JPH0542352A - 炭素を含む鉄系合金のダイカスト用素材及びその調製方法ならびにその使用方法 - Google Patents

炭素を含む鉄系合金のダイカスト用素材及びその調製方法ならびにその使用方法

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JPH0542352A
JPH0542352A JP22530491A JP22530491A JPH0542352A JP H0542352 A JPH0542352 A JP H0542352A JP 22530491 A JP22530491 A JP 22530491A JP 22530491 A JP22530491 A JP 22530491A JP H0542352 A JPH0542352 A JP H0542352A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 表面脱炭被覆層を形成させた炭素を含む鉄系
合金のダイカスト用素材、及び、大気中で 700℃〜1000
℃の温度範囲で20分間以上、又は水分を含む還元性雰囲
気中で 700℃〜1200℃の温度範囲で10分間以上の表面脱
炭処理を施す上記素材の調製方法、さらに、表面脱炭被
覆層は固相状態に保持されるが、内質は少なくとも固液
共存状態となる温度まで加熱し、この加熱に引き続いて
射出成形する上記素材の使用方法。 【効果】 液相量の制御が困難な成分組成を有するもの
であっても、素材表層部を溶融することなく好適なダイ
カストを行うことができるようにするもので、素材全体
を溶融してダイカストを行う方法にくらべ、製品の特
性、歩止り、生産性などの向上がはかれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、炭素を含む鉄系合金
のダイカストを行うにあたって、有利に適合するダイカ
スト用素材、及びその調製方法、ならびにその使用方法
を提案するものである。
【0002】
【従来の技術】これまでのダイカスト法としては、一般
に広く用いられているものとして、素材を溶融し、その
溶湯をひしゃく等でスリーブに注入してモールド中へ射
出する方法がある。また、素材を加熱してその一部を溶
融させ、固液共存状態にすることにより、加熱及び移送
時には全体として固体と同様の挙動を示すが、変形させ
ると全体として液体と同様の挙動を示すようにし、金型
ゲート部までは固体状で移送し、射出時には液体と同様
の流動性にしてモールド中へ射出する方法もある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来のダイカ
スト法において、溶湯をひしゃく等でスリーブに注入し
射出する方法、すなわち、射出ごとに溶解炉から一回の
射出に必要とする量の溶湯をひしゃく等でくみ出してス
リーブに注入し、プランジャーで金型まで移動させて射
出する方法では、 ・溶解炉中の溶湯表面のスカム、ひしゃく表面の被覆材
等の異物の混入、スリーブ中の溶湯の流動によるガスの
巻き込みなどがあり、製品の特性を劣化させる。 ・正確な量の溶湯をくみ出すことは困難で、溶湯量の不
足を防ぐため、射出成形に必要とする量より多い量の溶
湯をくみ出すため、歩止りが低下する。 ・ひしゃくに入った溶湯を溶解炉からスリーブまで移送
する際、溶湯をこぼさないようにするため高速で運べな
い。 などの問題がある。
【0004】一方、素材の一部を溶融させ固液共存状態
にして射出する方法では、 ・加熱及び移送中においては、固相が網状に連結し全体
としては固体と同様の挙動を示し、射出時においては、
変形により網状に連結していた固相が破壊して固相の粒
が液体中に浮遊し、全体として液体と同様の挙動を示す
ようにするためには、液相量の好適範囲(50〜70wt%)
があり、これを制御することが難しい。すなわち、上記
の好適な液相量を確保するためには、その素材の状態図
から液相量が好適範囲内になる温度範囲を読み取り、そ
の温度範囲内に加熱すればよいわけであるが、炭素鋼、
鋳鉄など鉄系材料の場合、その成分組成によっては固相
線と液相線の温度差が小さく、そのため上記温度範囲は
極めて狭くなり、この範囲の温度に制御することが困難
になる。という問題がある。
【0005】なお、液相量が好適範囲を外れて多い場合
には、加熱中に液体として挙動し、加熱中に変形、溶解
などの現象があらわれ金型までの移送ができなくなり、
逆に少ない場合には、射出成形時に固体として挙動し、
