(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成型金属鋳物を製造すべく、真空ゲートと金属供給ゲートとを有する少なくとも一つのキャビティを形成する金型を有して成る型鋳造機へ加熱された金属を送給する装置において、
溶融金属の温度がそれが凝固し始める温度よりも高い所定の温度範囲に保持されている溶融金属の供給源と、
金属の約４５％以内が粒子として金属の流体部分の中に浮遊している半固体状態で金属を入れる容器と、
加熱された吸入管と、
前記加熱された吸入管を介して前記容器に金属流動連通し、前記金属供給ゲートを介して前記キャビティに連通するショットスリーブであって、スリーブ内の半固体金属を加圧下に前記キャビティに圧入すべくスリーブ内で往復動可能にプランジャーを配置してなるショットスリーブと、
半固体金属を温度制御された前記容器から前記吸入管を介して前記スリーブ内のプランジャーで前記金型に圧入する位置へ引き込むべく、前記真空ゲート、キャビティ、供給ゲートおよびショットスリーブに連通している真空源と、
を有してなる該装置であって、
前記容器は底部、側壁および頂部を有し、
さらに、
容器内に配置された撹拌器と、
容器の底部を介して容器内の半固体金属に熱をもたらすべく配置されたヒーターと
を有し、
前記容器の前記底部は容器の底部を介して容器内の半固体金属と金属流動連通する独立寸法の加熱室を含み、
前記ヒーターは前記加熱室内の金属を加熱すべく配置されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１の装置において、前記ヒーターは誘導加熱器であることを特徴とする該装置。
【請求項３】
請求項２の装置において、前記撹拌器は前記加熱室内の金属と前記容器内の半固体金属との混合を促進すべく前記容器内に配置されていることを特徴とする該装置。
【請求項４】
請求項１の装置において、前記ショットスリーブにはジャケットを設け、ジャケット内に流体を循環させることを特徴とする該装置。
【請求項５】
請求項４の装置において、前記容器の前記底部は容器の底部を介して容器内の半固体金属と金属流動連通する独立寸法の加熱室を含み、前記ヒーターは前記加熱室内の金属を加熱すべく配置されていることを特徴とする該装置。
【請求項６】
請求項１の装置において、さらに、所定体積の溶融金属を前記溶融金属供給源から前記容器に送給する送給手段を有することを特徴とする該装置。
【請求項７】
請求項６の装置において、前記容器の前記底部は容器の底部を介して容器内の半固体金属と金属流動連通する独立寸法の加熱室を含み、前記ヒーターは前記加熱室内の金属を加熱すべく配置されていることを特徴とする該装置。
【請求項８】
請求項１の装置において、半固体金属を加熱されたショットスリーブへ送給する前記吸引管は前記容器内の半固体金属の表面から上方へ延びていることを特徴とする該装置。
【請求項９】
底部と、側壁と、頂部と、撹拌器と、ヒーターとを有し、鋳造に使用すべく半固体金属を均熱状態に保持する改良された容器において、改良点はヒーターを、容器の底部を介して容器内の半固体金属に熱をもたらすべく配置したことであることを特徴とする改良された容器であって、
前記容器の前記底部は容器の底部を介して容器内の半固体金属と金属流動連通する独立寸法の加熱室を含み、
前記ヒーターは前記加熱室内の金属を加熱すべく配置されている
ことを特徴とする改良された容器。
【請求項１０】
請求項９の改良された容器において、前記ヒーターは誘導加熱器であることを特徴とする改良された容器。
【請求項１１】
請求項９の改良された容器において、さらに容器内に撹拌器を有し、加熱室内の金属と容器内の撹拌された半固体金属との混合を促進すべく撹拌器を配置したことを特徴とする改良された容器。
【請求項１２】
請求項１〜８のいずれかに記載の装置における、半固体金属をショットスリーブから金型内へプランジャーで圧入する型鋳造方法において、ショットスリーブを加熱する工程を含むことを特徴とする改良された型鋳造方法。
【請求項１３】
請求項１２の改良された型鋳造方法において、前記ショットスリーブにはジャケットを設け、ジャケット内に流体を循環させることを特徴とする方法。
【請求項１４】
成型金属鋳物を製造すべく、真空ゲートと金属供給ゲートとを有する少なくとも一つのキャビティを両者間に形成する少なくとも一対の金型を有して成る型鋳造機へ加熱された金属を送給する装置において、
半固体金属の貯槽を保持するための撹拌器と温度制御機構とを備えた容器と、
溶融金属を前記容器に送給する系と、
半固体金属を前記容器から型鋳造用金型へ半固体状態で送給する移送系と、
前記容器に流体連通する加熱室と、
を有して成る該装置。
【請求項１５】
請求項１４の装置において、さらに、前記容器から引き出される半固体金属の量と前記容器に加えられる溶融金属の量とを制御するための調整器を有することを特徴とする該装置。
【請求項１６】
請求項１４の装置において、前記移送系は機械的な取鍋操作を含むことを特徴とする該装置。
【請求項１７】
請求項１４の装置において、前記容器と前記型鋳造用金型との間の前記移送系は、真空状態とされ、前記半固体金属が真空状態にて移送されることを特徴とする該装置。
【請求項１８】
請求項１７の装置において、前記移送系はヒーターを備えた吸引管を含むことを特徴とする該装置。
【請求項１９】
請求項１５の装置において、前記移送系はショットスリーブに流体連通する吸入管とプランジャーとを有し、前記容器と前記型鋳造用金型との間の前記移送系が真空状態とされ前記半固体金属が真空状態にて移送される間は該プランジャーがショットスリーブをシールすることで、材料の金型キャビティへの圧入に先立って半固体金属がショットスリーブ内へ引き込まれるとともに吸引管内に停留できるようにし、圧入操作の間は通気路を形成することで吸引管内に停留している金属が金属浴へ戻ることができるようにするべく構成されていることを特徴とする該装置。
【請求項２０】
請求項１４の装置において、さらに、前記加熱室内の金属を加熱するための誘導加熱器を有することを特徴とする該装置。
【請求項２１】
請求項１４の装置において、前記容器は型鋳造で部品を製造するのに必要な半固体金属の体積よりも十分に大きな容積を有することを特徴とする該装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
