JPH031103B2 - - Google Patents

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JPH031103B2
JPH031103B2 JP8744086A JP8744086A JPH031103B2 JP H031103 B2 JPH031103 B2 JP H031103B2 JP 8744086 A JP8744086 A JP 8744086A JP 8744086 A JP8744086 A JP 8744086A JP H031103 B2 JPH031103 B2 JP H031103B2
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JP
Japan
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mold
molten metal
casting
stirring
cast
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JP8744086A
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English (en)
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JPS62244566A (ja
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Junichi Sugitani
Kazumi Yamada
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、アルミニウム合金等の易酸化性合金
の鋳造方法に関する。 〔従来の技術および問題点〕 アルミニウム合金、例えばAl−Mn合金は、Al
およMnともに易酸化性元素であるため、その鋳
造品は、非金属介在物を多く含み、また表層部に
は湯じわを内包することが多い。第6図〔〕
は、金型鋳造された30I−700Mn合金の鋳造ビレ
ツト内の中央部に散在する非金属介在物aを示
し、同図〔〕は同じビレツトの表層部における
湯じわbを示している。非金属介在物aは、Al、
Mn等の酸化物粒であり、また湯じわbは鋳型と
合金溶湯との接触界面に生成した溶湯の凝固皮膜
が鋳型表面から剥離して溶湯中に巻き込まれたも
のである。特に、金型鋳造の場合、鋳込まれた溶
湯の凝固速度が速いために、溶湯内の非金属介在
物や酸化皮膜は、押湯部に浮上分離しようとする
動きが妨げられることによつて多量に鋳造製品内
に残存する。 しかも、Al−Mn合金は、凝固収縮率が約3%
と高い(因に、鋳鉄のそれは約0.9%である)う
えに、変形能に乏しい(約600℃以下での伸び
率・絞り率は殆どゼロに近い)ため、凝固過程に
おける割れ感受性が大きく、従つて前記のように
溶湯中に非金属介在物や湯じわの原因となる酸化
皮膜が混在していると、冷却凝固過程での鋳造品
の割れの発生が著しく助長される。 また、冷却凝固過程での割れの発生をみなかつ
たとしても、非金属介在物や湯じわを多く内包す
る鋳造品ビレツトは、その後の塑性加工や熱処理
において、割れが発生し易く、機械的性質等にも
劣る。 この対策として、Al−Mn合金を金型鋳造する
場合は、第4図に示すように、押湯部11の大き
い金型1を使用し、溶湯の鋳込み量を多くして鋳
型内の溶湯熱量を富化し、併せて鋳型を300〜500
℃に予熱しておくことにより、溶湯の凝固を遅延
させ、非金属介在物や酸化皮膜等が押湯部に浮上
し易いようにしている。しかし、押湯部を大きく
し(その大きさは、製品部12と同程度かそれよ
り大である)、鋳込み量を多くしているので、鋳
造歩留りは通常40〜50%程度と極めて低い。しか
も、そのような手当を施しても、非金属介在物や
湯じわ等の低減・防止効果は十分でなく、鋳造
後、表層部の湯じわの除去等に要する機械加工代
を大きくとらねばならず、機械加工に多大のコス
トを要しているのが実情である。 そのほかの対策として、金型の代わりにロスト
ワツクス鋳型を使用し、鋳型を600〜1200℃の高
温度に予熱して鋳造を行う方法、あるいは鋳型の
上部にストレート(金属製または耐火物製のメツ
シユ)を置き、溶湯をストレーナに通し、非金属
