JPH10272548A - Method for casting semi-solidified die casting product and casting method thereof - Google Patents
Method for casting semi-solidified die casting product and casting method thereofInfo
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- JPH10272548A JPH10272548A JP8118797A JP8118797A JPH10272548A JP H10272548 A JPH10272548 A JP H10272548A JP 8118797 A JP8118797 A JP 8118797A JP 8118797 A JP8118797 A JP 8118797A JP H10272548 A JPH10272548 A JP H10272548A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、機械的性質に優れ
た高品質の鋳物を製造するための半凝固ダイカスト鋳造
方法及び鋳造装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semi-solid die casting method and apparatus for producing a high quality casting having excellent mechanical properties.
【0002】[0002]
【従来の技術】ダイカスト鋳造方法は、鋳込みスリーブ
内の溶融金属(以下溶湯と略す)を金型キャビテイ内に
加圧充填して固化し、鋳物を製造する鋳造方法である。
このダイカスト鋳造方法は、得られる鋳物の寸法精度が
高く、高速で多量生産が可能で、完全自動化が可能であ
るという利点があり、アルミニウム合金等の低融点金属
鋳物の鋳造に多用されている。一方、ダイカスト鋳造方
法には、鋳込みスリーブ内に注入された溶湯が鋳込みス
リーブ内壁で急冷されて凝固片が発生し、この凝固片が
鋳込まれて製品の機械的強度を低下させるという問題が
ある。また、射出時に鋳込みスリーブ中の空気が溶湯中
に巻き込まれて鋳物中に混入すると、熱処理をした場合
にブリスタと呼ばれる膨れが発生しやはり機械的強度低
下の原因となる。従って、そのままではダイカスト鋳造
方法により得られる鋳物を高強度を要求される強度部材
へ適用することは難しい。2. Description of the Related Art A die casting method is a casting method in which a molten metal (hereinafter, abbreviated as "molten metal") in a casting sleeve is pressure-filled into a mold cavity and solidified to produce a casting.
This die casting method has the advantages that the obtained casting has high dimensional accuracy, can be mass-produced at high speed, and can be completely automated, and is frequently used for casting low-melting metal castings such as aluminum alloys. On the other hand, in the die casting method, there is a problem that the molten metal injected into the casting sleeve is quenched on the inner wall of the casting sleeve and solidified pieces are generated, and the solidified pieces are cast to lower the mechanical strength of the product. . Further, if air in the casting sleeve is caught in the molten metal and mixed into the casting at the time of injection, blisters called blisters are generated when heat treatment is performed, which also causes a reduction in mechanical strength. Therefore, it is difficult to apply a casting obtained by the die casting method to a strength member requiring high strength as it is.
【0003】上記問題を解決する手段として、特殊ダイ
カスト鋳造方法がある。この特殊ダイカスト鋳造方法と
しては、鋳込みスリーブ内壁での凝固片の発生を防止す
ることを目的として鋳込みスリーブを加熱するホットス
リーブ法、鋳込みスリーブ中の空気の巻き込みを低減す
ることを目的とした縦射出式ダイカスト鋳造方法などが
ある。しかし、これらの特殊ダイカスト鋳造方法におい
ても、射出速度が大きくなると鋳込みスリーブ内の溶湯
が乱れて空気が巻き込まれて製品中に取り込まれ、機械
的性質の低下の原因となる。As a means for solving the above problem, there is a special die casting method. The special die casting method includes a hot sleeve method in which the casting sleeve is heated in order to prevent the formation of solidified pieces on the inner wall of the casting sleeve, and a vertical injection method in order to reduce air entrainment in the casting sleeve. There is a die casting method. However, even in these special die-casting methods, when the injection speed increases, the molten metal in the casting sleeve is disturbed, air is entrained and taken into the product, and causes a decrease in mechanical properties.