《発明の技術分野》
本発明は半固体金属からの部品の鋳造に関し、特に、半固体金属浴から取り出された半固体金属からの部品の鋳造に関する。
【０００２】
《発明の背景》
金属部品の製造者は型鋳造法で製造するのに適した部品の型鋳造の利点を長い間認めてきた。半固体（チキソトロピー性）金属からの部品の型鋳造の利点もよく記録されており、それらの利点には、それに限定されるものではないが、溶融金属から鋳造した部品に比して気孔性が低くより均質な構造を示す熱処理可能な完成部品の創出がある。
【０００３】
以下に示すいくつかの従来技術の参考文献を参照する。
米国特許：
（１）  米国特許第４，７０９，７４６号、「連続スラリー鋳造方法および装置」、ヤング（Ｙｏｕｎｇ）ら；
（２）  米国特許第５，３１３，８１５号、「連続加熱を用いた成形金属部品の製造装置および方法」、ニッチング（Ｎｉｃｈｔｉｎｇ）ら；
（３）  米国特許第４，５６５，２４１号、「スラリー組織の金属組成物の製造方法」、ヤング（Ｙｏｕｎｇ）；
（４）  米国特許第５，４６４，０５３号、「レオキャストインゴット、特に高機械的性能型鋳造品を製造するためのレオキャストインゴットの製造方法」、モスキーニ（Ｍｏｓｃｈｉｎｉ）；
（５）  米国特許第５，３８１，８４７号、「鉛直鋳造方法」、アショック（Ａｓｈｏｋ）ら；
（６）  米国特許第５，３７５，６４５号、「半固体金属予備成形材から成形品を製造する装置および方法」、ブリューカー（Ｂｒｅｕｋｅｒ）ら；
（７）  米国特許第５，２８７，７１９号、「半固体化金属組成物の成形方法」、モリタカ（Ｍｏｒｉｔａｋａ）ら；
（８）  米国特許第５，２１９，０１８号、「多相電流電磁撹拌を用いた連続鋳造によるチキソトロピー性金属製品の製造方法」、メイヤー（Ｍｅｙｅｒ）；
（９）  米国特許第５，１７８，２０４号、「レオキャスト方法および装置」、キリー（Ｋｅｌｌｙ）ら；
（１０）  米国特許第５，１１０，５４７号、「半固体化金属組成物の製造のための方法および装置」、キウチ（Ｋｉｕｃｈｉ）ら；
（１１）  米国特許第４，９６４，４５５号、「連続鋳造によるチキソトロピー性金属製品の製造方法」、メイヤー（Ｍｅｙｅｒ）；
（１２）  米国特許第４，８７４，４７１号、「ペースト状相における金属の鋳造方法」、ウィルモット（Ｗｉｌｍｏｔｔｅ）；
（１３）  米国特許第４，８０４，０３４号、「チキソトロピー性沈着物の製造方法」、リーサム（Ｌｅａｔｈｈａｍ）ら；
（１４）  米国特許第４，６８７，０４２号、「成形金属部品の製造方法」、ヤング（Ｙｏｕｎｇ）；
（１５）  米国特許第４，５８０，６１６号、「制御された金属の固体化のための方法および装置」、ワッツ（Ｗａｔｔｓ）；
（１６）  米国特許第４，３４５，６３７号、「型鋳造による高分率固体組成物の成形方法」、フレミング（Ｆｌｅｍｉｎｇｓ）ら；
（１７）  米国特許第４，１０８，６４３号、「高分率固体金属組成物の成形方法およびそのための組成物」、フレミング（Ｆｌｅｍｉｎｇｓ）ら；
（１８）  米国特許第３，９０２，５４４号、「非樹枝状結晶一次固体を含む合金の連続成形方法」、フレミング（Ｆｌｅｍｉｎｇｓ）ら；
（１９）  米国特許第５，２１１，２１６号、「鋳造方法」、ドルーリー（Ｄｒｕｒｙ）ら；
（２０）  米国特許第３，９４８，６５０号、「鋳造用液体−固体合金を製造するための組成物および方法、ならびに該液体−固体合金を用いた鋳造方法」、フレミング（Ｆｌｅｍｉｎｇｓ）ら；
（２１）  米国特許第３，９５４，４５５号、「液体−固体合金組成物」、フレミング（Ｆｌｅｍｉｎｇｓ）ら；
（２２）  米国特許第４，９７２，８９９号、「結晶粒微細化インゴットの鋳造方法および装置」、タンガット（Ｔｕｎｇａｔｔ）；
（２３）  米国特許第４，５７７，６７６号、「微細化結晶粒組織をもつインゴットの鋳造方法および装置」、ワトソン（Ｗａｔｓｏｎ）；
（２４）  米国特許第４，２３１，６６４号、「化学結合した鋳物砂の高速水平兼高速鉛直混合のための方法および装置」、フロック（Ｆｌｏｃｋ）；
（２５）  米国特許第４，５０６，９８２号、「粘性液体と微粒状固体の混合装置」、スミサー（Ｓｍｉｔｈｅｒｓ）ら；
（２６）  米国特許第４，４６９，４４４号、「粘性物質の混合および脱ガス装置」、グミーナー（Ｇｍｅｉｎｅｒ）ら；
（２７）  米国特許第５，０３７，２０９号、「流体、特にペースト状媒体の混合装置およびその作動方法」、ウィス（Ｗｙｓｓ）；
（２８）  米国特許第４，８９３，９４１号、「容器内で粘性液体を混合する装置」、ウェイト（Ｗａｙｔｅ）；
（２９）  米国特許第４，３９７，６８７号、「溶融金属の混合のための混合装置および方法」、バイ（Ｂｙｅ）；
関連記事：
（３０）  「レオキャスト方法」、フレミング（Ｆｌｅｍｉｎｇｓ），  Ｍ．Ｃ．，  リーク（Ｒｉｅｋ），  Ｒ．Ｇ．，およびヤング（Ｙｏｕｎｇ），  Ｋ．Ｐ．  『Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃａｓｔ Ｍｅｔａｌｓ Ｊｏｕｒｎａｌ』，  ｖｏｌ．１，  Ｎｏ．３，  Ｓｅｐｔ．１９７６，  ｐｐ．１１−２２
（３１）  「部分固体化した高銅含有率合金の型鋳造」、ファセッタ（Ｆａｓｃｅｔｔａ），  Ｅ．Ｆ．，  リーク（Ｒｉｅｋ），  Ｒ．Ｇ．，  メーラビアン（Ｍｅｈｒａｂｉａｎ），  Ｒ．，  およびフレミング（Ｆｌｅｍｉｎｇｓ），  Ｍ．Ｃ．  『Ｃａｓｔ Ｍｅｔａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｊｏｕｒｎａｌ』，  Ｖｏｌ．９，  Ｎｏ．４，  Ｄｅｃ．１９７３，  ｐｐ．１６７−１７１
【０００４】
上記の参考文献は半固体金属から金属部品を成形することに関する一般的概念とその利点を教えている。参考文献はまた、型鋳造一般ならびに半固体金属からの部品の型鋳造に用いられる標準的な技法をも教えている。さらに、半固体材料を撹拌する種々の方法を教える文献も上記に含まれる。上記文献の全て、ならびにその中で引用されている参考文献をここに包含するが、その目的は、半固体金属の処理ならびに部品の型鋳造とその方法に用いることができる方法および手順を確立することにある。
【０００５】
