(57)【要約】　　　（修正有）【課題】液相線の温度と固相線の温度とを有する複合金属を、部分的に個体で部分的に液体の成形体の形態に変換する方法を提供する。【解決手段】金属複合体２８は溶融状態で、円筒形状の鋳型壁を有する鋳型１０の内部に注がれる。鋳型１０は、偏心した回転運動に入る。この回転運動は、成形体の所望の固体及び液体比率に対応する液相線の温度と固相線の温度との間の排出温度に金属複合体２８が冷却されるまで、維持される。そして、成形体は排出温度で鋳型１０から排出される。鋳型１０内で金属複合体２８の所望の冷却率を定めるため、鋳型１０の厚さ（ｄ１）と鋳型１０の材質及び開始温度とは、注ぎ温度から排出温度まで冷却される間に、金属複合体２８のエンタルピーの変化が、開始温度から最終温度までの鋳型１０の温度上昇に対するエンタルピーの変化よりも小さい値になるように選択される。【選択図】　図１
2004001089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液相線の温度（ＴＬ）と固相線の温度（ＴＳ）を有する金属複合体（２８）を、部分的に固体で部分的に液体の成形体の形態に変換する方法であって、前記金属複合体（２８）を注ぎ温度（ＴＭＯ）で液体の状態で本質的に円筒形状の鋳型壁（１２）を有する鋳型（１０）の内部に注ぎ、これにより前記鋳型（１０）が注湯の開始段階で前記液相線の温度（ＴＬ）よりも低い初期温度（ＴＡＦ）を示し、かつ、前記金属複合体（２８）が、所望の液体／固体比率に対応する、前記液相線の温度（ＴＬ）と固相線温度（ＴＳ）の間の排出温度（ＴＥＭ）に冷却されるまで、前記金属複合体（２８）を前記鋳型（１０）の内部に保持し、そして前記成形体を前記排出温度（ＴＥＭ）において前記鋳型（１０）から取り出す、金属複合体を部分的に固体で部分的に液体の成形体に変態させる方法において、
前記鋳型（１０）の内部における前記金属複合体（２８）の所望の冷却率を設定するため、前記注ぎ温度（ＴＭＯ）から前記排出温度（ＴＥＭ）まで冷却される間の前記金属複合体（２８）のエンタルピー（ΔＨＭ）の変化が、前記初期温度（ＴＡＦ）からその最終温度（ＴＥＦ）までの前記鋳型（１０）の温度の増加のためのエンタルピー（ΔＨＦ）の変化よりも小さな値になるように、前記鋳型壁（１２）の厚さ（ｄ１）と前記鋳型（１０）の材質及び初期温度（ＴＡＦ）を選択することを特徴とする、金属複合体を部分的に固体で部分的に液体の成形体の形態に変換する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、時間の関数としての温度Ｔ（ｔ）の変化が、排出時間を決定するために使用され、これにより前記金属複合体（２８）の温度特性図の所定の目標温度と前記排出温度（ＴＥＭ）の所定の目標温度に到達すると、前記排出が行なわれることを特徴とする、前記方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記鋳型壁（１２）の固定点における時間の関数としての温度Ｔ（ｔ）の変化が、前記排出時間を決定するために使用され、これにより温度勾配ｄＴＷ／ｄｔの所定の目標値と排出温度（ＴＥＭ）の所定の目標値とに到達すると、前記排出が行なわれることを特徴とする、前記方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記鋳型（１０）の前記初期温度（ＴＡＦ）は室温と３２０℃の間にあることを特徴とする、前記方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記成形体（１２）の排出は前記排出温度（ＴＥＭ）に到達した直後に行なわれることを特徴とする、前記方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記排出温度（ＴＥＭ）に到達すると、前記成形体（１２）は前記鋳型（１０）を加熱することによって前記排出温度（ＴＥＭ）に保持され、かつ、保持時間が経過した後に排出されることを特徴とする、前記方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記金属複合体（２８）は移動させられ、前記金属複合体（２８）の移動は、前記金属複合体（２８）が前記排出温度（ＴＥＭ）まで冷却されるまで、維持されることを特徴とする、前記方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、前記鋳型が完全に充填された直