(57)【要約】【課題】成形時の半凝固材料の挟み込み（はみ出し）を確実に防止し、十分な加圧力を発生させて良品率を向上させ、作業効率を改善することができる半凝固材料鍛造装置及び半凝固材料鍛造方法を提供する。【解決手段】半凝固材料１１を加圧し成形する半凝固材料鍛造装置１０において、半凝固材料１１が投入される凹部１２を有する下型１３と、下型１３の上面１４に水平移動可能に設けられた複数の分割型１５を有し、各分割型１５で、凹部１２の上部空間１６の外周を側方から囲繞して凹部１２の上端周縁への半凝固材料１１のはみ出しを抑制する横型１７と、横型１７の上方から横型１７の内部に挿通されて凹部１２内の半凝固材料１１を加圧する加圧部２４を有する上型２５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半凝固材料を加圧し成形する半凝固材料鍛造装置において、
前記半凝固材料が投入される凹部を有する下型と、
該下型の上面に水平移動可能に設けられた複数の分割型を有し、該各分割型で、前記凹部の上部空間の外周を側方から囲繞して該凹部の上端周縁への前記半凝固材料のはみ出しを抑制する横型と、
該横型の上方から該横型の内部に挿通されて前記凹部内の前記半凝固材料を加圧する加圧部を有する上型とを備えたことを特徴とする半凝固材料鍛造装置。
【請求項２】
請求項２記載の半凝固材料鍛造装置において、前記各分割型を固定して型締めするロック手段を備えたことを特徴とする半凝固材料鍛造装置。
【請求項３】
半凝固材料を加圧し成形する半凝固材料鍛造方法において、
下型の凹部に前記半凝固材料を投入する材料投入工程と、
前記半凝固材料を加圧する前に、前記下型の上面で複数の分割型を水平移動させ、前記凹部の上部空間の外周を側方から囲繞して該凹部の上端周縁への前記半凝固材料のはみ出しを抑制する囲繞工程と、
上型の加圧部で前記凹部内の前記半凝固材料を加圧して成形する加圧工程とを備えたことを特徴とする半凝固材料鍛造方法。
【請求項４】
請求項３記載の半凝固材料鍛造方法において、前記囲繞工程では、前記各分割型を固定して型締めすることを特徴とする半凝固材料鍛造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液相と固相が混ざり合った半凝固材料（例えばアルミニウム合金又はマグネシウム合金等からなる半凝固合金）を連続で確実に成形するための半凝固材料鍛造装置及び半凝固材料鍛造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金等の半凝固材料の成形法には、鋳造法と鍛造法がある。
鍛造法において、半凝固材料に対し、固体材料の成形に用いられる一般的な鍛造機と同様の下型（固定金型）と上型（可動金型）の２枚型で成形を行うと、半凝固材料が縦横に容易に拡がって変形し易く、成形し易い反面、半凝固材料が下型と上型の合わせ面（パーティングライン上）に差し込まれる（金型の外部にはみ出す）現象が多発し、トラブルの要因となる。
つまり、金型による加圧時に、金型の合わせ面に差し込まれた（はみ出した）薄肉状の半凝固材料が、金型から急激に熱を奪われて凝固し、その凝固部分が障害物となって金型を確実に閉じることができなくなる。その結果、金型外周の凝固部分で加圧力を受けることになり、金型内部の半凝固材料（製品部分）への加圧不足が発生する。そして、このような加圧不足が原因となって、製品には湯回り不良、湯皺、及び内部巣等の不良が発生することになり、歩留りの低下につながるという問題があった。
この問題を解決するものとして、本出願人が先に出願した特許文献１には、一方の金型には、半凝固材料を配置する凹部が形成され、他方の金型は、半凝固材料を加圧する加圧部と、加圧部の加圧方向に移動可能に設けられた閉空間形成部とを有する半凝固合金の鍛造装置、及び一方の金型の凹部内に半凝固材料を配置した後、一方の金型のパーティング面と、閉空間形成部のパーティング面とを突き合わせ、これらパーティング面への半凝固材料の差し込みを抑制しながら、加圧部により凹部内の半凝固材料を加圧し成形する半凝固合金の鍛造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６０１８２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の半凝固合金の鍛造方法及びその鍛造装置は、一方の金型（下型）の凹部外周を閉空間形成部で囲むことにより、凹部に配置された半凝固材料がパーティング面間へ差し込まれる（はみ出す）ことを抑制し、凹部内の半凝固材料を加圧部で確実に加圧しようとするものである。
