JP5393254B2 - Amorphous alloy molding method and amorphous alloy molding apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、非晶質合金の成形方法及び非晶質合金の成形装置に関する。   The present invention relates to an amorphous alloy molding method and an amorphous alloy molding apparatus.

非晶質合金の鋳造において結晶化を避けるためには、成形材料が溶解された材料溶湯の温度と冷却速度とを制御し、結晶化領域を避けつつ一定以上の冷却速度で急冷することが必要であることが知られている。   In order to avoid crystallization in casting of amorphous alloy, it is necessary to control the temperature and cooling rate of the molten material in which the molding material is melted, and to rapidly cool at a cooling rate above a certain level while avoiding the crystallization region. It is known that

このような制御の方法として、例えば、特許文献１には、材料溶湯を金型内に導入してから、熱交換器によって冷却速度を変化させ、結晶化領域を避けるものが記載されている。
特許文献１に記載の制御方法では、成形に用いる金型と材料溶湯の温度、成形品のサイズ等から、溶湯となる材料の最短結晶化時間及び当該最短結晶化時間における結晶化温度（以下、「Ｔnose」と称する。）に基づき、最短結晶化時間付近での材料溶湯の冷却速度を算出して材料溶湯の温度曲線が結晶化領域を通過するかどうかを予測している。 As such a control method, for example, Patent Document 1 describes a method in which a molten material is introduced into a mold and then a cooling rate is changed by a heat exchanger to avoid a crystallization region.
In the control method described in Patent Document 1, from the temperature of the mold and material melt used for molding, the size of the molded product, etc., the shortest crystallization time of the material to be melted and the crystallization temperature at the shortest crystallization time (hereinafter, Based on “Tnose”), the cooling rate of the molten material near the shortest crystallization time is calculated to predict whether the temperature curve of the molten material passes through the crystallization region.

特表２００５−５１５８９８号公報JP 2005-515898 A

しかしながら、特許文献１に記載の制御方法では、材料溶湯が金型に導入された後に冷却速度の調節が開始される。したがって、材料溶湯の温度推移が結晶化領域を通過すると予測された場合であっても、冷却速度の調節が間に合わない結果、材料溶湯の温度推移（熱履歴）が結晶化領域を回避しきれず、結晶化を生じてしまうことがあるという問題がある。   However, in the control method described in Patent Document 1, the adjustment of the cooling rate is started after the molten material is introduced into the mold. Therefore, even if the temperature transition of the molten material is predicted to pass through the crystallization region, the adjustment of the cooling rate is not in time, so the temperature transition (heat history) of the molten material cannot avoid the crystallization region. There is a problem that crystallization may occur.

これを避けるには、材料溶湯を金型に注入する前に金型を冷却しておく方法が考えられるが、一般に金型を冷却すれば、材料溶湯の金型内への充填率は低下し、成形品の仕上がりに影響を与える。そのため、結晶化領域回避の観点からは事前に金型を冷却する必要がない場合にまで一律に冷却を行うと、得られる成形品全体の品質が低下してしまう恐れがある。さらに非晶質合金の材料によってはＴnoseが明らかになっていない場合も少なくなく、金型を予め冷却すべきかどうかの判断は容易ではないことも多い。   In order to avoid this, it is conceivable to cool the mold before pouring the molten material into the mold, but in general, if the mold is cooled, the filling rate of the molten material into the mold decreases. Affects the finished product. For this reason, from the viewpoint of avoiding the crystallization region, if the cooling is uniformly performed until it is not necessary to cool the mold in advance, the quality of the entire molded product obtained may be deteriorated. Furthermore, depending on the material of the amorphous alloy, there are many cases where Tnose is not clear, and it is often not easy to determine whether or not the mold should be cooled in advance.

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、材料溶湯の充填率に及ぼす影響を最小限に抑えつつ、結晶化リスクを大きく低減できる非晶質合金の成形方法及び非晶質合金の成形装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a method for forming an amorphous alloy and an amorphous alloy that can greatly reduce the crystallization risk while minimizing the influence on the filling rate of the molten material. An object is to provide a molding apparatus.

本発明の第１の態様である非晶質合金の成形方法は、非晶質合金材料を溶解した材料溶湯を金型内に導入する非晶質合金の成形方法であって、前記材料溶湯が前記金型内に導入される前に前記金型を冷却する事前冷却が必要かどうかを制御ユニットによって判定する事前冷却判定工程と、前記事前冷却判定工程において前記事前冷却が必要であると判定されたときに、前記事前冷却を行う事前冷却工程と、を備え、前記事前冷却判定工程は、前記非晶質合金材料の最短結晶化時間ｔｎ及び前記最短結晶化時間における結晶化温度Ｔｎの情報を含むＴnoseを前記制御ユニットによって取得する結晶化領域算出工程と、前記金型の金型情報と前記材料溶湯の溶湯情報とにもとづいて、前記金型と前記金型内に導入された前記材料溶湯とが熱平衡状態に到達した熱平衡点における熱平衡温度Ｔ１と、前記材料溶湯の導入後前記熱平衡点に到達するまでの到達時間ｔ１とを前記制御ユニットによって予測する熱平衡点予測工程と、前記熱平衡点と前記Ｔnoseとの位置関係にもとづいて前記事前冷却が必要かどうかを前記制御ユニットによって判定する判定工程と、を有することを特徴とする。 A method for forming an amorphous alloy according to a first aspect of the present invention is a method for forming an amorphous alloy in which a molten metal in which an amorphous alloy material is dissolved is introduced into a mold. A pre-cooling determination step for determining whether or not pre-cooling for cooling the mold before introduction into the mold is necessary by a control unit, and the pre-cooling is necessary in the pre-cooling determination step A pre-cooling step of performing the pre-cooling when determined, wherein the pre-cooling determination step includes a shortest crystallization time tn of the amorphous alloy material and a crystallization temperature in the shortest crystallization time. Based on the crystallization region calculation step of acquiring Tnose including Tn information by the control unit, the mold information of the mold and the molten metal information of the material melt, the mold is introduced into the mold and the mold. The material melt is in thermal equilibrium The thermal equilibrium temperature T1 at the thermal equilibrium point that has reached the thermal equilibrium point and the arrival time t1 until the thermal equilibrium point is reached after the introduction of the molten material is predicted by the control unit, and the thermal equilibrium point and the Tnose And a determination step of determining by the control unit whether the pre-cooling is necessary based on a positional relationship.

本発明の非晶質合金の成形方法によれば、事前冷却判定工程において、熱平衡点とＴnoseの位置関係にもとづいて金型の事前冷却の必要性が判定されるため、結晶化を防ぐために真に必要な場合にのみ金型の事前冷却が行われる。   According to the method for forming an amorphous alloy of the present invention, in the pre-cooling determination step, the necessity for pre-cooling of the mold is determined based on the positional relationship between the thermal equilibrium point and Tnose. The mold is precooled only when necessary.

前記判定工程において、Ｔ１＜Ｔｎかつｔ１＜ｔｎのときは、前記事前冷却の必要がないと判定されてもよい。
前記判定工程において、Ｔ１＞Ｔｎかつｔ１＜ｔｎのときは、前記事前冷却の必要があると判定されてもよい。このとき、前記事前冷却工程において、前記金型の温度をＴｎ以下に下げるように前記事前冷却が行われてもよい。
前記判定工程において、Ｔ１＞Ｔｎかつｔ１＞ｔｎのときは、前記事前冷却の必要があると判定されてもよい。
前記判定工程において、Ｔ１＜Ｔｎかつｔ１＞ｔｎのときは、前記事前冷却の必要があると判定されてもよい。 In the determination step, when T1 <Tn and t1 <tn, it may be determined that the preliminary cooling is not necessary.
In the determination step, when T1> Tn and t1 <tn, it may be determined that the preliminary cooling is necessary. At this time, in the preliminary cooling step, the preliminary cooling may be performed so that the temperature of the mold is lowered to Tn or less.
In the determination step, when T1> Tn and t1> tn, it may be determined that the preliminary cooling is necessary.
In the determination step, when T1 <Tn and t1> tn, it may be determined that the preliminary cooling is necessary.

前記金型情報は、前記金型を構成する材料の熱伝導率及び比熱と、前記金型の質量と、前記材料溶湯導入前の前記金型の温度と、前記金型と前記材料溶湯との接触面積とを含み、前記溶湯情報は、前記材料溶湯の比熱と、前記材料溶湯の質量と、前記材料溶湯の導入時の温度とを含んでもよい。この場合、成形体や金型の形状が複雑であっても、より高精度に事前冷却の必要性を判定することができる。   The mold information includes the thermal conductivity and specific heat of the material constituting the mold, the mass of the mold, the temperature of the mold before the introduction of the molten material, and the mold and the molten material. The molten metal information may include a specific heat of the molten material, a mass of the molten material, and a temperature when the molten material is introduced. In this case, even if the shape of the molded body or the mold is complicated, the necessity for pre-cooling can be determined with higher accuracy.

前記結晶化領域算出工程において、前記金属材料が結晶化を起こす条件を示す結晶化領域が算出されてもよい。このとき、前記結晶化領域は、少なくとも３点の結晶化境界点の情報にもとづいて算出されてもよいし、予め明らかになっている前記Ｔnose及び少なくとも１点の結晶化境界点の情報にもとづいて算出されてもよい。これらの場合、より確実に結晶化のリスクを低減することができる。 In the crystallization region calculation step, a crystallization region indicating a condition for causing the metal material to crystallize may be calculated. At this time, the crystallization region may be calculated based on the information of at least three crystallization boundary points, or may be calculated based on the previously known Tnose and the information of at least one crystallization boundary point. May be calculated. In these cases, the risk of crystallization can be reduced more reliably.

前記判定工程において、Ｔ１＞Ｔｎかつｔ１＞ｔｎのときは、前記結晶化領域においてｔ１に対応する最低温度以下の温度を前記事前冷却における目標温度に設定してもよい。   In the determination step, when T1> Tn and t1> tn, a temperature equal to or lower than the lowest temperature corresponding to t1 in the crystallization region may be set as the target temperature in the pre-cooling.

前記判定工程において、Ｔ１＜Ｔｎかつｔ１＞ｔｎのとき、前記熱平衡点が前記結晶化領域内に位置する場合は前記結晶化領域においてｔ１に対応する最低温度以下の温度を前記事前冷却における目標温度に設定し、前記熱平衡点が前記結晶化領域外に位置する場合は前記事前冷却の必要がないと判定されてもよい。この場合、判定が細分化され、より確実に充填性の低下を防ぎつつ結晶化のリスクを低減することができる。   In the determination step, when T1 <Tn and t1> tn, if the thermal equilibrium point is located in the crystallization region, a temperature equal to or lower than the lowest temperature corresponding to t1 in the crystallization region is set as the target in the pre-cooling. When the temperature is set and the thermal equilibrium point is located outside the crystallization region, it may be determined that the pre-cooling is not necessary. In this case, the determination is subdivided, and the risk of crystallization can be reduced more reliably while preventing deterioration in filling properties.

本発明の非晶質合金の成形方法は、前記材料溶湯が前記金型内に導入された後に前記金型を冷却する事後冷却が必要かどうかを判定する事後冷却判定工程と、前記事後冷却判定工程において前記事後冷却が必要であると判定されたときに、前記金型の事後冷却を行う事後冷却工程とをさらに備え、前記事後冷却判定工程は、前記材料溶湯の導入後に前記金型の温度を計測する金型温度計測工程と、前記金型温度計測工程で得られた前記金型の温度にもとづいて、前記金型の予測温度推移を算出する予測温度推移算出工程と、前記予測温度推移算出工程における算出結果に基づいて、前記事後冷却が必要かどうかを判定する第２判定工程とを有してもよい。この場合、結晶化のリスクをさらに低減することができる。   The method for forming an amorphous alloy of the present invention includes a post-cooling determination step for determining whether post-cooling for cooling the mold after the molten material is introduced into the mold, and the post-cooling. And a post-cooling step of performing post-cooling of the mold when it is determined that the post-cooling is necessary in the determination step, and the post-cooling determination step is performed after the introduction of the molten material. A mold temperature measuring step for measuring the temperature of the mold; a predicted temperature transition calculating step for calculating a predicted temperature transition of the mold based on the temperature of the mold obtained in the mold temperature measuring step; A second determination step of determining whether or not the post-cooling is necessary based on a calculation result in the predicted temperature transition calculation step. In this case, the risk of crystallization can be further reduced.

本発明の第２の態様である非晶質合金の成形装置は、金型を用いて非晶質合金の成形を行う成形装置であって、前記金型を冷却する冷却手段と、前記非晶質合金の材料が溶解された材料溶湯を前記金型に導入する導入手段と、前記金型の金型情報と、前記材料溶湯の溶湯情報と、最短結晶化時間ｔｎ及び前記最短結晶化時間における結晶化温度Ｔｎの情報を含むＴnoseとを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に接続されて設けられ、前記材料溶湯が前記金型内に導入される前に前記金型を冷却する事前冷却が必要かどうかを判定する冷却態様決定部とを備え、前記冷却態様決定部は、前記金型情報及び前記溶湯情報にもとづいて、前記金型と前記金型内に導入された前記材料溶湯とが熱平衡状態に到達した熱平衡点における熱平衡温度と、前記材料溶湯の導入後前記熱平衡点に到達するまでの到達時間とを予測し、前記熱平衡点と前記Ｔnoseとの位置関係にもとづいて前記事前冷却が必要かどうかを判定することを特徴とする。   An amorphous alloy molding apparatus according to a second aspect of the present invention is a molding apparatus for molding an amorphous alloy using a mold, the cooling means for cooling the mold, and the amorphous Introducing means for introducing a molten metal in which the material of the alloy is melted into the mold, mold information of the mold, molten metal information of the molten material, the shortest crystallization time tn and the shortest crystallization time Storage means for storing Tnose including information on the crystallization temperature Tn and pre-cooling provided to be connected to the storage means and cooling the mold before the molten material is introduced into the mold. A cooling mode determining unit that determines whether or not it is necessary, and the cooling mode determining unit determines whether the mold and the molten material introduced into the mold are based on the mold information and the molten metal information. The thermal equilibrium temperature at the thermal equilibrium point that reached the thermal equilibrium state, and An arrival time until the thermal equilibrium point is reached after the introduction of the molten material is predicted, and whether or not the pre-cooling is necessary is determined based on a positional relationship between the thermal equilibrium point and the Tnose.

本発明の非晶質合金の成形方法及び非晶質合金の成形装置によれば、材料溶湯の充填率に及ぼす影響を最小限に抑えつつ、結晶化を確実に回避することができる。   According to the amorphous alloy molding method and amorphous alloy molding apparatus of the present invention, crystallization can be reliably avoided while minimizing the influence on the filling rate of the molten material.

本発明の一実施形態の非晶質合金の成形方法を実行する非晶質合金の成形装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the shaping | molding apparatus of the amorphous alloy which performs the shaping | molding method of the amorphous alloy of one Embodiment of this invention. （ａ）は、同成形装置の金型及び冷却支持台を示す図であり、（ｂ）は、同金型が同冷却支持台に設置された状態を示す図である。(A) is a figure which shows the metal mold | die and cooling support stand of the molding apparatus, (b) is a figure which shows the state in which the metal mold | die was installed in the cooling support stand. 同成形装置の上冷却部及びノズル、並びに同金型及び同冷却支持台を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the upper cooling part and nozzle of the same shaping | molding apparatus, the same metal mold | die, and the same cooling support stand. 同成形装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the molding device. 本実施形態の非晶質合金の成形方法の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the shaping | molding method of the amorphous alloy of this embodiment. 同成形方法の事前冷却判定工程の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the pre-cooling determination process of the shaping | molding method. 一般的な結晶化領域を示すモデル図である。It is a model figure which shows a general crystallization area | region. 材料溶湯及び金型の熱履歴を示すモデル図である。It is a model figure which shows the heat history of material molten metal and a metal mold | die. 同成形方法の事後冷却判定工程の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the post-cooling determination process of the shaping | molding method. 同成形方法の各実施例の内容を示す表である。It is a table | surface which shows the content of each Example of the shaping | molding method.

本発明の一実施形態について、図１から図１０を参照して説明する。図１は、本実施形態の非晶質合金の成形方法（以下、「本成形方法」と称する。）を実行する非晶質合金の成形装置（以下、単に「成形装置」と称する）の構成を示す図である。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a configuration of an amorphous alloy molding apparatus (hereinafter simply referred to as a “molding apparatus”) that performs the amorphous alloy molding method of the present embodiment (hereinafter referred to as “the present molding method”). FIG.

