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JP2011067838A - Method of casting semi-molten metal and apparatus of casting semi-molten metal - Google Patents

Method of casting semi-molten metal and apparatus of casting semi-molten metal Download PDF

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JP2011067838A
JP2011067838A JP2009220875A JP2009220875A JP2011067838A JP 2011067838 A JP2011067838 A JP 2011067838A JP 2009220875 A JP2009220875 A JP 2009220875A JP 2009220875 A JP2009220875 A JP 2009220875A JP 2011067838 A JP2011067838 A JP 2011067838A
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紀幸 上野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of casting semi-molten metal by light metal such as aluminum alloy with high quality and at low cost, and also to provide a technique of the casting apparatus. <P>SOLUTION: The method is materialized by a casting stage WO2 (WO4, WO5 or WO6) of semi-molten metal 50 in which a solid phase component and a liquid phase component coexist, including a stage of casting the semi-molten meal 50 into a prescribed shape by "mold clamping" of a die 2. The casting stage WO2 (WO4, WO5 or WO6) is composed of a high-speed molding process W21 in which, after the semi-molten metal 50 is cast in a cavity 2c inside the die 2, the "mold clamping" of the die 2 is performed at high speed with some interference left and a high pressure molding process W22 in which, after the high speed molding process 21 is completed, the remaining interference is clamped by a higher pressure than the high-speed molding process W21. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、アルミニウム合金などの軽金属による半溶融金属を、高品質、かつ低コストにて鋳造する鋳造方法、及び鋳造装置の技術に関する。   The present invention relates to a casting method and a casting apparatus technology for casting a semi-molten metal made of a light metal such as an aluminum alloy at high quality and at low cost.

従来から、鋳型に溶融金属を加圧注入し、所望形状の製品を得る鋳造方法としてダイカスト法が知られている。
前記ダイカスト法においては、砂型などの鋳型の中に溶湯を流し込んで成形する重力鋳造法や、金型のキャビティ内に射出された溶湯に高圧を加えて成形凝固させるスクイズ鋳造法など、様々な手法が用いられている。
そして近年、これら様々な手法の中でも、凝固収縮による引け巣や偏析が少なく、低温鋳込のため金型寿命が向上するなどの特徴を有することから、固相成分と液相成分とが共存状態にある半溶融状態の金属材料を用いて鋳造を行うセミソリッドダイカスト法が注目されている。
Conventionally, a die casting method is known as a casting method for obtaining a product having a desired shape by pressurizing molten metal into a mold.
In the die casting method, there are various methods such as a gravity casting method in which a molten metal is poured into a mold such as a sand mold and a squeeze casting method in which a high pressure is applied to the molten metal injected into a mold cavity to form and solidify. Is used.
In recent years, among these various methods, there are few shrinkage cavities and segregation due to solidification shrinkage, and the mold life is improved due to low temperature casting, so the solid phase component and the liquid phase component coexist. The semi-solid die casting method in which casting is performed using a semi-molten metal material is attracting attention.

前記セミソリッドダイカスト法の具体的手法としては、例えばアルミニウム合金などの軽金属を材料として攪拌凝固により得られた半凝固金属を、直接ダイカストマシンの鋳込スリーブ(筒状に形成される、金属材料の投入部)に滴下し射出成形するレオキャスト法(Rheocasting)や、攪拌凝固により得られた固体状の連鋳棒を必要量切断し、再加熱することで得られた半溶融金属を、ダイカストマシンの鋳込スリーブに挿入して射出成形するチクソキャスト法(Thixocasting)が知られている。
そして、これら両手法の内、レオキャスト法については、半凝固金属の製造サイクルが長い、チクソキャスト法に比べて装置全体が大掛かりなものとなり設備費用が嵩張る、などの問題点も多く、チクソキャスト法が用いられることが多い。
As a specific method of the semi-solid die casting method, for example, a semi-solid metal obtained by stirring and solidification using a light metal such as an aluminum alloy as a material is directly cast into a casting sleeve of a die casting machine (a metallic material formed in a cylindrical shape). Die-casting machine for semi-molten metal obtained by dropping a required amount of solid cast rod obtained by dropping and injection molding into the charging part) and injection molding, and reheating. There has been known a thixocasting method in which it is inserted into a cast sleeve and injection molded.
Of these two methods, the rheocast method has many problems such as a long semi-solid metal production cycle and a large equipment as compared to the thixocast method, which increases equipment costs. The method is often used.

ところで、チクソキャスト法を行う場合、前述の通り、半溶融金属からなる金属材料を鋳込スリーブ内に投入し、プッシャーによって押出す(射出する)ことで、前記金属材料を金型キャビティ内に充填させることとなる。
ここで、鋳込スリーブとキャビティとは、金型内部に形成されるゲート(金型外部とキャビティとを連通する孔部)を介して連通されることから、鋳込スリーブ内に投入された金属材料がキャビティ内に到達するまでの流動距離が長くなる。
その結果、金属材料は、これら鋳込スリーブ、ゲート、キャビティの内部を順に移動するに従い、空気や塵などを巻き込み、内部欠陥を引き起こすことが多かった。
By the way, when the thixocasting method is performed, as described above, a metal material made of a semi-molten metal is put into a casting sleeve and extruded (injected) by a pusher to fill the metal cavity into the mold cavity. Will be allowed to.
Here, since the casting sleeve and the cavity communicate with each other through a gate (a hole communicating the mold exterior and the cavity) formed inside the mold, the metal introduced into the casting sleeve The flow distance until the material reaches the cavity is increased.
As a result, the metal material often entrains air and dust as it moves through the casting sleeve, gate, and cavity, causing internal defects.

また、金属材料の流動距離が長くなることで、キャビティ内に到達する前に該金属材料の温度低下が発生し、部分的に凝固が進行することとなる。
その結果、プッシャーによる金属材料への圧力伝搬が鈍くなり、その分過剰な圧力が必要となることから、設備全体として嵩張るものとなっていた。
In addition, since the flow distance of the metal material is increased, the temperature of the metal material is decreased before reaching the cavity, and the solidification partially proceeds.
As a result, the pressure propagation to the metal material by the pusher becomes dull, and an excessive pressure is required accordingly, so that the entire equipment becomes bulky.

さらに、設備レイアウトなどの諸条件により、キャビティは主に、水平に配設される鋳込スリーブの下流側端部(プッシャーによる金属材料の押出し方向側端部)において、上方に向かって延出するようにして配設されることから、鋳込スリーブ内における金属材料の射出方向と、ゲートを介したキャビティまでの金属材料の流動方向と、が略直角に交わることとなる。
その結果、金属材料を押出すためにプッシャーが必要とする圧力は過剰となり、設備全体として嵩張るものとなっていた。
Further, depending on various conditions such as the equipment layout, the cavity mainly extends upward at the downstream end portion (the end portion in the direction of pushing out the metal material by the pusher) of the horizontally disposed casting sleeve. Therefore, the injection direction of the metal material in the casting sleeve and the flow direction of the metal material to the cavity through the gate intersect at a substantially right angle.
As a result, the pressure required by the pusher to extrude the metal material becomes excessive, and the entire equipment becomes bulky.

そこで、このような点を改善するための技術として、以下の「特許文献1」、及び「特許文献2」に示される様々な技術が提案されている。
例えば、「特許文献1」では、溶湯を注入した金型に一次加圧力を加えながら冷却して半凝固状態の半成形品を鋳造し、該半成形品を金型から取り出すことなく、該金型に一次加圧力よりも更に大きな二次加圧力を加えながら、前記半成形品の少なくとも一部を塑性変形させて成形品を製造する技術が開示されている。
Therefore, as techniques for improving such a point, various techniques shown in the following “Patent Document 1” and “Patent Document 2” have been proposed.
For example, in “Patent Document 1”, a mold into which a molten metal is poured is cooled while applying a primary pressure, and a semi-solid product is cast in a semi-solid state, and the mold is removed without removing the semi-molded product from the mold. A technique is disclosed in which a molded product is manufactured by plastically deforming at least a part of the semi-molded product while applying a secondary pressure greater than the primary pressure to the mold.

また、「特許文献2」では、キャビティ内に溶湯を高速充填し、ダイカスト鋳造により略最終製品形状に近い一次加工品を成形するダイカスト工程と、該一次加工品を固相率30乃至70%の半溶融状態でもって最終製品の寸法・形状にプレス成形するプレス工程と、からなる金属成形方法に関する技術が開示されている。   Further, in “Patent Document 2”, a die casting process in which a molten metal is filled at high speed in a cavity and a primary processed product close to the shape of a final product is formed by die casting, and the primary processed product has a solid phase ratio of 30 to 70%. There is disclosed a technique relating to a metal forming method comprising a pressing step of press forming to the size and shape of the final product in a semi-molten state.

特開2005−74461号公報JP 2005-74461 A 特開平5−305409号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-305409

このような、前記「特許文献1」、及び「特許文献2」による技術を用いれば、セミソリッドダイカスト法を実施するにあたり、より高品質な鋳造製品を低コストにて得ることができるようにも思われる。   By using the techniques according to the “Patent Document 1” and “Patent Document 2”, it is possible to obtain a higher-quality cast product at a low cost when the semi-solid die casting method is performed. Seem.

しかし、前記「特許文献1」における技術では、半凝固状態における半成形品において、金型と常に接触する表層部では、内部に比べて凝固が進行し、流動が停止する領域が発生することとなる。よって、前記半成形品の内部では流動の乱れが発生し、湯境や、空気の巻き込みなどの内部欠陥が生じ、高品質な鋳造製品を得ることは困難である。   However, in the technique in the above-mentioned “Patent Document 1”, in a semi-molded product in a semi-solidified state, in the surface layer portion that is always in contact with the mold, solidification proceeds compared to the inside, and a region where the flow stops is generated. Become. Therefore, flow disturbance occurs inside the semi-molded product, causing internal defects such as a hot water boundary and air entrainment, and it is difficult to obtain a high-quality cast product.

また、前記「特許文献2」における技術では、ダイカスト工程と、プレス工程と、を各々別個の金型によって行うこととしているため、設備全体として嵩張るとともに、これら工程間内で一次加工品を移動させる際に、該一次加工品が酸化などの汚染を受ける可能性も高く、表層面酸化膜の巻き込みによる内部欠陥が生じ、高品質な鋳造製品を得ることは困難である。   Moreover, in the technique in the above-mentioned “Patent Document 2”, since the die casting process and the pressing process are each performed by separate dies, the entire equipment is bulky and the primary processed product is moved between these processes. At this time, there is a high possibility that the primary processed product is contaminated by oxidation or the like, and internal defects are caused by the entrapment of the surface oxide film, and it is difficult to obtain a high-quality cast product.

本発明は、以上のような改善点に鑑みてなされたものであり、チクソキャスト法によるアルミニウム合金などの軽金属による半溶融金属を、高品質、かつ低コストにて鋳造する鋳造方法、及び鋳造装置の技術の提供を課題とする。   The present invention has been made in view of the above improvements, and a casting method and casting apparatus for casting a semi-molten metal made of a light metal such as an aluminum alloy by a thixocast method at high quality and at low cost. The issue is to provide the technology.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項1においては、固相成分と液相成分とが共存する半溶融金属の鋳造方法であって、金型を「型締め」することで半溶融金属を所定の形状に鋳造する工程を備え、前記工程は、金型内部のキャビティに半溶融金属が投入された後、幾分かの締め代を残して前記金型の「型締め」を行う型締め工程と、前記型締め工程の終了後、前記型締め工程よりも高圧にて、残りの締め代を型締めする高圧成形工程と、により構成されるものである。   That is, according to claim 1, a method of casting a semi-molten metal in which a solid phase component and a liquid phase component coexist, and the step of casting the semi-molten metal into a predetermined shape by “clamping” a mold. And the step includes: a mold clamping step for performing “clamping” of the mold while leaving some clamping allowance after the semi-molten metal is charged into the cavity inside the mold; and the mold clamping step After the completion of the above, a high-pressure molding step of clamping the remaining clamping allowance at a higher pressure than the mold clamping step.

請求項2においては、前記型締め工程は、前記高圧成形工程よりも高速にて、前記金型の「型締め」を行うものである。   According to a second aspect of the present invention, the mold clamping process “clamps” the mold at a higher speed than the high-pressure molding process.

請求項3においては、前記キャビティ内部の雰囲気は、半溶融金属が前記キャビティに投入される前より、不活性ガスによって置換され、前記型締め工程においては、前記不活性ガスの前記キャビティ内部への出入量を調整することで、前記キャビティの内面と、前記半溶融金属の表層面と、の間に発生する背圧を調整するものである。   According to a third aspect of the present invention, the atmosphere inside the cavity is replaced with an inert gas before the semi-molten metal is put into the cavity, and in the mold clamping step, the inert gas flows into the cavity. The back pressure generated between the inner surface of the cavity and the surface of the semi-molten metal is adjusted by adjusting the amount of entry and exit.

請求項4においては、前記型締め工程において、「型締め」される前記金型には、型締め・型開き方向への振動が付与されるものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the mold clamping step, vibration in the mold clamping / die opening direction is applied to the mold to be “clamped”.

請求項5においては、前記型締め工程において、「型締め」される前記金型には、型締め・型開き方向への振動が付与され、前記背圧の調整は、前記金型に型締め方向への振動が付与されるタイミングと、半溶融金属の予め定められた部位における断面変化の程度と、に基づき、前記不活性ガスの前記キャビティ内部への出入量を調整するものである。   In claim 5, in the mold clamping step, the mold to be “clamped” is subjected to vibration in a mold clamping / mold opening direction, and the adjustment of the back pressure is performed by clamping the mold. The amount of the inert gas flowing into and out of the cavity is adjusted based on the timing at which the vibration in the direction is applied and the degree of cross-sectional change of the semi-molten metal at a predetermined portion.

請求項6においては、固相成分と液相成分とが共存する半溶融金属の鋳造装置であって、キャビティ内に投入された半溶融金属を所定の形状に鋳造する金型を備え、前記金型は固定金型と可動金型と、により構成されるとともに、前記可動金型が前記固定金型に向かって相対移動することで、前記金型は「型締め」され、前記可動金型には、幾分かの締め代を残して前記金型の「型締め」を行う型締め手段と、前記型締め手段による「型締め」の終了後、前記型締め手段よりも高圧にて連続的に圧力を付加しつつ、残りの締め代を「型締め」する高圧成形手段と、が設けられるものである。   6. A semi-molten metal casting apparatus in which a solid phase component and a liquid phase component coexist, comprising: a mold for casting a semi-molten metal charged into a cavity into a predetermined shape; The mold is composed of a fixed mold and a movable mold, and the mold is “clamped” by moving the movable mold relative to the fixed mold. The mold clamping means for performing “clamping” of the mold with some clamping allowance, and after the “clamping” by the mold clamping means, continuously at a higher pressure than the mold clamping means. And high pressure molding means for “clamping” the remaining clamping allowance while applying pressure to.

請求項7においては、前記型締め手段は、前記高圧成形手段よりも高速にて、前記金型の「型締め」を行うものである。   According to a seventh aspect of the present invention, the mold clamping unit performs “clamping” of the mold at a higher speed than the high pressure molding unit.

請求項8においては、前記金型には、半溶融金属が前記キャビティに投入される前より、前記キャビティ内部の雰囲気を不活性ガスに置換する背圧調整手段が備えられ、前記型締め手段による「型締め」の実行中においては、前記背圧調整手段によって前記不活性ガスの前記キャビティ内部への出入量を調整することで、前記キャビティの内面と、前記半溶融金属の表層面と、の間に発生する背圧を調整するものである。   In claim 8, the mold is provided with back pressure adjusting means for substituting the atmosphere inside the cavity with an inert gas before the semi-molten metal is put into the cavity. During the execution of “clamping”, the back pressure adjusting means adjusts the inflow / outflow amount of the inert gas into the cavity so that the inner surface of the cavity and the surface layer surface of the semi-molten metal It adjusts the back pressure generated between them.

請求項9においては、前記金型には、加振機構が設けられ、前記型締め手段によって、前記可動金型を前記固定金型に向かって相対移動する際は、前記加振機構によって前記可動金型に、型締め・型開き方向への振動が付与されるものである。   According to a ninth aspect of the present invention, the mold is provided with a vibration mechanism, and when the movable mold is relatively moved toward the fixed mold by the mold clamping unit, the movable mechanism is moved by the vibration mechanism. The mold is given vibration in the direction of clamping and opening.

