(57)【要約】【課題】合金材の溶湯を型締めした金型のキャビティに射出しダイカスト製品を製造する際に、溶湯に超音波振動を効果的に付加することができる鋳造装置を提供すること。【解決手段】合金材の溶湯Ｘを型締めした金型３０のキャビティ３３に射出しダイカスト製品Ｙを製造する鋳造装置１において、超音波振動を発生する超音波振動装置１００との連動によって超音波振動させる金型部品（押出しピン３７）を設け、金型部品（押出しピン３７）は、キャビティ３３の一部を構成すると共に、キャビティ３３内の溶湯に接触して超音波振動を付加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合金材の溶湯を型締めした金型のキャビティに射出しダイカスト製品を製造する鋳造装置において、
超音波振動を発生する超音波振動装置との連動によって超音波振動させる金型部品を設け、
前記金型部品は、前記キャビティの一部を構成すると共に、前記キャビティ内の溶湯に接触して超音波振動を付加することを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
請求項１に記載された鋳造装置において、
前記金型部品は、製造したダイカスト製品を前記金型から分離する押出しピンとしたことを特徴とする鋳造装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された鋳造装置において、
前記金型部品は、前記キャビティ内への前記溶湯の射出開始から、該溶湯が固相線温度以上に保たれている間の時間を最大時間として超音波振動を付加することを特徴とする鋳造装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された鋳造装置において、
前記金型部品を複数設け、前記超音波振動装置は、前記複数の金型部品をキャビティ内の溶湯状態を示す溶湯パラメータに応じて選択的に超音波振動させることを特徴とする鋳造装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された鋳造装置において、
前記金型部品は、製造するダイカスト製品内で比較的高い機械的特性が必要な箇所に対応する位置に設けたことを特徴とする鋳造装置。
【請求項６】
合金材の溶湯を金型に射出しダイカスト製品を製造する鋳造方法において、
前記溶湯をプランジャスリーブに注入する注入工程と、
超音波振動を付加しながら、前記注入工程で注入された前記溶湯をキャビティ内に射出し、凝固させてダイカスト製品を製造する加振ダイカスト製造工程と、
を有することを特徴とする鋳造方法。
【請求項７】
請求項６に記載された鋳造方法において、
前記加振ダイカスト製造工程は、前記キャビティ内への前記溶湯の射出開始から、該溶湯が固相線温度以上に保たれている間、前記超音波振動を付加し続けることを特徴とする鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
合金材の溶湯を型締めした金型のキャビティに射出しダイカスト製品を製造する鋳造装置及び鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶融したアルミニウム系鋳造合金の凝固時に超音波振動を付加し、溶融金属に生成する初晶を微細粒化する結晶組織の制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2004-209487号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の結晶組織の制御方法にあっては、超音波振動装置の超音波振動ホーンを直接溶湯に挿入して超音波振動を付加する構成となっている。そのため、合金材の溶湯を型締めした金型のキャビティに射出しダイカスト製品を製造する鋳造装置及び鋳造方法に適用することは困難であった。
すなわち、従来の構成において型締めした金型内に形成されたキャビティ内の溶湯に超音波振動を付加するためには、キャビティ内に超音波振動ホーンを挿入することになる。そのため、金型形状やキャビティ形状によっては上記ホーンを挿入できない場合もある。