介在物等を濾し取つて鋳型内に鋳込む方法などが
採用されているが、いずれも満足すべき効果は得
難い。 本発明は、上記問題点を解決するための改良さ
れた鋳造方法を提供しようとするものである。 〔問題点を解決するための手段および作用〕 本発明の易酸化性合金の鋳造方法は、鋳型の周
囲に、鋳型の鉛直軸心を回転中心とする回転磁界
を形成する電磁撹拌装置を配置しておき、鋳型内
に鋳込まれた溶湯が一定の温度範囲にある間に、
電磁撹拌装置により与えられる回転磁界により、
溶湯を撹拌するようにしたことを特徴とする。 第1図は本発明の実施態様の基本例を示す。鋳
型1の側部には、その頂部から底部にわたる電磁
撹拌装置2が設置されており、鋳型1内に鋳込ま
れた溶湯Mは、電磁撹拌装置2により与えられる
回転磁界により矢符に示す回転運動を生起するよ
うになつている。 第2図および第3図は、他の実施態様を示して
いる。第2図に示す例は、電磁撹拌装置2を鋳型
1に沿つて昇降動するように鋳型の底部に配置し
ておき、鋳型1内への溶湯Mの鋳込みに追従して
電磁撹拌装置2を上方に移動させていくことによ
り、鋳型内の溶湯に下部から順次上方へと矢符の
回転運動を与えるようにしたものである。また、
第3図に示した例は、鋳型1の側部に2基の電磁
撹拌装置2,2を、それぞれ独立に昇降動するよ
うに配設し、鋳型1内への鋳込み途中または鋳込
み後にかけて、撹拌させようとする位置に電磁撹
拌装置2,2を移動させてその部分の溶湯に矢符
の回転運動を与えるようにしたものである。 本発明方法における鋳型内の溶湯の撹拌は、撹
拌作用を実効あらしめるために、溶湯の凝固点
(m.p.)+160〜180℃の温度範囲において開始する
と共に、溶湯温度が、m.p.+40〜60℃に降下する
までの間行われ、その温度域において停止するこ
とを要する。 また、回転磁界の回転速度および磁界の強さ等
は、目的とする鋳造品の形状、合金特性等にもよ
るが、例えば鋳型の中心軸での磁界強さを320G
とすることにより好結果を得ることができる。 使用される鋳型は、非磁性の金型のほか、砂
型、黒鉛型、セラミツクシエル鋳型等であつてよ
いことは言うまでもない。なお、鋳型1内の回転
運動に伴い、その回転反動として鋳型が回転揺動
すると、湯じわ等の欠陥を誘発するおそれがある
ので、鋳型の適宜の個所(例えば、底部)に回転
防止治具を取付けることが好ましい。 〔作用〕 鋳型内に鋳込まれた溶湯は回転磁界の撹拌作用
により、非金属介在物や巻き込まれた酸化皮膜の
押湯部への浮上分離が促進される。 また、溶湯は撹拌されることにより、その凝固
速度が遅延し、流動状態がより長い時間保たれる
ことにより、非金属介在物が酸化皮膜の浮上分離
が促される。 更に、溶湯が撹拌されると、その内・外部間の
温度差が緩和され、温度勾配が緩やかになり、且
つ上記のように凝固速度が緩慢化する結果、鋳造
品内の引け巣の発生が抑制される。 しかも、金型鋳造の場合にあつても、鋳型の側
壁面からの柱状晶の生成・成長が阻止されるの
で、得られる鋳造製品は、従来のように柱状晶の
発達したマクロ組織と異なり、内・外部とも均一
な粒状組織となる。 なお、本発明方法において、回転磁界による溶
湯撹拌時の溶湯温度を前記のように特定したの
は、実施例にも示したように、撹拌による上記諸
効果を確保するためであり、撹拌の開始または停
止のタイミングを失すると、撹拌効果が不十分と
なつたり、また撹拌作用により却つて鋳造品質が
悪化することもあるからである。 〔実施例〕 第1図に示す鋳造装置において、30Al−70Mn
合金溶湯(凝固点:1230℃)を、耐熱鋼製金型
(内径:60φ、深さ:150l、側面肉厚:35t(mm))
に鋳込み、電磁撹拌装置(極数:2、電源周波
数:60Hz)による溶湯撹拌を行つて鋳造品を得
た。鋳造条件および鋳造製品性状を第1表に示
す。表中、「磁界強さ」は磁界の回転中心におけ
る磁束密度であり、「撹拌開始温度」「撹拌停止温
度」は、溶湯の凝固点に対する温度を示す。試番
(No.)1〜30発明例、No.10〜14は比較例であり、
比較例No.14は、電磁撹拌を行わず、第4図に示す
金型を用いた従来例である。 第5図〔〕および〔〕は本発明例の試番2
より得られた鋳造品のミクロ組織であり、同図
〔〕のaは製品中央部における非金属介在物、
〔〕におけるbは製品表層部の湯じわを示して
いる。また、第6図〔〕,〔〕は比較例の試番
