(57)【要約】本発明は、モールド（１２）に溶融金属を装入し、物品を形成するために前記モールド内で前記溶融金属を凝固させるためのプロセス、鋳造アセンブリ（１０）及び鋳造装置を提供する。前記プロセスは、前記モールドに装入するステップより前に、前記装入ステップが行われる高められた温度まで誘導加熱により前記モールドを加熱するステップを備える。前記アセンブリ（１０）は、前記物品を鋳造するためのモールド（１２）と、誘導加熱装置（１４）とを備え、該誘導加熱装置は、鋳造するステップより前に高められた温度まで前記モールドを加熱するため、前記モールドを取り囲む少なくとも１つの誘導コイルを有する。前記装置（２０）は、前記アセンブリ（１０）と、金属の溶融装入物を形成するための融解装置（４）とを有し、前記装置（４０）は、前記溶融装入物の前駆体を溶解するためにそれを加熱するための加熱装置（４４）を有する。
2007512144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイ又はモールドに溶融金属を装入するステップと、金属物品を形成するために前記金属が前記ダイ又はモールド内で凝固することを引き起こす又は可能にするステップとにより、金属物品を鋳造するためのプロセスであって、前記ダイ又はモールドに前記溶融金属を装入するステップより前に、高められた温度まで誘導加熱により前記ダイ又はモールドを加熱するステップを備え、前記ダイ又はモールドに装入するステップが、前記高められた温度において行われることを特徴とするプロセス。
【請求項２】
前記ダイ又はモールドに装入するステップより前に、パージガスを用いて前記ダイ又はモールドをパージするステップを備え、前記装入ステップは、前記パージガスにより与えられる雰囲気の下で行われることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記パージは、前記ダイ又はモールドの加熱前及び加熱中の両方において行われ、前記パージは、前記装入ステップが行われる前に停止されることを特徴とする請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記装入ステップは、加圧下で行われ、十分な容量まで前記ダイ又はモールドに充填するように行うことを特徴とする請求項１−３のいずれか一に記載のプロセス。
【請求項５】
前記装入ステップは、５０ＫＰａ−３０ＭＰａの範囲にある中間圧力において射出成形により行われることを特徴とする請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記金属として、アルミニウム、マグネシウム、リチウム、亜鉛及びそれの合金からなる群から選択される金属を使用することを含むことを特徴とする請求項１−５のいずれか一に記載のプロセス。
【請求項７】
前記金属として、マグネシウム、アルミニウム及びそれの合金からなる群から選択される軽金属を使用することを含むことを特徴とする請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
前記鋳造は、自動車ホイールリムの形態をした軽金属物品についてであることを特徴とする請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
前記鋳造は、前記凝固した物品のすべての部分が、前記物品の表面の最も近い部分から０．７５−１５ｍｍの距離だけ間隔を有する金属物品についてであり、該物品が、０．２５−３０ｋｇの質量を有することを特徴とする請求項１−８のいずれか一に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記誘導加熱は、前記ダイ又はモールドの内部の表面が、前記ダイ又はモールドの中へ装入される前記溶融金属に接触して、互い又は相互から異なる温度にある異なる部分又は領域を有する前記ダイ又はモールドの内部の表面に所望の温度プロファイルを与え、それにより前記ダイ又はモールドの中へ装入される前記金属の異なる部分において所望の冷却及び凝固速度を促進させるために用いられることを特徴とする請求項１−９のいずれか一に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記ダイ又はモールドへの装入は、溶融金属の十分な装入物を作り出す容量を有する融解装置からであり、該融解装置は、前記容量若しくは前記ダイ又はモールドの容積の量に適合され、前記ダイ又はモールドへの装入は、ただ一つの物品を作り出すのに十分な溶融金属を用い、前記装入は、前記融解装置により作り出される十分な溶融装入物を完全に消費するように行うことを特徴とする請求項１−１０のいずれか一に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記ダイ又はモールドへの装入は、前記ダイ又はモールドに対して往復可能に移動することができる融解装置からであり、前記プロセスは、前記溶融装入物の前駆体が装入される装入位置と、前記溶融装入物が前記融解装置から鋳造アセンブリまで移動される充填位置との間で前記融解装置を往復可能に移動するステップを備えていることを特徴とする請求項１−１１のいずれか一に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記鋳造は、装入されるただ１つの融解装置とそれぞれ連繋した複数のダイ又はモールド内において行われ、各融解装置は、ただ１つのダイ又はモールドと連繋するとともに誘導加熱により電気的に加熱され、共通の電気出力供給が、前記ダイ又はモールドの誘導加熱用に前記ダイ又はモールドに電気出力を供給するために使用され、共通の電気出力供給が、前記融解装置に電気出力を供給するために使用されることを特徴とする請求項１−１２のいずれか一に記載のプロセス。