半固体金属から部品を型鋳造するための従来の方法および装置の多くでは、固体棒材から切り出した円筒形金属片、すなわち、ビレットであって半固体微細組織を持つように予備成形されたものが用いられてきた。これらビレットは極めて高い圧力（典型的には２．３２〜４．３５ Ｐａ（１６，０００〜３０，０００ ｐｓｉ）のオーダー）で鋳造金型に圧入するのに先立って加熱され、半固体状態に戻される。これらビレットは表面酸化しやすいので酸化した材料が最終製品に取り込まれる可能性がある。また、この方法では、金属を半固体状態まで加熱する必要があり、最終部品の鋳造に先立ってビレットを、鋳造し、冷却し、在庫保管し、所定長さに切断し、おそらく発送し、そして最後に再加熱する必要がある。
【０００６】
《発明の概要》
本発明は安定した、一定の撹拌をされ温度制御された半固体金属の浴を貯槽に保持し、それを初期の半固体状態のまま、最終部品へ即座に鋳造する準備ができた型鋳造機へ送給する方法および装置を提供する。移送は、加熱された吸引管および温度制御された充填スリーブを介して、真空取鍋操作によって行うことができる。移送される半固体金属はプランジャーチップによって金型キャビティへ圧入されるが、このプランジャーチップは通気路を提供することで取鍋操作の際に形成された真空を破るので、吸引管内の半固体金属は圧入操作の間に浴へ戻ることができる。このように、安定した、均質な、温度制御された半固体金属の、すぐに使える浴が型鋳造の環境下で提供されるので、その半固体金属は向上した性能特性で金属部品を製造すべく、型鋳造機の金型キャビティへ必要に応じてその半固体形態で送給することができる。
【０００７】
本発明によれば、少なくとも一つのキャビティ、真空ゲートおよび金属供給ゲートを有する型鋳造機へ加熱された金属を送給する装置は、溶融金属の温度がそれが凝固し始める温度よりも高い所定の温度範囲に保持されている溶融金属の供給源と、金属の約４５％以内が粒子として金属の流体部分の中に浮遊している半固体状態で金属を入れる容器と、加熱された吸入管と、前記加熱された吸入管を介して前記容器に金属流動連通するとともに前記金属供給ゲートを介して前記キャビティに連通するショットスリーブと、前記スリーブ内の半固体金属を加圧下に前記キャビティに圧入すべくスリーブ内で往復動可能に配置されたプランジャーと、半固体金属を温度制御された前記容器から前記吸入管を介して前記スリーブ内のプランジャーで前記金型に圧入する位置へ引き込むべく、前記真空ゲート、キャビティ、供給ゲートおよびショットスリーブに連通している真空源と、を有してなる。前記容器は底部、側壁、および頂部を有し、前記装置は前記容器内に配置された撹拌器と、前記容器の底部を介して容器内の半固体金属に熱をもたらすべく配置されたヒーターとを有してもよい。前記容器の底部は、容器の底部を介して容器内の半固体金属に金属流動連通する独立寸法の加熱室を含んでもよく、前記ヒーターは加熱室内の金属を加熱すべく配置されてもよい。前記ヒーターは誘導加熱器でもよい。前記撹拌器は、前記加熱室内の金属と前記容器内の半固体金属との混合を促進すべく配置されてもよい。前記ショットスリーブにはジャケットを設け、ジャケット内に流体を循環させてもよい。前記装置は、所定体積の溶融金属を前記溶融金属供給源から前記容器に送給する送給手段を含んでもよい。半固体金属を加熱されたショットスリーブへ送給する前記吸引管は、前記容器内の半固体金属の表面から上方へ延びていてもよい。
【０００８】
本発明の別の様相によれば、鋳造に使用すべく半固体金属を均熱状態に保持するための改良された容器は、底部、側壁、および頂部と、撹拌器と、容器の底部を介して容器内の半固体金属に熱をもたらすべく配置されたヒーターとを有する。前記容器の前記底部は、容器の底部を介して容器内の半固体金属に金属流動する独立寸法の加熱室を含んでもよく、前記ヒーターは加熱室内の金属を加熱すべく配置されてもよい。前記ヒーターは誘導加熱器でもよい。前記容器は、加熱室内の金属と容器内の撹拌された半固体金属との混合を促進すべく配置された撹拌器を含んでもよい。
【０００９】
本発明のさらに別の様相によれば、半固体金属を充填スリーブから金型内へプランジャーで圧入する型鋳造方法は、充填スリーブを加熱する工程を含むことにより改良される。充填スリーブにはジャケットを設けてもよく、ジャケット内に流体を循環させてもよい。
【００１０】
本発明の別の様相によれば、半固体状態に保持される合金の供給源からの金属合金を型鋳造する方法は、鋳造すべき金属を受容し該金属を固体形状に冷却する金型キャビティを有する型鋳造機を備える工程と、底部と側部とを有する溶融金属のための容器を備える工程と、溶融金属の温度を該金属が凝固し始めるレベルに下げる工程と、前記金属を撹拌しその温度を制御することで該金属を固体金属粒子と溶融金属とを含む均熱状態に保つ工程であって、その温度制御は前記容器の底部を介して加熱することにより達成され、金属の冷却は部分的には前記容器の側部を介して行われ、その撹拌は凝固しつつある金属を容器の側部から剪断することを含むものである金属撹拌・温度制御工程と、を含んで成り、それによって、前記容器内の金属を一定の撹拌と温度制御のもとで安定した半固体状態に保持する。制御された量の金属を前記容器から周期的に引き出し、その金属を鋳造のための金型キャビティへ吸引管を介して移送する工程を含んでもよい。前記移送工程の間に引き出された金属の温度を制御してもよい。各引き出された量の金属を置換すべく制御された量の溶融金属を前記容器に周期的に加えてもよい。部品の鋳造の間に前記吸入管内に停留している金属が金属浴に戻るのを可能にしてもよい。
【００１１】
本発明のさらに別の様相によれば、成型金属鋳物を製造すべく、少なくとも一つのキャビティを両者間に形成する少なくとも一対の金型と、真空ゲートと、金属供給ゲートとを有して成る型鋳造機へ加熱された金属を送給する装置は、半固体金属の貯槽を保持するための撹拌器と温度制御機構とを備えた容器と、溶融金属を前記容器に送給する系と、半固体金属を前記容器から型鋳造用金型へ半固体状態で送給する移送系と、前記容器に流体連通する加熱室と、を有して成る。前記装置は、前記容器から引き出される半固体金属の量と前記容器に加えられる溶融金属の量とを制御するための調整器を有してもよい。前記移送系は、機械的取鍋操作または真空取鍋操作を含んでもよく、さらに、ヒーターを備えた吸引管を含んでもよい。前記装置は、ショットスリーブに流体連通する吸入管とプランジャーとを有してもよく、該プランジャーは真空取鍋操作の間はショットスリーブをシールすることで、材料の金型キャビティへの圧入に先立って半固体金属がショットスリーブ内へ引き込まれるとともに吸引管内に停留できるようにし、圧入操作の間は通気路を形成することで吸引管内に停留している金属が金属浴へ戻ることができるようにするべく構成されていてもよい。前記装置は、前記加熱室内の金属を加熱するための誘導加熱器を有してもよい。前記容器は、型鋳造で部品を製造するのに必要な半固体金属の体積よりも実質的に大きな容積を有してもよい。
