JP3686412B2 - Cast iron thixocasting apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明は鋳鉄のチクソキャスティング装置と方法に関し、詳しくは酸化被膜の混入を防止し、健全で機械的性質に優れた鋳鉄の成形体を得るためのチクソキャスティング装置と方法に関する。   The present invention relates to a thixocasting apparatus and method for cast iron, and more particularly, to a thixocasting apparatus and method for obtaining a cast iron compact that is excellent in sound and mechanical properties by preventing mixing of an oxide film.

鋳鉄を加熱し、固液共存状態の半溶融ビレットを金型で構成された鋳型内に射出成形するチクソキャスティングは、それまでの鋳鉄の鋳造法に比べて、薄肉且つ複雑な形状の部品の成形が可能である。また鋳造品に発生しやすい引け巣等の鋳造欠陥もほとんど無く、ニアネットシェイプの製品を得ることができるため、鋳鉄の新しい製造方法として有望視されている。
ところが上記従来の鋳鉄のチクソキャスティングにおいては、鋳鉄を半溶融状態に加熱する工程で、材料表面に形成される酸化皮膜が成形時に成形体に混入する欠陥が発生することがあり、安定して健全な製品を得ることが困難であるという問題があった。
また高温材料である鋳鉄の半溶融成形において、金型への熱負荷により金型に溶損、割れが発生することが大きな技術的問題であった。これらの溶損又は割れは、射出スリーブからキャビティ(鋳型空間)への射出路の末端、即ちキャビティの入口に設けられるゲートにおいて発生しやすく、金型全体の寿命を左右したり、金型補修に時間がかかる要因になっていた。
Thixocasting, which heats cast iron and injects a semi-molten billet in a solid-liquid coexistence state into a mold composed of a mold, is capable of forming parts that are thinner and more complex than conventional cast iron casting methods. Is possible. Further, since there are almost no casting defects such as shrinkage cavities that are likely to occur in cast products, and a near net shape product can be obtained, it is promising as a new method for producing cast iron.
However, in the above-mentioned conventional cast iron thixocasting, the process of heating cast iron to a semi-molten state may cause defects in which the oxide film formed on the surface of the material is mixed into the molded body during molding, and is stable and sound. There was a problem that it was difficult to obtain a new product.
Further, in the semi-molten molding of cast iron, which is a high-temperature material, a major technical problem is that the mold is melted and cracked due to the thermal load on the mold. These melts or cracks are likely to occur at the end of the injection path from the injection sleeve to the cavity (mold space), that is, at the gate provided at the entrance of the cavity, which affects the life of the entire mold or repairs the mold. It was a time-consuming factor.

勿論、アルミニウム材料等におけるチクソキャスティングにおいて、酸化皮膜の成形体への混入を防止するためにゲートを設けたものもある。
更にアルミニウムのチクソキャスティングにおいて、前記酸化皮膜の混入を防止するためにキャビティの入口に設けるゲートを、スライドゲート方式にしたものがある。このスライドゲート方式は、ゲートを2分割し、その各分割ゲートを左右の位置から開閉自在にスライドさせることで、閉合状態でゲートを完成して射出成形に供すると共に、開放した状態で待機するようにした方式である。
特開平8−300126号公報 特開平9−220656号公報 特開2003−73768号公報
Of course, in thixocasting of an aluminum material or the like, there is a gate provided in order to prevent the oxide film from being mixed into the molded body.
Further, in the thixocasting of aluminum, there is a type in which the gate provided at the entrance of the cavity is a slide gate type in order to prevent the mixing of the oxide film. In this slide gate system, the gate is divided into two parts, and each of the divided gates is slidably opened and closed from the left and right positions, so that the gate is completed in the closed state and used for injection molding, and in the open state, it waits. This is the method.
JP-A-8-300126 JP-A-9-220656 JP 2003-73768 A

ところが上記スライドゲート方式のチクソキャスティングを高温材料である鋳鉄に用いた場合には、高温に原因してゲートの溶損、割れが発生しやすく、型の補修が頻繁に必要となったり、また熱歪みによりスライドゲートの開閉が困難になるといったトラブルが発生しやすい問題があった。   However, when the above-mentioned sliding gate type thixocasting is used for cast iron, which is a high-temperature material, the gate is likely to be melted and cracked due to the high temperature, and the mold needs to be repaired frequently, There was a problem that the trouble that the opening and closing of the slide gate became difficult due to the distortion was likely to occur.