【請求項１４】
金属物品（１００）を鋳造するためのダイ又はモールド（１２）を備え、前記金属物品を鋳造するための鋳造アセンブリ（１０）であって、誘導加熱装置（１４）を備え、該誘導加熱装置が、前記物品の鋳造前に、高められた温度まで前記ダイ又はモールドを加熱するために、前記ダイ又はモールドを取り囲む少なくとも１つの誘導コイル（２５、２６、２７、２８、２９、３０）を備えていることを特徴とする鋳造アセンブリ。
【請求項１５】
前記誘導加熱装置は、可変周波数誘導加熱器（１６）の形態をしていることを特徴とする請求項１４に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記ダイ又はモールドの内部にパージガスを供給するために前記ダイ又はモールドに接続されるパージガス供給ライン（３１）を備えていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記ダイ又はモールドは、再利用可能なマルチコアを有するセグメント化された金属製のダイ又はモールドであることを特徴とすることを含む請求項１４−１６のいずれか一に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記再利用可能なダイ又はモールドは、液圧で動作可能であり、前記ダイ又はモールドに下から溶融金属を装入するための金属装入開口部を備えたボトム又はフェイスコアを有することを特徴とする請求項１７に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
前記誘導加熱装置は、前記高められた温度まで前記ダイ又はモールドを加熱するために、互い又は相互に独立して動作可能である複数の少なくとも２つの誘導コイルを有し、前記ダイ又はモールドの内部の表面に所望の温度プロファイルを与えることを含む請求項１４−１８のいずれか一に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
金属物品を鋳造するための鋳造装置又は設備であって、請求項１４に記載の鋳造アセンブリ（１０）と、前記鋳造アセンブリにおいて金属物品を鋳造するのに使用するための金属の溶融装入物を形成するための融解装置（４０）とを備え、該融解装置は、前記溶融装入物が前駆体から形成される温度まで前記溶融装入物の前駆体を加熱するための加熱装置を備えていることを特徴とする鋳造装置又は設備。
【請求項２１】
前記融解装置は、前記ダイ又はモールドにおけるただ１つの物品の鋳造が、前記融解装置が全能力で作動される場合に前記融解装置により作り出される十分な溶融装入物を完全に消費するように、前記ダイ又はモールドの容量又は容積に適合した量を有する溶融金属の十分な装入物を作り出す容量を有することを特徴とする請求項２０に記載の装置又は設備。
【請求項２２】
前記融解装置の前記加熱装置は、少なくとも１つの誘導コイル（４６）を有する誘導加熱装置であることを特徴とする請求項２０又は２１に記載の装置又は設備。
【請求項２３】
前記融解装置は、該融解装置に前記溶融装入物の前駆体を装入することが行われる装入位置と、前記融解装置から前記鋳造アセンブリに溶融装入物の移動が行われる充填位置との間で前記鋳造アセンブリに対して往復可能に移動することができることを特徴とすることを含む請求項２０−２２のいずれか一に記載の装置又は設備。
【請求項２４】
前記装置又は設備は、レール（６７）を備え、前記融解装置は、車輪（６６）を介して前記レール上に取り付けられ、該車輪は、前記鋳造アセンブリに対する前記融解装置の往復移動中に前記レールに沿って回転することができることを特徴とする請求項２３に記載の装置又は設備。
【請求項２５】
前記鋳造装置又は設備は、複数の前記鋳造アセンブリと、同じ複数の前記融解装置とを備え、各鋳造アセンブリは、ただ１つの前記融解装置と連繋され、各融解装置は、ただ１つの前記鋳造アセンブリと連繋され、前記鋳造アセンブリは、共通の電気加熱電力供給（９４）を共有し、前記融解装置は、共通の電気加熱電力供給（９２）を共有することを特徴とすることを含む請求項２０−２４のいずれか一に記載の装置又は設備。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、金属物品（metal artifact）の鋳造に関する。より詳しく言えば、本発明は、金属物品を鋳造するためのプロセス、金属物品を鋳造するための鋳造アセンブリ（casting assembly）、及び金属物品を鋳造するための鋳造装置又は設備に関し、これらはすべて、軽金属物品を鋳造するのに特に適している。本明細書では、軽金属という用語は、軽金属それ自体、及び１つ若しくはそれ以上の軽金属が質量で５０％以上の大きな割合を形成する軽金属合金の両方を含み、軽金属は、２．７ｇ／ｃｍ３未満の密度を有するものである。軽金属は、通常６６０℃若しくはそれ以下の低い融点を有している。
【０００２】
