JP2767531B2 - Casting method - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は鋳造方法、特に、固相と
液相とが共存する鋳造材料を調製し、次いで鋳造材料を
加圧下で鋳型のゲートを通過させて、その鋳型のキャビ
ティに充填する鋳造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a casting method, and more particularly, to a method of preparing a casting material in which a solid phase and a liquid phase coexist, and then passing the casting material under pressure through a gate of the mold to form a cavity in the mold. The present invention relates to a casting method for filling.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種鋳造材料を用いる鋳造方法として
は、例えばチクソキャスティング法が知られている。こ
の方法によれば、合金設計および形状に関する自由度が
大きいことから要求特性および要求形状を有する高品質
な鋳物を得ることができる。2. Description of the Related Art As a casting method using such a casting material, for example, a thixocasting method is known. According to this method, a high-quality casting having the required characteristics and the required shape can be obtained because the degree of freedom regarding the alloy design and the shape is large.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】チクソキャスティング
法において、その鋳造品質に影響を与える因子として
は、鋳造材料のチクソトロピー（揺変性）の外に、その
鋳造材料の充填挙動、例えばゲート通過時における粘
度、剪断速度、レイノルズ数等を挙げることができる。In the thixocasting method, factors affecting the casting quality include not only the thixotropy (thixotropic) of the casting material, but also the filling behavior of the casting material, for example, the viscosity when passing through a gate. , Shear rate, Reynolds number and the like.
【０００４】なかでも、ゲート通過時における鋳造材料
の剪断速度は、固相に剪断力を与えてその微細球状化を
図る上で特に重要な因子である。この剪断速度はゲート
の断面積が小さくなればなる程速められる。[0004] Among them, the shear rate of the casting material when passing through the gate is a particularly important factor in applying a shearing force to the solid phase to achieve microscopic spheroidization. The shear rate increases as the cross-sectional area of the gate decreases.
【０００５】ところが、所定の剪断速度を得るためにゲ
ートの断面積を小さくしていくと、固相の粒径との関係
で次のような不具合を生じる。However, when the cross-sectional area of the gate is reduced in order to obtain a predetermined shear rate, the following problems occur in relation to the particle size of the solid phase.
【０００６】即ち、キャビティへの鋳造材料の加圧充填
過程において、最初は粘度の低い液相の一部がゲートを
通じてキャビティに注入されるが、次第に固相がゲート
の入口近傍に停滞して固相の集合物が形成されるため、
その集合物によりゲートの入口が塞がれて液相のキャビ
ティへの注入が停止するか、または極端に制限される。
この固相の集合物は、その粘度が高くなっているので、
直ちにゲートを通じてキャビティへ射出されることはな
く、一旦ゲート近傍で加圧された後ゲートを層流状態で
通過してキャビティへ射出され、その直後に粘度の低い
液相がゲートを乱流状態で通過してキャビティへ噴出さ
れる。That is, in the process of pressurizing the cavity with the casting material, a part of the liquid phase having a low viscosity is initially injected into the cavity through the gate, but the solid phase gradually stays near the entrance of the gate and solidifies. Because a collection of phases is formed,
The agglomeration closes the entrance of the gate and stops or extremely limits the injection of the liquid phase into the cavity.
This solid phase aggregate has a high viscosity,
It is not immediately injected into the cavity through the gate, but once pressurized in the vicinity of the gate, passes through the gate in a laminar flow state and is injected into the cavity, and immediately thereafter, a low-viscosity liquid phase flows through the gate in a turbulent state. It passes through and is ejected into the cavity.
【０００７】このように、固相と液相とが別々にキャビ
ティへ充填され、またキャビティへの充填様式が固相と
液相とで異なる場合には、キャビティにおける鋳造材料
の充填圧力が変動するため鋳物に偏析を生じ易く、また
液相の噴出によって鋳物に空気の巻込みを生じ易くな
る。As described above, when the solid phase and the liquid phase are separately filled in the cavity, and when the filling mode in the cavity differs between the solid phase and the liquid phase, the filling pressure of the casting material in the cavity fluctuates. Therefore, segregation tends to occur in the casting, and air is easily entrained in the casting due to ejection of the liquid phase.
【０００８】例えば、鋳造用Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金で
あるＡ３５７相当材において、前記現象は次のような数
式を用いて説明される。For example, in a material corresponding to A357, which is an Al-Si-Mg alloy for casting, the above phenomenon is explained using the following mathematical formula.
【０００９】レイノルズ数Ｒｅ＝ｖｄρ／η（ｖ：射出
速度、ｄ：管直径、ρ：密度、η：粘度） 損失ヘッドｈl ＝（λｌ／ｄ）ｖ2 ／２ｇ（λ：管摩擦
係数、ｌ：管長さ、ｄ：管直径、ｖ：射出速度、ｇ：重
力加速度）、損失ヘッドｈl とは、単位重量の流体が失
う機械的エネルギを意味する。Reynolds number Re = vdρ / η (v: injection speed, d: pipe diameter, ρ: density, η: viscosity) Loss head h l = (λ1 / d) v 2 / 2g (λ: pipe friction coefficient, l: tube length, d: tube diameter, v: injection speed, g: gravitational acceleration), and loss head h l mean the mechanical energy lost by a unit weight of fluid.
