(57)【要約】【課題】より微細かつ均一な球状化粒子を得ると同時にエネルギ効率の改善、製造コストの節減、機械的性質の向上、鋳造工程の簡便化および製造時間短縮の利点を実現でき、短時間に高品質の半溶融成形用ビレットを連続して製造できる半溶融成形用ビレットの製造装置を提供する。【解決手段】スリーブ内の第１のプランジャと第２のプランジャとの間のスラリ製造領域に電磁気場を印加する。スラリ製造領域に溶融金属を注湯して半溶融金属スラリを製造する。第１のプランジャを第２のプランジャ側に移動して、半溶融金属スラリを冷却して半溶融金属成形用のビレットとする。液相線より高い温度での短時間の攪拌で核生成密度を顕著に増加させて粒子の球状化を実現できる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状部内の所定領域に電磁気場を印加しつつ、この所定領域に溶融金属を注湯して固液共存状態金属材料を製造する製造工程と、
この筒状部内の固液共存状態金属材料を押圧しつつ冷却してビレットを形成するビレット形成工程と、
前記ビレットを前記筒状部から排出させる排出工程と
を具備したことを特徴とする固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項２】
筒状部内の所定領域は、この筒状部の一端に取り付けられた第１の押圧手段と、この筒状部の他端に取り付けられた第２の押圧手段との間の領域であり、
ビレット形成工程は、前記第１の押圧手段を前記第２の押圧手段側に向けて移動させて固液共存状態金属材料を押圧しつつ冷却してビレットを形成し、
排出工程は、前記固液共存状態金属材料を前記第２の押圧手段側に向けて移動させて排出する
ことを特徴とする請求項１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項３】
筒状部内における第１の押圧手段と第２の押圧手段との間にビレットが形成された状態で、これら第１の押圧手段および第２の押圧手段それぞれを移動させて、これらビレットと第１の押圧手段および第２の押圧手段いずれかと間に前記所定領域を形成した後、この所定領域に電磁気場を印加しつつ、溶融金属を注湯してビレットを反復して形成する反復工程を具備した
ことを特徴とする請求項１または２記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項４】
製造工程は、筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯する前に電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項５】
製造工程は、筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯すると同時に電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項６】
製造工程は、筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯しながら電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項７】
製造工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項８】
製造工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項９】
製造工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項１０】
製造工程にて電磁気場が印加された筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯した後に、この溶融金属を冷却する冷却工程を具備した
ことを特徴とする請求項１ないし９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項１１】
冷却工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却する
ことを特徴とする請求項１０記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項１２】
冷却工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却する
ことを特徴とする請求項１０または１１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項１３】
冷却工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却する
ことを特徴とする請求項１０または１１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項１４】
請求項１ないし１３いずれか記載の固液共存状態金属材料は、半溶融金属スラリである
ことを特徴とする半溶融成形用ダイカスト方法。
【請求項１５】
所定の空間部に電磁気場を印加する攪拌部と、
前記空間部に設けられ、内部に溶融金属が注湯される筒状部と、
この筒状部の一端に取り付けられ、この筒状部内に注湯される前記溶融金属が収容される所定領域の一側を形成し、この所定領域内で前記溶融金属から製造された固液共存状態金属材料を押圧する第１の押圧手段と、
前記筒状部の他端に取り付けられ、この筒状部内の前記所定領域の他側を形成し、前記第１の押圧手段にて前記固液共存状態金属材料を押圧する際に、固定されて所定のビレットを形成した後に、このビレットを排出させる第２の押圧手段と
を具備したことを特徴とした固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項１６】
筒状部内における所定領域よりも他端側には、この筒状部内からビレットを排出する排出口が設けられている
ことを特徴とした請求項１５記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項１７】
攪拌部は、筒状部内に溶融金属が注湯される前に電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１５または１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項１８】
攪拌部は、筒状部内に溶融金属が注湯されると同時に電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１５または１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項１９】
攪拌部は、筒状部内に溶融金属を注湯しながら電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１５または１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２０】
攪拌部は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１５ないし１９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２１】
攪拌部は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１５ないし１９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２２】
攪拌部は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１５ないし１９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２３】
筒状部の温度を調節する温度調節装置を具備した
ことを特徴とした請求項１５ないし２２いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２４】
温度調節装置は、冷却装置である
ことを特徴とした請求項２３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２５】
温度調節装置は、電気ヒータである
ことを特徴とした請求項２３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２６】
温度調節装置は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却する
ことを特徴とした請求項２３ないし２５いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２７】
温度調節装置は、筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却する
ことを特徴とした請求項２３ないし２５いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２８】
温度調節装置は、筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却する
ことを特徴とした請求項２３ないし２５いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２９】
請求項１５ないし２８いずれか記載の固液共存状態金属材料は、半溶融金属スラリである
ことを特徴とした半溶融成形用ビレットの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁気場を印加しつつ溶融金属を注湯して固液共存状態金属成形用のビレットを製造する固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法、その装置、半溶融成形用ビレットの製造方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固液共存状態金属材料の成形方法としての半溶融成形法は、半凝固成形法と合わせて半凝固あるいは半溶融成形法と呼ばれるが、ここで、半凝固成形法とは、完全に凝固されずに所定の粘性を有する半凝固金属スラリを鋳造あるいは鍛造してビレットや最終成形品を製造する加工法である。また、半溶融成形法とは、前記半凝固成形法により製造されたビレットを半溶融状態のスラリに再加熱した後、このスラリを鋳造あるいは鍛造して最終製品に製造する加工法をいう。
【０００３】
ここで、半凝固金属スラリとは、半凝固領域の温度で液相と球状の結晶粒とが適切な割合で混在した状態でチクソトロピー（Ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｉｃ）性により小さな力によっても変形が可能であり、かつ流動性に優れて液相のように成形加工が容易な状態の金属材料を意味する。
【０００４】
そして、このような半凝固あるいは半溶融成形法は、鋳造や溶融鍛造など溶融金属を利用する一般的な成形方法に比べて色々な長所を有している。例えば、これら半凝固あるいは半溶融成形法で使用する半凝固あるいは半溶融金属スラリは溶融金属より低温で流動性を有するので、このスラリに露出されるダイの温度を溶融金属の場合よりさらに低めることができ、これによりダイの寿命が延びる。
【０００５】
また、スラリがシリンダに沿って押し出される時に乱流の発生が少なくて鋳造過程で空気の混入を減らし、これにより最終製品への気孔発生を減らすことができる。その他にも凝固収縮が少なくて作業性が改善され、製品の機械的特性および耐食性が向上し、製品の軽量化が可能である。これにより、自動車や航空機産業分野、電気電子情報通信装備などの新素材として利用できる。
【０００６】
一方、従来の半凝固成形法は、溶融金属を冷却する時に主に液相線以下の温度で攪拌して既に生成された樹枝状結晶組織を破砕することによって半凝固成形に適合するように球状の粒子に作る方法である。攪拌方法には、機械的攪拌法と電磁気的攪拌法、ガスバブリング、低周波、高周波あるいは電磁気波振動を利用するか、電気的衝撃による攪拌法などが利用された。
【０００７】
そして、液相固相混合物を製造する方法としては、溶融金属が固相化する間に強く攪拌しながら冷却している。さらに、この液相固相混合物を製造するための製造装置は、容器に固液混合物を注湯した状態で攪拌棒により攪拌するが、この攪拌棒は所定の粘性を有する固液混合物を攪拌して流動させることによって混合物内の樹枝状構造を破砕するか、破砕された樹枝状構造を分散させるものである。
【０００８】