本発明の第１の態様によれば、ダイ又はモールドに溶融金属を装入するステップと、金属物品を形成するために前記金属を前記ダイ又はモールド内で凝固することを引き起こす又は可能にするステップとにより、金属物品を鋳造するためのプロセスであって、前記ダイ又はモールドに前記溶融金属を装入するステップより前に、高められた温度まで誘導加熱により前記ダイ又はモールドを加熱するステップを備え、前記ダイ又はモールドに装入するステップが、前記高められた温度において行われるプロセスが提供される。
【０００３】
前記プロセスは、加熱するステップより前に、ダイ又はモールドをパージするステップを備え、それにより、物品の鋳造が、所望の雰囲気の下で行われる。その代わりに又はさらに、前記パージは、ダイ又はモールドの加熱ステップ中に行われてもよい。従って、換言すれば、前記プロセスは、前記ダイ又はモールドに装入するステップより前に、パージガスを用いて前記ダイ又はモールドをパージするステップを備え、前記装入ステップは、前記パージガスにより与えられる雰囲気の下で行われる。好ましくは、前記パージは、前記ダイ又はモールドの加熱前及び加熱中の両方において行われ、前記パージは、前記装入ステップが行われる前に停止される。前記パージガスは、アルゴン、二酸化炭素及びそれらの混合物からなる群から選択される。また、前記パージは、フラックスとしての機能を果たすことができる六フッ化硫黄（ＳＦ６）などのガスを用いてもよい。
【０００４】
前記プロセスは、ダイ又はモールドに溶融金属を装入するステップより前に、ダイ又はモールドをシールする又はロックするステップを備えてもよい。それに加えて、前記プロセスは、ダイ又はモールドに溶融金属を装入するステップより前に、ダイ又はモールドへのパージガスの供給を停止するステップを備えてもよい。一般に、パージガスの供給は、ダイ又はモールドがその動作温度に達すると停止される。ダイ又はモールドに装入するステップは、一般に十分な容量まで前記ダイ又はモールドに充填するように行われるであろう。
【０００５】
前記装入ステップは、加圧下で行われ、十分な容量まで前記ダイ又はモールドに充填するように行われる。具体的には、好ましくは、ダイ又はモールドに溶融装入物（molten charge）を充填するステップは、低圧射出成形として当技術分野で周知であるものでも、高圧射出成形として当技術分野で周知であるものでもなく、中間圧力の下で行われる。より具体的には、前記装入ステップは、５０ＫＰａ−３０ＭＰａの範囲にある中間圧力において射出成形により行われる。ダイ又はモールドが溶融装入物で充填される所望の又は最適な中間圧力を決めるために、通常の実験を用いることができることが理解されるであろう。
【０００６】
前記プロセスは、前記金属として、アルミニウム、マグネシウム、リチウム、亜鉛及びそれの合金からなる群から選択される金属を使用することを含む。好ましくは、前記プロセスは、前記金属として、マグネシウム、アルミニウム及びそれの合金からなる群から選択される軽金属を使用することを含む。
【０００７】
前記プロセスは、特に、アルミニウム又はマグネシウム合金製ホイールリムなどのホイールリム、自動車ギアボックスケース、ステアリングホイール、ステアリングコラムハウジング、ブレーキ補助部品又は構成要素、及び自動車用エンジン、船舶用及び航空機用部品又は構成要素からなる郡から選択される軽金属又は軽金属合金製の製品の鋳造に有用であることが期待される。典型的には、前記プロセスは、アルミニウム及びマグネシウム合金製のホイールリムの鋳造に使用されるであろう。従って、前記鋳造は、自動車ホイールリムの形態をした軽金属物品についてである。
【０００８】
特に、前記プロセスは、それぞれの質量が０．２５−３０ｋｇ、通常０．５−２０ｋｇであり、断面厚さが１．５−３０ｍｍ、通常２−２７ｍｍの範囲にある物品を鋳造するのに有用であることが期待される。すなわち、より具体的には、前記鋳造は、前記凝固した物品のすべての部分が、前記物品の表面の最も近い部分から０．７５−１５ｍｍの距離だけ間隔を有する金属物品についてであり、該物品は、０．２５−３０ｋｇの質量を有する。
【０００９】
重要なことには、前記プロセスは、ダイ又はモールドの中へ装入される溶融軽金属の異なる部分が所望の速度で凝固することを促進させるために、ダイ又はモールドに誘導加熱を選択的に適用することによりダイ又はモールドに所望の温度プロファイルを与えるステップを備えることができる。従って、前記誘導加熱は、前記ダイ又はモールドの内部の表面が、前記ダイ又はモールドの中へ装入される前記溶融金属に接触して、互い（each other）又は相互（one another）から異なる温度にある異なる部分又は領域を有する前記ダイ又はモールドの内部の表面に所望の温度プロファイルを与え、それにより前記ダイ又はモールドの中へ装入される前記金属の異なる部分において所望の冷却及び凝固速度を促進させるために用いられる。
【００１０】