【００１０】ここで、管摩擦係数λは、円管層流の場合
はλ＝６４／Ｒｅ、長方形管（２ａ×２ｂ）層流の場合
にはλ＝（６４／Ｒｅ）８ａ2 ／（ａ＋ｂ）2 Ｘであ
る。Ｘは、Ｘ＝（１６／３）−（１０２４／π5 ）ｂ／
ａ｛ｔａｎｈ（πａ／２ｂ）＋（１／２４３）ｔａｎｈ
（３πａ／２ｂ）＋…｝と、表わされる。Here, the pipe friction coefficient λ is λ = 64 / Re for a laminar flow in a circular pipe, and λ = (64 / Re) 8a 2 / (a + b) for a laminar flow in a rectangular pipe (2a × 2b). 2 ) X. X is X = (16/3)-(1024 / π 5 ) b /
a @ tanh (πa / 2b) + (1/243) tanh
(3πa / 2b) +...｝.
【００１１】固相である初晶αの集合物がゲートを塞ぐ
と、その集合物の粘度ηが高くなるので、レイノルズ数
Ｒｅが小さくなる。そのレイノルズ数Ｒｅの減少は損失
ヘッドｈl の増加をもたらすので、初晶αの集合物はゲ
ート近傍にて加圧され、その後ゲートを通じてキャビテ
ィへ射出されることになるのである。When the aggregate of primary crystals α that is a solid phase closes the gate, the viscosity η of the aggregate increases, and the Reynolds number Re decreases. Since the decrease in the Reynolds number Re leads to an increase in the loss head h l , the aggregate of primary crystals α is pressurized in the vicinity of the gate, and then injected into the cavity through the gate.
【００１２】本発明は前記に鑑み、鋳造材料における液
相の粘度を高めることにより、固相と液相とが一緒にキ
ャビティへ充填されるようにし、また固相と液相とが別
々にキャビティへ充填されるような事態が発生した場合
にも、そのキャビティへの液相の充填様式をその液相の
高粘度化に伴い固相のそれに近似させ、これにより鋳造
欠陥の発生を極力抑制することのできる前記鋳造方法を
提供することを目的とする。In view of the foregoing, the present invention increases the viscosity of a liquid phase in a casting material so that a solid phase and a liquid phase are filled into a cavity together, and a solid phase and a liquid phase are separately formed in a cavity. Even if a situation such as filling occurs, the filling mode of the liquid phase in the cavity is made to approximate that of the solid phase with the increase in the viscosity of the liquid phase, thereby minimizing the occurrence of casting defects. An object of the present invention is to provide a casting method capable of performing the above-described casting.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は、固相と液相と
が共存する鋳造材料を調製し、次いで前記鋳造材料を加
圧下で鋳型のゲートを通過させて、その鋳型のキャビテ
ィに充填する鋳造方法において、前記鋳造材料の液相中
に、その液相の粘度を高める粒子を混在させ、前記液相
における前記粒子の体積分率ＶｆをＶｆ≧２０％に設定
し、また前記固相の平均粒径をＡとし、一方、前記粒子
の平均粒径をＢとしたとき、ＡおよびＢの比Ａ／ＢがＡ
／Ｂ≧２であることを特徴とする。According to the present invention, a casting material in which a solid phase and a liquid phase coexist is prepared, and then, the casting material is passed through a gate of a mold under pressure to fill the cavity of the mold. In the casting method, particles that increase the viscosity of the liquid phase are mixed in the liquid phase of the casting material, and the volume fraction Vf of the particles in the liquid phase is set to Vf ≧ 20%.
And the average particle size of the solid phase is A;
Is B, the ratio A / B of A and B is A
/ B ≧ 2 .
【００１４】[0014]
【作用】前記のように鋳造材料における液相の粘度を高
めると、固相と液相とが分離することなく、一緒にゲー
トを通過してキャビティへ充填される。また固相と液相
とが別々にキャビティへ充填されるような事態が発生し
た場合にも、固相の集合物に次いで液相がゲートを通過
する際、そのレイノルズ数が小さくなるので、液相は層
流状態となってゲートを通過し、これによりキャビティ
への液相の噴出を防止して、液相のキャビティへの充填
様式をその液相の高粘度化に伴い固相のそれに近似させ
ることができる。When the viscosity of the liquid phase in the casting material is increased as described above, the solid phase and the liquid phase pass through the gate together and fill the cavity without being separated. Also, when a situation occurs in which the solid phase and the liquid phase are separately filled into the cavity, when the liquid phase passes through the gate after the aggregate of the solid phase, the Reynolds number becomes small, The phase becomes laminar and passes through the gate, thereby preventing the liquid phase from escaping into the cavity and filling the cavity into the cavity in a manner similar to that of the solid phase as the viscosity of the liquid phase increases. Can be done.