【００１２】
本発明によれば、成型金属鋳物を製造すべく、少なくとも一つのキャビティを両者間に形成する少なくとも一対の金型と、真空ゲートと金属供給ゲートとを有を有して成る型鋳造機へ加熱された金属を送給する装置は、半固体金属の貯槽を保持する容器と、前記貯槽に流体連通する吸引管と、前記キャビティおよび前記吸引管に流体連通する充填スリーブとを有する。前記充填スリーブは前記吸引管を受け入れて連結部となす開口を含み、前記開口は前記連結部における前記充填スリーブの表面積を最小にすべく形成されている。前記吸引管は前記開口に受け入れられる面取りされた端部を有してもよい。前記吸引管は非金属製であってもよい。前記充填スリーブは前記開口に形成された皿穴を有してもよい。
【００１３】
本発明のさらなる特徴および利点は、現時点で最良と思われる発明の実施形態を例示する、以下の好適実施例の詳細な説明を考慮することで当業者に明らかになるであろう。
【００１４】
《好適実施態様の詳細な説明》
本発明は半固体状態に保持できるものならどんな金属または合金にも適合できるが、ここに開示される装置は具体的にはアルミ合金、特にアルミニウムＡ３５６用に構成されている。図１〜３を参照すると、部品の型鋳造のための半固体金属用炉１０は中に保有される金属の熱損失を制御すべく設計された容器１２を含む。容器１２は、混合のため、および容器１２に入っている半固体金属浴１６内での樹枝状結晶の生成を阻止するための撹拌系１４を含む。容器１２内に配置されたセンサー１８（図２）は、半固体金属浴１６の固体分に関する情報をヒーター２２のための制御器２０へ送る。ヒーター２２は容器１２に流体連通する加熱室２４に熱的に連結されている。頂部５６を介して貯槽３０に流体連通する入口２６および出口２８は、半固体金属浴１６に溶融金属３２を添加しそこから半固体金属３４を取り出すための、貯槽３０へのアクセスを提供する。半固体金属炉１０は型鋳造環境下で型鋳造機（図示しない）の近傍に配置されているので、半固体金属３４が型鋳造機の金型キャビティ（図示しない）に容易に利用できるとともにその半固体状態のまま送給できる。
【００１５】
容器１２は底壁３６および円筒形側壁３８を有し、それらが頂部５６と共に貯槽３０を画定し、例えば図２に示すように、その中において半固体金属３４を半固体金属浴１６の中に貯えることができる。容器１２は、円筒形側壁３８、底壁３６および頂部５６を介しての半固体金属浴１６からの熱損失を制御しやすくするような設計仕様に合うように形づくられている。容器１２にＡ３５６を入れる場合、容器の側壁３８、底壁３６および頂部５６は厚さ４１が約６．３５ｃｍ（２．５ｉｎ）のＴｈｅｒｍ  ｂｏｎｄ  Ｆｏｒｍｕｌａ  Ｆｉｖｅ−Ｌ製の耐火物壁４０を含む。この厚さ４１では、側壁３８、底壁３６および頂部５６は半固体金属浴１６から熱を放散させるが、ヒーター２２が半固体金属浴１６を加熱できる速度よりも高い速度で熱が放散されるのを防ぐ。例示として、ヒーター２２は３５ｋＷの誘導加熱器であり、容器１２は側壁３８、底壁３６および頂部５６を介しての熱放散が３５ｋＷよりも小さくなるように設計される。誘導加熱器２２はＡｊａｘ  Ｍａｇｎａｔｈｅｒｍｉｃから普通に入手できるタイプのものである。半固体金属３４が引き出されて溶融金属３２で置換される速度を制御することによって、容器１２の側壁３８、底壁３６および頂部５６を介しての熱放散が誘導加熱器２２の加熱容量を超えることも有り得ることが想定される。鋳造操作のために他の金属が半固体状態に保たれる場合は、側壁３８、底壁３６および頂部５６は十分な厚さ４１の適切な材料から構成して、側壁３８、底壁３６および頂部５６を介しての熱損失が、誘導加熱器２２と引き出された半固体金属３４を置換する溶融金属３２の添加とにより半固体浴１６にもたらし得る熱を超えないようにしなければならない。
【００１６】
加熱室２４は、容器１２の底壁３６の開口４２を介して貯槽３０に流体連通している。例えば図１〜３に示すように、加熱室２４は容器１２から下方に延びるＵ字形流路４４を画定する耐火物管でできており、誘導加熱器２２のコア４６を加熱室２４のＵ字形流路４４の一方の側に巻き付けることで加熱室２４を加熱する。誘導加熱器２２の誘導コア４６は電場を発生し、それによって加熱室２４内の半固体金属３４を加熱する。
【００１７】
例示として、センサー１８は熱電対５０である。半固体金属浴１６の固体分率は、浴１６の温度と関係がある。しかし、センサー１８は、半固体金属浴１６の固体分率と関係のある半固体金属浴１６又は炉１０の動作の何らかの特性を測定することができ、その測定された特性の値に基づいて信号をヒーター制御器２０にもたらすことができるならば、いかなる装置でもよい。半金属浴１６の固体分率に関係すると信じられる炉１０動作の特性としては、ローター６０またはオーガー６２を駆動するモーター７２，１０２にかかるトルク、および、ローター軸６６またはオーガー軸９６の振動がある。したがって、センサー１８はトルク変換器、または振動に敏感な光学装置でもよい。例示として、センサー１８はヒーター制御器２０に電気的につながっている。ヒーター制御器２０は電線２３で誘導加熱器２２につながっている。制御器２０は半固体金属浴１６の温度を設定値に保つように適切にプログラムされたＰ．Ｉ．Ｄ．制御器でもよい。
【００１８】
熱電対５０は容器１２の頂部５６を通って延び、半固体金属浴１６に部分的に浸り、そして、半固体金属浴１６の温度を調整すべく誘導加熱器２２を選択的に駆動・不駆動するヒーター制御器２０につながれている。Ａ３５６アルミニウム合金の場合、半固体金属浴１６の温度は５９０℃（１０９４°Ｆ）と６１５℃（１１３９°Ｆ）の間の設定値（「設定値」）の１℃（１．８°Ｆ）以内に調整される。Ａ３５６以外の金属とともに炉１０を用いる場合は、設定値は金属が半固体状態をとる温度範囲内に選ばれる。
【００１９】