前記ダイ又はモールドへの装入は、溶融金属の十分な装入物を作り出す容量を有する融解装置からであり、該融解装置は、前記容量又は前記ダイ又はモールドの容積の量に適合され、前記ダイ又はモールドへの装入は、ただ一つの物品を作り出すのに十分な溶融金属を用い、前記装入は、前記融解装置により作り出される十分な溶融装入物を完全に消費するように行う。更に、前記ダイ又はモールドへの装入は、前記ダイ又はモールドに対して往復可能に移動することができる融解装置からであり、前記プロセスは、前記溶融装入物の前駆体が装入される装入位置と、前記溶融装入物が前記融解装置から鋳造アセンブリまで移動される充填位置との間で前記融解装置を往復可能に移動するステップを備えている。前記鋳造は、装入されるただ１つの融解装置とそれぞれ連繋した複数のダイ又はモールドにおいて行うことができ、各融解装置は、ただ１つのダイ又はモールドと連繋するとともに誘導加熱により電気的に加熱され、共通の電気出力供給が、前記ダイ又はモールドの誘導加熱用に前記ダイ又はモールドに電気出力を供給するために使用され、共通の電気出力供給が、前記融解装置に電気出力を供給するために使用される。前記プロセスは、下記に規定されるような鋳造装置又は設備を使用することにより行うことができる。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、金属物品を鋳造するための鋳造アセンブリであって、前記物品を鋳造するためのダイ又はモールドを備え、また誘導加熱装置を備え、該誘導加熱装置が、前記物品の鋳造ステップより前に、高められた温度まで前記ダイ又はモールドを加熱するために、前記ダイ又はモールドを取り囲む少なくとも１つの誘導コイルを備えた鋳造アセンブリが提供される。
【００１２】
前記誘導加熱装置は、可変周波数誘導加熱器の形態であり得る。
【００１３】
前記アセンブリは、前記ダイ又はモールドの内部にパージガスを供給するために前記ダイ又はモールドに接続されるパージガス供給を備えている。
【００１４】
前記ダイ又はモールドは、例えば砂型鋳造用のダイ又はモールドなど使い捨てのダイであってもよい。また、前記ダイ又はモールドは、再利用可能なダイ又はモールドから構成されてもよい。前記再利用可能なダイ又はモールドは、金属製のダイ又はモールドであってもよく、好ましくは鋼製のダイ又はモールドである。具体的には、前記ダイ又はモールドは、再利用可能なマルチコアを有するセグメント化された（multi-core segmented）金属製のダイ又はモールドである。
【００１５】
再利用可能なダイ又はモールドの場合には、ダイ又はモールドは、このように、２つ若しくはそれ以上のコア又はセグメントを有するマルチコア又はセグメント化されたダイ又はモールドであってもよい。具体的には、ダイ又はモールドは、凝固した物品が鋳造ステップの終わりに取り外し可能に取り付けられたままであるトップコア又はセグメント（top core or segment）を有する。前記トップコア又はセグメントは、そこから前記物品をはずすための解放手段（release means）を備える又は前記解放手段と連繋される。この場合、前記ダイ又はモールドはまた、一般にボトム又はフェイスコア（bottom - or face core）と、ピストンと連繋した環状のサイドコアとを備え、該サイドコア又はセグメントは、ダイ又はモールドにセグメント化された特徴を与える。具体的には、前記再利用可能なダイ又はモールドは、サイドコアのピストンに関して、また、解放手段を形成するピンに鋳造物を接触させるためにトップコアと残りコアから鋳造物を持ち上げることに関して、液圧で動作可能である。前記ダイ又はモールドは、一般にダイ又はモールドに溶融軽金属を充填する又は装入するのに使用するための装入開口部を有する。本発明の１つの実施形態では、ダイ又はモールドは、ダイ又はモールドに下から装入する又は充填するためのボトム又はフェイスコアを通じて設けられる装入開口部を有する。好ましい実施形態では、前記再利用可能なダイ又はモールドは、液圧で動作可能であり、ダイ又はモールドに下から溶融金属を装入するための金属装入開口部を備えたボトム又はフェイスコアを有する。
【００１６】
前記誘導加熱装置は、ダイ又はモールドにおいて所望の温度プロファイルを達成するのに互いに独立して動作可能な２つ若しくはそれ以上の誘導コイルを備える。換言すれば、前記誘導加熱装置は、高められた温度までダイ又はモールドを加熱するために、互い又は相互に独立して動作可能である複数の少なくとも２つの誘導コイルを有し、ダイ又はモールドの内部の表面に所望の温度プロファイルを与える。
【００１７】
前記鋳造アセンブリは、設備の一部として常置の構成であってもよく、軽金属物品を鋳造するための生産施設においてほぼ永久的にそのままで残存するように構成される。また、好ましくは、前記鋳造アセンブリは、常置の構成ではなく、１つの生産施設から別の生産施設へ装置の一部として移動可能である。
【００１８】
従って、本発明は、金属物品を鋳造するための鋳造装置又は設備に及び、前記装置又は設備は、前記に規定されるように金属物品を鋳造するための鋳造アセンブリと、前記鋳造アセンブリにおいて前記金属物品を鋳造するのに使用するための金属の溶融装入物を形成するための融解装置とを備え、該融解装置は、前記溶融装入物が前駆体から形成される温度まで前記溶融装入物の前駆体を加熱するための加熱装置を備えている。
【００１９】
好ましくは、前記融解装置は、ダイ又はモールドの大きさに適合した大きさである金属の溶融装入物を溶解する大きさであり、それによりダイ又はモールドにおける前記物品の鋳造が、装入物全体を消費する。より具体的には、前記融解装置は、ダイ又はモールドにおけるただ１つの物品の鋳造が、前記融解装置が全能力で作動される場合に前記融解装置により作り出される十分な溶融装入物を完全に消費するように、ダイ又はモールドの容量又は容積に適合した量を有する溶融金属の十分な装入物を作り出す容量（capacity）を有する。