請求項10においては、前記金型には、加振機構が設けられ、前記型締め手段によって、前記可動金型を前記固定金型に向かって相対移動する際は、前記加振機構によって前記可動金型に、型締め・型開き方向への振動が付与されるとともに、前記背圧の調整は、前記金型に型締め方向への振動が付与されるタイミングと、半溶融金属の予め定められた部位における断面変化の程度と、に基づき、前記不活性ガスの前記キャビティ内部への出入量を調整するものである。   According to a tenth aspect of the present invention, the mold is provided with a vibration mechanism, and when the movable mold is relatively moved toward the fixed mold by the mold clamping unit, the movable mechanism is moved by the vibration mechanism. Vibration in the mold clamping / die opening direction is applied to the mold, and the adjustment of the back pressure is determined in advance by the timing at which vibration in the mold clamping direction is applied to the mold and the semi-molten metal. The amount of the inert gas flowing into and out of the cavity is adjusted based on the degree of cross-sectional change in the region.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

即ち、本発明における半溶融金属の鋳造方法、及び半溶融金属の鋳造装置に拠れば、チクソキャスト法によるアルミニウム合金などの軽金属による半溶融金属を、高品質、かつ低コストにて鋳造することができる。   That is, according to the semi-molten metal casting method and semi-molten metal casting apparatus of the present invention, it is possible to cast a semi-molten metal made of a light metal such as an aluminum alloy by a thixocast method at high quality and at low cost. it can.

本発明の第一実施例に係る半溶融金属の鋳造工程を具備する、成形工程の全体を示した工程図。The process figure which showed the whole shaping | molding process which comprises the casting process of the semi-molten metal which concerns on 1st Example of this invention. 第一実施例において、鋳造される製品の肉厚と、半溶融状態の金属の流動長と、の関係を異なる成形速度(型締め速度)ごとに示したグラフ。The graph which showed the relationship between the thickness of the product cast in 1st Example, and the flow length of the metal of a semi-molten state for every different molding speed (clamping speed). 本発明の第二実施例に係る半溶融金属の鋳造工程を具備する、成形工程の全体を示した工程図。The process figure which showed the whole shaping | molding process which comprises the casting process of the semi-molten metal which concerns on 2nd Example of this invention. 第二実施例において、半溶融金属の鋳造工程に用いられる金型の一例を示した図であり、(a)は金型が開いた状態を示した断面図、(b)は金型が閉じた状態を示した断面図。In 2nd Example, it is the figure which showed an example of the metal mold | die used for the casting process of a semi-molten metal, (a) is sectional drawing which showed the state which the metal mold | die opened, (b) is a metal mold | die closed. Sectional drawing which showed the state. 第二実施例において、閉じた状態の金型によって押圧される半溶融金属の近傍を示した拡大断面図。The expanded sectional view which showed the vicinity of the semi-molten metal pressed by the metal mold | die of a closed state in 2nd Example. 本発明の第三実施例に係る半溶融金属の鋳造工程を具備する、成形工程の全体を示した工程図。The process figure which showed the whole shaping | molding process which comprises the casting process of the semi-molten metal which concerns on the 3rd Example of this invention. 第三実施例において、半溶融金属の鋳造工程に用いられる金型の一例を示した断面図。Sectional drawing which showed an example of the metal mold | die used for the casting process of a semi-molten metal in a 3rd Example. 第三実施例において、閉じた状態の金型によって押圧される半溶融金属の近傍を示した拡大断面図。The expanded sectional view which showed the vicinity of the semi-molten metal pressed by the metal mold | die of a closed state in 3rd Example. 本発明の第四実施例に係る半溶融金属の鋳造工程を具備する、成形工程の全体を示した工程図。The process figure which showed the whole forming process which comprises the casting process of the semi-molten metal which concerns on 4th Example of this invention. 第四実施例において、半溶融金属の鋳造工程に用いられる金型の一例を示した図であり、(a)は金型が開いた状態を示した断面図、(b)は金型が閉じた状態を示した断面図。In 4th Example, it is the figure which showed an example of the metal mold | die used for the casting process of a semi-molten metal, (a) is sectional drawing which showed the state which the metal mold | die opened, (b) is a metal mold | die closed. Sectional drawing which showed the state. 第四実施例において用いられる鋳造装置の一例を示した全体断面図。Whole sectional drawing which showed an example of the casting apparatus used in 4th Example. 第四実施例において用いられる鋳造装置の動作を示した図であり、(a)は高速成形時の状態を示した全体断面図、(b)は高圧成形時の状態を示した全体断面図。It is the figure which showed operation | movement of the casting apparatus used in 4th Example, (a) is the whole sectional drawing which showed the state at the time of high speed shaping | molding, (b) is the whole sectional drawing which showed the state at the time of high pressure forming. 第四実施例において用いられる、金型内の背圧に関する制御方法を示したフローチャート。The flowchart which showed the control method regarding the back pressure in a metal mold | die used in 4th Example.

次に、発明の実施の形態を説明する。   Next, embodiments of the invention will be described.

[半溶融金属の成形工程W100]
まず、本発明に係る半溶融金属の鋳造方法を具現化する鋳造工程W02(第一実施例)を備えた、半溶融金属の成形工程W100全体の概要について、図1を用いて説明する。
[Semi-molten metal forming step W100]
First, an outline of the entire semi-molten metal forming step W100 including a casting step W02 (first embodiment) that embodies the semi-molten metal casting method according to the present invention will be described with reference to FIG.

なお、本実施例において鋳造の対象とする半溶融金属とは、固相成分と液相成分とが共存する状態からなる金属であり、一般的に他の溶融金属や固体金属などに対して異なる特徴を有する。   The semi-molten metal to be cast in the present embodiment is a metal having a solid phase component and a liquid phase component coexisting, and is generally different from other molten metals and solid metals. Has characteristics.

即ち、半溶融金属の変形抵抗(材料を変形させるために必要な応力)は、固相率によって若干変化するものの、固体金属に比べればその値はかなり小さい。よって、半溶融金属は、固体金属に比べて比較的小さい荷重による型締め力(金型に充填される金属材料の圧力に抗して、金型を閉じておくために加えられる力)により鋳造を行うことができる。   That is, the deformation resistance of the semi-molten metal (stress necessary for deforming the material) varies slightly depending on the solid phase ratio, but is considerably smaller than that of the solid metal. Therefore, semi-molten metal is cast by mold clamping force (force applied to keep the mold closed against the pressure of the metal material filled in the mold) by a relatively small load compared to solid metal. It can be performed.

一方、半溶融金属の凝固収縮については、内在する液相成分のみに着眼して考慮すればよい。よって、固相率によって若干変化するものの、同等の体積を有する溶融金属に比べれば、半溶融金属の凝固収縮率はかなり小さい。従って、溶融金属に比べて、半溶融金属では、僅かな凝固収縮分に対応する量を補給することで、凝固収縮によって発生する亀裂や内部欠陥を、容易に回避することができる。   On the other hand, the solidification shrinkage of the semi-molten metal may be considered by focusing only on the inherent liquid phase component. Therefore, although slightly changing depending on the solid phase rate, the solidification shrinkage rate of the semi-molten metal is considerably smaller than that of the molten metal having the same volume. Therefore, cracks and internal defects generated by solidification shrinkage can be easily avoided by replenishing an amount corresponding to a small amount of solidification shrinkage in semi-molten metal as compared with molten metal.

このような半溶融金属の特徴を踏まえた上で、以下第一乃至第四実施例として詳述する鋳造工程W02、W04、W05、W06は、高品質、かつ低コストからなる半溶融金属の鋳造を可能とするものである。   Based on such characteristics of the semi-molten metal, the casting steps W02, W04, W05, and W06, which will be described in detail as the first to fourth embodiments below, are high-quality and low-cost castings of the semi-molten metal. Is possible.

本実施例における半溶融金属の成形工程W100は、主に前工程W01と、鋳造工程W02と、後工程W03と、によって構成される。
前工程W01は実際に鋳造を行う金型に、半溶融金属を供給するための工程である。
具体的には、前工程W01では、主に半溶融金属の入荷や、該半溶融金属の加熱(予め定められた加工温度にまで半溶融金属を加熱する)や、加熱された半溶融金属の金型への搬送などが行われる。
The semi-molten metal forming step W100 in the present embodiment is mainly composed of a pre-process W01, a casting process W02, and a post-process W03.
The pre-process W01 is a process for supplying a semi-molten metal to a mold for actual casting.
Specifically, in the pre-process W01, mainly the arrival of the semi-molten metal, the heating of the semi-molten metal (heating the semi-molten metal to a predetermined processing temperature), the heating of the semi-molten metal Transport to the mold is performed.

鋳造工程W02は、前工程W01によって搬送された半溶融金属を金型に投入し、該金型によって実際に鋳造する工程である。
なお、鋳造工程W02は、後述のように高速成形工程W21と、高圧成形工程W22と、により構成される。
The casting process W02 is a process in which the semi-molten metal transported in the previous process W01 is put into a mold and actually cast by the mold.
The casting process W02 includes a high-speed molding process W21 and a high-pressure molding process W22 as will be described later.

後工程W03は、鋳造工程W02によって中間製品に鋳造された半溶融金属を、最終的な製品に仕上げるための工程である。
具体的には、後工程W03では、主に金型からの中間製品の取り出しや、該中間製品の冷却や、該中間製品に固着する余分な突起物の切除などが行われる。
The post-process W03 is a process for finishing the semi-molten metal cast into the intermediate product by the casting process W02 into a final product.
Specifically, in the post-process W03, mainly the removal of the intermediate product from the mold, the cooling of the intermediate product, the excision of extra protrusions fixed to the intermediate product, and the like are performed.

このような一連の工程(前工程W01、鋳造工程W02、後工程W03)を踏むことで、固相成分と液相成分とが共存する半溶融金属は、最終的な製品に仕上げられる。   By performing such a series of steps (pre-process W01, casting process W02, and post-process W03), the semi-molten metal in which the solid phase component and the liquid phase component coexist is finished into a final product.

[半溶融金属の鋳造工程W02(第一実施例)]
次に、本実施例における半溶融金属の鋳造工程W02(第一実施例)の詳細について、図1、及び図2を用いて説明する。
[Semi-molten metal casting process W02 (first embodiment)]
Next, details of the semi-molten metal casting step W02 (first embodiment) in the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図1に示すように、鋳造工程W02は半溶融金属を所定の形状に鋳造する工程であり、高速成形工程W21と、高圧成形工程W22と、により構成される。
高速成形工程W21は、幾分かの締め代を残して金型の「型締め」を行う型締め工程であり、高速度の成形速度、即ち高速度の型締め速度によって、金型の「型締め」を行う工程である。
As shown in FIG. 1, the casting process W02 is a process of casting a semi-molten metal into a predetermined shape, and includes a high-speed molding process W21 and a high-pressure molding process W22.
The high-speed molding process W21 is a mold clamping process in which the mold is “clamped” while leaving some clamping allowance, and the mold “mold” is controlled by a high molding speed, that is, a high mold clamping speed. It is a process of performing “tightening”.

つまり、例えば鋳造工程W02において用いられる金型が、固定金型と、該固定金型に対して相対移動可能な可動金型と、により構成される場合、金型内部のキャビティに半溶融金属が投入された後、これら固定金型、及び可動金型が合致する(「型締め」する)際の、可動金型の相対移動に関する速度を高速度にて行うのである。   That is, for example, when the mold used in the casting process W02 is composed of a fixed mold and a movable mold that can move relative to the fixed mold, a semi-molten metal is placed in the cavity inside the mold. After the loading, when the fixed mold and the movable mold are matched (“clamping”), the speed related to the relative movement of the movable mold is performed at a high speed.

ここで、図2を用いて、成形速度(型締め速度)が異なる場合の、「製品の肉厚」と、半溶融金属の「流動長」と、の各々の関係について説明する。
なお、「製品の肉厚」とは、半溶融金属がキャビティ(金型内で鋳造品とほぼ同一形状を有し、金属材料が流れ込む空間)内で凝固して形成された製品の肉厚を示すものであり、キャビティ内の隙間を意味する。また、「流動長」とはキャビティ内への半溶融金属の充填位置から、該半溶融金属の流れの流動末端までの距離を示す。
Here, the relationship between the “product thickness” and the “flow length” of the semi-molten metal when the molding speed (clamping speed) is different will be described with reference to FIG.
“Product thickness” means the thickness of the product formed by solidification of the semi-molten metal in the cavity (the space in which the metal material flows, having almost the same shape as the cast product in the mold). It is shown and means a gap in the cavity. The “flow length” indicates the distance from the filling position of the semi-molten metal into the cavity to the flow end of the flow of the semi-molten metal.

一般的に、半溶融金属における「製品の肉厚」と、「流動長」と、の関係においては、「製品の肉厚」が厚くなるに従って「流動長」も長くなる。即ち、キャビティ内の隙間が広がるに従って半溶融金属は流れやすくなり、該半溶融金属は充填位置からより離れた流動末端にまで到達するようになる。   Generally, in the relationship between “product thickness” and “flow length” in semi-molten metal, “flow length” increases as “product thickness” increases. That is, as the gap in the cavity increases, the semi-molten metal becomes easier to flow, and the semi-molten metal reaches the flow end that is further away from the filling position.

ここで、「製品の肉厚」を一定として成形速度(型締め速度)を変化させると、成形速度(型締め速度)が速くなるに従って「流動長」も長くなる。
即ち、図2に示すように、例えば、「製品の肉厚」が本図中の「A」となる場合に着目すると、従来の油圧プレス機などに採用される成形速度(型締め速度、約0.03m/S)を示すグラフ(a)に対して、グラフ(b)からグラフ(f)に示すように、徐々に成形速度(型締め速度)を速くしていくと、「流動長」も徐々に長くなることが分かる。(なお、図2に示す成形速度(型締め速度)の大小関係は、(a)<(b)<(c)<(d)<(e)<(f)である。)
Here, if the molding speed (clamping speed) is changed while keeping the “product thickness” constant, the “flow length” increases as the molding speed (clamping speed) increases.
That is, as shown in FIG. 2, for example, when attention is paid to the case where “product thickness” is “A” in the figure, a molding speed (clamping speed, about approx. When the molding speed (clamping speed) is gradually increased as shown in the graph (b) to the graph (f) with respect to the graph (a) indicating 0.03 m / S), the “flow length” It turns out that it becomes long gradually. (Note that the size relationship of the molding speed (clamping speed) shown in FIG. 2 is (a) <(b) <(c) <(d) <(e) <(f)).

一方、金型のキャビティ内に投入された直後の半溶融金属は、外部への熱量の放出量が少なく変形抵抗も小さい。   On the other hand, the semi-molten metal immediately after being put into the mold cavity has a small amount of heat released to the outside and a small deformation resistance.

このようなことから、本実施例においては、鋳造工程W02の初期段階に、型締め工程としての高速成形工程W21を設け、例えば約1.0m/Sからなる高速の成形速度(型締め速度)により金型の「型締め」を行うこととしている。その結果、本実施例における鋳造工程W02では、別段金型に高圧の荷重を付加することなく、製品の薄肉部(キャビティの隙間が狭い部位)に十分に充填することが可能な、半溶融金属の流動性を確保することとしている。   For this reason, in this embodiment, a high-speed molding process W21 as a mold clamping process is provided in the initial stage of the casting process W02. For example, a high molding speed (clamping speed) of about 1.0 m / S is provided. Therefore, the mold is “clamped”. As a result, in the casting process W02 in the present embodiment, the semi-molten metal that can sufficiently fill the thin wall portion of the product (where the gap between the cavities is narrow) without applying a high-pressure load to the separate mold. To ensure liquidity.

従って、高速成形工程W21においては、別段金型に高圧の荷重を付加することもないため、その分設備を簡素化し、鋳造装置全体としてコンパクト化を図ることができるのである。   Therefore, in the high-speed molding process W21, since a high-pressure load is not applied to the separate mold, the equipment can be simplified correspondingly and the entire casting apparatus can be made compact.

高速成形工程W21により、幾分かの締め代を残して金型の「型締め」が終了すれば、引き続き高圧成形工程W22が行われる。
高圧成形工程W22は、従来の油圧プレス機などに採用される圧力以上の圧力(例えば、約50MPa以上)によって金型の「型締め」を行う工程であり、前記高圧成形工程W22によって残りの締め代分が「型締め」され、金型の「型締め」が完了する。
If the “clamping” of the mold is completed while leaving some clamping allowance in the high-speed molding process W21, the high-pressure molding process W22 is continuously performed.
The high-pressure forming step W22 is a step of performing “clamping” of the mold with a pressure (for example, about 50 MPa or more) higher than the pressure employed in a conventional hydraulic press machine, and the remaining high-pressure forming step W22. The cost is “clamped” and the “clamping” of the mold is completed.

このように、本実施例においては、鋳造工程W02の後期段階に高圧成形工程W22を設け、初期段階における高速成形工程W21から高圧成形工程W22に連続的に切換えることで、製品の薄肉部に関する半溶融金属の未充填を防止するようになっている。   As described above, in this embodiment, the high pressure molding process W22 is provided in the latter stage of the casting process W02, and the high speed molding process W21 in the initial stage is continuously switched to the high pressure molding process W22. It prevents the unfilling of the molten metal.