Ａ３５６の場合、溶融金属３２の供給源５２は、６１５℃（１１３９°Ｆ）、すなわち半固体金属３４に形成される金属の液化温度よりも少し上に維持される。供給源５２からの溶融金属３２は図２の幻影線５３で示すように、取鍋５４で入口２６へと手動または自動取鍋操作される。供給源５２と入口２６の間に適切な流体連通を形成できるとともに、適切な弁によって供給源５２と貯槽３０の間の溶融金属３２の流れを自動的に制御することが想定される。
【００２０】
初期の始動の際、供給源５２からの溶融金属３２を用いて貯槽３０を満たす。溶融金属３２が凝固し始めるまで、熱は容器１２の円筒形側壁３８を通して放散する。金属浴１６の温度が溶融金属３２の温度から設定値まで下がるにつれて、容器１２内には半固体金属３４が生成される。
【００２１】
例示として、撹拌系１４は貯槽３０内の半固体金属浴１６を一定に撹拌し、それによって、凝固に際して浴１６の中での樹枝状結晶の生成と温度勾配の形成が阻止されるものと考えられる。この一定の撹拌は、貯槽３０内の半固体金属浴１６全体にわたる均質性を促進するが、これは、側壁３８のところで凝固する過剰の金属を取り除いてそれを浴１６のバルクへ送ることによってなされる。凝固の際、金属３４の中に樹枝状組織または樹枝状結晶が形成される。樹枝状組織の破壊を樹枝状結晶の剪断と呼ぶ。このように、一定の撹拌によって後述するように容器１２の側壁３８から樹枝状結晶が剪断される。容器１２内に２つの別々の撹拌機５８が配置され、貯槽３０内の半固体金属浴１６を一定に撹拌すべく設計されている。両撹拌機５８は半固体金属３４をいくらか混合する。例示として、撹拌機５８は中心ローター６０とオーガー６２を有する。しかし、中心ローター６０は剪断作用と水平方向の混合のバルクを行うのに対し、オーガー６２は鉛直方向の混合のバルクを行う。
【００２２】
中心ローター６０は軸６６の駆動端６４に連結され、軸６６は従動端６８でスプロケット（明示しない）に連結される。炉１０の枠７４に装着されたモーター７２は駆動軸７６に連結され、駆動軸７６は減速歯車（明示しない）およびチェーン７０によって軸６６に駆動可能に連結されている。中心ローター６０の所望の角速度を維持できるならば、モーター７２と中心ローター６０の連結のためにはいかなる標準的仕組みも使用することができ、例えば、プーリーとベルト、噛み合った歯車などが使用できる。モーター７２と中心ローター６０とのカップリング７８は、好ましくは、中心ローター６０を２５〜３５ｒｐｍの角速度で回転するように設計・装備される。
【００２３】
中心ローター６０は容器１２の頂部５６の同心空隙８０を通して延びているので、中心部材８２は容器１２の円筒形壁３８の長手方向軸上にあり、その周りを回転する。中心ローター６０の底脚８６は中心部材８２から容器１２の底壁８６に隣接する容器１２の側壁３８の方へ延びている。中心ローター６０の側脚８８は、容器１２の円筒形側壁３８に隣接する底脚８６から上方へ延びている。容器１２の円筒形壁３８に沿って起こり始める凝固の際に形成されがちな樹枝状結晶を剪断するために、中心ローター６０の底脚８６および側脚８８は、好ましくは、容器１２の円筒形側壁３８および底壁３６の２．５４ｃｍ（１．０ｉｎ）以内で回転するように配置される。半固体金属浴１６の冷却は主として側壁３８および底壁３６を通しての熱伝達によって起き、半金属浴１６の加熱は主として貯槽３０と加熱室２４の間の流体連通を介しての熱伝達によって起きるので、側脚８８の側壁３８からの隔たりおよび底脚８６の底壁３６からの隔たりは、共に重要である。側脚８８の側壁３８からの隔たりおよび底脚８６の底壁３６からの隔たりを、壁隙間９０と呼ぶ。中心ローター６０の剪断速度は壁隙間９０および中心ローター６０の角速度に基づいている。
【００２４】
中心ローター６０は中実の（ｓｏｌｉｄ）チタン又はステンレス鋼でもよいが、内部流体流路９２を形成する中空ステンレス鋼またはチタン材であってもよい。ある種の金属、特にアルミ合金は、半固体金属３４の浴１６にかなりの時間浸っていたステンレス鋼に対して有害な効果を持つことが解っている。この有害な効果を減じるため、流体流路９２を空気、油、水等の冷却流体の供給源（図示しない）に連結することにより、中心ローター６０を冷却してもよい。有害な効果を減じる過程は完全には判らないが、浴１６内の半固体金属３４が冷却された中心ローター６０に触れた途端に凝固して中心ローター６０の上に凝固金属の皮膜（図示しない）を形成するものと考えられる。この皮膜が、中心ローター６０を常に半固体金属浴１６に浸しておくことの有害な効果を減じるものと考えられる。また、ひとたび中心ローター６０が十分な厚さに被覆されると、皮膜金属の中に温度勾配が生じて、皮膜金属の外表面の温度と半固体金属浴１６の温度との差はさらなる被覆を生じさせるには不十分となるものと考えられる。
【００２５】
オーガー６２は駆動軸９６のオーガー端９４で直結され、その駆動軸９６は頂部５６の中心から外れた穴９８を通して延びるとともに、駆動端１００において炉１０の枠７４に装着された両方向変速モーター１０２に連結されている。両方向変速モーター１０２はオーガー６２を１００〜２００ｒｐｍの角速度で回転させるように設計されている。図示された装置では、オーガー６２の反時計回りの回転（上から見下ろす）によって、ブレード１０４は近くの半固体金属３４を容器１２の底壁３６に向けて下方に押し遣り、また、オーガー６２の時計回りの回転によって、ブレード１０４は近くの半固体金属３４を容器１２の頂部５６に向けて上方へ押し遣る。半固体金属浴１６の中で浮遊する凝固金属が容器１２の底３６へ沈降するのを防ぐため、オーガー６２は時計回り方向で運転される。こうして、沈降しつつある凝固金属は底３６から引っ張られ、貯槽３０内の半固体金属浴１６の均質な性質が維持される。オーガー６２の底１０６は、加熱室２４内へ開いている底壁３６の開口４２に隣接して配置されている。したがって、オーガー６２の回転は加熱室に出入りする半固体金属３４の流れをも誘発する。上記のオーガー６２は一例であって、その他の撹拌または混合装置も使用できる。例えば、多ブレード混合機を用いて非常に良い結果が得られた。
【００２６】