後に、前記鋳型（１０）は偏心して回転させられ、前記回転運動は、前記金属複合体（２８）が前記排出温度（ＴＥＭ）まで冷却されるまで、維持されることを特徴とする、前記方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記金属複合体（２８）の開始温度（ＴＡＭ）が、前記液相線の温度（ＴＬ）か、或いは、前記液相線の温度（ＴＬ）よりも若干高い温度の範囲にあるときに、前記回転運動が開始され、これにより前記金属複合体（２８）の前記開始温度（ＴＡＭ）は、好ましくは前記液相線の温度（ＴＬ）よりも５℃乃至１５℃だけ高い温度であることを特徴とする、前記方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の方法において、前記回転の速度は５０ｒｐｍと５００ｒｐｍの間にあることを特徴とする、前記方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、前記回転の速度は前記金属複合体（２８）の冷却が進行するにつれて増加することを特徴とする、前記方法。
【請求項１２】
請求項８乃至１１のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記回転運動は、回転速度が増加する少なくとも二つの周期を有し、より好ましくは少なくとも三つの周期を有することを特徴とする、前記方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、揺動周期が各回転周期に続いて生じ、或いは揺動周期が前記回転周期に重ね合わされることを特徴とする、前記方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の方法において、最初の二つの回転周期は３０秒から５０秒までの全時間に亘って行なわれることを特徴とする、前記方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の方法において、前記揺動周期は最長で１０秒間で終了する振動運動を有し、好ましくは２秒乃至６秒の振動運動を有することを特徴とする、前記方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記金属複合体（２８）はアルミニウム合金であることを特徴とする、前記方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、前記合金は、共融溶融の相当量の共融分画を有する共融固相線温度を示すことを特徴とする、前記方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、前記合金は、２．５乃至１０重量％のＳｉを含有するＡｌＳｉ系に属するか、或いは１．５乃至４重量％のＳｉと２乃至６重量％のＭｇとを含有する準二成分系のＡｌＭｇ２Ｓｉ系に属することを特徴とする、前記方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法において、前記合金は共融溶融点を示さず、かつ、好ましくはＡｌＭｇ３Ｍｎタイプであることを特徴とする、前記方法。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のうちのいずれか一項に記載の方法において、本質的に半径方向に熱を一律に移動させるために、前記鋳型（１０）の頭部（１６）と基部（１４）の領域の前記鋳型壁（１２）の厚さは、前記頭部（１６）と前記基部（１４）の間の領域の前記鋳型壁（１２）の厚さに比較して、減じられていることを特徴とする、前記方法。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のうちのいずれか一項に記載の方法において、本質的に半径方向に熱を一律に移動させるために、前記鋳型（１０）の前記基部（１４）と前記頭部（１６）はそれらの周囲から絶縁されていることを特徴とする、前記方法。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記成形体（１２）を前記鋳型（１０）から取り外すために、前記鋳型（１０）の前記基部（１４）は、開放可能なように蝶番式に取付けられていることを特徴とする、前記方法。
【請求項２３】