【0004】以上の各種ダイカスト鋳造方法とは別に特
開平8ー257722号公報に、鋳込みスリーブにおい
て溶湯の初晶を粒状化させて半溶融状態として金型キャ
ビテイ内に加圧充填し、凝固させることを特徴とする半
凝固ダイカスト鋳造方法が開示されている。この特開平
8ー257722号公報に示されたダイカスト鋳造方法
によれば、液相線付近の温度から鋳込みスリーブに給湯
し、溶湯の温度を液相線近傍から液相線より低く固相線
または共晶線より高い所定の温度まで所定の冷却速度で
低下させ、溶湯の初晶を実質的に粒状化させて半溶融状
態にすると、粒状の初晶と共晶温度以上の液体とによる
チキソトロピーを得ることができ、半溶融溶湯のチキソ
トロピー性を利用してスリーブから金型への充填を層流
とすることにより、金型キャビテイへの充填時のガスの
巻き込みをすくなくすることができるとしている。すな
わち、半溶融状態の固相率を30%以上とすることによ
り溶湯にチキソトロピー性を付与することができ、組織
が粒状化して固相が存在すれば力が加わった時に粒状化
した固相の移動と液相の移動が同時に起り、固液が共に
移動する現象が生じ鋳造品の欠陥が減少し、ガス含有量
が減少して熱処理してもブリスタが発生しないとされて
いる。なおチキソトロピーとは、粒状の固体と液体とが
ある割合で混ざったものが示す性質であり、振動やせん
断力により液化し、放置しておくと固化する現象であ
る。[0004] Apart from the above various die casting methods, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-257722 discloses that a primary crystal of a molten metal is granulated in a casting sleeve to form a semi-molten state, which is then pressure-filled into a mold cavity and solidified. A semi-solid die casting method characterized by the following is disclosed. According to the die casting method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-257722, hot water is supplied to the casting sleeve from a temperature near the liquidus line, and the temperature of the molten metal is lower than the liquidus line and lower than the liquidus line. By lowering at a predetermined cooling rate to a predetermined temperature higher than the eutectic line and substantially granulating the primary crystal of the molten metal to be in a semi-molten state, thixotropic by the granular primary crystal and the liquid having a temperature higher than the eutectic temperature is reduced. It is stated that by using a thixotropic property of the semi-molten molten metal to fill the mold from the sleeve into a laminar flow, gas entrainment during filling the mold cavity can be reduced. That is, by setting the solid phase ratio in the semi-molten state to 30% or more, it is possible to impart thixotropic property to the molten metal. It is said that the movement of the liquid phase and the movement of the liquid phase occur at the same time, causing a phenomenon in which the solid and liquid move together, thereby reducing defects in the cast product, reducing the gas content, and preventing blisters from being generated even by heat treatment. The thixotropy is a property of a mixture of a granular solid and a liquid in a certain ratio, and is a phenomenon in which the solid is liquefied by vibration or shear force and solidified when left.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の特開平
8ー257722号公報に示されたダイカスト鋳造方法
においては、初晶を実質的に粒状化させる手段として溶
湯を液相線付近の温度で鋳込みスリーブに給湯し、溶湯
温度を液相線近傍から液相線より低く固相線または共晶
線より高い所定の温度まで所定の冷却速度で低下させ、
溶湯の初晶を実質的に粒状化させる必要があるが、温度
を検出するための手段が明らかにされていない。However, in the die casting method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-257722, as a means for substantially granulating the primary crystals, the molten metal is heated at a temperature near the liquidus line. Hot water is supplied to the casting sleeve, and the temperature of the molten metal is lowered at a predetermined cooling rate from a temperature near the liquidus to a predetermined temperature lower than the liquidus and higher than the solidus or eutectic,
It is necessary to substantially granulate the primary crystals of the molten metal, but no means for detecting the temperature is disclosed.
【0006】溶解炉や保持炉内の溶融アルミの温度測定
には熱電対が一般的に使用されているが、溶融アルミに
より溶損するのを防止するため、窒化珪素、アルミナな
どのセラミックの保護管の中に熱電対を挿入して使用す
る。しかし、セラミック保護管の中に熱電対を組み込ん
だ構成となる温度測定方法は、数10秒から1分程度の
応答時間を要し、速い応答を必要とする上記用途での温
度測定においては適用できない。速い応答速度を必要と
する温度測定において、ステンレス鋼、インコネル等の
細い金属製保護管の中に、熱電対素線と酸化マグネシウ
ムなどの絶縁物を入れたシース熱電対が用いられてい
る。しかし、シース熱電対を用い連続的に浸漬した状態
で上記スリーブ内溶融アルミの温度を測定しようとする
と、短期間で金属保護管表面のうちの溶湯表面との接触
面近傍からシース熱電対の金属表面が損耗し最後には破
損して使用不能となる。また、間欠的にアルミ溶湯に浸
漬して温度測定に使用すると、次第に金属保護管表面に
溶融アルミが固着・成長し、その結果測定する温度の応
答時間が長くなるという問題がある。A thermocouple is generally used for measuring the temperature of molten aluminum in a melting furnace or a holding furnace. In order to prevent the molten aluminum from being melted, a protective tube made of ceramic such as silicon nitride or alumina is used. Insert and use a thermocouple inside. However, the temperature measurement method in which the thermocouple is incorporated in the ceramic protection tube requires a response time of several tens of seconds to about 1 minute, and is applicable to the temperature measurement in the above-mentioned application requiring a fast response. Can not. In temperature measurement that requires a fast response speed, a sheath thermocouple in which a thermocouple wire and an insulating material such as magnesium oxide are put in a thin metal protective tube such as stainless steel or Inconel is used. However, when trying to measure the temperature of the molten aluminum in the sleeve with the sheath thermocouple continuously immersed, the metal of the sheath thermocouple from the vicinity of the contact surface with the molten metal surface of the metal protective tube surface in a short period of time The surface wears out and eventually breaks and becomes unusable. In addition, when intermittently immersed in molten aluminum and used for temperature measurement, the molten aluminum gradually adheres to and grows on the surface of the metal protection tube, resulting in a problem that the response time of the measured temperature becomes longer.