半固体金属浴１６の一定の撹拌と、取り出された半固体金属３４を液化温度の少し上で溶融金属３２で迅速に置換することとにより、貯槽３０内に保持可能な均質・均熱の半固体金属浴１６が得られ、そこから、必要に応じて鋳造用分を引き出すことができる。Ａ３５６を使用する場合、開示された炉１０は、４５％以内の固体金属を金属の流体分の中に含んだ半金属浴１６を、鋳造機へ送給するための設定値の１℃（１．８°Ｆ）以内に保持する。移送系１０７に真空取鍋操作を用いる図示された炉１０においては、金属の流体分に浮遊する固体物質の割合を３０％以下に保持することが好ましい。もしも移送系が手動または機械的取鍋操作を含むなら、もっと高い固体分率を用いてもよいと考えられる。浮遊する固体金属の粒子は、寸法が１００〜５００μｍ（０．０２５４〜０．１２７ｉｎ）に限定され、半固体金属浴１６全体にわたってすこぶる均一に分布する。
【００２７】
吸引管１０８は上端１１４、採取端１１０および長手方向軸１１８を有する。吸引管１０８は容器１２の頂部５６を貫通し、採取端１１０は半固体浴１６の表面１１２よりも下に配置されている。吸引管１０８の上端１１４は充填スリーブ１１６に流体連通している。吸引管１０８の長手方向軸１１８は、好ましくは、吸引管１０８内で半固体金属３４が凝固するのを防ぐため鉛直に方向づけされている。吸引管１０８は制御されたヒーター１２０によって加熱されるが、ヒーター１２０は、吸引管１０８内での半固体金属３４の凝固を防ぐため吸引管１０８の温度を６００℃（１１１２°Ｆ）よりも高く保つ。
【００２８】
吸引管１０８は中にプランジャー１２８を往復動可能に配置させた充填スリーブ１１６に接続されている。充填スリーブ１１６は金属供給ゲート（図示しない）につながることで、真空ゲート（図示しない）を有する少なくとも一対の金型（図示しない）で形成されるキャビティ（図示しない）に流体連通する。ジャケット１２１が充填スリーブ１１６を囲み、充填スリーブ１１６の過度の加熱または冷却を防ぐために、約１５０℃（３０２°Ｆ）に保たれた例えば油等の流体１２３を受け入れるように設計されている。半固体金属３４が充填スリーブ１１６内にあるのは１／１０秒のオーダーの短時間のみであるという想定であるため、充填スリーブ１１６と半固体金属３４の間の温度差は金属を凝固させるほど十分ではない。
【００２９】
例示として、充填スリーブ１１６は吸引管１０８と同様に管である。金型キャビティへ真空取鍋操作される半固体金属３４はそれが初めて充填スリーブ１１６に接触する充填スリーブ１１６の連結部１５４で凝固しやすいため、吸引管１０８は充填スリーブ１１６よりもかなり高い温度まで加熱される。例えば図１１に示されるように、充填スリーブ１１６は外壁１１７、内壁１６０、および外壁１１７と内壁１６０の間に延びて連結開口１３３を画定する連結壁１１９を有する壁１１５を有する。連結部１５４における半固体金属３４の凝固は、半固体金属が接触する可能性のある連結壁１１９の表面積を減ずることによって、最小にされる。連結部開口１３３は、吸引管１０８の内径１２７にほぼ等しい直径１２５を持つように形成される。例えば図１１に示されるように、連結部壁１１９のところで外表面１１７に深い皿穴１２９が形成され、吸引管１０８の上端１１４は皿穴１２９に受容される面取り部１３１を有するように形成される。
【００３０】
金属供給ゲートは、半固体金属３４をキャビティ内へ送給すべく設けられる。真空ゲート、キャビティ、金属供給ゲート、充填スリーブ１１６および吸引管１０８に連通する真空源（図示しない）は、半固体金属３４を半固体金属浴１６から吸引管１０８を通して充填スリーブ１１６の中へ迅速に送給するのに十分な圧力差分を提供する。プランジャー１２８はシリンダー（図示しない）に連結され、半固体金属３４が充填スリーブ１１６に受容された後、プランジャー１２８は半固体金属３４を金属供給ゲートを介してキャビティ内へ圧入する。図示した炉１０においては、充填スリーブへ送給される半固体金属３４は３０％未満が固体粒子であるので、プランジャー１２８は半固体金属３４をキャビティ内へ０．７２５〜１．８８５Ｐａ（５，０００〜１３，０００ｐｓｉ）にて圧入すればよい。炉１０が２５％固体粒子を有する半固体浴１６を維持するように運転される場合は、プランジャー１２８は半固体金属３４をキャビティ内へ０．８７Ｐａ（６，０００ｐｓｉ）で圧入する。金型およびプランジャー１２８がさらされる圧力はビレット法の場合の圧力（すなわち、２．３２〜４．３５Ｐａ（１６，０００〜３０，０００ｐｓｉ））よりも低いので、本発明によってプランジャー１２８および金型の寿命が延ばされる。
【００３１】
プランジャー１２８はラム１３０とブランジャーチップ１３２を有して成る。プランジャーチップ１３２は前壁１３４と、充填スリーブ１１６の内径１４０よりも少しだけ小さい直径１３８を持つ周方向に延びるシール壁１３６と、シール壁１３６の直径１３８および充填スリーブ１１６の直径１４０よりも小さい直径１４４を持つ周方向に延びる流路壁１４２とを含んで成る。
【００３２】
シール壁１３６は前壁１３４から後方へある距離１４６延びており、そこに、流路壁１４２をシール壁１３６から分離する段差１４８がある。プランジャーチップ１３２は、型鋳造環境でＳｅｍｃｏ，ｉｎｃ．から入手可能な標準的なプランジャーチップＰａｔｔｅｒｎ  Ｎｏ．８６９−Ｄ５と同様に、熱処理したベリリウム銅から作られる。プランジャーチップ１３２がこれら標準的プランジャーチップと異なるのは、標準的プランジャーチップは典型的には段差１４８や周方向に延びる流路壁１４２を持たないという点である。プランジャーチップ１３２は、標準的プランジャーチップを旋盤、ボール盤などで適切に加工して段差１４８および流路壁１４２を形成することによって、標準的プランジャーチップから作ることができる。プランジャーチップ１３２は、プランジャーチップ１３２の温度を制御することができる空気、油、水、冷却剤などの温度制御された流体に流体連通した内室１５０を有する。
【００３３】
例えば図７〜１０に示すように、プランジャーチップ１３２は充填スリーブ１１６内に往復動可能に受容される。充填スリーブ１１６内に受容された半固体材料３４を型鋳造機のキャビティに圧入する前に、例えば図７に示すように、プランジャー１３２の位置は、充填スリーブ１１６と吸引管１０８の連結部１５４の真空源（図示しない）のある側１５６とは反対の側１５２にある。こうして、シール壁１３６は充填スリーブ１１６をシールして、型鋳造用金型（図示しない）と半固体浴１６の間に流体通路１５８を画定する。真空源は、半固体材料３４を吸引管１０８を通して引き上げ、充填スリーブ１１６を通して金型キャビティ（図示しない）内へ送給できる。真空源（図示しない）が真空をもはや供給しなくなると、流体通路１５８はシールされたままであり、半固体材料３４は充填スリーブ１１６および吸引管１０８内に留まり、金型キャビティへの圧入を待つ。ついで、図８に示すように、ラム１３０がプランジャーチップ１３２を金型キャビティの方へ押し始める。図８において、段差１４８はまだ連結部１５４の反対側１５２を横切っていないので、シール壁１３６は充填スリーブ１１６をシールし続ける。流体通路１５８はシールされたままなので、吸引管１０８内の半固体材料３４は先に加えられた真空の影響下で吸引管１０８内に停留し続ける。