【００１５】このような現象を発生させるためには、液
相の粘度を、粒子を含まない場合の約５０倍以上に高め
る必要がある。この観点より、液相における粒子の体積
分率ＶｆはＶｆ≧２０％に設定される。この体積分率Ｖ
ｆの上限値は、Ｖｆ＝７０％であることが望ましい。Ｖ
ｆ＞７０％では複雑形状の鋳物を鋳造する場合に湯回り
性が悪化する。また固相の平均粒径Ａおよび粒子の平均
粒径Ｂの比Ａ／Ｂを前記のように設定すると、固相間に
おける粒子の流動性が良好になるので、それら粒子を液
相中に均一に分散させてその粘度を液相全体に亘り均等
に高めることができる。前記比Ａ／ＢがＡ／Ｂ＜２で
は、粒子の平均粒径Ｂが大き過ぎて固相間における粒子
の流動性悪化によりその分散性が悪くなるため、液相の
粘度をその液相全体に亘って均等に高めることができな
い。 こゝで、固相とは、その鋳造材料における主元素、
例えば鋳造材料がＡｌ合金よりなる場合にはＡｌが大部
分（例えば９０％以上）を占める相であって、半溶融状
態の鋳造材料の凝固初期に略固体として存在する相を意
味し、また粒子とは液相凝固時にその液相内（および固
相内）に存在する、前記固相とは異質な固体を意味す
る。これら固相と粒子とは、半溶融状態の鋳造材料を急
冷することによって、その半溶融状態の金属組織を固定
し、それを顕微鏡観察すれば、明確に区別される。 さら
に固相の粒径については、その固相が粒状であるとは限
らないので、顕微鏡写真に写された固相の平面形状にお
いて、その輪郭上に任意の２点を定め、それら２点間の
距離のうち最大距離をその固相の粒径とする。例えば固
相の平面形状が略楕円形である場合にはその長径の長さ
を粒径とし、また略菱形である場合には長い方の対角線
の長さを粒径とする。 したがって、固相の平均粒径とは
全固相の粒径の平均値であるが、全固相についてそれら
の粒径を求めることは不可能であるから、半溶融状態の
鋳造材料における固相の分布が均一であるとして、その
一部の顕微鏡写真より固相の平均粒径を求めた。なお、
前記のように最大距離を粒径とする理由は、非球形粒子
の粒径を求めるに当り、篩目を通過した粒子の粒径、つ
まり最大径を篩目の大きさで表 わすことに基づく。 In order to cause such a phenomenon, it is necessary to increase the viscosity of the liquid phase to about 50 times or more the case where no particles are contained. From this viewpoint, the volume fraction Vf of the particles in the liquid phase is set to Vf ≧ 20%. This volume fraction V
It is desirable that the upper limit value of f be Vf = 70%. V
When f> 70%, when casting a casting having a complicated shape, the meltability deteriorates. The average particle size A of the solid phase and the average
When the ratio A / B of the particle size B is set as described above,
Of the particles in the liquid
Disperse evenly in the phase and make the viscosity even throughout the liquid phase
Can be increased. When the ratio A / B is A / B <2
Means that the average particle size B of the particles is too large and the particles between the solid phases
Of the liquid phase
Viscosity cannot be increased uniformly throughout its liquid phase
No. Here, the solid phase is a main element in the casting material,
For example, when the casting material is made of Al alloy, Al
Phase (for example, 90% or more)
Phase which exists almost as a solid during the early solidification of the as-cast material.
Taste and particles are in the liquid phase (and solid
(Solid phase) means a solid that is foreign to the solid phase.
You. The solid phase and the particles are used to rapidly cast the semi-molten casting material.
Fixing the metal structure in the semi-molten state by cooling
Then, when they are observed with a microscope, they are clearly distinguished. Further
However, regarding the particle size of the solid phase, it is not limited that the solid phase is granular.
The solid phase shown in the micrograph.
And define any two points on the contour,
The maximum distance among the distances is defined as the particle size of the solid phase. For example,
If the planar shape of the phase is substantially elliptical, the length of its major axis
Is the particle size, and the long diagonal if it is approximately rhombic
Is the particle size. Therefore, what is the average particle size of the solid phase?
This is the average particle size of all solid phases.
It is not possible to determine the particle size of
Assuming that the distribution of the solid phase in the casting material is uniform,
The average particle size of the solid phase was determined from some of the micrographs. In addition,
The reason for setting the maximum distance to the particle size as described above is that non-spherical particles
In determining the particle size of
The Mari maximum diameter based on Wath tables in the size of the sieve.
【００１６】[0016]
【実施例】図１は、チクソキャスティング法の実施に用
いられる加圧鋳造装置の概略を示す。その加圧鋳造装置
の鋳型１は、固定金型２と、それと対向する可動金型３
とよりなり、両型２，３により断面円形の成形用キャビ
ティ４およびその一端に連通するゲート５が形成され、
そのゲート５は固定金型２の鋳造材料用装入口６に連通
する。固定金型２に、装入口６に連通するスリーブ７が
設けられ、そのスリーブ７に装入口６に挿脱される加圧
プランジャ８が摺動自在に嵌合される。FIG. 1 schematically shows a pressure casting apparatus used for performing a thixocasting method. A mold 1 of the pressure casting apparatus includes a fixed mold 2 and a movable mold 3 opposed thereto.