本実施形態の成形装置５０は、非晶質合金の材料となる金属材料を加熱溶解して材料溶湯（以下、単に「溶湯」と称することがある。）とし、金型６０の成形空間内に射出して冷却固化することで、金型６０の成形空間の形状に沿った成形品を製造するものである。   The molding apparatus 50 according to the present embodiment heats and melts a metal material, which is an amorphous alloy material, to form a molten material (hereinafter, simply referred to as “molten metal”), and in the molding space of the mold 60. By injecting and solidifying by cooling, a molded product along the shape of the molding space of the mold 60 is manufactured.

非晶質合金とは、複数の金属元素が結晶構造を形成せずに凝固（アモルファス化）した合金のことである。非晶質合金は、複数の金属元素からなる金属材料の溶湯を、ガラス遷移温度以下になるまで急速冷却することにより形成される。非晶質合金は、通常の結晶金属に見受けられるような結晶粒界を有さず、結晶粒界を起因とした粒界腐食（結晶粒界に沿って腐食が進行する現象）を生じないことから、耐食性に優れている。
上述の金属材料から非晶質合金を成形するには、溶湯が急速冷却される必要があり、部分的に必要な冷却速度より遅い速度で冷却されると結晶を生じた状態で固化される部分が発生し、全体として非晶質合金の性能が劣化してしまう。 An amorphous alloy is an alloy in which a plurality of metal elements are solidified (amorphized) without forming a crystal structure. The amorphous alloy is formed by rapidly cooling a molten metal material composed of a plurality of metal elements until the temperature is equal to or lower than the glass transition temperature. Amorphous alloys do not have the grain boundaries found in ordinary crystalline metals, and do not cause grain boundary corrosion (a phenomenon in which corrosion progresses along the grain boundaries) due to grain boundaries. Therefore, it has excellent corrosion resistance.
In order to form an amorphous alloy from the above-mentioned metal material, the molten metal needs to be rapidly cooled, and if it is partially cooled at a rate slower than the required cooling rate, it is a portion that is solidified in a state where crystals are formed. As a whole, the performance of the amorphous alloy deteriorates.

非晶質合金の例としては、例えば、チタン（Ｔｉ）基合金、鉄（Ｆｅ）基合金、ジルコニウム（Ｚｒ）基合金、マグネシウム（Ｍｇ）基合金などを挙げることができる。
非晶質合金のうち、ガラス遷移領域（結晶化温度からガラス遷移温度を引いた値）が２０℃以上である非晶質合金は、特に、金属ガラスと称される場合がある。
このような金属ガラスは、結晶金属のような凝固収縮を生じないことから、成形金型に対する高精度な転写性を有し、さらにガラス遷移領域ではガラスのような熱間プレス加工も可能であることから、成形品の形状自由度、寸法精度、生産性に優れている。また、金属ガラスは、その物性として低ヤング率・高強度であり、さらに熱に対して低膨張である。 Examples of amorphous alloys include titanium (Ti) based alloys, iron (Fe) based alloys, zirconium (Zr) based alloys, magnesium (Mg) based alloys, and the like.
Among amorphous alloys, an amorphous alloy having a glass transition region (a value obtained by subtracting the glass transition temperature from the crystallization temperature) of 20 ° C. or more may be particularly referred to as a metallic glass.
Since such a metal glass does not cause solidification shrinkage like a crystalline metal, it has a high-precision transfer property to a molding die, and can also be hot pressed like glass in a glass transition region. Therefore, it is excellent in the degree of freedom of shape, dimensional accuracy, and productivity of the molded product. In addition, metallic glass has low Young's modulus and high strength as its physical properties, and further has low expansion against heat.

射出成形装置５０は、溶解ユニット１、チャンバー底部２、チャンバー３、天井部４、冷却媒体貯蔵循環部５、および制御ユニット１４（後述）を備えている。   The injection molding apparatus 50 includes a melting unit 1, a chamber bottom 2, a chamber 3, a ceiling 4, a cooling medium storage / circulation unit 5, and a control unit 14 (described later).

溶解ユニット１は、図１に示すように、内部の雰囲気を減圧した不活性ガス雰囲気に保持することができるように、函型の筐体１ｂに覆われている。筐体１ｂの側面には、金属材料を内部に投入するために開閉可能に設けられた原材料投入口１ａが設けられている。
溶解ユニット１は、図示しない質量測定機構及び溶解機構を有し、材料投入口１ａから投入された金属材料を所定量秤量して成形に必要な量の溶湯を準備することができる。溶湯はチャンバー３内における突出長を調整可能なノズル（導入手段）６から金型６０内に注入される。 As shown in FIG. 1, the melting unit 1 is covered with a box-shaped housing 1b so that the inner atmosphere can be maintained in an inert gas atmosphere with a reduced pressure. On the side surface of the housing 1b, there is provided a raw material input port 1a that can be opened and closed in order to input a metal material.
The melting unit 1 has a mass measuring mechanism and a melting mechanism (not shown), and can measure a predetermined amount of the metal material charged from the material charging port 1a to prepare an amount of molten metal necessary for molding. The molten metal is injected into the mold 60 from a nozzle (introducing means) 6 capable of adjusting the protruding length in the chamber 3.

チャンバー底部２は、溶解ユニット１の筐体１ｂ上に断熱して設置された構造部材であり、チャンバー底部２の上面はチャンバー３の底面部３ａを構成している。
チャンバー底部２の厚さ方向には、溶解ユニット１から延びるノズル６を進退可能に挿通させる図示しない貫通孔が設けられている。また、チャンバー底部２の内部には、外部から挿入された冷却媒体輸送管１０（後述）が設けられている。 The chamber bottom 2 is a structural member that is thermally insulated and installed on the casing 1 b of the melting unit 1, and the upper surface of the chamber bottom 2 constitutes the bottom surface 3 a of the chamber 3.
In the thickness direction of the chamber bottom 2, a through hole (not shown) through which the nozzle 6 extending from the melting unit 1 is inserted so as to advance and retreat is provided. A cooling medium transport pipe 10 (described later) inserted from the outside is provided inside the chamber bottom 2.

チャンバー３は、図１に示すように、複数の金型６０を用いた射出成形を、連続的かつ遠隔的に行うために直方体状に囲われた密閉空間であり、チャンバー底部２の上面で構成された底面部３ａの外周は、３つの側面３ｂ、および本体部１１で囲まれ、これら側面３ｂおよび本体部１１の上端部には、底面部３ａに対向して天井部４が設けられている。
また、チャンバー３は、不図示の減圧部２４および不活性ガス供給部２５（図４参照）によって、内部の雰囲気が減圧した不活性ガス雰囲気に保持されている。
チャンバー３の内部には、底面部３ａ上に、冷却支持台７、金型台６１、および金型交換アーム９が設けられ、天井部４の下面側に上冷却部８が配置されている。 As shown in FIG. 1, the chamber 3 is a sealed space surrounded by a rectangular parallelepiped in order to continuously and remotely perform injection molding using a plurality of molds 60, and is configured by the upper surface of the chamber bottom 2. The outer periphery of the bottom surface portion 3 a is surrounded by three side surfaces 3 b and the main body portion 11, and a ceiling portion 4 is provided on the side surface 3 b and the upper end portion of the main body portion 11 so as to face the bottom surface portion 3 a. .
The chamber 3 is held in an inert gas atmosphere in which the internal atmosphere is reduced by a decompression unit 24 and an inert gas supply unit 25 (see FIG. 4) (not shown).
Inside the chamber 3, a cooling support base 7, a mold base 61, and a mold exchanging arm 9 are provided on the bottom surface portion 3 a, and an upper cooling section 8 is disposed on the lower surface side of the ceiling section 4.

冷却支持台７、上冷却部８等の細部形状は、金型６０の外形に合わせて適宜変更すべきものである。
まず、以下の説明に用いる金型６０の形状について説明する。
金型６０は、図２（ａ）及び図３に示すように、外形が円状の上面６０ｅおよび下面６０ｇを備え、それらの間に円筒面状の側面６０ｆが形成された、全体として略円板ブロック状の金属部材である。
下面６０ｇの中心部には、内部側に向かって、射出成形後の成形体の外形に対応する穴部が彫り込まれ、この穴部の内部が、材料溶湯が注入される成形空間６０ｃを構成している。成形空間６０ｃの形状は、図示の簡略化のため、一例として円柱の端面に円錐台が形成された成形体に対応する形状を描いている。 The detailed shapes of the cooling support 7, the upper cooling unit 8, and the like should be changed as appropriate according to the outer shape of the mold 60.
First, the shape of the mold 60 used for the following description will be described.
As shown in FIGS. 2A and 3, the mold 60 includes a top surface 60 e and a bottom surface 60 g having a circular outer shape, and a generally cylindrical side surface 60 f formed between them. It is a plate block-shaped metal member.
A hole corresponding to the outer shape of the molded article after injection molding is engraved in the center of the lower surface 60g toward the inside, and the inside of the hole constitutes a molding space 60c into which the molten material is injected. ing. For simplicity of illustration, the shape of the molding space 60c is a shape corresponding to a molded body in which a truncated cone is formed on the end face of a cylinder.

成形空間６０ｃの下面６０ｇ側の端部には、図３に示すように、下面６０ｇから内部側に設けられた平面視円形の段穴部６０ａと、段穴部６０ａの底面（図３の上側）の中心に成形空間６０ｃまで貫通し設けられた段穴部６０ａより小径の開口６０ｂとが設けられている。
段穴部６０ａの内径は、ノズル６を外嵌できる大きさに設定されている。 As shown in FIG. 3, at the end of the molding space 60c on the lower surface 60g side, a circular stepped hole 60a provided on the inner side from the lower surface 60g and the bottom surface of the stepped hole 60a (the upper side in FIG. 3) ) And an opening 60b having a smaller diameter than the stepped hole 60a provided so as to penetrate to the molding space 60c.
The inner diameter of the stepped hole portion 60a is set to a size that allows the nozzle 6 to be fitted.

成形空間６０ｃの側方において径方向に互いに対向する２箇所には、下面６０ｇから内部側に向かう直方体状の角穴からなる位置決め凹部６０ｄが設けられている。
各位置決め凹部６０ｄは、段穴部６０ａの中心に対して精度よく位置出して形成されている。
また、位置決め凹部６０ｄの図３の紙面奥行き方向の大きさ、位置は、本実施形態では、図６の水平方向から見た側面視で、成形空間６０ｃを覆う又は略覆うことができる大きさ、位置に設定されている。
なお、模式図のため、図示は省略しているが、位置決め凹部６０ｄの開口部には、位置決めを円滑に行うため面取りが設けられている。 Positioning recesses 60d made of rectangular parallelepiped square holes from the lower surface 60g toward the inner side are provided at two locations that are opposite to each other in the radial direction on the side of the molding space 60c.
Each positioning recess 60d is formed with high accuracy with respect to the center of the stepped hole 60a.
Further, the size and position of the positioning recess 60d in the depth direction of the paper surface of FIG. 3 is a size that can cover or substantially cover the molding space 60c in the side view as viewed from the horizontal direction of FIG. Set to position.
In addition, although illustration is abbreviate | omitted for a schematic diagram, the chamfering is provided in the opening part of the positioning recessed part 60d in order to perform positioning smoothly.

金型６０の材質は、射出時の材料溶湯の温度に対する耐熱性がある高融点材料であれば、適宜の材質を採用することができる。例えば、無酸素銅、ジルコニア（二酸化ジルコニウム、ＺｒＯ２）やＭｎ、Ｔｉ、あるいは、ジルコニアやＴｉを含む合金などを採用することができる。   As the material of the mold 60, an appropriate material can be adopted as long as it is a high melting point material having heat resistance against the temperature of the molten material at the time of injection. For example, oxygen-free copper, zirconia (zirconium dioxide, ZrO2), Mn, Ti, or an alloy containing zirconia or Ti can be employed.

冷却支持台７は、底面部３ａの上方で、金型６０を一定の成形位置に位置決めして配置し、金型６０を冷却する冷却ユニットである。
冷却支持台７の概略構成は、底面部３ａ上に突出するノズル６の上方を跨ぐように設けられた金型６０より大径の円板状の支持台部７ａと、支持台部７ａを底面部３ａ上に支持する４本の支持脚部７ｂと、金型６０の位置決め凹部６０ｄに嵌合することで、金型６０を支持台部７ａの上面である合わせ面７ｄの面内の位置を位置決めする一対の位置決め凸部７ｃとからなる。 The cooling support 7 is a cooling unit that cools the mold 60 by positioning the mold 60 at a fixed molding position above the bottom surface portion 3a.
The schematic configuration of the cooling support base 7 includes a disk-shaped support base part 7a having a diameter larger than the mold 60 provided so as to straddle the upper side of the nozzle 6 protruding on the bottom face part 3a, and the support base part 7a. By fitting the four support leg portions 7b supported on the portion 3a and the positioning recess 60d of the die 60, the position of the die 60 in the plane of the mating surface 7d which is the upper surface of the support base portion 7a is set. It consists of a pair of positioning convex parts 7c for positioning.

支持台部７ａの平面視の中心には、底面部３ａから進出されるノズル６を挿通可能な貫通孔７ｅが厚さ方向に貫通して設けられている。
貫通孔７ｅの内径は、ノズル６が貫通孔７ｅの内部を非接触で円滑に進退できる程度の径として、ノズル６の側面との隙間ができるだけ小さくなるようにすることが好ましい。
各位置決め凸部７ｃの合わせ面７ｄ上の位置は、各位置決め凸部７ｃが各位置決め凹部６０ｄに嵌合された状態で、金型６０の段穴部６０ａの中心と、貫通孔７ｅの中心とが同軸上に整列される位置に設定される。
また、各位置決め凸部７ｃの合わせ面７ｄからの高さ寸法は、嵌合時に金型６０の下面６０ｇが、合わせ面７ｄに密着して当接できるように、嵌合相手の位置決め凹部６０ｄの深さ寸法よりもわずかに小さい寸法とされる。
なお、模式図のため、図示は省略しているが、位置決め凸部７ｃの先端部には、位置決めを円滑に行うため面取りが設けられている。 A through hole 7e through which the nozzle 6 advanced from the bottom surface portion 3a can be inserted is provided in the center of the support base portion 7a in plan view.
The inner diameter of the through-hole 7e is preferably set to such a diameter that the nozzle 6 can smoothly advance and retreat inside the through-hole 7e without contact, so that the gap with the side surface of the nozzle 6 is as small as possible.
The positions of the positioning convex portions 7c on the mating surface 7d are the center of the stepped hole portion 60a of the mold 60 and the center of the through hole 7e in a state where the positioning convex portions 7c are fitted in the positioning concave portions 60d. Are set to positions aligned on the same axis.
In addition, the height dimension of each positioning convex portion 7c from the mating surface 7d is such that the lower surface 60g of the mold 60 can be brought into close contact with the mating surface 7d during fitting so that the positioning concave portion 60d of the mating counterpart can contact. The dimension is slightly smaller than the depth dimension.
In addition, although illustration is abbreviate | omitted for a schematic diagram, the chamfering is provided in the front-end | tip part of the positioning convex part 7c in order to perform positioning smoothly.

このような構成により、２つの位置決め凹部６０ｄが冷却支持台７の位置決め凸部７ｃにそれぞれ嵌合されるとともに、図２（ｂ）に示すように、金型６０の下面６０ｇが冷却支持台７の合わせ面７ｄに密着して当接された状態では、金型６０が射出ノズル部６に対して一定の位置関係に位置決めされる。
本実施形態の射出成形はこの配置位置に設置された金型６０に対して行われるので、以下、この配置位置を射出成形位置と称する。 With such a configuration, the two positioning recesses 60d are fitted into the positioning projections 7c of the cooling support base 7, respectively, and the lower surface 60g of the mold 60 is placed on the cooling support base 7 as shown in FIG. In the state of being in close contact with and in contact with the mating surface 7 d, the mold 60 is positioned in a fixed positional relationship with respect to the injection nozzle unit 6.
Since the injection molding of this embodiment is performed with respect to the mold 60 installed at this arrangement position, this arrangement position is hereinafter referred to as an injection molding position.