【００３４】
プランジャーチップ１３２が動いて段差１４８が連結部１５４の両側１５２および１５６の間に位置すると、シール壁１３６はもはや流体通路１５８をシールしなくなり、図９に示すように、流路壁１４２と充填スリーブ１１６の内壁１６０とで通気路または空気流路１６２が形成され、真空が破れ、吸引管１０８内の半固体金属３４は重力のもとで半固体浴１６へ戻るべく降下し始める。プランジャーチップ１３２がさらに左へ動くにつれて、空気流路１６２は大きさが増し、例えば図１０に示すように、吸引管１０８に停留していた半固体金属３４の全てがついには重力のもとで半固体浴１６に戻る。プランジャーチップ１３２はさらに左へ動き続け、半固体金属３４を金型キャビティ（図示しない）へ圧入することは理解されるべきである。充填スリーブ１１６内の半固体金属３４が金型キャビティ内へ圧入されたのち、金属供給ゲートは閉じられ、プランジャーチップ１３２は図７の位置へと戻り、次の鋳造サイクルを待つ。真空源で低圧を加えて真空取鍋操作をするに先立って、装置は実質的に図３に示す状態となる。
【００３５】
プランジャーチップ１３２の構成形状は、空気通路１６２を提供して吸引管１０８に半固体金属３４を保つシールを破るだけではなく、半固体金属３４とプランジャーチップ１３２の冷たいベリリウム銅材料との接触を最小にする。このように、プランジャーチップ１３２の構成形状は吸引管１０８および充填スリーブ１１６内の半固体材料３４の均質・均熱な性質を維持する助けとなる。図示したプランジャーチップ１３２は周方向に延びる流路壁１４２を有するが、流路壁１４２は必ずしもチップ１３２のまわりを周方向に延びる必要はなく、流路壁１４２が吸引管１０８内に半固体金属３４を保有するシールを破り、半固体金属３４とプランジャーチップ１３２の冷たいベリリウム銅材との接触を最小にするようにチップが構成されているなら、長手方向の溝などでもよいことは、理解されるべきである。半固体金属３４が短時間だけ吸引管１０８および充填スリーブ１１６内に保有される場合、本発明において標準的プランジャーチップを使用することもできるが、ただし、ラム１３０のストロークが十分に長く、標準的プランジャーの後端が連結部１５４の反対側１５２を通過して空気通路を形成し、吸引管１０８内に停留する半固体金属３４が半固体金属浴１６に戻れることが必要である。
【００３６】
図４を参照すると、吸引管１０８およびヒーター２２０の第二の実施態様が示されている。図２および３は吸引管１０８を加熱するのにコイルを用いた電気ヒーター１２０を示すが、第二の実施態様では、図４に示すように、吸引管１０８はブロートーチまたはガス出口２２４からの炎２２２によって加熱される。電気ヒーター１２０、ガス出口２２４および／または他のヒーターの組み合わせで吸引管１０８を加熱することも、本発明の範囲に含まれる。
【００３７】
現時点で好適な実施態様においては、吸引管１０８はより均一な吸引管１０８の加熱をもたらすグラファイトでできている。前述のように、吸引管１０８はその中の半固体金属３４の凝固を阻止するために加熱される。現時点で好適な実施態様においては、吸引管１０８は電気ヒーター１２０とガス出口２２４の両者で加熱される。吸引管１０８の下端は半固体浴１１６に浸っているので、実質的に半固体浴１１６の温度である。下端から約１５．２４ｃｍ（６ｉｎ）上方で、吸引管１０８は電気ヒーターで約７９０℃（１４５０°Ｆ）に加熱されている。吸引管１０８の電気ヒーター１２０で加熱されている部分の上方の吸引管１０８の部分はガス出口２２４からの炎２２２で加熱されている。吸引管１０８が十分に加熱され、プランジャーが連結部１５４を通過した後に半固体金属３４が吸引管１０８から浴１６へ戻れるならば、吸引管１０８の別々の位置における温度は変化してもよいことは、理解されるべきである。
【００３８】
型鋳造部品の製造において、半固体金属浴１６から吸引管１０８を介して充填スリーブ１１６へ引き出される半固体金属３４の量は制御される。これは、圧力差分が特定時間にわたって加えられるように真空源のデューティサイクルを制御することによって、制御される。したがって、各成型の際に既知量１２２の半固体金属３４が半固体浴１６から引き出される。この既知量１２２は図３の左の点線１４３で図式的に表される金型キャビティと、例えば図７に示される吸引管連結部１５４のキャビティ側１５６の充填スリーブ１１６の部分との容積である。既知量１２２の半固体金属３４が半固体金属浴１６から吸引管１０８を通じて引き出されるとき、類似の量１２６の溶融金属３２が供給源５２から入口２６を通して半固体金属浴１６に加えられ、貯槽３０内の半固体金属浴１６のレベル１２４と半固体金属浴１６の温度とが維持される。この溶融金属３２の類似量１２６は、好ましくは、引き出される半固体金属３４の既知量１２２と実質的に等しい。各鋳造サイクルののちに既知量１２２の引き出された半固体金属３４を類似量１２６の溶融金属３２で置換してもよいが、しばしば、数回の鋳造サイクルの後に、数回のサイクルの間に引き出された累計量の半固体金属３４を類似の累計量の溶融金属３２で置換するのが好ましい。
【００３９】
典型的な応用では、容器１２は約５４４．３ｋｇ（１，２００  ｌｂ）の半固体Ａ３５６アルミ合金を受容する一方、半固体合金から形成される部品は典型的には２．２７〜１３．６ｋｇ（５〜３０  ｌｂ）の半固体合金を必要とする。したがって、５９０−６１５℃（１０９４−１１３９°Ｆ）の半固体金属３４の３重量％が浴１６から引き出され、６１５℃（１１３９°Ｆ）より高い温度の溶融金属３２で置換されるので、各鋳造サイクルの間、浴１６の平均温度の変化は１℃（１．８°Ｆ）よりもはるかに小さい。１１．３４ｋｇ（２５  ｌｂ）の半固体金属３４を供給源５２からの溶融金属３２で置換した場合でも、Ａ３５６浴１６の平均温度の変化は０．３℃（０．５４°Ｆ）未満である。