A molding cavity 4 having a circular cross section and a gate 5 communicating with one end thereof are formed by the two molds 2 and 3.
The gate 5 communicates with a casting material inlet 6 of the fixed mold 2. The stationary mold 2 is provided with a sleeve 7 communicating with the loading port 6, and a pressurizing plunger 8 inserted into and removed from the loading port 6 is slidably fitted to the sleeve 7.
【００１７】チクソキャスティング法の実施に当って
は、次の各工程が順次行われる。 （ａ） 固相と液相とが共存した鋳造材料９を調製す
る。 （ｂ） 装入口６に鋳造材料９を装入する。 （ｃ） 加圧プランジャ８を装入口６に挿入し、その加
圧プランジャ８により鋳造材料９を加圧しつつゲート５
を通過させてキャビティ４に高速層流逐次充填する。 （ｄ） 加圧プランジャ８をストローク終端に保持する
ことによって、キャビティ４に充填された鋳造材料９に
加圧力を付与し、その加圧下で鋳造材料９を凝固させて
鋳物を得る。In carrying out the thixocasting method, the following steps are sequentially performed. (A) A casting material 9 in which a solid phase and a liquid phase coexist is prepared. (B) The casting material 9 is charged into the charging inlet 6. (C) The pressurizing plunger 8 is inserted into the charging port 6 and the casting material 9 is pressed by the
And the cavity 4 is sequentially filled with a high-speed laminar flow. (D) By holding the pressure plunger 8 at the end of the stroke, a pressing force is applied to the casting material 9 filled in the cavity 4, and the casting material 9 is solidified under the pressure to obtain a casting.
【００１８】鋳造材料９としては、液相中に、その液相
の粘度を高める粒子を混在させたものが用いられ、液相
における粒子の体積分率ＶｆはＶｆ≧２０％に設定され
る。As the casting material 9, a material in which particles for increasing the viscosity of the liquid phase are mixed in a liquid phase is used, and the volume fraction Vf of the particles in the liquid phase is set to Vf ≧ 20%.
【００１９】前記のように鋳造材料９における液相の粘
度を高めると、固相と液相とが分離することなく、一緒
にゲート５を通過してキャビティ４へ充填される。また
固相と液相とが別々にキャビティ４へ充填されるような
事態が発生した場合にも、固相の集合物に次いで液相が
ゲート５を通過する際、そのレイノルズ数が小さくなる
ので、液相は層流状態となってゲート５を通過し、これ
によりキャビティ４への液相の噴出を防止して、液相の
キャビティ４への充填様式をその液相の高粘度化に伴い
固相のそれに近似させることができる。When the viscosity of the liquid phase in the casting material 9 is increased as described above, the solid phase and the liquid phase are filled into the cavity 4 through the gate 5 together without being separated. Also, in the case where the solid phase and the liquid phase are separately filled in the cavity 4, when the liquid phase passes through the gate 5 after the aggregate of the solid phase, the Reynolds number becomes small. The liquid phase is in a laminar flow state and passes through the gate 5, thereby preventing the ejection of the liquid phase into the cavity 4, and changing the filling mode of the liquid phase into the cavity 4 with increasing the viscosity of the liquid phase. It can be approximated to that of the solid phase.
【００２０】鋳造材料において、固相の平均粒径をＡと
し、また粒子の平均粒径をＢとしたとき、ＡおよびＢの
比Ａ／ＢはＡ／Ｂ≧２に設定される。このように設定す
ると、固相間における粒子の流動性が良好になるので、
それら粒子を液相中に、均一に分散させてその粘度を液
相全体に亘り均等に高めることができる。 In the casting material, when the average particle size of the solid phase is A and the average particle size of the particles is B, the ratio A / B of A and B is set to A / B ≧ 2. With this setting, the fluidity of the particles between the solid phases becomes good,
The particles can be uniformly dispersed in the liquid phase to increase the viscosity evenly throughout the liquid phase .
【００２１】このような粒子には、液相中に晶出させた
晶出粒および鋳造材料に添加された高融点の固体粒子が
含まれる。Such particles include crystallized grains crystallized in the liquid phase and high melting point solid particles added to the casting material.
【００２２】粒子が晶出粒である場合、このような晶出
粒は液相内だけでなく固相内にも存在する。そこで、液
相における晶出粒の体積分率Ｖｆを増し、またその晶出
粒の平均粒径を微細化するためには、鋳造材料製造時に
おける冷却速度を速め、また鋳造材料の鋳造時における
固相の体積分率（固相率）Ｖｆを低く設定する、といっ
た手段が採用される。When the particles are crystallized grains, such crystallized grains are present not only in the liquid phase but also in the solid phase. Therefore, in order to increase the volume fraction Vf of the crystallized grains in the liquid phase and to reduce the average particle size of the crystallized grains, the cooling rate during the production of the casting material is increased, Means such as setting the volume fraction (solid phase fraction) Vf of the solid phase low is adopted.