そこで本発明は上記従来のスライドゲート方式とは異なる方式を用いて、酸化皮膜の成形体への混入(キャビティへの混入)を効果的に防止して、健全で機械的性質に優れた鋳鉄の成形品を安定して得ることができる鋳鉄のチクソキャスティング装置と方法の提供を目的とする。   Therefore, the present invention uses a method different from the above-described conventional slide gate method to effectively prevent the oxide film from being mixed into the molded body (mixing into the cavity), and to provide a cast iron having excellent sound and mechanical properties. An object of the present invention is to provide a cast iron thixocasting apparatus and method capable of stably obtaining a molded product.

上記課題を達成するため、本発明者は種々の実験と検討を重ねた結果、スライドゲート方式に代わる、いわゆるインサート方式と称することができる方式を用いた鋳鉄のチクソキャスティング装置を発明した。このインサート方式を用いた装置では、ゲートとして1つの独立物品であるゲート体を複数用意し、これを射出成形を行う毎に、キャビティ位置に配置する。このゲート体は成形体に鋳包まれた状態となる。   In order to achieve the above object, the present inventor has invented a thixocasting apparatus for cast iron using a method that can be called a so-called insert method instead of the slide gate method as a result of various experiments and studies. In the apparatus using this insert method, a plurality of gate bodies, which are one independent article, are prepared as gates, and these are arranged at the cavity positions each time injection molding is performed. This gate body is cast into a molded body.

即ち、本発明の鋳鉄のチクソキャスティング装置は、半溶融状態の鋳鉄が加圧充填されるべきキャビティを構成する一対の開閉自在な金型と、前記キャビティ内へ射出路を経て半溶融の被射出体を射出する射出手段とを少なくとも備え、前記キャビティへの入口に該入口を絞るゲートを設けた鋳鉄のチクソキャスティング装置であって、前記一対の金型の少なくとも一方の合わせ面の前記射出路部に、前記射出路の径より大きな開口部を設け、前記ゲートは前記射出路の径より小さな穴を設けた独立のゲート体で構成され、該ゲート体は前記開口部に機械的に結合されるのではなく、前記一対の金型の開時に前記開口部に挿入され、前記一対の金型が閉止されることによって前記開口部に固定されて配置されるものとし、各射出成形後に成形体と共に取り出される構成としたことを第1の特徴としている。
また本発明の鋳鉄のチクソキャスティング装置は、上記第1の特徴に加えて、ゲート体は射出路に面するゲート穴の周囲を一定範囲にわたって凸部に形成してあることを第2の特徴としている。
また本発明の鋳鉄のチクソキャスティング方法は、上記第1又は第2の特徴に記載の鋳鉄のチクソキャスティング装置を用いて、半溶融状態とされた鋳鉄からなる被射出体を金型内のキャビティに該キャビティの入口を絞るゲートを介して加圧充填する鋳鉄のチクソキャスティング方法であって、前記被射出体の外側周面を被射出体の鋳鉄よりも融点の高い鋼からなる0.2〜0.5mm厚さの薄板で被覆しておくことを第3の特徴としている。
That is, the thixocasting apparatus for cast iron according to the present invention comprises a pair of openable and closable molds that constitute a cavity to be filled with semi-molten cast iron, and a semi-molten target to be injected into the cavity via an injection path. A cast iron thixocasting device having at least an injection means for injecting a body and provided with a gate for constricting the inlet at an entrance to the cavity, wherein the injection path portion of at least one mating surface of the pair of molds In addition, an opening larger than the diameter of the injection path is provided, and the gate is constituted by an independent gate body provided with a hole smaller than the diameter of the injection path, and the gate body is mechanically coupled to the opening. instead of, wherein the open time of the pair of molds are inserted into the opening, and that the pair of molds are arranged to be secured to the opening by being closed, molded after each injection Is the first feature that it has a structure to be taken out together.
In addition to the first feature described above, the cast iron thixocasting device of the present invention has, as a second feature, that the gate body is formed with a convex portion around the gate hole facing the injection path over a certain range. Yes.
The cast iron thixocasting method of the present invention uses the cast iron thixocasting apparatus described in the first or second feature to place an object to be injected made of cast iron in a semi-molten state into a cavity in a mold. A thixocasting method for cast iron that is pressurized and filled through a gate that squeezes the inlet of the cavity, wherein the outer peripheral surface of the object to be injected is made of steel having a melting point higher than that of the cast iron of the object to be injected. The third feature is to cover with a thin plate having a thickness of 5 mm.