【0007】また、上述の特開平8ー257722号公
報に示されたダイカスト鋳造方法においては、鋳込みス
リーブにおいて溶湯の初晶を実質的に粒状化して半溶融
状態として金型キャビテイに加圧充填し凝固させること
により溶湯へのガスの巻き込みを防止することができる
としているが、ラドル等を使用して鋳込みスリーブ上部
から溶湯を落しこむと、溶湯が落下して鋳込みスリーブ
内で流動することにより空気を巻き込んでブリスタの原
因となるだけでなく、溶湯の酸化が進行し、最終的に凝
固した製品中に酸化物に起因する欠陥が発生し機械的強
度を低下させるという問題が生じる。本発明は、鋳込み
スリーブ内の溶湯温度を測定して半溶融状態になったこ
とを確認した後に溶湯を金型キャビテイに射出するとと
もに、溶湯へのガスの巻き込みを防止してブリスタや酸
化物などの発生しない機械的性質の優れた鋳物を得るこ
とを目的としている。In the die casting method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-257722, primary crystals of a molten metal are substantially granulated in a casting sleeve to form a semi-molten state and pressure-filled into a mold cavity. Although it is said that the solidification can prevent entrapment of gas into the molten metal, if the molten metal is dropped from the upper part of the casting sleeve using a ladle or the like, the molten metal falls and flows inside the casting sleeve, causing air to flow. Not only causes blisters, but also causes the problem that oxidation of the molten metal proceeds, and a defect caused by oxides finally occurs in the solidified product, resulting in a decrease in mechanical strength. The present invention measures the temperature of the molten metal in the casting sleeve, confirms that the molten metal has reached a semi-molten state, and then injects the molten metal into the mold cavity, and prevents gas from getting into the molten metal to prevent blisters and oxides. An object of the present invention is to obtain a casting having excellent mechanical properties without occurrence of cracks.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の半凝固ダイカス
ト鋳造方法は、鋳込みスリーブにおいて溶湯の初晶を実
質的に粒状化させて半溶融状態として金型キャビテイ内
に加圧充填するに際し、鋳込みスリーブ内溶湯の温度を
測定して金型への射出制御を行うことを特徴とする。溶
湯の初晶を実質的に粒状化させるためには、鋳込みスリ
ーブ内溶湯の温度を、液相線近傍から液相線より低く固
相線または共晶線より高い所定の温度まで所定の速度で
低下させながら、この過程で機械攪はん、電磁攪はん等
で溶湯を流動化させる方法がある。液相線近傍温度とし
ては、例えばA357合金であれば、液相線下10℃付
近から液相線上40℃程度である。それより高いとデン
ドライドが成長しやすく、それより低いと給湯前にデン
ドライトが発生する。所定の冷却速度を実現するには、
鋳込みスリーブをコールドクルーシブル構造とし、高周
波で溶湯を電磁攪拌しつつ熱量を与えるとともに、スリ
ーブを冷却することによって行うことができる。この冷
却速度は、10℃/秒未満程度とするのが好ましい。以
上は実際に鋳込みスリーブ内の温度を測定することによ
って制御することが望ましい。SUMMARY OF THE INVENTION A semi-solid die casting method of the present invention is characterized in that a primary crystal of a molten metal is substantially granulated in a casting sleeve to form a semi-molten state and pressure-filled into a mold cavity. It is characterized in that the temperature of the molten metal in the sleeve is measured to control the injection into the mold. In order to substantially granulate the primary crystal of the molten metal, the temperature of the molten metal in the casting sleeve is increased at a predetermined speed from a temperature near the liquidus to a predetermined temperature lower than the liquidus and higher than the solidus or eutectic. There is a method of fluidizing the molten metal by mechanical stirring, electromagnetic stirring, or the like in this process while lowering the temperature. The temperature near the liquidus line is, for example, about 10 ° C. below the liquidus line to about 40 ° C. above the liquidus line for A357 alloy. If it is higher than that, dendrite tends to grow, and if it is lower than that, dendrite is generated before hot water is supplied. To achieve a given cooling rate,
The casting can be performed by providing a cold crucible structure, applying a heat quantity while electromagnetically stirring the molten metal at a high frequency, and cooling the sleeve. Preferably, the cooling rate is less than about 10 ° C./sec. It is desirable to control the above by actually measuring the temperature in the casting sleeve.
【0009】また、鋳込みスリーブ内への溶湯の給湯
は、液相線付近の温度の溶湯を鋳込みスリーブ底部より
層流で給湯するとよい。これにより、給湯時に空気の溶
湯への巻き込みを最小限として溶湯の酸化を防止するこ
とができる。さらに、溶湯を鋳込みスリーブに供給する
時、鋳込みスリーブ内を不活性ガス雰囲気として溶湯表
面が不活性ガスに覆われた状態とすることで、溶湯を金
型キャビテイに射出成形するに際し酸化物の発生を防止
することができる。The molten metal is supplied into the casting sleeve by laminating the molten metal at a temperature near the liquidus from the bottom of the casting sleeve. Thereby, the oxidation of the molten metal can be prevented by minimizing the entrapment of air into the molten metal during hot water supply. Furthermore, when the molten metal is supplied to the casting sleeve, the interior of the casting sleeve is set to an inert gas atmosphere so that the surface of the molten metal is covered with an inert gas. Can be prevented.