【００２０】
前記融解装置又は設備の前記加熱装置は、少なくとも１つの誘導コイルを有する誘導加熱装置である。一方では前記ダイ又はモールド装置（die or mould arrangement）が、他方では前記融解装置が、１つ若しくはそれ以上の誘導加熱コイルを有するいずれの場合にも、前記誘導コイルは、そのための電気出力供給に電気的に接続される。
【００２１】
前記融解装置は、該融解装置に前記溶融装入物の前駆体を装入することが行われる装入位置と、前記融解装置又は設備から前記鋳造アセンブリに溶融装入物の移動が行われる充填位置との間で前記鋳造アセンブリに対して往復可能に移動することができる。従って、前記鋳造装置又は設備は、レールを備えてもよく、前記融解装置は、車輪を介して前記レール上に取り付けられ、該車輪は、前記鋳造アセンブリに対する前記融解装置の往復移動中に前記レールに沿って回転することができる。
【００２２】
前記鋳造装置又は設備は、２つ若しくはそれ以上の鋳造アセンブリと、同じ数の融解装置とを備え、前記鋳造アセンブリは、共通の加熱電力供給を共有し、前記融解装置は、共通の加熱電力供給を共有しており、そのような共有を可能とするように位相が十分にずれているそれぞれの鋳造サイクルにて物品を鋳造するためである。換言すれば、前記鋳造装置又は設備は、複数の鋳造アセンブリと、同じ複数の融解装置とを備え、各鋳造アセンブリは、ただ１つの前記融解装置と連繋され、各融解装置は、ただ１つの前記鋳造アセンブリと連繋され、前記鋳造アセンブリは、共通の電気加熱電力供給を共有し、前記融解装置は、共通の電気加熱電力供給を共有する。
【００２３】
前記施設の前記装置は、前記融解装置又は設備のための前記加熱装置がまた誘導加熱装置であり、前記加熱電力供給が電気出力供給である場合に特に適している。
【００２４】
本発明は、非制限的な１つの実施例として、添付図面を参照しながら以下に説明される。
【００２５】
先ず、図面の図１を参照すれば、参照数字１０は、概括的に、本発明に基づいて軽金属物品を鋳造するための鋳造アセンブリに言及する。鋳造アセンブリ１０は、マグネシウム合金製ホイールリムの形態をした軽金属物品を鋳造するためのダイ又はモールド１２を備え、また、該ダイ又はモールド１２を取り囲む誘導加熱装置１４を備えている。
【００２６】
ダイ又はモールド１２は、マルチコアを有する又はセグメント化された再利用可能な鋼製のダイ又はモールドであって、凝固した物品が鋳造プロセスの終わりに取り外し可能に取り付けられたままであるトップコア１６と、それを通じて下からダイ又はモールド１２に装入する又は充填するために設けられる中心に位置する装入開口部又は通路２０を有するボトム又はフェイスコア１８と、それぞれのピストン２４と連繋したセグメント化された環状の４つのサイドコア２２とを備え、サイドコア２２は、ダイ又はモールド１２にセグメント化された特徴を与える。ダイ又はモールド１２は、サイドコア２２のピストン２４に関して、またトップコア１６及び取り付けられるあらゆる軽金属鋳物（不図示）を上方へ残りのコアから離れて持ち上げることに関して、液圧で作動される。
【００２７】
トップコア１６は、鋳造プロセスの終わりにそこから物品をはずすための解放手段（不図示）と連繋される。
【００２８】
加熱装置１４は、ダイ又はモールド１２において所望の温度プロファイルを達成するために互いに独立して動作可能である誘導コイル２５、２６、２７、２８、２９及び３０をそれぞれ形成する６つの巻線を備えている。
【００２９】
鋳造アセンブリ１０はまた、鋳造プロセス前に及び鋳造プロセス中に、ダイ又はモールド１２にＳＦ６／ＣＯ２パージガスを供給するために、破線３１により概略的に示されるパージガス供給を備えている。
【００３０】
次に、図面の図２を参照すれば、参照数字４０は、概括的に、本発明に基づいて軽金属からなる溶融装入物を形成するための融解装置に言及する。融解装置又は設備４０は、軽金属からなる溶融装入物を保持するために、また軽金属からなる前記装入物の前駆体の加熱を容易にするために、円形断面を有する中空の低炭素すなわち軟鋼製のシリンダー又はスリーブ４２と、溶融装入物を形成するためにシリンダー又はスリーブ４２の内容物を加熱するための誘導コイル４６を有する誘導加熱装置４４と、シリンダー又はスリーブ４２から物品が鋳造されるダイ又はモールド１２に軽金属の溶融装入物を移動するための溶融金属移動アセンブリ（molten metal transfer assembly）４８を備える。
【００３１】
融解装置４０はまた、シリンダー又はスリーブ４２の内部にアルゴンガスを供給するための不活性ガス供給５０を備え、それにより軽金属装入物の溶解が実質的に不活性雰囲気の下で行われ、また以下に説明されるようにそのための二次的なシールを形成するシリンダー又はスリーブ４２の下端又は基部に冷却を与える。
【００３２】
使用時には、誘導コイル４６は、金属移動アセンブリ４８に取り付けられ、コイル４６は円筒部（barrel）６２に接続され、シリンダー又はスリーブ４２の内容物を加熱するために該シリンダー又はスリーブ４２を取り囲む。
【００３３】