冷却支持台７の内部には、図３に示すように、冷却媒体輸送管１０から供給される冷却媒体Ｃを他の冷却媒体輸送管１０に帰還させて循環させるため、脚部内流路７Ａ、支持台部内流路７Ｂ、および凸部内流路７Ｃで構成される２系統の流路が設けられている。
脚部内流路７Ａは、各支持脚部７ｂの内部に貫通して設けられ、チャンバー底部２の内部に配管された冷却媒体輸送管１０と支持台部内流路７Ｂとに接続される流路である。
支持台部内流路７Ｂは、支持台部７ａの内部で合わせ面７ｄに平行な面内を、貫通孔７ｅを中心として、外周側から内周側に向かって螺旋状に周回し、凸部内流路７Ｃの端部に接続される流路である。
凸部内流路７Ｃは、位置決め凸部７ｃ内で蛇行を繰り返すように設けられ、両端部が２つの支持台部内流路７Ｂにそれぞれ接続される流路である。 As shown in FIG. 3, in the cooling support base 7, the cooling medium C supplied from the cooling medium transport pipe 10 is returned to the other cooling medium transport pipe 10 to be circulated. Two systems of flow paths are provided which are composed of a flow path 7B within the support base and a flow path 7C within the convex portion.
The in-leg channel 7A is a channel that is provided through each support leg 7b and connected to the cooling medium transport pipe 10 and the in-support channel 7B that are piped inside the chamber bottom 2. is there.
The flow path 7B in the support base part spirally circulates in the plane parallel to the mating surface 7d inside the support base part 7a from the outer peripheral side to the inner peripheral side with the through hole 7e as the center. It is a flow path connected to the end of the path 7C.
The in-projection channel 7C is a channel that is provided so as to repeat meandering in the positioning projection 7c, and whose both end portions are connected to the two in-support platform channels 7B, respectively.

このような流路構成により、対をなす２つの支持脚部７ｂ内の脚部内流路７Ａと、一方の位置決め凸部７ｃ内の凸部内流路７Ｃと、対をなす２つの支持台部内流路７Ｂとが、一続きの連続的な１系統の流路を形成し、同様の経路が他方の位置決め凸部７ｃにも形成され、これらにより冷却支持台７の内部を網羅する２系統の冷却媒体の流路が形成されている。   With such a flow path configuration, the flow path 7A in the leg part in the two support leg parts 7b that make a pair, the flow path 7C in the convex part in the one positioning convex part 7c, and the flow in the two support base parts that make a pair. The path 7B forms a continuous continuous one-line flow path, and a similar path is also formed on the other positioning convex part 7c, whereby two lines of cooling covering the inside of the cooling support base 7 are performed. A medium flow path is formed.

上冷却部８は、冷却支持台７上の射出成形位置に配置された金型６０に着脱可能に設けられ、冷却支持台７とともに冷却部（冷却手段）１３を構成して、射出成形位置に配置された金型６０の外周面の全面又は略全面を覆った状態で金型６０を冷却する。
上冷却部８の形状は、図３に示すように、射出成形位置に配置された金型６０に対向する側に開口し、底部が鉛直上方に位置する全体として有底円筒状の部材である。
上冷却部８は、有底円筒状の底部の上面で、天井部４から鉛直下方に進退可能に設けられた上冷却部移動機構１２の先端部に接続され、鉛直方向に移動可能に支持されている。 The upper cooling unit 8 is detachably provided on a mold 60 disposed at an injection molding position on the cooling support base 7, and constitutes a cooling unit (cooling means) 13 together with the cooling support base 7 so as to be at the injection molding position. The mold 60 is cooled in a state in which the entire outer surface or almost the entire surface of the arranged mold 60 is covered.
As shown in FIG. 3, the shape of the upper cooling part 8 is a cylindrical member having a bottom with an opening on the side facing the mold 60 arranged at the injection molding position and the bottom part positioned vertically upward. .
The upper cooling unit 8 is connected to a top end portion of an upper cooling unit moving mechanism 12 provided so as to be able to advance and retreat vertically downward from the ceiling unit 4 on the upper surface of the bottomed cylindrical bottom, and is supported to be movable in the vertical direction. ing.

上冷却部８の円筒部の外径は、支持台部７ａの外径と略同等とされ、開口の設けられた軸方向の端部には、支持台部７ａの合わせ面７ｄと密着して当接可能な合わせ面８ａが形成されている。
上冷却部８の開口の内面は、金型６０の側面６０ｆに外嵌する円筒内周面８ｃと、上側内面８ｂとからなる。上側内面８ｂの深さ方向の位置は、合わせ面８ａからの深さが金型６０の下面６０ｇから上面６０ｅまでの厚さ（以下、単に金型の厚さと称する）と略同程度に形成されている。このため、上冷却部８の開口の内面は、金型６０の側面６０ｆおよび上面６０ｅを覆う円筒穴状に形成されている。 The outer diameter of the cylindrical portion of the upper cooling portion 8 is substantially the same as the outer diameter of the support base portion 7a, and is in close contact with the mating surface 7d of the support base portion 7a at the axial end where the opening is provided. An abutting mating surface 8a is formed.
The inner surface of the opening of the upper cooling unit 8 is composed of a cylindrical inner peripheral surface 8c that is fitted on the side surface 60f of the mold 60, and an upper inner surface 8b. The depth in the depth direction of the upper inner surface 8b is formed so that the depth from the mating surface 8a is substantially the same as the thickness from the lower surface 60g to the upper surface 60e of the mold 60 (hereinafter simply referred to as the mold thickness). ing. For this reason, the inner surface of the opening of the upper cooling unit 8 is formed in a cylindrical hole shape covering the side surface 60f and the upper surface 60e of the mold 60.

上側内面８ｂの深さ方向の位置が金型６０の厚さと同じであると、金型６０は、冷却支持台７および上冷却部８によって、外周面の略全面が密着状態、かつ貫通孔７ｅを除く略密閉状態に覆われるため冷却効率が高くなる。そのため、上側内面８ｂは、金型６０の厚さと同じ深さの位置に形成されることが最も好ましい。
ただし、金型６０の厚さの寸法バラツキを考慮すると、金型６０に対して、上冷却部８を円滑に着脱するためには、上側内面８ｂは、金型６０の厚さと同じ深さの位置に形成することができない場合がある。この場合は、金型６０の厚さよりわずかに深い位置に設定するよりは、わずかに浅い位置に設定することがより好ましい。わずかに浅い位置に設定した場合、金型６０の下面６０ｇ側の端部がわずかに上冷却部８で覆われないことになるが、全体としては金型６０の外周面の略全面を覆っており、さらに上側内面８ｂと上面６０ｅとが確実に密着して当接できるため、冷却効率が高くなる。 When the position of the upper inner surface 8b in the depth direction is the same as the thickness of the mold 60, the mold 60 is in a state in which substantially the entire outer peripheral surface is in close contact with the cooling support 7 and the upper cooling portion 8, and the through hole 7e. Since it is covered in a substantially sealed state except for the cooling efficiency becomes high. Therefore, it is most preferable that the upper inner surface 8 b is formed at a position having the same depth as the thickness of the mold 60.
However, considering the dimensional variation in the thickness of the mold 60, the upper inner surface 8 b has the same depth as the thickness of the mold 60 in order to smoothly attach and detach the upper cooling unit 8 to and from the mold 60. It may not be possible to form the position. In this case, it is more preferable to set the position slightly shallower than the position slightly deeper than the thickness of the mold 60. When the position is set to be slightly shallow, the end on the lower surface 60g side of the mold 60 is not slightly covered with the upper cooling section 8, but as a whole covers substantially the entire outer peripheral surface of the mold 60. In addition, since the upper inner surface 8b and the upper surface 60e can be brought into close contact with each other, the cooling efficiency is increased.

なお、上側内面８ｂと上面６０ｅとの間に隙間があっても、この隙間による断熱効果が無視できる等の場合には、わずかに深い設定としてもよい。この場合、合わせ面８ａと合わせ面７ｄとが密着して当接され、金型６０の外周面である上面６０ｅ、側面６０ｆ、下面６０ｇが冷却支持台７および上冷却部８で囲まれて、略全面が略密閉状態に覆われる。   Even if there is a gap between the upper inner surface 8b and the upper surface 60e, the setting may be made slightly deeper if the heat insulation effect by this gap can be ignored. In this case, the mating surface 8a and the mating surface 7d are in close contact with each other, and the upper surface 60e, the side surface 60f, and the lower surface 60g, which are outer peripheral surfaces of the mold 60, are surrounded by the cooling support base 7 and the upper cooling unit 8, Substantially the entire surface is covered with a substantially sealed state.

上冷却部８の開口の近傍の側面部８ｄの外側には、冷却媒体輸送管１０に接続された冷却媒体流入口８Ａおよび冷却媒体流出口８Ｂが設けられている。
図３に示すように、上冷却部８の有底円筒状の側面部８ｄおよび有底円筒状の底部を構成する上面部８ｅの内部には、それぞれ側面部流路８Ｃ、上面部流路８Ｄ、および側面部流路８Ｅが設けられている。
側面部流路８Ｃは、一端部が、冷却媒体流入口８Ａに接続され、上冷却部８の側面部内を上面部８ｅ側に向かって螺旋状に周回し、他端部が上面部流路８Ｄの一方の端部と接続された流路である。
上面部流路８Ｄは、上面部８ｅ内を上面部流路８Ｄと接続された一方の端部から径方向の対向位置の他方の端部まで、蛇行を繰り返すように設けられ、他方の端部において、側面部８ｄ内を開口側に進んでから冷却媒体流出口８Ｂに接続される側面部流路８Ｅに接続されている。 A cooling medium inlet 8A and a cooling medium outlet 8B connected to the cooling medium transport pipe 10 are provided outside the side surface portion 8d near the opening of the upper cooling portion 8.
As shown in FIG. 3, in the inside of the bottomed cylindrical side surface portion 8d and the bottomed cylindrical bottom surface portion of the upper cooling portion 8, there are a side surface channel 8C and an upper surface channel 8D, respectively. , And a side surface flow path 8E.
One end of the side surface channel 8C is connected to the cooling medium inflow port 8A, spirals around the side surface of the upper cooling unit 8 toward the upper surface 8e, and the other end is the upper surface channel 8D. It is the flow path connected with one edge part.
The upper surface part flow path 8D is provided so as to repeat meandering from one end connected to the upper surface part flow path 8D in the upper surface part 8e to the other end part in the radial direction, and the other end part. , The side part 8d is connected to the side part flow path 8E connected to the cooling medium outlet 8B after proceeding to the opening side.

このような流路構成により、上冷却部８の側面部８ｄ、上面部８ｅの内部には、冷却媒体流入口８Ａに流入された冷却媒体Ｃが、側面部流路８Ｃによって側面部８ｄ内を周回し、上面部流路８Ｄによって上面部８ｅ内に流通し、側面部流路８Ｅを通って冷却媒体流出口８Ｂに流通して、上冷却部８の内部を網羅する１系統の流路が形成されている。   With such a flow path configuration, the cooling medium C that has flowed into the cooling medium inflow port 8A passes through the side surface part 8d by the side surface flow path 8C inside the side surface part 8d and the upper surface part 8e of the upper cooling part 8. A single channel that covers the inside of the upper cooling unit 8 circulates, circulates in the upper surface 8e by the upper surface channel 8D, flows to the cooling medium outlet 8B through the side channel 8E. Is formed.

上冷却部移動機構１２の鉛直方向の移動ストロークは、上冷却部８の合わせ面８ａを冷却支持台７の合わせ面７ｄに密着して当接できる位置である装着位置と、金型６０を冷却支持台７上から取り出すことができる距離だけ離れた開放位置との間で往復できる距離に設定する。
本実施形態の開放位置は、合わせ面７ｄ、８ａとの間の距離が、金型６０の厚さと位置決め凸部７ｃの高さとを加えた距離以上となる位置である。
上冷却部移動機構１２としては、減圧雰囲気下で１軸方向に進退可能に設けられた適宜の１軸移動ステージや１軸アクチュエータなどを採用することができる。 The vertical movement stroke of the upper cooling unit moving mechanism 12 is to cool the mold 60 and the mounting position where the mating surface 8a of the upper cooling unit 8 can be brought into close contact with the mating surface 7d of the cooling support base 7. The distance is set such that it can reciprocate with an open position separated by a distance that can be removed from the support base 7.
In the present embodiment, the open position is a position where the distance between the mating surfaces 7d and 8a is equal to or greater than the distance obtained by adding the thickness of the mold 60 and the height of the positioning projection 7c.
As the upper cooling unit moving mechanism 12, an appropriate one-axis moving stage or one-axis actuator provided so as to be movable back and forth in one axis direction under a reduced pressure atmosphere can be adopted.

金型台６１は、図１に示すように、複数の金型６０を交換可能に収容する棚状の複数の金型載置部６１ａが設けられた部材であり、本実施形態では冷却支持台７の側方に２台配置されている。
金型台６１の各金型載置部６１ａは、成形位置から離間した金型退避位置を構成する。 As shown in FIG. 1, the mold base 61 is a member provided with a plurality of shelf-shaped mold placement portions 61 a for accommodating a plurality of molds 60 in a replaceable manner. Two units are arranged on the side of 7.
Each mold mounting portion 61a of the mold base 61 constitutes a mold retreat position that is separated from the molding position.

金型交換アーム９は、成形工程に使用前または使用後の金型６０を、金型台６１と冷却支持台７上の成形位置と金型退避位置との間で移動させて、金型６０の交換を行うものである。
本実施形態の金型交換アーム９は、底面部３ａ状に基端が固定され、任意の金型載置部６１ａと支持台部７ａ上の位置との間で、金型６０を移動させられるように、例えば、旋回、伸縮、屈曲等の自由度が設定されたロボットアーム９ｂと、ロボットアーム９ｂの先端に設けられた金型６０を把持するハンド部９ａとからなる。 The mold exchanging arm 9 moves the mold 60 before or after use in the molding process between the molding position on the mold base 61 and the cooling support base 7 and the mold retracting position, so that the mold 60 Exchange.
The mold exchanging arm 9 of the present embodiment has a base end fixed in the shape of the bottom surface part 3a, and can move the mold 60 between an arbitrary mold mounting part 61a and a position on the support base part 7a. As described above, for example, the robot arm 9b is set with a degree of freedom such as turning, expansion / contraction, bending, and the like, and the hand portion 9a that holds the mold 60 provided at the tip of the robot arm 9b.

天井部４は、チャンバー３の上部側を密閉して、チャンバー３の天井を構成するもので、上冷却部移動機構１２の基端部が取り付けられている。
また、天井部４の側部側からは、図１に示すように、冷却媒体輸送管１０が挿入され、特に図示しないが、天井部４の内部を通してチャンバー３内の上冷却部８の冷却媒体流入口８Ａ及び冷却媒体流出口８Ｂに連結されている。チャンバー３内の冷却媒体輸送管１０は、上冷却部８の移動量に合わせて進退可能に設けられている。 The ceiling part 4 seals the upper side of the chamber 3 to form the ceiling of the chamber 3, and the base end part of the upper cooling part moving mechanism 12 is attached to the ceiling part 4.
Further, as shown in FIG. 1, a cooling medium transport pipe 10 is inserted from the side of the ceiling portion 4, and although not particularly shown, the cooling medium of the upper cooling portion 8 in the chamber 3 through the inside of the ceiling portion 4. It is connected to the inlet 8A and the cooling medium outlet 8B. The cooling medium transport pipe 10 in the chamber 3 is provided so as to be able to advance and retreat in accordance with the amount of movement of the upper cooling unit 8.

冷却媒体貯蔵循環部５は、冷却支持台７および上冷却部８を冷却するため、例えば、水などの流体からなる冷却媒体Ｃを、冷却媒体輸送管１０と、冷却支持台７の内部の流路である脚部内流路７Ａ、支持台部内流路７Ｂ、凸部内流路７Ｃと、上冷却部８の内部の流路である側面部流路８Ｃ、上面部流路８Ｄ、側面部流路８Ｅとを通して循環させるものである。   The cooling medium storage / circulation unit 5 cools the cooling support 7 and the upper cooling unit 8, for example, the cooling medium C made of a fluid such as water, the cooling medium transport pipe 10, and the flow inside the cooling support 7. 7A, 7A, 7B, 7B, 7B, 7B, 7C, 7B, 7C, 7C, and 7C, a side channel 8C, an upper channel 8D, and a side channel. It is circulated through 8E.