しかし、閉空間形成部は、機械的可動部材又は弾性部材により、加圧部に対して相対移動可能に取付けられているため、閉空間形成部に付着した半凝固材料が固着すると、閉空間形成部の動作不良が発生することがあり、動作の安定性の向上が望まれていた。また、閉空間形成部が、加圧部の加圧方向（上下方向）に移動可能に設けられているため、一方の金型（下型）のパーティング面と、閉空間形成部のパーティング面を突き合わせる段階で、材料投入指定位置（凹部）に正確に入りきることができなかった半凝固材料の外周部（一部）を閉空間形成部によって押し潰す（挟み込む）おそれもあり、その場合、充分な加圧が得られず成形不良につながる可能性がある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、成形時の半凝固材料の挟み込み（はみ出し）を確実に防止し、十分な加圧力を発生させて良品率を向上させ、作業効率を改善することができる半凝固材料鍛造装置及び半凝固材料鍛造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的に沿う第１の発明に係る半凝固材料鍛造装置は、半凝固材料を加圧し成形する半凝固材料鍛造装置において、
前記半凝固材料が投入される凹部を有する下型と、
該下型の上面に水平移動可能に設けられた複数の分割型を有し、該各分割型で、前記凹部の上部空間の外周を側方から囲繞して該凹部の上端周縁への前記半凝固材料のはみ出しを抑制する横型と、
該横型の上方から該横型の内部に挿通されて前記凹部内の前記半凝固材料を加圧する加圧部を有する上型とを備えている。
【０００６】
第１の発明に係る半凝固材料鍛造装置において、前記各分割型を固定して型締めするロック手段を備えていることが好ましい。
【０００７】
前記目的に沿う第２の発明に係る半凝固材料鍛造方法は、半凝固材料を加圧し成形する半凝固材料鍛造方法において、
下型の凹部に前記半凝固材料を投入する材料投入工程と、
前記半凝固材料を加圧する前に、前記下型の上面で複数の分割型を水平移動させ、前記凹部の上部空間の外周を側方から囲繞して該凹部の上端周縁への前記半凝固材料のはみ出しを抑制する囲繞工程と、
上型の加圧部で前記凹部内の前記半凝固材料を加圧して成形する加圧工程とを備えている。
【０００８】
第２の発明に係る半凝固材料鍛造方法において、前記囲繞工程では、前記各分割型を固定して型締めすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明に係る半凝固材料鍛造装置及び第２の発明に係る半凝固材料鍛造方法では、上型で半凝固材料を加圧する前に、複数の分割型で、凹部の上部空間の外周を側方から囲繞して凹部の上端周縁への半凝固材料のはみ出しを抑制するので、成形時の半凝固材料の挟み込みを確実に防止し、十分な加圧力を発生させて良品率を向上させることができ、動作不良が発生し難く、作業効率を改善することができる。
【００１０】
各分割型を固定して型締めした場合、加圧成形時に分割型が外方に開くことがなく、半凝固材料のはみ出し（流れ出し）を確実に防止して、成形性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る半凝固材料鍛造装置を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】同半凝固材料鍛造装置を用いた半凝固材料鍛造方法の囲繞工程を示す縦断面図である。
【図４】同半凝固材料鍛造方法の囲繞工程を示す要部平面図である。
