JP3000442B2 - チクソキャスティング法 - Google Patents
チクソキャスティング法Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
- B22D17/007—Semi-solid pressure die casting
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S164/00—Metal founding
- Y10S164/90—Rheo-casting
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Forging (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はチクソキャスティン
グ法、即ち、鋳造材料に加熱処理を施して、固相（略固
体となっている相、以下同じ）と液相とが共存する半溶
融鋳造材料を調製し、次いで、その半溶融鋳造材料を鋳
型のキャビティに加圧充填する方法に関する。
グ法、即ち、鋳造材料に加熱処理を施して、固相（略固
体となっている相、以下同じ）と液相とが共存する半溶
融鋳造材料を調製し、次いで、その半溶融鋳造材料を鋳
型のキャビティに加圧充填する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種チクソキャスティング法の
実施において、半溶融鋳造材料のキャビティへの充填お
よび充填不良を判別する手段としては、半溶融鋳造材料
を用いた流動性試験が知られている。つまり、半溶融鋳
造材料の流動長が規定長さ以上であれば流動性「良」と
してキャビティに充填される、と判別するものである。
実施において、半溶融鋳造材料のキャビティへの充填お
よび充填不良を判別する手段としては、半溶融鋳造材料
を用いた流動性試験が知られている。つまり、半溶融鋳
造材料の流動長が規定長さ以上であれば流動性「良」と
してキャビティに充填される、と判別するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、流動性
試験による流動長には比較的大きなばらつきを生じ易い
ため、充填および充填不良の判別精度が低い、という問
題がある。
試験による流動長には比較的大きなばらつきを生じ易い
ため、充填および充填不良の判別精度が低い、という問
題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は半溶融鋳造材料
をキャビティに向けて流動させる過程で、その半溶融鋳
造材料のキャビティへの充填および充填不良を精度良く
判別することのできる前記チクソキャスティング法を提
供することを目的とする。
をキャビティに向けて流動させる過程で、その半溶融鋳
造材料のキャビティへの充填および充填不良を精度良く
判別することのできる前記チクソキャスティング法を提
供することを目的とする。
【０００５】前記目的を達成するため本発明によれば、
鋳造材料に加熱処理を施して、固相と液相とが共存する
半溶融鋳造材料を調製し、次いで、その半溶融鋳造材料
を鋳型のキャビティに加圧充填するチクソキャスティン
グ法において、前記鋳型の、前記キャビティに至る前記
半溶融鋳造材料の流動経路に、その半溶融鋳造材料に絞
り作用を与える通孔を備え、その通孔の内径を３mm以上
に設定して、前記半溶融鋳造材料が前記通孔に流入する
時の材料変形圧Ｐ1 を、その半溶融鋳造材料の前記キャ
ビティへの充填および充填不良を判別するためのパラメ
ータとして用いるチクソキャスティング法が提供され
る。
鋳造材料に加熱処理を施して、固相と液相とが共存する
半溶融鋳造材料を調製し、次いで、その半溶融鋳造材料
を鋳型のキャビティに加圧充填するチクソキャスティン
グ法において、前記鋳型の、前記キャビティに至る前記
半溶融鋳造材料の流動経路に、その半溶融鋳造材料に絞
り作用を与える通孔を備え、その通孔の内径を３mm以上
に設定して、前記半溶融鋳造材料が前記通孔に流入する
時の材料変形圧Ｐ1 を、その半溶融鋳造材料の前記キャ
ビティへの充填および充填不良を判別するためのパラメ
ータとして用いるチクソキャスティング法が提供され
る。
【０００６】前記材料変形圧Ｐ1 は、半溶融鋳造材料を
加圧充填すべく、作動下にある加圧プランジャにその反
力として明確に作用するので、容易に検出される。
加圧充填すべく、作動下にある加圧プランジャにその反
力として明確に作用するので、容易に検出される。
【０００７】そこで、半溶融鋳造材料をキャビティに充
填し得る材料変形圧Ｐ1 を予め求めておけば、チクソキ
ャスティング法の実施過程で、半溶融鋳造材料の検出材
料変形圧Ｐ1 より、その材料のキャビティへの充填およ
び充填不良を判別することができる。
填し得る材料変形圧Ｐ1 を予め求めておけば、チクソキ
ャスティング法の実施過程で、半溶融鋳造材料の検出材
料変形圧Ｐ1 より、その材料のキャビティへの充填およ
び充填不良を判別することができる。
【０００８】
【０００９】
【発明の実施の形態】図１に示す加圧鋳造機Ｍは、鋳造
材料を用いてチクソキャスティング法の適用下で鋳物を
鋳造するために用いられる。その加圧鋳造機Ｍは鋳型１
を備え、その鋳型１は鉛直な合せ面２ａ，３ａを有する
固定金型２および可動金型３よりなり、両合せ面２ａ，
３ａ間に鋳物成形用キャビティ４およびキャビティ４に
連通する拡張室５が形成される。固定金型２の合せ面２
ａに、キャビティ４の一部および拡張室５に臨む環状凹
部６が形成され、その凹部６に、中心部に通孔７を持つ
円板８が着脱自在に嵌合される。固定金型２に半溶融鋳
造材料９を設置するチャンバ１０が形成され、そのチャ
ンバ１０は通孔７を介して拡張室５に連通する。また固
定金型２に、チャンバ１０に連通するスリーブ１１が水
平に付設され、そのスリーブ１１にチャンバ１０に挿脱
される加圧プランジャ１２が摺動自在に嵌合される。ス
リーブ１１は、その周壁上部に半溶融鋳造材料９を受入
れるための挿入口１３を有する。
材料を用いてチクソキャスティング法の適用下で鋳物を
鋳造するために用いられる。その加圧鋳造機Ｍは鋳型１