変形抵抗が大きくなり、素材が破壊するなどして射出成
形ができなくなる。
【0006】したがって、この発明は、上記した問題点
を有利に解決し、ダイカストを支障なく行うことができ
る新しい考えに立脚した炭素を含む鉄系合金のダイカス
ト用素材、及びその調製方法、ならびにその使用方法を
提案することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、素材の表面
を融点の高い成分組成で覆う、すなわち、表面脱炭被覆
層を形成させることにより、内質が溶融状態になって
も、あたかも液状の素材が表面脱炭被覆層の容器内に入
ったような状態にすることにより、移送及び射出を支障
なく実施できるようにしようとするものである。
【0008】すなわち、この発明の要旨は、塊状であっ
て、そのまわりに表面脱炭被覆層を形成させて成る炭素
を含む鉄系合金のダイカスト用素材(第1発明)であ
り、
【0009】また、炭素を含む鉄系合金に、大気中で 7
00℃以上、1000℃以下の温度範囲の加熱のもとに、20分
間以上の表面脱炭処理を施すか、または、水分を含む還
元性雰囲気中で 700℃以上、1200℃以下の温度範囲の加
熱のもとに、10分間以上の表面脱炭処理を施す炭素を含
む鉄系合金のダイカスト用素材の調製方法(第2,第3
発明)であり、さらに、炭素を含む鉄系合金のダイカス
ト用素材を、その表面脱炭被覆層が固相状態に保持され
るが、内質で少なくとも固液共存状態となる温度まで加
熱し、この加熱に引き続いてモールド中へ射出成形する
上記ダイカスト用素材の使用方法(第4発明)である。
【0010】ここに、上記表面脱炭処理は、表面脱炭処
理を単独で施してもよく、表面脱炭処理と射出のための
加熱を連続させてもよい。
【0011】
【作用】この発明をさらに詳しく以下に述べる。この発
明の最大の特徴は、塊状の素材の表面に融点の高い炭素
含有量の少ない表面脱炭被覆層を形成させ、内質が溶融
状態になっても、液状の素材が表面脱炭被覆層の容器に
入った状態になるようにするものである。
【0012】かくすることにより、表面脱炭被覆層は溶
融した素材の容器として機能し、加熱装置から金型のゲ
ート部まで固体と同様に移送でき、かつ、内質を酸化、
ガスの巻き込み、異物による汚染から保護する。そし
て、この表面脱炭被覆層は射出時には射出力により破壊
され、全体として液体と同様の流動性を示し射出成形を
容易にする。
【0013】なお、表面脱炭被覆層は射出時にゲート部
を通過するときに破壊され製品に混入した状態になる
が、脱炭層自体はじん性に富み内質非脱炭部と密着する
ので製品の材質に対する影響は少ない。
【0014】したがって、固液共存状態で射出成形を行
うこれまでの方法においては、前記したように液相量を
好適範囲内に制御することは困難であったが、上記によ
れば、その液相量の好適範囲の下限以上(50wt%以上)
とすることでよく、その上限を規制することがなくなる
ため制御が容易となり、好適な射出成形を行うことがで
きる。
【0015】つぎに、上記表面脱炭被覆層を形成する表
面脱炭処理方法について述べる。室温で、射出1回に必
要な量の大きさに切断した丸棒などを用いて、射出のた
めの加熱に先立って大気中で加熱して表面脱炭処理を施
す。加熱温度が 700℃未満では十分な厚さの表面脱炭層
が生成しなく、1000℃を超えると表面の酸化が著しくな
るので適当でない。また、保持時間が20分間未満では十
分な厚さの表面脱炭層が形成されない。したがって、大
気中での表面脱炭処理は、その温度を 700℃以上、1000
℃以下とし、その保持時間を20分間以上とする。
【0016】なお、上記表面脱炭処理は、これを施して
一度冷却してからあらためて射出のための加熱を行うこ
とはもちろんのこと、表面脱炭処理と射出のため加熱を
連続して行うこともよい。すなわち、大気中で 700℃〜
1000℃の温度範囲で20分間以上かけて加熱し、引き続い
て射出温度まで加熱して射出してもよい。
【0017】一方、大気中での加熱では、1000℃以下の
温度でも脱炭層の外側に若干の酸化層ができるが、この
酸化層の形成を防止したい場合など、水分を含む還元性
雰囲気中で加熱することでよい。
【0018】この場合、700 ℃未満の温度では十分な厚
さの表面脱炭層が生成しなく、1200℃超えでは加熱中の
素材の変形が大きくなり適当でない、また、保持時間が
10分間未満では十分な厚さの表面脱炭層が形成されな
い。したがって、水分を含む還元性雰囲気中での表面脱
