(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯から金属成形品を製造する金属成形方法において、
上型と下型とで構成された金型空間に充填された溶湯を、凝固直前に又は凝固後に、下型を介して横方向から圧縮するよう押圧する、加圧工程と、
加圧工程後、凝固している溶湯に振動を加える、加振工程と、を有することを特徴とする金属成形方法。
【請求項２】
溶湯から金属成形品を製造する金属成形装置において、
溶湯が充填される金型空間を構成する上型及び下型と、
下型を介して、凝固直前の又は凝固後の、溶湯を、横方向から圧縮するよう押圧する、加圧機構と、
下型を介して、凝固している溶湯に振動を加える、加振機構と、を備えていることを特徴とする金属成形装置。
【請求項３】
下型が、横方向両側に分割可能な２つの型部と、両型部の間に位置する型合わせ部と、からなっており、
型合わせ部が、下型の基台内に収納可能となっており、
加圧機構が、型合わせ部を下型の基台内に収納させる収納機構と、２つの型部を合わせるように移動させる駆動機構と、を備えている、請求項２記載の金属成形装置。
【請求項４】
下型がインプレッションを有しており、インプレッションは、その周縁部分がインプレッションから分離して下型の基台内に収納可能となっており、
加圧機構は、インプレッションの周縁部分を下型の基台内に収納させる収納機構を備えている、請求項３記載の金属成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶湯（溶融金属）から金属成形品を製造する、金属成形方法及び金属成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車部品の軽量化に伴って、アルミニウムなどの軽金属からなる金属成形品が多用されるようになってきており、そのような金属成形品では、強度の向上が強く要望されている。軽金属としてはアルミニウム合金が最も多用されている。そして、アルミニウム合金からなる金属成形品は、殆どが、鋳造法、特にダイカスト法により、製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鋳造法では、得られる金属成形品の強度に限界があった。ちなみに、強度の向上を目的として引け巣などの内部欠陥の発生を防止するために、高圧鋳造法などが提案されているが、それらの方法でも、得られる強度は満足できるものではなかった。
【０００４】
そこで、鋳造法により得られた金属成形品を鍛造することによって強度を向上させる方法が、提案された。しかしながら、この方法では、鋳造装置で鋳造作業を行って金属成形品を製造し、該金属成形品を鋳造装置から取り出して鍛造装置にセッティングし、鍛造装置で鍛造作業を行う、という一連の作業が必要である。それ故、上記方法では、生産性が悪く、しかも、２つの装置を必要とする。従って、上記方法では、高コストとなる。
【０００５】
本発明は、低コストで、強度の優れた金属成形品を製造できる、金属成形方法及び金属成形装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、溶湯から金属成形品を製造する金属成形方法において、上型と下型とで構成された金型空間に充填された溶湯を、凝固直前に又は凝固後に、下型を介して横方向から圧縮するよう押圧する、加圧工程と、加圧工程後、凝固している溶湯に振動を加える、加振工程と、を有することを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載の発明は、溶湯から金属成形品を製造する金属成形装置において、溶湯が充填される金型空間を構成する上型及び下型と、下型を介して、凝固直前の又は凝固後の、溶湯を、横方向から圧縮するよう押圧する、加圧機構と、下型を介して、凝固している溶湯に振動を加える、加振機構と、を備えていることを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、下型が、横方向両側に分割可能な２つの型部と、両型部の間に位置する型合わせ部と、からなっており、型合わせ部が、下型の基台内に収納可能となっており、加圧機構が、型合わせ部を下型の基台内に収納させる収納機構と、２つの型部を合わせるように移動させる駆動機構と、を備えているものである。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、下型がインプレッションを有しており、インプレッションは、その周縁部分がインプレッションから分離して下型の基台内に収納可能となっており、加圧機構は、インプレッションの周縁部分を下型の基台内に収納させる収納機構を備えているものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の金属成形装置の概略縦断面図である。この金属成形装置は、上型１、下型２、及び、付属機構を備えている。
【００１３】
上型１は、本体１１とインプレッション１２とからなっており、下型２に対して上下動可能となっている。下型２は、本体２１とインプレッション２２とからなっており、基台３上に設けられている。図２は図１のII−II面から見た平面図であり、本体２１を示している。図２に示すように、本体２１は環状である。インプレッション２２は円柱状である。インプレッション１２が図１の矢印に示すように本体２１内に嵌り込むことによって、金型空間１０が形成される。
【００１４】