【0010】鋳込みスリーブ内の溶湯温度測定は、シー
ス熱電対の金属保護管にセラミックコーティングを施し
てシース熱電対を溶湯内に挿入し揺動させることによ
り、金属保護管の溶損を防ぎつつ溶湯の付着を防止す
る。揺動は周波数1Hz以上の周期で、好ましくは1.
5Hz以上で行うのが望ましい。また本発明の半凝固ダ
イカスト鋳造方法は、鋳込みスリーブ内へ溶湯を給湯す
る際に、金属保護管にセラミックスコーティングを施し
たシース熱電対の温度上昇にて給湯時の鋳込みスリーブ
内の溶湯レベルを検出し、その後溶湯内に浸漬して揺動
することにより溶湯温度を検出し、金型への射出制御を
するするものである。すなわち、鋳込みスリーブ内に供
給する溶湯量に合わせた所定の位置にシース熱電対先端
がくるように配置することによって、給湯時の熱電対の
温度上昇を検知し、鋳込みスリーブ内の溶湯レベルを検
出することができる。その結果、鋳込みスリーブ内に供
給する溶湯量を毎回一定にするよう制御することが可能
となる。The temperature of the molten metal in the casting sleeve is measured by coating the metal protective tube of the sheath thermocouple with a ceramic coating, inserting the sheath thermocouple into the molten metal and swinging the molten metal while preventing the metal protective tube from being melted. Prevents adhesion. The oscillation is performed at a frequency of 1 Hz or more.
It is desirable to carry out at 5 Hz or more. In addition, the semi-solid die casting method of the present invention detects the molten metal level in the casting sleeve at the time of hot water supply by supplying the molten metal into the casting sleeve by increasing the temperature of the sheath thermocouple in which the metal protective tube is coated with ceramics. Thereafter, the temperature of the molten metal is detected by being immersed in the molten metal and oscillating, and the injection into a mold is controlled. That is, by arranging the tip of the sheath thermocouple at a predetermined position corresponding to the amount of molten metal supplied into the casting sleeve, the temperature rise of the thermocouple at the time of hot water supply is detected, and the level of molten metal in the casting sleeve is detected. can do. As a result, it is possible to control the amount of molten metal supplied into the casting sleeve to be constant each time.
【0011】また、本発明の半凝固ダイカスト鋳造装置
は、鋳込みスリーブ内で溶融金属の初晶を実質的に粒状
化させて半溶融状態として金型キャビテイ内に加圧充填
し凝固させる半凝固ダイカスト鋳造装置において、金属
保護管にセラミックコーティングを施したシース熱電対
と、該シース熱電対先端を鋳込みスリーブ内に挿入すべ
く移動させる移動手段と、該シース熱電対を揺動させる
揺動手段と、ガス供給用穴が穿孔された溶湯金属流路を
有し給湯装置からの溶融金属を鋳込みスリーブへ供給す
るマウスピースとを備えていることを特徴としている。Further, the semi-solid die casting apparatus according to the present invention provides a semi-solid die casting in which primary crystals of a molten metal are substantially granulated in a casting sleeve to form a semi-molten state under pressure into a mold cavity and solidify. In the casting apparatus, a sheath thermocouple having a ceramic coating applied to a metal protective tube, a moving means for moving a tip of the sheath thermocouple to be inserted into a casting sleeve, and a rocking means for rocking the sheath thermocouple, The gas supply hole has a perforated molten metal channel, and a mouthpiece for supplying the molten metal from the hot water supply device to the casting sleeve is provided.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して詳
細に説明する。図1には本発明の半凝固ダイカスト鋳造
装置の一実施例を示す。図1において、1は縦型ダイカ
スト装置の金型で、固定型1aと可動型1bで構成し左
右に分割する構造とする。2は非磁性金属材料を使用し
た鋳込みスリーブで、金型1の下方に設けた湯口部に上
端を嵌合した縦型配置構造とし、アルミ溶湯と接触する
内面にはセラミック製の内筒3を嵌合して構成する。鋳
込みスリーブ2には、その側面下部でかつ射出チップ5
が後退した時開口する位置にアルミ溶湯の給湯口4を設
け、給湯口の上方から鋳込みスリーブ2の上部にかけて
鋳込みスリーブ2の周囲に高周波コイル6を設置する。
高周波コイル6に該当する鋳込みスリーブ2には冷却用
の流路10を穿孔し、水や空気等の媒体を流通し冷却可
能ないわゆるコールドクルーシブル構造とする。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the semi-solid die casting apparatus of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a die of a vertical die casting apparatus, which is composed of a fixed die 1a and a movable die 1b, and has a structure divided into right and left. Reference numeral 2 denotes a casting sleeve using a non-magnetic metal material. The casting sleeve has a vertical arrangement structure in which an upper end is fitted to a sprue provided below the mold 1, and an inner cylinder 3 made of ceramic is provided on the inner surface in contact with the molten aluminum. It is configured by fitting. The casting sleeve 2 has a lower side surface and an injection tip 5.