また、従来の構成では、キャビティ内の溶湯に流動性があるうちにホーンを取り出す必要があるため、取出時間の管理が煩雑になると共に、超音波振動を付加する時間が短くなり、十分な組織微細化効果を得ることができなくなるおそれもあった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、合金材の溶湯を型締めした金型のキャビティに射出しダイカスト製品を製造する際に、溶湯に超音波振動を効果的に付加することができる鋳造装置及び鋳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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、合金材の溶湯を型締めした金型のキャビティに射出しダイカスト製品を製造する鋳造装置において、
超音波振動を発生する超音波振動装置との連動によって超音波振動させる金型部品を設け、
前記金型部品は、前記キャビティの一部を構成すると共に、前記キャビティ内の溶湯に接触して超音波振動を付加することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明の鋳造装置では、キャビティの一部を構成する金型部品が超音波振動することで、キャビティ内の溶湯に超音波振動を付加する。このため、キャビティ内の溶湯に超音波振動ホーンを挿入する必要がなくなり、合金材の溶湯を金型のキャビティに射出する鋳造装置であっても、溶湯に効果的に超音波振動を付加することができる。また、キャビティ内の溶湯の流動性に拘らず超音波振動を付加することができるため、振動付加時間が短縮するおそれもない。
このように、合金材の溶湯を型締めした金型のキャビティに射出しダイカスト製品を製造する際に、溶湯に超音波振動を効果的に付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の鋳造装置を示す全体構造図である。
【図２Ａ】実施例１における鋳造方法を示す説明図であり、(a)は溶湯汲み上げ手順を示し、(b)は溶湯搬送手順を示す。
【図２Ｂ】実施例１における鋳造方法を示す説明図であり、(c)は溶湯注入手順を示し、(d)は溶湯射出手順を示す。
【図２Ｃ】実施例１における鋳造方法を示す説明図であり、(e)は溶湯凝固手順を示す。
【図２Ｄ】実施例１における鋳造方法を示す説明図であり、(f)は型開き手順を示し、(g)は製品離型手順を示す。
【図３】アルミニウム-シリコン合金の状態図である。
【図４】ダイカスト製品におけるデンドライトサイズと引張り強さとの関係特性を示す図である。
【図５】デンドライトの微細化状態を示す説明図であり、(a)は多数のデンドライトが生成した場合を示し、(b)は生成したデンドライトが粉砕した場合を示す。
【図６】(a)は加振停止してから完全凝固するまでの時間とデンドライトサイズとの関係特性を示す図であり、(b)はホーンからの距離とデンドライトサイズとの関係特性を示す図である。
【図７】実施例２の鋳造装置を示す全体構造図である。
【図８】実施例２の鋳造装置における振動制御部が有する制御マップの一例であり、(a)は溶湯温度に応じた制御マップであり、(b)は溶湯粘度に応じた制御マップである。
【図９】実施例３の鋳造装置を示す全体構造図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の鋳造装置及び鋳造方法を実施するための形態を、図面に示す実施例１から実施例３に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の鋳造装置を示す全体構造図である。
【００１１】
実施例１の鋳造装置１は、図１に示すように、水平方向に溶湯Ｘを射出する横型ダイカストマシンであり、ラドル１０と、プランジャスリーブ２０と、金型３０と、超音波振動装置１００と、を備えている。
【００１２】
ラドル１０は、合金材の溶融金属である溶湯Ｘを、保持炉２（図２Ａ(a)参照）から一定量汲み上げ、プランジャスリーブ２０の給湯口２１ａまで運搬して注湯するものである。このラドル１０は、保持炉２から溶湯Ｘを汲み取った後、プランジャスリーブ２０の給湯口２１ａの上方まで移動し、角度を傾けて徐々に溶湯Ｘをプランジャスリーブ２０内に注ぎ込むように構成されている。
【００１３】
なお、合金材は、ここではアルミニウムにシリコンを含んだアルミニウム合金である。保持炉２では、シリコンを含んだアルミ合金を溶湯Ｘの状態で保持している。
