶
湯保留器であることを特徴とする請求項２記載のロール
式セミソリッド加工装置。 - 【請求項１１】 前記冷却管が前記溶湯保留器の側壁を
貫通して液密に出入自在に配されていることを特徴とす
る請求項１０記載のロール式セミソリッド加工装置。 - 【請求項１２】 前記冷却管に振動付与機が設けられて
いることを特徴とする請求項１０又は１１記載のロール
式セミソリッド加工装置。 - 【請求項１３】 前記貯留槽に冷却体または／および発
熱体が、前記溶湯貯留槽内の合金溶湯に上方から下方に
向けて低温となる温度勾配がつくように設けられている
ことを特徴とする請求項２乃至１２のいずれかに記載の
ロール式セミソリッド加工装置。 - 【請求項１４】 前記押出具がピストン、スクリュー、
または電磁ポンプであることを特徴とする請求項２乃至
１３のいずれかに記載のロール式セミソリッド加工装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11067605A JP2000263213A (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | ロール式セミソリッド加工法およびその加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11067605A JP2000263213A (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | ロール式セミソリッド加工法およびその加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000263213A true JP2000263213A (ja) | 2000-09-26 |
Family
ID=13349742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11067605A Pending JP2000263213A (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | ロール式セミソリッド加工法およびその加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000263213A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100336619C (zh) * | 2005-07-29 | 2007-09-12 | 哈尔滨工业大学 | 铸造轻质合金半固态坯料的连续制备装置及制备方法 |
| US7270621B2 (en) | 2004-11-08 | 2007-09-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Moving body and control method of moving body |
| JP2008093708A (ja) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Setsunan Univ | 双ロール式縦型鋳造装置及び複合材料シート製造方法 |
| CN108246998A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-06 | 昆明理工大学 | 一种半固态挤压铸造轴套零件的制备方法 |
| CN110711852A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-01-21 | 太原科技大学 | 一种半固态镁合金剪切推送装置 |
| CN110802128A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-02-18 | 太原科技大学 | 一种镁合金无缝管材连铸连挤直轧装置与方法 |
| CN112453333A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-03-09 | 昆明理工大学 | 一种高锆铝合金线坯制备方法 |
-
1999
- 1999-03-12 JP JP11067605A patent/JP2000263213A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7270621B2 (en) | 2004-11-08 | 2007-09-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Moving body and control method of moving body |
| CN100336619C (zh) * | 2005-07-29 | 2007-09-12 | 哈尔滨工业大学 | 铸造轻质合金半固态坯料的连续制备装置及制备方法 |
| JP2008093708A (ja) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Setsunan Univ | 双ロール式縦型鋳造装置及び複合材料シート製造方法 |
| CN108246998A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-06 | 昆明理工大学 | 一种半固态挤压铸造轴套零件的制备方法 |
| CN108246998B (zh) * | 2018-01-30 | 2020-02-07 | 昆明理工大学 | 一种半固态挤压铸造轴套零件的制备方法 |
| CN110711852A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-01-21 | 太原科技大学 | 一种半固态镁合金剪切推送装置 |
| CN110802128A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-02-18 | 太原科技大学 | 一种镁合金无缝管材连铸连挤直轧装置与方法 |
| CN110802128B (zh) * | 2019-10-18 | 2021-06-18 | 太原科技大学 | 一种镁合金无缝管材连铸连挤直轧装置与方法 |
| CN112453333A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-03-09 | 昆明理工大学 | 一种高锆铝合金线坯制备方法 |
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