A hot water supply port 4 for the molten aluminum is provided at a position where it is opened when the metal is retracted, and a high-frequency coil 6 is installed around the casting sleeve 2 from above the hot water supply port to above the casting sleeve 2.
The casting sleeve 2 corresponding to the high-frequency coil 6 is perforated with a cooling passage 10 so as to have a so-called cold crucible structure in which a medium such as water or air can be circulated and cooled.
【0013】給湯口4には、給湯口と同等口径の溶湯の
流路を有するマウスピース7を接続し、さらにマウスピ
ース7の他端接続口にアルミ溶湯の給湯管9を接続す
る。マウスピース7の流路途中には垂直管部を設けると
共に、その上部にガス供給口8を穿孔して配管を接続
し、アルゴンガスや窒素等の不活性ガスを供給すること
ができる構造とする。マウスピース7は炭化珪素やカー
ボンセラミック等の耐火物を用いることができる。給湯
管9はアルミ給湯装置又はアルミ保持炉(図示せず)に
連通し、アルミ溶湯20を供給できるように構成する。
アルミ溶湯20の液面は、通常マウスピース7の垂直部
の任意の位置に保持する。アルミ給湯装置は、電磁ポン
プ方式あるいはガス加圧方式などを用いることができる
が、溶湯の給湯開始及び停止、供給量の制御を行える方
式が望ましい。マウスピース7及び給湯管9は、管内で
アルミ溶湯が凝固することを防止するため、その外側に
シーズヒーターやカートリッジヒーターを設け、さらに
断熱材により保温し表面からの放熱を防止する(図示せ
ず)。前記ヒーターは、マウスピース7の温度がその中
の溶湯温度を液相線温度近傍に保持できるよう制御され
ている。A mouthpiece 7 having a flow path of molten metal having the same diameter as the hot water supply port is connected to the hot water supply port 4, and a hot water supply pipe 9 of molten aluminum is connected to the other end connection port of the mouthpiece 7. A vertical pipe section is provided in the middle of the flow path of the mouthpiece 7, and a gas supply port 8 is pierced at the top of the vertical pipe section to connect a pipe so that an inert gas such as argon gas or nitrogen can be supplied. . The mouthpiece 7 can be made of a refractory material such as silicon carbide or carbon ceramic. The hot water supply pipe 9 is configured to communicate with an aluminum hot water supply device or an aluminum holding furnace (not shown) so as to supply the molten aluminum 20.
The liquid surface of the molten aluminum 20 is normally held at an arbitrary position in the vertical portion of the mouthpiece 7. As the aluminum hot water supply apparatus, an electromagnetic pump method or a gas pressurization method can be used, but a method capable of controlling the start and stop of the supply of molten metal and the supply amount is desirable. The mouthpiece 7 and the hot water supply pipe 9 are provided with a sheath heater or a cartridge heater outside thereof in order to prevent the molten aluminum from solidifying in the pipe, and are further kept warm by a heat insulating material to prevent heat radiation from the surface (not shown). ). The heater is controlled so that the temperature of the mouthpiece 7 can maintain the temperature of the molten metal therein near the liquidus temperature.
【0014】溶湯温度測定用の熱電対11は、基台30
に設けたアクチュエータ、例えばエアシリンダ12に取
り付け、図2に示すように金型1が開放した状態でエア
シリンダ12を前進させるとともに、基台30を移動す
る(移動装置図示せず)ことにより熱電対11を鋳込み
スリーブ2内に挿入する構造とするようになっている。
熱電対にはシース熱電対を使用し、シース熱電対の金属
保護管表面には例えば窒化ホウ素などのセラミック粉体
を塗布し、セラミックコーティングする。エアシリンダ
12には前進端センサ14と中間センサ13を設け、熱
電対11が溶融アルミに浸漬された状態で前進端センサ
14と中間センサ6の間で前進・後退を繰り返して揺動
させる。この動作はストロークの短いシリンダをもう1
台取付けることによっても代用可能である。熱電対11
は温度検出器15に接続されており、温度検出器15に
は予め溶融アルミが半溶融状態となる温度を設定するこ
とにより、射出チップ5の上昇のタイミングとすること
ができる。The thermocouple 11 for measuring the temperature of the molten metal includes a base 30.
2, the air cylinder 12 is moved forward while the mold 1 is open as shown in FIG. 2, and the base 30 is moved (the moving device is not shown). The structure is such that the pair 11 is inserted into the casting sleeve 2.