ところが、上記液相固相混合物を製造する方法では、冷却過程で既に形成された樹枝状結晶形態を粉砕し、この粉砕した樹枝状結晶を結晶核として球状の結晶を得ているため、初期凝固層の形成による潜熱の発生により冷却速度の低下と製造時間の延長および攪拌容器内での温度不均一による不均一な結晶状態など多くの問題を有している。また、この液相固相混合物を製造するための製造装置の場合にも、機械的攪拌が有する限界によって容器内の温度分布が不均一であり、チャンバ内で作動するために作業時間および後続工程への連係が非常に難しい限界を有している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
また、半凝固合金スラリの製造方法としては、コイル付き電磁気場印加手段の内側に順次に冷却マニホールドおよび金型を備えている。そして、この金型の上側は溶融金属が連続して注湯されるように形成されており、冷却マニホールドには冷却水が流れて金型を冷却するように構成されている。さらに、上記半凝固合金スラリの製造装置による半凝固合金スラリの製造方法によれば、まず、金型の上側から溶融金属を注湯し、この溶融金属が金型内を通過しながら冷却マニホールドにより固相化領域を形成するが、ここで電磁気場印加手段により磁場が印加されて樹脂状組織を破砕しながら冷却が進み、下部からインゴットが形成される（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
さらに、半溶融成形材の製造方法としては、合金中のあらゆる金属成分が液体状態に存在するように合金を加熱した後、得られる液体金属を液相線と固相線との間の温度に冷却する。この後、剪断力を加えて冷却される溶融金属から形成される樹脂状構造を破壊することによって半溶融成形材を製造している（例えば、特許文献３参照。）。
【００１１】
また、半凝固鋳造用金属スラリの製造方法としては、液相線温度の付近または液相線より５０℃まで高い温度で溶融金属を容器に注湯する。この後、溶融金属が冷却される過程で溶融金属の少なくとも一部が液相線温度以下になる時点、すなわち、最初に液相線温度を通過する時点で、例えば超音波振動により溶融金属に運動を加える。さらに、この溶融金属に運動を加えた後、徐々に冷却することによって粒相結晶形態の金属組織を有する半凝固鋳造用金属スラリを製造している（例えば、特許文献４参照。）。
【００１２】
ところが、上記半凝固鋳造用金属スラリの製造方法でも、超音波振動などの力が冷却初期に形成される樹脂状結晶組織を破砕するために使われている。また、注湯温度を液状線温度より高くすれば、粒相の結晶形態を得がたく、同時に溶湯を急激に冷却し難い。さらに、表面部と中心部との組織が不均一になる。
【００１３】
さらに、半溶融金属の成形方法としては、溶融金属を容器に注湯した後、振動バーを溶融金属中に浸漬させて溶融金属と直接接触させた状態で振動させて溶融金属に振動を与えている。具体的には、振動バーの振動力を溶融金属に伝達することによって、液相線温度以下で結晶核を有する固液共存状態の合金を形成する。この後、所定の液相率を示す成形温度まで溶融金属を容器内で冷却しながら３０秒以上６０分以下の間維持することによって結晶核を成長させて半溶融金属を得る。ところが、この方法で得られる結晶核の大きさは約１００μｍであり、工程時間が相当長く、所定大きさ以上の容器に適用し難い（例えば、特許文献５参照。）。
【００１４】
また、半溶融金属スラリの製造方法としては、冷却と攪拌とを同時に精密に制御することによって半溶融金属スラリを製造している。具体的には、溶融金属を混合容器に注湯した後、混合容器周囲に設置された固定子アセンブリを作動させて容器内の溶融金属を急速に攪拌するのに十分な起磁力を発生させる。さらに、混合容器の周囲に設けられて容器および溶融金属の温度を精密に調節する作用をするサーマルジャケットを利用して溶融金属の温度を急速に落とす。溶融金属が冷却される時に溶融金属は攪拌され続け、固相率が低い時には速い攪拌を提供し、固相率が高まるにつれて強まった起電力を提供する方式で調節される（例えば、特許文献６参照。）。
【００１５】
【特許文献１】
米国特許第３９４８６５０号明細書（第３−８欄および図３）
【００１６】
【特許文献２】
米国特許第４４６５１１８号明細書（第４−１２欄、図１、図２、図５および図６）
【００１７】
【特許文献３】
米国特許第４６９４８８１号明細書（第２−６欄）
【００１８】
【特許文献４】
特開平１１−３３６９２号公報（第３−５頁および図１）
【００１９】
【特許文献５】
特開平１０−１２８５１６号公報（第４−７頁および図３）
【００２０】
【特許文献６】
米国特許第６４３２１６０号明細書（第７−１５欄、図１Ａないし図２Ｂおよび図４）
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、上記従来の半凝固あるいは半溶融成形法およびその製造装置では、冷却過程で既に形成された樹脂状結晶形態を粉砕して粒相の金属組織にするために剪断力を利用している。したがって、溶融金属の少なくとも一部が液相線以下に下がってこそ振動などの力を加えるので初期凝固層の形成による潜熱の発生により冷却速度の減少および製造時間の増加など各種の問題を避けにくい。また、得られた金属組織も容器内での温度の不均一によって全体的に均一でかつ微細な組織を得難く、溶融金属の容器への注湯温度を調節しなければ容器壁面部と中心部との温度差によって組織の不均一性はさらに増大してしまう。
【００２２】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、より微細かつ均一な球状化粒子を得ると同時にエネルギ効率の改善、製造コストの節減、機械的性質の向上、鋳造工程の簡便化および製造時間短縮の利点を実現でき、短時間に高品質の半溶融成形用ビレットを連続して複数製造できる固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法、その装置、半溶融成形用ビレットの製造方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法は、筒状部内の所定領域に電磁気場を印加しつつ、この所定領域に溶融金属を注湯して固液共存状態金属材料を製造する製造工程と、この筒状部内の固液共存状態金属材料を押圧しつつ冷却してビレットを形成するビレット形成工程と、前記ビレットを前記筒状部から排出させる排出工程とを具備したものである。
【００２４】
そして、筒状部内の所定領域に電磁気場を印加しつつ、この所定領域に溶融金属を注湯して固液共存状態金属材料を製造した状態で、この筒状部内の固液共存状態金属材料を押圧しつつ冷却してビレットを形成してから、このビレットを筒状部から排出させる。この結果、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを得ることができるとともに、液相線より高い温度での短時間の攪拌だけでも筒状部の壁面での核生成密度を顕著に増加させて粒子の球状化を実現できる。また、製造された合金の機械的性質の向上を実現できるとともに、電磁気場攪拌時間を大きく短縮させることができるので攪拌に必要なエネルギの消耗が少なく、全体工程を単純化され、かつ製品成形時間も短縮されて生産性を向上できる。よって、短時間に高品質の個液共存状態金属材料成形用ビレットを連続して複数製造できるので、量産適用性に優れている。
【００２５】
請求項２記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法は、請求項１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法において、筒状部内の所定領域は、この筒状部の一端に取り付けられた第１の押圧手段と、この筒状部の他端に取り付けられた第２の押圧手段との間の領域であり、ビレット形成工程は、前記第１の押圧手段を前記第２の押圧手段側に向けて移動させて固液共存状態金属材料を押圧しつつ冷却してビレットを形成し、排出工程は、前記固液共存状態金属材料を前記第２の押圧手段側に向けて移動させて排出するものである。
【００２６】
そして、筒状部の一端に取り付けた第１の押圧手段と、この筒状部の他端に取り付けた第２の押圧手段との間を所定領域とし、ビレット形成工程として第１の押圧手段を第２の押圧手段側に向けて移動させて固液共存状態金属材料を押圧しつつ冷却してビレットを形成してから、排出工程として固液共存状態金属材料を第２の押圧手段側に向けて移動させて排出する。この結果、より短時間に高品質の個液共存状態金属材料成形用ビレットを連続して複数製造できるので、より量産適用性に優れている。
【００２７】
請求項３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法は、請求項１または２記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法において、筒状部内における第１の押圧手段と第２の押圧手段との間にビレットが形成された状態で、これら第１の押圧手段および第２の押圧手段それぞれを移動させて、これらビレットと第１の押圧手段および第２の押圧手段いずれかと間に前記所定領域を形成した後、この所定領域に電磁気場を印加しつつ、溶融金属を注湯してビレットを反復して形成する反復工程を具備したものである。
【００２８】
そして、筒状部内における第１の押圧手段と第２の押圧手段との間にビレットが形成された状態で、これら第１の押圧手段および第２の押圧手段それぞれを移動させて、これらビレットと第１の押圧手段および第２の押圧手段いずれかと間に所定領域を形成した後、この所定領域に電磁気場を印加しつつ、溶融金属を注湯してビレットを反復して形成する反復工程を具備させたので、より短時間に高品質の個液共存状態金属材料成形用ビレットを連続して複数製造できるので、より量産適用性に優れている。
【００２９】
請求項４記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法は、請求項１ないし３いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法において、製造工程は、筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯する前に電磁気場を印加するものである。
【００３０】
そして、製造工程にて筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯する前に電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。
【００３１】
請求項５記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法は、請求項１ないし３いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法において、製造工程は、筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯すると同時に電磁気場を印加するものである。
【００３２】
そして、製造工程にて筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯すると同時に電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。
【００３３】
請求項６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法は、請求項１ないし３いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法において、製造工程は、筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯しながら電磁気場を印加するものである。
【００３４】
そして、製造工程にて筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯しながら電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。
【００３５】
請求項７記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法は、請求項１ないし６いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法において、製造工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加するものである。
【００３６】
そして、製造工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができる。
【００３７】
請求項８記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法は、請求項１ないし６いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法において、製造工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加するものである。
【００３８】