即ち、金型の「型締め」を行う際は、少なくとも半溶融金属の表層面の一部が、常にキャビティの内側面と接触することとなる。よって、半溶融金属に内在する熱量は、徐々にキャビティの内側面を介して金型に奪われていくことから、半溶融金属の固相率も徐々に増加し、鋳造工程W02の後期段階においては、半溶融金属の変形抵抗も大きなものとなる。   That is, when performing “clamping” of the mold, at least a part of the surface layer of the semi-molten metal always comes into contact with the inner surface of the cavity. Therefore, the amount of heat inherent in the semi-molten metal is gradually taken away by the mold through the inner surface of the cavity, so that the solid phase ratio of the semi-molten metal also gradually increases, and in the latter stage of the casting process W02 The deformation resistance of the semi-molten metal is also large.

このような変形抵抗の増大した半溶融金属に対して、高圧成形工程W22による高圧力によって金型の「型締め」を行うことで、キャビティの隙間が狭い部位であっても、確実に半溶融金属を充填することが出来るのである。   By semi-melting such a semi-molten metal with increased deformation resistance by high pressure in the high-pressure forming process W22, the mold is surely semi-melted even in a narrow cavity space. It can be filled with metal.

また、高圧成形工程W22によって高圧力を安定的に保持しつつ金型に付加することで、半溶融金属における最終凝固部(半溶融金属全体における、最後に凝固する領域)の凝固収縮によって発生した空隙にも容易にメタル補給を行うことができる。
よって、鋳造時の半溶融金属に発生する引け巣などの内部欠陥を、効果的に防止することができ、高品質な鋳造製品を得ることができる。
Moreover, it was generated due to solidification shrinkage of the final solidified portion in the semi-molten metal (the last solidified region in the entire semi-molten metal) by adding to the mold while stably maintaining a high pressure by the high-pressure forming step W22. Metal can be easily supplied to the gap.
Therefore, internal defects such as shrinkage cavities generated in the semi-molten metal during casting can be effectively prevented, and a high-quality cast product can be obtained.

なお、高圧成形工程W22における成形速度(型締め速度)については、高速、低速の何れかに限定されるものではないが、安定した高圧力を金型に付加するべく、低速に行うことが好ましい。
換言すれば、高速成形工程W21は、高圧成形工程W22に比べて高速にて、前記金型の「型締め」を行うことが好ましい。
The molding speed (clamping speed) in the high-pressure molding process W22 is not limited to either high speed or low speed, but it is preferable to perform at a low speed in order to apply a stable high pressure to the mold. .
In other words, the high-speed molding step W21 preferably “clamps” the mold at a higher speed than the high-pressure molding step W22.

このように、本実施例における鋳造工程W02は、型締め工程としての高速成形工程W21と、該高速成形工程W21に対して成形圧力が高い高圧成形工程W22と、の二段階の工程により構成するため、溶融金属に比べて変形抵抗の大きな半溶融金属であっても製品の薄肉部(キャビティの隙間が狭い部位)に対する「流動長」を十分に確保することが可能となり、薄肉製品の鋳造についても容易に対応することができるのである。   Thus, the casting process W02 in the present embodiment is configured by two-stage processes, that is, a high-speed molding process W21 as a mold clamping process and a high-pressure molding process W22 having a higher molding pressure than the high-speed molding process W21. Therefore, even for semi-molten metal, which has a large deformation resistance compared to molten metal, it is possible to secure a sufficient “flow length” for the thin-walled part of the product (where the cavity gap is narrow). Can be easily handled.

[半溶融金属の鋳造工程W04(第二実施例)]
次に、本実施例における半溶融金属の鋳造工程W04(第二実施例)の詳細について、図3乃至図5を用いて説明する。
なお、便宜上、図4、及び図5の上下方向を金型2の上下方向と規定して、以下説明する。
[Semi-molten metal casting process W04 (second embodiment)]
Next, details of the semi-molten metal casting step W04 (second embodiment) in the present embodiment will be described with reference to FIGS.
For convenience, the vertical direction in FIGS. 4 and 5 is defined as the vertical direction of the mold 2 and will be described below.

図3に示すように、本実施例における鋳造工程W04は、前述の第一実施例における鋳造工程W02と同じく、型締め工程としての高速成形工程W21と、高圧成形工程W22とにより構成されるとともに、前記高速成形工程W21の実行前、及び実行中において、金型内雰囲気制御P41を行うこととしている。   As shown in FIG. 3, the casting process W04 in the present embodiment is composed of a high-speed molding process W21 as a mold clamping process and a high-pressure molding process W22 as in the casting process W02 in the first embodiment described above. The mold atmosphere control P41 is performed before and during the high-speed molding step W21.

また、鋳造工程W04の前後には、前述の第一実施例と同じく前工程W01と、後工程W03と、が各々設けられ、これら前工程W01と、鋳造工程W04と、後工程W03と、により半溶融金属の成形工程W200が構成される。   Also, before and after the casting process W04, a pre-process W01 and a post-process W03 are respectively provided as in the first embodiment, and the pre-process W01, the cast process W04, and the post-process W03 are respectively provided. A semi-molten metal forming step W200 is configured.

なお、高速成形工程W21と高圧成形工程W22、及び前工程W01と後工程W03については、既に前述の第一実施例において説明しているため、以下の説明については省略する。   Note that the high-speed molding step W21 and the high-pressure molding step W22, and the pre-step W01 and the post-step W03 have already been described in the above-described first embodiment, and thus the following description is omitted.

金型内雰囲気制御P41は、主に不活性ガス置換制御P42と、背圧制御P43と、により構成される。
不活性ガス置換制御P42は、金型のキャビティ内部における雰囲気を不活性ガスに置換する制御であり、高速成形工程W21の実行前に行われる。
The mold atmosphere control P41 mainly includes an inert gas replacement control P42 and a back pressure control P43.
The inert gas replacement control P42 is control for replacing the atmosphere inside the cavity of the mold with an inert gas, and is performed before the execution of the high-speed molding step W21.

即ち、不活性ガス置換制御P42は、半溶融金属が金型のキャビティ内へ投入される前に行われ、不活性ガス置換制御P42によってキャビティ内の雰囲気が完全に不活性ガスに置換された後に、半溶融金属がキャビティ内に投入され、高速成形工程W21による金型の「型締め」が開始されるようになっている。   That is, the inert gas replacement control P42 is performed before the semi-molten metal is introduced into the cavity of the mold, and after the atmosphere in the cavity is completely replaced with the inert gas by the inert gas replacement control P42. The semi-molten metal is put into the cavity, and the “clamping” of the mold by the high-speed molding process W21 is started.

このような不活性ガス置換制御P42を高速成形工程W21の実行前に行うことで、本実施例における鋳造工程W04では、鋳造時におけるキャビティ内に投入された半溶融金属の酸化などの汚染を効果的に抑制し、高品質な鋳造製品が得られるようになっている。   By performing such inert gas replacement control P42 before execution of the high-speed forming step W21, in the casting step W04 in this embodiment, contamination such as oxidation of the semi-molten metal introduced into the cavity during casting is effective. Therefore, high-quality cast products can be obtained.

即ち、キャビティ内への投入の際に発生した半溶融金属の酸化領域については、投入後のキャビティ内の雰囲気が既に不活性ガスによって置換されているため、更に拡大することもなく、半溶融金属の表層面酸化膜の巻き込みによる欠陥の発生を低減することができ、高品質な鋳造製品が得られるのである。   That is, with respect to the oxidation region of the semi-molten metal generated at the time of charging into the cavity, the atmosphere in the cavity after the charging has already been replaced by the inert gas, so that the semi-molten metal is not further expanded. The occurrence of defects due to the inclusion of the surface oxide film can be reduced, and a high-quality cast product can be obtained.

背圧制御P43は、金型の「型締め」を行う際に、該金型のキャビティの内側面と、半溶融金属の表層面と、の間に発生する背圧を制御するものであり、高速成形工程W21が開始された後、高圧成形工程W22に切換わるまで継続的に行われる。   The back pressure control P43 controls the back pressure generated between the inner surface of the mold cavity and the surface layer of the semi-molten metal when performing the "clamping" of the mold. After the high-speed molding process W21 is started, the process is continuously performed until the high-pressure molding process W22 is switched to.

具体的には、図4(a)に示すように、鋳造工程W04にて用いられる金型2は、鋳造装置の固定フレームなどに固設される固定金型2Bと、該固定金型2Bに対して相対移動(昇降移動)可能に具備される可動金型2Aと、により構成され、これら両金型2A・2Bの互いに向かい合う平面には、各々凹凸部2a・2bが形成されている。   Specifically, as shown in FIG. 4A, the mold 2 used in the casting process W04 includes a fixed mold 2B fixed to a fixed frame or the like of the casting apparatus, and the fixed mold 2B. The movable mold 2A is provided so as to be capable of relative movement (up-and-down movement). The concave and convex portions 2a and 2b are formed on the planes of the molds 2A and 2B facing each other.

そして、図4(b)に示すように、可動金型2Aが固定金型2Bに対して相対移動(昇降移動)し、これら両金型2A・2Bが合致する(「型締め」する)ことで、前記凹凸部2a・2bによってキャビティ2cが形成され、事前に固定金型2Bの凹部2bに投入されていた半溶融金属50が、キャビティ2cの形状に沿って鋳造されるようになっている。   Then, as shown in FIG. 4 (b), the movable mold 2A moves relative to the fixed mold 2B (moves up and down), and these molds 2A and 2B match ("clamp"). Thus, the cavity 2c is formed by the concavo-convex portions 2a and 2b, and the semi-molten metal 50 previously charged in the concave portion 2b of the fixed mold 2B is cast along the shape of the cavity 2c. .

一方、固定金型2Bには凹部2bの内面側と、固定金型2Bの外面側と、を連通する複数(本実施例においては二箇所)の連通孔2d・2eが形成され、これら連通孔2d・2eごとに、キャビティ2c内に不活性ガスを供給するための供給経路(図示せず)と、キャビティ2c内より金型2外部に排出するための排出経路(図示せず)と、が各々連通される。
そして、これら供給経路と排出経路とは、流量、圧力に関する調整弁を介して、不活性ガスを貯溜するボンベ(或いは、工場ライン上に設置される不活性ガスの供給源)と、各々連結される。
On the other hand, the fixed mold 2B is formed with a plurality (two in this embodiment) of communication holes 2d and 2e that communicate the inner surface side of the recess 2b and the outer surface side of the fixed mold 2B. For each of 2d and 2e, there are a supply path (not shown) for supplying an inert gas into the cavity 2c and a discharge path (not shown) for discharging the cavity 2c from the mold 2 to the outside of the mold 2. Each communicates.
The supply path and the discharge path are respectively connected to a cylinder for storing the inert gas (or an inert gas supply source installed on the factory line) via a regulating valve for flow rate and pressure. The

そして、高速成形工程W21の実行中には、ボンベから不活性ガスを連通孔2d・2e内に圧送することで、キャビティ2c内に不活性ガスが吹き込まれ、半溶融金属50の表層面と、キャビティ2cの内面と、の間に発生する背圧を加圧し、或いは逆に、キャビティ2c内部に存在する不活性ガスを金型2外部に排出し、ボンベに戻すことで、前記背圧を減圧するようになっている。   And during the execution of the high-speed forming step W21, the inert gas is blown into the cavity 2c by pumping the inert gas from the cylinder into the communication holes 2d and 2e, and the surface layer surface of the semi-molten metal 50, The back pressure generated between the inner surface of the cavity 2c is increased, or conversely, the back pressure is reduced by discharging the inert gas existing inside the cavity 2c to the outside of the mold 2 and returning it to the cylinder. It is supposed to be.

即ち、図5に示すように、高速成形工程W21の実行中では、半溶融金属50は可動金型2Aの凸部2aによって上面を急速に押圧され、下方に急激に流動することとなる。
そのため、半溶融金属50の下面と、固定金型2Bの凹部2bの内面と、の間には、空気層が発生し、キャビティ2c内の空気層の抜けにくい箇所、つまり、前述した製品の薄肉部(キャビティ2cの隙間が狭い部位)では、前記空気層が空気溜り30となって停滞し、半溶融金属50が更に下方(凹部2bの底部)へ流動するのを妨げることとなる。
That is, as shown in FIG. 5, during the execution of the high-speed forming step W21, the semi-molten metal 50 is rapidly pressed on the upper surface by the convex portion 2a of the movable mold 2A and rapidly flows downward.
Therefore, an air layer is generated between the lower surface of the semi-molten metal 50 and the inner surface of the concave portion 2b of the fixed mold 2B, that is, a portion where the air layer is difficult to escape in the cavity 2c, that is, the thin wall of the product described above. In the portion (the portion where the gap between the cavities 2c is narrow), the air layer becomes an air reservoir 30 and stagnates, preventing the semi-molten metal 50 from flowing further downward (bottom of the recess 2b).

一方、製品の厚肉部(キャビティ2cの隙間が広い部位)では、前記空気層は、該半溶融金属50の表層面と、凹部2bの内面と、の間に発生する僅かな隙間を介して、金型2の外部に難なく放出されるため、半溶融金属50と固定金型2Bの凹部2bの内面との間に、前記空気溜り30に示すような背圧が立たない状態となる。
そのため、半溶融金属50内において、流動抵抗が低い液相成分のみが下方(凹部2bの底部)へ押出され、固相成分との乖離が部分的に生じることとなる。
On the other hand, in the thick part of the product (where the gap of the cavity 2c is wide), the air layer passes through a slight gap generated between the surface of the semi-molten metal 50 and the inner surface of the recess 2b. Since it is released to the outside of the mold 2 without difficulty, a back pressure as shown in the air reservoir 30 is not established between the semi-molten metal 50 and the inner surface of the recess 2b of the fixed mold 2B.
Therefore, in the semi-molten metal 50, only the liquid phase component having a low flow resistance is extruded downward (the bottom of the recess 2b), and a deviation from the solid phase component occurs partially.

そこで、このような現象を防止するため、高速成形工程W21の実行中は背圧制御P43を行い、凹部2bにおける製品の薄肉部(キャビティ2cの隙間が狭い部位)と連通する連通孔2eを介して、不活性ガスをボンベ内に吸引することで、空気溜り30の発生を防ぎ、半溶融金属50が十分下方(凹部2bの底部)へ流動するようになっている。   Therefore, in order to prevent such a phenomenon, back pressure control P43 is performed during execution of the high-speed molding step W21, and through the communication hole 2e that communicates with the thin portion of the product (the portion where the cavity 2c is narrow) in the recess 2b. By sucking the inert gas into the cylinder, the air pool 30 is prevented from being generated, and the semi-molten metal 50 flows sufficiently downward (bottom of the recess 2b).

また同時に、高速成形工程W21の実行中は背圧制御P43を行い、凹部2bにおける製品の厚肉部(キャビティ2cの隙間が広い部位)と連通する連通孔2dを介して、不活性ガスをボンベより吹き込むことで、半溶融金属50の表層面と、凹部2bの内面と、の間に適度の背圧を立て、液相成分と固相成分との部分的な乖離を生じさせないようになっている。   At the same time, back pressure control P43 is performed during execution of the high-speed molding step W21, and the inert gas is bombarded through the communication hole 2d communicating with the thick part of the product in the recess 2b (the part where the gap of the cavity 2c is wide). By blowing more, an appropriate back pressure is established between the surface layer surface of the semi-molten metal 50 and the inner surface of the recess 2b, so that a partial divergence between the liquid phase component and the solid phase component does not occur. Yes.

つまり、本実施例においては、背圧制御P43により、高速成形工程W21の実行中に前記不活性ガスの前記金型2外部への出入量を調整することで、前記キャビティ2cの内面と、前記半溶融金属50の表層面と、の間に発生する背圧を調整することとしている。   In other words, in the present embodiment, the back pressure control P43 adjusts the amount of the inert gas that flows into and out of the mold 2 during the high-speed molding step W21, so that the inner surface of the cavity 2c, The back pressure generated between the surface layer of the semi-molten metal 50 is adjusted.

このように、背圧制御P43を高速成形工程W21の実行に合わせて行うことで、製品の薄肉部(キャビティ2cの隙間が狭い部位)に対する半溶融金属50の「流動長」を十分に確保するとともに、製品の厚肉部(キャビティ2cの隙間が広い部位)に対する液相成分と固相成分との部分的な乖離を抑制することが可能となり、高品質な鋳造製品を得ることができる。   Thus, by performing the back pressure control P43 in accordance with the execution of the high-speed forming step W21, the “flow length” of the semi-molten metal 50 with respect to the thin portion of the product (the portion where the gap of the cavity 2c is narrow) is sufficiently ensured. At the same time, it is possible to suppress a partial divergence between the liquid phase component and the solid phase component with respect to the thick part of the product (the portion where the gap of the cavity 2c is wide), and a high-quality cast product can be obtained.