【００２３】粒子が固体粒子である場合、その固体粒子
は、鋳造材料製造前に、その固体素材に配合されるか、
または鋳造材料の製造過程において固相が晶出した時点
で液相中に添加混合される。このようにして得られた鋳
造材料の液相中には、その化学成分に起因して、固体粒
子のみが混在する場合と、固体粒子および晶出粒の両方
が混在する場合とがある。また固体粒子の一部は固相中
に混在することもある。When the particles are solid particles, the solid particles may be blended with the solid material before the casting material is manufactured,
Alternatively, when the solid phase is crystallized in the production process of the casting material, it is added and mixed into the liquid phase. In the liquid phase of the casting material thus obtained, there are cases where only solid particles are mixed and cases where both solid particles and crystallized particles are mixed due to the chemical components. Some of the solid particles may be mixed in the solid phase.
【００２４】以下、具体例について説明する。Hereinafter, specific examples will be described.
【００２５】表１は、３種の鋳造材料用Ａｌ合金（ａ）
〜（ｃ）の組成を示す。Table 1 shows three types of Al alloys for casting materials (a).
1 to (c).
【００２６】[0026]
【表１】 表１において、Ａｌ合金（ａ）はＡｌ−Ｍｇ2 Ｓｉ合金
であり、またＡｌ合金（ｂ）はＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金
であり、さらに（ｃ）はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金である
Ａ３５７相当材である。[Table 1] In Table 1, the Al alloy (a) is an Al—Mg 2 Si alloy, the Al alloy (b) is an Al—Si—Cu alloy, and (c) is an Al—Si—Mg alloy. A357 equivalent material.
【００２７】表２は、５種の鋳造材料の例（１）〜
（５）を製造する場合に用いられたＡｌ合金の種類およ
びその製造方法を示す。Table 2 shows examples (1) to 5 of the casting materials.
The type of the Al alloy used in manufacturing (5) and the manufacturing method thereof will be described.
【００２８】[0028]
【表２】 次に、鋳造材料の例（１）〜（５）および図１の加圧鋳
造装置を用い、チクソキャスティング法を適用して複数
の鋳物を鋳造した。[Table 2] Next, using the casting materials (1) to (5) and the pressure casting apparatus of FIG. 1, a plurality of castings were cast by applying a thixocasting method.
【００２９】この場合、ゲート５の断面積を次のように
段階的に狭めて鋳造材料９に対する剪断速度を速めた。
即ち、ゲート５の断面積は９mm（縦）×１８mm（横）＝
１６２mm2 であるが、このゲート５に、直径２mm（φ
２）の複数の通孔を有し、且つそれら通孔の断面積の和
が１３８mm2 である第１多孔体および直径３mm（φ３）
の複数の通孔を有し、且つそれら通孔の断面積の和が１
３０mm2 である第２多孔体を設置するものである。ゲー
ト５に第１多孔体を設置すると、ゲート５の断面積は当
初の約８５％となり、第２多孔体の場合は当初の約８０
％となる。In this case, the cross-sectional area of the gate 5 was narrowed stepwise as follows to increase the shear rate for the casting material 9.
That is, the cross-sectional area of the gate 5 is 9 mm (length) × 18 mm (width) =
It is a 162 mm 2, on the gate 5, the diameter 2 mm (phi
2) a first porous body having a plurality of through holes, the sum of the cross-sectional areas of the through holes being 138 mm 2 , and a diameter of 3 mm (φ3)
And the sum of the cross-sectional areas of the through holes is 1
A second porous body having a size of 30 mm 2 is provided. When the first porous body is installed in the gate 5, the cross-sectional area of the gate 5 becomes about 85% of the initial, and in the case of the second porous body, about 80% of the initial.
%.
【００３０】図２〜図６は、鋳造材料の例（１）〜
（５）を加熱して半溶融状態にしたときの金属組織を示
す顕微鏡写真である。このような金属組織は半溶融状態
の鋳造材料を急冷することによって得られる。図２，図
３，図５，図６はそれぞれ１００倍、図４は４００倍で
ある。図２は例（１）に、図３は例（２）に、図４は例
（３）に、図５は例（４）に、図６は例（５）にそれぞ
れ該当する。FIGS. 2 to 6 show examples of casting materials (1) to FIG.
(5) Ru micrograph der showing the metal structure when formed into a semi-molten state by heating. Such a metal structure is in a semi-molten state
Obtained by quenching the casting material. 2, 3, 5, and 6 are 100 times, and FIG. 4 is 400 times. 2 corresponds to example (1), FIG. 3 corresponds to example (2), FIG. 4 corresponds to example (3), FIG. 5 corresponds to example (4), and FIG. 6 corresponds to example (5).