そして、製造工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができるので、より望ましい。
【００３９】
請求項９記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法は、請求項１ないし６いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法において、製造工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加する
ものである。
【００４０】
そして、製造工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができるので、より望ましい。
【００４１】
請求項１０記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法は、請求項１ないし９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法において、製造工程にて電磁気場が印加された筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯した後に、この溶融金属を冷却する冷却工程を具備したものである。
【００４２】
そして、製造工程にて電磁気場が印加された筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯した後に、この溶融金属を冷却工程にて冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができる。
【００４３】
請求項１１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法は、請求項１０記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法において、冷却工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却するものである。
【００４４】
そして、冷却工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができるから、より望ましい。
【００４５】
請求項１２記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法は、請求項１０または１１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法において、冷却工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却するものである。
【００４６】
そして、冷却工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができるから、より望ましい。
【００４７】
請求項１３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法は、請求項１０または１１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法において、冷却工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却するものである。
【００４８】
そして、冷却工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができるから、より望ましい。
【００４９】
請求項１４記載の半溶融成形用ダイカスト方法は、請求項１ないし１３いずれか記載の固液共存状態金属材料は、半溶融金属スラリであるものである。
【００５０】
そして、請求項１ないし１３いずれか記載の固液共存状態金属材料が半溶融金属スラリであることにより、請求項１ないし１３いずれか記載の固液共存状態金属材料と同様の作用を有する。
【００５１】
請求項１５記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、所定の空間部に電磁気場を印加する攪拌部と、前記空間部に設けられ、内部に溶融金属が注湯される筒状部と、この筒状部の一端に取り付けられ、この筒状部内に注湯される前記溶融金属が収容される所定領域の一側を形成し、この所定領域内で前記溶融金属から製造された固液共存状態金属材料を押圧する第１の押圧手段と、前記筒状部の他端に取り付けられ、この筒状部内の前記所定領域の他側を形成し、前記第１の押圧手段にて前記固液共存状態金属材料を押圧する際に、固定されて所定のビレットを形成した後に、このビレットを排出させる第２の押圧手段とを具備したものである。
【００５２】
そして、攪拌部により電磁気場が印加される所定の空間部に、内部に溶融金属が注湯される筒状部を設た。この筒状部の一端に取り付けた第１の押圧手段にて、この筒状部内に注湯される溶融金属を収容する所定領域の一側を形成させ、この所定領域内で溶融金属から製造された固液共存状態金属材料を押圧させた。さらに、筒状部の他端に取り付けた第２の押圧手段にて、この筒状部内の所定領域の他側を形成させ、第１の押圧手段にて固液共存状態金属材料を押圧する際に、固定されて所定のビレットを形成した後に、このビレットを排出させた。この結果、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを得ることができるとともに、液相線より高い温度での短時間の攪拌だけでも筒状部の壁面での核生成密度を顕著に増加させて粒子の球状化を実現できる。また、製造された合金の機械的性質の向上を実現できるとともに、電磁気場攪拌時間を大きく短縮させることができるので攪拌に必要なエネルギの消耗が少なく、全体工程を単純化され、かつ製品成形時間も短縮されて生産性を向上できる。よって、短時間に高品質の個液共存状態金属材料成形用ビレットを連続して複数製造できるので、量産適用性に優れている。
【００５３】
請求項１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、請求項１５記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置において、筒状部内における所定領域よりも他端側には、この筒状部内からビレットを排出する排出口が設けられているものである。
【００５４】
そして、筒状部内における所定領域よりも他端側に、この筒状部内からビレットを排出する排出口を設けたことにより、この筒状部内からのビレットの排出が容易になるから、より短時間に高品質の個液共存状態金属材料成形用ビレットを連続して複数製造できるため、より量産適用性に優れている。
【００５５】
請求項１７記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、請求項１５または１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置において、攪拌部は、筒状部内に溶融金属が注湯される前に電磁気場を印加するものである。
【００５６】
そして、攪拌部にて筒状部内に溶融金属が注湯される前に電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。
【００５７】
請求項１８記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、請求項１５または１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置において、攪拌部は、筒状部内に溶融金属が注湯されると同時に電磁気場を印加するものである。
【００５８】
そして、攪拌部にて筒状部内に溶融金属が注湯されると同時に電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。
【００５９】
請求項１９記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、請求項１５または１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置において、攪拌部は、筒状部内に溶融金属を注湯しながら電磁気場を印加するものである。
【００６０】
そして、攪拌部にて筒状部内に溶融金属を注湯しながら電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。
【００６１】
請求項２０記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、請求項１５ないし１９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置において、攪拌部は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加するものである。
【００６２】
そして、攪拌部にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができる。
【００６３】
請求項２１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、請求項１５ないし１９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置において、攪拌部は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加するものである。
【００６４】
そして、攪拌部にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができるから、より望ましい。
【００６５】
請求項２２記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、請求項１５ないし１９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置において、攪拌部は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加するものである。
【００６６】
そして、攪拌部にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるから、より望ましい。
【００６７】
請求項２３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、請求項１５ないし２２いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置において、筒状部の温度を調節する温度調節装置を具備したものである。
【００６８】
そして、温度調節装置で筒状部の温度を調節することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易かつ確実に得ることができる。
【００６９】
請求項２４記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、請求項２３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置において、温度調節装置は、冷却装置であるものである。
【００７０】
そして、温度調節装置を冷却装置とすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易かつ確実に得ることができる。
【００７１】
請求項２５記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、請求項２３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置において、温度調節装置は、電気ヒータであるものである。
【００７２】
そして、温度調節装置を電気ヒータとすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができる。
【００７３】
請求項２６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、請求項２３ないし２５いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置において、温度調節装置は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却するものである。
【００７４】
そして、温度調節装置にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができるので、より望ましい。
【００７５】