冷却媒体貯蔵循環部５の概略構成は、図４に示すように、冷却媒体Ｃを流路内に循環させるポンプなどからなる冷却媒体循環機構５ａと、冷却支持台７および上冷却部８側で加熱された後に冷却媒体貯蔵循環部５内に帰還した冷却媒体に対して熱交換を行って冷却し、冷却媒体循環機構５ａに送出する冷却媒体冷却部５ｂとからなる。
冷却媒体貯蔵循環部５は、チャンバー底部２および天井部４の側方に配置され、チャンバー底部２および天井部４との間で、それぞれ独立な往復管路を形成する複数の冷却媒体輸送管１０によって連結されている。
冷却媒体循環機構５ａおよび冷却媒体冷却部５ｂは、それぞれ制御ユニット１４に電気的に接続され、制御ユニット１４から制御信号に応じて、それぞれ冷却媒体Ｃの流量や温度が制御される。 As shown in FIG. 4, the schematic configuration of the cooling medium storage and circulation unit 5 includes a cooling medium circulation mechanism 5 a including a pump that circulates the cooling medium C in the flow path, and the cooling support base 7 and the upper cooling unit 8 side. A cooling medium cooling section 5b that heats and cools the cooling medium that has been heated and returned to the cooling medium storage and circulation section 5 is then cooled and sent to the cooling medium circulation mechanism 5a.
The cooling medium storage / circulation unit 5 is disposed on the side of the chamber bottom 2 and the ceiling 4, and a plurality of cooling medium transport pipes 10 that form independent reciprocating ducts between the chamber bottom 2 and the ceiling 4. Are connected by
The cooling medium circulation mechanism 5a and the cooling medium cooling unit 5b are electrically connected to the control unit 14, respectively, and the flow rate and temperature of the cooling medium C are controlled according to the control signal from the control unit 14, respectively.

図４は、成形装置５０の機能ブロック図である。溶解ユニット１、冷却媒体貯蔵循環部５の冷却媒体循環機構５ａおよび冷却媒体冷却部５ｂ、金型交換アーム９、上冷却部移動機構１２、ノズル６の突出長を調節するノズル移動機構２２、減圧部２４、及び不活性ガス供給部２５の各機構は、いずれも制御ユニット１４に接続されている。   FIG. 4 is a functional block diagram of the molding apparatus 50. Melting unit 1, cooling medium circulation mechanism 5 a and cooling medium cooling section 5 b of cooling medium storage and circulation section 5, mold exchanging arm 9, upper cooling section moving mechanism 12, nozzle moving mechanism 22 for adjusting the protruding length of nozzle 6, decompression Each mechanism of the unit 24 and the inert gas supply unit 25 is connected to the control unit 14.

制御ユニット１４は、成形装置５０の各装置部分にそれぞれ制御信号を送出して各装置部分の制御を行うもので、本実施形態では本体部１１に内蔵されている。また、特に図示しないが、作業者が制御ユニット１４により動作制御を行うための制御データを入力するため、例えばキーボード、マウスなどの操作入力部や、操作画面を表示するためのモニタなどが、本体部１１に設けられている。   The control unit 14 sends a control signal to each device portion of the molding device 50 to control each device portion. In the present embodiment, the control unit 14 is built in the main body 11. Although not particularly illustrated, for the operator to input control data for performing operation control by the control unit 14, for example, an operation input unit such as a keyboard and a mouse, a monitor for displaying an operation screen, etc. It is provided in the part 11.

制御ユニット１４の機能構成は、図４に示すように、雰囲気制御部３４、冷却制御部３３、溶解制御部３１、動作制御部３２、および主制御部３０からなる。
雰囲気制御部３４は、減圧部２４および不活性ガス供給部２５に制御信号を送出して、溶解ユニット１およびチャンバー３の内部の減圧雰囲気および不活性ガス雰囲気を制御する。 The functional configuration of the control unit 14 includes an atmosphere control unit 34, a cooling control unit 33, a dissolution control unit 31, an operation control unit 32, and a main control unit 30, as shown in FIG.
The atmosphere control unit 34 sends control signals to the decompression unit 24 and the inert gas supply unit 25 to control the decompression atmosphere and the inert gas atmosphere inside the dissolution unit 1 and the chamber 3.

冷却制御部３３は、冷却媒体循環機構５ａおよび冷却媒体冷却部５ｂに制御信号を送出して、冷却媒体Ｃの流量および温度を制御する。
また、冷却制御部３３には、成形時において、金型台６１に設置された金型６０の事前冷却及び事後冷却を行うかどうかの判定及び冷却条件の設定を行う冷却態様決定部３５が接続されている。冷却態様決定部３５には、本体部１１の操作入力部から入力された金型情報及び溶湯情報（後述）を受取り記憶する記憶手段３６が接続されている。冷却態様決定部３５お呼び記憶手段３６の詳細な動作については後述する。 The cooling control unit 33 controls the flow rate and temperature of the cooling medium C by sending control signals to the cooling medium circulation mechanism 5a and the cooling medium cooling unit 5b.
In addition, the cooling control unit 33 is connected with a cooling mode determination unit 35 for determining whether to perform pre-cooling and post-cooling of the mold 60 installed on the mold base 61 and setting cooling conditions during molding. Has been. The cooling mode determination unit 35 is connected to storage means 36 that receives and stores mold information and molten metal information (described later) input from the operation input unit of the main body 11. The detailed operation of the cooling mode determination unit 35 and the call storage means 36 will be described later.

溶解制御部３１は、溶解ユニット１の質量測定部、溶解機構等の各部に制御信号を送出して、１回の射出成形に使用する金属材料を秤量して加熱溶解して溶湯を形成する。
動作制御部３２は、金型交換アーム９、上冷却部移動機構１２、およびノズル移動機構２２に制御信号を送出し、金型６０の交換動作、上冷却部８の移動動作、ノズル６の移動動作等の各動作を制御する。
主制御部３０は、成形装置５０全体の動作シーケンスを制御するため、雰囲気制御部３４、冷却制御部３３、溶解制御部３１、および動作制御部３２と通信を行い、各制御信号の送出のタイミングを制御する。 The melting control unit 31 sends a control signal to each unit such as a mass measuring unit and a melting mechanism of the melting unit 1 and weighs and melts the metal material used for one injection molding to form a molten metal.
The operation control unit 32 sends control signals to the mold exchanging arm 9, the upper cooling unit moving mechanism 12, and the nozzle moving mechanism 22 to exchange the mold 60, the upper cooling unit 8, and the nozzle 6. Control each operation such as operation.
The main control unit 30 communicates with the atmosphere control unit 34, the cooling control unit 33, the dissolution control unit 31, and the operation control unit 32 in order to control the operation sequence of the entire molding apparatus 50, and the timing of sending each control signal To control.

制御ユニット１４は、本実施形態では、適宜のハードウェアと、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータを含んで構成され、このコンピュータにより制御プログラムを実行することで上記の各制御機能を実現している。   In this embodiment, the control unit 14 includes a computer including appropriate hardware and a CPU, a memory, an input / output interface, an external storage device, and the like. The control function is realized.

以上のように構成された成形装置５０の使用時の動作、及び成形装置５０を用いて行う本成形方法について説明する。
図５は、本成形方法の流れを示すフローチャートである。本成形方法は、成形の準備を行う準備工程Ｓ１０と、金型６０の事前冷却が必要か否かを判定する事前冷却判定工程Ｓ２０と、事前冷却が必要と判定されたときに溶湯の導入前に金型６０を冷却する事前冷却工程Ｓ３０と、金属材料から溶湯を生成して、金型６０に導入する溶湯導入工程Ｓ４０と、溶湯導入後に金型６０の冷却が必要か否かを判定する事後冷却判定工程Ｓ５０と、事後冷却が必要と判定されたときに金型６０を冷却する事後冷却工程Ｓ６０と、成形後に成形品を金型から取り出す取出工程Ｓ７０とを備えている。 An operation during use of the molding apparatus 50 configured as described above and a main molding method performed using the molding apparatus 50 will be described.
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the present forming method. This forming method includes a preparation step S10 for preparing for forming, a pre-cooling determination step S20 for determining whether or not pre-cooling of the mold 60 is necessary, and before introducing molten metal when it is determined that pre-cooling is necessary. A pre-cooling step S30 for cooling the mold 60, a molten metal introducing step S40 for generating a molten metal from the metal material and introducing the molten metal into the mold 60, and determining whether or not the mold 60 needs to be cooled after the molten metal is introduced. A post-cooling determination step S50, a post-cooling step S60 for cooling the mold 60 when it is determined that post-cooling is necessary, and a take-out step S70 for taking out the molded product from the mold after molding are provided.

まず、ステップＳ１０の準備工程において、溶解ユニット１およびチャンバー３の内部の雰囲気が、減圧部２４および不活性ガス供給部２５によって、一定の減圧下の不活性雰囲気に調整される。次に、ユーザの入力又は自動プログラム等によって選択された金型６０が、金型交換アーム９によって金型６１から冷却支持台７上に移動されて設置される。このとき、各位置決め凹部６０ｄを冷却支持台７の位置決め凸部７ｃにそれぞれ嵌合させ、下面６０ｇを合わせ面７ｄに密着して当接させる。
次に、上冷却部移動機構１２によって、上冷却部８を装着位置まで下降させる。これにより、金型６０の上面６０ｅおよび側面６０ｆが上冷却部８の上面内周面８ｂおよび円筒内周面８ｃによって覆われる状態となる。
制御ユニット１４には、成形する金属材料の結晶化領域を特定するための情報（溶湯情報）と、成形体の質量、熱容量、溶湯射出時の温度、個数等の各種情報（成形体情報）と、金型の質量、熱容量、熱伝導率、溶湯と金型との接触面積（成形体の表面積と同一又は略同一）等の各種情報（金型情報）と、射出時の内圧、射出ガス圧等の射出条件を規定する情報が設定される。これらの設定は、ユーザが操作入力部を介して入力してもよいし、制御ユニット１４が前回入力内容や参照テーブル等を用いて自動で設定してもよい。設定された情報は、記憶手段３６に記憶される。 First, in the preparation step of Step S10, the atmosphere inside the melting unit 1 and the chamber 3 is adjusted to an inert atmosphere under a certain reduced pressure by the decompression unit 24 and the inert gas supply unit 25. Next, the mold 60 selected by a user input or an automatic program is moved from the mold 61 onto the cooling support 7 by the mold exchange arm 9 and installed. At this time, each positioning concave portion 60d is fitted to the positioning convex portion 7c of the cooling support base 7, and the lower surface 60g is brought into close contact with and brought into contact with the mating surface 7d.
Next, the upper cooling unit 8 is lowered to the mounting position by the upper cooling unit moving mechanism 12. Thus, the upper surface 60e and the side surface 60f of the mold 60 are covered with the upper surface inner peripheral surface 8b and the cylindrical inner peripheral surface 8c of the upper cooling unit 8.
The control unit 14 includes information for specifying the crystallization region of the metal material to be molded (molten metal information), and various pieces of information (molded body information) such as the mass of the molded body, heat capacity, temperature at the time of molten metal injection, and number of pieces. , Various information (mold information) such as mold mass, heat capacity, thermal conductivity, contact area between molten metal and mold (same or nearly the same as the surface area of the molded product), internal pressure at injection, injection gas pressure Information defining the injection conditions such as is set. These settings may be input by the user via the operation input unit, or may be automatically set by the control unit 14 using the previous input content or a reference table. The set information is stored in the storage means 36.

図６は、事前冷却判定工程Ｓ２０の詳細を示すフローチャートである。事前冷却判定工程Ｓ２０は、Ｔnoseを含む材料溶湯の結晶化領域を算出する結晶化領域算出工程Ｓ２１と、金型６０に導入された溶湯及び金型６０の熱平衡点（後述）を算出する熱平衡点予測工程Ｓ２２と、結晶化領域算出工程Ｓ２１及び熱平衡点予測工程Ｓ２２の算出結果にもとづいて、事前冷却の有無及び条件を決定する判定工程Ｓ２３とを備えている。   FIG. 6 is a flowchart showing details of the pre-cooling determination step S20. The pre-cooling determination step S20 includes a crystallization region calculation step S21 for calculating a crystallization region of the molten material containing Tnose, and a thermal equilibrium point for calculating a thermal equilibrium point (described later) of the molten metal introduced into the mold 60 and the mold 60. A prediction step S22 and a determination step S23 for determining the presence and conditions of pre-cooling based on the calculation results of the crystallization region calculation step S21 and the thermal equilibrium point prediction step S22 are provided.

ステップＳ２１の結晶化領域算出工程では、制御ユニット１４に設定された溶湯情報にもとづいて冷却態様決定部３５が演算を行い、成形する金属材料からなる材料溶湯の結晶化領域が特定される。
図７は、一般的な結晶化領域を示すモデル図である。図７に示すように、縦軸に材料溶湯の温度Ｔ（Ｋ）、横軸に時間ｔ（秒）をとると、一般的な非晶質合金の結晶化領域は、Ｔnoseを頂点として、当該非晶質合金の融点Ｔｍとガラス転移点Ｔｇとの間の過冷却液体領域Ａ２内において時間ｔの正方向に向かって開く二次関数曲線様の結晶化領域特定曲線Ｃ１（以下、単に「曲線Ｃ１」と称する。）に囲まれた領域Ａ２として表すことができる。 In the crystallization region calculation step of step S21, the cooling mode determination unit 35 performs an operation based on the molten metal information set in the control unit 14, and the crystallization region of the molten material made of the metal material to be formed is specified.
FIG. 7 is a model diagram showing a general crystallization region. As shown in FIG. 7, when the temperature T (K) of the molten metal is taken on the vertical axis and the time t (second) is taken on the horizontal axis, the crystallized region of a general amorphous alloy has Tnose as the apex. A crystallization region specific curve C1 (hereinafter simply “curve”) that looks like a quadratic function curve that opens in the positive direction at time t in the supercooled liquid region A2 between the melting point Tm of the amorphous alloy and the glass transition point Tg. C1 ”)), and can be represented as a region A2.

曲線Ｃ１を特定するためには、数式ｔ−ｂ＝α(Ｔ−ａ)２において、Ｔnoseの時間（最短結晶化時間ｔｎ）及び温度（最短結晶化時間ｔｎにおける結晶化温度Ｔｎ）をそれぞれ示す変数ｂ及びａと、曲線Ｃ１の勾配（開き角度）を決定する変数αを求めればよい。これらの変数を求めるために、冷却態様決定部３５は制御ユニット１４に設定された溶湯情報にもとづいて上記数式の演算を行う。したがって、溶湯情報としては、少なくとも以下のいずれかが必要となる。
１．当該金属材料について実験等により求めた曲線Ｃ１上に位置する少なくとも３点の結晶化境界点の座標（時間ｔ及び温度Ｔ）
２．文献等により明らかにされているＴnoseの温度ａ及び時間ｂと、実験等により求めた少なくとも１点の結晶化境界点の座標
ａ、ｂ、及びαのすべての変数が求められると、曲線Ｃ１の形状が定まり、不等式ｔ−ｂ≧α(Ｔ−ａ)２を満たす温度と時間の条件（座標（ｔ、Ｔ））の集合が結晶化領域Ａ１として定義される。 In order to specify the curve C1, the time tnose (the shortest crystallization time tn) and the temperature (the crystallization temperature Tn at the shortest crystallization time tn) are shown in the equation tb = α (T−a) 2 . What is necessary is just to obtain | require the variable (alpha) which determines the variable (b and a) and the gradient (opening angle) of the curve C1. In order to obtain these variables, the cooling mode determination unit 35 calculates the above formula based on the molten metal information set in the control unit 14. Therefore, at least one of the following is required as the molten metal information.
1. Coordinates (time t and temperature T) of at least three crystallization boundary points located on the curve C1 obtained by experiment etc. for the metal material
2. When all the variables of the temperature a and time b of Tnose, which have been clarified in the literature, and the coordinates a, b, and α of at least one crystallization boundary point obtained through experiments etc. are obtained, the curve C1 A set of temperature and time conditions (coordinates (t, T)) satisfying the shape and satisfying the inequality t−b ≧ α (T−a) 2 is defined as the crystallization region A1.