【００３１】図２に示す例（１）において、濃い灰色の
塊状粒子および図３に示す例（２）において、黒色の球
状粒子は、晶出粒である金属間化合物Ｍｇ2 Ｓｉ（比重
１．９９）であり、このＭｇ2 Ｓｉは、薄灰色の島状を
なす固相（α−Ａｌ）内および相隣る両固相間の液相内
に混在する。図４に示す例（３）において、濃い灰色の
塊状粒子は、固体粒子であるＳｉＣ粒子であり、このＳ
ｉＣ粒子の大部分は液相内に混在するが、一部は薄灰色
の固相（α−Ａｌ）内にも混在する。図５，図６に示す
例（４），（５）の場合、島状の固相（α−Ａｌ）内お
よび相隣る両固相間の液相内に前記のような粒子は存在
しない。In the example (1) shown in FIG. 2, the dark gray massive particles and in the example (2) shown in FIG. 3, the black spherical particles are the intermetallic compound Mg 2 Si (specific gravity 1. 99), and this Mg 2 Si has a light gray island shape.
Eggplant solid phase (alpha-Al) and in phase Tonariru mixed in the liquid phase in <br/> between two solid phase. In the example (3) shown in FIG. 4, the dark gray massive particles are SiC particles which are solid particles,
Most of iC particles are mixed in the liquid phase , but some are light gray
Also mixed in solid phase (alpha-Al) in the. 5, Example (4) shown in FIG. 6, (5) where, island-like solid phase (alpha-Al) in the manner to your <br/> and phase Tonariru liquid phase between two solid phase No particles exist.
【００３２】表３は、図２〜図６に基づいて測定された
例（１）〜（５）における固相（α−Ａｌ）の体積分率
Ｖｆおよびその平均粒径Ａならびに粒子（Ｍｇ2 Ｓｉ、
ＳｉＣ）の全体積分率Ｖｆおよび液相に存する粒子の平
均粒径Ｂを示す。Table 3 shows the volume fraction Vf of the solid phase (α-Al), the average particle size A thereof, and the particle (Mg 2 ) in Examples (1) to (5) measured based on FIGS. Si,
It shows the total integral Vf of SiC) and the average particle size B of the particles present in the liquid phase.
【００３３】[0033]
【表３】 表４は、各種鋳物に関する鋳造材料の液相の性状、平均
粒径の比Ａ／Ｂ、ゲートの構造、鋳造材料の射出速度、
液相のレイノルズ数、および鋳物の性状を示す。鋳物の
各例（１ａ）〜（５ｃ）と鋳造材料の各例（１）〜
（５）との関係は、例（１ａ）〜（１ｃ）が例（１）
に、例（２ａ）〜（２ｃ）が例（２）に、例（３ａ）〜
（３ｃ）が例（３）に、例（４ａ）〜（４ｃ）が例
（４）に、例（５ａ）〜（５ｃ）が例（５）にそれぞれ
対応する。[Table 3] Table 4 shows the properties of the liquid phase of the casting material for various castings, the ratio A / B of the average particle size, the gate structure, the injection speed of the casting material,
The Reynolds number of the liquid phase and the properties of the casting are shown. Each example (1a) to (5c) of the casting and each example (1) to the casting material
Examples (1a) to (1c) are examples (1) of the relationship with (5).
Examples (2a) to (2c) correspond to example (2), and examples (3a) to (2a)
(3c) corresponds to example (3), examples (4a) to (4c) correspond to example (4), and examples (5a) to (5c) correspond to example (5).
【００３４】鋳物の例（１ａ）〜（３ｃ）において、液
相のレイノルズ数は、その液相中に粒子が混在している
状態での値である。In the examples (1a) to (3c) of the casting, the Reynolds number of the liquid phase is a value when particles are mixed in the liquid phase.
【００３５】表中、○印は「無し」を、△印は「若干有
り」を、×印は「多量に有り」をそれぞれ意味する。In the table, the mark ○ means “absent”, the mark Δ means “slightly present”, and the mark x means “large amount”.
【００３６】[0036]
【表４】 表４において、ゲートの開口量が９mm×１８mmといった
ように大きい場合には、固相と液相とが分離しにくいた
め、鋳物の例（１ａ），（２ａ），（３ａ）および（４
ａ）についてはその性状は良好であるが、例（５ａ）に
おいては偏析が発生している。[Table 4] In Table 4, when the opening amount of the gate is as large as 9 mm × 18 mm, the solid phase and the liquid phase are difficult to separate, and therefore, examples of castings (1a), (2a), (3a) and (4)
As for a), the properties are good, but in Example (5a), segregation has occurred.
【００３７】ゲートの開口量を、第１多孔体（φ２）ま
たは第２多孔体（φ３）により狭めると、鋳物の例（１
ｂ），（１ｃ）においては、液相における粒子（Ｍｇ2
Ｓｉ）の体積分率ＶｆがＶｆ＝１７％、したがってＶｆ
＜２０％であり、またＡ／ＢがＡ／Ｂ＝１．６、したが
ってＡ／Ｂ＜２であることに起因して液相の粘度上昇程
度が低いため空気の巻込みが発生する。When the opening amount of the gate is reduced by the first porous body (φ2) or the second porous body (φ3), an example of a casting (1)
b) and (1c), particles (Mg 2
The volume fraction Vf of Si) is Vf = 17%, thus Vf
<20%, and A / B = 1.6, that is, A / B <2, so that the degree of increase in the viscosity of the liquid phase is low and air entrainment occurs.