本体２１は、図２の矢印Ａ方向に、即ち、横方向両側に、分割可能な２つの型部２１１，２１２と、両型部２１１，２１２の間に位置する型合わせ部２１３と、からなっている。型合わせ部２１３は、２つの部分２１３１，２１３２からなっている。そして、図３に示すように、両型部２１１，２１２は、型合わせ部２１３から離れて、横方向（図２の矢印Ａ方向）へスライド可能となっている。
【００１５】
一方、型合わせ部２１３は、基台３内に収納可能になっている。そして、図４に示すように、型部２１１と型部２１２とは、互いに近づく方向（図３及び図４の矢印Ｂ方向）に、即ち、合わさる方向に、スライド可能となっている。
【００１６】
上述したような、型部２１１，２１２のスライド作動と、型合わせ部２１３の収納作動は、下型２に付属している加圧機構によって、行われるようになっている。即ち、加圧機構は、上記スライド作動を行わせる駆動機構４と、上記収納作動を行わせる収納機構５とを備えており、更に、後述する収納作動を行わせる収納機構６も備えている。
【００１７】
図５は駆動機構４の縦断面図である。図５に示すように、駆動機構４は、型部２１１をスライド作動させる第１駆動機構４１と、型部２１２をスライド作動させる第２駆動機構４２とからなっている。
【００１８】
第１駆動機構４１は、ピストン４１１と、油圧シリンダ４１２と、ポンプ４１３と、アキュムレータ４１４とからなっている。ピストン４１１は、先端が型部２１１の外側に固定されている。ポンプ４１３及びアキュムレータ４１４は、摺動管４１５によって油圧シリンダ４１２に接続されている。なお、摺動管とは、伸縮自在のチューブ形の配管であり、長い作動工程を与えることができるものである。第１駆動機構４１は、油圧シリンダ４１２内の油圧の配分に応じてピストン４１を横方向に前進又は後退させ、それによって、型部２１１をスライド作動させる。
【００１９】
第２駆動機構４２も、第１駆動機構４１と同様の構成を有しており、同様に作動するようになっている。即ち、第２駆動機構４２は、ピストン４２１と、油圧シリンダ４２２と、ポンプ４２３と、アキュムレータ４２４とからなっている。ピストン４２１は、先端が型部２１２の外側に固定されている。ポンプ４２３及びアキュムレータ４２４は、摺動管４２５によって油圧シリンダ４２２に接続されている。
【００２０】
図６は図３のVI−VI断面図である。図６に示すように、収納機構５は、型合わせ部２１３の部分２１３１を収納させる第１収納機構５１と、同じく部分２１３２を収納させる第２収納機構５２とからなっている。図７は収納機構５による収納状態を示す、図６に相当する図である。
【００２１】
第１収納機構５１は、ピストン５１１と、油圧シリンダ５１２とを備えている。ピストン５１１の上端は、部分２１３１に固定されている。また、基台３には、部分２１３１を収納する収納空間５１３が形成されている。第１収納機構５１は、油圧シリンダ５１２内の油圧の配分に応じてピストン５１１を上下動させ、それによって、部分２１３１を、図７に示すように収納空間５１３に収納させたり、図６に示すように基台３上に出したりする。
【００２２】
第２収納機構５２も、第１収納機構５１と同様の構成を有しており、同様に作動するようになっている。即ち、第２収納機構５２は、ピストン５２１と、油圧シリンダ５２２とを備えている。ピストン５２１の上端は、部分２１３２に固定されている。また、基台３には、部分２１３２を収納する収納空間５２３が形成されている。第２収納機構５２は、油圧シリンダ５２２内の油圧の配分に応じてピストン５２１を上下動させ、それによって、部分２１３２を、図７に示すように収納空間５２３に収納させたり、図６に示すように基台３上に出したりする。なお、油圧シリンダ５１２,５２２の油圧調節は、駆動機構４と同様の機構で行われるようになっている。
【００２３】
更に、上述したように、加圧機構は収納機構６も備えている。ところで、下型２のインプレッション２２においては、環状の周縁部分２２２が本体２２１から分離して、基台３内に収納可能となっている。収納機構６は、その収納作動を行わせるものである。図８は収納機構６の縦断面図である。図９は収納機構６による収納状態を示す、図８に相当する図である。収納機構６は、ピストン６１と、油圧シリンダ６２とを備えている。ピストン６１の上端は、周縁部分２２２に２個所で固定されている。また、基台３には、周縁部分２２２を収納する収納空間６３が形成されている。収納機構６は、油圧シリンダ６２内の油圧の配分に応じてピストン６１を上下動させ、それによって、周縁部分２２２を、図９に示すように収納空間６３に収納させたり、図８に示すように基台３上に出したりする。
【００２４】
更に、下型２には、加圧機構の他に、加振機構が付属している。加振機構は、図５に示すように、型部２１１，２１２の外側にそれぞれ取り付けられた振動機７１，７２を備えており、型部２１１，２１２に振動を加えるようになっている。
【００２５】
次に、上記構成の金属成形装置の作動について説明する。
まず、図１の状態において、下型２内に溶湯を充填する。次に、図１０に示すように、上型１を下降させてインプレッション１２を下型２内に嵌め込み、溶湯８を密閉して凝固させる。即ち、金型空間１０に溶湯８を充填して凝固させる。これにより、溶湯８の鋳造が行われる。
【００２６】
溶湯８が凝固した後、図１１に示すように、上型１を上昇させて下型２から離す。また、駆動機構４を作動させて、型部２１１と型部２１２とを相互に離れるようにスライドさせるとともに、収納機構５を作動させて、部分２１３１，２１３２をそれぞれ収納空間５１３，５２３に収納させ、また、収納機構６を作動させて、周縁部分２２２を収納空間６３に収納させる。
【００２７】