上記第1の特徴による鋳鉄のチクソキャスティング装置によれば、半溶融の被射出体を射出手段を用いて射出成形するに際して、一対の金型によって構成されたキャビティの入口に、予め用意された1つのゲート体が配置される。その後、射出手段による被射出体の射出動作が行われ、半溶融の被射出体がキャビティの入口に配置されたゲート体を通ってキャビティ内に加圧充填され、成形体となる。この際、キャビティの入口に配置されたゲート体は成形体と一体に鋳包まれた状態となる。成形終了後に一対の金型が開かれ、前記ゲート体は成形体と共に取り出される。
成形体と共に取り出されたゲート体は、成形体に付随するゲート部の部分を本来のキャビティ内の部分と割り分ける等により、回収して再使用に供することが可能となる。
According to the cast iron thixocasting apparatus according to the first feature, when a semi-molten object to be injected is injection-molded using an injection means, a 1 prepared in advance at the entrance of a cavity formed by a pair of molds. Two gate bodies are arranged. Thereafter, an injection operation of the injection target is performed by the injection means, and the semi-molten injection target is pressure-filled into the cavity through the gate body arranged at the entrance of the cavity to form a molded body. At this time, the gate body arranged at the entrance of the cavity is in a state of being cast integrally with the molded body. After the molding is completed, the pair of molds are opened, and the gate body is taken out together with the molded body.
The gate body taken out together with the molded body can be recovered and reused by dividing the portion of the gate portion attached to the molded body with the portion in the original cavity.

また上記第2の特徴による鋳鉄のチクソキャスティング装置によれば、ゲート体の形状として、射出路に面するゲート穴の周囲が一定範囲にわたって凸部に形成してあることで、射出手段によって射出路を押され、ゲート体に押し付けられた状態となった被射出体は、少なくともその側周面の酸化皮膜が前記凸部から外れた外側となり、ゲート穴からキャビティに射出されること無く取り残されることになる。
一定の範囲とは、被射出体との関係において、少なくとも被射出体の側周部の酸化皮膜が凸部から十分に外れる状態となるようなゲート穴周囲の範囲である。また凸部は2mm以上突出していることが好ましい。
According to the cast iron thixocasting apparatus according to the second feature, the gate body is formed with a convex portion around the gate hole facing the injection path as a shape of the gate body. The object to be injected that has been pressed against the gate body is left outside without being ejected from the gate hole into the cavity, with at least the oxide film on the side peripheral surface thereof being outside the convex portion. become.
The certain range is a range around the gate hole such that at least the oxide film on the side peripheral portion of the injection target body is sufficiently removed from the convex portion in relation to the injection target body. Moreover, it is preferable that the convex part protrudes 2 mm or more.

また上記第3の特徴による鋳鉄のチクソキャスティング方法によれば、被射出体の外側周面を被射出体の鋳鉄よりも融点の高い鋼薄板で被覆しておくことで、半溶融状態に加熱された際における被射出体の変形が防止される。また半溶融状態に加熱された際における酸化皮膜の生成が少なくなる。また鋼薄板の厚みは0.2〜0.5mmとするが、0.2mm未満では被射出体の半溶融状態における変形防止効果が望まれず、0.5mmを超えると加圧充填の際に鋼薄板がうまく折り畳まれず、充填不良の原因となる。好ましくは0.2〜0.3mmがよい。
前記鋼としては、例えばSUS系鋼を用いることができる。
Further, according to the thixocasting method for cast iron according to the third feature, the outer peripheral surface of the injection target is covered with a steel sheet having a melting point higher than that of the cast iron of the injection target, so that it is heated to a semi-molten state. The deformation of the object to be ejected is prevented. Moreover, the production | generation of an oxide film when heated to a semi-molten state decreases. The thickness of the steel sheet is 0.2 to 0.5 mm. If the thickness is less than 0.2 mm, the deformation preventing effect in the semi-molten state of the injection target is not desired. The thin plate does not fold well, causing poor filling. Preferably 0.2-0.3 mm is good.
As the steel, for example, SUS steel can be used.

請求項1に記載の鋳鉄のチクソキャスティング装置によれば、射出成形する数だけゲート体を用意する必要はあるが、ゲート体を射出成形を行う毎にキャビティの入口に配置することで、熱負荷の一番大きいゲート部を成形毎に取り替えていることになり、従来のスライドゲート方式に比べて、ゲートの溶損、割れを防止することが可能となった。
また従来のスライドゲート方式の場合は高価なベリリウム銅等を用いる必要があったが、本発明の場合はゲート体として球状黒鉛鋳鉄等の安価な材料でも十分に割れや溶損に耐えることができる。
更に型の構造を十分に簡素化することができるため、熱歪みによりスライドゲートの開閉が困難となるといったスライドゲート方式での問題も生じない。
勿論、本発明の場合はゲート体が成形体と一体に鋳包まれることになるが、鋳鉄のチクソキャストの場合、成形後の組織は白銑となっているため、成形体のゲート部分を折るのは容易であり、ゲート体を取り出して再使用できる。
According to the cast iron thixocasting device according to claim 1, it is necessary to prepare as many gate bodies as the number of injection moldings, but by placing the gate bodies at the entrance of the cavity each time injection molding is performed, the heat load The largest gate part is replaced every time molding is performed, and it becomes possible to prevent the gate from being melted and cracked compared to the conventional slide gate system.
In addition, in the case of the conventional slide gate method, it was necessary to use expensive beryllium copper or the like, but in the case of the present invention, even a cheap material such as spheroidal graphite cast iron can sufficiently withstand cracking and melting damage. .
Furthermore, since the structure of the mold can be sufficiently simplified, there is no problem with the slide gate system in which it is difficult to open and close the slide gate due to thermal distortion.
Of course, in the case of the present invention, the gate body is cast integrally with the molded body. However, in the case of thixocast cast iron, the structure after molding is white, so the gate portion of the molded body is folded. It is easy to remove and reuse the gate body.