請求項１乃至２１のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記成形体（１２）を前記鋳型（１０）から取り外すために、前記鋳型壁（１２）は、前記鋳型（１０）の前記基部（１４）から前記頭部（１６）まで、円錐形に拡開していることを特徴とする、前記方法。
【請求項２４】
請求項１乃至２１のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記鋳型（１０）は縦方向に分割可能に構成され、前記成形体（１２）は両鋳型部分（１２ａ、１２ｂ）を分離させた後に前記鋳型（１０）から取り外されるように構成したことを特徴とする、前記方法。
【請求項２５】
請求項１乃至２４のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記鋳型（１０）から取り外された後に、前記成形体は、好ましくは減圧機で成形されることを特徴とする、前記方法。
【請求項２６】
請求項１乃至２５のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記鋳型壁（１２）の経時的に変化する非定常的な温度領域は、前記最適な排出温度（ＴＥＭ）を決定するために熱の抽出を管理すると共に調節するようにに使用され、かつ、前記開始温度（ＴＡＭ）から前記排出温度（ＴＥＭ）までの最適な処理時間を管理すると共に調節するように使用されることを特徴とする、前記方法。
【請求項２７】
請求項１乃至２６のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記全ての処理工程は、
【式１】
2004001089.tif 000006
で表される最小処理時間ｔｐｒについての関数関係を使用して、前記鋳型壁（１２）のフーリエの熱伝導係数に基づき、シミュレートされかつ調節され、前記関数関係を表す式において、
ΔＨＭ＝ＴＡＭとＴＥＭの間における溶融金属中のエンタルピーの変化
ＴＡＭ＝回転運動の開始時点における溶融温度（開始温度）
ＴＥＭ＝成形体が鋳型から排出された時点における温度
ｄ１＝鋳型壁の厚さ
ＴＷ＝本発明の方法の処理工程の間における鋳型壁構成要素の温度
ＴＡＦ＝鋳型壁の初期温度（余熱温度）
Ｆｏ＝フーリエ係数
であることを特徴とする、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液相線の温度（ａ　ｌｉｑｕｉｄｕｓ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）と固相線の温度（ａ　ｓｏｌｉｄｕｓ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）とを有する金属複合体（ａ　ｍｅｔａｌ　ａｌｌｏｙ）を、部分的に個体で部分的に液体の成形体（ａ　ｐａｒｔｉａｌｌｙ　ｓｏｌｉｄ／ｐａｒｔｉａｌｌｙ　ｌｉｑｕｉｄ　ｓｈａｐｅｄ　ｂｏｄｙ）の形態に変換する方法に関する。この方法では、鋳込み温度において液体の金属複合体が本質的に円筒形の鋳型壁を有する鋳型の内部に注がれ、これにより充填工程を開始した時の鋳型が、液相線の温度よりも低い初期温度を示し、金属複合体が、成形体における所望の固体と液体との比率に対応する液相線の温度と固相線温度との間の排出温度に冷却されるまでの間、金属複合体は鋳型の内部に保持される。そして、成形体は排出温度において鋳型から取り出される。
【０００２】
【従来の技術】
チキソトロピー特性（ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）を備えた、部分的に固体で／部分的に液体の成形体は、金属複合体から製造可能である。そのチキソトロピー特性の故に、その成形体は、例えばダイキャスティング・マシンで更に加工され得る。
【０００３】
チキソキャスティング（ｔｈｉｘｏｃａｓｔｉｎｇ）と呼ばれる第１の公知の方法では、金属複合体は連続鋳造によってビレットの形態に鋳造される。チキソトロピー特性に必要なきめの細かい組織を得るために、溶融金属は、例えばその金属複合体の液相線の温度と固相線の温度との間の結晶範囲において激しく攪拌される。そのため、特に電磁攪拌装置がこの目的のために有効であることが証明されている。この攪拌動作は樹枝状結晶を生じ、この樹枝状結晶は、それらが発達する第一段階の固体が本質的に球状晶子の形態を獲得するように、破砕され或いは発達を遅延させられて、形成される。結晶化したビレットは複数の成形体に分割され、これらの成形体は、金属複合体の固相線温度と液相線の温度との間の温度に加熱された後、チキソトロピー特性を示す。このような方法で成形体を加熱した後に至るチキソトロピー状態においては、金属複合体は液体金属の周囲の母材に、発達の遅い樹枝状結晶と、発達の初期段階で結晶化され本質的には球状の粒子とを含む。
