JP2002192318A - 金属成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コンパクトな構成で、固液共存状態の金属素材
から鋳巣等の欠陥のない高品質な金属成形品を得ること
を可能にする。 【解決手段】可動型２６は、部位３４を形成する金型壁
面３６に、頂部３８が湾曲形状を有する円錐状突起部４
０を設ける一方、固定型２４には、加圧機構４２が組み
込まれる。この加圧機構４２は、シリンダ４４を備え、
このシリンダ４４から部位３４に向かって加圧ピン４６
が延在する。加圧ピン４６の直径は、円錐状突起部４０
と略同一径に設定されるとともに、前記円錐状突起部４
０の頂部３８の角度α゜は、９０゜≦α゜＜１６０゜の
角度範囲内に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固液共存状態の金
属素材を金型のキャビティ内に充填して孔部形成部位を
有する金属成形品を製造するための金属成形品の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、アルミニウム合金等の金属ビレ
ットを用意し、この金属ビレットを加熱して半溶融金属
素材（固液共存状態の金属素材）を得た後、前記半溶融
金属素材を成形装置の射出スリーブに供給して金属成形
品を成形する作業が行われている。

【０００３】具体的には、金属ビレットが供給装置に配
置されており、搬送装置によりこの金属ビレットが前記
供給装置から加熱装置に搬送される。この加熱装置で
は、金属ビレットが所定の温度に加熱されることによ
り、半溶融金属素材が得られる。次いで、半溶融金属素
材が搬送装置を介して成形装置の射出スリーブに供給さ
れ、前記成形装置を介して所定の金属成形品が成形され
ている。

【０００４】また、アルミニウム合金等の溶融金属を使
用し、成形用に１ショット分の半凝固金属素材（固液共
存状態の金属素材）、すなわち、スラリーを製造する作
業が行われている。例えば、断熱性るつぼに供給された
溶融金属内で、この溶融金属の温度以下に冷却された冷
し金を回転させることによりスラリー化した半凝固金属
素材を得た後、前記半凝固金属素材が前記断熱性るつぼ
から成形装置を構成する射出スリーブ内に投入される。
さらに、半凝固金属素材が射出スリーブからキャビティ
に射出されることにより、所定の形状を有する金属成形
品を製造する作業が行われている。

【０００５】ところで、この種の成形装置では、固液共
存状態の金属素材を射出スリーブ内に投入した後、プラ
ンジャチップを介し前記金属素材がキャビティ内に加圧
されて金属成形品を得る際、前記金属素材の流れ（変
形）によって該金属素材の凝固時間に差が生じるおそれ
がある。このため、金属素材には、変形した状態で凝固
収縮が発生してしまい、微細な鋳巣等が残存するという
不具合がある。特に、金属成形品の孔部を形成するため
のボス部や周囲に断面変化の変動が存在する孔部に対応
する部位では、上記の不具合が顕著になってしまう。

【０００６】そこで、例えば、特公平２−１８９４２号
公報に開示されているように、鋳込み前に加圧ピンを製
品キャビティ内に突出させておく工程と、加圧プランジ
ャにより溶湯を製品キャビティ内に鋳込む工程と、該鋳
込み途中において溶湯が加圧ピンの先端部近傍に到達し
た時点で溶湯の進入速度に同期させて加圧ピンを後退さ
せる工程と、製品キャビティ内に溶湯充填後溶湯が凝固
する前に加圧ピンを突出させ加圧を行う工程とを有する
加圧鋳造方法が知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
技術では、溶湯を用いた加圧鋳造法に適用されるもので
あり、固液共存状態の金属素材から金属成形品を得る鋳
造法には、有効に機能し得ないおそれがある。しかも、
加圧ピンで金属素材を加圧する際、鋳巣を確実に阻止す
べく十分な加圧効果が得られるように、前記加圧ピンの
径を大きく設定する必要がある。これにより、加圧ピン
を駆動するためのシリンダ等のアクチュエータが大型化
してしまい、設備全体が相当に大型化するという問題が
ある。

【０００８】本発明はこの種の問題を解決するものであ
り、コンパクトな構成で、固液共存状態の金属素材から
鋳巣等の欠陥のない高品質な金属成形品を得ることが可
能な金属成形品の製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る金属成形品
の製造方法では、キャビティを形成する金型壁面に、金
属成形品の孔部形成部位に対応して円錐状突起部が設け
られており、まず、前記円錐状突起部と略同一径の加圧
ピンが、該円錐状突起部に対向して前記キャビティ内に
配置される。次いで、キャビティ内に固液共存状態の金
属素材が充填された後、この固液共存状態の金属素材が
凝固する前に、加圧ピンが円錐状突起部に向かって移動
する。

【００１０】その際、円錐状突起部の頂部が湾曲形状を
有しており、加圧ピンがこの円錐状突起部に向かって移
動することにより、金属素材が前記円錐状突起部の形状
に沿って円滑に流動する。このため、金属素材の移動量
が増加し、比較的小径な加圧ピンを使用しても、鋳造欠
陥のない高品質な金属成形品を効率的に得ることができ
る。