を備え、その鋳型１は鉛直な合せ面２ａ，３ａを有する
固定金型２および可動金型３よりなり、両合せ面２ａ，
３ａ間に鋳物成形用キャビティ４およびキャビティ４に
連通する拡張室５が形成される。固定金型２の合せ面２
ａに、キャビティ４の一部および拡張室５に臨む環状凹
部６が形成され、その凹部６に、中心部に通孔７を持つ
円板８が着脱自在に嵌合される。固定金型２に半溶融鋳
造材料９を設置するチャンバ１０が形成され、そのチャ
ンバ１０は通孔７を介して拡張室５に連通する。また固
定金型２に、チャンバ１０に連通するスリーブ１１が水
平に付設され、そのスリーブ１１にチャンバ１０に挿脱
される加圧プランジャ１２が摺動自在に嵌合される。ス
リーブ１１は、その周壁上部に半溶融鋳造材料９を受入
れるための挿入口１３を有する。
【００１０】通孔７はスリーブ１１の内径よりも小さな
内径を有し、したがって通孔７は、鋳型１の、キャビテ
ィ４に至る半溶融鋳造材料９の流動経路にあって、その
材料９に絞り作用を与える。実施例では、通孔７の内径
は３０mmに設定された。 〔Ｉ〕 Ａｌ合金鋳物の鋳造 鋳造材料として、組成が、７．２重量％Ｓｉ、０．６重
量％Ｍｇおよび残部ＡｌであるＡｌ合金よりなり、且つ
溶解温度７００℃にて出力３ｋＷ／ｈの電磁攪拌処理を
施された攪拌連続鋳造材と、前記同様の組成を有するＡ
ｌ合金よりなり、且つ溶解温度７００℃にて得られた通
常の連続鋳造材（以下、通常連続鋳造材と言う。）を用
意した。
内径を有し、したがって通孔７は、鋳型１の、キャビテ
ィ４に至る半溶融鋳造材料９の流動経路にあって、その
材料９に絞り作用を与える。実施例では、通孔７の内径
は３０mmに設定された。 〔Ｉ〕 Ａｌ合金鋳物の鋳造 鋳造材料として、組成が、７．２重量％Ｓｉ、０．６重
量％Ｍｇおよび残部ＡｌであるＡｌ合金よりなり、且つ
溶解温度７００℃にて出力３ｋＷ／ｈの電磁攪拌処理を
施された攪拌連続鋳造材と、前記同様の組成を有するＡ
ｌ合金よりなり、且つ溶解温度７００℃にて得られた通
常の連続鋳造材（以下、通常連続鋳造材と言う。）を用
意した。
【００１１】図２は攪拌連続鋳造材の金属組織を示す顕
微鏡写真である。図２より、初晶固体である初晶α−Ａ
ｌが球状をなすことが判る。
微鏡写真である。図２より、初晶固体である初晶α−Ａ
ｌが球状をなすことが判る。
【００１２】図３は通常連続鋳造材の金属組織を示す顕
微鏡写真である。図３より、初晶α−Ａｌがデンドライ
ト状をなすことが判る。
微鏡写真である。図３より、初晶α−Ａｌがデンドライ
ト状をなすことが判る。
【００１３】攪拌連続鋳造材より、直径５０mm、長さ６
５mmのＡｌ合金材料の例１〜３を作製し、また通常連続
鋳造材より前記と同一寸法の例４〜６を作製した。
５mmのＡｌ合金材料の例１〜３を作製し、また通常連続
鋳造材より前記と同一寸法の例４〜６を作製した。
【００１４】Ａｌ合金材料の例１を誘導加熱装置の加熱
コイル内に設置し、次いで周波数１ｋＨｚ、最大出力
３７ｋＷの条件で加熱して、固相と液相とが共存する半
溶融Ａｌ合金材料９の例１を調製した。この場合、例１
の加熱温度は５９０℃、その固相率は４０％であった。
コイル内に設置し、次いで周波数１ｋＨｚ、最大出力
３７ｋＷの条件で加熱して、固相と液相とが共存する半
溶融Ａｌ合金材料９の例１を調製した。この場合、例１
の加熱温度は５９０℃、その固相率は４０％であった。
【００１５】その後、図１に示すように、半溶融Ａｌ合
金材料９の例１をスリーブ１１内に設置し、例１の温度
５９０℃および固相率４０％；固定および可動金型２，
３の温度２５０℃（ただし、通孔７回りの温度は３００
℃）；スリーブ１１の温度１８０℃；型締め力２００
ｔ；加圧プランジャ１２の移動速度：初速０．５ｍ／se
c 、１速０．１２ｍ／sec ；の条件で１次加圧過程を開
始し、その例１を加圧しつつ通孔７および拡張室５を通
過させてキャビティ４内に充填した。この場合、例１に
おいて、その加圧方向前側の端面９ａに存する酸化膜の
うち、通孔７との対向部を除く大部分のものおよび外周
面の酸化膜は通孔７近傍でスリーブ１１内に残置され
る。また通孔７との対向部の酸化膜は拡張室５の通孔７
との対向壁５ａに押圧されてその拡張室５内に残置され
る。
金材料９の例１をスリーブ１１内に設置し、例１の温度
５９０℃および固相率４０％；固定および可動金型２，
３の温度２５０℃（ただし、通孔７回りの温度は３００
℃）；スリーブ１１の温度１８０℃；型締め力２００
ｔ；加圧プランジャ１２の移動速度：初速０．５ｍ／se
c 、１速０．１２ｍ／sec ；の条件で１次加圧過程を開
始し、その例１を加圧しつつ通孔７および拡張室５を通
過させてキャビティ４内に充填した。この場合、例１に
おいて、その加圧方向前側の端面９ａに存する酸化膜の
うち、通孔７との対向部を除く大部分のものおよび外周
面の酸化膜は通孔７近傍でスリーブ１１内に残置され
る。また通孔７との対向部の酸化膜は拡張室５の通孔７
との対向壁５ａに押圧されてその拡張室５内に残置され
る。
【００１６】この１次加圧過程終了時におけるプランジ
ャ圧力Ｐは３６０kgｆ／cm2 に設定された。
ャ圧力Ｐは３６０kgｆ／cm2 に設定された。
【００１７】１次加圧過程終了後、直ちに加圧プランジ
ャ１２により例１に対する２次加圧過程を開始し、その
２次加圧過程において例１を凝固させて、Ａｌ合金鋳物
の例１を得た。この２次加圧過程におけるプランジャ圧
力Ｐは７６０kgｆ／cm2 に、また加圧保持時間は３０se
c にそれぞれ設定された。前記と同一条件にてチクソキ
ャスティング法を実施し、複数のＡｌ合金鋳物の例１を
得た。
ャ１２により例１に対する２次加圧過程を開始し、その
２次加圧過程において例１を凝固させて、Ａｌ合金鋳物
の例１を得た。この２次加圧過程におけるプランジャ圧
力Ｐは７６０kgｆ／cm2 に、また加圧保持時間は３０se
c にそれぞれ設定された。前記と同一条件にてチクソキ
ャスティング法を実施し、複数のＡｌ合金鋳物の例１を
得た。
【００１８】次に、Ａｌ合金材料の例２〜６を用い、そ
の加熱温度および固相率を変えたということ以外は前記