前記移動アセンブリ４８は、シリンダー又はスリーブ４２から溶融装入物をダイ又はモールド１２に充填するより前に、ダイ又はモールド１２の装入開口部２０の周辺部とロックして係合するようにシリンダー又はスリーブ４２を持ち上げるのに使用するための伸縮自在に移動可能な多段式ピストン装置５２を備えている。多段式ピストン装置５２は、シリンダー又はスリーブ４２内の溶融装入物全体が、シリンダー又はスリーブ４２からダイ又はモールド１２の中へ移動される場合に、前記開口部２０の周辺部とダイ又はモールド１２の中で密閉して係合させるための円錐形のシール面５９を備えたピストンヘッド５８を有する中央ロッド５６を備え、３つの入れ子式ピストンロッド５４、５５、５６を有する中央ピストンを組み込んでいる。多段式ピストン装置５２は、それの移動速度を制御するための、また、ピストンヘッド５８がダイ又はモールド１２の装入開口部２０の周辺部と密閉して係合する場合に、シリンダー又はスリーブ４２内及びダイ又はモールド１２内の溶融装入物にピストンヘッド５８により及ぼされる上方への力を制御するための可変力及び速度制御装置（不図示）を有している。
【００３４】
従って、使用時に、シリンダー又はスリーブ４２が、前記移動アセンブリ４８に支持され、それにより、多段式ピストン装置５２は、ダイ又はモールド１２の中へ溶融装入物を移動し注入するために、シリンダー又はスリーブ４２内の溶融装入物が、ピストンロッド５４、５５、５６の上方への移動時に上方へシリンダー又はスリーブ４２から押し出されることを可能とするように、それと係合して滑動するとともに十分に密閉してシリンダー又はスリーブ４２の内部の中で移動可能である。
【００３５】
前記移動アセンブリ４８はまた、異なる直径を有する複数の同心の円筒部６０、６１、６２、６３及び６４を備えている。該円筒部６０、６１、６２、６３及び６４は、互いに、また互い内の入れ子に対して伸縮自在に垂直に移動可能である。
【００３６】
円筒部６０は、底の円筒部であり、シリンダー又はスリーブ４２に溶融装入物の前駆体を装入することが行われる装入位置と、融解装置４０が鋳造アセンブリ１０のダイ又はモールド１２の装入開口部２０と一直線上になる充填位置との間で融解装置又は設備４０を往復移動させるために図４−６の鋳造設備の一部を形成するレール６７上を走行するための車輪６６を有し、シリンダー又はスリーブ４２内の溶融装入物の前駆体を溶解させることにより形成される溶融装入物が、そこからダイ又はモールド１２の中へ移動され、それにより、一般にダイ又はモールドに溶融装入物を充填することを可能にする。円筒部６４は、一番上の円筒部であり、そこにシリンダー又はスリーブ４２の下端と密閉して係合するための溝部（不図示）を有する周囲に延び上方へ面するサポートリングを備える。円筒部６２はまた、誘導コイル４６が、シリンダー又はスリーブ４２を取り囲むように該シリンダー又はスリーブ４２を覆って配置される場合に支持される周囲に延び上方へ面するサポートリングを備える。
【００３７】
円筒部６４上の前記溝部により設けられるシールに加え、ガス供給５０を介して供給されるアルゴンガスが、溶融装入物の前駆体の溶解中にシリンダー又はスリーブ４２の下端に冷却を与え、形成される溶融装入物の一部が、ピストン装置５２と一番上の円筒部６４との間の領域内で、またシリンダー又はスリーブ４２の下端で、凝固することを可能とし、それにより前記溶融装入物から凝固した軽金属で形成される二次的なシールを与える。
【００３８】
次に、図面の図３を参照すれば、参照数字７０は、概括的に、本発明に基づいて軽金属物品を鋳造するための鋳造装置又は設備に言及する。同一部品は、特に明記されない限り、図１及び図２と同じ参照数字を付与する。
【００３９】
鋳造装置又は設備７０は、前述したような鋳造アセンブリ１０と、また前述したような融解装置４０とを備えている。鋳造装置又は設備７０はまた、ダイ又はモールド用の液圧制御装置７２と、融解装置４０用の液圧制御装置７４とを有している。
【００４０】
トップコア１６は、鋳造プロセスの終わりにそこから前記物品をはずすための解放手段（不図示）と連繋される。
【００４１】
鋳造装置又は設備７０はまた、所望の温度プロファイルを達成するために誘導加熱装置１４の加熱を監視するための、またそのためにそれぞれの電力供給９２及び９４（図４）にフィードバック制御を与えるための中央演算処理装置（ＣＰＵ）７６を有している。
【００４２】
鋳造装置又は設備７０はまた、融解装置４０の金属移動アセンブリ４８の車輪６６が走行できるレール（示されていないが、図２の６７参照）を有している。従って、融解装置４０は、融解装置４０に溶融装入物の前駆体を装入することが行われる（図３に示されるような）装入位置と、融解装置４０から鋳造アセンブリ１０のダイ又はモールド１２に溶融装入物を移動することが行われる充填位置（図５及び６参照）との間でダイ装置１２に対して往復移動することができる。
【００４３】
次に、図面の図４を参照すれば、参照数字９０は、概括的に、鋳造施設の形態をした前記装置又は設備７０の発展形に言及する。鋳造施設９０は、２つの鋳造装置又は設備７０を備え、それぞれが、前記物品の鋳造がその中で行われるダイ又はモールド１２を有し、また、軽金属の装入物を誘導溶解するための融解装置４０を有する鋳造アセンブリ１０を備えている。鋳造施設９０はまた、２つの融解装置４０のそれぞれに電源を別々に供給するための、例えば１００ｋＷの融解用の誘導加熱電力供給９２と、各鋳造アセンブリ１０に電源を別々に供給するための、また例えば１００ｋＷのダイ用の誘導加熱電力供給９４と、冷却流体を供給するための冷却塔（不図示）と、鋳造アセンブリ１０及びまた融解装置４０にパージガスを供給するためのガス供給制御ユニット９６とを有している。