また請求項2に記載の鋳鉄のチクソキャスティング装置によれば、上記請求項1に記載の構成による効果に加えて、ゲート体は射出路に面するゲート穴の周囲を一定範囲にわたって凸部に形成してあるので、ビレット等の被射出体先端の酸化皮膜の大部分を凸部の周囲の空間に滞留させることができる。また凸部の存在により被射出体全体が外周に押し付けられる力が作用し、被射出体外側周の酸化皮膜の混入が防止できる。即ち、被射出体の酸化皮膜のキャビティ内(成形体内)への混入を効果的に防止することができる。   According to the thixocasting apparatus for cast iron according to claim 2, in addition to the effect of the structure according to claim 1, the gate body forms a convex portion around the gate hole facing the injection path over a certain range. Therefore, most of the oxide film at the tip of the injection target such as a billet can be retained in the space around the convex portion. Further, the presence of the convex portion acts on the outer periphery of the object to be pressed against the outer periphery, thereby preventing the oxide film on the outer periphery of the object to be mixed. That is, it is possible to effectively prevent the oxide film of the object to be injected from entering the cavity (molded body).

また請求項3に記載の鋳鉄のチクソキャスティング方法によれば、被射出体の外側周面を被射出体の鋳鉄よりも融点の高い鋼からなる薄板で被覆しておくことで、半溶融状態に加熱した際の被射出体の変形を防止することができる。特に比較的大きな製品を成形する場合には、製品に合わせた大きさのビレット等の被射出体を使用する必要があり、被射出体が大きくなるほど加熱の際に自重で被射出体(ビレット)が変形しやすくなる。変形した半溶融の被射出体をそのままチクソキャスティングすることはスケール巻込みの原因となり、好ましくない。
また被射出体の外側周面を被射出体の鋳鉄よりも融点の高い鋼からなる薄板で被覆しておくことで、被射出体を固液共存状態に加熱しても酸化皮膜の発生を少なくすることができる。
また被覆した鋼板は薄板であるので、被射出体の加圧充填の際に、ゲート体の手前で折り畳まれる状態となり、この折り畳まれた薄板により被射出体の表面の酸化皮膜を捕まえてキャビティ内への混入を防止することができる。
According to the cast iron thixocasting method of claim 3, the outer peripheral surface of the object to be injected is covered with a thin plate made of steel having a melting point higher than that of the cast iron of the object to be injected, so that the semi-molten state is obtained. It is possible to prevent deformation of the injection target body when heated. In particular, when molding a relatively large product, it is necessary to use an object to be ejected such as a billet of a size suitable for the product. The larger the object to be ejected, the more the object to be ejected (billet) when heated. Becomes easier to deform. It is not preferable to thixocast the deformed semi-molten target as it is because it causes the scale to be involved.
In addition, the outer peripheral surface of the injection target is covered with a thin plate made of steel having a melting point higher than that of the cast iron of the injection target, so that the generation of an oxide film is reduced even when the injection target is heated to a solid-liquid coexistence state. can do.
In addition, since the coated steel plate is a thin plate, it is folded in front of the gate body when the object is pressurized and filled, and the folded thin plate captures the oxide film on the surface of the object to be injected into the cavity. Can be prevented.

以下の図面を参照して、本発明の実施形態を更に詳細に説明する。
図1は本発装置の実施形態を示す縦断面図、図2は本発明装置の他の実施形態を示す縦断面図である。
Embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the following drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present device, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the device of the present invention.

図1を参照して、装置は、可動金型10と固定金型20とが一対となった金型と、射出手段を構成するプランジャー30とスリーブ40と、ゲート体50等からなる。   Referring to FIG. 1, the apparatus includes a mold in which a movable mold 10 and a fixed mold 20 are paired, a plunger 30 and a sleeve 40 that constitute injection means, a gate body 50, and the like.