【００１４】
プランジャスリーブ２０は、給湯口２１ａから注ぎ込まれた溶湯Ｘを金型３０の中に高圧力を加えて圧入、すなわち射出するものである。このプランジャスリーブ２０は、金型３０に固定されたスリーブ２１と、スリーブ２１内を摺動するプランジャー２２と、を有している。
【００１５】
スリーブ２１は、両端が開放した中空の筒形状を呈しており、金型３０から突出した端部近傍に上方に開放した給湯口２１ａが形成されている。なお、このスリーブ２１は、金型３０の後述する湯道部３１ａに連通するように配置されている。
【００１６】
プランジャー２２は、スリーブ２１に嵌合するプランジャチップ２２ａと、このプランジャチップ２２ａを摺動するプランジャロッド２２ｂと、を有している。ここで、プランジャロッド２２ｂは、油圧又は電動で伸縮作動する図示しない射出シリンダーによって駆動され、プランジャチップ２２ａと一体的にスリーブ２１の軸方向に沿って出入りする。
【００１７】
金型３０は、固定型３１と、可動型３２と、を有し、可動型３２が固定型３１に近接して型締めされたときに、各型３１,３２の合わせ面に形成された凹凸によりキャビティ３３及びゲート３４が形成される。
【００１８】
固定型３１は、固定盤３５に固定されている。この固定盤３５には、スリーブ２１が挿入固定される貫通孔が形成されている。そして、固定型３１には、ゲート３４とスリーブ２１を連通する湯道部３１ａが形成されている。
【００１９】
可動型３２は、固定盤３５に対して近接離反する可動盤３６に固定され、可動盤３６と一体的に移動可能となっている。さらに、この可動型３２には、複数の押出しピン３７,…が設けられている。
【００２０】
各押出しピン３７は、キャビティ３３に溶湯Ｘを射出して製造されたダイカスト製品を金型３０から分離するものである。各押出しピン３７は、それぞれ可動型３２を貫通すると共に、先端面３７ａがキャビティ３３内に臨み、この先端面３７ａによってキャビティ３３の一部を構成する。そして、各押出しピン３７の基端部３７ｂは、キャビティ３３とは反対側の位置に設けられた押出し板３８に固定されている。この押出し板３８は、駆動機構３８ａによってキャビティ３３に対して離接動するものであり、複数の押出しピン３７,…を一斉に可動型３２から出没させる。
【００２１】
超音波振動装置１００は、超音波振動を発生する超音波振動子１０１と、この超音波振動子１０１を制御する振動制御部１０２と、を備えている。そして、超音波振動子１０１は、押出し板３８の上部と下部にそれぞれ取り付けられ、押出し板３８ごと複数の押出しピン３７,…を一斉に振動させる。
【００２２】
すなわち、可動型３２に設けた複数の押出しピン３７,…が、超音波振動を発生する超音波振動装置１００との連動によって超音波振動させる金型部品となる。なお、各押出しピン３７の先端面３７ａが超音波振動を放射する振動放射面となっている。
【００２３】
さらに、ここでは、超音波振動装置１００の超音波振動子１０１は、キャビティ３３内への溶湯Ｘの射出開始から、この溶湯Ｘが固相線温度以上に保たれている間の時間を最大時間として超音波振動を発生する。このとき、各押出しピン３７は、超音波振動子１０１によって超音波振動させられるため、キャビティ３３内への溶湯Ｘの射出開始から、この溶湯Ｘが固相線温度以上に保たれている間の時間を最大時間として、キャビティ３３内の溶湯Ｘに超音波振動を付加するようになっている。すなわち、振動制御部１０２は、図示しない温度センサによって検出されたキャビティ３３内の溶湯温度が固相線温度以上の間、超音波振動子１０１が超音波振動を発生するように制御する。
【００２４】
次に、実施例１の鋳造方法について説明する。
図２Ａは、実施例１における鋳造方法を示す説明図であり、(a)は溶湯汲み上げ手順を示し、(b)は溶湯搬送手順を示す。図２Ｂは、実施例１における鋳造方法を示す説明図であり、(c)は溶湯注入手順を示し、(d)は溶湯射出手順を示す。図２Ｃは、実施例１における鋳造方法を示す説明図であり、(e)は溶湯凝固手順を示す。図２Ｄは、実施例１における鋳造方法を示す説明図であり、(f)は型開き手順を示し、(g)は製品離型手順を示す。
【００２５】
実施例１の鋳造方法では、予め金型３０の可動型３２を固定型３１に近接させ、各型３１,３２の合わせ面にキャビティ３３及びゲート３４を形成しておく。また、保持炉２内には、合金材の溶湯Ｘを貯蔵しておく。