【００４４】
鋳造施設９０は、２つの物品を位相がずれている鋳造サイクルを用いて同時に鋳造することを可能にし、融解装置４０は、共通の（common）誘導加熱電力供給９２を共有し、鋳造施設１０は、共通の誘導加熱電力供給９４を共有することが理解されるであろう。その時、前記物品の鋳造が、このような共有を可能とするように十分に位相がずれているそれぞれの鋳造サイクルで行われる。従って、鋳造装置又は設備７０は、一方が、充填位置にあり鋳造するために使用される融解装置４０を有するのに対し、他方が、装入位置にあり軽金属の前駆体が装入される融解装置４０を有し、他方の鋳造装置又は設備７０において鋳造プロセスが完了されるとすぐに充填位置に往復移動される準備がされた状態で、交互の基礎上において使用することができるという点において、鋳造施設９０は準連続的な様式で作動することができることが理解されるであろう。
【００４５】
次に、図面の図５及び６を参照すれば、前述の鋳造装置又は設備７０の使用が、ＡＺ９１として当技術分野で周知であるマグネシウム−アルミニウム−亜鉛合金からなる予備成形されたビレット又はインゴット１０２の形態をした前駆体を使用してマグネシウム合金製ホイールリム１００の形態をした軽金属物品を鋳造することに関して表されている。前記ビレット又はインゴット１０２は、装入位置にある連繋した融解装置４０を備えたピストン装置５２上に配置される。シリンダー又はスリーブ４２は、ビレット又はインゴット１０２上に配置され、そのようにして、シリンダー又はスリーブ４２の下端が、金属移動アセンブリ４８の一番上の円筒部６４にある前記溝部と密閉して係合する。誘導コイル４６は、金属移動アセンブリ４８の円筒部６２に接続され、それにより、シリンダー又はスリーブ４２とビレット又はインゴット１０２とを所定の位置に配置することは、それらがコイル４６により囲まれるように行う。
【００４６】
鋳造アセンブリ１０は、ボトム又はフェイスコア１８と係合するようにトップコア１６を下げることにより鋳造するための準備がされる。次に、前記ダイを閉めるために、環状のサイドコアセグメントが、ピストン２４を使用して所定の位置に配置される。ＳＦ６体積で０．２％有するＳＦ６／ＣＯ２フラックスガス混合物（fluxing gas mixture）の形態をしたパージガスが、ダイ又はモールド１２の中へ供給され、ダイ又はモールド１２は、該ダイ又はモールド１２が、所定の動作温度に達し所望の温度プロファイルを有するまで、予め選択された周波数を使用する誘導加熱電力供給９４から供給される電気出力により誘導コイル２５、２６、２７、２８、２９及び３０を用いて加熱される。加熱速度は、電力供給９４からの入力を変えることにより、及び／又は、電力供給の周波数を変えることにより変更することができ、高い周波数が、高い加熱速度を生じさせる。また、前記コイル２５、２６、２７、２８、２９及び３０は、前記温度プロファイルを達成するために、それに異なる電力供給を選択的に用いて作動することができる。
【００４７】
融解装置４０は、シリンダー又はスリーブ４２にＡＺ９１合金の溶融装入物であるビレット又はインゴット１０２を装入することが行われる装入位置から、融解装置４０がダイ又はモールド１２のボトム又はフェイスコア１８を通じて装入開口部２０と一直線上になる充填位置まで、鋳造装置又は設備７０のレール６７上にある車輪６６を用いて往復移動される。シリンダー又はスリーブ４２は、液圧で円筒部６４を上げることによりボトム又はフェイスコア１８の下面と密閉して係合され、それはまた、円筒部６４に対してシリンダー又はスリーブ４２を密閉する。シリンダー又はスリーブ４２は、ＳＦ６／ＣＯ２パージガスによりパージされる。前記ビレット又はインゴット１０２は、ＡＺ９１合金の溶融装入物が形成されるまで、ガス供給５０によりシリンダー又はスリーブ４２に導入されるパージガスにより与えられる雰囲気の下で溶解される。その次に、アルゴンが、シリンダー又はスリーブ４２の下端において溶融装入物を冷却するための冷却雰囲気を与えるために用いられ、前記軽金属の多少半凝固した若しくは凝固した部分又はスプルー（不図示）の形態をした二次的なシールを形成する。
【００４８】
一旦、所望の動作温度及び温度プロファイルがダイ又はモールド１２において達せられ、該ダイ又はモールド１２は、液圧制御装置７２によってピストン２４を用いて圧力が固定されると、シリンダー又はスリーブ４２へのガス供給が止められ、前記溶融装入物が、ピストン装置５２を用いてシリンダー又はスリーブ４２からダイ又はモールド１２の中へ加圧下で移動され、それによりダイ又はモールド１２に前記溶融装入物を充填する。ダイ又はモールド１２の中ヘの前記溶融装入物の注入前及び注入中に、ダイ又はモールド１２は、ガス供給制御ユニット９６によって前記のＳＦ６／ＣＯ２パージ／フラックスガスを用いてパージされ、該ガスはまた、スリーブ４２及び前記溶融装入物がダイ又はモールド１２に入る場合にはダイ又はモールド１２の両方において前記溶融装入物の溶融表面を保護する。ピストンヘッド５８は、装入開口部２０の周辺部に対し密閉してロックし、ダイ又はモールド１２において前記溶融装入物への圧力を増加させるように部分的に装入開口部２０に入る。ダイ又はモールド１２は、冷却することが可能であり、融解装置４０は、ダイ又はモールド１２からはずされる。その次に、融解装置４０は、また装入位置へ往復移動される。