と同一条件にてチクソキャスティング法を実施し、各種
Ａｌ合金鋳物の例２〜６を、各例について複数宛鋳造し
た。これら例２〜６はＡｌ合金材料の例２〜６にそれぞ
れ対応する。
の加熱温度および固相率を変えたということ以外は前記
と同一条件にてチクソキャスティング法を実施し、各種
Ａｌ合金鋳物の例２〜６を、各例について複数宛鋳造し
た。これら例２〜６はＡｌ合金材料の例２〜６にそれぞ
れ対応する。
【００１９】図４〜９は、例１〜６を用いたチクソキャ
スティング法における経過時間と、加圧プランジャ１２
の移動速度Ｖ、変位量Ｄおよびプランジャ圧力Ｐとの関
係を示す。図中、Ｐ1 は例１等が通孔７に流入する時の
材料変形圧を、またＰ2 は例１等が通孔７を通過する時
の通孔通過圧を、さらにＰ3 は例１等をキャビティ４に
充填するためのキャビティ充填圧をそれぞれ示す。
スティング法における経過時間と、加圧プランジャ１２
の移動速度Ｖ、変位量Ｄおよびプランジャ圧力Ｐとの関
係を示す。図中、Ｐ1 は例１等が通孔７に流入する時の
材料変形圧を、またＰ2 は例１等が通孔７を通過する時
の通孔通過圧を、さらにＰ3 は例１等をキャビティ４に
充填するためのキャビティ充填圧をそれぞれ示す。
【００２０】表１は、半溶融状態の例１〜６の温度およ
び固相率と、図４〜９から得られた各種圧力と、Ａｌ合
金鋳物の例１〜６に関する充填率Ａおよび歩留りとの関
係をまとめたものである。充填率Ａは図１に示すように
キャビティ４の全長をＡ1 とし、またキャビティ４にお
ける半溶融Ａｌ合金材料９の到達長さをＡ2 としたと
き、Ａ＝（Ａ2 ／Ａ1 ）×１００（％）として求められ
た。
び固相率と、図４〜９から得られた各種圧力と、Ａｌ合
金鋳物の例１〜６に関する充填率Ａおよび歩留りとの関
係をまとめたものである。充填率Ａは図１に示すように
キャビティ４の全長をＡ1 とし、またキャビティ４にお
ける半溶融Ａｌ合金材料９の到達長さをＡ2 としたと
き、Ａ＝（Ａ2 ／Ａ1 ）×１００（％）として求められ
た。
【００２１】
【表１】
【００２２】図１０はＡｌ合金鋳物の例１の写真であ
り、本図より例１には欠けが発生しておらず、このこと
から半溶融状態の例１がキャビティ４に確実に充填され
たことが判る。なお、図１０におけるフランジ状部分
は、図１の通孔７を有する円板８である。Ａｌ合金鋳物
の例２，４は例１と同様に正常な形態を有していたが、
例３，５，６には欠けが発生していた。
り、本図より例１には欠けが発生しておらず、このこと
から半溶融状態の例１がキャビティ４に確実に充填され
たことが判る。なお、図１０におけるフランジ状部分
は、図１の通孔７を有する円板８である。Ａｌ合金鋳物
の例２，４は例１と同様に正常な形態を有していたが、
例３，５，６には欠けが発生していた。
【００２３】図１１は、表１に基づいて、半溶融Ａｌ合
金材料の固相率と、材料変形圧Ｐ1および通孔通過圧Ｐ
2 との関係をグラフ化したものである。
金材料の固相率と、材料変形圧Ｐ1および通孔通過圧Ｐ
2 との関係をグラフ化したものである。
【００２４】図４〜９から明らかなように、材料変形圧
Ｐ1 は、半溶融Ａｌ合金材料の例１〜６を加圧充填すべ
く、作動下にある加圧プランジャ１２にその反力として
明確に作用するので、容易に検出される。
Ｐ1 は、半溶融Ａｌ合金材料の例１〜６を加圧充填すべ
く、作動下にある加圧プランジャ１２にその反力として
明確に作用するので、容易に検出される。
【００２５】そこで、半溶融Ａｌ合金材料をキャビティ
４に充填し得る材料変形圧Ｐ1 、この場合はＰ1 ＝６８
kgｆ／cm2 を予め求めておけば、チクソキャスティング
法の実施過程で、検出材料変形圧Ｐ1 がＰ1 ≦６８kgｆ
／cm2 であれば、材料はキャビティ４に充填されると判
断し、一方、検出材料変形圧Ｐ1 がＰ1 ＞６８kgｆ／cm
2 であれば、充填不良と判断することができる。
４に充填し得る材料変形圧Ｐ1 、この場合はＰ1 ＝６８
kgｆ／cm2 を予め求めておけば、チクソキャスティング
法の実施過程で、検出材料変形圧Ｐ1 がＰ1 ≦６８kgｆ
／cm2 であれば、材料はキャビティ４に充填されると判
断し、一方、検出材料変形圧Ｐ1 がＰ1 ＞６８kgｆ／cm
2 であれば、充填不良と判断することができる。
【００２６】その判別のためのパラメータとしては、半
溶融Ａｌ合金材料が通孔７を通過する時の通孔通過圧Ｐ
2 を用いることも可能である。
溶融Ａｌ合金材料が通孔７を通過する時の通孔通過圧Ｐ
2 を用いることも可能である。
【００２７】また図１１において例１と例６とを比較す
ると、それらは同一固相率であるにも拘らずＡｌ合金鋳
物の例１は良品であるのに対しＡｌ合金鋳物の例６は不
良品である。このことから、Ａｌ合金材料としては初晶
α−Ａｌが球状をなす方が良いと言える。
ると、それらは同一固相率であるにも拘らずＡｌ合金鋳
物の例１は良品であるのに対しＡｌ合金鋳物の例６は不
良品である。このことから、Ａｌ合金材料としては初晶
α−Ａｌが球状をなす方が良いと言える。
【００２８】次に、通常連続鋳造材料を６３０℃にて溶
解して固相率が０％の溶湯を調製し、次いでその溶湯を
スリーブ１１内に導入し、前記と同一条件にてダイカス
ト法を実施することによりＡｌ合金鋳物を得た。
解して固相率が０％の溶湯を調製し、次いでその溶湯を
スリーブ１１内に導入し、前記と同一条件にてダイカス
ト法を実施することによりＡｌ合金鋳物を得た。
【００２９】図１２はダイカスト法における経過時間
と、加圧プランジャ１２の移動速度Ｖ、変位量Ｄおよび
プランジャ圧力Ｐとの関係を示す。この場合、材料変形
圧Ｐ1＝１０kgｆ／cm2 、通孔通過圧Ｐ2 ＝１０kgｆ／c
m2 、キャビティ充填圧Ｐ3 ＝１２kgｆ／cm2 であり、
材料変形圧Ｐ1 のピークは発生しない。このダイカスト
法によるＡｌ合金鋳物には欠けは生じていなかった。 〔II〕 Ｆｅ合金鋳物の鋳造 鋳造材料として、組成が、２重量％Ｃ、２重量％Ｓｉお
よび残部Ｆｅ（不可避不純物として、Ｍｎ、Ｓ、Ｐを含
む）である亜共晶Ｆｅ合金材料と、組成が、３．５重量
％Ｃ、３．１重量％Ｓｉ、０．６重量％Ｍｎ、０．１重