【００２６】
溶湯汲み上げ手順では、図２Ａ(a)に示すように、ラドル１０を水平状態から傾けて保持炉２内に浸漬し、ラドル１０内に必要な溶湯量を取り入れた後、ラドル１０を再び傾けて水平状態に戻し、保持炉２から引上げる。
【００２７】
溶湯運搬手順では、図２Ａ(b)に示すように、溶湯汲み上げ手順で汲み上げた溶湯Ｘをラドル１０内に保持したまま、このラドル１０をプランジャスリーブ２０の給湯口２１ａ上方まで移動し、溶湯Ｘを運搬する。
【００２８】
溶湯注入手順では、図２Ｂ(c)に示すように、ラドル１０の吐出口１０ａを給湯口２１ａに合わせ、ラドル１０を傾けて溶湯Ｘをプランジャスリーブ２０のスリーブ２１内に注ぎ込む。所定量の溶湯Ｘを注ぎ入れたら、ラドル１０を再び傾けて水平状態に戻し、保持炉２の上方に移動させて次のショットに備える。このとき、プランジャー２２は、スリーブ２１の端部位置に後退している。
【００２９】
なお、この溶湯注入手順が、溶湯Ｘをプランジャスリーブ２０に注入する注入工程に相当する。
【００３０】
溶湯射出手順では、図２Ｂ(d)に示すように、溶湯注入手順での注湯が完了すると、即座に図示しない射出シリンダーによってプランジャロッド２２ｂが駆動され、これに連結したプランジャチップ２２ａと共に高速で前進する。これにより、スリーブ２１内の溶湯Ｘは、固定型３１の湯道部３１ａ、ゲート３４を順に通り、キャビティ３３内に射出充填される。
【００３１】
一方、この射出開始と同時に超音波振動装置１００の振動制御部１０２はONとなり、超音波振動子１０１を駆動する。これにより、押出し板３８ごと複数の押出しピン３７,…が振動し、各押出しピン３７の先端面３７ａから超音波振動が増幅放射される。
このとき、各押出しピン３７の各先端面３７ａがキャビティ３３内に臨んでいるので、この先端面３７ａがキャビティ３３内に射出された溶湯Ｘに接触し、この溶湯Ｘに超音波振動が付加される。
【００３２】
溶湯凝固手順では、図２Ｃ(e)に示すように、超音波振動子１０１を駆動しつづけ、各押出しピン３７の先端面３７ａから超音波振動が増幅放射している状態でキャビティ３３内の溶湯Ｘが凝固するまで所定時間型締めする。なお、超音波振動装置１００は、図示しない温度センサによって検出された溶湯温度が、合金材の固相線温度を下回った時点で停止する。
【００３３】
この溶湯射出手順及び溶湯凝固手順が、超音波振動を付加しながら、注入工程で注入された溶湯Ｘをキャビティ３３内に射出し、凝固させてダイカスト製品を製造する加振ダイカスト製造工程に相当する。
【００３４】
型開き手順では、図２Ｄ(f)に示すように、可動型３２を固定型３１から離間するように移動させ、型開きを行う。このとき、溶湯Ｘが凝固してできたダイカスト製品Ｙは、可動型３２側に密着した状態で、可動型３２と共に移動する。
【００３５】
製品離型手順では、図２Ｄ(g)に示すように、押出し板３８をキャビティ３３側に移動させ、複数の押出しピン３７,…は一斉に可動型３２から突出する。これにより、ダイカスト製品Ｙは可動型から分離し、排出される。
【００３６】
次に、作用を説明する。
まず、「ダイカスト製品の特性」の説明を行い、続いて、実施例１の鋳造装置における作用を、「超音波振動付加作用」、「デンドライト増加作用」、「デンドライト破砕作用」、「鋳造方法における特徴的作用」に分けて説明する。
【００３７】
[ダイカスト製品の特性]
図３は、アルミニウム-シリコン合金の状態図である。図４は、ダイカスト製品におけるデンドライトサイズと引張り強さとの関係特性を示す図である。図５は、デンドライトの微細化状態を示す説明図であり、(a)は多数のデンドライトが生成した場合を示し、(b)は生成したデンドライトが粉砕した場合を示す。図６は、(a)は加振停止してから完全凝固するまでの時間とデンドライトサイズとの関係特性を示す図であり、(b)はホーンからの距離とデンドライトサイズとの関係特性を示す図である。
【００３８】
図３において、Ｔａ-Ｃ曲線は液相線であり、Ｄ-Ｃ直線は固相線である。また、アルミニウム-シリコン合金は、液相線温度以上では液相になり、固相線温度以下では固相になり、液相線温度と固相線温度の間では液相と固相が共存（固液共存相）する。
【００３９】
一般的に、シリコン含有率がＣ点未満のアルミニウム合金からなるダイカスト製品の組織は、初晶α-Ａｌ固溶体のデンドライト結晶（以下、デンドライトという）と、共晶とで構成されている。