前記可動金型10には固定金型20との当接面に凹所が設けられ、この凹所がキャビティ60となる。また可動金型10には、成形後の成形体を型から外すのに用いる押し出しピン70が設けられている。   The movable mold 10 is provided with a recess in the contact surface with the fixed mold 20, and this recess serves as a cavity 60. Further, the movable mold 10 is provided with an extrusion pin 70 used for removing the molded body after molding from the mold.

前記固定金型20には、前記スリーブ40が連結されて射出路80が構成される。また固定金型20には、前記可動金型10と当接する面にゲート体50を嵌め込んで固定するための嵌合凹所21が設けられている。またこの嵌合凹所21に連通して前記射出路80の一部となる貫通穴22が設けられている。   The sleeve 40 is connected to the fixed mold 20 to form an injection path 80. In addition, the fixed mold 20 is provided with a fitting recess 21 for fitting and fixing the gate body 50 on the surface in contact with the movable mold 10. In addition, a through hole 22 that is in communication with the fitting recess 21 and becomes a part of the injection path 80 is provided.

前記プランジャー30は射出路80を進退し、その進出により被射出体である半溶融のビレットBを前方に押し出し、ゲート体50を介してキャビティ60内に加圧充填する。
前記スリーブ40には、ビレットBを射出路80に入れる投入口41が設けられる。
前記ビレットBとしての被射出体は鋳鉄材料とし、半溶融状態で投入口41から射出路80に入れられる。
The plunger 30 advances and retreats in the injection path 80, and as it advances, the semi-molten billet B, which is an injection target, is pushed forward and pressurized and filled into the cavity 60 through the gate body 50.
The sleeve 40 is provided with a charging port 41 for inserting the billet B into the injection path 80.
The object to be injected as the billet B is cast iron material, and is put into the injection path 80 from the inlet 41 in a semi-molten state.

ゲート体の材料としては、例えば球状黒鉛鋳鉄を用いることができるが、射出成形時の温度で溶けてしまうような材料を除き、種々の安価な金属材料を用いることができる。またセラミック等の使用も可能である。このゲート体50は射出成形が1回行われる毎に1個用いられるので、安価であることが求められるが、その他に、溶損、割れが生じにくい材料、回収して再使用する際に成形体との分離に適した材料等、再使用しやすい材料を用いることができる。
ゲート体50には貫通穴からなるゲート穴51が設けられる。このゲート穴51の径(直径)は前記射出路80の径(直径)よりも当然小さく、また前記ビレットBの径(直径)よりも小さくなるようにする。そしてゲート穴51の中心が射出されるビレットBの断面中央付近に位置するように、ゲート体50が前記金型の嵌合凹所21に嵌合されて配置される。
ゲート体50は、一対の金型10、20が閉止される前に、固定金型20の嵌合凹所21に嵌め合わされる。この嵌め合わせに際しては、ゲート体50と固定金型20とを機械的に結合することは行わず、固定金型20が可動金型10とが合わされた状態においてゲート体50が確実に固定状態となるようにしている。
As the material of the gate body, for example, spheroidal graphite cast iron can be used, but various inexpensive metal materials can be used except materials that melt at the temperature at the time of injection molding. In addition, ceramic or the like can be used. Since one gate body 50 is used every time injection molding is performed, it is required that the gate body 50 be inexpensive. In addition, a material that does not easily cause melting or cracking, and molding when recovered and reused. Materials that are easy to reuse, such as materials suitable for separation from the body, can be used.
The gate body 50 is provided with a gate hole 51 formed of a through hole. The diameter (diameter) of the gate hole 51 is naturally smaller than the diameter (diameter) of the injection path 80 and smaller than the diameter (diameter) of the billet B. The gate body 50 is fitted into the fitting recess 21 of the mold so that the center of the gate hole 51 is located near the center of the cross section of the billet B to be injected.
The gate body 50 is fitted into the fitting recess 21 of the fixed mold 20 before the pair of molds 10 and 20 are closed. In this fitting, the gate body 50 and the fixed mold 20 are not mechanically coupled, and the gate body 50 is securely fixed in a state where the fixed mold 20 and the movable mold 10 are combined. It is trying to become.