【００３８】鋳物の例（２ｂ），（２ｃ）においては、
表２に示すように鋳造材料の例（２）を製造するときの
冷却速度を例（１）の場合よりも速めて粒子（Ｍｇ2 Ｓ
ｉ）の平均粒径Ｂを小さく、且つ球状にし、また表３に
示すように固相の体積分率Ｖｆを例（１）の場合よりも
低くして液相における粒子の体積分率Ｖｆを増加させ
る、といった手段が採用されている。In the examples (2b) and (2c) of the casting,
As shown in Table 2, the cooling rate at the time of manufacturing the example (2) of the casting material was set to be higher than that of the example (1) and the particles (Mg 2 S
The average particle diameter B of i) was made small and spherical, and the volume fraction Vf of the solid phase was made lower than that of Example (1) to reduce the volume fraction Vf of the particles in the liquid phase as shown in Table 3. Means such as increasing are adopted.
【００３９】その結果、液相における体積分率ＶｆがＶ
ｆ＝４５％、したがってＶｆ≧２０％であり、またＡ／
ＢがＡ／Ｂ＝２．７、したがってＡ／Ｂ≧２であること
に起因して液相の粘度が、表４に示すように例（１
ｂ），（１ｃ）の場合の３５倍に高められるので、鋳物
の性状が極めて良好となる。As a result, the volume fraction Vf in the liquid phase becomes V
f = 45%, thus Vf ≧ 20%, and A /
As shown in Table 4, the viscosity of the liquid phase due to the fact that B is A / B = 2.7, and therefore A / B ≧ 2, is as shown in Table 4 (1
Since it is 35 times higher than in the cases of b) and (1c), the properties of the casting are extremely good.
【００４０】鋳物の例（３ｂ），（３ｃ）においても、
液相における粒子（ＳｉＣ）の体積分率ＶｆがＶｆ＝６
０％、Ａ／ＢがＡ／Ｂ＝１０であることに起因して、前
記同様に鋳物の性状が極めて良好となる。In the casting examples (3b) and (3c),
The volume fraction Vf of the particles (SiC) in the liquid phase is Vf = 6
Due to 0% and A / B = A / B = 10, the properties of the casting become extremely good as described above.
【００４１】鋳物の例（４ｂ），（４ｃ）および（５
ｂ），（５ｃ）においては、表４に示すように液相の粘
度が極めて低く、その結果、鋳物に空気の巻込みと偏析
とが多量に発生する。Examples of castings (4b), (4c) and (5)
In b) and (5c), as shown in Table 4, the viscosity of the liquid phase is extremely low, and as a result, a large amount of air entrainment and segregation occurs in the casting.
【００４２】図７は、鋳物の例（４ｂ）に相当する鋳物
を得る場合において、第１多孔体近傍に存する鋳造材料
の金属組織を示す顕微鏡写真（１００倍）である。図７
より、第１多孔体の通孔近傍に多数の薄灰色の塊状固相
が停滞してそれら固相の集合物が形成されていることが
判る。FIG. 7 is a photomicrograph (× 100) showing the metal structure of the casting material existing near the first porous body when a casting corresponding to the casting example (4b) is obtained. FIG.
From this, it can be seen that a number of light gray massive solid phases are stagnated near the through-holes of the first porous body to form an aggregate of these solid phases.
【００４３】表５は、鋳物の例（２ｃ）および（３ｃ）
に対応する例（２ｃ1 ）および（３ｃ1 ）に関する鋳造
材料の液相の性状、平均粒径の比Ａ／Ｂおよび鋳物の性
状を示す。Table 5 shows examples of castings (2c) and (3c).
3 shows the properties of the liquid phase of the casting material, the ratio A / B of the average particle size, and the properties of the casting for the examples (2c 1 ) and (3c 1 ) corresponding to FIG.
【００４４】[0044]
【表５】 表５の鋳物の例（２ｃ1 ）から明らかなように、液相に
おける粒子の体積分率ＶｆをＶｆ≧２０％に、またＡ／
ＢをＡ／Ｂ≧２に設定すれば、性状の良好な鋳物を得る
ことができる。[Table 5] As is clear from the example of casting (2c 1 ) in Table 5, the volume fraction Vf of the particles in the liquid phase is set to Vf ≧ 20%, and A /
If B is set to A / B ≧ 2, a casting having good properties can be obtained.
【００４５】また表４の鋳物の例（２ｃ）と表５の鋳物
の例（３ｃ1 ）とを比較すると、液相における粒子のＶ
ｆは両例（２ｃ），（３ｃ1 ）について同一であり、ま
たＡ／Ｂも両例（２ｃ），（３ｃ1 ）について同一であ
るが、液相の粘度については例（２ｃ）の場合の方が例
（３ｃ1 ）の場合よりも０．２Ｐａ・ｓｅｃ高い。この
ことは、粒子として晶出粒を用いる方が固体粒子を用い
るよりも、液相の粘度上昇効果が高いことを意味する。
これに起因して鋳物の例（２ｃ）の方が鋳物の例（３ｃ
1 ）よりも均一な金属組織を有することが判明した。In addition, comparing the example of casting (2c) in Table 4 with the example of casting (3c 1 ) in Table 5, the V
f is Ryorei (2c), if the (3c 1) on the same, also A / B be both Example (2c), but (3c 1) is the same for example for the viscosity of the liquid phase (2c) Is higher by 0.2 Pa · sec than in the example (3c 1 ). This means that the use of crystallized grains as the particles has a higher effect of increasing the viscosity of the liquid phase than the use of solid particles.