【００４０】
シリコンの配合割合がＡ％のアルミニウム-シリコン合金は、図３に示す点ａでは、液相線温度以上であるため液相、いわゆる溶湯Ｘの状態になる。このとき、デンドライト及び共晶はいずれも生成していない。
【００４１】
そして、温度を下げていくと、点ａは次第に下がっていき、液相線温度を下回るとデンドライトが生成し始める。そして、生成したデンドライトは、合金温度の低下と共に成長して次第に大きくなる。このとき生成する結晶はデンドライトのみである。
【００４２】
さらに温度を下げ、点ａが固相線温度を下回ると、α-Ａｌ結晶とＳｉ結晶との共晶がデンドライトの間に生成する。このとき生成する結晶は共晶であり、デンドライトの成長は停止する。
【００４３】
このように、アルミニウム合金では、デンドライトが最初に生成し、その後共晶が生成する。このため、最初に生成するデンドライトが微細なものであれば、その後に生成する共晶も同様に微細化する。すなわち、デンドライトの大きさが凝固後の結晶粒の大きさを決めることになる。
【００４４】
ここで、ダイカスト製品では、凝固組織（鋳造組織）が微細で均一なほど製品強度や靭性等の機械的性質が高くなることが知られている。したがって、凝固後の結晶粒の大きさを決めるデンドライトが微細であるほど、機械的性質は向上する（図４参照）。
【００４５】
このデンドライトを微細にするには、第一に、デンドライトの生成数を増すことにより、個々のデンドライトの成長を抑えて小さいままにすることが考えられる（図５(a)参照）。また、第二に、生成したデンドライトを破砕することにより、デンドライトサイズを縮小することが考えられる（図５(b)参照）。
【００４６】
デンドライトの生成数を増加するには、デンドライト生成前ないしはデンドライトの生成中の溶湯に超音波振動を付加し、溶湯内に無数のキャビテーションを発生させる。このキャビテーションがデンドライト生成を促進させる。
【００４７】
また、生成したデンドライトを破砕するには、デンドライト生成後の溶湯に超音波振動を付加し、超音波振動による振動をデンドライトに伝達する。この振動でデンドライトが破砕されて微細化する。なお、共晶が生成する固相線温度以下では、破砕したデンドライトを分散させることができないため、破砕効果を得ることはできない。
【００４８】
さらに、超音波振動を付加したことによる振動効果は、永続的ではない。つまり、溶湯への超音波振動の付加を停止した後、この溶湯が完全凝固するまでの間に時間がかかると、経過時間に比例して振動効果が薄れてしまい、生成するデンドライトサイズは大きなものとなる（図６(a)参照）。
【００４９】
また、溶湯内においてホーンから放出される超音波振動が伝達される範囲には限界があり、振動効果はホーンからの距離が近いほうが高くなる。つまり、ホーンからの距離が遠いほど、溶湯内に生成するデンドライトサイズは大きなものとなる（図６(b)参照）。
【００５０】
[超音波振動付加作用]
実施例１の鋳造装置１では、超音波振動を発生する超音波振動装置１００との連動によって超音波振動させる金型部品となる複数の押出しピン３７,…を設け、この金型部品（複数の押出しピン３７,…）は、キャビティ３３の一部を構成すると共に、キャビティ３３内の溶湯に接触して超音波振動を付加する。
【００５１】
このため、超音波振動を伝達する超音波ホーンをキャビティ３３内に挿入しなくても、キャビティ３３内の溶湯Ｘが凝固する際に超音波振動を付加することができる。つまり、キャビティ３３の一部を金型部品である押出しピン３７の先端面３７ａで構成することで、キャビティ３３を区画する面から超音波振動が放射されることとなる。
【００５２】
この結果、金型形状やキャビティ形状に拘らず、キャビティ３３内に超音波振動を放射することができる。また、超音波ホーンを溶湯から取り出す必要もないため、ホーン取出時間管理が不要になると共に、溶湯Ｘの流動性がなくなっても超音波振動を付加することができて、超音波付加時間を十分に確保することができる。
【００５３】
特に、実施例１の鋳造装置１では、ダイカスト製品Ｙを金型３０から分離する押出しピン３７を金型部品としている。このため、金型３０にキャビティ３３を構成する金型部品を新たに設ける必要がなく、構造が簡易なものとなる。
【００５４】
[デンドライト増加作用]