ゲート体50は、一対の金型10、20が閉止された状態(図1の状態)で、キャビティ60の入口に配置されることになり、そしてゲート体50のゲート穴51がキャビティ60への実際の絞られた入口となる。前記ビレットBは、このゲート穴51からキャビティ60内に射出される。
射出成形が終了すると、金型10、20が開放され、押し出しピン70によってキャビティ60内の成形体がゲート体50と共に取り出される。
取り出された成形体はゲート体50のゲート穴51内の凝固部によってゲート体50と一体になっているが、鋳鉄のチクソキャスティングの場合は、成形後の組織は白銑となっているため、成形体の前記ゲート体50の凝固部分を容易に折ることができ、分離してゲート体50の再利用に供することができる。
The gate body 50 is arranged at the entrance of the cavity 60 in a state where the pair of molds 10 and 20 are closed (the state of FIG. 1), and the gate hole 51 of the gate body 50 is connected to the cavity 60. It will be the actual restricted entrance. The billet B is injected into the cavity 60 from the gate hole 51.
When the injection molding is completed, the molds 10 and 20 are opened, and the molded body in the cavity 60 is taken out together with the gate body 50 by the push pin 70.
The removed molded body is integrated with the gate body 50 by the solidified portion in the gate hole 51 of the gate body 50. However, in the case of thixocasting of cast iron, the structure after molding is white. The solidified portion of the gate body 50 of the molded body can be easily folded, and can be separated and reused for the gate body 50.

図2を参照して、この実施形態は、上記図1に示すものと比べて、ゲート体50の形状を異ならせたものである。他の構成は異なることがないので、同一符号を付して図2に表すことで、説明をしたものとする。   Referring to FIG. 2, in this embodiment, the shape of gate body 50 is different from that shown in FIG. Since other configurations are not different, it is assumed that the same reference numerals are given and represented in FIG.

図2に示す形態においては、ゲート体50のゲート穴51の周囲を一定範囲にわたって凸部52に形成している。一定範囲とは、少なくともビレットBの側周部の酸化皮膜が凸部52から十分に外れる状態となるようなゲート穴51周囲の範囲である。が、ビレットBの先端の酸化皮膜の大部分を凸部52の周囲の空間に滞留させるようにすることを考慮すると、前記一定範囲は、そのような効果を奏することができるようなゲート穴51の周囲のより狭い範囲とすることになる。
また凸部は2mmから10mm程度とする。
ゲート体50のゲート穴51の周囲を凸部52に形成することで、ビレットBに生じた酸化皮膜のキャビティ60内への混入(巻込み)を防止する効果が上がる。
In the form shown in FIG. 2, the periphery of the gate hole 51 of the gate body 50 is formed in the convex part 52 over a certain range. The certain range is a range around the gate hole 51 such that at least the oxide film on the side peripheral portion of the billet B is sufficiently removed from the convex portion 52. However, considering that most of the oxide film at the tip of the billet B is retained in the space around the convex portion 52, the certain range is such that the gate hole 51 can exhibit such an effect. It will be a narrower area around the.
The convex portion is about 2 mm to 10 mm.
By forming the periphery of the gate hole 51 of the gate body 50 in the convex portion 52, the effect of preventing the oxide film generated on the billet B from being mixed (rolled) into the cavity 60 is improved.

また鋳鉄のチクソキャスティングにおいて、ビレットBである被射出体の酸化皮膜がキャビティ60内に混入するのを防止する方法としては、ビレットBの外側周面を、そのビレットBの融点よりも高い融点の鋼からなる薄板で被覆するのが好ましい。この場合、鋼の薄板の厚みは、0.2〜0.5mmとすることができ、好ましくは0.2〜0.3mmとする。この理由は既に段落0008で述べた。
鋼の薄板の役割は、ビレットBが加熱された際に変形するのを防止すること、ビレットBの表面に生じる酸化皮膜の生成を少なくすること、及び射出成形の際に鋼の薄板がゲート体50の存在によってゲート穴51に入ること無くゲート体50の手前で折り畳まれて残留し、その折り畳まれた薄板によってビレットBの酸化皮膜を捕まえ、酸化皮膜がゲート穴51内に入っていくのを防止することである。
従って前記薄板の厚みは、理論的には該薄板が射出成形の際にうまく折り畳まれ、且つビレットBの表面に生じる酸化皮膜の生成を良好に予防できるような厚みであればよく、具体的な寸法が限定されるものではない。
Further, in thixocasting of cast iron, as a method for preventing the oxide film of the injection target as billet B from being mixed into cavity 60, the outer peripheral surface of billet B has a melting point higher than the melting point of billet B. It is preferable to coat with a thin plate made of steel. In this case, the thickness of the steel sheet can be 0.2 to 0.5 mm, preferably 0.2 to 0.3 mm. The reason for this has already been mentioned in paragraph 0008.
The role of the steel sheet is to prevent the billet B from being deformed when heated, to reduce the formation of an oxide film formed on the surface of the billet B, and the steel sheet is used as a gate body during injection molding. 50 is folded and left in front of the gate body 50 without entering the gate hole 51 due to the presence of 50, the oxide film of billet B is caught by the folded thin plate, and the oxide film enters the gate hole 51. Is to prevent.
Therefore, the thickness of the thin plate may theoretically be a thickness that can be satisfactorily folded during injection molding and can prevent the formation of an oxide film on the surface of the billet B. The dimensions are not limited.