【００１１】また、円錐状突起部の頂部の角度α゜は、
９０゜≦α゜＜１６０゜の角度範囲内に設定されてい
る。これにより、金属素材の流動が一層円滑かつ確実に
遂行可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係る金属成形品の製造方法を実施するためのダイカス
ト装置１２の概略斜視説明図であり、図２は、前記ダイ
カスト装置１２の要部断面図である。

【００１３】ダイカスト装置１２は、金型１４と、この
金型１４内のキャビティ１６に連通する射出スリーブ１
８と、この射出スリーブ１８内に投入された固液共存状
態の金属素材２０を前記キャビティ１６側に加圧するプ
ランジャ２２とを備える。

【００１４】金型１４は、固定型２４と可動型２６とを
備えており、前記固定型２４と前記可動型２６との間に
キャビティ１６が形成されるとともに、該固定型２４に
射出スリーブ１８が装着されている。射出スリーブ１８
は、上部側外周面に開口部２８が設けられており、この
開口部２８の開口形状は、固液共存状態の金属素材２０
の形状に対応して設定されている。プランジャ２２は、
図示しないアクチュエータ、例えば、シリンダ等に連結
されるプランジャロッド３０と、射出スリーブ１８内に
配置されて固液共存状態の金属素材２０をキャビティ１
６側に加圧するプランジャチップ３２とを備える。

【００１５】図２に示すように、キャビティ１６には、
金属成形品の孔部形成部位であるボス部に対応する部位
３４が設けられている。可動型２６（または固定型２
４）は、この部位３４を形成する金型壁面３６に、頂部
３８が湾曲形状を有する円錐状突起部４０を設けてい
る。

【００１６】固定型２４（または可動型２６）には、加
圧機構４２が組み込まれる。この加圧機構４２は、アク
チュエータとして、例えば、シリンダ４４を備えてお
り、このシリンダ４４から部位３４に向かって加圧ピン
４６が延在する。この加圧ピン４６は、固定型２４に形
成された孔部４８に挿入されてその先端側が部位３４に
突出可能である。加圧ピン４６の直径は、円錐状突起部
４０と略同一径に設定されるとともに、前記円錐状突起
部４０の頂部３８の角度α゜は、９０゜≦α゜＜１６０
゜の角度範囲内に設定される。

【００１７】このように構成されるダイカスト装置１２
の動作について、第１の実施形態に係る製造方法との関
連で以下に説明する。

【００１８】まず、アルミニウム合金等からなる金属ビ
レットを用意し、この金属ビレットに、例えば、誘導加
熱処理が施されることにより、所望の固液共存状態にな
った半溶融金属素材が得られる。なお、溶融金属を使用
して半凝固金属素材を製造してもよい。

【００１９】次いで、上記の半溶融金属素材または半凝
固金属素材（以下、固液共存状態の金属素材２０とい
う）が、ダイカスト装置１２を構成する射出スリーブ１
８の開口部２８に水平姿勢で投入される（図１参照）。
射出スリーブ１８内に固液共存状態の金属素材２０が投
入された後、図示しないアクチュエータを介してプラン
ジャ２２が射出スリーブ１８内で矢印Ａ方向に変位され
る。このため、プランジャチップ３２を介して射出スリ
ーブ１８内の固液共存状態の金属素材２０が矢印Ａ方向
に加圧され、この固液共存状態の金属素材２０がキャビ
ティ１６に圧入される。

【００２０】この場合、図３に示すように、金属成形品
の孔部形成部位であるボス部に対応する部位３４では、
加圧機構４２を構成する加圧ピン４６の先端がこの部位
３４内から離脱している。そして、キャビティ１６に圧
入された固液共存状態の金属素材２０は、部位３４内に
充填される。

【００２１】そこで、部位３４内で固液共存状態の金属
素材２０が凝固する前に、加圧機構４２を構成するシリ
ンダ４４が駆動され、加圧ピン４６が前記部位３４側に
突出する。これにより、図２に示すように、加圧ピン４
６の先端が円錐状突起部４０の頂部３８に向かって近接
移動し、前記加圧ピン４６と前記円錐状突起部４０との
間に充填されている固液共存状態の金属素材２０が加圧
される。

【００２２】その際、第１の実施形態では、円錐状突起
部４０の頂部３８が湾曲形状を有しており、加圧ピン４
６がこの円錐状突起部４０に向かって移動することによ
り、固液共存状態の金属素材２０が前記円錐状突起部４
０の形状に沿って矢印方向に円滑に流動することができ
る。このため、固液共存状態の金属素材２０の移動量が
増加し、加圧ピン４６と円錐状突起部４０との間の中央
位置Ｐ１の他、前記加圧ピン４６の外方に離間する左右
位置Ｐ２、Ｐ３にも所望の加圧力が付与される。