請求項２７記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、請求項２３ないし２５いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置において、温度調節装置は、筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却するものである。
【００７６】
そして、温度調節装置にて筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができるので、より望ましい。
【００７７】
請求項２８記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、請求項２３ないし２５いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置において、温度調節装置は、筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却するものである。
【００７８】
そして、温度調節装置にて筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができるので、より望ましい。
【００７９】
請求項２９記載の半溶融成形用ビレットの製造装置は、請求項１５ないし２８いずれか記載の固液共存状態金属材料は、半溶融金属スラリであるものである。
【００８０】
そして、請求項１５ないし２８いずれか記載の固液共存状態金属材料が半溶融金属スラリであることにより、請求項１５ないし２８いずれか記載の固液共存状態金属材料と同様の作用を有する。
【００８１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態を図面を参照して説明する。
【００８２】
まず、第１の実施の形態の半溶融成形用ビレットの製造方法について説明する。
【００８３】
半溶融成形用ビレットは半溶融成形法で使用するビレット５２，５３をいい、これらビレット５２，５３は半凝固成形法により製造される。したがって、この半溶融成形用ビレットを製造する方法としては基本的には半凝固成形法に基づている。
【００８４】
そして、この半溶融成形用ビレットの製造方法は、スリーブ２に溶融金属Ｍを注湯して固液共存状態金属材料としての半溶融金属スラリ５１を製造した後、この半溶融金属スラリ５１を加圧および成形して所定の大きさのビレット５２，５３を製造する固液共存状態金属材料成形用ビレットの製造方法である。
【００８５】
このとき、スリーブ２への溶融金属Ｍの注湯が完了する前に電磁気場を印加して攪拌する。すなわち、スリーブ２に溶融金属Ｍを注湯する前、このスリーブ２に溶融金属Ｍを注湯すると同時に、またはスリーブ２に溶融金属Ｍを注湯する最中、すなわち注湯しながら電磁気場による攪拌をすることによって、初期樹枝状組織の生成を遮断する。このとき、この攪拌には電磁気場の代わりに超音波などを利用することもできる。
【００８６】
すなわち、所定の空間部１１に溶融金属Ｍが注湯されずに空いているスリーブ２を配置させ、この空いているスリーブ２の所定領域であるスラリ製造領域２１に電磁気場を印加する。このとき、電磁気場の印加は溶融金属Ｍを攪拌できる強度でなされる。
【００８７】
この後、図１に示すように、溶融金属Ｍを注湯温度Ｔｐでスリーブ２のスラリ製造領域２１に注湯する。このとき、このスリーブ２には電磁気場が印加されて攪拌が実施され得る状態とされている。なお、このとき、溶融金属Ｍの注湯と同時に電磁気場の攪拌を実施できるとともに、この溶融金属Ｍが注湯される最中で電磁気場の攪拌を実施することもできる。
【００８８】
このように、スリーブ２への溶融金属Ｍの注湯が完了する前に電磁気場の攪拌を実施することによって、溶融金属Ｍが低温のスリーブ２の内壁で初期凝固層が形成されにくくなる。そして、このスリーブ２内のスラリ製造領域２１全体にわたって微細な結晶核が同時に発生し、このスラリ製造領域２１内の溶融金属Ｍ全体が均一に液相線温度直下に急速に冷却して多数の結晶核が同時に発生する。
【００８９】
これは、このスラリ製造領域２１に溶融金属Ｍを注湯する前または注湯と同時に電磁気場を印加することによって活発な初期攪拌作用により内部の溶融金属Ｍと表面の溶融金属Ｍとがよく攪拌されて溶融金属Ｍ内での熱伝逹が速く、スリーブ２の内壁での初期凝固層の形成が抑制されるからである。
【００９０】
また、よく攪拌されている溶融金属Ｍと低温のスリーブ２の内壁との対流熱伝逹が増加して溶融金属Ｍ全体の温度を急速に冷却する。すなわち、注湯された溶融金属Ｍが注湯と同時に電磁気場攪拌により分散粒子に分散され、この分散粒子が結晶核としてスリーブ２内に均一に分布され、これによりスリーブ２全体にわたって温度差が発生しなくなる。これに対し、上述の従来の技術によれば、注湯された溶融金属Ｍが低温のスリーブ２の内壁と接触して急速な対流熱伝逹により初期凝固層での樹枝状結晶として成長する。
【００９１】
そして、このような原理は凝固潜熱と関連して説明できる。すなわち、スリーブ２の壁面での溶融金属Ｍの初期凝固が発生しないので凝固潜熱が発生せず、これにより溶融金属Ｍの冷却は単に溶融金属Ｍの比熱（凝固潜熱の約１／４００に過ぎない）に該当する程度の熱量の放出だけで可能になる。
【００９２】
したがって、従来の技術においてスリーブ２の内側壁面部でよく発生する初期凝固層での樹枝状結晶が形成されずに、スリーブ２内の溶融金属Ｍがスリーブ２の壁面から中心部にわたって全体的に均一にかつ急速に温度が低下する様子を示す。このときの温度を下げるのに必要な時間は溶融金属Ｍの注湯後約１秒以上１０秒以下程度の短い時間にすぎない。これにより、多数の結晶核がスリーブ２内の溶融金属Ｍ全体にわたって均一に生成され、結晶核生成密度の増加により結晶核間の距離は非常に短くなって樹枝状結晶が形成されずに独立的に成長して球状粒子を形成する。
【００９３】
これは溶融金属Ｍが注湯される最中で電磁気場が印加される場合にも同じである。すなわちスリーブ２の内壁面において初期凝固層は、注湯される過程での電磁気場攪拌により形成されにくくなる。
【００９４】
このとき、溶融金属Ｍの注湯温度Ｔｐは液相線温度以上液相線＋１００℃以下の温度（溶湯過熱度＝０℃以上１００℃以下）に維持されることが望ましい。上述のように、溶融金属Ｍが注湯されたスリーブ２内全体が均一に冷却されるので、このスリーブ２内に溶融金属Ｍを注湯する前に液相線温度付近まで冷却する必要がなく、液相線温度より１００℃程度高い温度を維持してもよいからである。
【００９５】
一方、溶融金属Ｍをスラリ製造容器に注湯した後、溶融金属Ｍの一部が液相線以下になる時点でスラリ製造容器に電磁気場を印加する従来の方法によれば、スラリ製造容器の壁面に初期凝固層が形成されながら凝固潜熱が発生するが、凝固潜熱は比熱の約４００倍程度であるため、スラリ製造容器全体の溶融金属Ｍの温度が下がるには長時間がかかる。したがって、このような従来の方法では、液相線程度または液相線より５０℃程度高い温度まで溶融金属Ｍの温度を冷却した後、スラリ製造容器に注湯することが一般であった。したがって、このときには注湯される溶融金属Ｍの温度が適正温度になるまで待たねばならないが、この適性温度を調節することは実際工程では非常に難しい。
【００９６】
また、電磁気場攪拌を終了する時点は、図１に示すように、スリーブ２内の溶融金属Ｍが一部分でも、この溶融金属Ｍの温度が液相線温度Ｔｌ以下に下がった時に、すなわち、この溶融金属Ｍの固相率が約０．００１程度で所定の結晶核が形成された後ならいつ終了しても余り問題にならない。すなわち、スリーブ２に溶融金属Ｍを注湯してこの溶融金属Ｍを冷却する段階および後続の加圧する段階まで電磁気場攪拌を継続させてもよい。これは既にスリーブ２のスラリ製造領域２１全体にわたって結晶核が均一に分布しているために、この結晶核を中心として結晶粒が成長する段階での電磁気場攪拌は製造される半溶融金属スラリ５１の特性に影響を及ぼさないからである。
【００９７】
ただし、上記電磁気場攪拌は、スリーブ２内で半溶融金属スラリ５１を製造する間にのみすれば十分なので、少なくとも溶融金属Ｍの固相率が０．００１以上０．７以下になるまで持続させる。さらに、エネルギ効率面からは、少なくともスラリ製造領域２１内の溶融金属Ｍの固相率が０．００１以上０．４以下になるまで持続させ、さらに望ましくは溶融金属Ｍの固相率が０．００１以上０．１以下になるまで持続させる。
【００９８】
一方、スラリ製造領域２１に溶融金属Ｍを注湯して、均一な分布の結晶核を形成した後には、冷却工程としてスラリ製造領域２１を冷却して生成された結晶核の成長を加速させる。したがって、このような冷却工程での段階は、スラリ製造領域２１に溶融金属Ｍを注湯するときからしてもよい。また、上述のように、この冷却工程中にも電磁気場を持続的に印加させてもよい。
【００９９】
さらに、このような冷却工程は、半凝固金属スラリ５１を加圧する段階まで持続できるが、溶融金属Ｍが０．１以上０．７以下の固相率に到達する時点ｔ２まで冷却工程を維持できる。このとき、溶融金属Ｍの冷却速度は０．２℃／ｓｅｃ以上５．０℃／ｓｅｃ以下程度になるが、これは、結晶核の分布度および粒子の微細度によって０．２℃／ｓｅｃ以上２．０℃／ｓｅｃ以下にできる。
【０１００】
この結果、所定の固相率を有する半溶融状態の金属スラリである半溶融金属スラリ５１を製造でき、これを直ちに加圧すると同時に冷却して半溶融成形用のビレット５２，５３を製造できる。
【０１０１】
このとき、半凝固金属スラリ５１の製造時間を顕著に短縮できるが、溶融金属Ｍのスリーブ２への注湯時点から固相率０．１以上０．７以下の半凝固金属スラリ５１形態の金属材料として形成される時点までかかる時間は３０秒以上６０秒以下にすぎない。これにより製造された半凝固金属スラリ５１を使用してダイカストすれば均一にかつ緻密な球状の結晶構造を有する成形品を得ることができる。
【０１０２】
次に、上記半溶融成形用ビレットの製造方法として用いられる半溶融成形用ビレットの製造装置を図２ないし図７を参照して説明する。
【０１０３】
図２ないし図７に示す半溶融成形用ビレットの製造装置は、攪拌部１を備えており、この攪拌部１の内側には、所定の空間部１１が設けられている。さらに、この攪拌部１には、電磁気場印加用コイル装置１２，１３が空間部１１を取り囲むように形成されている。
【０１０４】
また、この攪拌部１の空間部１１には、この空間部１１を貫通した状態で細長円筒状の筒状部としてのスリーブ２が取り付けられている。このスリーブ２の一端部には、加圧用の第１の押圧手段としての第１のプランジャ３１が挿入されている。また、このスリーブ２の他端には、第２の押圧手段としての第２のプランジャ３２が挿入されている。
【０１０５】
そして、攪拌部１の空間部１１と電磁気場印加用コイル装置１２，１３とは、図示しないフレーム構造により固定されている。また、これら電磁気場印加用コイル装置１２，１３は、所定強度の電磁気場を空間部１１に向けて発散するように構成されており、空間部１１内に収容されたスリーブ２に注湯される溶融金属Ｍを電磁気攪拌する。そして、これら電磁気場印加用コイル装置１２，１３は、図示しない制御部に電気的に接続されており、この制御部により強度および作動時間などが調節される。ここで、これら電磁気場印加用コイル装置１２，１３は、通常の電磁気攪拌に使用できるコイル装置であればよい。また、攪拌部１は、電磁気場以外の超音波攪拌などであってもよい。
【０１０６】
さらに、これら電磁気場印加用コイル装置１２，１３は、図２に示すように、スリーブ２の内部、特に、このスリーブ２内に形成された所定領域としてのスラリ製造領域２１、およびこのスリーブ２のスラリ製造領域２１における上側に開口形成された湯口２２の上側に取り付けられた略円筒状の注湯用ジグ２３に電磁気場を印加する。
【０１０７】
ここで、上側に取り付けられた電磁気場印加用コイル装置１２は、注湯用ジグ２３全体をカバーできるように構成されている。このため、スリーブ２内に注湯される溶融金属Ｍは注湯の段階から攪拌される。このような電磁気場の印加、すなわち攪拌部１による電磁気場の攪拌は、上述のように、製造された半溶融金属スラリ５１が圧縮されるまで持続させることもできる。よって、この攪拌部１による電磁気場の攪拌は終了させなくてもよい。
【０１０８】
ただし、エネルギ効率次元でスリーブ２での製造工程まで電磁気場を攪拌ために、この攪拌部１による電磁気場の攪拌は、少なくとも溶融金属Ｍの固相率が０．００１以上０．７以下となるまで継続させる。なお、この溶融金属Ｍの固相率が０．００１以上０．４以下となるまで持続させることが望ましく、より望ましくは、この溶融金属Ｍの固相率が０．００１以上０．１以下となるまで持続させる。ここで、電磁気場印加用コイル装置１２，１３による電磁気場の印加を継続させる時間は、予め実験により分かり、このようにして所定時間電磁気場を印加する。
【０１０９】
一方、スリーブ２は、攪拌部に１よる電磁気場の攪拌により溶融金属Ｍを固液共存状態金属材料としての半溶融金属スラリ５１に製造するスラリ製造容器の機能と、この製造された半溶融金属スラリ５１をビレット５２，５３に製造する成形フレームの機能とを兼ねている。したがって、このスリーブ２には、溶融金属Ｍの注湯が完了する前に攪拌部１により電磁気場の攪拌がなされるように構成されている。
