JP5036720B2 - 溶融アルミニウムを高圧で押出成形する装置及び方法 - Google Patents
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Description
本願は、2005年10月13日に出願された米国仮出願第60/726,280号の利益を主張する。
本発明は、溶融金属供給システムに関する。具体的には、本発明は、連続圧力式溶融金属供給システムと不定長さの製品を押出成形する方法に関する。
押出成形として知られている金属加工工程では、長尺でほぼ一定の断面を有する形状に成形するために、金属ストック(インゴット又はビレット)を、所定形状のダイ開口を通して押圧するものである。例えば、アルミニウム合金の押出成形では、アルミニウムストックは、適当な押出温度に予め加熱される。次に、アルミニウムストックは、加熱されたシリンダの中に置かれる。押出工程で使用されるシリンダは、一端に所望形状の開口を有するダイと、シリンダのボアとほぼ同じ断面積を有する往復ピストン又はラムとを含んでいる。このピストン又はラムは、移動してアルミニウムストックに当接して、アルミニウムストックを圧縮する。ダイの開口は、圧力下のアルミニウムストックにとって最も抵抗の少ない経路である。アルミニウムストックは、変形し、ダイの開口を流れて、ダイ開口と同じ断面形状を有する押出成形品が製造される。
本発明は、広義において、金属を、一定の圧力又は速度で下流の形状成形工程へ連続的に供給できる溶融金属供給システムを提供するものである。溶融金属供給システムは、複数の溶融金属インジェクタを含んでおり、該インジェクタは、金属供給源に直接接続された少なくとも1つの溶融金属インジェクタ(以下、供給シリンダ(FC)と称す)と、第1インジェクタ及び下流工程(downstream process)に直接接続された第2溶融金属インジェクタ(以下、アキュムレータシリンダ(AC)と称す)とを具えている。さらに、前記システムは、低圧溶融金属供給システムと、プロセス制御シリンダ(以下、PCCと称す)とを含んでいる。
添付の図面及び以下の説明は、本発明の望ましい実施例を示すものである。なお、押出工程及び/又は溶融金属供給システムに概ね精通している者であれば、この図面及び明細書に開示した構造及び方法に関する新規な特徴の細部に変形を加えることにより、他の事例にも適用することができるであろう。それゆえ、図面及び説明は、発明の範囲を限定するものと解すべきでなく、広く包括的な開示と解されるべきである。また、あらゆる数値範囲の記載については、記載した範囲の最小値及び最大値の間におけるあらゆる整数値び/又は小数値(fraction)を含むものとする。また、本発明に関する以下の説明において、「上部(upper)」、「下部(lower)」、「右」、「左」、「垂直」、「水平」、「頂部(top)」、「底部(bottom)」の語及びそれらの関連語は、図面に示された図での向きを示すものである。
第1逆止弁(32a)と第2逆止弁(32b)は同じであるので、これら構成要素については、以下の説明では、単に逆止弁(32)として記載する。溶融金属送給システムをうまく機能させるには、高信頼性の溶融金属逆止弁を使用する必要がある。そのような逆止弁の一例として、Sample他による米国特許第6739485号に記載されたデュアルアクション式弁がある。溶融金属の凝固及び融解に基づく本発明の逆止弁の望ましい実施例について、以下に説明する。
Claims (10)
- 溶融金属(22)を下流工程(54)へ供給する溶融金属供給システムであって、
溶融金属(22)の溶融金属供給源(21)と、
少なくとも1つの第1溶融金属インジェクタ(18a)及び少なくとも1つの第2溶融金属インジェクタ(18b)を有する複数の溶融金属インジェクタであって、第1溶融金属インジェクタ(18a)は、溶融金属供給源(21)に流体流通可能に接続され、第2溶融金属インジェクタ(18b)は、第1溶融金属インジェクタ(18a)及び下流工程(54)に流体流通可能に接続され、前記インジェクタ(18a)(18b)の各々は、溶融金属(22)が収容されるように構成されたインジェクタハウジング(44)及び該ハウジング内で往復動可能なピストン(84)を有する溶融金属インジェクタ(18a)(18b)と、
第1溶融金属インジェクタ(18a)及び溶融金属供給源(21)の間に配置された少なくとも1つの第1逆止弁(32a)と、第1溶融金属インジェクタ(18a)及び第2溶融金属インジェクタ(18b)の間に配置された少なくとも1つの第2逆止弁(32b)とを含む複数の逆止弁と、を具えており、