量％Ｐ、０．１重量％Ｓおよび残部Ｆｅである共晶Ｆｅ
合金材料とを溶解温度１４００℃にて砂型を用いて製造
した。
と、加圧プランジャ１２の移動速度Ｖ、変位量Ｄおよび
プランジャ圧力Ｐとの関係を示す。この場合、材料変形
圧Ｐ1＝１０kgｆ／cm2 、通孔通過圧Ｐ2 ＝１０kgｆ／c
m2 、キャビティ充填圧Ｐ3 ＝１２kgｆ／cm2 であり、
材料変形圧Ｐ1 のピークは発生しない。このダイカスト
法によるＡｌ合金鋳物には欠けは生じていなかった。 〔II〕 Ｆｅ合金鋳物の鋳造 鋳造材料として、組成が、２重量％Ｃ、２重量％Ｓｉお
よび残部Ｆｅ（不可避不純物として、Ｍｎ、Ｓ、Ｐを含
む）である亜共晶Ｆｅ合金材料と、組成が、３．５重量
％Ｃ、３．１重量％Ｓｉ、０．６重量％Ｍｎ、０．１重
量％Ｐ、０．１重量％Ｓおよび残部Ｆｅである共晶Ｆｅ
合金材料とを溶解温度１４００℃にて砂型を用いて製造
した。
【００３０】図１３は亜共晶Ｆｅ合金材料の金属組織を
示す顕微鏡写真である。図１３より、パーライトがデン
ドライト状をなすことが判る。
示す顕微鏡写真である。図１３より、パーライトがデン
ドライト状をなすことが判る。
【００３１】亜共晶Ｆｅ合金材料より、直径５０mm、長
さ６５mmのＦｅ合金材料の例７〜１１を作製し、また共
晶Ｆｅ合金材料より前記と同一寸法の例１２，１３を作
製した。
さ６５mmのＦｅ合金材料の例７〜１１を作製し、また共
晶Ｆｅ合金材料より前記と同一寸法の例１２，１３を作
製した。
【００３２】Ｆｅ合金材料の例７を誘導加熱装置の加熱
コイル内に設置し、次いで周波数０．９ｋＨｚ、最大出
力 ３７ｋＷの条件で加熱して、固相と液相とが共存す
る半溶融Ｆｅ合金材料９の例７を調製した。この場合、
例７の加熱温度は１２６０℃、その固相率は４０．１％
であった。
コイル内に設置し、次いで周波数０．９ｋＨｚ、最大出
力 ３７ｋＷの条件で加熱して、固相と液相とが共存す
る半溶融Ｆｅ合金材料９の例７を調製した。この場合、
例７の加熱温度は１２６０℃、その固相率は４０．１％
であった。
【００３３】その後、図１に示すように、半溶融Ｆｅ合
金材料９の例７をスリーブ１１内に設置し、例７の温度
１２６０℃および固相率４０．１％；固定および可動金
型２，３の温度２６０℃（ただし、通孔１１回りの温度
は３００℃）；スリーブ１１の温度１８０℃；型締め力
２００ｔ；加圧プランジャ１２の移動速度：初速０．５
ｍ／sec 、１速０．０８ｍ／sec ；の条件で１次加圧過
程を開始し、その例７を加圧しつつ通孔７および拡張室
５を通過させてキャビティ４内に充填した。この場合、
例７において、その加圧方向前側の端面９ａに存する酸
化膜のうち、通孔７との対向部を除く大部分のものおよ
び外周面の酸化膜は通孔７近傍でスリーブ１１内に残置
される。また通孔７との対向部の酸化膜は拡張室５の通
孔７との対向壁５ａに押圧されてその拡張室５内に残置
される。
金材料９の例７をスリーブ１１内に設置し、例７の温度
１２６０℃および固相率４０．１％；固定および可動金
型２，３の温度２６０℃（ただし、通孔１１回りの温度
は３００℃）；スリーブ１１の温度１８０℃；型締め力
２００ｔ；加圧プランジャ１２の移動速度：初速０．５
ｍ／sec 、１速０．０８ｍ／sec ；の条件で１次加圧過
程を開始し、その例７を加圧しつつ通孔７および拡張室
５を通過させてキャビティ４内に充填した。この場合、
例７において、その加圧方向前側の端面９ａに存する酸
化膜のうち、通孔７との対向部を除く大部分のものおよ
び外周面の酸化膜は通孔７近傍でスリーブ１１内に残置
される。また通孔７との対向部の酸化膜は拡張室５の通
孔７との対向壁５ａに押圧されてその拡張室５内に残置
される。
【００３４】この１次加圧過程終了時におけるプランジ
ャ圧力Ｐは３６０kgｆ／cm2 に設定された。
ャ圧力Ｐは３６０kgｆ／cm2 に設定された。
【００３５】１次加圧過程終了後、直ちに加圧プランジ
ャ１２により例７に対する２次加圧過程を開始し、その
２次加圧過程において例７を凝固させて、Ｆｅ合金鋳物
の例７を得た。この２次加圧過程におけるプランジャ圧
力Ｐは７６０kgｆ／cm2 に、また加圧保持時間は３５se
c にそれぞれ設定された。前記と同一条件にてチクソキ
ャスティング法を実施し、複数のＦｅ合金鋳物の例７を
得た。
ャ１２により例７に対する２次加圧過程を開始し、その
２次加圧過程において例７を凝固させて、Ｆｅ合金鋳物
の例７を得た。この２次加圧過程におけるプランジャ圧
力Ｐは７６０kgｆ／cm2 に、また加圧保持時間は３５se
c にそれぞれ設定された。前記と同一条件にてチクソキ
ャスティング法を実施し、複数のＦｅ合金鋳物の例７を
得た。
【００３６】次に、Ｆｅ合金材料の例８〜１３を用い、
その加熱温度および固相率を変えたということ以外は前
記と同一条件にてチクソキャスティング法を実施し、各
種Ｆｅ合金鋳物の例８〜１３を、各例について複数宛鋳
造した。これら例８〜１３はＦｅ合金材料の例８〜１３
にそれぞれ対応する。
その加熱温度および固相率を変えたということ以外は前
記と同一条件にてチクソキャスティング法を実施し、各
種Ｆｅ合金鋳物の例８〜１３を、各例について複数宛鋳
造した。これら例８〜１３はＦｅ合金材料の例８〜１３
にそれぞれ対応する。
【００３７】図１４〜１８は、例７〜１１を用いたチク
ソキャスティング法における経過時間と、加圧プランジ
ャ１２の移動速度Ｖ、変位量Ｄおよびプランジャ圧力Ｐ
との関係を示す。図中、Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 は、それぞれ
前記同様に、材料変形圧、通孔通過圧およびキャビティ
充填圧をそれぞれ示す。
ソキャスティング法における経過時間と、加圧プランジ
ャ１２の移動速度Ｖ、変位量Ｄおよびプランジャ圧力Ｐ
との関係を示す。図中、Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 は、それぞれ
前記同様に、材料変形圧、通孔通過圧およびキャビティ
充填圧をそれぞれ示す。
【００３８】表２は、半溶融状態の例７〜１３の温度お
よび固相率と、各種圧力と、Ｆｅ合金鋳物の例７〜１３