【０１１０】
また、このスリーブ２の一端部には、第１のプランジャ３１が進退可能に挿入されている。さらに、このスリーブ２の他端部には、第２のプランジャ３２が進退可能に挿入されている。これら第１のプランジャ３１および第２のプランジャ３２は、互いに所定距離離された状態で配置されており、これら第１のプランジャ３１および第２のプランジャ３２との間に所定の領域が形成される。この所定の領域は、スラリ製造領域２１となり、第１のプランジャ３１によってスラリ製造領域２１の一側壁が形成され、第２のプランジャ３２によってスラリ製造領域２１の他側壁が形成される。そして、このスラリ製造領域２１には、攪拌部１により電磁気場が印加され、このスラリ製造領域２１に注湯容器としてのトリベ４により液相の溶融金属Ｍが注湯される。
【０１１１】
ここで、スリーブ２の上部中央部には、溶融金属Ｍが注湯されるように湯口２２が開口形成されている。この湯口２２には、トリベ４からの溶融金属Ｍの注湯が容易になるように、上方に向けて拡開したラッパ状の注湯用ジグ２３が攪拌部１の外側に延出するように取り付けられている。
【０１１２】
さらに、スリーブ２は金属材より成形されており、アルミナあるいは窒化アルミニウムなどの絶縁性素材より成形してもよい。ここで、このスリーブ２が金属材の場合には、このスリーブ２の融点が収容される溶融金属Ｍの温度より高いものを使用することが望ましい。そして、このスリーブ２に図示しない熱電対を内蔵させるとともに、この熱電対を制御部に電気的に接続させて、スリーブ２内の溶融金属Ｍの温度情報を制御部に送出させることもできる。
【０１１３】
また、このスリーブ２には、温度調節装置２５を取り付けられている。そして、この温度調節装置２５は、例えば冷却装置および加熱装置の少なくともいずれか一方が、単独または複合的に適用される。ここで、この温度調節装置２５は、図２に示すように、例えば、スリーブ２の外側を取り囲むように冷却装置としての冷却水パイプ２６がウォータジャケット状に取り付けられている。そして、冷却水パイプ２６は、スリーブ２の外側壁に設けられた固定ブロック２７に取り付けられている。
【０１１４】
なお、この温度調節装置２５としては、スリーブ２の外側に図示しない電気ヒータなどの加熱装置を追加的に取り付けることもできる。このとき、この電気ヒータは、スリーブ２の外側壁に形成されたコイル状の電気ヒータとするこもできる。さらに、スリーブ２に熱電対を内蔵させることもできる。そして、温度調節装置２５は、図２に示すように、スリーブ２全体にわたって設置されているが、このスリーブ２のスリーブ製造領域２１の周囲にのみに集中的に設置させることもできる。
【０１１５】
そして、この温度調節装置２５は、スリーブ２内に収容された溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却する。また、この温度調整装置２５による冷却速度も調節されて、０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却し、より望ましくは０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却する。
【０１１６】
このとき、この温度調整装置２５による冷却は、上述のように、電磁気場の攪拌が終了した後にすることもあり、電磁気場攪拌とは関係なく、すなわち、電磁気場の印加を持続している最中ですることもあるとともに、溶湯の注湯段階からすることもある。そして、この温度調節装置２５は、上記冷却工程の後に製造された半溶融金属スラリ５１を加圧して第１のビレット５２を成形する時には、この半溶融金属スラリ５１をより速く冷却する。
【０１１７】
一方、スリーブ２の一端部および他端部にそれぞれ挿入された第１のプランジャ３１および第２のプランジャ３２のそれぞれは、図示しないシリンダ装置に連結されてスリーブ２内をピストン往復動をする。ここで、第１のプランジャ３１は、電磁気場が印加されて冷却される間、すなわち半溶融金属スラリ５１を製造する間、スリーブ２内のスラリ製造領域２１の一側壁を形成する。また、この第１のプランジャ３１は、半溶融金属スラリ５１の製造が終了した後に、この半溶融金属スラリ５１を加圧するように、スリーブ２の他端側に向けて駆動される。
【０１１８】
そして、第２のプランジャ３２は、半溶融金属スラリ５１を製造する間、スリーブ２内のスラリ製造領域２１の他側壁を形成する。また、この第２のプランジャ３２は、第１のプランジャ３１にて半溶融金属スラリ５１を加圧する間、固定されて所定の大きさの第１のビレット５２を形成する。さらに、この第２のプランジャ３２は、ビレット５２，５３を形成した後に、スリーブ２の他端側に向けて後退して、図５に示すように、このスリーブ２内で製造された第１のビレット５２と第１のプランジャ３１との間に、再びスラリ製造領域２１を形成させる。
【０１１９】
次に、上記第１の実施の形態の半溶融成形用ビレットの製造装置の作用を説明する。
【０１２０】
まず、図２に示すように、製造工程として攪拌部１の電磁気場印加用コイル装置１２，１３により、空間部１１内に所定周波数および強度の電磁気場を印加する。このとき、これら電磁気場印加用コイル装置１２，１３は、電圧、周波数、強度のそれぞれが２５０Ｖ、６０Ｈｚ、５００Ｇａｕｓｓで電磁気場を印加する。なお、この際の電磁気場の印加は、半溶融成形用電磁気場の攪拌に使われるいかなる程度の電磁気場であっても適用させることができる。
【０１２１】
この状態で、図示しない炉で溶融された溶融金属Ｍをトリベ４により移送して電磁気場の影響下にあるスリーブ２内のスラリ製造領域２１に注湯する。
【０１２２】
このとき、炉とスリーブ２とを直接連結して溶融された液相の溶融金属Ｍを直ちにスリー２ブ内に注湯することもできる。また、このときの溶融金属Ｍは、上述のように液相線温度＋１００℃程度の温度となっていてもよい。
【０１２３】
さらに、溶融金属Ｍが注湯されるスリーブ２の内部には第１のプランジャ３１と第２のプランジャ３２とにより所定の領域が形成されており、この領域がスラリ製造領域２１となる。
【０１２４】
また、このスラリ製造領域２１に溶融金属Ｍを注湯する前に注湯された溶湯、すなわち、溶融金属Ｍの酸化を防止するためのガス供給管２４を通じてＮ２あるいはＡｒなどの不活性ガスを注湯する。
【０１２５】
このように、完全に鎔融されて液相になった溶融金属Ｍを電磁気攪拌が進んでいるスリーブ２のスラリ製造領域２１内に注湯すれば、このスリーブ２内のスラリ製造領域２１の全体にわたって微細な再結晶粒子が分布し、この再結晶粒子は速く成長して樹枝状構造の生成が生じなくなる。
【０１２６】
ここで、電磁気場印加用コイル装置１２，１３による電磁気場の印加は、溶融金属Ｍの注湯と同時にしてもよく、あるいは溶融金属Ｍが注湯される最中でしてもよい。
【０１２７】
また、これら電磁気場印加用コイル装置１２，１３による電磁気場の印加は、上述のように、ビレット５２，５３の成形時まで継続させる。
【０１２８】
そして、電磁気場印加用コイル装置１２，１３による電磁気場の印加が終了した後または電磁気場の印加が持続している間に、冷却工程として、スラリ製造領域２１内の溶融金属が０．１以上０．７以下の固相率に到達するまで所定の速度で冷却して半溶融金属スラリ５１を製造する。
【０１２９】
このときの冷却速度は、スリーブ２の外側に設置された温度調節装置２５、すなわち冷却水パイプ２６を流れる冷却水により調節されて０．２℃／ｓｅｃ以上５℃／ｓｅｃ以下の速度になり、より望ましくは０．２℃／ｓｅｃ以上２℃／ｓｅｃ以下である。なお、固相率が０．１以上０．７以下に到達する時間ｔ２は予め実験によって分かる。
【０１３０】
そして、このように半溶融金属スラリ５１を製造した後には、図３に示すように、ビレット形成工程として第２のプランジャ３２の移動を固定させた状態で、第１のプランジャ３１を第２のプランジャ３２の方向であるスリーブ２の他端側に向けて移動させて、このスリーブ２内の半溶融金属スラリ５１を加圧して所定の大きさの第１のビレット５２を形成する。この後、冷却水パイプ２６を流れる冷却水により冷却速度をさらに高めて、第１のビレット５２を急冷させる。
【０１３１】
さらに、この第１のビレット５２が形成された後には、図４に示すように、第１のプランジャ３１をさらに第２のプランジャ３２側に向けて加圧して、これら第２のプランジャ３２および第１のビレット５２とともに、第２のプランジャ３２側に移送させる。このとき、第２のプランジャ３２の移送は、第１のプランジャ３１の加圧力に依存させることもできるが、第２のプランジャ３２を別途稼動させることもできる。
【０１３２】
また、これら第２のプランジャ３２および第１のビレット５２の移送距離は、この第１のビレット５２における第１のプランジャ３１側の端部が、移送前に第２のプランジャ３２の第１プランジャ３１側の端部が位置していた所に位置する距離とする。これは、図５に示すように、第１のプランジャ３１と移送された第１のビレット５２との間で再びスラリ製造領域２１を形成するためである。
【０１３３】
なお、図２に示す工程から直ちに図４に示す工程へと進むこともある。具体的には、スリーブ２内のスラリ製造領域２１で半溶融金属スラリ５１が製造された後に、第２のプランジャ３２および第１のプランジャ３１のいずれもが移動しつつ第１のプランジャ３１が半溶融金属スラリを加圧し、図４に示すように、第１のビレット５２を形成させる。このとき、第１のビレット５２は、電磁気場が印加される領域をすでに外れている。
【０１３４】
そして、第２のプランジャ３２および第１のビレット５２の移送が終了した後には、図５に示すように、第１のプランジャ３１を後退させて元の所に戻し、この第１のプランジャ３１と第１のビレット５２との間にスラリ製造領域２１を形成させる。この状態で、このスラリ製造領域２１に溶融金属Ｍを注湯して、上記製造工程を繰り返して半溶融金属スラリ５１を再度製造する。具体的には、図１に示す攪拌段階である攪拌工程および冷却段階である冷却工程を経て半溶融金属スラリ５１を製造する。
【０１３５】
この後、図６に示すように、この半溶融金属スラリ５１を第１のプランジャ３１の加圧により所定の大きさの第２のビレット５３に成形する。次いで、第２のプランジャ３２、第１のビレット５２および第２のビレット５３のそれぞれをスリーブ２の他端側にさらに移送させた後、図７に示すように、第１のプランジャ３１を後退させて戻して、第２のビレット５３と第１のプランジャ３１との間に再びスラリ製造領域２１を形成させる。この後、このスラリ製造領域２１に溶融金属Ｍを再度注湯して、反復工程として上記製造工程およびビレット形成工程を反復させて繰り返して図示しない第３のビレットおよび第４のビレットを順次製造していく。なお、この反復工程は、製造工程とスラリ形成工程との間に設けられている。
【０１３６】
上述したように、上記第１の実施の形態によれば、全体的に結晶核組織が均一でかつ微細な球状の組織を有するビレット５２，５３を得ることができるとともに、液相線より高い温度での短時間の攪拌だけでもスリーブ２の壁面での核生成密度を顕著に増加させて粒子の球状化を実現できる。
【０１３７】
また、製造された合金の機械的性質の向上を実現できるとともに、電磁気場攪拌時間を大きく短縮させることができるので攪拌に必要なエネルギの消耗が少なく、全体工程を単純化され、かつ製品成形時間も短縮されて生産性を向上できる。よって、短時間に高品質の半溶融成形用のビレットを連続して複数製造できるので、量産適用性に優れている。
【０１３８】
言い換えると、品質が優秀な複数の半溶融成形用のビレット５２，５３を連続製造できる。さらに、このように製造された複数のビレット５２，５３は、互いに隣接したビレット５２，５３同士が溶融により接合されるが、これらビレット５２，５３同士の接合強度は非常に低くて使用時に容易に分離できる。
【０１３９】
なお、製造された複数の連続したビレット５２，５３は、排出工程として第２プランジャ３２をスリーブ２内から分離させた後に排出させることもでき、また、このスリーブ２に図示しない排出口を形成して、この排出口から各ビレット５２，５３を排出させることもできる。
【０１４０】
次に、本発明の第２の実施の形態の半溶融成形用ビレットの製造装置を図８ないし図１０を参照して説明する。
【０１４１】
この図８ないし図１０に示す半溶融成形用ビレットの製造装置は、複数のビレット５２，５３を連続して形成した後に、これら連続して形成したビレット５２，５３を同時に排出するのではなく、スリーブ２内で製造されたビレット５４を順次排出させながら、これらビレット５４を連続して製造するものである。
【０１４２】
そして、図８に示すように、スリーブ２の下面には、このスリーブ２内で形成されたビレット５４を外部へと排出させる排出口２８が開口形成されている。この排出口２８は、スリーブ２内のスラリ製造領域２１よりも第２のプランジャ３２側に向けて所定距離離れた位置に形成されている。また、この排出口２８は、スリーブ２内で形成されるビレット５４の大きさに対応した矩形状に形成されているが、多様なサイズのビレット５４を製造して吐出して排出できるように、製造されるビレット５４よりも大きく形成することが望ましい。