【０００４】
レオキャスティング（ｒｈｅｏｃａｓｔｉｎｇ）と呼ばれる他の公知の方法においては、溶融した金属複合体は、成形体に必要な固体と液体との比率に対応する固体画分（ａ　ｓｏｌｉｄ　ｆｒａｃｔｉｏｎ）で、連続的な方法で製造される。第１の方法で述べたように、溶融金属は、チキソトロピー特性に必要なきめの細かい組織を生じるように、合金固相線温度と合金液相線の温度の間の温度範囲で激しく攪拌される。チキソキャスティングと比較して、レオキャスティングは、エネルギーに関して、即ちコストに関して、重大な利点を生じるが、最終製品を製造するための次の鋳造装置との協調を確実にするために、複雑で困難な操作を必要とする。
【０００５】
特許文献１によって知られている方法では、核を形成する結晶を包含する金属複合体は、断熱された鋳型の内部で鋳造される。この金属複合体の内部で所望の固体と液体との比率が達成されると直ちに、適当な冷却がなされ、その結果得られた部分的に固体で／部分的に液体の成形体は、更に他の処理を受けるために前進させられる。
【０００６】
特許文献２に記載された方法では、金属複合体は鋳型の内部で鋳造され、所望の固体と液体との比率に対応する液相線の温度と固相線の温度との間の排出温度まで冷却され、そして、最終的に得られる成形体の内部にその組織が形成されるように、特定の時間、排出温度に維持される。これによって、開始温度から最終温度まで加熱されるときの鋳型のエンタルピーの変化が、鋳型の内部に注がれた時の溶融金属の温度から、所望の固体と液体との比率が金属複合体の内部に達成される排出温度まで冷却されるときの、金属複合体のエンタルピーの変化と同じになるように、鋳造パラメータは金属複合体のために詳細に選択される。鋳型の最終温度は、金属複合体と鋳型の双方が排出温度で熱平衡に達するように、排出温度に対応する。熱平衡への到達を加速するために、鋳型は、金属複合体が冷却される間、例えば、偏心した回転運動を受ける。
【０００７】
【特許文献１】
ＥＰ−Ａ−第０７４５６９４号公報
【特許文献２】
ＷＯ―Ａ−０１／０７６７２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述した二つの方法に共通する不具合は、比較的処理時間が長いということである。すなわち、金属複合体を鋳型に注いでからの時間、すなわち、鋳型から成形体を取り出すまで溶融金属を移動させる時間が長い。成形体を効率的に製造するためには、成形体を製造するためのいくつかのステーションを用意する必要がある。
【０００９】
本発明の目的は、この明細書の最初に記載した種類の方法を提供することにあり、すなわち、液相線の温度と固相線の温度とを有する金属複合体を、部分的に個体で部分的に液体の成形体の形態に変換する方法を提供することにある。換言すれば、簡単な手段を使用し、冷却条件が最適な方法によって形態の変換が達成されるようにし、これによって、成形体を可能な限り短い時間内に製造可能にすると共に、周縁領域（ａ　ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ　ｚｏｎｅ）の形成を防止することができる前述の方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、鋳型内部の金属複合体に所望の冷却率を設定するために、鋳型壁の厚さと、鋳型の材質及び鋳型の初期温度とを、注ぎ温度から排出温度まで冷却する間における金属複合体のエンタルピーの変化が、鋳型の温度が初期温度からその最終温度まで増加するためのエンタルピーの変化よりも小さくなるように選択することによって達成される。
【００１１】
鋳型と金属複合体との間の熱の不平衡が排出温度において勝る結果、本発明によれば、鋳型の冷却率に影響を与えるパラメータが最適に設定され、そして、従来の技術に比較して、処理時間の短縮化を図ることができる。ここに記載され、そして以下に記載されているように、金属複合体をその注ぎ温度からその排出温度まで冷却する時間は、すなわち、溶融金属が動かされ、攪拌開始時の温度から攪拌される場合には、処理の持続時間によって理解される。この排出温度は、成形体が鋳型から取り除かれる時間のある一点での鋳型の温度である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の方法の好ましい第１の実施の形態は、所定の期間にわたる温度が排出時間を決定するために使用されることである。金属複合体の内部の温度プロフィールの予め与えられた目標値と、排出温度の予め与えられた目標値とに到達すると、この排出が行なわれる。良好な、均一化された成形体を得るための排出温度に到達するまでに要する時間は、合金の組成に依存する。