に関する充填率Ａおよび歩留りとの関係をまとめたもの
である。充填率Ａの求め方は前記の場合と同じである。
よび固相率と、各種圧力と、Ｆｅ合金鋳物の例７〜１３
に関する充填率Ａおよび歩留りとの関係をまとめたもの
である。充填率Ａの求め方は前記の場合と同じである。
【００３９】
【表２】
【００４０】Ｆｅ合金鋳物の例７〜１０，１２は、図１
０に示した場合と同様に正常な形態を有していたが、例
１１，１３には欠けが発生していた。
０に示した場合と同様に正常な形態を有していたが、例
１１，１３には欠けが発生していた。
【００４１】図１９は、表２に基づいて、半溶融Ｆｅ合
金材料の固相率と、材料変形圧Ｐ1および通孔通過圧Ｐ
2 との関係をグラフ化したものである。
金材料の固相率と、材料変形圧Ｐ1および通孔通過圧Ｐ
2 との関係をグラフ化したものである。
【００４２】図１４〜１８から明らかなように、材料変
形圧Ｐ1 は、半溶融Ｆｅ合金材料の例７〜１３を加圧充
填すべく、作動下にある加圧プランジャ１２にその反力
として明確に作用するので、容易に検出される。
形圧Ｐ1 は、半溶融Ｆｅ合金材料の例７〜１３を加圧充
填すべく、作動下にある加圧プランジャ１２にその反力
として明確に作用するので、容易に検出される。
【００４３】そこで、半溶融Ｆｅ合金材料をキャビティ
４に充填し得る材料変形圧Ｐ1 、この場合は、前記Ａｌ
合金材料との関係からＰ1 ＝６８kgｆ／cm2 を予め求め
ておけば、チクソキャスティング法の実施過程で、検出
材料変形圧Ｐ1 がＰ1 ≦６８kgｆ／cm2 であれば、材料
はキャビティ４に充填されると判断し、一方、検出材料
変形圧Ｐ1 がＰ1 ＞６８kgｆ／cm2 であれば、充填不良
と判断することができる。
４に充填し得る材料変形圧Ｐ1 、この場合は、前記Ａｌ
合金材料との関係からＰ1 ＝６８kgｆ／cm2 を予め求め
ておけば、チクソキャスティング法の実施過程で、検出
材料変形圧Ｐ1 がＰ1 ≦６８kgｆ／cm2 であれば、材料
はキャビティ４に充填されると判断し、一方、検出材料
変形圧Ｐ1 がＰ1 ＞６８kgｆ／cm2 であれば、充填不良
と判断することができる。
【００４４】その判別のためのパラメータとしては、半
溶融Ｆｅ合金材料が通孔７を通過する時の通孔通過圧Ｐ
2 を用いることも可能である。
溶融Ｆｅ合金材料が通孔７を通過する時の通孔通過圧Ｐ
2 を用いることも可能である。
【００４５】次に、亜共晶Ｆｅ合金材料を１４００℃に
て溶解して固相率が０％の溶湯を調製し、次いでその溶
湯をスリーブ７内に導入し、前記と同一条件にてダイカ
スト法を実施することによりＦｅ合金鋳物を得た。
て溶解して固相率が０％の溶湯を調製し、次いでその溶
湯をスリーブ７内に導入し、前記と同一条件にてダイカ
スト法を実施することによりＦｅ合金鋳物を得た。
【００４６】このダイカスト法における経過時間と、加
圧プランジャ１２の移動速度Ｖ、変位量Ｄおよびプラン
ジャ圧力Ｐとの関係は、図１２の場合と同じであり、ま
た材料変形圧Ｐ1 、通孔通過圧Ｐ2 およびキャビティ充
填圧Ｐ3 も当然に前記ダイカスト法と同一であって、材
料変形圧Ｐ1 のピークは発生しない。このダイカスト法
によるＦｅ合金鋳物には欠けは生じていなかった。 〔III 〕 材料変形圧Ｐ1 と、鋳物の歩留りおよび充填
率Ａとの関係 図２０は、表１，２に基づいて材料変形圧Ｐ1 と、歩留
りおよび充填率Ａとの関係をグラフ化したものである。
図２０から明らかなように、チクソキャスティング法に
おいて、材料変形圧Ｐ1 をＰ1 ≦６８kgｆ／cm2 に設定
することによって、歩留りおよび充填率Ａをそれぞれ１
００％にすることができる。 〔IV〕 通孔７の内径と材料変形圧Ｐ1 との関係 前記半溶融Ａｌ合金材料９の例１（表１参照）を用い、
スリーブ１１の内径５５mmにおいて、通孔７の内径を変
えて、その内径と材料変形圧Ｐ1 との関係を調べたとこ
ろ、図２１の結果を得た。
圧プランジャ１２の移動速度Ｖ、変位量Ｄおよびプラン
ジャ圧力Ｐとの関係は、図１２の場合と同じであり、ま
た材料変形圧Ｐ1 、通孔通過圧Ｐ2 およびキャビティ充
填圧Ｐ3 も当然に前記ダイカスト法と同一であって、材
料変形圧Ｐ1 のピークは発生しない。このダイカスト法
によるＦｅ合金鋳物には欠けは生じていなかった。 〔III 〕 材料変形圧Ｐ1 と、鋳物の歩留りおよび充填
率Ａとの関係 図２０は、表１，２に基づいて材料変形圧Ｐ1 と、歩留
りおよび充填率Ａとの関係をグラフ化したものである。
図２０から明らかなように、チクソキャスティング法に
おいて、材料変形圧Ｐ1 をＰ1 ≦６８kgｆ／cm2 に設定
することによって、歩留りおよび充填率Ａをそれぞれ１
００％にすることができる。 〔IV〕 通孔７の内径と材料変形圧Ｐ1 との関係 前記半溶融Ａｌ合金材料９の例１（表１参照）を用い、
スリーブ１１の内径５５mmにおいて、通孔７の内径を変
えて、その内径と材料変形圧Ｐ1 との関係を調べたとこ
ろ、図２１の結果を得た。
【００４７】図２１から明らかなように、通孔７の内径
３mm以上において材料変形圧Ｐ1 は一定となる。その内
径が３mm未満では例１の場合、複数の固相がブリッジを
形成するため材料変形圧Ｐ1 が急激に上昇する。通孔７
の内径の上限値はスリーブ１１の内径５５mmとの関係よ
り５４．９mmである。
３mm以上において材料変形圧Ｐ1 は一定となる。その内
径が３mm未満では例１の場合、複数の固相がブリッジを
形成するため材料変形圧Ｐ1 が急激に上昇する。通孔７
の内径の上限値はスリーブ１１の内径５５mmとの関係よ
り５４．９mmである。
【００４８】スリーブ１１の内径が９０mmの場合も、前
記例１については通孔７の内径の下限値は３mmであり、
一方、上限値は８９．９mmであった。
記例１については通孔７の内径の下限値は３mmであり、
一方、上限値は８９．９mmであった。
【００４９】このように、ブリッジができるか、できな
いかによって通孔７の内径の下限値が決まり、その下限
値はスリーブ１１の内径とは関係がない。
いかによって通孔７の内径の下限値が決まり、その下限
値はスリーブ１１の内径とは関係がない。