【０１４３】
なお、この排出口２８が形成された部分には、温度調節装置２５が取り付けられておらず、この排出口２８に対応する部分だけ温度調節装置２５を除外させて形成する。すなわち、この温度調節装置２５を取り付ける際には、スリーブ２からのビレット５４の排出に影響を及ぼさないように構成する必要がある。
【０１４４】
次に、上記第２の実施の形態の半溶融成形用ビレットの製造装置の作用を説明する。
【０１４５】
まず、図８に示すように、製造工程として攪拌部１の電磁気場印加用コイル装置１２，１３により、空間部１１内に電磁気場の攪拌をした状態で、溶融金属Ｍをトリベ４により移送して、電磁気場の影響下にあるスリーブ２内に注湯する。
【０１４６】
このとき、溶融金属Ｍが注湯される所定の領域は、第１のプランジャ３１と第２のプランジャ３２との間に形成されたスラリ製造領域２１である。
【０１４７】
この結果、このスラリ製造領域２１において半凝固金属スラリ５１を製造した後に、図９に示すように、第２のプランジャ３２を固定させた状態で、第１のプランジャ３１を第２のプランジャ３２側に向けて加圧させた後、冷却して所定の大きさのビレット５４を形成する。
【０１４８】
この後、このビレット５４が形成された後に、図１０に示すように、第１のプランジャ３１を第２のプランジャ３２側に向けてさらに加圧させて、これら第２のプランジャ３２とビレット５４とのそれぞれを排出口２８側に向けて移送させて、このビレット５４を排出口２８を通じてスリーブ２の外部へと排出させる。このとき、第２のプランジャ３２の移送は、第１のプランジャ３１の加圧力に依存させることができるが、上述のように、この第２のプランジャ３２を別途稼動させることもできる。
【０１４９】
さらに、スリーブ２の排出口２８からビレット５４を排出させた後に、第１のプランジャ３１および第２のプランジャ３２のそれぞれをスリーブ２の一端側に向けて移動させて元の所に戻し、これら第１のプランジャ３１と第２のプランジャ３２との間にスラリ製造領域２１を形成させた後、図８および図９に示す注湯工程および製造工程を反復させる。
【０１５０】
すると、このような反復工程によって組織が微細でかつ均一なビレット５４を連続して排出口２８から排出できるだけでなく、製造されたビレット５４を切断せずに直ちに使用できるので、工程の効率性をさらに増大できる。
【０１５１】
なお、上記各実施の形態において、多様な金属あるいは合金、例えばアルミニウムまたはその合金、マグネシウムまたはその合金、亜鉛またはその合金、銅またはその合金、鉄またはその合金などの半凝固成形法であっても汎用的に適用できる。
【０１５２】
【発明の効果】
請求項１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法によれば、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを得ることができるとともに、液相線より高い温度での短時間の攪拌だけでも筒状部の壁面での核生成密度を顕著に増加させて粒子の球状化を実現でき、また、製造された合金の機械的性質の向上を実現できるとともに、電磁気場攪拌時間を大きく短縮させることができるので攪拌に必要なエネルギの消耗が少なく、全体工程を単純化され、かつ製品成形時間も短縮されて生産性を向上できるから、短時間に高品質の個液共存状態金属材料成形用ビレットを連続して複数製造でき、量産適用性に優れている。
【０１５３】
請求項２記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法によれば、請求項１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法の効果に加え、筒状部の一端に取り付けた第１の押圧手段と、この筒状部の他端に取り付けた第２の押圧手段との間を所定領域とし、ビレット形成工程として第１の押圧手段を第２の押圧手段側に向けて移動させて固液共存状態金属材料を押圧しつつ冷却してビレットを形成してから、排出工程として固液共存状態金属材料を第２の押圧手段側に向けて移動させて排出させたので、より短時間に高品質の個液共存状態金属材料成形用ビレットを連続して複数製造できるので、より量産適用性に優れている。
【０１５４】
請求項３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法によれば、請求項１または２記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法の効果に加え、筒状部内における第１の押圧手段と第２の押圧手段との間にビレットが形成された状態で、これら第１の押圧手段および第２の押圧手段それぞれを移動させて、これらビレットと第１の押圧手段および第２の押圧手段いずれかと間に所定領域を形成した後、この所定領域に電磁気場を印加しつつ、溶融金属を注湯してビレットを反復して形成する反復工程を具備させたので、より短時間に高品質の個液共存状態金属材料成形用ビレットを連続して複数製造できるので、より量産適用性に優れている。
【０１５５】
請求項４記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法によれば、請求項１ないし３いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法の効果に加え、製造工程にて筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯する前に電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。
【０１５６】
請求項５記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法によれば、請求項１ないし３いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法の効果に加え、製造工程にて筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯すると同時に電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。
【０１５７】
請求項６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法によれば、請求項１ないし３いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法の効果に加え、製造工程にて筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯しながら電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。
【０１５８】
請求項７記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法によれば、請求項１ないし６いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法の効果に加え、製造工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができる。
【０１５９】
請求項８記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法によれば、請求項１ないし６いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法の効果に加え、製造工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができるので、より望ましい。
【０１６０】
請求項９記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法によれば、請求項１ないし６いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法の効果に加え、製造工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができるので、より望ましい。
【０１６１】
請求項１０記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法によれば、請求項１ないし９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法の効果に加え、製造工程にて電磁気場が印加された筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯した後に、この溶融金属を冷却工程にて冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができる。
【０１６２】
請求項１１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法によれば、請求項１０記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法の効果に加え、冷却工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができるから、より望ましい。
【０１６３】
請求項１２記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法によれば、請求項１０または１１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法の効果に加え、冷却工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができるから、より望ましい。
【０１６４】
請求項１３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法によれば、請求項１０または１１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法の効果に加え、冷却工程にて筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができるから、より望ましい。
【０１６５】
請求項１４記載の半溶融成形用ダイカスト方法によれば、請求項１ないし１３いずれか記載の固液共存状態金属材料が半溶融金属スラリであることにより、請求項１ないし１３いずれか記載の固液共存状態金属材料と同様の効果を奏することができる。
【０１６６】
請求項１５記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置によれば、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを得ることができるとともに、液相線より高い温度での短時間の攪拌だけでも筒状部の壁面での核生成密度を顕著に増加させて粒子の球状化を実現でき、また、製造された合金の機械的性質の向上を実現できるとともに、電磁気場攪拌時間を大きく短縮させることができるので攪拌に必要なエネルギの消耗が少なく、全体工程を単純化され、かつ製品成形時間も短縮されて生産性を向上できるから、短時間に高品質の個液共存状態金属材料成形用ビレットを連続して複数製造でき、量産適用性に優れている。
【０１６７】
請求項１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置によれば、請求項１５記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の効果に加え、筒状部内における所定領域よりも他端側に、この筒状部内からビレットを排出する排出口を設けたことにより、この筒状部内からのビレットの排出が容易になるから、より短時間に高品質の個液共存状態金属材料成形用ビレットを連続して複数製造できるため、より量産適用性に優れている。
【０１６８】
請求項１７記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置によれば、請求項１５または１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の効果に加え、攪拌部にて筒状部内に溶融金属が注湯される前に電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。
【０１６９】
請求項１８記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置によれば、請求項１５または１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の効果に加え、攪拌部にて筒状部内に溶融金属が注湯されると同時に電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。