【００１３】
本発明の方法の好ましい第２の実施の形態は、排出温度を決定するために、鋳型壁の固定点における時間の関数としての温度変化が選択されることである。温度勾配の予め与えられた目標値と、排出温度の予め与えられた目標値とに到達すると、排出が行なわれる。
【００１４】
鋳型の初期温度は、室温と約３２０℃との間にあることが好ましい。
【００１５】
成形体は、通常、排出温度に達すると直ぐに鋳型から取り出され、他の処理を施すために前進させられる。この排出が直ちに行えない場合、例えば製品ユニットに欠陥がある場合にも、本発明の方法によれば、このような問題が解決されるまで鋳型を加熱しておくことにより成形体を排出温度に維持することができる。
【００１６】
この加工持続時間は、金属複合体が攪拌され、かつ、金属複合体が排出温度まで冷却されるまでこの攪拌が維持されることによって、最適化することができる。金属複合体の攪拌は、原則としてあらゆる公知の手段、例えば電磁気攪拌や鋳型の運動等によって行なうことができる。鋳型を運動させる目的は、溶融金属に流れ作用を生じさせ、更には、部分的に固体で部分的に液体の溶融金属に流れ作用を生じさせることにある。その基本的な目的は、渦巻き運動や流動を生じさせないで良好な混合を達成することにある。これらの処理工程のために、攪拌は、冷却中の部分的に固体化した金属複合体の粘度が連続的に増加し、効果的な攪拌を行なうことの困難性が増加するため、鋳型に金属を注いだ後、出来るだけ早期に開始される。鋳型の運動は、その開始時に鋳型から金属複合体が飛び散らないように行なわれる。例えば、初期段階では溶融金属を低い強度で攪拌し、粘度が増加するにつれて攪拌強度を増加させることにより、金属複合体が鋳型から飛び散らないようにすることができる。
【００１７】
最適な処理の持続時間は、鋳型の充填が完了した直後に鋳型が偏心して回転させられ、この回転運動が、金属複合体が排出温度まで冷却されるまで維持されることによって達成される。鋳型の偏心運動は、鋳型の軸が回転軸からある距離をおいて位置し、かつ、この回転軸の周りに回転させられることによって、鋳型自身は鋳型の軸の周りに回転しないことを意味する。
【００１８】
回転運動は、金属複合体の開始温度がその金属複合体の液相線の温度の範囲にあるか、或いはその金属複合体の液相線の温度よりも少しだけ高い温度にあるときに始めるのが好ましく、それによって金属複合体の開始温度はその金属複合体の液相線の温度よりも５℃乃至１５℃だけ高いことが好ましい。
【００１９】
回転速度は、通常、５０乃至５００ｒｐｍ程度であるが、金属複合体の冷却が進行するにつれてその粘度が上昇するため、金属複合体の冷却が進むにつれてこの回転速度を増加させることが望ましい。
【００２０】
処理の全持続時間にわたって行なわれるこの回転運動は、二つ又は三つの周期に分割され、それによって、各周期の最高回転速度は前の周期の回転速度よりも大きいことが好ましい。各回転周期の開始手順は、通常は、１０秒から２０秒以降に、最高回転速度に達するようにする。
【００２１】
鋳型壁を介して最適の熱移動を行ないつつ、金属複合体の特に良好は混合は、これらの回転周期をそれぞれ揺動周期と組み合わせ、それによって揺動周期が回転周期に続いて行なわれるか、或いは、揺動周期が回転周期に部分的に重複して行なわれることにより、達成される。
【００２２】
本発明の方法の好ましい実施形態においては、最初の二つの回転周期は３０秒乃至５０秒の全時間内に行なわれる。
【００２３】
揺動周期は、最大間隔が１０秒、好ましくは１秒乃至６秒の間隔を超えて、２乃至３Ｈｚの周波数の揺動運動を有する。
【００２４】
回転運動は、金属複合体の開始温度がその液相線の温度よりも５乃至１５℃だけ高温である時に開始されることが好ましい。
【００２５】
特に、本発明の方法に従ってアルミニウム合金を処理することができる。
【００２６】
この結果、合金は、共融溶融の有意な容積画分をもって、共融固相線温度を示す。このような合金は、例えば２．５乃至１０重量％のＳｉを有するＡｌ−Ｓｉ系や、４重量％のＳｉと２乃至６重量％Ｍｇを有する疑似２成分Ａｌ−Ｍｇ２Ｓｉ系などに属する。