【００５０】なお、本発明における鋳造材料はＡｌ合金
材料およびＦｅ合金材料に限定されない。
材料およびＦｅ合金材料に限定されない。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、前記のような特定手段
を採用することによって、半溶融鋳造材料のキャビティ
への充填および充填不良を精度良く判別することが可能
なチクソキャスティング法を提供することができる。
を採用することによって、半溶融鋳造材料のキャビティ
への充填および充填不良を精度良く判別することが可能
なチクソキャスティング法を提供することができる。
【００５２】また本発明によれば、材料変形圧Ｐ1 を前
記のように設定することにより歩留りおよび充填率をそ
れぞれ１００％にし得るチクソキャスティング法を提供
することができる。
記のように設定することにより歩留りおよび充填率をそ
れぞれ１００％にし得るチクソキャスティング法を提供
することができる。
【図１】加圧鋳造機の縦断面図である。
【図２】Ａｌ合金よりなる攪拌連続鋳造材の金属組織を
示す顕微鏡写真である。
示す顕微鏡写真である。
【図３】Ａｌ合金よりなる通常連続鋳造材の金属組織を
示す顕微鏡写真である。
示す顕微鏡写真である。
【図４】例１を用いたチクソキャスティング法における
経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄお
よびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄお
よびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
【図５】例２を用いたチクソキャスティング法における
経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄお
よびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄお
よびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
【図６】例３を用いたチクソキャスティング法における
経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄお
よびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄお
よびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
【図７】例４を用いたチクソキャスティング法における
経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄお
よびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄお
よびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
【図８】例５を用いたチクソキャスティング法における
経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄお
よびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄお
よびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
【図９】例６を用いたチクソキャスティング法における
経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄお
よびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄお
よびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
【図１０】Ａｌ合金鋳物の例１の写真である。
【図１１】半溶融Ａｌ合金材料の固相率と、材料変形圧
Ｐ1 および通孔通過圧Ｐ2 との関係を示すグラフであ
る。
Ｐ1 および通孔通過圧Ｐ2 との関係を示すグラフであ
る。
【図１２】通常連続鋳造材料を用いたダイカスト法にお
ける経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量
Ｄおよびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフであ
る。
ける経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量
Ｄおよびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフであ
る。
【図１３】亜共晶Ｆｅ合金材料の金属組織を示す顕微鏡
写真である。
写真である。
【図１４】例７を用いたチクソキャスティング法におけ
る経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄ
およびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
る経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄ
およびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
【図１５】例８を用いたチクソキャスティング法におけ
る経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄ
およびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
る経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄ
およびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
【図１６】例９を用いたチクソキャスティング法におけ