14(従来法、電磁撹拌なし)による鋳造品のミ
クロ組織である。 第1表に示すように、本発明例における鋳造品
は健全な品質を有しており、第5図〔〕〔〕
(発明例)と第6図〔〕〔〕(従来例)との比
較からも明らかなように、非金属介在物a、湯じ
わbともに極めて軽微であり、従来法による鋳造
品質ととの間に歴然たる改善効果が認められる。 発明例No.1〜3の鋳造歩留りは55〜58%であ
り、従来法における鋳造歩留り(約45%)に比
し、約10%高い。 また、発明例No.1〜3の鋳造品は、いずれも柱
状晶の生成・成長は殆どなく、内・外部にわたつ
て均質な粒状晶組織を有していることが観察され
た。 他方、比較例No.10〜13は、電磁撹拌を行つたに
も拘らず、その開始および停止のタイミングが不
適切なため、引け巣、湯じわ等の鋳造欠陥が生
じ、いずれの品質も発明例(No.1〜3)に及ばな
い。なお、比較例No.10,11は、撹拌停止時の溶湯
温度が、凝固温度に近似しているため、溶湯の回
転速度を低下させるなどの措置をとらないと、押
湯部のみならず、製品部まで、空洞状態の著しい
引け巣欠陥が生じる。また、比較例No.12,13につ
いては、溶湯温度が高い状態で、撹拌を停止する
と、一般的な置注鋳造法と類似した結果となり、
回転力により浮上しつつあつたスラグ等を巻き込
んだまま冷却凝固することになり、所期の目的を
達し得ないこととなる。
〔発明の効果〕
本発明方法によれば、溶湯内に生成・混入する
非金属介在物が酸化皮膜等の浮上分離が促進され
るので、Al−Mn合金、Al,Ti等を多量に含む合
金等、易酸化性合金の鋳造において、上記不純分
に因る鋳造欠陥の発生を抑制し、健全性にすぐれ
た鋳造品を得ることができる。従つて、鋳造品ビ
レツトの塑性加工や熱処理における割れの発生等
の問題も解消される。 また、引け巣の発生も少なく、鋳造歩留りが向
上するほか、湯じわ等の欠陥を除去するための機
械加工代が少なくてすみ、製造コストの低減効果
が得られる。 なお、従来法で得られる鋳造品のように柱状晶
が鋳型壁面に直角方向に成長発達した組織を有す
るものである場合、柱状晶の方向に対して直角方
向の塑性加工を行うと、その粒界にそつて割れが
発生し易いが、本発明方法により得られる鋳造品
は均質な粒状晶組織を有しているので、そのよう
な塑性加工上の問題も解消されると共に、機械的
性質の向上も期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図はそれぞれ本発明の鋳造法の例
を示す模式的断面説明図、第4図は従来の鋳造法
を示す模式的断面説明図、第5図および第6図
は、鋳造金属の組織を示す図面代用顕微鏡写真
(いずれも、×50)である。 1:鋳型、2:電磁撹拌装置、M:溶湯、a:
非金属介在物、b:湯じわ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 周囲に電磁撹拌装置が配置された鋳型に、易
    酸化性合金溶湯を鋳込み、鋳型の鉛直軸心を中心
    とする回転磁界による溶湯の撹拌を、凝固点+
    160〜180℃の温度範囲で開始し、凝固点+40〜60
    ℃の温度に降下するまで継続することを特徴とす
    る易酸化性合金の鋳造方法。
JP8744086A 1986-04-15 1986-04-15 易酸化性合金の鋳造方法 Granted JPS62244566A (ja)

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JP8744086A JPS62244566A (ja) 1986-04-15 1986-04-15 易酸化性合金の鋳造方法

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JP8744086A JPS62244566A (ja) 1986-04-15 1986-04-15 易酸化性合金の鋳造方法

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JPS62244566A JPS62244566A (ja) 1987-10-24
JPH031103B2 true JPH031103B2 (ja) 1991-01-09

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