【００２７】
しかしながら、処理可能な他の合金は、例えばＡｌＭｇ３Ｍｎ型の合金のように、共融融点を示さない合金である。
【００２８】
本質的に半径方向に均一に熱を回収するために、鋳型の頭部領域と基部領域における鋳型壁の厚さは、鋳型の頭部領域と基部領域の間の鋳型壁の厚さに比較して、減少させることができる。本質的に半径方向に均一に熱を回収するためのその他の手段として、鋳型の頭部領域と基部領域をこれらの周囲の領域から絶縁することもできる。
【００２９】
成形体を鋳型から容易に取り外すことができるようにするために、鋳型の基部を、開放可能な蝶番式に構成することができる。これにより、成形体を取り出すことができる。
【００３０】
成形体の鋳型からの取り外しをより容易にするために、鋳型壁の形状を鋳型の基部から頂部まで円錐形に拡開した形状にすることができる。蝶番式に取付けられた、開放可能な基部を備えた鋳型の場合には、鋳型の頂部から基部まで円錐形に拡開した形状にすることができる。
【００３１】
鋳型の好ましい実施形態において、鋳型はその縦方向に分割され、鋳型を二つの部分に分離させた後、鋳型から成形体を取り出すように構成される。これにより、鋳型を開くことが可能になるから、例えばロボットアームを使用して成形体をダイキャスティングマシンに水平に挿入することができるように、成形体を取り出すことが可能になる。このような取扱いは、成形体がそれ自身の重量で（所謂、「エレファント・フット」で）変形する量を減少させるために重要である。
【００３２】
鋳型壁の時間によって変化する温度領域は、最適な排出温度を決定するために熱の抜き取りを管理しかつ調節するために使用することが可能であり、開始温度から排出温度までの処理の最適な持続時間を管理しかつ調節するために使用することができる。
【００３３】
最短の処理時間ｔｐｒは、次の関数関係で表される。
【式２】
2004001089.tif 000003
この式において、
ΔＨＭ＝ＴＡＭとＴＥＭの間における溶融金属中のエンタルピーの変化
ＴＡＭ＝回転運動の開始時点における溶融温度（開始温度）
ＴＥＭ＝成形体が鋳型から排出された時点における温度
ｄ１＝鋳型壁の厚さ
ＴＷ＝本発明の方法の処理工程の間における鋳型壁構成要素の温度
ＴＡＦ＝鋳型壁の初期温度（余熱温度）
Ｆｏ＝フーリエ係数
である。
【００３４】
鋳型壁の熱伝導のためのフーリエ係数に基づいて、全処理工程を刺激しかつ調節することができる。
【００３５】
本発明のその他の利点、特徴及び詳細は、以下に例示した本発明の好ましい実施例についての記載と、図１乃至３に示した概略図を参照することにより、明らかになる。
【実施例】
【００３６】
図１に示すように、例えば鋼によって作られた鋳型１０は、対称軸線Ｚ１を有する円筒形の鋳型壁１２を備える。鋳型１０の一方の側面は基部１４によって閉鎖されている。鋳型１２の頭部１６は開放しており、頭部１６は断熱材によって構成された蓋部材１８によって覆われている。基部１４は、断熱材によって構成された下方部材２０に着座している。液体と個体の金属の混合物２８は鋳型１０の内部に位置する。
【００３７】
円筒形の鋳型壁１２は、頭部１６と基部１４の間でより厚くなるように構成されている。例えば、鋳型壁１２の厚い部分の壁厚ｄ１は５ｍｍであるのに対し、基部１４と頭部１６の厚さｄ２は３ｍｍに構成することができる。
【００３８】
図１に示した構成によれば、溶融金属から鋳型壁への熱の抽出はより均一になり、この熱の抽出は本質的に半径方向に行なわれる。
【００３９】
図２に示した鋳型１０はその軸に沿って、例えば縦方向に分割されている。鋳型１０の二つの部分１０ａ、１０ｂは、鋳型１０から成形体を取り出すために分離することができる。
【００４０】
鋳型１０の内部の溶融金属の運動に関して、偏心した回転運動の影響は図３から明らかである。鋳型１０は、例えば平板の上に載置される。鋳型１０の対称軸線Ｚ１は、回転軸線Ｚ２から一定の距離をおいて位置する。鋳型１０の軸線Ｚ１が軸線Ｚ２を中心にして回転するが、鋳型１０自体はその軸線Ｚ１の周りには回転しない。図３には、鋳型壁１２上の一点の円形進路と鋳型１０の中心における一点の円形進路が示されている。円筒形の鋳型の内壁の半径をｒとし、その円形進路の半径に対応する偏心量をａとすれば、鋳型の内壁は半径Ｒ＝ｒ＋ａの円形進路上に回転する。鋳型１０のこのような偏心した回転運動は、その結果として溶融金属の回転運動を伴い、これにより溶融金属の完全に均一な混合を生じるのである。このような完全な混合は、合金となる要素に関するばかりでなく、その温度についても関係する。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の方法によって得られる利点は、四種類の異なる合金１乃至４をそれぞれ成形体に加工することによって、次のように明らかである。表１には、試験的に使用されたＡｌ９９．８５を基礎とする合金の化学組成が要約されている。