【図５】同半凝固材料鍛造方法の加圧工程を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１〜図５に示す本発明の一実施の形態に係る半凝固材料鍛造装置１０は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金等の半凝固材料（半凝固合金）１１を連続で確実に加圧成形するためのものである。
【００１３】
以下、半凝固材料鍛造装置１０の詳細について説明する。
図１〜図５に示すように、半凝固材料鍛造装置１０は、半凝固材料１１が投入される凹部１２を有する下型１３を備えている。凹部１２及び下型１３の形状及び大きさ等は、成形する製品の形状及び大きさ等に応じて適宜、選択することができる。また、半凝固材料鍛造装置１０は、下型１３の上面１４に水平移動可能に設けられた複数の分割型１５を有し、各分割型１５で、凹部１２の上部空間１６の外周を側方から囲繞して凹部１２の上端周縁への半凝固材料１１のはみ出しを抑制する横型１７を備えている。各分割型１５の外側には油圧シリンダー等の分割型駆動部１８が連結されており、各分割型駆動部１８で各分割型１５を水平移動させることにより、横型１７が開閉される。このとき、下型１３の上面１４と、各分割型１５の下面２０は密接している。そして、横型１７が閉じられた状態で平面視すると、横型１７（各分割型１５）の内周面２１と凹部１２の上部内周面２２は一致している（図４参照）。各分割型１５は、水平移動して、側方から上部空間１６に近づくことにより、上部空間１６の外周を囲繞するので、凹部１２に投入された半凝固材料１１が、下型１３と各分割型１５との間に挟まれる（流れ出す）ことを防止できる。また、半凝固材料１１を凹部１２に投入した時点で、半凝固材料１１の一部が凹部１２の上方から周縁（下型１３の上面側）にはみ出している場合でも、各分割型１５の内周面２１で押圧されて上部空間１６の内部に収まるので、半凝固材料１１のはみ出しを効果的に防ぐことができる。
【００１４】
次に、半凝固材料鍛造装置１０は、横型１７の上方から横型１７の内部（上部空間１６）に挿通されて凹部１２内の半凝固材料１１を加圧する加圧部２４を有する上型２５を備えている。ここで、加圧部２４の外周面２６の形状は、横型１７（閉状態の分割型１５）の内周面２１及び凹部１２の上部内周面２２の形状と一致している。これにより、下型１３と上型２５の間で半凝固材料１１を確実に加圧して成形することができる。この上型２５は、図示しない油圧シリンダー等の上型駆動部により上下動可能（昇降可能）となっている。なお、凹部、下型、加圧部、及び上型の形状は、成形する製品の形状に応じて、適宜、選択することができる。
【００１５】
半凝固材料鍛造装置１０は、各分割型１５を固定して型締めするロック手段２８を備えている。上型２５で半凝固材料１１を加圧する前に、ロック手段２８で各分割型１５を固定して型締めすることにより、加圧時に分割型１５（横型１７）が外方に開くことがなく、半凝固材料１１のはみ出し（流れ出し）を確実に防止することができる。ロック手段は、複数の分割型１５で上部空間１６の外周を囲繞した状態（横型１７の閉状態）で、各分割型１５を固定できるものであればよいが、隣り合う分割型１５同士を連結固定するものが好適に用いられる。本実施の形態のロック手段２８では、隣り合う分割型１５同士が当接する端部位置にそれぞれ係合突起２９を形成し、隣り合う分割型１５の２つの係合突起２９に跨がって係合される係合凹部３０を有する固定ブロック３１により、型締めを行った。この固定ブロック３１は、手動により着脱してもよいが、図に示すように、油圧シリンダー等のロック用駆動部３２を用いて固定ブロック３１を摺動させることにより、係合突起２９への固定ブロック３１の着脱を自動化して省力化を図り、作業性を向上させることができる。なお、ロック手段の構造は、本実施の形態に限定されることなく、適宜、選択することができる。また、本実施の形態では、２つの分割型１５で横型１７を構成したが、下型の形状、大きさ、及び凹部の形状等に応じて、分割型の数（横型の分割数）及び形状を適宜、選択することができる。例えば、分割型の数は２つ〜４つ程度が好ましいが、５つ以上とすることもできる。