ステップＳ２２の熱平衡点予測工程Ｓ２２では、金型６０に溶湯が導入された後の金型６０及び溶湯の熱平衡点の情報を含む温度推移予測（予測熱履歴）が算出される。
外部に逃げる熱がないと仮定した場合、熱力学の第一法則より、溶湯が成形体になる際に失われる熱量は、金型６０が受け取る熱量に等しいと考えることができる。そこで、ｍ：金属材料の質量、ｃａ：金属材料の比熱、ΔＴａ：金属材料（材料溶湯）の温度変化、Ｍ：金型６０の質量、ｃｂ：金型６０の比熱、ΔＴｂ：金型６０の温度変化とすると、溶湯が成形体になる際に失われる熱量及び金型６０が受け取る熱量は、それぞれ｜ｍｃａΔＴａ｜及び|ＭｃｂΔＴｂ|として表すことができ、これらは等しくなる。これを移動熱量ｊ（ｊ＞０）とする。 In the thermal equilibrium point prediction step S22 of step S22, temperature transition prediction (predicted heat history) including information on the thermal equilibrium point of the mold 60 and the molten metal after the molten metal is introduced into the mold 60 is calculated.
Assuming that there is no heat escaping to the outside, it can be considered from the first law of thermodynamics that the amount of heat lost when the molten metal becomes a molded body is equal to the amount of heat received by the mold 60. Therefore, m: mass of the metal material, c a : specific heat of the metal material, ΔT a : temperature change of the metal material (molten metal), M: mass of the mold 60, c b : specific heat of the mold 60, ΔT b : Assuming that the temperature of the mold 60 changes, the amount of heat lost when the molten metal becomes a molded body and the amount of heat received by the mold 60 can be expressed as | mc a ΔT a | and | Mc b ΔT b | Are equal. This is the amount of heat transferred j (j> 0).

また、Ｔａ０：溶湯導入時の溶湯の温度、Ｔａ１：導入時より所定時間ｔｘ経過後の溶湯の温度、Ｔｂ０：溶湯導入時の金型６０の温度、Ｔｂ１：導入時より所定時間ｔｘ経過後の金型６０の温度、（Ｔａ０＞Ｔｂ０が成立していることが前提）、ｓ：作製される成形体の表面積、λ：金型６０の熱伝導率とすると、以下の式１及び式２が成り立つ。
式１：|ｍｃa（Ｔａ１−Ｔａ０）|＝ｔｘｓλ（Ｔａ０−Ｔｂ０）
式２：|Ｍｃｂ（Ｔｂ１−Ｔｂ０）|＝ｔｘｓλ（Ｔａ０−Ｔｂ０） T a0 : temperature of the molten metal at the time of introducing the molten metal, T a1 : temperature of the molten metal after a predetermined time t x from the time of introduction, T b0 : temperature of the mold 60 at the time of introducing the molten metal, T b1 : predetermined from the time of introduction Assuming that the temperature of the mold 60 after the lapse of time t x (assuming that T a0 > T b0 is established), s: the surface area of the molded body to be produced, and λ: the thermal conductivity of the mold 60, The following formulas 1 and 2 hold.
Expression 1: | mc a (T a1 −T a0 ) | = t x sλ (T a0 −T b0 )
Equation 2: | Mc b (T b1 -T b0) | = t x sλ (T a0 -T b0)

式１及び式２より、以下の式３及び式４で表される２つの方程式を導くことができる。
式３：｛ｍｃa（Ｔａ１−Ｔａ０）｝２＝｛ｔｘｓλ（Ｔａ０−Ｔｂ０）｝２
式４：｛Ｍｃｂ（Ｔｂ１−Ｔｂ０）｝２＝｛ｔｘｓλ（Ｔａ０−Ｔｂ０）｝２
式３の方程式をＴａ１について解くと、下記式５のようになる。
式５：Ｔａ１＝Ｔａ０±ｔｘｓλ（Ｔａ０−Ｔｂ０）／ｍｃa From Equation 1 and Equation 2, the following two equations represented by Equation 3 and Equation 4 can be derived.
Formula 3: {mc a (T a1 −T a0 )} 2 = {t x sλ (T a0 −T b0 )} 2
Formula 4: {Mc b (T b1 −T b0 )} 2 = {t x sλ (T a0 −T b0 )} 2
Solving the equation 3 for T a1 gives the following equation 5.
Formula 5: T a1 = T a0 ± t x sλ (T a0 −T b0 ) / mc a

このとき、Ｔａ０＞Ｔｂ０であるから、ｔｘｓλ（Ｔａ０−Ｔｂ０）／ｍｃa＞０である。溶湯の温度について、金型６０への導入時のＴａ０とｔｘ経過後のＴａ１とを比較すると、Ｔａ０＞Ｔｂ０であり、溶湯は金型６０への熱移動により冷却され、加熱されることはないからＴａ０＞Ｔａ１である。よって、Ｔａ１は、以下の式６で表される。
式６：Ｔａ１＝Ｔａ０−ｔｘｓλ（Ｔａ０−Ｔｂ０）／ｍｃa
同様に、式４の方程式をＴｂ１について解くと、下記式７のようになる。
式７：Ｔｂ１＝Ｔｂ０−ｔｘｓλ（Ｔａ０−Ｔｂ０）／Ｍｃｂ At this time, since T a0 > T b0 , t x sλ (T a0 −T b0 ) / mc a > 0. As for the temperature of the molten metal, when comparing T a0 at the time of introduction into the mold 60 and T a1 after elapse of t x , T a0 > T b0 and the molten metal is cooled by heat transfer to the mold 60 and heated. T a0 > T a1 since it is never done. Therefore, T a1 is expressed by the following Equation 6.
Formula 6: T a1 = T a0 −t x sλ (T a0 −T b0 ) / mc a
Similarly, when the equation of Equation 4 is solved for T b1 , Equation 7 below is obtained.
Expression 7: T b1 = T b0 −t x sλ (T a0 −T b0 ) / Mc b

溶湯から金型６０に熱が移動すると、やがて両者の温度は同一となる。このときの時間及び温度を示す座標を熱平衡点Ｐ（ｔ１、Ｔ１）と定義すると、熱平衡点Ｐにおいては、Ｔａ１とＴｂ１とが同一又は略同一となるから、式６及び式７より以下の式８が成り立つ。
式８：Ｔａ０−ｔｘｓλ（Ｔａ０−Ｔｂ０）／ｍｃa＝Ｔｂ０−ｔｘｓλ（Ｔａ０−Ｔｂ０）／Ｍｃｂ
式８をｔｘについて解くと、以下の式９のようになる。
式９：ｔｘ＝ｍｃa Ｍｃｂ／ｓλ（ｍｃa＋Ｍｃｂ）
したがって、金属材料の質量及び比熱、金型６０の質量、比熱及び熱伝導率、並びに作製される成形体の表面積が溶湯情報及び金型情報として与えられれば、これを式９に代入することによって熱平衡点Ｐに到達する予測時間ｔ１を算出することができる。 When heat is transferred from the molten metal to the mold 60, the temperatures of both eventually become the same. If the coordinates indicating the time and temperature at this time are defined as the thermal equilibrium point P (t1, T1), at the thermal equilibrium point P, T a1 and T b1 are the same or substantially the same. Equation 8 is established.
Expression 8: T a0 −t x sλ (T a0 −T b0 ) / mc a = T b0 −t x sλ (T a0 −T b0 ) / Mc b
Solving Equation 8 for t x gives Equation 9 below.
Formula 9: t x = mc a Mc b / sλ (mc a + Mc b )
Therefore, if the mass and specific heat of the metal material, the mass of the mold 60, the specific heat and thermal conductivity, and the surface area of the molded body to be produced are given as melt information and mold information, by substituting this into Equation 9 The predicted time t1 to reach the thermal equilibrium point P can be calculated.

さらに、式９を式６又は式７に代入すると、熱平衡点Ｐにおける金型６０及び溶湯の温度Ｔ１を算出することができる。一例として、式６に代入した場合を下記式１０として示す。
式１０：Ｔａ１＝Ｔａ０−Ｍｃｂ（Ｔａ０−Ｔｂ０）／（ｍｃa＋Ｍｃｂ）
したがって、上述した各情報に加えて、溶湯導入時の溶湯及び金型６０の温度が与えられれば、これらを式１０（あるいは式９を式７に代入した式）に代入することによって温度Ｔ１の予測値が定まる。よって、図７のグラフ（以下、「判定グラフ」と称する。）における熱平衡点Ｐの座標が定まり、結晶化領域算出工程Ｓ２１で取得された結晶化領域Ａ１と熱平衡点Ｐとの位置関係を比較することが可能になる。 Furthermore, by substituting Equation 9 into Equation 6 or Equation 7, the temperature T1 of the mold 60 and the molten metal at the thermal equilibrium point P can be calculated. As an example, the case of substituting into Equation 6 is shown as Equation 10 below.
Formula 10: T a1 = T a0 −Mc b (T a0 −T b0 ) / (mc a + Mc b )
Therefore, in addition to the above-described information, if the temperature of the molten metal and the mold 60 at the time of introducing the molten metal is given, the temperature T1 is calculated by substituting these into the equation 10 (or the equation obtained by substituting the equation 9 into the equation 7). The predicted value is determined. Accordingly, the coordinates of the thermal equilibrium point P in the graph of FIG. 7 (hereinafter referred to as “judgment graph”) are determined, and the positional relationship between the crystallization region A1 and the thermal equilibrium point P acquired in the crystallization region calculation step S21 is compared. It becomes possible to do.

ステップＳ２３の判定工程では、判定グラフ上における結晶化領域Ａ１と熱平衡点Ｐとの位置関係にもとづいて、金型６０の事前冷却の有無の判定及び事前冷却を行う場合の金型６０の目標温度の設定が行われる。
まず冷却態様決定部３５は、Ｔnoseの座標（ｔｎ、Ｔｎ）を原点として判定グラフをＱ１ないしＱ４の４つの象限に分割し、熱平衡点Ｐの座標（ｔ１、Ｔ１）がいずれの象限に位置するかを判断する。 In the determination step of step S23, based on the positional relationship between the crystallization region A1 and the thermal equilibrium point P on the determination graph, whether or not the mold 60 is precooled and the target temperature of the mold 60 when performing precooling are determined. Is set.
First, the cooling mode determination unit 35 divides the determination graph into four quadrants Q1 to Q4 using the coordinates (tn, Tn) of Tnose as the origin, and the coordinates (t1, T1) of the thermal equilibrium point P are located in any quadrant. Determine whether.

図８に示すように、熱平衡点Ｐに到達した後の金型６０の温度（曲線Ｃ３で示す）及び材料溶湯の温度（曲線Ｃ４で示す）は、時間経過と共に徐々に低下していく。したがって、熱平衡点Ｐが第３象限Ｑ３に位置する、すなわち、Ｔ１≦Ｔｎかつｔ１＜ｔｎを満たす場合、溶湯の予測熱履歴曲線Ｃ４が結晶化領域Ａ１を通過するリスクは高くないため、冷却態様決定部３５は事前冷却不要と判定する。   As shown in FIG. 8, the temperature of the mold 60 (shown by the curve C3) and the temperature of the molten material (shown by the curve C4) after reaching the thermal equilibrium point P gradually decrease with time. Therefore, when the thermal equilibrium point P is located in the third quadrant Q3, that is, when T1 ≦ Tn and t1 <tn are satisfied, the risk that the predicted thermal history curve C4 of the molten metal passes through the crystallization region A1 is not high. The determination unit 35 determines that pre-cooling is not necessary.

熱平衡点Ｐが第２象限Ｑ２に位置する、すなわち、Ｔ１＞Ｔｎかつｔ１＜ｔｎを満たす場合、材料溶湯が熱平衡点Ｐに到達後、徐々に温度が下がる過程において、予測熱履歴曲線Ｃ２が結晶化領域Ａ２を通過する可能性が高くなる。そこで、冷却態様決定部３５は事前冷却必要と判定する。
熱平衡点Ｐに到達した後の予測熱履歴曲線Ｃ４の傾きは基本的にマイナスであるため、金型６０の事前冷却によって熱平衡点Ｐにおける温度Ｔ１が最短結晶化温度Ｔｎ以下に下げられれば、予測熱履歴曲線Ｃ４は第３象限Ｑ３側にシフトし、結晶化のリスクを大きく減らすことができる。ただし、事前冷却が強すぎると、溶湯の金型への充填性が不必要に低下されるので、本実施形態では、Ｔ１とＴｎとが同一となるように金型６０の冷却目標温度が設定される。 When the thermal equilibrium point P is located in the second quadrant Q2, that is, when T1> Tn and t1 <tn are satisfied, the predicted heat history curve C2 is crystallized in the process of the temperature gradually decreasing after the molten metal reaches the thermal equilibrium point P. The possibility of passing through the control region A2 increases. Therefore, the cooling mode determination unit 35 determines that pre-cooling is necessary.
Since the slope of the predicted thermal history curve C4 after reaching the thermal equilibrium point P is basically negative, if the temperature T1 at the thermal equilibrium point P is lowered below the shortest crystallization temperature Tn by the pre-cooling of the mold 60, the prediction is made. The thermal history curve C4 is shifted to the third quadrant Q3 side, and the risk of crystallization can be greatly reduced. However, if the pre-cooling is too strong, the filling property of the molten metal into the mold is unnecessarily lowered. Therefore, in this embodiment, the cooling target temperature of the mold 60 is set so that T1 and Tn are the same. Is done.

熱平衡点Ｐが第１象限Ｑ１に位置する、すなわち、Ｔ１≧Ｔｎかつｔ１≧ｔｎを満たす場合、熱平衡点Ｐが結晶化領域Ａ１内に位置していれば、確実に結晶化を生じることになる。また、結晶外領域Ａ１外に位置している場合であっても、材料溶湯及び金型６０の温度が熱平衡点Ｐに到達後、漸次低下する際に予測熱履歴曲線Ｃ２が結晶化領域Ａ１を通過する可能性が極めて高い。
この場合、冷却態様決定部３５は事前冷却必要と判定し、金型６０の冷却目標温度を熱平衡点Ｐの到達時間ｔ１における結晶化領域Ａ１の最低温度Ｔｃ（図７参照）以下になるように設定する。ただし、事前冷却が強すぎると、溶湯の金型への充填性が不必要に低下されるので、本実施形態では、Ｔ１とＴｃとが同一となるように金型６０の冷却目標温度が設定される。
なお、冷却媒体の種類及び流量等によって決定される成形装置５０の金型冷却能力によっては、上述の冷却目標温度まで金型６０を冷却することが困難であることもある。その場合、冷却態様決定部３５は、冷却能力の上限まで事前冷却を行うように設定する。この場合、結晶化のリスクを完全に排除することは困難であるが、一定の結晶化リスク低減効果を発揮することができる。 When the thermal equilibrium point P is located in the first quadrant Q1, that is, when T1 ≧ Tn and t1 ≧ tn are satisfied, if the thermal equilibrium point P is located in the crystallization region A1, crystallization will surely occur. . Further, even when the material is located outside the out-of-crystal region A1, when the temperature of the molten material and the mold 60 reaches the thermal equilibrium point P and gradually decreases, the predicted heat history curve C2 shows the crystallization region A1. Very likely to pass.
In this case, the cooling mode determination unit 35 determines that pre-cooling is necessary, and sets the cooling target temperature of the mold 60 to be equal to or lower than the minimum temperature Tc of the crystallization region A1 at the arrival time t1 of the thermal equilibrium point P (see FIG. 7). Set. However, if the pre-cooling is too strong, the filling property of the molten metal into the mold is unnecessarily lowered. Therefore, in this embodiment, the cooling target temperature of the mold 60 is set so that T1 and Tc are the same. Is done.
Depending on the mold cooling capacity of the molding apparatus 50 determined by the type and flow rate of the cooling medium, it may be difficult to cool the mold 60 to the above-described cooling target temperature. In that case, the cooling mode determination unit 35 sets so as to perform pre-cooling to the upper limit of the cooling capacity. In this case, it is difficult to completely eliminate the risk of crystallization, but a certain crystallization risk reduction effect can be exhibited.