実施例１の鋳造装置１では、超音波振動装置１００によって超音波振動させる押出しピン３７が、キャビティ３３への溶湯Ｘの射出と同時に振動し始める。
【００５５】
すなわち、実施例１の鋳造装置１では、キャビティ３３に射出され、キャビティ３３内に充填しつつある溶湯Ｘに超音波振動を付加することになる。ここで、キャビティ３３に射出される溶湯Ｘの温度は、液相線温度の近傍の値になっている。そのため、デンドライト生成直前の溶湯Ｘ中にキャビテーションを多数生成することができる。そして、キャビテーションが消滅する前に溶湯Ｘの温度が液相線温度以下になるので、これら多数のキャビテーションを核とする多数のデンドライトの生成を促進することができる。この結果、生成するデンドライトの成長を抑えて小さいままにすることができ、結晶組織の微細化を図ることができる。
【００５６】
[デンドライト破砕作用]
実施例１の鋳造装置１では、超音波振動装置１００によって超音波振動させる押出しピン３７が、キャビティ３３内へ射出された溶湯Ｘが固相線温度以上に保たれている間、超音波振動を付加する。
【００５７】
このため、キャビティ３３内に射出された溶湯Ｘの温度が低下し、固相線温度近傍となっても、つまり、多数のデンドライトが生成した状態であっても、押出しピン３７,…から溶湯Ｘに超音波振動を付加することとなる。これにより、生成した多数のデンドライトに超音波振動が付加されることとなる。そして、超音波振動が付加されたデンドライトは破砕されてさらに微細な結晶となり、結晶組織の微細化を図ることができる。
【００５８】
特に、ダイカスト製品の製造工程では、溶湯Ｘのうち、キャビティ３３に接触している部分が急速に冷却するため、このキャビティ３３に接触した部分に組織が密で硬いチル層ができやすい。そこで、溶湯Ｘの温度が固相線温度近傍になっても超音波振動を付加することで、キャビティ３３に接触してできたチル層を破壊、剥離することができ、結晶組織の微細化を促進することができる。
【００５９】
さらに、超音波振動を付加する時間を、溶湯Ｘの射出開始から、溶湯温度が固相線温度以上に保たれている間を最大時間に設定すれば、デンドライトの破砕を効果的に行うことができる間、確実に超音波振動を付加することになる。このため、結晶組織の微細化を効果的に行うことができて、省エネルギーとなる。
【００６０】
[鋳造方法における特徴的作用]
実施例１の鋳造方法では、上述のように、超音波振動を付加しながら、プランジャスリーブ２０に注入された溶湯Ｘをキャビティ３３内に射出し、凝固させてダイカスト製品を製造する加振ダイカスト製造工程に相当する、溶湯射出手順及び溶湯凝固手順を有している。
【００６１】
そのため、凝固直前の溶湯Ｘに加振することができ、振動効果が高い間に溶湯Ｘを凝固することができて、結晶組織の微細化を図ることができる。つまり、超音波振動の付加によって生成したキャビテーションを核として、デンドライトの生成を促進することができる。この結果、デンドライト数を増加させることができて、個々のデンドライトの成長を抑制し、結晶組織が微細化する。
【００６２】
さらに、実施例１の鋳造方法では、キャビティ３３内への溶湯Ｘの射出開始から、この溶湯Ｘが固相線温度以上に保たれている間、超音波振動を付加し続けている。これにより、溶湯Ｘ内に生成したデンドライトに超音波振動を付加することができ、デンドライトを破砕して微細化することができる。
【００６３】
次に、効果を説明する。
実施例１の鋳造装置及び鋳造方法にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００６４】
(1) 合金材の溶湯Ｘを型締めした金型３０のキャビティ３３に射出しダイカスト製品Ｙを製造する鋳造装置１において、超音波振動を発生する超音波振動装置１００との連動によって超音波振動させる金型部品（押出しピン３７）を設け、前記金型部品（押出しピン３７）は、前記キャビティ３３の一部を構成すると共に、前記キャビティ３３内の溶湯に接触して超音波振動を付加する構成とした。
このため、金属材の溶湯Ｘを型締めした金型３０のキャビティ３３に射出しダイカスト製品Ｙを製造する際に、溶湯Ｘに超音波振動を効果的に付加することができる。
【００６５】
(2) 前記金型部品は、製造したダイカスト製品Ｙを前記金型３０から分離する押出しピン３７とする構成とした。