【００２３】これにより、比較的小径な加圧ピン４６を
使用しても、鋳巣等の鋳造欠陥のない高品質な金属成形
品を効率的に得ることが可能になるという効果がある。
しかも、加圧ピン４６が小径に設定されるため、シリン
ダ４４自体を小型化することができ、加圧機構４２全体
を有効に小型化することが可能になる。

【００２４】また、円錐状突起部４０の頂部３８の角度
α°は、９０゜≦α゜＜１６０゜の角度範囲内に設定さ
れている。このため、頂部３８の形状に沿って固液共存
状態の金属素材２０の流動が一層円滑かつ確実に遂行可
能になり、鋳造欠陥の発生を可及的に阻止することがで
きるという効果が得られる。なお、左右位置Ｐ２、Ｐ３
を含む部位３４で凝固した部分は、後加工で除去され
る。

【００２５】図４は、本発明の第２の実施形態に係る金
属成形品の製造方法を実施するためのダイカスト装置６
０の要部断面図である。なお、第１の実施形態に係るダ
イカスト装置１２と同一の構成要素には同一の参照数字
に符号ａを付して、その詳細な説明は省略する。

【００２６】このダイカスト装置６０を構成する金型１
４ａに形成されるキャビティ１６ａは、部位３４ａの両
側（または片側）に厚肉部６２と薄肉部６４とを連続し
て設けており、断面変化を有している。このため、左右
位置Ｐ２、Ｐ３および厚肉部６２の近傍に微細な鋳巣が
残存し易くなるが、第２の実施形態では、上記の第１の
実施形態と同様に、加圧ピン４６ａの移動作用下に固液
共存状態の金属素材２０が円錐状突起部４０ａの形状に
沿って円滑に流動することができる。

【００２７】これにより、厚肉部６２に固液共存状態の
金属素材２０を十分に充填することが可能になり、鋳巣
等の鋳造欠陥のない高品質な金属成形品を効率的に得る
ことができる等、第１の実施形態と同様の効果が得られ
る。なお、左右位置Ｐ２、Ｐ３を含む部位３４ａで凝固
した部分は、後加工で除去されることになる。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る金属成形品の製造方法で
は、キャビティを形成する金型壁面に、金属成形品の孔
部形成部位に対応して円錐状突起部が設けられており、
前記円錐状突起部と略同一径の加圧ピンが、該円錐状突
起部に向かって移動する。その際、円錐状突起部の頂部
が湾曲形状を有しており、加圧ピンがこの円錐状突起部
に向かって移動することにより、キャビティ内に充填さ
れた固液共存状態の金属素材が前記円錐状突起部の形状
に沿って円滑かつ確実に流動する。

【００２９】このため、金属素材の移動量が増加し、加
圧ピンの外方にわたって有効に加圧力を付与することが
できる。これにより、比較的小径な加圧ピンを使用して
も、鋳造欠陥のない高品質な金属成形品を効率的に得る
ことができるとともに、設備全体をコンパクトに構成す
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る金属成形品の製造方法
を実施するためのダイカスト装置の概略斜視説明図であ
る。

【図２】前記ダイカスト装置を構成する加圧機構および
円錐状突起部の要部断面図である。

【図３】前記加圧機構および前記円錐状突起部の動作説
明図である。

【図４】本発明の第２の実施形態に係る金属成形品の製
造方法を実施するためのダイカスト装置の要部断面図で
ある。

【符号の説明】

１２、６０…ダイカスト装置 １４、１４ａ…金
型 １６、１６ａ…キャビティ １８…射出スリー
ブ ２０…固液共存状態の金属素材 ２２…プランジャ ２４…固定型 ２６…可動型 ３４、３４ａ…部位 ３６…金型壁面 ３８…頂部 ４０、４０ａ…円
錐状突起部 ４２…加圧機構 ４４…シリンダ ４６、４６ａ…加圧ピン ６２…厚肉部 ６４…薄肉部

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ２２Ｄ 27/11 Ｂ２２Ｄ 27/11 (72)発明者 原口 研太 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 竹内 俊仁 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 阿久津 毅 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4E093 NA01 NB01 NB07 NB10 TA10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固液共存状態の金属素材を金型のキャビテ
   ィ内に充填して孔部形成部位を有する金属成形品を製造
   するための金属成形品の製造方法であって、 前記キャビティを形成する金型壁面には、前記金属成形
   品の孔部形成部位に対応する部位に、頂部が湾曲形状を
   有する円錐状突起部が設けられており、前記円錐状突起
   部と略同一径の加圧ピンを該円錐状突起部に対向して前
   記キャビティ内に配置する工程と、 前記キャビティ内に前記固液共存状態の金属素材を充填
   した後、該固液共存状態の金属素材が凝固する前に、前
   記加圧ピンを前記円錐状突起部に向かって移動させる工
   程と、 を有することを特徴とする金属成形品の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の製造方法において、前記円
   錐状突起部の頂部の角度α゜は、９０゜≦α゜＜１６０
   ゜の角度範囲内に設定されることを特徴とする金属成形
   品の製造方法。