【０１７０】
請求項１９記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置によれば、請求項１５または１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の効果に加え、攪拌部にて筒状部内に溶融金属を注湯しながら電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。
【０１７１】
請求項２０記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置によれば、請求項１５ないし１９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の効果に加え、攪拌部にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができる。
【０１７２】
請求項２１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置によれば、請求項１５ないし１９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の効果に加え、攪拌部にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易に得ることができるから、より望ましい。
【０１７３】
請求項２２記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置によれば、請求項１５ないし１９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の効果に加え、攪拌部にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易に得ることができるから、より望ましい。
【０１７４】
請求項２３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置によれば、請求項１５ないし２２いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の効果に加え、温度調節装置で筒状部の温度を調節することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易かつ確実に得ることができる。
【０１７５】
請求項２４記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置によれば、請求項２３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の効果に加え、温度調節装置を冷却装置とすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットをより容易かつ確実に得ることができる。
【０１７６】
請求項２５記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置によれば、請求項２３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の効果に加え、温度調節装置を電気ヒータとすることにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができる。
【０１７７】
請求項２６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置によれば、請求項２３ないし２５いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の効果に加え、温度調節装置にて筒状部内の溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができるので、より望ましい。
【０１７８】
請求項２７記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置によれば、請求項２３ないし２５いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の効果に加え、温度調節装置にて筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができるので、より望ましい。
【０１７９】
請求項２８記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置によれば、請求項２３ないし２５いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の効果に加え、温度調節装置にて筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有する成形品をより容易かつ確実に得ることができるので、より望ましい。
【０１８０】
請求項２９記載の半溶融成形用ビレットの製造装置によれば、請求項１５ないし２８いずれか記載の固液共存状態金属材料が半溶融金属スラリであることにより、請求項１５ないし２８いずれか記載の固液共存状態金属材料と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置での時間に対する溶融金属の注湯温度を示す二次グラフである。
【図２】同上固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の製造工程を示す概略説明図である。
【図３】同上固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置のビレット形成工程を示す概略説明図である。
【図４】同上固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の移送工程を示す概略説明図である。
【図５】同上固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置のさらなる製造工程を示す概略説明図である。
【図６】同上固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置のさらなるビレット形成工程を示す概略説明図である。
【図７】同上固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置のさらなる製造工程を示す概略説明図である。
【図８】本発明の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の第２の実施の形態の製造工程を示す説明断面図である。
【図９】同上固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置のビレット形成工程を示す説明断面図である。
【図１０】同上固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の排出工程を示す説明断面図である。
【符号の説明】
１　　攪拌部
２　　筒状部としてのスリーブ
１１　　空間部
２１　　所定領域としてのスラリ製造領域
２５　　温度調節装置
２６　　冷却装置としての冷却水パイプ
２８　　排出口
３１　　第１の押圧手段としての第１のプランジャ
３２　　第２の押圧手段としての第２のプランジャ
５１　　固液共存状態金属材料としての半溶融金属スラリ
５２，５３，５４　　ビレット
【図１】
2004114155.tif 000003
【図２】
2004114155.tif 000004
【図３】
2004114155.tif 000005
【図４】
2004114155.tif 000006
【図５】
2004114155.tif 000007
【図６】
2004114155.tif 000008
【図７】
2004114155.tif 000009
【図８】
2004114155.tif 000010
【図９】
2004114155.tif 000011
【図１０】
2004114155.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月2日(2003.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状部内の所定領域に電磁気場を印加しつつ、この所定領域に溶融金属を注湯して固液共存状態金属材料を製造する製造工程と、
この筒状部内の固液共存状態金属材料を押圧しつつ冷却してビレットを形成するビレット形成工程と、
前記ビレットを前記筒状部から排出させる排出工程と
を具備したことを特徴とする固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項２】
筒状部内の所定領域は、この筒状部の一端に取り付けられた第１の押圧手段と、この筒状部の他端に取り付けられた第２の押圧手段との間の領域であり、
ビレット形成工程は、前記第１の押圧手段を前記第２の押圧手段側に向けて移動させて固液共存状態金属材料を押圧しつつ冷却してビレットを形成し、
排出工程は、前記固液共存状態金属材料を前記第２の押圧手段側に向けて移動させて排出する
ことを特徴とする請求項１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項３】
筒状部内における第１の押圧手段と第２の押圧手段との間にビレットが形成された状態で、これら第１の押圧手段および第２の押圧手段それぞれを移動させて、これらビレットと第１の押圧手段および第２の押圧手段いずれかとの間に前記所定領域を形成した後、この所定領域に電磁気場を印加しつつ、溶融金属を注湯してビレットを反復して形成する反復工程を具備した
ことを特徴とする請求項１または２記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項４】
製造工程は、筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯する前から電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項５】
製造工程は、筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯すると同時に電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項６】
製造工程は、筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯しながら電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項７】
製造工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項８】
製造工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項９】
製造工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項１０】
製造工程にて電磁気場が印加された筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯した後に、この溶融金属を冷却する冷却工程を具備した
ことを特徴とする請求項１ないし９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項１１】
冷却工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却する
ことを特徴とする請求項１０記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項１２】
冷却工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却する
ことを特徴とする請求項１０または１１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項１３】
冷却工程は、筒状部内の所定領域に注湯された溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却する
ことを特徴とする請求項１０または１１記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法。
【請求項１４】
請求項１ないし１３いずれか記載の固液共存状態金属材料は、半溶融金属スラリである
ことを特徴とする半溶融成形用ダイカスト方法。
【請求項１５】
所定の空間部に電磁気場を印加する攪拌部と、
前記空間部に設けられ、内部に溶融金属が注湯される筒状部と、