なお、本実施例においては、複数の連通孔2d・2eごとに、不活性ガスに関する供給・排出経路が各々連通される構成としているが、これに限定されるものではない。
即ち、例えばキャビティ2cの形状により、部分的に不活性ガスの供給・排出を区別する必要がない場合は、複数の連通孔2d・2eに対して、不活性ガスに関する共通の供給・排出経路がされる構成としてもよい。
つまり、キャビティ2cの形状において、製品の薄肉部のみが複数箇所設けられる場合、或いは製品の厚肉部のみが複数箇所設けられる場合などは、高速成形工程W21の実行に合わせて、これら複数箇所に対して同時に不活性ガスの供給、或いは排出を行えばよく、複数の連通孔2d・2eに対して、不活性ガスに関する共通の供給・排出経路がされる構成としてもよい。
In the present embodiment, the supply / discharge paths related to the inert gas are communicated with each other for each of the plurality of communication holes 2d and 2e. However, the present invention is not limited to this.
That is, for example, when it is not necessary to partially distinguish the supply / discharge of the inert gas due to the shape of the cavity 2c, a common supply / discharge path related to the inert gas is provided for the plurality of communication holes 2d, 2e. It is good also as a structure to be made.
That is, in the shape of the cavity 2c, when only a plurality of thin parts of the product are provided, or when only a plurality of thick parts of the product are provided, the plurality of places are provided in accordance with the execution of the high-speed molding process W21. In contrast, the inert gas may be supplied or discharged simultaneously, and a common supply / discharge path related to the inert gas may be provided for the plurality of communication holes 2d and 2e.

また、背圧制御P43に用いられる不活性ガスの供給手段、即ち、連通孔2d・2eや図示せぬボンベなどについては、前述の金型内雰囲気制御P41に用いられる不活性ガスの供給手段と共通のものとしてもよい。   In addition, the inert gas supply means used for the back pressure control P43, that is, the communication holes 2d and 2e and the cylinders (not shown) are the same as the inert gas supply means used for the mold internal atmosphere control P41. It may be common.

[半溶融金属の鋳造工程W05(第三実施例)]
次に、本実施例における半溶融金属の鋳造工程W05(第三実施例)の詳細について、図6乃至図8を用いて説明する。
なお、便宜上、図7、及び図8の上下方向を金型2の上下方向と規定して、以下説明する。
[Semi-molten metal casting process W05 (third embodiment)]
Next, details of the semi-molten metal casting step W05 (third embodiment) in the present embodiment will be described with reference to FIGS.
For convenience, the vertical direction in FIGS. 7 and 8 is defined as the vertical direction of the mold 2 and will be described below.

図6に示すように、本実施例における鋳造工程W05は、前述の第一実施例における鋳造工程W02と同じく、型締め工程としての高速成形工程W21と、高圧成形工程W22とにより構成されるとともに、前記高速成形工程W21の実行中において、金型加振制御P51を行うこととしている。   As shown in FIG. 6, the casting process W05 in the present embodiment is composed of a high-speed molding process W21 as a mold clamping process and a high-pressure molding process W22 as in the casting process W02 in the first embodiment described above. The mold vibration control P51 is performed during the execution of the high-speed molding step W21.

また、鋳造工程W05の前後には、前述の第一実施例と同じく前工程W01と、後工程W03と、が各々設けられ、これら前工程W01と、鋳造工程W05と、後工程W03と、により半溶融金属の成形工程W300が構成される。   Also, before and after the casting process W05, a pre-process W01 and a post-process W03 are respectively provided in the same manner as in the first embodiment, and the pre-process W01, the casting process W05, and the post-process W03 are respectively provided. A semi-molten metal forming step W300 is configured.

なお、高速成形工程W21と高圧成形工程W22、及び前工程W01と後工程W03については、既に前述の第一実施例において説明しているため、以下の説明については省略する。   Note that the high-speed molding step W21 and the high-pressure molding step W22, and the pre-step W01 and the post-step W03 have already been described in the above-described first embodiment, and thus the following description is omitted.

金型加振制御P51は、金型の「型締め」を行う際に、該金型に型締め方向に小刻みに振動する衝撃力を加える制御であり、高速成形工程W21が開始された後、高圧成形工程W22に切換わるまで継続的に行われる。   The mold vibration control P51 is a control for applying an impact force that oscillates in small steps in the mold clamping direction when the mold is "clamped". After the high-speed molding process W21 is started, It continues until it switches to the high pressure molding process W22.

具体的には、図7に示すように、金型加振制御P51を行う加振機構7は、主にカム板14や、加振ロッド15や、ハウジング16などにより構成され、前記加振機構7の下部には可動金型2Aが固設されるとともに、該可動金型2Aの直下には固定金型2Bが配設される。   Specifically, as shown in FIG. 7, the vibration mechanism 7 that performs the mold vibration control P51 is mainly composed of a cam plate 14, a vibration rod 15, a housing 16, and the like, and the vibration mechanism A movable mold 2A is fixed to the lower portion of the sheet 7, and a fixed mold 2B is disposed immediately below the movable mold 2A.

なお、前述の鋳造工程W04(第二実施例)と同様に、本実施例における鋳造工程W05にて用いられる金型2は、鋳造装置の固定フレームなどに固設される固定金型2Bと、該固定金型2Bに対して相対移動(昇降移動)可能に具備される可動金型2Aと、により構成される。   Similar to the above-described casting process W04 (second embodiment), the mold 2 used in the casting process W05 in the present embodiment is a fixed mold 2B fixed to a fixed frame or the like of the casting apparatus, The movable mold 2A is configured to be movable relative to the fixed mold 2B (moving up and down).

カム板14は円盤部材から形成され、その平面部には中心に対して偏心した位置に貫通孔14aが穿孔される。
カム板14は鋳造装置に具備される昇降フレーム4の上方において、貫通孔14aの軸心方向が水平方向(昇降フレーム4の昇降移動方向に対して直行する方向)となるようにして配設されるとともに、前記貫通孔14aには、図示せぬサーボモータの出力軸が貫設される。そして、該サーボモータの駆動力によりカム板14は回転駆動されるようになっている。
つまり、カム板14は、その外周形状が、回転中心となる貫通孔14aから外周縁部までの距離が連続的に変化する円弧形状に形成されている。
The cam plate 14 is formed of a disk member, and a through hole 14a is formed in a flat portion of the cam plate 14 at a position eccentric to the center.
The cam plate 14 is disposed above the elevating frame 4 provided in the casting apparatus so that the axial center direction of the through hole 14a is a horizontal direction (a direction perpendicular to the elevating movement direction of the elevating frame 4). In addition, an output shaft of a servo motor (not shown) is provided in the through hole 14a. The cam plate 14 is rotationally driven by the driving force of the servo motor.
That is, the outer peripheral shape of the cam plate 14 is formed in an arc shape in which the distance from the through hole 14a serving as the rotation center to the outer peripheral edge portion continuously changes.

ハウジング16は筒状部材からなり、昇降フレーム4の平面視中央部において、軸心方向が上下方向となるようにして嵌設される。
また、ハウジング16の下端部には、平面視中央部に貫通孔が形成される板状部材19が固設され、該貫通孔はハウジング16の内径寸法と同等に形成されるとともに、前記板状部材19はハウジング16と同軸上に固設される。
The housing 16 is formed of a cylindrical member, and is fitted in the central portion of the lifting frame 4 so that the axial direction is the vertical direction.
In addition, a plate-like member 19 having a through-hole formed in the central portion in plan view is fixed to the lower end portion of the housing 16, and the through-hole is formed to have the same inner diameter as the housing 16. The member 19 is fixed coaxially with the housing 16.

加振ロッド15は棒状部材から形成され、ハウジング16の内径部に上下摺動(昇降フレーム4の昇降移動方向)可能に挿入される。
また、加振ロッド15の上端面には、カム板14の外縁下端部が線接触される一方、該加振ロッド15の下端部には可動金型2Aが、一側面に形成される凸部2aを下方に向けて固設される。
The vibration rod 15 is formed of a rod-like member, and is inserted into the inner diameter portion of the housing 16 so as to be slidable up and down (in the up-and-down movement direction of the lifting frame 4).
The lower end of the outer edge of the cam plate 14 is in line contact with the upper end surface of the excitation rod 15, while the movable mold 2 </ b> A is formed on one side of the lower end portion of the excitation rod 15. 2a is fixed downward.

加振ロッド15の上端部には、他の部位に比べて拡径された段部15aが形成され、該段部15aの下面と、ハウジング16の上面と、の間には、コイルバネなどからなる付勢手段17が、前記加振ロッド15と同軸上に配設される。そして、該付勢手段17によって、加振ロッド15は常に上方に付勢されている。これにより、加振ロッド15の上端面は常にカム板14の下端面に圧接している。   A step portion 15a having a diameter larger than that of other portions is formed at the upper end portion of the vibration rod 15, and a coil spring or the like is formed between the lower surface of the step portion 15a and the upper surface of the housing 16. The urging means 17 is disposed coaxially with the excitation rod 15. The oscillating rod 15 is always urged upward by the urging means 17. Thus, the upper end surface of the excitation rod 15 is always in pressure contact with the lower end surface of the cam plate 14.

そして、前述のサーボモータが回転駆動すると、カム板14は貫通孔14aの軸心を回転中心として回転されることとなり、該カム板14の外縁下端部の位置は上下方向に連続して変位されることとなる。   When the servo motor is driven to rotate, the cam plate 14 is rotated about the axis of the through hole 14a, and the position of the lower end portion of the outer edge of the cam plate 14 is continuously displaced in the vertical direction. The Rukoto.

その結果、カム板14の外縁下端部の変位動作に同調して、加振ロッド15も上下方向に小刻みに摺動されることとなる。
つまり、カム板14の外縁下端部の位置が貫通孔14aから離れる方向へ変位する間は、加振ロッド15はカム板14により付勢手段17の付勢力に抗して下方へ摺動し、カム板14の外縁下端部の位置が貫通孔14aへ近づく方向へ変位する間は、加振ロッド15は付勢手段17の付勢力により上方へ摺動する。
As a result, in synchronization with the displacement operation of the lower edge portion of the outer edge of the cam plate 14, the excitation rod 15 is also slid in the vertical direction.
That is, while the position of the outer edge lower end portion of the cam plate 14 is displaced in the direction away from the through hole 14a, the excitation rod 15 slides downward against the biasing force of the biasing means 17 by the cam plate 14, While the position of the lower end portion of the outer edge of the cam plate 14 is displaced in the direction approaching the through hole 14 a, the excitation rod 15 slides upward by the urging force of the urging means 17.

この加振ロッド15の下方摺動、及び上方摺動はカム板14の回転動作に伴って交互に繰り返され、これにより加振ロッド15は上下に振動することとなる。
そして、加振ロッド15の下端部に設けられる可動金型2Aには、該加振ロッド15の振動が伝達され、衝撃力となって付加されるようになっている。
The downward sliding and upward sliding of the vibration rod 15 are alternately repeated as the cam plate 14 rotates, and the vibration rod 15 vibrates up and down.
The vibration of the vibration rod 15 is transmitted to the movable mold 2A provided at the lower end of the vibration rod 15, and is applied as an impact force.

なお、後述のとおり、昇降フレーム4の下面には板状部材19が貼設され、該板状部材19と可動金型2Aとの間には、皿ばねなどからなる付勢手段21が介装されている。
そして、高速成形工程W21の実行中においては、前記付勢手段21によって、可動金型2Aは常に下向き(可動金型2Aが昇降フレーム4側から離れる方向)に付勢され、板状部材19と、可動金型2Aとの間に、幾分かの間隙が確保されるようになっている。
As will be described later, a plate-like member 19 is affixed to the lower surface of the elevating frame 4, and a biasing means 21 made of a disc spring or the like is interposed between the plate-like member 19 and the movable mold 2A. Has been.
During the execution of the high-speed molding step W21, the urging means 21 always urges the movable mold 2A downward (in the direction in which the movable mold 2A moves away from the elevating frame 4 side). Some clearance is secured between the movable mold 2A.

このような加振機構7による金型加振制御P51を、高速成形工程W21の実行に合わせて行うことで、製品の薄肉部(キャビティ2cの隙間が狭い部位)に対する半溶融金属50の「流動長」を十分に確保することが可能となり、高品質な鋳造製品を得ることができる。   By performing the mold vibration control P51 by the vibration mechanism 7 in accordance with the execution of the high-speed forming step W21, the “flow of the semi-molten metal 50 to the thin portion of the product (the portion where the gap of the cavity 2c is narrow) is performed. It is possible to sufficiently secure the “length”, and a high-quality cast product can be obtained.

即ち、図8に示すように、高速成形工程W21の実行中では、半溶融金属50上部の表層面は可動金型2Aの凸部2aと常に接触されるため、該半溶融金属50の内部に比べて奪われる熱量(図8に示す矢印X)は大きく、冷却効果により凝固が進行しやすい。
よって、半溶融金属50上部の表層面においては、部分的に流動が停止する領域(流動停止箇所)が発生し、該半溶融金属50内部の上部の表層面近傍では、流動の乱れ(図8に示す矢印Y)が発生し、「湯境」や「空気の巻き込み」などの内部欠損が発生しやすくなる。
That is, as shown in FIG. 8, during the execution of the high-speed forming step W21, the surface layer of the upper part of the semi-molten metal 50 is always in contact with the convex portion 2a of the movable mold 2A. The amount of heat taken away (arrow X shown in FIG. 8) is large, and solidification tends to proceed due to the cooling effect.
Therefore, a region where the flow partially stops (flow stop portion) is generated on the surface of the upper surface of the semi-molten metal 50, and the flow disturbance is generated in the vicinity of the upper surface of the semi-molten metal 50 (FIG. 8). The arrow Y) shown in FIG. 2 occurs, and internal defects such as “bath” and “air entrainment” tend to occur.

そこで、高速成形工程W21の実行中においては、金型加振制御P51により、可動金型2Aに対して加振ロッド15の振動を伝達し、この振動による衝撃力を型締め・型開き方向(下降・上昇方向)に付加することで、半溶融金属50上部の表層面は、可動金型2Aの凸部2aと常に動的に接触することなり、半溶融金属50上部の表層面における流動停止箇所を、極力低減することができる。   Therefore, during the execution of the high-speed molding process W21, the vibration of the vibration rod 15 is transmitted to the movable mold 2A by the mold vibration control P51, and the impact force due to this vibration is transmitted to the mold clamping / die opening direction ( The surface layer on the upper surface of the semi-molten metal 50 is always in dynamic contact with the convex portion 2a of the movable mold 2A. Locations can be reduced as much as possible.

つまり、金型2への付加荷重を低圧にて行う高速成形工程W21であっても、加振ロッド15の振動による衝撃力を可動金型2Aに加えることで、後の高圧成形工程W22に匹敵する型締め力を金型2に与えることが可能となる。   That is, even in the high-speed molding process W21 in which an additional load is applied to the mold 2 at a low pressure, the impact force generated by the vibration of the vibration rod 15 is applied to the movable mold 2A, which is comparable to the subsequent high-pressure molding process W22. The clamping force to be applied can be applied to the mold 2.

よって、半溶融金属50上部の表層面において凝固の進行し始めた領域においても、「流動長」を十分に確保し、該半溶融金属50の内部欠損の発生を防止することができ、高品質な鋳造製品を得ることができる。   Therefore, even in the region where solidification has started to progress on the surface of the upper surface of the semi-molten metal 50, the “flow length” can be sufficiently ensured, and the occurrence of internal defects in the semi-molten metal 50 can be prevented. Can be obtained.

なお、より効果的には、可動金型2Aに付加する衝撃力は、振幅を小さくし、かつ振動数を大きくする方が、一打当たりの可動金型2Aと、半溶融金属50と、の接触時間を短くすることができるため望ましい。   More effectively, the impact force applied to the movable mold 2A is such that the smaller the amplitude and the greater the frequency, the more the movable mold 2A per stroke and the semi-molten metal 50 This is desirable because the contact time can be shortened.

また、このように、高速成形工程W21における可動金型2Aの下降動作(型締め動作)に加えて、加振機構7により衝撃力を可動金型2Aに加えることで、可動金型2Aの下降動作(型締め動作)を行うために必要となる昇降機構本体の容量を小さく抑えることが可能となり、鋳造装置全体として、コンパクト化を図ることができる。   Further, in addition to the lowering operation (clamping operation) of the movable mold 2A in the high-speed molding step W21 as described above, the impact force is applied to the movable mold 2A by the vibration mechanism 7, thereby lowering the movable mold 2A. The capacity of the lifting mechanism body required for performing the operation (clamping operation) can be reduced, and the entire casting apparatus can be made compact.