熱平衡点Ｐが第４象限Ｑ４に位置する、すなわち、Ｔ１＜Ｔｎかつｔ１≧ｔｎを満たす場合は、冷却態様決定部３５は熱平衡点Ｐが結晶化領域Ａ１内に位置するかどうかによって事前冷却の有無を決定する。熱平衡点Ｐが結晶化領域Ａ１内に位置する場合、冷却態様決定部３５は、上述の第１象限Ｑ１の場合と同様、事前冷却必要と判定し、かつ金型６０が最低温度Ｔｃ以下になるか、又は冷却能力の上限まで事前冷却を行うように設定する。一方、熱平衡点Ｐが結晶化領域Ａ１外に位置する場合、溶湯及び金型６０の温度が漸次低下する際も結晶化領域Ａ１を通過する可能性は高くないので、冷却態様決定部３５は事前冷却不要と判断する。   When the thermal equilibrium point P is located in the fourth quadrant Q4, that is, when T1 <Tn and t1 ≧ tn are satisfied, the cooling mode determination unit 35 determines whether or not the pre-cooling depends on whether the thermal equilibrium point P is located in the crystallization region A1. Determine presence or absence. When the thermal equilibrium point P is located in the crystallization region A1, the cooling mode determination unit 35 determines that pre-cooling is necessary, as in the case of the first quadrant Q1 described above, and the mold 60 becomes equal to or lower than the minimum temperature Tc. Or set to perform pre-cooling to the upper limit of the cooling capacity. On the other hand, when the thermal equilibrium point P is located outside the crystallization region A1, there is no high possibility that the molten metal and the mold 60 will pass through the crystallization region A1 even when the temperature of the molten metal and the mold 60 gradually decreases. Judged that cooling is unnecessary.

事前冷却判定工程Ｓ２０が終了すると、処理はステップＳ２４に進む。事前冷却判定工程Ｓ２０において冷却態様決定部３５が事前冷却必要と判断した場合（ステップＳ２４におけるＹｅｓ）、処理はステップＳ３０の事前冷却工程に進む。冷却態様決定部３５が事前冷却不要と判断した場合（ステップＳ２４におけるＮｏ）、成形装置５０は金型の事前冷却を行わず、処理はステップＳ４０の溶湯導入工程に進む。   When the pre-cooling determination step S20 ends, the process proceeds to step S24. When the cooling mode determination unit 35 determines that precooling is necessary in the precooling determination step S20 (Yes in step S24), the process proceeds to the precooling step in step S30. When the cooling mode determination unit 35 determines that pre-cooling is not necessary (No in Step S24), the molding apparatus 50 does not perform pre-cooling of the mold, and the process proceeds to the molten metal introduction process of Step S40.

ステップＳ３０の事前冷却工程では、冷却態様決定部３５の設定した金型６０の目標温度等の冷却条件にもとづいて、冷却制御部３３が冷却媒体循環部５を制御して冷却媒体の流量等を調節し、溶湯の導入前に金型６０の事前冷却を行う。金型６０の温度管理は、金型６０に取り付けた熱伝対等による計測で行ってもよいし、冷却条件等に基づいた推測値等によって管理してもよい。事前冷却終了後、冷却制御部３３は冷却媒体の循環を停止するよう制御し、処理はステップＳ４０に進む。   In the pre-cooling step of step S30, the cooling control unit 33 controls the cooling medium circulation unit 5 to control the flow rate of the cooling medium based on the cooling conditions such as the target temperature of the mold 60 set by the cooling mode determination unit 35. Adjust and precool the mold 60 before introducing the melt. The temperature management of the mold 60 may be performed by measurement using a thermocouple attached to the mold 60, or may be managed by an estimated value based on a cooling condition or the like. After completion of the pre-cooling, the cooling control unit 33 performs control so as to stop the circulation of the cooling medium, and the process proceeds to step S40.

ステップＳ４０の溶湯導入工程では、溶解制御部３１が溶解ユニット１を制御して、成形に必要な量の溶湯を所定の温度に調整する。次に、動作制御部３２はノズル移動機構２２を介してノズル６を金型６０の段穴部６０ａに当接させ、ガス圧によって溶湯を上方に射出する。これにより、材料溶湯は開口６０ｂを通して金型６０内の成形空間６０ｃ内に導入される。射出する際のガス圧は、成形空間６０ｃ内がすべて溶湯で満たされるまで保持される。なお、溶解ユニット１内に溶湯の保温用ヒーター等を設け、予めステップＳ４０よりも前に調整した溶湯を保温しつつ溶解ユニット１内で待機させてもよい。
溶湯の導入後、処理はステップＳ５０の事後冷却判定工程に進む。 In the molten metal introducing step in step S40, the melting control unit 31 controls the melting unit 1 to adjust the amount of molten metal necessary for molding to a predetermined temperature. Next, the operation control unit 32 brings the nozzle 6 into contact with the stepped hole portion 60a of the mold 60 through the nozzle moving mechanism 22 and injects the molten metal upward by gas pressure. Thus, the molten material is introduced into the molding space 60c in the mold 60 through the opening 60b. The gas pressure at the time of injection is maintained until the entire molding space 60c is filled with the molten metal. Note that a heater for keeping the molten metal or the like may be provided in the melting unit 1 so that the molten metal adjusted in advance prior to step S40 is kept in the melting unit 1 while being kept warm.
After the introduction of the molten metal, the process proceeds to a post-cooling determination process in step S50.

図９は、事後冷却判定工程Ｓ５０の詳細な流れを示すフローチャートである。事後冷却判定工程Ｓ５０は、材料溶湯の温度の近似値としての金型６０の温度を計測する金型温度計測工程Ｓ５１と、金型６０の予測温度推移を算出する予測温度推移算出工程Ｓ５２と、金型６０の予測温度推移に基づいて金型６０の事後冷却の有無等を判定する判定工程（第２判定工程）Ｓ５３とを備える。   FIG. 9 is a flowchart showing a detailed flow of the post-cooling determination step S50. The post-cooling determination step S50 includes a mold temperature measurement step S51 that measures the temperature of the mold 60 as an approximate value of the temperature of the molten material, a predicted temperature transition calculation step S52 that calculates a predicted temperature transition of the mold 60, And a determination step (second determination step) S53 for determining the presence or absence of post-cooling of the mold 60 based on the predicted temperature transition of the mold 60.

ステップＳ５１の金型温度計測工程では、金型６０に取り付けられた熱伝対等によって、金型６０の温度が、所定間隔、例えば０．５秒ごとに計測される。計測された金型６０の温度は、材料溶湯の温度として代用されるため、当該熱伝対等は、できるだけ金型６０に導入される溶湯の近くに取り付けられるのが好ましい。また、このような条件を満たすものであれば、上述した金型６０の事前冷却において、金型６０の温度管理に使用するものと兼用しても構わない。   In the mold temperature measuring step in step S51, the temperature of the mold 60 is measured at a predetermined interval, for example, every 0.5 seconds by a thermocouple or the like attached to the mold 60. Since the measured temperature of the mold 60 is substituted for the temperature of the molten material, it is preferable that the thermocouple or the like is attached as close to the molten metal introduced into the mold 60 as possible. Moreover, as long as these conditions are satisfied, the above-described pre-cooling of the mold 60 may also be used for the temperature management of the mold 60.

ステップＳ５２の予測温度推移算出工程では、金型温度計測工程Ｓ５１で取得された金型６０の温度に基づいて、冷却態様決定部３５が金型６０及び材料溶湯（成形体）の予測温度推移を算出する。以下に本実施形態における予測温度推移の算出方法を説明するが、これは一例であり、この方法に限定されるものではない。   In the predicted temperature transition calculation step of step S52, based on the temperature of the mold 60 acquired in the mold temperature measurement step S51, the cooling mode determination unit 35 calculates the predicted temperature transition of the mold 60 and the molten metal (molded body). calculate. Although the calculation method of the prediction temperature transition in this embodiment is demonstrated below, this is an example and is not limited to this method.

所定時点（ｔｎ）における金型６０の温度をＴｂｎ、所定時点ｔｎに連続して所定時間ｔ経過時（ｔｎ＋１）において計測した金型６０の温度をＴｂ（ｎ＋１）とすると、この連続計測した２点の金型６０の温度を結ぶ直線は金型６０及び材料溶湯の予測温度を示す予測温度推移直線となり、以下の式１１のように演算できる。
式１１：予測温度＝｛（Ｔｂ（ｎ＋１）−Ｔｂｎ）／ｔ｝×（時間）＋｛（ｔ＋ｔｎ）Ｔｂｎ−ｔｎＴｂ（ｎ＋１）｝｝／ｔ
このとき、式１１における｛（Ｔｂ（ｎ＋１）−Ｔｂｎ）／ｔ｝が予測温度推移直線の傾きを表す。 The temperature of the mold 60 at a predetermined time (t n) T bn, when the temperature of the mold 60 Measurement and T b (n + 1) during a predetermined time t has elapsed in succession to a predetermined time point t n (t n + 1) , The straight line connecting the temperatures of the two continuously measured molds 60 becomes a predicted temperature transition line indicating the predicted temperatures of the mold 60 and the molten material, and can be calculated as in the following Expression 11.
Formula 11: Predicted temperature = {(T b (n + 1) −T bn ) / t} × (time) + {(t + t n ) T bn −t n T b (n + 1)} } / t
At this time, {(T b (n + 1) −T bn ) / t} in Equation 11 represents the slope of the predicted temperature transition line.

Ｓ５３の判定工程では、予測温度推移算出工程Ｓ５２で取得された金型６０及び溶湯の予測温度推移に基づいて、冷却態様決定部３５が金型６０の事後冷却の有無を判定し、事後冷却を行う場合はその具体的態様を設定する。
具体的には、予測温度推移直線の傾きが正、すなわち、｛（Ｔｂ（ｎ＋１）−Ｔｂｎ）／ｔ｝＞０の場合、又は、予測温度推移直線が結晶化領域特定曲線Ｃ１と交わる、すなわち、予測温度推移直線が結晶化領域Ａ１を通る場合、冷却態様決定部３５は結晶化リスクが高いと判断し、金型６０の事後冷却を行うあるいはその冷却条件を強める。それ以外の場合は、事後冷却の冷却条件を緩和するあるいは事後冷却を停止する。なお、詳細な制御内容は、予測温度推移直線の傾きの値や予測温度推移直線と結晶化領域特定曲線Ｃ１との交点の座標等によって適宜設定されてよい。
以上が事後冷却判定工程Ｓ５０の流れであり、この工程は、ステップＳ５１における金型温度の計測値に基づいて、所定の計測間隔で繰り返し行われる。 In the determination step of S53, based on the predicted temperature transition of the mold 60 and the molten metal acquired in the predicted temperature transition calculation step S52, the cooling mode determination unit 35 determines the presence or absence of the subsequent cooling of the mold 60, and performs the subsequent cooling. If so, the specific mode is set.
Specifically, when the slope of the predicted temperature transition line is positive, that is, {(T b (n + 1) −T bn ) / t}> 0, or the predicted temperature transition line intersects the crystallization region specific curve C1. That is, when the predicted temperature transition line passes through the crystallization region A1, the cooling mode determination unit 35 determines that the crystallization risk is high, and performs post-cooling of the mold 60 or strengthens the cooling condition. In other cases, the post-cooling cooling conditions are relaxed or post-cooling is stopped. Note that the detailed control content may be appropriately set according to the slope value of the predicted temperature transition line, the coordinates of the intersection of the predicted temperature transition line and the crystallization region specifying curve C1, and the like.
The above is the flow of the post-cooling determination step S50, and this step is repeatedly performed at predetermined measurement intervals based on the measurement value of the mold temperature in step S51.

ステップＳ５４では、事後冷却の確認が行われる。判定工程Ｓ５３で事後冷却が必要と判定された場合（ステップＳ５４におけるＹｅｓ）は、処理はステップＳ６０に進んで金型６０の事後冷却が行われる。判定工程Ｓ５３で事後冷却が不要と判定された場合（ステップＳ５４におけるＮｏ）は、処理は後述するステップＳ６１に進む。   In step S54, confirmation of post-cooling is performed. If it is determined in the determination step S53 that post-cooling is necessary (Yes in step S54), the process proceeds to step S60, and the post-cooling of the mold 60 is performed. If it is determined in the determination step S53 that post-cooling is not necessary (No in step S54), the process proceeds to step S61 described later.

ステップＳ６０の事後冷却工程では、事後冷却判定工程Ｓ５０において、冷却態様決定部３５が事後冷却を行うと設定した場合に、冷却制御部３３が冷却態様決定部３５の設定内容に基づいて冷却媒体循環部５を制御して金型６０の事後冷却を行う。   In the post-cooling process of step S60, when the cooling mode determination unit 35 is set to perform post-cooling in the post-cooling determination step S50, the cooling control unit 33 recirculates the cooling medium based on the setting content of the cooling mode determination unit 35. The post-cooling of the mold 60 is performed by controlling the part 5.

ステップＳ６１では、主制御部３０が、所定の成形終了条件を満たしているかどうかの判定を行う。成形終了条件は適宜設定することができるが、例えば、最短結晶化時間Ｔｎから所定の長さの時間が経過することを条件としたり、金型６０又は溶湯（成形体）の温度が所定温度（例えばガラス転移点Ｔｇ）以下になったことを条件としたりすることができる。
成形終了条件を満たしていない場合（ステップＳ６１におけるＮｏ）、処理はステップＳ５０に戻り、成形が継続されると共に、引き続き所定間隔で事後冷却判定が行われる。成形終了条件が満たされている場合（ステップＳ６１におけるＹｅｓ）、処理は取出工程Ｓ７０に進む。 In step S61, the main control unit 30 determines whether or not a predetermined molding end condition is satisfied. The molding end condition can be set as appropriate. For example, the molding end condition is that a predetermined length of time elapses from the shortest crystallization time Tn, or the temperature of the mold 60 or the molten metal (molded body) is a predetermined temperature ( For example, the glass transition point Tg) can be used as a condition.
When the molding end condition is not satisfied (No in step S61), the process returns to step S50, the molding is continued, and the post cooling determination is continuously performed at a predetermined interval. If the molding end condition is satisfied (Yes in step S61), the process proceeds to the extraction step S70.

取出工程Ｓ７０では、上冷却部移動機構１２によって、上冷却部８が開放位置まで上昇される。そして、金型交換アーム９によって、射出成形が終了した金型６０が把持されて冷却支持台７から取り外される。さらに、チャンバー３の雰囲気が大気圧に開放され、金型６０がチャンバー３の外部に搬出される。最後に、成形装置５０の外部で、金型６０から非晶質合金からなる成形体が脱型されて一連の工程が終了する。なお、チャンバー３の雰囲気を大気圧に開放する前に、必要に応じて金型６０を金型台６１に載置された未使用のものと交換して連続成形を行ってもよい。   In the extraction step S70, the upper cooling unit 8 is raised to the open position by the upper cooling unit moving mechanism 12. Then, the mold replacement arm 9 grips the mold 60 after the injection molding and removes it from the cooling support base 7. Furthermore, the atmosphere in the chamber 3 is released to atmospheric pressure, and the mold 60 is carried out of the chamber 3. Finally, a molded body made of an amorphous alloy is removed from the mold 60 outside the molding apparatus 50, and a series of steps is completed. In addition, before releasing the atmosphere of the chamber 3 to atmospheric pressure, the mold 60 may be replaced with an unused one placed on the mold table 61 as necessary, and continuous molding may be performed.

以上説明したように、本成形方法を行う本実施形態の成形装置５０によれば、事前冷却判定工程Ｓ２０において、金型６０に注入された材料溶湯の結晶化リスクが冷却態様決定部３５によって判定され、当該判定結果にもとづいて事前冷却工程Ｓ３０において溶湯の導入前に金型６０の事前冷却が行われる。したがって、成形体の結晶化リスクを確実に低減して非晶質合金の成形体を好適に製造することができる。   As described above, according to the molding apparatus 50 of the present embodiment that performs the present molding method, the cooling mode determination unit 35 determines the risk of crystallization of the molten material injected into the mold 60 in the preliminary cooling determination step S20. Based on the determination result, the mold 60 is pre-cooled before the molten metal is introduced in the pre-cooling step S30. Therefore, it is possible to reliably reduce the crystallization risk of the molded body and to suitably manufacture a molded body of an amorphous alloy.

また、事前冷却判定工程Ｓ２０において、冷却態様決定部３５が、Ｔnose（ｔｎ、Ｔｎ）を含む結晶化領域Ａ１及び熱平衡点Ｐの座標（ｔ１、Ｔ１）を算出し、熱平衡点Ｐが第３象限Ｑ３に位置するときは事前冷却不要と判定されて事前冷却が行われない。したがって、結晶化のリスクが低い場合に金型が過度に事前冷却されることがなく、結晶化リスクを確実に低減しつつ、材料溶湯の充填不良の発生も抑制することができる。   Further, in the pre-cooling determination step S20, the cooling mode determination unit 35 calculates the coordinates (t1, T1) of the crystallization region A1 and the thermal equilibrium point P including Tnose (tn, Tn), and the thermal equilibrium point P is in the third quadrant. When it is located at Q3, it is determined that pre-cooling is not necessary and pre-cooling is not performed. Therefore, when the risk of crystallization is low, the mold is not precooled excessively, and the occurrence of defective filling of the molten material can be suppressed while reliably reducing the crystallization risk.