表1に実施例のチクソキャスティングに用いた亜共晶鋳鉄材料の化学成分を示す。実施例、比較例とも同一チャージの連続鋳造棒より採取したビレットであり、化学成分のバラツキはほとんど無く、同一条件の材料と言える。   Table 1 shows chemical components of the hypoeutectic cast iron material used in the thixocasting of the examples. Both the examples and comparative examples are billets collected from continuously cast rods with the same charge, and there is almost no variation in chemical components, and it can be said that the materials are under the same conditions.

Figure 0003686412
Figure 0003686412

ビレットの寸法は直径75mm、長さ150mm、重量5Kgである。チクソキャスティングの成形条件は、実施例、比較例ともその射出速度、射出圧力等、ビレットの加熱温度条件以外の条件は全て同一とした。
各実施例1〜6及び比較例1〜4とも各20本のテストピースを成形した。
実施例1、2は凸部の無い(フラットな)ゲート体を用いたチクソキャスティングの場合、実施例3、4は凸部の有るゲート体を用いたチクソキャスティングの場合、実施例5、6は実施例1、2に0.3mm厚さのSUS鋼の薄板をビレットに被覆した場合である。比較例1、2はゲートそのものを用いないチクソキャスティングの場合、比較例3、4は、凸部の無い(フラットな)ゲート体を用いた場合であるが、0.6mm厚さのSUS鋼の薄板をビレットに被覆した場合である。
目視及び超音波探傷検査により、ビレット加熱時のビレットの変形の有無、成形後の酸化皮膜の巻込み欠陥の有無、その他の欠陥の有無を検査した。
表2に射出成形の条件と酸化被膜の巻込み欠陥の発生した成形体の数、及びその他の欠陥の有無を示す。
なお表2の「酸化被膜の巻込み欠陥」の欄において、例えば「2P/20」と記載されているのは、テストピース20本のうち2本に欠陥が有ったことを示す。
The billet has a diameter of 75 mm, a length of 150 mm, and a weight of 5 kg. The thixocasting molding conditions were the same in all the examples and comparative examples except the billet heating temperature conditions such as the injection speed and injection pressure.
In each of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4, 20 test pieces were molded.
Examples 1 and 2 are thixocasting using a gate body without a projection (flat), Examples 3 and 4 are thixocasting using a gate body having a projection, and Examples 5 and 6 are In this example, the billet is coated with a thin sheet of SUS steel having a thickness of 0.3 mm in Examples 1 and 2. Comparative Examples 1 and 2 are for thixocasting without using the gate itself, and Comparative Examples 3 and 4 are for the case of using a (flat) gate body without a convex portion, but the SUS steel having a thickness of 0.6 mm is used. This is a case where a thin plate is coated on a billet.
By visual inspection and ultrasonic inspection, the presence or absence of deformation of the billet during heating of the billet, the presence or absence of defects in the oxide film after molding, and the presence or absence of other defects were inspected.
Table 2 shows the conditions of injection molding, the number of molded bodies in which the oxide film entrainment defects occurred, and the presence or absence of other defects.
In the column of “Oxide film entrapment defect” in Table 2, for example, “2P / 20” indicates that two of the 20 test pieces had defects.

Figure 0003686412
Figure 0003686412

表2を参照して、比較例1、2はゲート自体を設けること無く射出成形したもので、全数に酸化皮膜の巻込み欠陥、エアの巻込み欠陥が発生した。
実施例1、2はフラット(凸部無し)のゲート体を用い、ビレットの被覆をしないもので、酸化皮膜の巻込みを大幅に減少でき、その他の欠陥も発生しなかったが、ビレットの加熱温度を1220℃にするとビレットの変形が生じた。
実施例3、4は凸部を形成したゲート体を用い、ビレットの被覆をしないもので、酸化皮膜の巻込みもほぼ無く、その他の欠陥も発生しなかったが、ビレットの加熱温度を1220℃にするとビレットの変形が生じた。
実施例5、6はフラット(凸部なし)のゲート体を用い、且つビレットをSUS系鋼の0.3mm板で被覆したもので、酸化皮膜の巻込みやその他の欠陥が発生しない他、ビレットの加熱温度を1220℃にしてもビレットの変形が生じなかった。
比較例3、4は実施例5、6と同じであるが、ビレットを被覆するSUS系鋼の板厚を0.6mmとしたものである。ビレットを1205℃に加熱したものでは被覆板がゲート体のゲート穴を詰まらせて、充填不良が発生した。また1220℃でも被覆板を変形させる抵抗が大きく、充填不良が発生した。0.6mmは厚過ぎて不適当であった。
Referring to Table 2, Comparative Examples 1 and 2 were injection-molded without providing the gate itself, and the oxide film entrainment defect and air entrainment defect occurred in the total number.
Examples 1 and 2 use a flat (no projection) gate body and do not cover the billet, which significantly reduced the wrapping of the oxide film and produced no other defects. When the temperature was 1220 ° C., billet deformation occurred.
In Examples 3 and 4, a gate body having a convex portion was used, and the billet was not covered, the oxide film was hardly involved and no other defects occurred, but the billet heating temperature was 1220 ° C. This caused billet deformation.
In Examples 5 and 6, a flat (no protrusion) gate body was used, and the billet was covered with a 0.3 mm plate of SUS-based steel. No billet deformation occurred even when the heating temperature was 1220 ° C.
Comparative Examples 3 and 4 are the same as Examples 5 and 6, but the thickness of the SUS steel covering the billet is 0.6 mm. In the case where the billet was heated to 1205 ° C., the coating plate clogged the gate hole of the gate body, resulting in poor filling. Moreover, the resistance which deform | transforms a coating plate was large also at 1220 degreeC, and the filling defect generate | occur | produced. 0.6 mm was too thick and inappropriate.