[半溶融金属の鋳造工程W06(第四実施例)]
次に、本実施例における半溶融金属の鋳造工程W06(第四実施例)の詳細について、図9乃至図13を用いて説明する。
なお、便宜上、図10の上下方向を金型2の上下方向と、また図11、及び図12の上下方向を鋳造装置1の上下方向と規定して、以下説明する。
[Semi-molten metal casting process W06 (fourth embodiment)]
Next, details of the semi-molten metal casting step W06 (fourth embodiment) in this embodiment will be described with reference to FIGS.
For convenience, the vertical direction in FIG. 10 is defined as the vertical direction of the mold 2, and the vertical direction in FIGS. 11 and 12 is defined as the vertical direction of the casting apparatus 1.

図9に示すように、本実施例における鋳造工程W06は、前述の第一実施例における鋳造工程W02と同じく、型締め工程としての高速成形工程W21と、高圧成形工程W22とにより構成されるとともに、前記高速成形工程W21の実行前、及び実行中において、前述の第二実施例における金型内雰囲気制御P41を行い、かつ前記高速成形工程W21の実行中において、前述の第三実施例における金型加振制御P51を行うこととしている。   As shown in FIG. 9, the casting process W06 in this embodiment is composed of a high-speed molding process W21 as a mold clamping process and a high-pressure molding process W22 in the same manner as the casting process W02 in the first embodiment described above. Before and during the execution of the high-speed molding step W21, the mold atmosphere control P41 in the second embodiment is performed, and during the execution of the high-speed molding step W21, the metal mold in the third embodiment is performed. The mold excitation control P51 is performed.

また、鋳造工程W06の前後には、前述の第一実施例と同じく前工程W01と、後工程W03と、が各々設けられ、これら前工程W01と、鋳造工程W06と、後工程W03と、により半溶融金属の成形工程W400が構成される。   Also, before and after the casting process W06, a pre-process W01 and a post-process W03 are respectively provided in the same manner as in the first embodiment, and the pre-process W01, the cast process W06, and the post-process W03 are respectively provided. A semi-molten metal forming step W400 is configured.

なお、高速成形工程W21と高圧成形工程W22、及び前工程W01と後工程W03については、既に前述の第一実施例において説明しているため、以下の説明については省略する。   Note that the high-speed molding step W21 and the high-pressure molding step W22, and the pre-step W01 and the post-step W03 have already been described in the above-described first embodiment, and thus the following description is omitted.

本実施例における鋳造工程W06は、前述の第二、及び第三実施例における金型内雰囲気制御P41、及び金型加振制御P51を同時に兼ね備えることで、より高品質な鋳造製品を得ることを可能としたものである。   The casting process W06 in the present embodiment is to simultaneously obtain the mold atmosphere control P41 and the mold vibration control P51 in the second and third embodiments described above to obtain a higher quality cast product. It is possible.

即ち、図10(a)に示すように、高速成形工程W21の実行中に、金型加振制御P51のみを単独で行う場合、金型2内部に形成されるキャビティ2cの形状の如何によれば、半溶融金属50に混在する液相成分が顕著に押出され、固相成分との乖離が部分的に生じることがある。   That is, as shown in FIG. 10A, when only the mold vibration control P51 is performed alone during execution of the high-speed molding step W21, it depends on the shape of the cavity 2c formed inside the mold 2. For example, the liquid phase component mixed in the semi-molten metal 50 may be significantly extruded, and the deviation from the solid phase component may partially occur.

つまり、図10(b)に示すように、キャビティ2cの形状において、比較的隙間の広い領域では、半溶融金属50の表層面は容易に流れ込み易く、該半溶融金属50の断面変化(図10(b)において、矢印Zにて示される半溶融金属50の部位に関する断面積の変化)も激しい。このような半溶融金属50の部位では、自重によって液相成分が固相成分と乖離し、絞り出される現象が発生しやすい。
そして、このような現象は、金型加振制御P51によって衝撃力を可動金型2Aに与える場合には顕著に表れることとなる。
That is, as shown in FIG. 10B, in the shape of the cavity 2c, the surface layer surface of the semi-molten metal 50 easily flows in a region having a relatively wide gap, and the cross-sectional change of the semi-molten metal 50 (FIG. 10). In (b), the change in the cross-sectional area regarding the portion of the semi-molten metal 50 indicated by the arrow Z) is also severe. In such a portion of the semi-molten metal 50, the liquid phase component is separated from the solid phase component due to its own weight, and the phenomenon of being squeezed out easily occurs.
Such a phenomenon becomes prominent when an impact force is applied to the movable mold 2A by the mold excitation control P51.

このような半溶融金属50における部分的な液相成分と固相成分との乖離を防止するべく、本実施例においては、金型内雰囲気制御P41を同時に行うことで、前述の第二、及び第三実施例における鋳造工程W04・W05に比べてより高品質な鋳造製品を得ることとしているのである。   In this embodiment, in order to prevent such a partial separation between the liquid phase component and the solid phase component in the semi-molten metal 50, the above-described second and A higher quality cast product is obtained as compared with the casting steps W04 and W05 in the third embodiment.

[半溶融金属の鋳造装置1]
まず、本実施例における鋳造工程W06を実施する鋳造装置1の一例について、図11を用いて具体的に説明する。
[Semi-molten metal casting equipment 1]
First, an example of the casting apparatus 1 that performs the casting process W06 in the present embodiment will be specifically described with reference to FIG.

鋳造装置1は、主に金型2や、固定フレーム3や、昇降フレーム4や、高速昇降機構5・5や、高圧昇降機構6・6・・・や、加振機構7や、背圧制御装置20などにより構成される。
なお、金型2については前述の鋳造工程W04(第二実施例)によるものと、また、加振機構7については前述の鋳造工程W05(第三実施例)によるものと、構造を同じくするため、以下において詳細な説明は省略する。
The casting apparatus 1 mainly includes a mold 2, a fixed frame 3, a lifting frame 4, a high-speed lifting mechanism 5, 5, a high-pressure lifting mechanism 6, 6..., A vibration mechanism 7, and back pressure control. The apparatus 20 is configured.
The mold 2 has the same structure as that of the casting process W04 (second embodiment), and the vibration mechanism 7 has the same structure as that of the casting process W05 (third embodiment). Detailed description will be omitted below.

まず、固定フレーム3について説明する。
固定フレーム3は鋳造装置1の基部をなす部位であり、矩形状の筐体構造からなる。
固定フレーム3上面の平面視中央部には、金型2に具備される固定金型2Bが固設され、該固定金型2Bは一側面に形成される凹部2bが上方に向くようにして配設される。
First, the fixed frame 3 will be described.
The fixed frame 3 is a part forming the base of the casting apparatus 1 and has a rectangular housing structure.
A fixed mold 2B provided in the mold 2 is fixedly provided at a central portion of the upper surface of the fixed frame 3 in plan view, and the fixed mold 2B is arranged so that a concave portion 2b formed on one side faces upward. Established.

そして、固定金型2Bの周囲には、後述する複数の高速昇降機構5・5、及び高圧昇降機構6・6・・・が各々設けられ、これら高速昇降機構5・5、及び高圧昇降機構6・6・・・を介して、昇降フレーム4は固定フレーム3に対して相対移動(昇降移動)可能に、該固定フレーム3と連結される。   A plurality of high speed elevating mechanisms 5 and 5 and high pressure elevating mechanisms 6 and 6 to be described later are respectively provided around the fixed mold 2B. The high speed elevating mechanisms 5 and 5 and the high pressure elevating mechanism 6 are provided. Via 6 ..., the raising / lowering frame 4 is connected with this fixed frame 3 so that relative movement (up-and-down movement) is possible with respect to the fixed frame 3.

次に、昇降フレーム4について説明する。
昇降フレーム4は外力により撓みや捻れなどが生じないだけの十分な剛性を伴った矩形状の部材からなり、固定フレーム3の垂直上方に設けられる。
昇降フレーム4の平面視中央部には、前述した加振機構7が貫設され、該加振機構7の下端部には金型2に具備される可動金型2Aが、一側面に形成される凸部2aが下方に突設するようにして配設される。
Next, the lifting frame 4 will be described.
The elevating frame 4 is made of a rectangular member with sufficient rigidity so as not to be bent or twisted by an external force, and is provided vertically above the fixed frame 3.
The above-described vibration mechanism 7 penetrates through the central portion of the lifting frame 4 in a plan view, and a movable mold 2A included in the mold 2 is formed on one side surface at the lower end of the vibration mechanism 7. The protruding portion 2a is disposed so as to protrude downward.

昇降フレーム4の下面に貼設される板状部材19と可動金型2Aとの間には、皿ばねなどからなる付勢手段21が介装されている。そして、可動金型2Aに上向き(可動金型2Aが昇降フレーム4側へ近づく方向)の力が加わると、付勢手段21により可動金型2Aを下方へ付勢する力が生じるものとなっている。   Between the plate-like member 19 stuck on the lower surface of the elevating frame 4 and the movable mold 2A, a biasing means 21 made up of a disc spring or the like is interposed. When an upward force is applied to the movable mold 2A (a direction in which the movable mold 2A approaches the lifting frame 4 side), a force for biasing the movable mold 2A downward by the biasing means 21 is generated. Yes.

そして、後述する複数の高速昇降機構5・5、或いは高圧昇降機構6・6・・・によって、昇降フレーム4は昇降移動可能とされ、該昇降フレーム4が下降することで、可動金型2Aの凸部2aが固定金型2Bの凹部2bと合致され、これら両金型2A・2Bにより構成される金型2が「型締め」されるようになっている。   The lifting frame 4 can be moved up and down by a plurality of high-speed lifting mechanisms 5 and 5 or high-pressure lifting mechanisms 6 and 6 to be described later, and the lifting frame 4 is lowered to move the movable mold 2A. The convex part 2a is matched with the concave part 2b of the fixed mold 2B, and the mold 2 constituted by these two molds 2A and 2B is "clamped".

次に、高速昇降機構5について説明する。
高速昇降機構5は、前述の第二実施例に示すように、幾分かの締め代を残して金型2の「型締め」を行う型締め手段であり、昇降フレーム4の昇降移動を高速度にて行う高速成形手段として設けられる。そして、金型2の「型締め」の際は、まず高速昇降機構5により昇降フレーム4が下降され、その後、予め定められた位置において、後述の高圧昇降機構6に切り換わり、該高圧昇降機構6により昇降フレーム4が下降されるようになっている。
Next, the high speed elevating mechanism 5 will be described.
As shown in the second embodiment, the high-speed lifting mechanism 5 is a mold clamping unit that performs “clamping” of the mold 2 while leaving some clamping allowance. It is provided as a high speed molding means that performs at a speed. When the mold 2 is “clamped”, the elevating frame 4 is first lowered by the high speed elevating mechanism 5 and then switched to a high pressure elevating mechanism 6 described later at a predetermined position. The elevating frame 4 is lowered by 6.

高速昇降機構5は、主にサーボモータ11や、ボールネジ12などにより構成され、該サーボモータ11の出力軸11aと、該ボールネジ12のネジ部材12aと、が同軸状に配設されるとともに、これら出力軸11aと、ボールネジ12と、はカップリングなどからなる連結部材13を介して一体的に回転可能に連結される。   The high-speed elevating mechanism 5 is mainly composed of a servo motor 11 and a ball screw 12, and an output shaft 11a of the servo motor 11 and a screw member 12a of the ball screw 12 are coaxially arranged. The output shaft 11a and the ball screw 12 are connected to each other via a connecting member 13 made of a coupling or the like so as to be integrally rotatable.

また、固定フレーム3には、該固定フレーム3を上下垂直方向へ貫通する貫通孔3b・3bが、平面視において固定金型2Bを間に挟んだ二箇所(図11においては、一箇所についてのみ記載。)に穿孔される。   Further, in the fixed frame 3, through holes 3b and 3b penetrating the fixed frame 3 in the vertical direction are arranged at two locations (in FIG. 11, only one location) with the fixed mold 2B interposed therebetween. Description.)

そして、貫通孔3b・3bの下端部にはサーボモータ11・11が、出力軸11a・11aを上方に突出するようにして各々固設されるとともに、これら貫通孔3b・3bを介して、ボールネジ12・12のネジ部材12a・12aが、垂直上方に延出するようにして配設される。   Servo motors 11 and 11 are fixed to the lower end portions of the through holes 3b and 3b so that the output shafts 11a and 11a protrude upward, and through these through holes 3b and 3b, a ball screw is provided. 12 and 12 screw members 12a and 12a are arranged so as to extend vertically upward.

一方、昇降フレーム4には、該昇降フレーム4を上下垂直方向へ貫通する貫通孔4a・4aが、平面視にてネジ部材12a・12aが設けられる位置と同等の位置の二箇所(図11においては、一箇所についてのみ記載。)に穿孔され、該貫通孔4a・4aを介してボールネジ12・12のナット部材12b・12bが各々嵌設される。   On the other hand, in the elevating frame 4, through holes 4a and 4a penetrating the elevating frame 4 in the vertical direction are arranged at two positions (in FIG. 11) equivalent to the positions where the screw members 12a and 12a are provided in plan view. Is described in only one place.), And nut members 12b and 12b of the ball screws 12 and 12 are fitted through the through holes 4a and 4a, respectively.

そして、これらナット部材12b・12bの内径部にネジ部材12a・12aの上端部が各々挿入されることで、昇降フレーム4は、複数の昇降機構5・5を介して、固定フレーム3と相対移動(昇降移動)可能に連結される。   Then, by inserting the upper ends of the screw members 12a and 12a into the inner diameter portions of the nut members 12b and 12b, the elevating frame 4 is moved relative to the fixed frame 3 via the plurality of elevating mechanisms 5 and 5. It is connected so that it can be moved up and down.

次に、高圧昇降機構6について説明する。
高圧昇降機構6は、前述の第一実施例に示すように、昇降フレーム4の昇降移動を行う高圧成形手段として設けられるとともに、金型2の「型締め」の際に、該昇降フレーム4を介して可動金型2Aに高圧力による付加を与える高圧成形手段として設けられる機構であり、主に油圧シリンダー8や、油圧タンク9や、図示せぬ油圧制御機器類などにより構成される。
Next, the high pressure lifting mechanism 6 will be described.
As shown in the first embodiment, the high-pressure lifting mechanism 6 is provided as high-pressure forming means for moving the lifting frame 4 up and down, and the lifting frame 4 is moved when the mold 2 is “clamped”. This mechanism is provided as a high pressure molding means for applying a high pressure to the movable mold 2A, and is mainly configured by a hydraulic cylinder 8, a hydraulic tank 9, hydraulic control devices (not shown), and the like.

油圧シリンダー8は直線運動方式である既知の油圧シリンダーからなり、該油圧シリンダー8のピストンロッド8aの軸心方向が上下方向となるようにして、固定フレーム3に固設される。   The hydraulic cylinder 8 is a known hydraulic cylinder that is a linear motion system, and is fixed to the fixed frame 3 such that the axial center direction of the piston rod 8a of the hydraulic cylinder 8 is the vertical direction.

即ち、固定フレーム3の四隅(図11においては、一箇所についてのみ記載。)には、上下垂直方向に貫通する貫通孔3a・3a・・・が各々穿孔され、該貫通孔3a・3a・・・には、前記ピストンロッド8aと略同等の断面形状からなる貫通孔10aを有する筒状のブッシング10・10・・・が各々嵌設される。   That is, in the four corners of the fixed frame 3 (only one place is shown in FIG. 11), through-holes 3a, 3a,... Penetrating in the vertical direction are respectively drilled, and the through-holes 3a, 3a,. Are fitted with cylindrical bushings 10, 10... Each having a through hole 10a having a cross-sectional shape substantially equivalent to that of the piston rod 8a.

より詳しくは、これらブッシング10・10・・・は、貫通孔3a・3a・・・を介して、固定フレーム3の上面より上方へと延出するようにして設けられるとともに、前記ブッシング10・10・・・の下部は、固定フレーム3上面の裏面より下方に突設しないよう、該ブッシング10・10・・・の下端面と、固定フレーム3上面の裏面と、が略同一平面上に位置するようにして固設される。   More specifically, these bushings 10, 10... Are provided so as to extend upward from the upper surface of the fixed frame 3 through the through holes 3 a, 3 a, and the bushings 10, 10. The lower ends of the bushings 10, 10... And the back surface of the upper surface of the fixed frame 3 are located on substantially the same plane so that the lower part of the... It is fixed in this way.