このため、上記(1)に記載の効果に加え、にキャビティ３３を構成する金型部品を新たに設ける必要がなく、金型形状やキャビティ形状に拘らず簡易な構造で超音波振動を付加することができる。
【００６６】
(3) 前記金型部品は、前記キャビティ内への前記溶湯の射出開始から、該溶湯が固相線温度以上に保たれている間の時間を最大時間として超音波振動を付加する構成とした。
このため、上記(1)又は(2)に記載の効果に加え、多数のデンドライトの生成を促進すると共に、生成したデンドライトを破砕して更なる組織の微細化を行うことができる。また、デンドライトの破砕を効果的に行うことができる間だけ超音波振動を付加することになり、結晶組織の微細化を効果的に行うことができて、省エネルギーとなる。
【００６７】
(4) 合金材の溶湯を金型に射出しダイカスト製品を製造する鋳造方法において、前記溶湯Ｘをプランジャスリーブ２０に注入する注入工程（図２Ｂ(c)）と、超音波振動を付加しながら、前記注入工程で注入された前記溶湯をキャビティ内に射出し、凝固させてダイカスト製品を製造する加振ダイカスト製造工程（図２Ｂ(d),図２Ｃ(e)）と、を有する構成とした。
このため、多数のデンドライトの生成を促進すると共に、生成したデンドライトを破砕して更なる組織の微細化を行うことができる。
【００６８】
(5) 前記加振ダイカスト製造工程（図２Ｂ(d),図２Ｃ(e)）は、前記キャビティ３３内への前記溶湯Ｘの射出開始から、該溶湯Ｘが固相線温度以上に保たれている間、前記超音波振動を付加し続ける構成とした。
このため、上記(4)に記載の効果に加え、デンドライトの破砕を効果的に行うことができる間だけ超音波振動を付加することになり、結晶組織の微細化を効果的に行うことができて、省エネルギーとなる。
【実施例２】
【００６９】
実施例２は、複数の押出しピン３７を、キャビティ３３内の溶湯状態を示す溶湯パラメータに応じて選択的に超音波振動させるものである。
【００７０】
まず、構成を説明する。
図７は、実施例２の鋳造装置を示す全体構造図である。
【００７１】
この実施例２の鋳造装置１Ａでは、複数の押出しピン３７,…のそれぞれに超音波振動子１０１を取り付けると共に、各超音波振動子１０１が振動制御部１０２により個々にON/OFF制御されるようになっている。
【００７２】
そして、振動制御部１０２には、キャビティ３３内の溶湯温度を検出する温度センサ１０３の検出値と、キャビティ３３内の溶湯粘度を検出する粘度センサ１０４の検出値と、がそれぞれ入力される。
【００７３】
さらに、振動制御部１０２は例えば図８(a),(b)に示す制御マップを有しており、溶湯状態を示す溶湯パラメータである温度センサ１０３及び粘度センサ１０４の検出値に応じて複数の超音波振動子１０１,…を選択的にONし、複数の押出しピン３７,…を選択的に超音波振動させる。
【００７４】
つまり、この振動制御部１０２は、溶湯温度がα〜βの間であれば、複数の超音波振動子１０１,…のうちNo.１〜３をON制御し、No.４をOFF制御する。これにより、No.１〜３の超音波振動子１０１が取り付けられた押出しピン３７だけが超音波振動して、この振動する押出しピン３７の先端面３７ａ近傍の溶湯Ｘにのみ超音波振動を付加することができる。
【００７５】
また、この振動制御部１０２は、溶湯粘度がγ以上であれば、複数の超音波振動子１０１,…のうちNo.２,３をON制御し、No.１,４をOFF制御する。これにより、No.２,３の超音波振動子１０１が取り付けられた押出しピン３７だけが超音波振動して、この振動する押出しピン３７の先端面３７ａ近傍の溶湯Ｘにのみ超音波振動を付加することができる。
なお、溶湯粘度はデンドライトが生成するほど高くなる傾向がある。このため、この溶湯粘度に応じて複数の押出しピン３７,…を選択的に超音波振動させることとは、溶湯Ｘにおける結晶組織の状態に応じて複数の押出しピン３７,…を選択的に超音波振動させることとなる。
【００７６】
次に、効果を説明する。
実施例２の鋳造装置１Ａにあっては、上述の(1)〜(3)の効果に加え、下記に挙げる効果を得ることができる。
【００７７】
(6) 前記金型部品（押出しピン３７）を複数設け、前記超音波振動装置１００は、前記複数の金型部品（複数の押出しピン３７,…）をキャビティ内の溶湯状態を示す溶湯パラメータ（溶湯温度、溶湯粘度）に応じて選択的に超音波振動させる構成とした。