る経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄ
およびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
る経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量Ｄ
およびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフである。
【図１７】例１０を用いたチクソキャスティング法にお
ける経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量
Ｄおよびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフであ
る。
ける経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量
Ｄおよびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフであ
る。
【図１８】例１１を用いたチクソキャスティング法にお
ける経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量
Ｄおよびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフであ
る。
ける経過時間と、加圧プランジャの移動速度Ｖ、変位量
Ｄおよびプランジャ圧力Ｐとの関係を示すグラフであ
る。
【図１９】半溶融Ｆｅ合金材料の固相率と、材料変形圧
Ｐ1 および通孔通過圧Ｐ2 との関係を示すグラフであ
る。
Ｐ1 および通孔通過圧Ｐ2 との関係を示すグラフであ
る。
【図２０】材料変形圧Ｐ1 と、鋳物の歩留りおよび充填
率Ａとの関係を示すグラフである。
率Ａとの関係を示すグラフである。
【図２１】通孔の内径と材料変形圧Ｐ1 との関係を示す
グラフである。
グラフである。
１ 鋳型 ４ キャビティ ７ 通孔 ９ 半溶融鋳造材料 Ｐ1 材料変形圧 Ｐ2 通孔通過圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−106321（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−178255（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−507968（ＪＰ，Ａ) 「図解 金属材料技術用語辞典」（日 刊工業新聞社1988）ｐ．333 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22D 17/00 B22D 17/30 B22D 17/32 C22C 1/02 501
Claims (3)
- 【請求項１】 鋳造材料に加熱処理を施して、固相と液
相とが共存する半溶融鋳造材料（９）を調製し、次い
で、その半溶融鋳造材料（９）を鋳型（１）のキャビテ
ィ（４）に加圧充填するチクソキャスティング法におい
て、前記鋳型（１）の、前記キャビティ（４）に至る前
記半溶融鋳造材料（９）の流動経路に、その半溶融鋳造
材料（９）に絞り作用を与える通孔（７）を備え、その
通孔（７）の内径を３mm以上に設定して、前記半溶融鋳
造材料（９）が前記通孔（７）に流入する時の材料変形
圧Ｐ1 を、その半溶融鋳造材料（９）の前記キャビティ
（４）への充填および充填不良を判別するためのパラメ
ータとして用いることを特徴とするチクソキャスティン
グ法。 - 【請求項２】 前記材料変形圧Ｐ1 はＰ1 ＝６８kgｆ／
cm2 である、請求項１記載のチクソキャスティング法。 - 【請求項３】 鋳造材料に加熱処理を施して、固相と液
相とが共存する半溶融鋳造材料（９）を調製し、次い
で、その半溶融鋳造材料（９）を鋳型（１）のキャビテ
ィ（４）に加圧充填するチクソキャスティング法におい
て、前記鋳型（１）の、前記キャビティ（４）に至る前
記半溶融鋳造材料（９）の流動経路に、その半溶融鋳造
材料（９）に絞り作用を与える通孔（７）を備え、その
通孔（７）の内径を３mm以上に設定すると共に前記半溶
融鋳造材料（９）が前記通孔（７）に流入する時の材料
変形圧Ｐ1 をＰ1 ≦６８kgｆ／cm2 に設定することを特
徴とするチクソキャスティング法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8336409A JP3000442B2 (ja) | 1995-12-14 | 1996-12-02 | チクソキャスティング法 |
| EP96309174A EP0779119B1 (en) | 1995-12-14 | 1996-12-16 | Thixocasting process |
| US08/766,031 US5803154A (en) | 1995-12-14 | 1996-12-16 | Thixocasting process |
| DE69607728T DE69607728T2 (de) | 1995-12-14 | 1996-12-16 | Thixogussverfahren |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-347387 | 1995-12-14 | ||
| JP34738795 | 1995-12-14 | ||
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|---|---|
| JPH09220656A JPH09220656A (ja) | 1997-08-26 |
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Family
ID=26575461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8336409A Expired - Fee Related JP3000442B2 (ja) | 1995-12-14 | 1996-12-02 | チクソキャスティング法 |