本発明の実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 可動金型
20 固定金型
21 嵌合凹所
22 貫通穴
30 プランジャー
40 スリーブ
41 投入口
50 ゲート体
51 ゲート穴
52 凸部
60 キャビティ
70 押し出しピン
80 射出路
B ビレット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Movable mold 20 Fixed mold 21 Fitting recess 22 Through hole 30 Plunger 40 Sleeve 41 Slot 50 Gate body 51 Gate hole 52 Convex part 60 Cavity 70 Extrusion pin 80 Injection path B Billet

Claims (3)

半溶融状態の鋳鉄が加圧充填されるべきキャビティを構成する一対の開閉自在な金型と、前記キャビティ内へ射出路を経て半溶融の被射出体を射出する射出手段とを少なくとも備え、前記キャビティへの入口に該入口を絞るゲートを設けた鋳鉄のチクソキャスティング装置であって、前記一対の金型の少なくとも一方の合わせ面の前記射出路部に、前記射出路の径より大きな開口部を設け、前記ゲートは前記射出路の径より小さな穴を設けた独立のゲート体で構成され、該ゲート体は前記開口部に機械的に結合されるのではなく、前記一対の金型の開時に前記開口部に挿入され、前記一対の金型が閉止されることによって前記開口部に固定されて配置されるものとし、各射出成形後に成形体と共に取り出される構成としたことを特徴とする鋳鉄のチクソキャスティング装置。 A pair of openable and closable molds forming a cavity to be filled with semi-molten cast iron, and injection means for injecting a semi-molten object to be injected into the cavity via an injection path, A cast iron thixocasting device provided with a gate for constricting the entrance at the entrance to the cavity , wherein an opening larger than the diameter of the injection path is formed in the injection path of at least one mating surface of the pair of molds. The gate is composed of an independent gate body provided with a hole smaller than the diameter of the injection path, and the gate body is not mechanically coupled to the opening, but when the pair of molds is opened. is inserted into the opening, casting the pair of molds are to be placed is fixed to the opening by being closed, characterized by being configured to be taken out together with the molded body after the injection molding Thixotropic casting device. ゲート体は射出路に面するゲート穴の周囲を一定範囲にわたって凸部に形成してあることを特徴とする請求項1に記載の鋳鉄のチクソキャスティング装置。   The cast iron thixocasting apparatus according to claim 1, wherein the gate body is formed with a convex portion around a gate hole facing the injection path over a certain range. 請求項1又は請求項2に記載の鋳鉄のチクソキャスティング装置を用いて、半溶融状態とされた鋳鉄からなる被射出体を金型内のキャビティに該キャビティの入口を絞るゲートを介して加圧充填する鋳鉄のチクソキャスティング方法であって、前記被射出体の外側周面を被射出体の鋳鉄よりも融点の高い鋼からなる0.2〜0.5mm厚さの薄板で被覆しておくことを特徴とする鋳鉄のチクソキャスティング方法。 Using the thixocasting apparatus for cast iron according to claim 1 or claim 2, an object to be injected made of cast iron in a semi-molten state is pressurized to a cavity in a mold through a gate that restricts the entrance of the cavity. A thixocasting method for cast iron to be filled, wherein the outer peripheral surface of the object to be injected is covered with a thin plate having a thickness of 0.2 to 0.5 mm made of steel having a melting point higher than that of the cast iron of the object to be injected. A cast iron thixocasting method characterized by the above.
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