そして、これらブッシング10・10・・・の下端部には、油圧シリンダー8・8・・・のシリンダチューブ8b・8b・・・が、該ブッシング10・10・・・と同軸上に各々固設され、該ブッシング10・10・・・の貫通孔10a・10a・・・には、油圧シリンダー8・8・・・のピストンロッド8a・8a・・・が、上下方向に摺動移動可能に挿設される。   The cylinder tubes 8b, 8b... Of the hydraulic cylinders 8, 8... Are fixed to the lower ends of these bushings 10. The piston rods 8a, 8a ... of the hydraulic cylinders 8, 8 ... are inserted into the through holes 10a, 10a ... of the bushings 10, 10 ... so as to be slidable in the vertical direction. Established.

このように、これら複数の高圧昇降機構6・6・・・に具備される油圧シリンダー8・8・・・は、固定フレーム3の上面よりピストンロッド8a・8a・・・が鉛直上方に向かって延出するようにして、前記固設フレーム3に各々固設される。また、これらピストンロッド8a・8a・・・の上端部は昇降フレーム4と連結され、該ピストンロッド8a・8a・・・が昇降移動することで、昇降フレーム4は、固定フレーム3に対して相対移動(昇降移動)するようになっている。   As described above, in the hydraulic cylinders 8, 8... Provided in the plurality of high-pressure lifting mechanisms 6, 6..., The piston rods 8 a, 8 a. Each is fixed to the fixed frame 3 so as to extend. Further, the upper ends of the piston rods 8a, 8a,... Are connected to the elevating frame 4, and the elevating frame 4 is moved relative to the fixed frame 3 by moving the piston rods 8a, 8a,. It moves (moves up and down).

そして、これら油圧シリンダー8・8・・・には、図示せぬ油圧ポンプや制御バルブなどからなる油圧制御機器類が、配管部材を介して各々配設されており、該油圧制御機器類の一つとして備えられるプレフィル弁によって、前記油圧シリンダー8・8・・・が、前述する高速昇降機構5・5の昇降動作に対して十分に追従して昇降動作することができるようになっている。   These hydraulic cylinders 8, 8... Are respectively provided with hydraulic control devices such as hydraulic pumps and control valves (not shown) via piping members. The hydraulic cylinders 8, 8... Can be moved up and down sufficiently following the lifting operation of the high-speed lifting mechanisms 5 and 5 described above.

油圧タンク9は、前記複数の油圧シリンダー8・8・・・によって用いられる作動油を貯溜しておくためのものであり、固定フレーム3内部の略中央付近に固設されるとともに、複数の配管部材9a・9a・・・(図11においては、一本の油圧シリンダー8に対してのみ記載。)を介して、前記油圧シリンダー8・8・・・と各々連通される。
つまり、本実施例においては、油圧タンク9を鋳造装置1の外部ではなく、固定フレーム3の内部に配設することで、鋳造装置1全体をコンパクトに構成するようにしている。
The hydraulic tank 9 is for storing hydraulic oil used by the plurality of hydraulic cylinders 8, 8... And is fixed near the center of the fixed frame 3 and a plurality of pipes. .. Are communicated with the hydraulic cylinders 8, 8... Via members 9 a, 9 a... (Only shown for one hydraulic cylinder 8 in FIG. 11).
That is, in the present embodiment, the entire casting apparatus 1 is made compact by disposing the hydraulic tank 9 inside the fixed frame 3 instead of outside the casting apparatus 1.

次に、加振機構7について説明する。
加振機構7は、前述の第三実施例に示すように、金型2の「型締め」を行う際に、加振ロッド15の上下振動による衝撃力を、可動金型2Aへ与えるためのものである。
Next, the vibration mechanism 7 will be described.
As shown in the third embodiment, the vibration mechanism 7 is used to apply an impact force due to vertical vibration of the vibration rod 15 to the movable mold 2A when the mold 2 is “clamped”. Is.

なお、加振機構7の駆動源については、サーボモータ(図11に図示せず)を採用していることから、該サーボモータの出力軸の回転数を変更することで、加振ロッド15における上下方向の振動数を自由に変更することができ、金型交換や気温の変化など、鋳造条件の変更に対して、容易に対応することができる。   Note that a servo motor (not shown in FIG. 11) is employed as the drive source of the vibration mechanism 7, so that the vibration rod 15 can be controlled by changing the rotation speed of the output shaft of the servo motor. The vibration frequency in the vertical direction can be freely changed, and it is possible to easily cope with changes in casting conditions such as mold replacement and temperature changes.

また、加振機構7の駆動源としてサーボモータを用いることで、出力軸の回転位置、つまり該出力軸に嵌設されるカム板14の回転位置についても、容易に把握することができ、後述のとおり、金型加振制御P51に同調して金型内雰囲気制御P41を容易に行うことができる。   Further, by using a servo motor as the drive source of the vibration mechanism 7, the rotational position of the output shaft, that is, the rotational position of the cam plate 14 fitted to the output shaft can be easily grasped, which will be described later. As described above, the mold atmosphere control P41 can be easily performed in synchronization with the mold vibration control P51.

次に、背圧制御装置20について説明する。
背圧制御装置20は、前述の第二実施例に示すように、金型2に形成されるキャビティ2c(図5を参照)内部の雰囲気を不活性ガスによって置換する(不活性ガス置換制御P42)とともに、半溶融金属50の鋳造時において、該半溶融金属50の表層面と、キャビティ2cの内面と、の間に発生する背圧を調整する(背圧制御P43)ための装置である。
Next, the back pressure control device 20 will be described.
As shown in the second embodiment, the back pressure control device 20 replaces the atmosphere inside the cavity 2c (see FIG. 5) formed in the mold 2 with an inert gas (inert gas replacement control P42). ) And a device for adjusting the back pressure generated between the surface of the semi-molten metal 50 and the inner surface of the cavity 2c (back pressure control P43).

なお本実施例における鋳造装置1は、不活性ガス置換制御P42と、背圧制御P43と、を共通の背圧制御装置20によって行うこととしているが、これら両制御P42・P43を各々別個の背圧制御装置によって行うような構成としてもよい。   The casting apparatus 1 in the present embodiment performs the inert gas replacement control P42 and the back pressure control P43 by the common back pressure control apparatus 20, but both these controls P42 and P43 are performed separately. It is good also as a structure performed by a pressure control apparatus.

背圧制御装置20は、主な構成を上述の鋳造工程W04(第二実施例)におけるものと同等に形成される。
即ち、背圧制御装置20は、主に不活性ガスを貯溜するボンベ20a・20aや、金型2(本実施例においては固定金型2B)に形成される連通孔2d・2eと、ボンベ20a・20aと、を各々繋ぐ配管部材20b・20bなどにより構成される。
The back pressure control device 20 has a main configuration equivalent to that in the above-described casting step W04 (second embodiment).
That is, the back pressure control device 20 includes cylinders 20a and 20a that mainly store inert gas, communication holes 2d and 2e formed in the mold 2 (in this embodiment, the fixed mold 2B), and cylinders 20a. -It is comprised by piping member 20b * 20b etc. which each connect 20a.

そして、上述の第二実施例に示すように、半溶融金属50を金型2のキャビティ2c内(本実施例においては、固定金型2Bの凹部2b内)に投入する前に、ボンベ20a・20a内に貯溜される不活性ガスを、配管部材20b・20bを介して連通孔2d・2d内に吹き込むことで、金型2のキャビティ2c内部の雰囲気は、不活性ガスによって置換されることになる。   As shown in the second embodiment, before the semi-molten metal 50 is put into the cavity 2c of the mold 2 (in this embodiment, into the recess 2b of the fixed mold 2B), the cylinder 20a. By blowing the inert gas stored in 20a into the communication holes 2d and 2d through the piping members 20b and 20b, the atmosphere inside the cavity 2c of the mold 2 is replaced by the inert gas. Become.

また、半溶融金属50の鋳造の際においては、ボンベ20a・20a内に貯溜される不活性ガスを更に連通孔2d・2d内に吹き込むことで、半溶融金属50の表層面と、キャビティ2cの内面と、の間に発生する背圧を加圧し、或いは逆に、キャビティ2c内部に存在する不活性ガスをボンベ20a・20a内に戻すことで、前記背圧を減圧するようになっている。このように、背圧制御装置20は、金型2のキャビティ2c内に発生する背圧の背圧調整手段として設けられる。   Further, when casting the semi-molten metal 50, the inert gas stored in the cylinders 20a and 20a is further blown into the communication holes 2d and 2d, so that the surface layer surface of the semi-molten metal 50 and the cavity 2c The back pressure generated between the inner surface and the inner surface is increased, or conversely, the back pressure is reduced by returning the inert gas present in the cavity 2c into the cylinders 20a and 20a. Thus, the back pressure control device 20 is provided as a means for adjusting the back pressure of the back pressure generated in the cavity 2 c of the mold 2.

[鋳造装置1の動作]
次に、このような構成からなる鋳造装置1によって、鋳造工程W06を実行する際の動作について、図11、及び図12を用いて説明する。
[Operation of casting apparatus 1]
Next, operation | movement at the time of performing casting process W06 with the casting apparatus 1 which consists of such a structure is demonstrated using FIG.11 and FIG.12.

まず、図11に示すように、金型2が開いた状態、即ち、昇降フレーム4が予め定められた上限位置に停止し、可動金型2Aが固定金型2Bの鉛直上方に位置する状態において、背圧制御装置20が作動し、配管部材20b・20b、及び連通孔2d・2eを介して、ボンベ20a・20a内に貯溜された不活性ガスが、キャビティ2c内(本実施例においては、固定金型2Bの凹部2b内)に吹き込まれ、前記キャビティ2c内部の雰囲気が不活性ガスにより置換される(不活性ガス置換制御P42)。   First, as shown in FIG. 11, in a state where the mold 2 is opened, that is, the lift frame 4 is stopped at a predetermined upper limit position, and the movable mold 2A is positioned vertically above the fixed mold 2B. Then, the back pressure control device 20 is activated, and the inert gas stored in the cylinders 20a and 20a passes through the piping members 20b and 20b and the communication holes 2d and 2e, and the inert gas stored in the cavities 2c (in this embodiment, The air is blown into the recess 2b of the fixed mold 2B, and the atmosphere inside the cavity 2c is replaced with an inert gas (inert gas replacement control P42).

ここで、キャビティ2c内部には、酸素濃度を測定する図示せぬ測定手段が配設されており、該測定手段による酸素濃度の測定値が、予め定められた閾値以下になれば、前記背圧制御装置20の作動が自動的に停止するか、或いは報知器を鳴らすなどして、金型2への半溶融金属50の投入を促すようになっている。   Here, a measuring means (not shown) for measuring the oxygen concentration is disposed inside the cavity 2c. If the measured value of the oxygen concentration by the measuring means falls below a predetermined threshold, the back pressure is measured. The operation of the control device 20 is automatically stopped or an alarm is sounded to prompt the user to insert the semi-molten metal 50 into the mold 2.

キャビティ2c内部の不活性ガスによる置換が完了し、半溶融金属50が金型2へ投入されると、鋳造工程W06が開始する。
鋳造工程W06においては、まず、高速昇降機構5による昇降フレーム4の下降動作が行われる(高速成形工程W21)。
When the replacement with the inert gas inside the cavity 2c is completed and the semi-molten metal 50 is put into the mold 2, the casting process W06 starts.
In the casting process W06, first, the elevating frame 4 is lowered by the high speed elevating mechanism 5 (high speed forming process W21).

また、高速昇降機構5が作動すると、加振機構7が作動を開始するとともに(金型加振制御P51)、背圧制御装置20も再び作動を開始し、半溶融金属50の表層面と、キャビティ2cの内面と、の間に発生する背圧調整が行われる(背圧制御P43)。
なお、金型加振制御P51と、背圧制御P43との制御方法に関する詳細は後述する。
Further, when the high-speed lifting mechanism 5 is activated, the vibration mechanism 7 is activated (mold vibration control P51), and the back pressure control device 20 is also activated again, and the surface layer surface of the semi-molten metal 50, The back pressure generated between the inner surface of the cavity 2c is adjusted (back pressure control P43).
In addition, the detail regarding the control method of metal mold | die vibration control P51 and back pressure control P43 is mentioned later.

そして、図12(a)に示すように、金型2の「型締め」に関して幾分かの締め代を残しつつ、昇降フレーム4が予め定められた位置まで下降すれば、続いて高圧昇降機構6に連続的に切換わるとともに(高圧成形工程W22)、加振機構7、及び背圧制御装置20が停止する。   Then, as shown in FIG. 12A, if the elevating frame 4 is lowered to a predetermined position while leaving some tightening allowance for “clamping” of the mold 2, then the high pressure elevating mechanism is continued. 6 (continuous switching to high pressure forming step W22), the vibration mechanism 7 and the back pressure control device 20 are stopped.

なお、高速成形工程W21から高圧成形工程W22に切換わる位置(切換位置)については、任意に設定可能であるが、本実施例においては、高圧昇降機構6に具備される油圧シリンダー8が、最大出力を発揮できる位置としている。
例えば、図12(a)に示すように、前記切換位置については、シリンダチューブ8b内において、ピストンロッド8aの端部に設けられるピストン8cによって区切られた室内に、各々充填される作動油の重量バランスなど諸事情により決定される。
In addition, although it can set arbitrarily about the position (switching position) which switches from the high-speed shaping | molding process W21 to the high pressure shaping | molding process W22, in the present Example, the hydraulic cylinder 8 with which the high pressure raising / lowering mechanism 6 is equipped is maximum. The position where the output can be demonstrated.
For example, as shown in FIG. 12 (a), with respect to the switching position, the weight of the hydraulic oil filled in each of the chambers defined by the piston 8c provided at the end of the piston rod 8a in the cylinder tube 8b. It is determined by various circumstances such as balance.

そして、本実施例においては、高速昇降機構5に具備されるサーボモータ11によって、昇降フレーム4の位置を常に正確に把握することとし、前記切換位置において高精度に高速成形工程W21から高圧成形工程W22への切換を実施することとしている。   In this embodiment, the position of the lifting frame 4 is always accurately grasped by the servo motor 11 provided in the high-speed lifting mechanism 5, and the high-speed molding process from the high-speed molding process W21 to the switching position with high accuracy. Switching to W22 is to be performed.

高圧成形工程W22が進行すると、半溶融金属50の変形抵抗(材料を変形させるために必要な応力)は徐々に大きくなる。また、この場合、半溶融金属50からの上向きの力が作用している可動金型2Aには付勢手段21による下方への付勢力がかかっている。   As the high-pressure forming process W22 proceeds, the deformation resistance (stress necessary for deforming the material) of the semi-molten metal 50 gradually increases. Further, in this case, a downward urging force by the urging means 21 is applied to the movable mold 2A on which an upward force from the semi-molten metal 50 is acting.

そして、昇降フレーム4がある一定の位置まで下降すると、可動金型2Aの上面と、板状部材19の下面と、の間に配設される付勢手段21による下方向に向かう反力と、前記変形抵抗による上側に向かう反力と、が可動金型2Aを介して互いに釣り合う状態となる。   Then, when the elevating frame 4 is lowered to a certain position, a reaction force directed downward by the urging means 21 disposed between the upper surface of the movable mold 2A and the lower surface of the plate-like member 19, The reaction force directed upward due to the deformation resistance is in balance with each other via the movable mold 2A.

このような状態から、更に高圧成形工程W22が進行すると、前記変形抵抗は更に大きくなり、可動金型2Aは、付勢手段21による下方向に向かう付勢力に抗して、昇降フレーム4との関係で、該昇降フレーム4との相対位置が近づく方向へ移動することとなる。   When the high-pressure forming step W22 further proceeds from such a state, the deformation resistance is further increased, and the movable mold 2A is in contact with the lifting frame 4 against the downward urging force by the urging means 21. Therefore, the relative position with respect to the elevating frame 4 moves in a direction approaching.

そして、図12(b)に示すように、最終的には可動金型2Aは板状部材19と密着し、該板状部材19によって可動金型2Aが下方へと押込まれ、金型2の「型締め」が完了する。   12B, finally, the movable mold 2A is in close contact with the plate-like member 19, and the movable mold 2A is pushed downward by the plate-like member 19, so that the mold 2 "Clamping" is completed.

金型2の「型締め」が完了すると、予め定められた一定の時間に渡り、金型2の「型締め」状態は保持され、その後、高速昇降機構5(或いは、高圧昇降機構6)によって、昇降フレーム4は上昇される。   When the “clamping” of the mold 2 is completed, the “clamping” state of the mold 2 is maintained for a predetermined time, and then the high-speed lifting mechanism 5 (or the high-pressure lifting mechanism 6). The elevating frame 4 is raised.