A sheath thermocouple is used as the thermocouple, and a ceramic powder such as, for example, boron nitride is applied to the surface of the metal protection tube of the sheath thermocouple, and ceramic coating is performed. The air cylinder 12 is provided with a forward end sensor 14 and an intermediate sensor 13, and repeatedly swings forward and backward between the forward end sensor 14 and the intermediate sensor 6 while the thermocouple 11 is immersed in the molten aluminum. This operation requires another cylinder with a short stroke.
It is also possible to substitute by attaching a table. Thermocouple 11
Is connected to the temperature detector 15, and by setting the temperature at which the molten aluminum is in a semi-molten state in advance to the temperature detector 15, the timing of raising the injection tip 5 can be set.
【0015】第1図及び第2図をもちいて、本発明の半
凝固ダイカスト鋳造方法の鋳造過程を説明する。マウス
ピース7の上部のガス供給口8から不活性ガスを供給
し、マウスピース7および鋳込みスリーブ2、さらに金
型1のキャビティ内を不活性ガス雰囲気に保持してお
く。金型1の可動型1bを水平移動して鋳込みスリーブ
上面の一部を開放し、エアシリンダ12を前進させると
ともに、基台30を移動することにより、シース熱電対
11をその先端が鋳込みスリーブ2内の所定の位置にな
るよう挿入する。シース熱電対11の先端の位置は、鋳
込みスリーブ2内に給湯すべき溶湯のレベルと一致させ
る。溶湯の鋳込みスリーブ内のレベルは、鋳造しようと
する製品により異なり、そのレベルに合わせてシース熱
電対の先端の位置を調節可能な構成とする(図示せ
ず)。続いて、給湯装置により溶湯20を鋳込みスリー
ブ2に供給を開始する。溶湯は、マウスピース7から給
湯口4を経て、層流となるように鋳込みスリーブ2に流
入する。溶湯が所定のレベルに到達すると熱電対11の
検出温度が上昇して溶湯レベルであることを検出し、温
度検出器15からの信号により給湯装置に溶湯レベルを
そのまま保持するよう指令を与える。この時、溶湯表面
は不活性ガスで覆われた状態で給湯される。なお、ガス
供給口8とガスボンベ間の配管に逆止弁を設けることに
より、マウスピース側の圧力が上昇してもアルミ溶湯の
流入を防止することができる。The casting process of the semi-solid die casting method of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. An inert gas is supplied from a gas supply port 8 at an upper portion of the mouthpiece 7, and the mouthpiece 7, the casting sleeve 2, and the cavity of the mold 1 are kept in an inert gas atmosphere. The movable mold 1b of the mold 1 is horizontally moved to open a part of the upper surface of the casting sleeve, the air cylinder 12 is advanced, and the base 30 is moved. Insert it so that it is at a predetermined position. The position of the distal end of the sheath thermocouple 11 matches the level of the molten metal to be supplied into the casting sleeve 2. The level of the molten metal in the casting sleeve varies depending on the product to be cast, and the position of the distal end of the sheath thermocouple can be adjusted according to the level (not shown). Subsequently, the supply of the molten metal 20 to the casting sleeve 2 is started by the hot water supply device. The molten metal flows from the mouthpiece 7 through the hot water supply port 4 into the casting sleeve 2 so as to have a laminar flow. When the molten metal reaches a predetermined level, the detected temperature of the thermocouple 11 rises to detect that the molten metal is at the molten metal level, and a signal from the temperature detector 15 instructs the hot water supply apparatus to keep the molten metal level as it is. At this time, the molten metal is supplied with the surface thereof covered with an inert gas. By providing a check valve in the pipe between the gas supply port 8 and the gas cylinder, it is possible to prevent the inflow of the molten aluminum even if the pressure on the mouthpiece rises.
【0016】次に射出チップ5が鋳込みスリーブ2内を
上昇し、図2に示すようにチップ先端が給湯口4を通過
して閉塞した位置で停止し、給湯装置に溶湯をマウスピ
ースの垂直管部まで戻すよう指令する。射出チップ5先
端の停止位置は、その移動距離を常にセンサで監視する
ことにより制御することができる。この時、鋳込みスリ
ーブ2内の溶湯面は射出チップ5の移動量分上昇し、熱
電対11の先端部は溶湯内に浸漬する。なお、給湯口4
が射出チップ5で閉塞されるため、マウスピース7上部
に設けたガス供給口8からアルゴンガスや窒素ガスが供
給されているため、マウスピース内での溶湯の下降を促
進し、併せて溶湯の酸化を防止することができる。Next, the injection tip 5 rises inside the casting sleeve 2 and stops at a position where the tip end passes through the hot water supply port 4 and is closed as shown in FIG. 2, and the molten metal is supplied to the hot water supply device by the vertical pipe of the mouthpiece. Order to return to the part. The stop position of the tip of the injection tip 5 can be controlled by constantly monitoring the movement distance with a sensor. At this time, the molten metal surface in the casting sleeve 2 rises by the moving amount of the injection tip 5, and the tip of the thermocouple 11 is immersed in the molten metal. In addition, hot water supply 4
Is closed by the injection tip 5, and argon gas or nitrogen gas is supplied from the gas supply port 8 provided in the upper part of the mouthpiece 7, so that the lowering of the molten metal in the mouthpiece is promoted, and Oxidation can be prevented.