さらに、熱平衡点Ｐが第２象限Ｑ２に位置するときは、熱平衡点Ｐの温度Ｔ１がＴｎと略同一となるように冷却態様決定部３５が事前冷却の態様を設定して事前冷却が行われるので、結晶化リスクの低減と充填不良の発生抑制とのバランスを好適にとりながら非晶質合金の成形を行うことができる。   Further, when the thermal equilibrium point P is located in the second quadrant Q2, the cooling mode determination unit 35 sets the pre-cooling mode so that the temperature T1 of the thermal equilibrium point P is substantially the same as Tn, and the pre-cooling is performed. Therefore, the amorphous alloy can be molded while suitably balancing the reduction in crystallization risk and the suppression of the occurrence of poor filling.

さらに、熱平衡点Ｐが第１象限Ｑ１に位置するときは、熱平衡点Ｐの温度Ｔ１が結晶化領域Ａ１の時間ｔ１における最低温度Ｔｃと略同一となるように冷却態様決定部３５が事前冷却の態様を設定して事前冷却が行われるので、結晶化リスクの低減と、充填不良の発生抑制とのバランスを好適にとりながら非晶質合金の成形を行うことができる。   Further, when the thermal equilibrium point P is located in the first quadrant Q1, the cooling mode determination unit 35 performs pre-cooling so that the temperature T1 of the thermal equilibrium point P is substantially the same as the lowest temperature Tc at the time t1 of the crystallization region A1. Since the pre-cooling is performed by setting the mode, it is possible to form the amorphous alloy while suitably balancing the reduction of the crystallization risk and the suppression of the occurrence of filling failure.

さらに、熱平衡点Ｐが第４象限Ｑ４に位置する場合、熱平衡点Ｐが結晶化領域Ａ１内に位置するときは熱平衡点Ｐの温度Ｔ１が結晶化領域Ａ１の時間ｔ１における最低温度Ｔｃと略同一となるように冷却態様決定部３５が事前冷却の態様を設定して事前冷却を行い、熱平衡点Ｐが結晶化領域Ａ１外に位置するときは事前冷却不要と判定されて事前冷却が行われない。したがって、熱平衡点Ｐが同一の第４象限Ｑ４内にある場合でも、結晶化リスクに応じて充填不良が最小限になるように材料溶湯及び金型の温度制御が行われるので、好適に非晶質合金の成形を行うことができる。   Further, when the thermal equilibrium point P is located in the fourth quadrant Q4, when the thermal equilibrium point P is located in the crystallization region A1, the temperature T1 of the thermal equilibrium point P is substantially the same as the lowest temperature Tc at the time t1 of the crystallization region A1. The cooling mode determining unit 35 sets the pre-cooling mode so that the pre-cooling is performed, and when the thermal equilibrium point P is located outside the crystallization region A1, it is determined that the pre-cooling is not necessary and the pre-cooling is not performed. . Therefore, even when the thermal equilibrium point P is in the same fourth quadrant Q4, the temperature control of the molten material and the mold is performed so as to minimize the filling failure according to the crystallization risk, and thus it is preferable to use the amorphous material. A quality alloy can be formed.

さらに、熱平衡点Ｐは、熱平衡点予測工程Ｓ２２において、金型６０の質量、熱伝導率、比熱、材料溶湯導入時の温度、及び材料溶湯との接触面積を含む金型情報と、材料溶湯の質量、比熱、及び金型への導入時の温度を含む溶湯情報に基づいて算出されるので、金型や成形体が複雑な形状である塔の場合でも、高精度に熱平衡点を予測することができる。   Further, the thermal equilibrium point P is determined in the thermal equilibrium point prediction step S22 by using the mold information including the mass of the mold 60, the thermal conductivity, the specific heat, the temperature at which the molten material is introduced, and the contact area with the molten material, Calculated based on molten metal information including mass, specific heat, and temperature at the time of introduction to the mold, so that the thermal equilibrium point can be predicted with high accuracy even in the case of a tower having a complicated shape. Can do.

さらに、Ｔnoseを含む結晶化領域Ａ１は、結晶化領域算出工程Ｓ２１において、冷却態様決定部Ｓ３５が３以上の結晶化境界点、又はＴnose及び１以上の結晶化境界点にもとづいて算出するので、使用する金属材料の結晶化領域を実験値や文献値等を用いて簡便に取得することができる。   Furthermore, the crystallization region A1 including Tnose is calculated based on three or more crystallization boundary points or Tnose and one or more crystallization boundary points in the crystallization region calculation step S21. The crystallization region of the metal material to be used can be easily obtained using experimental values, literature values, and the like.

加えて、事後冷却判定工程Ｓ５０において、金型６０及び材料溶湯の予測温度推移にもとづいて冷却態様決定部Ｓ３５が事後冷却の必要性を判定し、必要と判定された場合に事後冷却工程Ｓ６０において金型６０の事後冷却が行われる。したがって、成形時における結晶化のリスクをさらに低減することができる。   In addition, in the post-cooling determination step S50, the cooling mode determining unit S35 determines the necessity of post-cooling based on the predicted temperature transition of the mold 60 and the molten material, and if it is determined that it is necessary, in the post-cooling step S60. Post cooling of the mold 60 is performed. Therefore, the risk of crystallization during molding can be further reduced.

本成形方法及び本実施形態の成形装置について、実施例を用いてさらに説明する。図１０は本発明の各実施例の内容を示す表である。
（実施例１）
成形する金属材料として、Ｚｒ基金属ガラスであるZr55Cu30Al10Ni5を使用した。溶湯情報及び金型情報の詳細は図１０に示すとおりである。実施例１−１では、事後冷却判定工程Ｓ５０及び事後冷却工程Ｓ６０を行わず、実施例１−２ではこれらの工程を加えて成形を行った。事前冷却判定工程Ｓ２０及び事前冷却工程Ｓ３０は、両方の実施例で行った。 The molding method and the molding apparatus of the present embodiment will be further described using examples. FIG. 10 is a table showing the contents of each embodiment of the present invention.
Example 1
Zr 55 Cu 30 Al 10 Ni 5 which is a Zr-based metallic glass was used as a metal material to be molded. The details of the molten metal information and the mold information are as shown in FIG. In Example 1-1, post-cooling determination step S50 and post-cooling step S60 were not performed, and in Example 1-2, molding was performed by adding these steps. The pre-cooling determination step S20 and the pre-cooling step S30 were performed in both examples.

（実施例２）
成形する金属材料として、実施例１と同一の材料を使用した。金型の材質も実施例１と同一としたが、成形体の形状及び金型の質量を変更した。そのため、図１０に示すように、溶湯情報及び金型情報のうち、金属材料の質量ｍ、金型の質量Ｍ、及び成形体の表面積ｓが実施例１と異なっている。実施例２−１では、事後冷却判定工程Ｓ５０及び事後冷却工程Ｓ６０を行わず、実施例２−２ではこれらの工程を加えて成形を行った。事前冷却判定工程Ｓ２０及び事前冷却工程Ｓ３０は、両方の実施例で行った。 (Example 2)
The same material as in Example 1 was used as the metal material to be molded. The material of the mold was also the same as in Example 1, but the shape of the molded body and the mass of the mold were changed. Therefore, as shown in FIG. 10, the mass m of the metal material, the mass M of the mold, and the surface area s of the molded body of the molten metal information and the mold information are different from those of the first embodiment. In Example 2-1, post-cooling determination step S50 and post-cooling step S60 were not performed, and in Example 2-2, molding was performed by adding these steps. The pre-cooling determination step S20 and the pre-cooling step S30 were performed in both examples.

（実施例３）
成形する金属材料として、パラジウム（Ｐｄ）基金属ガラスであるPd40Cu30Ni10P20を使用した。溶湯情報及び金型情報は図１０に示すとおりである。実施例３−１では、事後冷却判定工程Ｓ５０及び事後冷却工程Ｓ６０を行わず、実施例３−２ではこれらの工程を加えて成形を行った。事前冷却判定工程Ｓ２０及び事前冷却工程Ｓ３０は、両方の実施例で行った。 (Example 3)
As a metal material to be molded, Pd 40 Cu 30 Ni 10 P 20 which is a palladium (Pd) -based metallic glass was used. The molten metal information and mold information are as shown in FIG. In Example 3-1, post-cooling determination step S50 and post-cooling step S60 were not performed, and in Example 3-2, molding was performed by adding these steps. The pre-cooling determination step S20 and the pre-cooling step S30 were performed in both examples.

（実施例４）
成形する金属材料として、実施例３と同一の材料を使用した。金型の材質も実施例３と同一としたが、成形体の形状及び金型の質量を変更した。そのため、図１０に示すように、溶湯情報及び金型情報のうち、金属材料の質量ｍ、金型の質量Ｍ、及び成形体の表面積ｓが実施例３と異なっている。実施例４−１では、事後冷却判定工程Ｓ５０及び事後冷却工程Ｓ６０を行わず、実施例４−２ではこれらの工程を加えて成形を行った。事前冷却判定工程Ｓ２０及び事前冷却工程Ｓ３０は、両方の実施例で行った。 Example 4
The same material as in Example 3 was used as the metal material to be molded. The material of the mold was also the same as in Example 3, but the shape of the molded body and the mass of the mold were changed. Therefore, as shown in FIG. 10, the mass m of the metal material, the mass M of the mold, and the surface area s of the molded body of the molten metal information and the mold information are different from those of the third embodiment. In Example 4-1, post-cooling determination step S50 and post-cooling step S60 were not performed, and in Example 4-2, these steps were added to perform molding. The pre-cooling determination step S20 and the pre-cooling step S30 were performed in both examples.

成形時の雰囲気圧及び材料溶湯の射出圧は、すべての実施例で図１０に示すように同一とした。得られた成形体の評価は、目視による充填性の評価及びＸ線回折装置（ＸＲＤ）を用いた非晶質性の評価の２項目行った。   The atmosphere pressure at the time of molding and the injection pressure of the molten material were the same as shown in FIG. 10 in all the examples. The obtained molded body was evaluated by two items, that is, evaluation of filling property by visual observation and evaluation of amorphous property using an X-ray diffractometer (XRD).

（結果）
実施例１及び２では、実験によって取得された結晶化境界点３点（６５ｓ、７６７Ｋ）、（６８ｓ、７４１Ｋ）、及び（７０ｓ、７３１Ｋ）の情報にもとづいて冷却態様決定部３５が結晶化領域算出工程Ｓ２１において演算を行った。その結果、結晶化領域特定曲線Ｃ１を表す下記の式１３が得られた。
式１３：ｔ−６４．６８６６９≧０．００２３５０４(Ｔ−７７８．５５)２
したがって、Ｔnoseを規定する最短結晶化時間ｔｎ及び最短結晶化温度Ｔｎは、それぞれ図１０に示すように６４．７秒及び７７８．６Ｋとなった。 (result)
In Examples 1 and 2, the cooling mode determination unit 35 uses the crystallization boundary point 35 based on the information of the three crystallization boundary points (65s, 767K), (68s, 741K), and (70s, 731K) obtained by the experiment. Calculation was performed in the calculation step S21. As a result, the following formula 13 representing the crystallization region specific curve C1 was obtained.
Formula 13: t-64.668669 ≧ 0.0023504 (T-778.55) 2
Therefore, the shortest crystallization time tn and the shortest crystallization temperature Tn for defining Tnose were 64.7 seconds and 778.6K, respectively, as shown in FIG.

実施例３及び４では、実験によって取得された結晶化境界点１点（２２５ｓ、６５０Ｋ）及び文献に記載されたＴnoseの値（１００ｓ、６８３Ｋ）にもとづいて冷却態様決定部３５が結晶化領域算出工程Ｓ２１で演算を行った。その結果、結晶化領域特定曲線Ｃ１を表す下記の式１４が得られた。
式１４：ｔ−１００≧０．１１４７８(Ｔ−６８３)２
したがって、いずれの例においても、Ｔnoseを含む結晶化領域Ａ１を適切に算出することができた。 In Examples 3 and 4, the cooling mode determination unit 35 calculates the crystallization region based on one crystallization boundary point (225 s, 650 K) obtained by experiment and the value of Tnose (100 s, 683 K) described in the literature. Calculation was performed in step S21. As a result, the following formula 14 representing the crystallization region specific curve C1 was obtained.
Formula 14: t-100 ≧ 0.11478 (T-683) 2
Therefore, in any example, the crystallization region A1 including Tnose was able to be calculated appropriately.

熱平衡点予測工程Ｓ２２において算出された各実施例１ないし４の熱平衡点Ｐは図１０に示すとおりであった。
実施例１の熱平衡点Ｐは、上述の第３象限Ｑ３に位置するため、判定工程Ｓ２３において事前冷却不要と判定された。
実施例２の熱平衡点Ｐは、上述の第４象限Ｑ４に位置していたが、結晶化領域Ａ１外に位置していたため、判定工程Ｓ２３において事前冷却不要と判定された。 The thermal equilibrium point P of each of Examples 1 to 4 calculated in the thermal equilibrium point prediction step S22 is as shown in FIG.
Since the thermal equilibrium point P of Example 1 is located in the above-mentioned third quadrant Q3, it was determined in the determination step S23 that pre-cooling is unnecessary.
The thermal equilibrium point P of Example 2 was located in the above-described fourth quadrant Q4, but was located outside the crystallization region A1, and therefore it was determined in the determination step S23 that pre-cooling was unnecessary.

実施例３の熱平衡点Ｐは、上述の第２象限Ｑ２に位置するため、判定工程Ｓ２３において、Ｔ１とＴｎの差分である１９．５Ｋだけ金型６０の温度を下げる目標で事前冷却を行うように冷却態様決定部３５が設定を行い、事前冷却工程Ｓ３０において金型６０の事前冷却が行われた。
実施例４の熱平衡点Ｐは、上述の第１象限Ｑ１に位置していたが、ｔ１における曲線Ｃ２上の最低温度Ｔｃ（約６６２Ｋ）とＴ１との差分約７０Ｋが成形装置５０の冷却能力を超えていたため、判定工程Ｓ２３において、冷却限界まで事前冷却を行うように冷却態様決定部３５が設定を行い、事前冷却工程Ｓ３０において金型６０の事前冷却が行われた。
事後冷却判定及び事後冷却を行った実施例においては、いずれも金型６０の温度計測を０．５秒間隔で行った。 Since the thermal equilibrium point P of the third embodiment is located in the above-described second quadrant Q2, pre-cooling is performed with the target of lowering the temperature of the mold 60 by 19.5K which is the difference between T1 and Tn in the determination step S23. The cooling mode determination unit 35 performs the setting, and the mold 60 is precooled in the precooling step S30.
Although the thermal equilibrium point P of Example 4 was located in the first quadrant Q1 described above, the difference of about 70K between the minimum temperature Tc (about 662K) and T1 on the curve C2 at t1 is the cooling capacity of the molding apparatus 50. Therefore, in the determination step S23, the cooling mode determination unit 35 performs setting so as to perform pre-cooling to the cooling limit, and the mold 60 is pre-cooled in the pre-cooling step S30.
In the examples in which post-cooling determination and post-cooling were performed, the temperature of the mold 60 was measured at intervals of 0.5 seconds.

各実施例の成形体の評価を行ったところ、事後冷却判定及び事後冷却を行わなかった実施例１−１、２−１、３−１、および４−１においては、実施例１−１および３−１では非晶質性は良好に保たれていたものの、実施例２−１および４−１において一部結晶化が発生した。
しかし、一部結晶化が生じた実施例においても、事前冷却と併せて事後冷却を必要に応じて行うことによって、実施例２−２および４−２に示すように、より良好に非晶質性が保持された成形体を得ることができた。なお、事後冷却を組み合わせることによって充填性が悪くなることはなかった。 When the molded body of each example was evaluated, in Examples 1-1, 2-1, 3-1, and 4-1, in which post-cooling determination and post-cooling were not performed, Example 1-1 and In Example 3-1, although crystallization was maintained well, partial crystallization occurred in Examples 2-1 and 4-1.
However, even in the examples where crystallization partially occurred, by performing post-cooling as needed in combination with pre-cooling, as shown in Examples 2-2 and 4-2, the amorphous material was better. Thus, a molded product having the property maintained could be obtained. In addition, filling property did not worsen by combining post-cooling.