そして、図11に示すように、昇降フレーム4が予め定められた上限位置に停止し、金型2が完全に開いた状態となることで、鋳造工程W06は完了し、中間製品に鋳造された半溶融金属50は、金型2より取り出されることとなる。   And as shown in FIG. 11, the raising / lowering frame 4 stops at a predetermined upper limit position, and the mold 2 is in a fully open state, whereby the casting process W06 is completed and cast into an intermediate product. The semi-molten metal 50 is taken out from the mold 2.

[金型加振制御P51と、背圧制御P43との制御方法]
次に、金型加振制御P51と、背圧制御P43との制御方法について、図13を用いて説明する。
まず、高速昇降機構5による高速成形工程W21が開始すると、加振機構7も作動を開始する。
ここで、高速昇降機構5の作動中において、該高速昇降機構5の駆動源として具備されるサーボモータ11では、内蔵される検出器(エンコーダ)により、常に出力軸11aの総回転数が検知されるようになっている。
[Control Method of Mold Excitation Control P51 and Back Pressure Control P43]
Next, control methods of the mold vibration control P51 and the back pressure control P43 will be described with reference to FIG.
First, when the high-speed forming process W21 by the high-speed lifting mechanism 5 starts, the vibration mechanism 7 also starts to operate.
Here, during the operation of the high speed elevating mechanism 5, in the servo motor 11 provided as a drive source of the high speed elevating mechanism 5, the total number of revolutions of the output shaft 11a is always detected by a built-in detector (encoder). It has become so.

即ち、出力軸11aの総回転数により、該出力軸11aに直結されるボールネジ12の移動距離を把握することで、昇降フレーム4の上下方向の位置が認識され、加振機構7を介して昇降フレーム4に固設される金型2、つまり可動金型2Aの上下方向の位置が認識される。
そして、可動金型2Aの上下方向の位置を認識することで、予め定められた半溶融金属50の特定の部位における断面変化の程度(以下、「断面変化量」と記す。)を把握するようになっている(S101)。
That is, by grasping the moving distance of the ball screw 12 directly connected to the output shaft 11 a based on the total number of rotations of the output shaft 11 a, the vertical position of the lifting frame 4 is recognized and lifted and lowered via the vibration mechanism 7. The vertical position of the mold 2 fixed to the frame 4, that is, the movable mold 2A is recognized.
Then, by recognizing the position of the movable mold 2A in the vertical direction, the degree of cross-sectional change at a specific portion of the semi-molten metal 50 determined in advance (hereinafter referred to as “cross-sectional change amount”) is grasped. (S101).

一方、高速昇降機構5の作動中は、加振機構7の駆動源として具備されるサーボモータにおいても、内蔵される検出器(エンコーダ)により、常に出力軸の回転角度が検知されるようになっている。   On the other hand, during the operation of the high-speed lifting mechanism 5, the rotation angle of the output shaft is always detected by the built-in detector (encoder) even in the servo motor provided as the drive source of the vibration mechanism 7. ing.

即ち、出力軸の回転角度により、該出力軸に貫設されるカム板14の回転角度を把握することで、加振機構7の位置、つまり加振ロッド15の上下方向の位置(以下、単に「振幅」と記す。)が認識される(S102)。   That is, by grasping the rotation angle of the cam plate 14 penetrating the output shaft based on the rotation angle of the output shaft, the position of the vibration mechanism 7, that is, the vertical position of the vibration rod 15 (hereinafter simply referred to as “rotation direction”). (Denoted as “amplitude”) is recognized (S102).

このようにして把握された半溶融金属50の「断面変化量」、及び加振ロッド15の「振幅」に基づいて、背圧制御装置20の作動(ON)/停止(OFF)が判断される(S103)。   Based on the “cross-sectional change amount” of the semi-molten metal 50 and the “amplitude” of the vibration rod 15 thus grasped, it is determined whether the back pressure control device 20 is operated (ON) / stopped (OFF). (S103).

即ち、「断面変化量」が予め定められた閾値を超える場合は、上述のように、半溶融金属50の特定の部位では、自重によって液相成分が固相成分と乖離し、絞り出される現象(以下「乖離現象」と記す)が発生しやすい状態であると判断され、背圧制御装置20の作動(ON)が許可される。   That is, when the “cross-sectional change amount” exceeds a predetermined threshold, as described above, the liquid phase component deviates from the solid phase component due to its own weight at a specific portion of the semi-molten metal 50 and is squeezed out. (Hereinafter referred to as “divergence phenomenon”) is determined to be in a state in which it is likely to occur, and the operation (ON) of the back pressure control device 20 is permitted.

また、同時に、加振ロッド15の「振幅」が最大となる(加振ロッド15の上下位置が下限位置にある)場合は、加振機構7によって半溶融金属50に下方への衝撃力が加えられ、「乖離現象」が顕著になると判断される。
その結果、背圧制御装置20によって、半溶融金属50の表層面と、キャビティ2cの内面と、の間に不活性ガスの供給が必要であると判断され、背圧制御装置20の作動(ON)が許可される。
At the same time, when the “amplitude” of the vibration rod 15 is maximized (the vertical position of the vibration rod 15 is at the lower limit position), a downward impact force is applied to the semi-molten metal 50 by the vibration mechanism 7. Therefore, it is judged that the “divergence phenomenon” becomes prominent.
As a result, the back pressure control device 20 determines that it is necessary to supply an inert gas between the surface layer of the semi-molten metal 50 and the inner surface of the cavity 2c, and the back pressure control device 20 is activated (ON). ) Is allowed.

そして、これら「断面変化量」と、「振幅」と、に関する各々の状態によって、背圧制御装置20の作動(ON)が許可されれば、背圧制御装置20が作動し、背圧の加圧が行われることとなる。   If the operation (ON) of the back pressure control device 20 is permitted according to the respective states related to the “cross-sectional change amount” and the “amplitude”, the back pressure control device 20 is activated and the back pressure is applied. Pressure will be applied.

一方、「断面変化量」の状態から背圧制御装置20の作動(ON)が許可されたとしても、加振ロッド15の「振幅」が最小となる(加振ロッド15の上下位置が上限位置にある)場合は、「乖離現象」が弱まると判断され、自重による半溶融金属50の流動を促すべく、背圧制御装置20によって、半溶融金属50の表層面と、キャビティ2cの内面と、の間に存在する不活性ガスがボンベ20a内に戻され、背圧の減圧が行われることとなる(S104)。   On the other hand, even if the operation (ON) of the back pressure control device 20 is permitted from the state of “cross-sectional change amount”, the “amplitude” of the excitation rod 15 becomes minimum (the vertical position of the excitation rod 15 is the upper limit position). In the case of the above, it is determined that the “dissociation phenomenon” is weakened, and in order to promote the flow of the semi-molten metal 50 due to its own weight, the back pressure controller 20 causes the surface layer surface of the semi-molten metal 50, the inner surface of the cavity 2c, The inert gas existing between the two is returned into the cylinder 20a, and the back pressure is reduced (S104).

なお、「断面変化量」が予め定められた閾値を超えない場合は、半溶融金属50の特定の部位における「乖離現象」が発生しにくい状態であると判断され、背圧制御装置20の作動(ON)が許可されず、停止(OFF)の状態となる(S105)。   When the “cross-sectional change amount” does not exceed a predetermined threshold, it is determined that the “dissociation phenomenon” is unlikely to occur in a specific portion of the semi-molten metal 50, and the operation of the back pressure control device 20 is performed. (ON) is not permitted, and the vehicle is stopped (OFF) (S105).

このように、本実施例における鋳造工程W06では、前述の第二、及び第三実施例における金型内雰囲気制御P41、及び金型加振制御P51を同時に兼ね備え、半溶融金属50の特定の部位における「断面変化量」に追従して、該半溶融金属50の表層面と、キャビティ2cの内面と、の間に存在する背圧を制御することで、均一な内部組織からなる高品質な鋳造製品を得ることとしている。   Thus, in the casting process W06 in this embodiment, the mold atmosphere control P41 and the mold vibration control P51 in the second and third embodiments described above are simultaneously provided, and a specific portion of the semi-molten metal 50 is combined. By following the “cross-sectional change amount” in FIG. 5 and controlling the back pressure existing between the surface of the semi-molten metal 50 and the inner surface of the cavity 2c, a high-quality casting having a uniform internal structure is achieved. Trying to get a product.

即ち、本実施例においては、半溶融金属50の「断面変化量」を把握して、背圧制御装置20の作動(ON)/停止(OFF)を制御するとともに、加振ロッド15の「振幅」、つまり、加振機構7によって可動金型2Aに下方への衝撃力が加えられるタイミングを把握して背圧制御装置20による背圧の加圧/減圧を制御することとしている。
換言すれば、金型2の可動金型2Aに加えられる衝撃力のタイミングと、半溶融金属50の予め定められた部位における断面変化の程度である「断面変化量」と、に基づき、背圧制御装置20によって不活性ガスの前記金型2外部への出入量を調整することで、キャビティ2c内に発生する背圧の調整を行うこととしている。
That is, in this embodiment, the “cross-sectional change amount” of the semi-molten metal 50 is grasped and the operation (ON) / stop (OFF) of the back pressure control device 20 is controlled, and the “amplitude” of the vibration rod 15 is controlled. In other words, the back pressure is increased / decreased by the back pressure control device 20 by grasping the timing at which the downward impact force is applied to the movable mold 2A by the vibration mechanism 7.
In other words, based on the timing of the impact force applied to the movable mold 2A of the mold 2 and the “cross-sectional change amount” that is the degree of cross-sectional change at a predetermined portion of the semi-molten metal 50, the back pressure The back pressure generated in the cavity 2c is adjusted by adjusting the amount of the inert gas flowing into and out of the mold 2 by the control device 20.

このようなキャビティ2c内に発生する背圧の調整を行うことで、本実施例においては、半溶融金属50の「乖離現象」を効果的に防止し、均一な内部組織からなる高品質な鋳造製品を得ることとしているのである。   By adjusting the back pressure generated in the cavity 2c, in this embodiment, the “dissociation phenomenon” of the semi-molten metal 50 is effectively prevented, and a high-quality casting having a uniform internal structure is achieved. You are trying to get a product.

以上のように、本実施例における鋳造方法は、上述の第一乃至第四実施例に示すように、固相成分と液相成分とが共存する半溶融金属50の鋳造工程W02(W04、W05、またはW06)によって具現化され、金型2を「型締め」することで半溶融金属50を所定の形状に鋳造する工程を備え、前記鋳造工程W02(W04、W05、またはW06)は、金型2内部のキャビティ2cに半溶融金属50が投入された後、幾分かの締め代を残して前記金型2の「型締め」を行う型締め工程としての高速成形工程W21と、前記高速成形工程(型締め工程)W21の終了後、前記高速成形工程(型締め工程)W21よりも高圧にて、残りの締め代を型締めする高圧成形工程W22と、により構成されることとしている。   As described above, the casting method according to the present embodiment is a semi-molten metal 50 casting process W02 (W04, W05) in which a solid phase component and a liquid phase component coexist as shown in the first to fourth embodiments. , Or W06), and includes the step of casting the semi-molten metal 50 into a predetermined shape by “clamping” the mold 2, and the casting step W02 (W04, W05, or W06) After the semi-molten metal 50 is put into the cavity 2c inside the mold 2, a high-speed molding process W21 as a mold clamping process for performing "clamping" of the mold 2 with some clamping margin, and the high speed After the molding process (clamping process) W21, the high-pressure molding process W22 is configured to clamp the remaining clamping margin at a higher pressure than the high-speed molding process (mold clamping process) W21.

また、このような鋳造方法を実行するべく、本実施例における鋳造装置は、上述の第一乃至第四実施例に示すように、固相成分と液相成分とが共存する半溶融金属50の鋳造装置1によって具現化され、キャビティ2c内に投入された半溶融金属50を所定の形状に鋳造する金型2を備え、前記金型2は固定金型2Bと可動金型2Aと、により構成されるとともに、前記可動金型2Aが前記固定金型2Bに向かって相対移動(昇降移動)することで、前記金型2は「型締め」され、前記可動金型2Aには、幾分かの締め代を残して前記金型2の「型締め」を行う型締め手段としての高速昇降機構5と、前記高速昇降機構(型締め手段)5による「型締め」の終了後、前記高速昇降機構(型締め手段)5よりも高圧にて連続的に圧力を付加しつつ、残りの締め代を「型締め」する高圧成形手段としての高圧昇降機構6と、が設けられることとしている。   Further, in order to execute such a casting method, the casting apparatus in the present embodiment is a semi-molten metal 50 in which a solid phase component and a liquid phase component coexist as shown in the first to fourth embodiments. The mold 2 is embodied by the casting apparatus 1 and includes a mold 2 that casts the semi-molten metal 50 put into the cavity 2c into a predetermined shape. The mold 2 includes a fixed mold 2B and a movable mold 2A. At the same time, the movable mold 2A is moved relative to the fixed mold 2B (moving up and down), so that the mold 2 is “clamped”. A high-speed lifting mechanism 5 as a mold clamping means for performing “clamping” of the mold 2 while leaving a margin for clamping, and after the “clamping” by the high-speed lifting mechanism (mold clamping means) 5, the high-speed lifting mechanism 5 Apply pressure continuously at a higher pressure than the mechanism (clamping means) 5 , It is set to be a high-pressure elevating mechanism 6 of the remaining interference as high pressure forming means for "clamping" is provided.

このような構成からなる鋳造方法、及び鋳造装置を用いることで、本実施例では、高品質、かつ低コストからなる半溶融金属の鋳造を実現することとしている。   By using the casting method and casting apparatus having such a configuration, in this embodiment, the casting of a semi-molten metal having high quality and low cost is realized.

即ち、本実施例に拠れば、鋳造工程W02(W04、W05、またはW06)の初期段階における高速成形工程W21と、後期段階における高圧成形工程W22と、の二段階の工程W21・W22を連続的に実行するため、溶融金属に比べて変形抵抗の大きな半溶融金属であっても製品の薄肉部(キャビティの隙間が狭い部位)に対する「流動長」を十分に確保することが可能となり、高品質な鋳造製品が得られるとともに、薄肉製品の鋳造についても容易に対応することができる。   That is, according to the present embodiment, the two-stage processes W21 and W22 of the high-speed molding process W21 in the initial stage of the casting process W02 (W04, W05, or W06) and the high-pressure molding process W22 in the latter stage are continuously performed. Therefore, even if it is a semi-molten metal with a large deformation resistance compared to the molten metal, it is possible to sufficiently secure the “flow length” for the thin part of the product (part where the cavity gap is narrow). As a result, it is possible to easily cope with casting of a thin product.

また、高速成形工程W21においては、別段金型に高圧の荷重を付加することもないため、その分、設備全体を簡素化することが可能となり、鋳造装置1の低コスト化を図ることができるのである。   Further, in the high-speed molding process W21, since a high-pressure load is not added to the separate mold, the entire facility can be simplified correspondingly, and the cost of the casting apparatus 1 can be reduced. It is.

また、本実施例における半溶融金属の鋳造方法では、上述の第一乃至第四実施例に示すように、前記高速成形工程(型締め工程)W21は、前記高圧成形工程W22よりも高速にて、前記金型2の「型締め」を行うこととしている。   In the semi-molten metal casting method in the present embodiment, as shown in the first to fourth embodiments, the high-speed forming step (clamping step) W21 is performed at a higher speed than the high-pressure forming step W22. The mold 2 is “clamped”.

また、このような鋳造方法を実行するべく、本実施例における鋳造装置は、上述の第一乃至第四実施例に示すように、前記高速昇降機構(型締め手段)5は、前記高圧昇降機構(高圧成形手段)6よりも高速にて、前記金型2の「型締め」を行うこととしている。   In order to execute such a casting method, the casting apparatus according to the present embodiment is configured so that the high-speed lifting mechanism (clamping means) 5 is the high-pressure lifting mechanism as shown in the first to fourth embodiments. (High pressure molding means) The mold 2 is "clamped" at a higher speed than the high pressure molding means 6.

このような構成からなる鋳造方法、及び鋳造装置を用いることで、本実施例における高圧成形工程W22では、高速成形工程W21に比べて、より低速の成形速度(型締め速度)によって、金型2の「型締め」を行うこととなる。
従って、高圧成形工程W22では、より安定した高圧力を金型2に付加することが可能となり、高品質な鋳造製品を得ることができる。
By using the casting method and casting apparatus having such a configuration, the high-pressure molding step W22 in the present embodiment is performed at a lower molding speed (clamping speed) than the high-speed molding step W21. The "clamping" will be performed.
Therefore, in the high pressure molding step W22, it is possible to apply a more stable high pressure to the mold 2, and a high quality cast product can be obtained.