【0017】鋳込みスリーブ2内の溶湯は、鋳込みスリ
ーブ内に穿孔された冷却用の流路10の冷却媒体で冷却
されて初晶を形成し、併せて高周波コイル6で電磁撹拌
を加えることにより溶湯を流動化し組織を球状化する。
この時、溶湯温度測定用の熱電対11を溶湯内で上下に
揺動させながら溶湯温度を連続的に測定し、固相率10
〜60%の範囲の予め設定した固相率となる所定の温度
に到達したことを検出し、温度検出器15からの信号
で、エアシリンダ12を後退させるとともに、基台30
を元の位置に戻した後、可動金型1bを締め、射出チッ
プ5を上昇させて半凝固状態の溶湯を金型キャビテイに
射出する。The molten metal in the casting sleeve 2 is cooled by a cooling medium in a cooling passage 10 perforated in the casting sleeve 2 to form primary crystals, and the molten metal is also subjected to electromagnetic stirring by the high-frequency coil 6. To make the tissue spherical.
At this time, the temperature of the molten metal is continuously measured while oscillating the thermocouple 11 for measuring the temperature of the molten metal up and down in the molten metal, and the solid phase ratio of 10 is measured.
Detecting that a predetermined solid phase ratio within a range of 〜60% has been reached, a signal from the temperature detector 15 causes the air cylinder 12 to retract, and the base 30
After returning to the original position, the movable mold 1b is tightened, the injection tip 5 is raised, and the molten metal in a semi-solid state is injected into the mold cavity.
【0018】図3には、溶融アルミに直径1mmのセラ
ミックコーティングを施したシース熱電対を30秒間、
上下に揺動しながら浸漬した場合の温度測定における応
答時間の測定結果を示す。ここでの応答時間は、熱電対
が溶融アルミ中に浸漬してから最高温度に到達するのに
要する時間である。1回目はアルミが付着していない状
態で測定を行い、2回目以降はアルミが付着したまま
で、連続して測定を行った。この時、熱電対の揺動振幅
を30mm、浸漬深さは最大で55mmとした。その結
果、揺動の周波数を 1.9Hz、2.9Hzでは浸漬
を繰り返してもアルミの付着量に変化はなく応答時間は
ほぼ一定となるが、揺動周波数0.9Hzでは浸漬回数
の増加に伴い、応答時間が増大する結果となる。これよ
り揺動周波数は、1Hz以上、好ましくは1.5Hz以
上が良い。FIG. 3 shows a sheath thermocouple obtained by coating a 1 mm diameter ceramic coating on molten aluminum for 30 seconds.
The measurement result of the response time in the temperature measurement when immersing while rocking up and down is shown. Here, the response time is the time required for the thermocouple to reach the maximum temperature after being immersed in the molten aluminum. The first measurement was performed with no aluminum adhered, and the second and subsequent measurements were performed continuously with aluminum adhered. At this time, the swing amplitude of the thermocouple was 30 mm, and the immersion depth was 55 mm at the maximum. As a result, when the rocking frequency is 1.9 Hz or 2.9 Hz, the amount of aluminum deposited does not change and the response time becomes almost constant even when immersion is repeated, but the rocking frequency becomes 0.9 Hz. Accordingly, the response time increases. Thus, the oscillation frequency is preferably 1 Hz or more, and more preferably 1.5 Hz or more.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、鋳
込みスリーブ内の溶湯温度を計測して金型への射出制御
を行うため、半溶融状態の溶湯固相率を一定条件で鋳造
することが可能となり、その結果湯流れを層流として空
気の巻き込みを最小限とすることができる。また、溶湯
を鋳込みスリーブ低部から不活性ガス雰囲気中で給湯す
ることにより給湯時の酸化物の発生を抑制し、その結果
得られる製品の機械的性質が向上して、高強度を必要と
する部材の鋳造を可能とする。As described above, according to the present invention, the temperature of the molten metal in the casting sleeve is measured to control the injection into the mold. As a result, the entrainment of air can be minimized by using the hot water flow as a laminar flow. Also, by supplying the molten metal from the lower part of the casting sleeve in an inert gas atmosphere, the generation of oxides at the time of hot water supply is suppressed, and as a result, the mechanical properties of the resulting product are improved, and high strength is required. Enables casting of components.
【図1】本発明の半凝固ダイカスト鋳造装置を説明する
ための図FIG. 1 is a diagram for explaining a semi-solid die casting apparatus of the present invention.
【図2】本発明の半凝固ダイカスト鋳造方法における溶
湯温度測定を説明するための図FIG. 2 is a view for explaining a molten metal temperature measurement in the semi-solid die casting method of the present invention.
【図3】シース熱電対の揺動周波数による、浸漬回数と
応答時間の関係FIG. 3 shows the relationship between the number of times of immersion and the response time depending on the oscillation frequency of the sheath thermocouple.