次に、図１２に示すように、駆動機構４を作動させて、型部２１１と型部２１２とを互いに近づく方向にスライドさせる。このとき、部分２１３１，２１３２がそれぞれ収納空間５１３，５２３に収納されており、且つ、周縁部分２２２が収納空間６３に収納されているので、型部２１１と型部２１２とは、図４の状態になろうとする。即ち、型部２１１と型部２１２とは、図２の状態よりも互いに近づこうとする。従って、凝固した溶湯８は、型部２１１と型部２１２とによって、横方向両側から圧縮するよう押圧される。これにより、溶湯８の鍛造が行われる。この押圧は、８０トン以上の圧力で行うのが好ましく、高いほど好ましい。なお、このとき、上型１を下降させて、凝固した溶湯８を上方からも押圧してよい。
【００２８】
次に、溶湯８の押圧後、加振機構の振動機７１，７２を作動させて、型部２１１，２１２を介して、溶湯８に振動を加える。
【００２９】
次に、駆動機構４を作動させて、型部２１１，２１２を互いに離れる方向にスライドさせる。なお、上型１を下降させている場合には、上型１を上昇させる。そして、凝固した溶湯８、即ち、金属成形品を取り出す。
【００３０】
以上のように、上記構成の金属成形装置は、金型空間１０に充填された溶湯８を、凝固後に、下型２を介して横方向から圧縮するよう押圧する。
【００３１】
上記構成の金属成形装置においては、上型１及び下型２という１組の金型において、鋳造が行われた後に、そのまま引き続いて、鍛造が行われる。従って、鋳造と鍛造とを別々の装置で行う場合に比して、生産性が向上する。しかも、１組の金型を用いるだけでよいので、高い金型費用が低減され、低コストとなる。
【００３２】
一方、上記構成の金属成形装置においては、鋳造だけでなく、鍛造も行われるので、得られた金属成形品の強度は、鋳造だけの場合に比して、向上する。しかも、加振機構により、凝固した溶湯８に振動が加えられるので、溶湯８の金属結晶粒が微細化されて溶湯８の組織が緻密化される。これにより、金属成形品の強度は、より向上する。
【００３３】
なお、上述した金属成形装置の作動では、溶湯８が凝固した後に、溶湯８を横方向両側から圧縮するようにしているが、溶湯８の凝固直前に圧縮するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、１組の金型により、鋳造を行った後に、そのまま引き続いて、鍛造を行うことができる。従って、鋳造と鍛造とを別々の装置で行う場合に比して、生産性を向上できる。しかも、１組の金型を用いるだけでよいので、高い金型費用を低減でき、コストを低くできる。
【００３５】
また、鋳造だけでなく、鍛造も行うので、得られた金属成形品の強度を、鋳造だけの場合に比して、向上できる。
【００３６】
更に、溶湯の組織を緻密化できるので、金属成形品の強度を、より向上できる。
【００３７】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の方法を実現でき、請求項１記載の発明と同様の効果を発揮できる。
【００３９】
請求項３記載の発明によれば、収納機構によって型合わせ部を基台内に収納させた後に、駆動機構によって２つの型部を合わせるよう移動できるので、下型を介して、溶湯を横方向から圧縮するよう押圧できる。従って、請求項１記載の方法をより具体的に実現できる。
【００４０】
請求項４記載の発明によれば、下型がインプレッションを有する場合において、収納機構によってインプレッションの周縁部分を基台内に収納できるので、下型を介して、溶湯を横方向から圧縮するよう押圧できる。従って、請求項１記載の方法をより具体的に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の金属成形装置を示す概略縦断面図である。
【図２】  図１のII−II面から見た平面図である。
【図３】  下型の一作動状態を示す、図２に相当する図である。
【図４】  下型の、図３に続く一作動状態を示す、図２に相当する図である。
【図５】  駆動機構を示す縦断面図である。
【図６】  型合わせ部の収納機構を示す、図３のVI−VI断面図である。
【図７】  図６の収納機構による収納状態を示す、図６に相当する図である。
【図８】  周縁部分の収納機構を示す縦断面図である。
【図９】  図８の収納機構による収納状態を示す、図８に相当する図である。
【図１０】  本発明の金属成形装置の一作動状態を示す概略縦断面図である。
【図１１】  図１０に続く作動状態を示す概略縦断面図である。
【図１２】  図１１に続く作動状態を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１  上型
２  下型
２１１，２１２  型部
２１３  型合わせ部
２１３１，２１３２  部分
２２  インプレッション
２２２  周縁部分
３  基台
４  駆動機構
５，６  収納機構
７１，７２  振動機
８  溶湯
【図１】
0003658348.tif 000002
【図２】
0003658348.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003658348.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003658348.tif 000007
【図７】
0003658348.tif 000008
【図８】
0003658348.tif 000009
【図９】
0003658348.tif 000010
【図１０】
0003658348.tif 000011
【図１１】
0003658348.tif 000012
【図１２】
0003658348.tif 000013