第1逆止弁(32a)が開いて、第2逆止弁(32b)が閉じているとき、第1溶融金属インジェクタ(18a)のピストン(84)は戻り行程を移動して、溶融金属(22)は、第1溶融金属インジェクタ(18a)のハウジング(44)内に収容されることができ、
第1逆止弁(32a)が閉じて、第2逆止弁(32b)が開くとき、第1溶融金属インジェクタ(18a)のピストン(84)は行き行程を移動し、第2溶融金属インジェクタ(18b)のピストン(84)は戻り行程を移動して、溶融金属(22)は、第2溶融金属インジェクタ(18b)のハウジング(44)内に収容されることができると共に下流工程(54)に供給されることができ、
第1逆止弁(32a)が閉じており、第2逆止弁(32b)が閉じるとき、第2溶融金属インジェクタ(18b)のピストン(84)は行き行程を移動して、溶融金属(22)は、下流工程(54)に供給されることができるようにした、溶融金属供給システム。 - 溶融金属(22)は、連続操業が維持できるように下流行程(54)へ連続的に供給される、請求項1に記載の溶融金属供給システム。
- 下流工程(54)から成形品が出ていく出口速度を制御する手段をさらに含んでおり、該制御手段は、
気体を収容できる空間を有する第2ハウジング(232)と、第2ハウジング(232)内で往復動可能な第2ピストン(234)とを有するプロセス制御シリンダ(58)を含んでおり、
該プロセス制御シリンダ(58)は、第2溶融金属インジェクタ(18b)のハウジング(44)内の空間と気体流通可能に接続され、
第2ピストン(234)の戻り行程では、第2ハウジング(232)内の気体に加えられる圧力を低下させることにより、第2溶融金属インジェクタ(18b)の行き行程の速度を低下させて、押出成形品の出口速度を低下させ、第2ピストン(234)の行き行程では、第2ハウジング(232)内の気体に加えられる圧力を上昇させることにより、第2溶融金属インジェクタ(18b)の行き行程の速度を上昇させて、押出成形品の出口速度を増加させることができる請求項1に記載の溶融金属供給システム。 - 第1溶融金属インジェクタ(18a)には、ピストン(84)と溶融金属(22)との間に気体が存在する請求項1に記載の溶融金属供給システム。
- 気体は、アルゴンである請求項4に記載の溶融金属供給システム。
- 少なくとも第1気体弁(66)と、少なくとも第2気体弁(70)とを有する複数の気体弁をさらに含んでおり、第1気体弁(66)は、第1溶融金属インジェクタ(18a)と第2溶融金属インジェクタ(18b)との間に気体流通可能に接続された第1気体導管(64)に配置され、第2気体弁(70)は、第1溶融金属インジェクタ(18a)の脱気に使用され、第1溶融金属インジェクタ(18a)と気体流通可能に接続された第2気体導管(68)に配置されており、
第2溶融金属インジェクタ(18b)の行き行程が終了する前に、第1気体弁(66)が開き、第2溶融金属インジェクタ(18b)の戻り行程中は、第1気体弁(66)が閉じており、
第1溶融金属インジェクタ(18a)の行き行程中、第1気体弁(66)及び第2気体弁(70)は閉じており、
第1溶融金属インジェクタ(18a)の行き行程が終了すると、第2気体弁(70)が開き、第1溶融金属インジェクタ(18a)の戻り行程中、第1気体弁(66)及び第2気体弁(70)は閉じている請求項1に記載の溶融金属供給システム。 - 下流工程(54)は押出モールドである請求項1に記載の溶融金属供給システム。
- 押出モールドで成形された成形品は不定長さである請求項7に記載の溶融金属供給システム。
- プロセス制御シリンダ(58)は、第1溶融金属インジェクタ(18a)のハウジング(44)内の空間と気体流通可能に接続され、
第2ピストン(234)の戻り行程では、第1ハウジング(232)内の気体に加えられる圧力を低下させることにより、第1溶融金属インジェクタ(18a)の行き行程の速度を低下させ、第2ピストン(234)の行き行程では、第2ハウジング(232)内の気体に加えられる圧力を上昇させることにより、第1溶融金属インジェクタ(18a)の行き行程の速度を上昇させることができる、請求項3に記載の溶融金属供給システム。 - 溶融金属供給源(21)内の溶融金属(22)を、下流工程(54)へ連続的に供給する方法であって、請求項1乃至9の何れかに記載の溶融金属供給システムを使用することを特徴とする、溶融金属供給方法。
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