このため、超音波振動が必要な部分に選択的に振動を付加することができ、振動効果の向上を図ると共に、省エネルギーとなる。
【実施例３】
【００７８】
実施例３は、押出しピン３７を、製造するダイカスト製品Ｙでの強度必要箇所に接触する位置に設けたものである。
【００７９】
まず、構成を説明する。
図９は、実施例３の鋳造装置を示す全体構造図である。
【００８０】
この実施例３の鋳造装置１Ｂでは、複数の押出しピン３７,…を、この鋳造装置１Ｂで製造するダイカスト製品内で比較的高い機械的特性が必要な箇所に対応して設けている。
【００８１】
つまり、押出しピンは成形品を金型から分離する目的で金型に設けられるため、成形品を押圧しやすく、設定しやすい位置に設けることが一般的であるのに対し、実施例３の鋳造装置１Ｂでは、製造するダイカスト製品内で比較的高い機械的特性が必要な箇所に超音波振動する押出しピン３７を設けた。そのため、押出しピン３７による超音波振動付加効果で、ダイカスト製品内で比較的高い機械的特性が必要な箇所に多数のデンドライトの生成を促進すると共に、生成したデンドライトを破砕して微細化することができる。
【００８２】
次に、効果を説明する。
実施例３の鋳造装置１Ｂにあっては、上述の(1)〜(3)の効果に加え、下記に挙げる効果を得ることができる。
【００８３】
(7) 前記金型部品（押出しピン３７）は、製造するダイカスト製品内で比較的高い機械的特性が必要な箇所に対応する位置に設ける構成とした。
このため、ダイカスト製品内で比較的高い機械的特性が必要な箇所に多数のデンドライトの生成を促進すると共に、生成したデンドライトを破砕して微細化することができ、高い機械的特性が必要な部分における機械的特性を確実に向上させることができる。
【００８４】
以上、本発明の鋳造装置及び鋳造方法を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００８５】
実施例１〜実施例３では、鋳造装置を水平方向に溶湯Ｘを射出する横型ダイカストマシンとしたが、これに限られず、例えば鉛直方向に溶湯Ｘを射出する縦型ダイカストマシンであってもよい。
【００８６】
また、実施例１〜実施例３における鋳造装置では、保持炉２とプランジャスリーブ２０とが分離したコールドチャンバー方式であるが、保持炉の溶湯中にプランジャスリーブが沈んでいるホットチャンバー方式のものであってもよい。
【００８７】
さらに、実施例１における合金材として、アルミニウム−シリコン合金としたがこれに限られず、マグネシウム合金、亜鉛合金、銅合金等の各種ダイカスト用合金であってもよい。
【００８８】
上記いずれの場合であっても、超音波振動を発生する超音波振動装置によって超音波振動させる金型部品を設け、この金型部品によって、キャビティの一部を構成すると共に、キャビティ内の溶湯に接触して超音波振動を付加することで、結晶組織が微細化したダイカスト製品を製造することができる。
【００８９】
そして、実施例１〜実施例３の鋳造装置では、複数の押出しピン３７,…を超音波振動する金型部品としたが、例えば可動型全体を超音波振動することでキャビティ内の溶湯に超音波振動を付加してもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１  鋳造装置
２  保持炉
１０  ラドル
２０  プランジャスリーブ
２１  スリーブ
２１ａ  給湯口
２２  プランジャー
２２ａ  プランジャチップ
２２ｂ  プランジャロッド
３０  金型
３１  固定型
３２  可動型
３３  キャビティ
３４  ゲート
３７  押出しピン（金型部品）
１００  超音波振動装置
１０１  超音波振動子
１０２  振動制御部
Ｘ  溶湯
Ｙ  ダイカスト製品
【図１】
2011200881.tif 000003
【図２Ａ】
2011200881.tif 000004
【図２Ｂ】
2011200881.tif 000005
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
2011200881.tif 000007
【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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