【表１】
2004001089.tif 000004
この合金が溶融状態で鋼製の円筒形鋳型の内部に注がれた。鋳型の内壁は固着を防止するためにスラリーによって被覆されている。鋳型の内径は１００ｍｍであり、その壁厚ｄ１は２ｍｍと７ｍｍの間にある。鋳型は２６０ｍｍの深さまで充填された。この試験のうちの幾つかの試験では、鋳型は溶融金属を注がれる前に予熱された。溶融金属はその注ぎ温度から冷却されたが、溶融金属が開始温度に達すると直ぐに、鋳型は偏心した回転運動を開始し、排出温度に達するまでその偏心した回転運動を維持した。
【００４２】
偏心量６．５ｍｍにおいて、次の条件で、偏心した回転運動が研究された。
Ａ　１４０ｒｐｍで１５秒＋２００ｒｐｍで１５秒＋排出まで２５０ｒｐｍ
Ｂ　排出まで常に１４０ｒｐｍ
【００４３】
鋳型から成形体を取り出すと、早期に凝固した端部の外皮についての単純な機械的試験によって、品質の評価が行なわれた。その外観は、その成形体を更に加工して得られる最終製品の品質において、整復に導くことが可能である。その処理パラメータとこれらのパラメータを用いて達成される結果とは、表２に要約されている。
【表２】
2004001089.tif 000005
上記表２において、
ＴＬ　合金の液相線の温度
ＴＳ　合金の固相線温度
ｄ１　鋳型壁の厚さ
ＴＭＯ　鋳型に注がれた溶融金属の温度
ＴＡＭ　鋳型が偏心した回転運動を開始する時点における開始温度
ＴＡＦ　鋳型の初期温度（予熱温度）
ｔｐｒ　処理の持続時間（偏心した回転運動の開始から鋳型からの排出までの時間）
ＴＥＭ　排出温度
を示す。
【００４４】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の方法に使用する鋳型の一部縦断面図である。
【図２】図２は、分割鋳型の側部立面図である。
【図３】図３は、偏心した回転運動を受ける円筒形の鋳型の配置を示す平面図である。
【符号の説明】
１０　鋳型
１０ａ、１０ｂ　鋳型の部分
１２　鋳型壁
１４　鋳型の基部
１６　鋳型の頭部
１８　蓋部材
２０　下方部材
２８　金属複合体
Ｚ１　対称軸線
Ｚ２　回転軸線
ｄ１　鋳型壁の厚い部分の壁厚
ｄ２　鋳型の基部と頭部の壁厚
【図１】
2004001089.tif 000007
【図２】
2004001089.tif 000008
【図３】
2004001089.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月9日(2003.4.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２７】
請求項１乃至２６のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記全ての処理工程は、
【式１】
2004001089.tif 000010
で表される最小処理時間ｔｐｒについての関数関係を使用して、前記鋳型壁（１２）のフーリエの熱伝導係数に基づき、シミュレートされかつ調節され、前記関数関係を表す式において、
ΔＨＭ＝ＴＡＭとＴＥＭの間における溶融金属中のエンタルピーの変化
ＴＡＭ＝回転運動の開始時点における溶融温度（開始温度）
ＴＥＭ＝成形体が鋳型から排出された時点における温度
ｄ１＝鋳型壁の厚さ
ＴＷ＝本発明の方法の処理工程の間における鋳型壁構成要素の温度
ＴＡＦ＝鋳型壁の初期温度（余熱温度）
Ｆｏ＝フーリエ係数
であることを特徴とする、前記方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
最短の処理時間ｔｐｒは、次の関数関係で表される。
【式２】
2004001089.tif 000011
この式において、
ΔＨＭ＝ＴＡＭとＴＥＭの間における溶融金属中のエンタルピーの変化
ＴＡＭ＝回転運動の開始時点における溶融温度（開始温度）
ＴＥＭ＝成形体が鋳型から排出された時点における温度
ｄ１＝鋳型壁の厚さ
ＴＷ＝本発明の方法の処理工程の間における鋳型壁構成要素の温度
ＴＡＦ＝鋳型壁の初期温度（余熱温度）
Ｆｏ＝フーリエ係数
である。