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| Country | Link |
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| US (1) | US5803154A (ja) |
| EP (1) | EP0779119B1 (ja) |
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| DE (1) | DE69607728T2 (ja) |
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| US6796362B2 (en) * | 2000-06-01 | 2004-09-28 | Brunswick Corporation | Apparatus for producing a metallic slurry material for use in semi-solid forming of shaped parts |
| US6402367B1 (en) * | 2000-06-01 | 2002-06-11 | Aemp Corporation | Method and apparatus for magnetically stirring a thixotropic metal slurry |
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| KR100436116B1 (ko) | 2003-04-24 | 2004-06-16 | 홍준표 | 반용융 성형용 빌렛의 제조장치 |
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| US9999921B2 (en) | 2015-06-15 | 2018-06-19 | Gm Global Technology Operatioins Llc | Method of making aluminum or magnesium based composite engine blocks or other parts with in-situ formed reinforced phases through squeeze casting or semi-solid metal forming and post heat treatment |
| CN110732613A (zh) * | 2019-10-08 | 2020-01-31 | 江苏保捷锻压有限公司 | 一种主减速齿轮及其成型工艺 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4011901A (en) * | 1976-03-10 | 1977-03-15 | Massachusetts Institute Of Technology | Method determining the suitability of metal compositions for casting |
| DE4015174C2 (de) * | 1990-05-11 | 1999-01-21 | Buehler Ag | Form zum Gießen von Kunststoff oder Metall unter Druck und Spritz-oder Druckgießmaschine mit einer solchen Form |
| FR2670289B1 (fr) * | 1990-12-06 | 1994-05-06 | Unirec | Procede et dispositif de mesure des caracteristiques rheologiques d'un materiau a une temperature determinee. |
| WO1993013895A1 (en) * | 1992-01-13 | 1993-07-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method for casting aluminum alloy casting and aluminum alloy casting |
| FR2715088B1 (fr) * | 1994-01-17 | 1996-02-09 | Pechiney Aluminium | Procédé de mise en forme de matériaux métalliques à l'état semi-solide. |
-
1996
- 1996-12-02 JP JP8336409A patent/JP3000442B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-16 EP EP96309174A patent/EP0779119B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-16 US US08/766,031 patent/US5803154A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-16 DE DE69607728T patent/DE69607728T2/de not_active Expired - Lifetime
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| Title |
|---|
| 「図解 金属材料技術用語辞典」（日刊工業新聞社１９８８）ｐ．３３３ |
Also Published As
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| DE69607728T2 (de) | 2000-07-27 |
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