また、本実施例における半溶融金属の鋳造方法では、上述の第二実施例に示すように、前記キャビティ2c内部の雰囲気は、半溶融金属50が前記キャビティ2cに投入される前より、不活性ガスによって置換され、前記高速成形工程(型締め工程)W21においては、前記不活性ガスの前記キャビティ2c内部への出入量を調整することで、前記キャビティ2cの内面と、前記半溶融金属50の表層面と、の間に発生する背圧を調整することとしている。   In the semi-molten metal casting method according to the present embodiment, as shown in the second embodiment, the atmosphere inside the cavity 2c is more inert than before the semi-molten metal 50 is introduced into the cavity 2c. In the high-speed molding step (clamping step) W21, the amount of the inert gas flowing into and out of the cavity 2c is adjusted to adjust the inner surface of the cavity 2c and the semi-molten metal 50. The back pressure generated between the surface layer and the surface layer is adjusted.

また、このような鋳造方法を実行するべく、本実施例における鋳造装置は、上述の第二実施例に示すように、前記金型2には、半溶融金属50が前記キャビティ2cに投入される前より、前記キャビティ2c内部の雰囲気を不活性ガスに置換する背圧調整手段、つまり背圧制御装置20が備えられ、前記高速昇降機構(型締め手段)5による「型締め」の実行中においては、前記背圧制御装置(背圧調整手段)20によって前記不活性ガスの前記キャビティ2c内部への出入量を調整することで、前記キャビティ2cの内面と、前記半溶融金属50の表層面と、の間に発生する背圧を調整することとしている。   Further, in order to execute such a casting method, the casting apparatus in the present embodiment, as shown in the second embodiment described above, puts the semi-molten metal 50 into the cavity 2c in the mold 2. Since before, a back pressure adjusting means for replacing the atmosphere inside the cavity 2c with an inert gas, that is, a back pressure control device 20, is provided, and during the execution of “clamping” by the high-speed lifting mechanism (mold clamping means) 5. The back pressure control device (back pressure adjusting means) 20 adjusts the amount of the inert gas flowing into and out of the cavity 2c, whereby the inner surface of the cavity 2c, the surface layer surface of the semi-molten metal 50, The back pressure generated during the period is adjusted.

このように、本実施例における鋳造方法、及び鋳造装置においては、不活性ガス置換制御P42を高速成形工程W21の実行前に行うため、鋳造時における半溶融金属の酸化などの汚染を効果的に抑制し、高品質な鋳造製品が得られるようになっている。   As described above, in the casting method and the casting apparatus according to the present embodiment, the inert gas replacement control P42 is performed before the high-speed forming step W21. Therefore, contamination such as oxidation of the semi-molten metal during casting is effectively performed. Suppressing and high quality casting products are obtained.

また、本実施例における鋳造方法、及び鋳造装置においては、背圧制御P43を高速成形工程W21の実行に合わせて行うため、製品の薄肉部(キャビティ2cの隙間が狭い部位)に対する半溶融金属50の「流動長」を十分に確保するとともに、製品の厚肉部(キャビティ2cの隙間が広い部位)に対する液相成分と固相成分との部分的な乖離を抑制することが可能となり、高品質な鋳造製品を得ることができるのである。   Further, in the casting method and the casting apparatus of the present embodiment, the back pressure control P43 is performed in accordance with the execution of the high-speed molding step W21, so that the semi-molten metal 50 with respect to the thin portion of the product (the portion where the gap of the cavity 2c is narrow). It is possible to secure a sufficient “flow length” of the product, and to suppress a partial divergence between the liquid phase component and the solid phase component with respect to the thick part of the product (the part where the gap of the cavity 2c is wide). A simple casting product can be obtained.

また、本実施例における半溶融金属の鋳造方法では、上述の第三実施例に示すように、前記高速成形工程(型締め工程)W21において、「型締め」される前記金型2には、型締め・型開き方向への振動が付与されることとしている。   In the semi-molten metal casting method in the present embodiment, as shown in the third embodiment, the mold 2 to be “clamped” in the high-speed molding step (clamping step) W21 includes: Vibration in the direction of mold clamping and mold opening is to be applied.

また、このような鋳造方法を実行するべく、本実施例における鋳造装置は、上述の第三実施例に示すように、前記金型2には、加振機構7が設けられ、前記高速昇降機構(型締め手段)5によって、前記可動金型2Aを前記固定金型2Bに向かって相対移動する際は、前記加振機構7によって前記可動金型2Bに、型締め・型開き方向への振動が付与されることとしている。   Further, in order to execute such a casting method, the casting apparatus in this embodiment is provided with a vibration mechanism 7 in the mold 2 as shown in the third embodiment, and the high-speed lifting mechanism. When the movable mold 2A is relatively moved toward the fixed mold 2B by the (clamping means) 5, the vibration mechanism 7 causes the movable mold 2B to vibrate in the mold clamping and mold opening direction. Is to be granted.

このように、本実施例における鋳造方法、及び鋳造装置においては、加振機構7による金型加振制御P51を、高速成形工程W21の実行に合わせて行うため、製品の薄肉部(キャビティ2cの隙間が狭い部位)に対する半溶融金属50の「流動長」を十分に確保することが可能となり、高品質な鋳造製品を得ることができるのである。   As described above, in the casting method and the casting apparatus according to the present embodiment, the mold vibration control P51 by the vibration mechanism 7 is performed in accordance with the execution of the high-speed molding step W21. It is possible to sufficiently secure the “flow length” of the semi-molten metal 50 with respect to a portion where the gap is narrow, and a high-quality cast product can be obtained.

また、本実施例における半溶融金属の鋳造方法では、上述の第四実施例に示すように、前記高速成形工程(型締め工程)W21において、「型締め」される前記金型2には、型締め・型開き方向への振動が付与され、前記背圧の調整は、前記金型2に型締め方向への振動が付与されるタイミングと、半溶融金属50の予め定められた部位における断面変化の程度と、に基づき、前記不活性ガスの前記キャビティ2c内部への出入量を調整することとしている。   In the semi-molten metal casting method in the present embodiment, as shown in the above-described fourth embodiment, the mold 2 to be “clamped” in the high-speed molding process (clamping process) W21 includes: Vibration in the mold clamping / mold opening direction is applied, and the adjustment of the back pressure is performed by adjusting the timing at which vibration in the mold clamping direction is applied to the mold 2 and a cross section at a predetermined portion of the semi-molten metal 50. The amount of the inert gas flowing into and out of the cavity 2c is adjusted based on the degree of change.

また、このような鋳造方法を実行するべく、本実施例における鋳造装置は、上述の第四実施例に示すように、前記金型2には、加振機構7が設けられ、前記高速昇降機構(型締め手段)5によって、前記可動金型2Aを前記固定金型2Bに向かって相対移動(昇降移動)する際は、前記加振機構7によって前記可動金型2Aに、型締め・型開き方向への振動が付与されるとともに、前記背圧の調整は、前記金型2に型締め方向への振動が付与されるタイミングと、半溶融金属50の予め定められた部位における断面変化の程度と、に基づき、前記不活性ガスの前記キャビティ2c内部への出入量を調整することとしている。   In order to execute such a casting method, the casting apparatus in this embodiment is provided with a vibration mechanism 7 in the mold 2 as shown in the above-mentioned fourth embodiment, and the high-speed lifting mechanism. When the movable mold 2A is moved relative to the fixed mold 2B (up and down movement) by the (clamping means) 5, the movable mold 2A is clamped and opened by the vibration mechanism 7. While the vibration in the direction is applied, the adjustment of the back pressure is performed by adjusting the timing at which the vibration in the mold clamping direction is applied to the mold 2 and the degree of cross-sectional change at a predetermined portion of the semi-molten metal 50. Based on the above, the amount of the inert gas flowing into and out of the cavity 2c is adjusted.

このように、本実施例における鋳造方法においては、前述の第二、及び第三実施例における金型内雰囲気制御P41、及び金型加振制御P51を同時に兼ね備え、半溶融金属50の特定の部位における断面変化の程度に追従して、該半溶融金属50の表層面と、キャビティ2cの内面と、の間に存在する背圧を制御するため、均一な内部組織からなる高品質な鋳造製品を得ることができるのである。   Thus, in the casting method in this embodiment, the mold atmosphere control P41 and the mold vibration control P51 in the second and third embodiments described above are simultaneously provided, and a specific portion of the semi-molten metal 50 is provided. In order to control the back pressure existing between the surface of the semi-molten metal 50 and the inner surface of the cavity 2c in accordance with the degree of cross-sectional change, a high-quality cast product having a uniform internal structure is obtained. You can get it.

1 鋳造装置
2 金型
2A 可動金型
2B 固定金型
2a キャビティ
5 高速昇降機構(型締め手段)
6 高圧昇降機構(高圧成形手段)
7 加振機構
20 背圧制御装置(背圧調整手段)
50 半溶融金属
W02 鋳造工程
W04 鋳造工程
W05 鋳造工程
W06 鋳造工程
W21 高速成形工程(型締め工程)
W22 高圧成形工程
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Casting apparatus 2 Mold 2A Movable mold 2B Fixed mold 2a Cavity 5 High-speed raising / lowering mechanism (clamping means)
6 High pressure lifting mechanism (high pressure molding means)
7 Excitation mechanism 20 Back pressure control device (back pressure adjusting means)
50 Semi-molten metal W02 Casting process W04 Casting process W05 Casting process W06 Casting process W21 High-speed molding process (Clamping process)
W22 High pressure molding process

Claims (10)

固相成分と液相成分とが共存する半溶融金属の鋳造方法であって、
金型を「型締め」することで半溶融金属を所定の形状に鋳造する工程を備え、
前記工程は、
金型内部のキャビティに半溶融金属が投入された後、幾分かの締め代を残して前記金型の「型締め」を行う型締め工程と、
前記型締め工程の終了後、前記型締め工程よりも高圧にて、残りの締め代を型締めする高圧成形工程と、
により構成される、
ことを特徴とする、半溶融金属の鋳造方法。
A semi-molten metal casting method in which a solid phase component and a liquid phase component coexist,
It includes a step of casting a semi-molten metal into a predetermined shape by “clamping” the mold,
The process includes
After the semi-molten metal is introduced into the cavity inside the mold, a mold clamping process for performing “clamping” of the mold leaving some clamping allowance;
After the end of the mold clamping step, a high pressure molding step of clamping the remaining clamping allowance at a higher pressure than the mold clamping step;
Composed of,
A method for casting a semi-molten metal.
前記型締め工程は、前記高圧成形工程よりも高速にて、前記金型の「型締め」を行う
ことを特徴とする、請求項1に記載の半溶融金属の鋳造方法。
The semi-molten metal casting method according to claim 1, wherein the mold clamping process performs “mold clamping” of the mold at a higher speed than the high-pressure molding process.
前記キャビティ内部の雰囲気は、半溶融金属が前記キャビティに投入される前より、不活性ガスによって置換され、
前記型締め工程においては、前記不活性ガスの前記キャビティ内部への出入量を調整することで、前記キャビティの内面と、前記半溶融金属の表層面と、の間に発生する背圧を調整する、
ことを特徴とする、請求項1、または請求項2に記載の半溶融金属の鋳造方法。
The atmosphere inside the cavity is replaced with an inert gas before the semi-molten metal is introduced into the cavity,
In the mold clamping step, the back pressure generated between the inner surface of the cavity and the surface layer of the semi-molten metal is adjusted by adjusting the amount of the inert gas flowing into and out of the cavity. ,
The semi-molten metal casting method according to claim 1, wherein the semi-molten metal is cast.
前記型締め工程において、
「型締め」される前記金型には、型締め・型開き方向への振動が付与される、
ことを特徴とする、請求項1、または請求項2に記載の半溶融金属の鋳造方法。
In the mold clamping step,
The mold to be “clamped” is subjected to vibration in the mold clamping and mold opening direction.
The semi-molten metal casting method according to claim 1, wherein the semi-molten metal is cast.
前記型締め工程において、
「型締め」される前記金型には、型締め・型開き方向への振動が付与され、
前記背圧の調整は、
前記金型に型締め方向への振動が付与されるタイミングと、
半溶融金属の予め定められた部位における断面変化の程度と、
に基づき、前記不活性ガスの前記キャビティ内部への出入量を調整する、
ことを特徴とする、請求項3に記載の半溶融金属の鋳造方法。
In the mold clamping step,
The mold to be “clamped” is subjected to vibration in the mold clamping and mold opening direction,
The adjustment of the back pressure is as follows:
Timing at which vibration in the mold clamping direction is applied to the mold;
The degree of cross-sectional change at a predetermined site of the semi-molten metal;
The amount of the inert gas flowing into and out of the cavity is adjusted,
The semi-molten metal casting method according to claim 3, wherein:
固相成分と液相成分とが共存する半溶融金属の鋳造装置であって、
キャビティ内に投入された半溶融金属を所定の形状に鋳造する金型を備え、
前記金型は固定金型と可動金型と、により構成されるとともに、
前記可動金型が前記固定金型に向かって相対移動することで、前記金型は「型締め」され、
前記可動金型には、
幾分かの締め代を残して前記金型の「型締め」を行う型締め手段と、
前記型締め手段による「型締め」の終了後、前記型締め手段よりも高圧にて連続的に圧力を付加しつつ、残りの締め代を「型締め」する高圧成形手段と、
が設けられる、
ことを特徴とする、半溶融金属の鋳造装置。
A semi-molten metal casting apparatus in which a solid phase component and a liquid phase component coexist,
A mold for casting the semi-molten metal charged into the cavity into a predetermined shape is provided.
The mold is composed of a fixed mold and a movable mold,
The mold is “clamped” by the relative movement of the movable mold toward the fixed mold,
In the movable mold,
Clamping means for performing “clamping” of the mold while leaving some clamping margin;
High pressure molding means for "clamping" the remaining clamping allowance while continuously applying pressure at a higher pressure than the mold clamping means after completion of "mold clamping" by the mold clamping means;
Is provided,
A semi-molten metal casting apparatus.
前記型締め手段は、前記高圧成形手段よりも高速にて、前記金型の「型締め」を行う
ことを特徴とする、請求項6に記載の半溶融金属の鋳造装置。
The semi-molten metal casting apparatus according to claim 6, wherein the mold clamping unit performs “clamping” of the mold at a higher speed than the high-pressure molding unit.
前記金型には、
半溶融金属が前記キャビティに投入される前より、前記キャビティ内部の雰囲気を不活性ガスに置換する背圧調整手段が備えられ、
前記型締め手段による「型締め」の実行中においては、前記背圧調整手段によって前記不活性ガスの前記キャビティ内部への出入量を調整することで、前記キャビティの内面と、前記半溶融金属の表層面と、の間に発生する背圧を調整する、
ことを特徴とする、請求項6、または請求項7に記載の半溶融金属の鋳造装置。
In the mold,
Before the semi-molten metal is charged into the cavity, back pressure adjusting means for replacing the atmosphere inside the cavity with an inert gas is provided,
During the execution of “clamping” by the mold clamping unit, the back pressure adjusting unit adjusts the amount of the inert gas flowing into and out of the cavity to thereby adjust the inner surface of the cavity and the semi-molten metal. Adjusting the back pressure generated between the surface and the surface,
The semi-molten metal casting apparatus according to claim 6, wherein the apparatus is a semi-molten metal casting apparatus.
前記金型には、加振機構が設けられ、
前記型締め手段によって、前記可動金型を前記固定金型に向かって相対移動する際は、前記加振機構によって前記可動金型に、型締め・型開き方向への振動が付与される、
ことを特徴とする、請求項6、または請求項7に記載の半溶融金属の鋳造装置。
The mold is provided with a vibration mechanism,
When the movable mold is relatively moved toward the fixed mold by the mold clamping means, vibration is applied to the movable mold by the vibration mechanism in the mold clamping / mold opening direction.
The semi-molten metal casting apparatus according to claim 6, wherein the apparatus is a semi-molten metal casting apparatus.
前記金型には、加振機構が設けられ、
前記型締め手段によって、前記可動金型を前記固定金型に向かって相対移動する際は、前記加振機構によって前記可動金型に、型締め・型開き方向への振動が付与されるとともに、
前記背圧の調整は、
前記金型に型締め方向への振動が付与されるタイミングと、
半溶融金属の予め定められた部位における断面変化の程度と、
に基づき、前記不活性ガスの前記キャビティ内部への出入量を調整する、
ことを特徴とする、請求項8に記載の半溶融金属の鋳造装置。
The mold is provided with a vibration mechanism,
When the movable mold is relatively moved toward the fixed mold by the mold clamping means, vibration is applied to the movable mold by the vibration mechanism in the mold clamping / mold opening direction,
The adjustment of the back pressure is as follows:
Timing at which vibration in the mold clamping direction is applied to the mold;
The degree of cross-sectional change at a predetermined site of the semi-molten metal;
The amount of the inert gas flowing into and out of the cavity is adjusted,
The semi-molten metal casting apparatus according to claim 8, wherein:
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