なお、下型１３、横型１７（各分割型１５）、及び上型２５の材質は、通常の金型で使用される材質と同様であり、鋳鉄が好適に用いられる。
【００１６】
以上のように構成された半凝固材料鍛造装置１０の動作（使用方法）に基づいて、本発明の一実施の形態に係る半凝固材料鍛造方法を説明する。
まず、図１、図２に示すように、上型２５を上昇させ、分割型１５（横型１７）を開いた状態で、下型１３の凹部１２に半凝固材料１１を投入する（以上、材料投入工程）。
次に、図３、図４に示すように、分割型駆動部１８によって、下型１３の上面１４で各分割型１５を水平移動させ、凹部１２の上部空間１６の外周を側方から囲繞して凹部１２の上端周縁への半凝固材料１１のはみ出しを抑制する。そして、ロック用駆動部３２で固定ブロック３１を摺動させ、隣り合う分割型１５の２つの係合突起２９に跨がるように係合凹部３０を係合させて型締めを行う（以上、囲繞工程）。
最後に、図示しない上型駆動部で上型２５を下降させ、図５に示すように、横型１７の上方から横型１７の内部に加圧部２４を挿入し、凹部１２内の半凝固材料１１を加圧して成形する（以上、加圧工程）。
【００１７】
以上の動作により、凹部１２の上端周縁への半凝固材料１１のはみ出しを確実に防止することができるので、十分な加圧力を発生させて良品率を向上させることができる。また、横型１７によって半凝固材料１１のはみ出しを防止するので、はみ出しを防止する目的で下型の凹部を製品高さよりも大幅に深掘りする必要がなく、下型（凹部）の加工性に優れる。下型には製品を凹部から取り出すためのノックアウトピン（図示せず）が設けられるが、横型を凹部の外方（側方）に開くことができ、製品を僅かに押し上げるだけで容易に取り出すことができるので、ノックアウトピンのストロークも短くすることができる。以上により、作業効率を改善して短時間で連続的に成形作業を行うことができ、生産性を向上させることができる。
【００１８】
一般に、鍛造の性質上、上型（加圧側可動部、可動金型）と、下型（固定金型）との距離には制限があることから、製品製造時の上下方向の寸法（高さ）は制約されることとなり、下型からの製品取り出し等を考慮すると、自ずと製品サイズ（高さ）に合わせた大型の鍛造装置を使用する必要が出てくる。
ここで、半凝固材料の鍛造における大きなメリットとして、液相と固相の混合状態である半凝固材料は容易に小さな力で大きく変形させることができるという点がある。このため、大型の鍛造装置を使用しなくとも良いという利点があるが、製品形状（高さ）に応じたストローク量に合わせて鍛造装置を選定すると、無意味に大型の鍛造装置を使用しなければならなくなる恐れがある。
これに対し、本実施の形態のように、可動式の横型１７（複数の分割型１５を有する）を備えた半凝固材料鍛造装置１０を用いれば、縦長の製品を下型１３から抜き取る作業が容易になることから、さらに高さのある（長尺の）成形物を製造することも可能となる。
【００１９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、上記実施の形態では、成形時の加圧部の下端位置を下型の上面よりも低くし、上型と下型のみで成形を行ったが、成形時の加圧部の下端位置を下型の上面よりも高くし、上型、下型、及び横型を用いて成形を行うこともできる。その場合、下型の凹部を深掘りすることなく、長尺の製品を成形することが可能となり、製品形状の制約を受け難く、下型（凹部）の加工性にも優れる。
【符号の説明】
【００２０】
１０：半凝固材料鍛造装置、１１：半凝固材料、１２：凹部、１３：下型、１４：上面、１５：分割型、１６：上部空間、１７：横型、１８：分割型駆動部、２０：下面、２１：内周面、２２：上部内周面、２４：加圧部、２５：上型、２６：外周面、２８：ロック手段、２９：係合突起、３０：係合凹部、３１：固定ブロック、３２：ロック用駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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