一方、事前冷却を行わず事後冷却だけ行ったものを検討したところ、冷却能力の不足による顕著な結晶化が観察された。
以上より、事前冷却判定工程Ｓ２０及び事前冷却工程Ｓ３０を備える本成形方法で、成形体の結晶化のリスクが低減され、事後冷却判定工程Ｓ５０及び事後冷却工程Ｓ６０を組み合わせることで、結晶化のリスクはさらに低減され、非晶質性が良好に保たれた成形体を得ることができることが確認された。 On the other hand, when the post-cooling was performed without performing pre-cooling, remarkable crystallization due to insufficient cooling capacity was observed.
From the above, the risk of crystallization is reduced by combining the post-cooling determination step S50 and the post-cooling step S60 in the present molding method including the pre-cooling determination step S20 and the pre-cooling step S30. Was further reduced, and it was confirmed that it was possible to obtain a molded article having good amorphousness.

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上述の実施形態においては、成形の開始前に準備工程Ｓ１０において溶湯情報及び金型情報がユーザによって入力される例を説明したが、一度入力された溶湯情報及び金型情報の値や一度算出された結晶化領域Ａ１や熱平衡点Ｐの情報が適宜記憶されて、ユーザの指定等により適宜呼び出されてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the example in which the molten metal information and the mold information are input by the user in the preparation step S10 before the start of molding has been described. Information on the calculated crystallization region A1 and the thermal equilibrium point P may be stored as appropriate, and may be appropriately called according to user designation or the like.

また、本発明の非晶質合金の成形方法における判定工程Ｓ２３では、熱平衡点Ｐが４つの象限Ｑ１からＱ４のいずれに位置するかにもとづいて事前冷却の有無が判定される例を説明した。この場合、ｔ１＝ｔｎ又はＴ１＝Ｔｎのいずれかの場合、熱平衡点Ｐがいずれの象限に位置するかの定義は、数学的定義に限らず、使用する金属材料の結晶化のしやすさ等によって適宜設定されてよい。   In the determination step S23 in the method for forming an amorphous alloy according to the present invention, an example in which the presence or absence of pre-cooling is determined based on which of the four quadrants Q1 to Q4 the thermal equilibrium point P is described. In this case, in the case of either t1 = tn or T1 = Tn, the definition of which quadrant the thermal equilibrium point P is located is not limited to a mathematical definition, and easiness of crystallization of the metal material to be used, etc. May be set as appropriate.

さらに、事後冷却工程Ｓ６０においては、予測温度推移の傾きが正である場合と、予測温度推移が結晶化領域を通過する場合とで冷却態様を異ならせてもよい。この場合、例えば、傾きが正の場合により強く事後冷却を行う等の調節を行うことによって結晶化をより確実に防いだり、充填性の低下リスクをさらに低減したりすることができる。   Furthermore, in the post-cooling step S60, the cooling mode may be different depending on whether the slope of the predicted temperature transition is positive and the predicted temperature transition passes through the crystallization region. In this case, for example, by performing adjustment such as stronger post-cooling when the inclination is positive, crystallization can be prevented more reliably, and the risk of lowering the filling property can be further reduced.

また、本発明の非晶質合金の成形方法においては、Ｔnoseが取得されれば、結晶化領域Ａ１は必ずしも特定されなくてもよい。結晶化領域Ａ１を算出しない場合でも、熱平衡点Ｐがいずれの象限に位置するかの判定は行うことができる。この場合、熱平衡点Ｐが第４象限Ｑ４に位置する場合の判定の場合分けは、例えば、ＴｎよりもＴ１が所定差分以上低いかどうか等の代わりになる場合分け基準を設定すれば良い。   In the method for forming an amorphous alloy of the present invention, the crystallization region A1 may not necessarily be specified as long as Tnose is obtained. Even when the crystallization region A1 is not calculated, it is possible to determine in which quadrant the thermal equilibrium point P is located. In this case, for the determination in the case where the thermal equilibrium point P is located in the fourth quadrant Q4, for example, a case division reference may be set instead of whether or not T1 is lower than Tn by a predetermined difference or more.

加えて、各象限に対応する上述した事前冷却の態様はあくまで一例であり、よりよい成形結果を求めるためにそれぞれ個別に適宜変更、調節等されてよい。   In addition, the above-described precooling mode corresponding to each quadrant is merely an example, and may be appropriately changed, adjusted, or the like individually in order to obtain better molding results.

６ ノズル（導入手段）
１３ 冷却部（冷却手段）
３５ 冷却態様決定部
３６ 記憶手段
５０ 非晶質合金の成形装置
６０ 金型
Ｐ 熱平衡点
Ｓ２０ 事前冷却判定工程
Ｓ２１ 結晶化領域算出工程
Ｓ２２ 熱平衡点予測工程
Ｓ２３ 判定工程
Ｓ３０ 事前冷却工程
Ｓ５０ 事前冷却判定工程
Ｓ５１ 金型温度計測工程
Ｓ５２ 予測温度推移算出工程
Ｓ５３ 判定工程（第２判定工程）
Ｓ６０ 事後冷却工程
Ｔ１ 熱平衡温度
ｔ１ 熱平衡時間
Ｔｎ 最短結晶化時間における結晶化温度
ｔｎ 最短結晶化時間 6 Nozzle (introduction means)
13 Cooling part (cooling means)
35 Cooling Mode Determining Unit 36 Storage Unit 50 Amorphous Alloy Forming Device 60 Mold P Thermal Equilibrium Point S20 Precooling Determination Step S21 Crystallization Region Calculation Step S22 Thermal Equilibrium Point Prediction Step S23 Determination Step S30 Precooling Step S50 Precooling Determination Step S51 Mold temperature measurement step S52 Predicted temperature transition calculation step S53 Determination step (second determination step)
S60 Post-cooling step T1 Thermal equilibrium temperature t1 Thermal equilibrium time Tn Crystallization temperature tn shortest crystallization time Shortest crystallization time

Claims (14)

非晶質合金材料を溶解した材料溶湯を金型内に導入する非晶質合金の成形方法であって、
前記材料溶湯が前記金型内に導入される前に前記金型を冷却する事前冷却が必要かどうかを制御ユニットによって判定する事前冷却判定工程と、
前記事前冷却判定工程において前記事前冷却が必要であると判定されたときに、前記事前冷却を行う事前冷却工程と、
を備え、
前記事前冷却判定工程は、
前記非晶質合金材料の最短結晶化時間ｔｎ及び前記最短結晶化時間における結晶化温度Ｔｎの情報を含むＴnoseを前記制御ユニットによって取得する結晶化領域算出工程と、
前記金型の金型情報と前記材料溶湯の溶湯情報とにもとづいて、前記金型と前記金型内に導入された前記材料溶湯とが熱平衡状態に到達した熱平衡点における熱平衡温度Ｔ１と、前記材料溶湯の導入後前記熱平衡点に到達するまでの到達時間ｔ１とを前記制御ユニットによって予測する熱平衡点予測工程と、
前記熱平衡点と前記Ｔnoseとの位置関係にもとづいて前記事前冷却が必要かどうかを前記制御ユニットによって判定する判定工程と、を有することを特徴とする非晶質合金の成形方法。 A method for forming an amorphous alloy in which a molten metal obtained by dissolving an amorphous alloy material is introduced into a mold,
A pre-cooling determination step for determining by a control unit whether or not pre-cooling for cooling the mold is necessary before the molten material is introduced into the mold;
A precooling step of performing the precooling when it is determined in the precooling determination step that the precooling is necessary;
With
The pre-cooling determination step includes
A crystallization region calculation step of obtaining, by the control unit, Tnose including information on the shortest crystallization time tn of the amorphous alloy material and the crystallization temperature Tn at the shortest crystallization time;
Based on the mold information of the mold and the melt information of the material melt, the thermal equilibrium temperature T1 at the thermal equilibrium point where the mold and the material melt introduced into the mold have reached a thermal equilibrium state, and A thermal equilibrium point prediction step of predicting by the control unit an arrival time t1 until the thermal equilibrium point is reached after the introduction of the molten material;
And a determination step of determining, by the control unit, whether or not the pre-cooling is necessary based on a positional relationship between the thermal equilibrium point and the Tnose. 前記判定工程において、Ｔ１＜Ｔｎかつｔ１＜ｔｎのときは、前記事前冷却の必要がないと判定されることを特徴とする請求項１に記載の非晶質合金の成形方法。   2. The method for forming an amorphous alloy according to claim 1, wherein in the determination step, when T1 <Tn and t1 <tn, it is determined that the preliminary cooling is not necessary. 前記判定工程において、Ｔ１＞Ｔｎかつｔ１＜ｔｎのときは、前記事前冷却の必要があると判定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の非晶質合金の成形方法。   3. The method for forming an amorphous alloy according to claim 1, wherein, in the determination step, when T1> Tn and t1 <tn, it is determined that the pre-cooling is necessary. 前記事前冷却工程において、前記金型の温度をＴｎ以下に下げるように前記事前冷却が行われることを特徴とする請求項３に記載の非晶質合金の成形方法。   4. The method for forming an amorphous alloy according to claim 3, wherein in the precooling step, the precooling is performed so as to lower the temperature of the mold to Tn or less. 前記判定工程において、Ｔ１＞Ｔｎかつｔ１＞ｔｎのときは、前記事前冷却の必要があると判定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の非晶質合金の成形方法。   3. The method for forming an amorphous alloy according to claim 1, wherein, in the determination step, when T1> Tn and t1> tn, it is determined that the pre-cooling is necessary. 前記判定工程において、Ｔ１＜Ｔｎかつｔ１＞ｔｎのときは、前記事前冷却の必要があると判定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の非晶質合金の成形方法。   3. The method for forming an amorphous alloy according to claim 1, wherein in the determination step, when T1 <Tn and t1> tn, it is determined that the pre-cooling is necessary. 前記金型情報は、前記金型を構成する材料の熱伝導率及び比熱と、前記金型の質量と、前記材料溶湯導入前の前記金型の温度と、前記金型と前記材料溶湯との接触面積とを含み、
前記溶湯情報は、前記材料溶湯の比熱と、前記材料溶湯の質量と、前記材料溶湯の導入時の温度とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の非晶質合金の成形方法。 The mold information includes the thermal conductivity and specific heat of the material constituting the mold, the mass of the mold, the temperature of the mold before the introduction of the molten material, and the mold and the molten material. Contact area,
The method for forming an amorphous alloy according to claim 1, wherein the molten metal information includes specific heat of the molten metal, a mass of the molten metal, and a temperature at the time of introducing the molten metal. . 前記結晶化領域算出工程において、前記金属材料が結晶化を起こす条件を示す結晶化領域が算出されることを特徴とする請求項１に記載の非晶質合金の成形方法。 2. The method for forming an amorphous alloy according to claim 1, wherein in the crystallization region calculation step, a crystallization region indicating a condition for causing crystallization of the metal material is calculated. 前記結晶化領域は、少なくとも３点の結晶化境界点の情報にもとづいて算出されることを特徴とする請求項８に記載の非晶質合金の成形方法。   The method for forming an amorphous alloy according to claim 8, wherein the crystallization region is calculated based on information of at least three crystallization boundary points. 前記結晶化領域は、予め明らかになっている前記Ｔnose及び少なくとも１点の結晶化境界点の情報にもとづいて算出されることを特徴とする請求項８に記載の非晶質合金の成形方法。   9. The method for forming an amorphous alloy according to claim 8, wherein the crystallization region is calculated based on the information of the Tnose and the at least one crystallization boundary point that have been clarified in advance. 前記判定工程において、Ｔ１＞Ｔｎかつｔ１＞ｔｎのときは、前記結晶化領域においてｔ１に対応する最低温度以下の温度を前記事前冷却における目標温度に設定することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の非晶質合金の成形方法。   In the determination step, when T1> Tn and t1> tn, a temperature equal to or lower than a minimum temperature corresponding to t1 in the crystallization region is set as a target temperature in the pre-cooling. 11. The method for forming an amorphous alloy according to any one of 10 above. 前記判定工程において、Ｔ１＜Ｔｎかつｔ１＞ｔｎのとき、
前記熱平衡点が前記結晶化領域内に位置する場合は前記結晶化領域においてｔ１に対応する最低温度以下の温度を前記事前冷却における目標温度に設定し、
前記熱平衡点が前記結晶化領域外に位置する場合は前記事前冷却の必要がないと判定されることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の非晶質合金の成形方法。 In the determination step, when T1 <Tn and t1> tn,
When the thermal equilibrium point is located in the crystallization region, the temperature below the lowest temperature corresponding to t1 in the crystallization region is set as the target temperature in the pre-cooling,
The forming of the amorphous alloy according to any one of claims 8 to 10, wherein it is determined that the pre-cooling is not necessary when the thermal equilibrium point is located outside the crystallization region. Method. 前記材料溶湯が前記金型内に導入された後に前記金型を冷却する事後冷却が必要かどうかを判定する事後冷却判定工程と、
前記事後冷却判定工程において前記事後冷却が必要であると判定されたときに、前記金型の事後冷却を行う事後冷却工程と、
をさらに備え、
前記事後冷却判定工程は、
前記材料溶湯の導入後に前記金型の温度を計測する金型温度計測工程と、
前記金型温度計測工程で得られた前記金型の温度にもとづいて、前記金型の予測温度推移を算出する予測温度推移算出工程と、
前記予測温度推移算出工程における算出結果に基づいて、前記事後冷却が必要かどうかを判定する第２判定工程と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の非晶質合金の成形方法。 A post-cooling determination step of determining whether post-cooling is necessary to cool the mold after the molten material is introduced into the mold;
A post-cooling step of performing post-cooling of the mold when it is determined that the post-cooling is required in the post-cooling determination step;
Further comprising
The post-cooling determination step includes
A mold temperature measuring step for measuring the temperature of the mold after the introduction of the molten material;
A predicted temperature transition calculating step of calculating a predicted temperature transition of the mold based on the temperature of the mold obtained in the mold temperature measuring step;
The second determination step of determining whether or not the post-cooling is necessary based on the calculation result in the predicted temperature transition calculation step, The amorphous alloy according to claim 1 or 2, Molding method. 金型を用いて非晶質合金の成形を行う成形装置であって、
前記金型を冷却する冷却手段と、
前記非晶質合金の材料が溶解された材料溶湯を前記金型に導入する導入手段と、
前記金型の金型情報と、前記材料溶湯の溶湯情報と、最短結晶化時間ｔｎ及び前記最短結晶化時間における結晶化温度Ｔｎの情報を含むＴnoseとを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に接続されて設けられ、前記材料溶湯が前記金型内に導入される前に前記金型を冷却する事前冷却が必要かどうかを判定する冷却態様決定部と、
を備え、
前記冷却態様決定部は、前記金型情報及び前記溶湯情報にもとづいて、前記金型と前記金型内に導入された前記材料溶湯とが熱平衡状態に到達した熱平衡点における熱平衡温度と、前記材料溶湯の導入後前記熱平衡点に到達するまでの到達時間とを予測し、前記熱平衡点と前記Ｔnoseとの位置関係にもとづいて前記事前冷却が必要かどうかを判定することを特徴とする非晶質合金の成形装置。 A molding apparatus for molding an amorphous alloy using a mold,
Cooling means for cooling the mold;
Introducing means for introducing a molten material in which the material of the amorphous alloy is dissolved into the mold;
Storage means for storing mold information of the mold, melt information of the molten material, Tnose including information on the shortest crystallization time tn and the crystallization temperature Tn at the shortest crystallization time;
A cooling mode determining unit that is connected to the storage means and determines whether or not pre-cooling is required to cool the mold before the molten material is introduced into the mold;
With
Based on the mold information and the molten metal information, the cooling mode determining unit determines a thermal equilibrium temperature at a thermal equilibrium point at which the mold and the molten metal introduced into the mold have reached a thermal equilibrium state, and the material. An amorphous time characterized by predicting an arrival time until reaching the thermal equilibrium point after introduction of the molten metal, and determining whether or not the pre-cooling is necessary based on a positional relationship between the thermal equilibrium point and the Tnose. Quality alloy forming equipment.
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