この筒状部の一端に取り付けられ、この筒状部内に注湯される前記溶融金属が収容される所定領域の一側を形成し、この所定領域内で前記溶融金属から製造された固液共存状態金属材料を押圧する第１の押圧手段と、
前記筒状部の他端に取り付けられ、この筒状部内の前記所定領域の他側を形成し、前記第１の押圧手段にて前記固液共存状態金属材料を押圧する際に、固定されて所定のビレットを形成した後に、前記第１の押圧手段による押圧にて前記ビレットとともに移送されてこのビレットを排出させる第２の押圧手段と
を具備したことを特徴とした固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項１６】
筒状部内における所定領域よりも他端側には、この筒状部内からビレットを排出する排出口が設けられている
ことを特徴とした請求項１５記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項１７】
攪拌部は、筒状部内に溶融金属が注湯される前から電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１５または１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項１８】
攪拌部は、筒状部内に溶融金属が注湯されると同時に電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１５または１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項１９】
攪拌部は、筒状部内に溶融金属を注湯しながら電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１５または１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２０】
攪拌部は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．７以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１５ないし１９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２１】
攪拌部は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．４以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１５ないし１９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２２】
攪拌部は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．００１以上０．１以下となるまで電磁気場を印加する
ことを特徴とした請求項１５ないし１９いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２３】
筒状部の温度を調節する温度調節装置を具備した
ことを特徴とした請求項１５ないし２２いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２４】
温度調節装置は、冷却装置である
ことを特徴とした請求項２３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２５】
温度調節装置は、電気ヒータである
ことを特徴とした請求項２３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２６】
温度調節装置は、筒状部内の溶融金属の固相率が０．１以上０．７以下となるまで冷却する
ことを特徴とした請求項２３ないし２５いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２７】
温度調節装置は、筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上５．０℃／ｓ以下の速度で冷却する
ことを特徴とした請求項２３ないし２５いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２８】
温度調節装置は、筒状部内の溶融金属を０．２℃／ｓ以上２．０℃／ｓ以下の速度で冷却する
ことを特徴とした請求項２３ないし２５いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置。
【請求項２９】
請求項１５ないし２８いずれか記載の固液共存状態金属材料は、半溶融金属スラリである
ことを特徴とした半溶融成形用ビレットの製造装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
請求項３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法は、請求項１または２記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法において、筒状部内における第１の押圧手段と第２の押圧手段との間にビレットが形成された状態で、これら第１の押圧手段および第２の押圧手段それぞれを移動させて、これらビレットと第１の押圧手段および第２の押圧手段いずれかとの間に前記所定領域を形成した後、この所定領域に電磁気場を印加しつつ、溶融金属を注湯してビレットを反復して形成する反復工程を具備したものである。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
そして、筒状部内における第１の押圧手段と第２の押圧手段との間にビレットが形成された状態で、これら第１の押圧手段および第２の押圧手段それぞれを移動させて、これらビレットと第１の押圧手段および第２の押圧手段いずれかとの間に所定領域を形成した後、この所定領域に電磁気場を印加しつつ、溶融金属を注湯してビレットを反復して形成する反復工程を具備させたので、より短時間に高品質の個液共存状態金属材料成形用ビレットを連続して複数製造できるので、より量産適用性に優れている。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
請求項４記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法は、請求項１ないし３いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法において、製造工程は、筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯する前から電磁気場を印加するものである。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
そして、製造工程にて筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯する前から電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
請求項１５記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、所定の空間部に電磁気場を印加する攪拌部と、前記空間部に設けられ、内部に溶融金属が注湯される筒状部と、この筒状部の一端に取り付けられ、この筒状部内に注湯される前記溶融金属が収容される所定領域の一側を形成し、この所定領域内で前記溶融金属から製造された固液共存状態金属材料を押圧する第１の押圧手段と、前記筒状部の他端に取り付けられ、この筒状部内の前記所定領域の他側を形成し、前記第１の押圧手段にて前記固液共存状態金属材料を押圧する際に、固定されて所定のビレットを形成した後に、前記第１の押圧手段による押圧にて前記ビレットともに移送されてこのビレットを排出させる第２の押圧手段とを具備したものである。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
そして、攪拌部により電磁気場が印加される所定の空間部に、内部に溶融金属が注湯される筒状部を設けた。この筒状部の一端に取り付けた第１の押圧手段にて、この筒状部内に注湯される溶融金属を収容する所定領域の一側を形成させ、この所定領域内で溶融金属から製造された固液共存状態金属材料を押圧させた。さらに、筒状部の他端に取り付けた第２の押圧手段にて、この筒状部内の所定領域の他側を形成させ、第１の押圧手段にて固液共存状態金属材料を押圧する際に、固定されて所定のビレットを形成した後に、このビレットを第１の押圧手段による押圧にて第２の押圧手段とともに移送させて排出させた。この結果、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを得ることができるとともに、液相線より高い温度での短時間の攪拌だけでも筒状部の壁面での核生成密度を顕著に増加させて粒子の球状化を実現できる。また、製造された合金の機械的性質の向上を実現できるとともに、電磁気場攪拌時間を大きく短縮させることができるので攪拌に必要なエネルギの消耗が少なく、全体工程を単純化され、かつ製品成形時間も短縮されて生産性を向上できる。よって、短時間に高品質の個液共存状態金属材料成形用ビレットを連続して複数製造できるので、量産適用性に優れている。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
請求項１７記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置は、請求項１５または１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置において、攪拌部は、筒状部内に溶融金属が注湯される前から電磁気場を印加するものである。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
そして、攪拌部にて筒状部内に溶融金属が注湯される前から電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
また、このスリーブ２の一端部には、第１のプランジャ３１が進退可能に挿入されている。さらに、このスリーブ２の他端部には、第２のプランジャ３２が進退可能に挿入されている。これら第１のプランジャ３１および第２のプランジャ３２は、互いに所定距離離された状態で配置されており、これら第１のプランジャ３１および第２のプランジャ３２の間に所定の領域が形成される。この所定の領域は、スラリ製造領域２１となり、第１のプランジャ３１によってスラリ製造領域２１の一側壁が形成され、第２のプランジャ３２によってスラリ製造領域２１の他側壁が形成される。そして、このスラリ製造領域２１には、攪拌部１により電磁気場が印加され、このスラリ製造領域２１に注湯容器としてのトリベ４により液相の溶融金属Ｍが注湯される。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５４】
請求項３記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法によれば、請求項１または２記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法の効果に加え、筒状部内における第１の押圧手段と第２の押圧手段との間にビレットが形成された状態で、これら第１の押圧手段および第２の押圧手段それぞれを移動させて、これらビレットと第１の押圧手段および第２の押圧手段いずれかとの間に所定領域を形成した後、この所定領域に電磁気場を印加しつつ、溶融金属を注湯してビレットを反復して形成する反復工程を具備させたので、より短時間に高品質の個液共存状態金属材料成形用ビレットを連続して複数製造できるので、より量産適用性に優れている。


【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５５】
請求項４記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法によれば、請求項１ないし３いずれか記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法の効果に加え、製造工程にて筒状部内の所定領域に溶融金属を注湯する前から電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６８】
請求項１７記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置によれば、請求項１５または１６記載の固液共存状態金属成形用ビレットの製造装置の効果に加え、攪拌部にて筒状部内に溶融金属が注湯される前から電磁気場を印加することにより、全体的に均一でかつ微細な球状の組織を有するビレットを容易に得ることができる。