【００４９】
次に、ダイ又はモールド１２は、ピストン２４を用いて液圧で環状のサイドコアセグメント２２を互いから離すことにより開かれ、それにつけられた凝固したホイールリム１００を備えたトップコア１６が、制御装置７２を使用して引き上げられる。次に、ホイールリム１００は、解放手段（不図示）の一部を形成する下方へ指向したピンが、トップコア１６の上昇中にホイールリム１００を下方へ押し出すこと可能とすることにより、トップコア１６から取り外される又は解放される。
【００５０】
ピストン装置５２が下げられ、その後、アセンブリ２０の前記円筒部が引っ込められ、シリンダー又はスリーブ４２及びシリンダー又はスリーブ４２のための二次的なシールを形成した溶融装入物の凝固した部分又はスプルー（不図示）を取り除く。次に、使用されたシリンダー又はスリーブ４２が、きれいにされ、新しいホイールリム１００の鋳造に備え、また移動アセンブリ４８上へ再配置される。しかしながら、その代わりに、異なるシリンダー又はスリーブ４２が、生産時間の無駄を回避するために、また二次汚染の可能性を最小限にするために使用することができることが理解されるであろう。
【００５１】
本発明の利点は、鋳造装置又は設備７０は、必ずしも常置の構成である必要はなく、１つの生産施設から別の生産施設へ容易に移動可能であることである。従って、鋳造装置又は設備７０は、鋳造されるべき前記物品の最終使用者近くに安く立てることができ、それにより輸送費などを低減することができる。
【００５２】
また、本発明の更なる特有の利点は、互いに独立して動作可能である６つの誘導コイル２５、２６、２７、２８、２９及び３０を有する前記加熱装置によるダイ又はモールド１２の誘導加熱は、所望の温度プロファイルが、鋳造ステップ前にダイ又はモールド１２において得ることができることにより、例えばホイールリム１００など、前記物品の種々の部分の凝固速度に望ましい間接的な効果を有し、それにより凝固した前記物品（ホイールリム１００）内の応力を低減させることである。また、ダイ又はモールド１２を完全に充填するための所望の流れ距離を達成することができる。
【００５３】
更に、本発明の更なる利点は、鋳造装置又は設備７０が、それを作るためにあまりスペースを必要としないことである。例えば、前述したような鋳造装置又は設備７０は、およそ２０−３０ｍ２の床面積を必要とするのみである。本プロセスはまた、前記プロセス又はその効率に悪影響を及ぼすことなく、電力供給を鋳造前に直ちに鋳造装置又は設備７０に供給する必要があるのみであり、ただ１つの物品の鋳造の終わりにスイッチを切ることができるということなど別の費用便益を与える。本発明の前記方法及び鋳造装置又は設備７０を使用する前記鋳造プロセス中に電源異常が生じた場合、損失は、プロセスが連続的で大量の金属が任意の時点で溶融する必要があり電源異常の場合にはそのすべてが凝固し得る一般的な鋳物工場と比べて、ただ１つのビレット又はインゴット１０２を有するシリンダー又はスリーブ４２内の溶融装入物の損失と同じくらいの大きさである必要があることが理解されるであろう。実際に、損失は、原則的に、電力供給が回復するとシリンダー又はスリーブ４２の内容物をただ再溶解することにより完全に回避することができる。
【００５４】
更に、本発明に係る前記プロセスの更なる利点は、鋳造アセンブリ１０のダイ又はモールド１２が、最適なプロセス条件を達成するために慣らし運転（running-in）を必要としないことである。所望の鋳造温度プロファイルは、各コイル２５、２６、２７、２８、２９及び３０に供給される電力を選択的に制御することにより容易に得ることができる。前記プロセスが１つの慣らし運転サイクル又は複数の慣らし運転サイクルを必要としないということは、あらゆる電力損失を除き、特定の数のビレット又はインゴット１０２が、不良物品から起こる廃品を低減させるとともに品質管理を強化して、同等の数のホイールリム１００をもたらすことを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明のプロセスに基づいて軽金属物品を鋳造するための本発明に係る鋳造アセンブリの種々の構成要素の分解概略側面図である。
【図２】本発明のプロセスで用いる軽金属の溶融装入物を形成するための鋳造アセンブリで使用する融解装置の種々の構成要素の拡大概略側面図である。
【図３】本発明の方法に基づいて軽金属物品を鋳造するための本発明に係る鋳造装置又は設備の三次元図である。
【図４】本発明の方法に基づいて軽金属物品を鋳造するための本発明に係る図３の２つの鋳造装置又は設備を有する鋳造施設の三次元図である。
【図５】図３の鋳造装置又は設備を使用して本発明に基づいてマグネシウム合金製ホイールリムの形態をした軽金属物品を鋳造する方法を示す、図３の鋳造装置又は設備の一連の簡略化した概略側面図である。
【図６】図５により示されるマグネシウム合金製ホイールリムの形態をした軽金属物品を鋳造する方法を更に示す、図３の鋳造装置又は設備の別の一連の簡略化した概略側面図である。
【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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【国際調査報告】
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