Due to this, the casting example (2c) is better than the casting example (3c).
It was found to have a more uniform metal structure than 1 ).
【００４６】なお、本発明はＡｌ合金以外の金属材料、
例えばＦｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｔｉ等の合金等よりなる鋳造
材料を用いる鋳造方法にも適用される。The present invention relates to a metal material other than an Al alloy,
For example, the present invention is also applied to a casting method using a casting material made of an alloy such as Fe, Cu, Mg, and Ti.
【００４７】[0047]
【発明の効果】本発明によれば、前記のように特定量の
粒子を鋳造材料の液相中に混在させると共に固相および
粒子の平均粒径の比を特定する、といった比較的簡単な
手段を採用することにより、空気の巻込みおよび偏析と
いった鋳造欠陥の発生を回避することができ、これによ
り鋳造品質の良好な鋳物を得ることができる。According to the present invention, a solid phase and with a mix of specific amount of particles as described above in the liquid phase of the casting material
By adopting relatively simple means such as determining the ratio of the average particle diameter of the particles, it is possible to avoid the occurrence of casting defects such as air entrapment and segregation, thereby obtaining a casting with good casting quality. Obtainable.
【図１】加圧鋳造装置の縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a pressure casting apparatus.
【図２】半溶融状態の鋳造材料の例（１）における金属
組織を示す顕微鏡写真である。FIG. 2 is a photomicrograph showing a metal structure in an example (1) of a casting material in a semi-molten state.
【図３】半溶融状態の鋳造材料の例（２）における金属
組織を示す顕微鏡写真である。FIG. 3 is a photomicrograph showing a metal structure in an example (2) of a casting material in a semi-molten state.
【図４】半溶融状態の鋳造材料の例（３）における金属
組織を示す顕微鏡写真である。FIG. 4 is a photomicrograph showing a metal structure in an example (3) of a casting material in a semi-molten state.
【図５】半溶融状態の鋳造材料の例（４）における金属
組織を示す顕微鏡写真である。FIG. 5 is a photomicrograph showing a metal structure of an example (4) of a casting material in a semi-molten state.
【図６】半溶融状態の鋳造材料の例（５）における金属
組織を示す顕微鏡写真である。FIG. 6 is a micrograph showing a metal structure of a casting material in a semi-molten state (5).
【図７】鋳造過程における鋳造材料の金属組織を示す顕
微鏡写真である。FIG. 7 is a micrograph showing a metal structure of a casting material in a casting process.
１ 鋳型 ４ キャビティ ５ ゲート ８ 加圧プランジャ ９ 鋳造材料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mold 4 Cavity 5 Gate 8 Pressure plunger 9 Casting material
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−176442（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−71966（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−20944（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭62−54381（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22D 18/02 B22D 17/00 C22C 1/02 501 C22C 1/10──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-176442 (JP, A) JP-A-3-71966 (JP, A) JP-B-56-20944 (JP, B2) JP-B-62 54381 (JP, B2) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) B22D 18/02 B22D 17/00 C22C 1/02 501 C22C 1/10
Claims (4)
し、次いで前記鋳造材料を加圧下で鋳型のゲートを通過
させて、その鋳型のキャビティに充填する鋳造方法にお
いて、前記鋳造材料の液相中に、その液相の粘度を高め
る粒子を混在させ、前記液相における前記粒子の体積分
率ＶｆをＶｆ≧２０％に設定し、また前記固相の平均粒
径をＡとし、一方、前記粒子の平均粒径をＢとしたと
き、ＡおよびＢの比Ａ／ＢがＡ／Ｂ≧２であることを特
徴とする鋳造方法。1. A casting method for preparing a casting material in which a solid phase and a liquid phase coexist, and then passing the casting material under pressure through a gate of a mold to fill a cavity of the mold. Particles that increase the viscosity of the liquid phase are mixed in the liquid phase, the volume fraction Vf of the particles in the liquid phase is set to Vf ≧ 20%, and the average particle size of the solid phase is
When the diameter is A and the average particle diameter of the particles is B
And the ratio A / B of A and B is A / B ≧ 2.
Casting method according to symptoms.
出粒である、請求項１記載の鋳造方法。Wherein said particles are crystallized grains were crystallized in the liquid phase, according to claim 1 Symbol mounting method of the casting.
固体粒子である、請求項１記載の鋳造方法。Wherein said particles, said a solid particles added to the casting material, according to claim 1 Symbol mounting method of the casting.
出粒および前記鋳造材料に添加された固体粒子である、
請求項１記載の鋳造方法。4. The particles are crystallized particles crystallized in the liquid phase and solid particles added to the casting material.
1 Symbol mounting method of casting claim.
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