【００４０】
本発明によって考えられる一つの方法は、鋳造すべき金属を受容しその金属を固体形状に冷却する金型キャビティを有する型鋳造機を備えることと、底壁３６および側壁３８を有する溶融金属のための容器１２を備えることとを含んで成る。容器１２内の溶融金属の温度は金属が凝固し始めるまで下げられ、次いで、その金属は撹拌され加熱されて、制御されたパーセントの金属固体粒子と溶融金属をふくむ均熱状態に金属を維持するようにされる。例示として、固体粒子のパーセントの制御は、部分的には、金属の温度を設定値の特定範囲内に制御することにより行われるが、その温度制御は、容器１２の底壁３６を通じて連通する加熱室２４に半固体金属３４を循環させることと、容器１２の側壁３８を通して半固体金属３４を冷却することによって行われる。
【００４１】
制御された量１２２の半固体金属３４が容器１２から周期的に引き出され、鋳造のために金型キャビティへ移送される。この移送は、移送過程の全体にわたって半固体金属３４がその半固体状態を維持するように行われる。引き出された半固体金属３４の温度は移送工程の間に制御される。現時点で好適な方法では、引き出された半固体金属３４の移送中の温度の制御は温度制御された吸引管１０８および充填スリーブ１１６を備えることで行われるが、鋳造機と容器１２とを互いに十分近く隣接させて、容器１２と充填スリーブ１１６との間での手動または自動による半固体金属３４の取鍋操作を、移送される量１２２からの実質的な熱損失を防ぐのに十分な迅速さで行うことによって、温度制御を行うようにしてもよい。移送過程の一部として、制御された量１２２の半固体金属３４が金型キャビティ内へ圧入される。必要な圧力は１．４５Ｐａ（１０，０００ｐｓｉ）のオーダーである。
【００４２】
引き出された半固体金属８４を金型キャビティ内へ圧入するのに用いられるプランジャーチップ１３２は、充填スリーブ１１６を選択的にシールすることで圧入に先立って金型への半固体金属３４の真空取鍋操作を可能ならしめるとともに、そのシールを破ることで、充填スリーブ内でない半固体金属３４が浴１６へ戻るのを可能ならしめるように、設計される。
【００４３】
対応する制御された量１２６の溶融金属３２が周期的に容器１２へ加えられ、各引き出された量１２２の半固体金属３４を置換する。容器１２内の半固体金属３４は、一定の撹拌と制御された加熱とで、安定した半固体状態に維持される。半固体金属３４の制御された加熱の様相には、制御された量１２２の引き出される半固体金属３４の量を制限して引き出される量が容器１２内の半固体金属３４の総量の特定パーセントを超えないようにすることや、引き出された半固体金属３４を置換すべく加えられる溶融金属３２の温度を制御してその温度が金属の液化温度の少しだけ上となるようにすることが、含まれる。
【００４４】
いくつかの好適実施態様を参照しながら本発明を詳細に説明してきたが、以下の特許請求の範囲に記載され定義される本発明の範囲と精神の中において、種々の変化や変更が存在する。
【図面の簡単な説明】
詳細な説明は特に以下の図に言及するものである。
【図１】図１は、本発明にしたがって、最終部品に即座に鋳造する準備のできた型鋳造機へその本来の半固体状態で送給されうる、一定の撹拌をされ温度制御された半固体金属の浴を提供するための空の装置の部分透視図である。
【図２】図２は、本発明の第一の実施態様の部分断面図であり、撹拌され温度制御された半固体金属の浴で満たされた貯槽を有する容器の下方にあって容器に流体連通する加熱室と、加熱された吸引管と、最終部品に鋳造すべく型鋳造機へ金属をその半固体状態で送給するための充填スリーブとを示す。
【図３】図３は、図２の３−３線に沿う部分断面図であり、半固体浴と充填スリーブの間に延びる加熱された吸引管を示し、さらに、充填スリーブ内に往復動可能に配置されたプランジャーを示す。
【図４】図４は、図３に実質的に類似した吸引管、充填スリーブおよびプランジャーの接近部分断面図であり、代替のガス炎加熱器が吸引管を加熱している。
【図５】図５は、図３および４のプランジャーチップの断面図であり、半固体金属のプランジャーとの接触を最小にするとともに、圧入および鋳造工程の間に吸引管内の半固体金属が半固体浴へ戻れるように設計された、大径の充填スリーブシール壁および小径の流路壁を示す。
【図６】図６は、図５のプランジャーの側面図である。
【図７】図７〜１０は、充填スリーブ内へ真空取鍋操作された半固体金属を金型キャビティ（図示しない）内へ迅速に圧入する操作を図解する図である。図７は、本発明に係る吸引管、充填スリーブおよびプランジャーチップの部分断面図であり、プランジャーが吸引管連結部の右で充填スリーブをシールしており、充填スリーブの左端に流体連通している真空源（図示しない）によって、半固体金属が浴から吸引管を介して充填スリーブ内へ引き込まれる様子を示す。
【図８】図８は、図７に類似の部分断面図であり、プランジャーが充填スリーブ内を左へ移動されて半固体金属を金型（図示しない）内へ圧入し始める様子を示すとともに、プランジャーが充填スリーブの右端をまだシールしているので図７で加えられた真空は未だに存在するため、半固体金属は未だに吸引管を満たしている様子を示す。
【図９】図９は、図８に類似の部分断面図であり、プランジャーがさらに左へ移動されることで、空気がプランジャーの流路壁と充填スリーブとで形成される流路を通ってプランジャーを通過して吸引管内へ流れるので、図７で形成された真空は破れるため、吸引管内の半固体金属は半固体浴へと落ちて戻る様子を示している。
【図１０】図１０は、図９に類似の部分断面図であり、プランジャーはさらに左へ移動され、半固体金属を吸引管内に支える真空が破れてから十分な時間が経過したことを示し、そのため、吸引管内に停留していた半固体金属が全て浴へと戻り、吸引管が空になった様子を示す。
【図１１】図１１は、加熱された吸引管と加熱された充填スリーブとの連結部の部分断面図であり、充填スリーブに形成された開口の皿穴に吸引管の面取りされた端部が受け止められて、移送中に半固体金属と接触する可能性のある連結部位における充填スリーブの表面積が最小になるように構成されている様子を示す。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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