1 金型 2 鋳込みスリーブ 3 内筒 5
射出チップ 6 高周波コイル 7 マウスピース 9 給湯管
11 シース熱電対 12 エアシリンダ 15 温度検出器 20 溶
湯DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mold 2 Casting sleeve 3 Inner cylinder 5
Injection tip 6 High frequency coil 7 Mouthpiece 9 Hot water supply pipe 11 Sheath thermocouple 12 Air cylinder 15 Temperature detector 20 Molten metal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 良一 栃木県真岡市鬼怒ケ丘11番地 日立金属株 式会社素材研究所内 (72)発明者 金内 良夫 栃木県真岡市鬼怒ケ丘11番地 日立金属株 式会社素材研究所内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Ryoichi Shibata 11 Kinuigaoka, Moka City, Tochigi Prefecture Hitachi Metals Co., Ltd.Materials Research Laboratory (72) Inventor Yoshio Kanai 11 Kinugaoka, Moka City, Tochigi Prefecture Hitachi Metals Inside Materials Research Laboratory, Inc.
Claims (7)
質的に粒状化させて半溶融状態として金型キャビテイ内
に加圧充填し凝固させる半凝固ダイカスト鋳造方法にお
いて、鋳込みスリーブ内溶融金属の温度を測定して金型
への射出制御を行うことを特徴とする半凝固ダイカスト
鋳造方法。In a semi-solid die casting method, a primary crystal of a molten metal is substantially granulated in a casting sleeve to form a semi-molten state under pressure and filled in a mold cavity and solidified. A semi-solid die casting method characterized by performing a control of injection into a mold by measuring a temperature.
法において、液相線近傍の温度の溶融金属を鋳込みスリ
ーブ底部より層流で鋳込みスリーブ内に給湯することを
特徴とする半凝固ダイカスト鋳造方法。2. The semi-solid die casting method according to claim 1, wherein molten metal having a temperature near the liquidus is supplied into the casting sleeve by laminar flow from the bottom of the casting sleeve. .
属保護管にセラミックスコーティングを施したシース熱
電対を溶融金属内に挿入し揺動させて行うことを特徴と
する半凝固ダイカスト鋳造方法。3. The semi-solid die casting method according to claim 1, wherein the temperature measurement of the molten metal is performed by inserting a sheath thermocouple coated with a ceramic coating on the metal protective tube into the molten metal and swinging the sheath thermocouple. .
て、周波数1Hz以上の周期で揺動させることを特徴と
する半凝固ダイカスト鋳造方法。4. The semi-solid die casting method according to claim 3, wherein the temperature is oscillated at a frequency of 1 Hz or more.
鋳造方法において、鋳込みスリーブ内への給湯時の溶融
金属レベルを金属保護管にセラミックスコーティングを
施したシース熱電対にて検出して給湯量の制御を行い、
その後溶融金属内に浸漬し、揺動して溶融金属温度を測
定することを特徴とする半凝固ダイカスト鋳造方法。5. A hot-water supply amount according to claim 3, wherein the level of molten metal at the time of hot-water supply into the casting sleeve is detected by a sheath thermocouple in which a metal coating tube is coated with a ceramic. Control the
A semi-solid die casting method characterized by immersing in a molten metal and oscillating to measure the temperature of the molten metal.
固ダイカスト鋳造方法において、溶融金属表面が不活性
ガスに覆われた状態で金型に射出成形することを特徴と
する半凝固ダイカスト鋳造方法。6. The semi-solid die-casting method according to claim 1, wherein the molten metal surface is injection-molded into a mold while the surface of the molten metal is covered with an inert gas. Casting method.
質的に粒状化させて半溶融状態として金型キャビテイ内
に加圧充填し凝固させる半凝固ダイカスト鋳造装置にお
いて、金属保護管にセラミックコーティングを施したシ
ース熱電対と、該シース熱電対先端を鋳込みスリーブ内
に挿入すべく移動させる移動手段と、該シース熱電対を
揺動させる揺動手段と、ガス供給用穴が穿孔された溶湯
金属流路を有し給湯装置からの溶融金属を鋳込みスリー
ブへ供給するマウスピースとを備えていることを特徴と
する半凝固ダイカスト鋳造装置。7. A semi-solid die casting apparatus in which a primary crystal of a molten metal is substantially granulated in a casting sleeve to form a semi-molten state under pressure and solidified by pressure into a mold cavity. Sheath thermocouple subjected to the following, moving means for moving the distal end of the sheath thermocouple into the casting sleeve, oscillating means for oscillating the sheath thermocouple, and molten metal having a gas supply hole perforated A mouthpiece having a flow path and supplying molten metal from a hot water supply device to a casting sleeve.
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JP08118797A JP3887806B2 (en) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | Semi-solid die casting method and casting apparatus |
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- 1997-03-31 JP JP08118797A patent/JP3887806B2/en not_active Expired - Fee Related
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