炭処理は、その温度範囲を 700℃以上、1200℃以下と
し、その保持時間を10分間以上とする。
【0019】
【実施例】この発明の適合例及び比較例について、ダイ
カストを試みた結果を以下に列記する。
【0020】なお、上記に用いたダイカスト成形機の主
要諸元は以下の通りである。 型締力 : 425t ダイストローク: 560mm 射出力 :3〜53t プランジャーストローク: 595mm 射出速度 :0.01〜5.00m/sec
【0021】 適合例1 C:3wt%及び Si : 2wt%、Mn:0.5 wt%を含有する
鋳鉄の丸棒(長さ:70mm、直径 : 60 mm) を、大気中
で、800 ℃の温度で 120分間の加熱後、室温まで冷却す
る表面脱炭処理を施した。ついで、上記表面脱炭処理を
施した素材を高周波で室温から1230℃ (液相量82wt%)
まで15分間で加熱し、火ばしでつかんでスリーブに装入
し、プランジャーで金型ゲート部まで押し込みモールド
中へ射出成形を試みた。この結果、素材は火ばしでつか
むことができ、正常な射出ができた。
【0022】 適合例2 上記と同様の丸棒を用いて、大気中で室温から1230℃
(液相量82wt%)まで30分間で加熱し (700 ℃から1000
℃までの加熱時間25分間) 、火ばしでつかんでスリーブ
に装入し、プランジャーで金型ゲート部まで押し込みモ
ールド中へ射出成形を試みた(表面脱炭処理と射出のた
めの加熱を連続して行ったもの) 。この結果、素材は火
ばしでつかむことができ、正常な射出ができた。
【0023】 適合例3 適合例1と同様の丸棒を用いて、窒素:80 Vol%、水素
: 15Vol %及び水:5 Vol%のガス雰囲気中で、1100
℃の温度で20分間の加熱後、室温まで冷却する表面脱炭
処理を施した。ついで、上記表面脱炭処理を施した素材
を高周波で室温から 1230 ℃ (液相量82wt%) まで15分
間で加熱し、火ばしでつかんでスリーブに装入し、プラ
ンジャーで金型ゲート部まで押し込みモールド中へ射出
成形を試みた。この結果、素材をつかむことができ、正
常な射出ができた。
【0024】 適合例4 適合例1と同様の丸棒を用いて、大気中で、700 ℃の温
度で20分間の加熱後、室温まで冷却する表面脱炭処理を
施した。ついで、上記表面脱炭処理を施した素材を高周
波で室温から1230℃ (液相量82wt%) まで10分間で加熱
し、火ばしでつかんでスリーブに装入し、プランジャー
で金型ゲート部まで押し込みモールド中へ射出成形を試
みた。この結果、素材は火ばしでつかむことができ、正
常な射出ができた。
【0025】 適合例5 適合例1と同様の丸棒を用いて、大気中で、1000℃の温
度で60分間の加熱後、室温まで冷却する表面脱炭処理を
施した。ついで、上記表面脱炭処理を施した素材を高周
波で室温から1230℃ (液相量82wt%) まで10分間で加熱
し、火ばしでつかんでスリーブに装入し、プランジャー
で金型ゲート部まで押し込みモールド中へ射出成形を試
みた。この結果、素材は火ばしでつかむことができ、正
常な射出ができた。
【0026】 適合例6 適合例1と同様の丸棒を用いて、窒素:80 Vol%、水
素:15 Vol%及び水:5Vol %のガス雰囲気中で、700
℃の温度で10分間の加熱後、室温まで冷却する表面脱炭
処理を施した。ついで、上記表面脱炭処理を施した素材
を高周波で室温から1230℃(液相量82wt%) まで10分間
で加熱し、火ばしでつかんでスリーブに装入し、プラン
ジャーで金型ゲート部まで押し込みモールド中へ射出成
形を試みた。この結果、素材は火ばしでつかむことがで
き、正常な射出ができた。
【0027】 適合例7 適合例1と同様の丸棒を用いて、窒素:80 Vol%、水
素:15 Vol%及び水:5Vol %のガス雰囲気中で、1200
℃の温度で60分間の加熱後、室温まで冷却する表面脱炭
処理を施した。ついで、上記表面脱炭処理を施した素材
を高周波で室温から1230℃(液相量82wt%) まで10分間
で加熱し、火ばしでつかんでスリーブに装入し、プラン
ジャーで金型ゲート部まで押し込みモールド中へ射出成
形を試みた。この結果、素材は火ばしでつかむことがで
き、正常な射出ができた。
【0028】 適合例8 ほぼ共晶組成になるC:4wt%及び Si : 2wt%を含有
する丸棒(長さ:70mm、直径 : 60 mm) を、大気中で、
800 ℃の温度で60分間の加熱後、室温まで冷却する表面
脱炭処理を施した。ついで、上記表面脱炭処理を施した
素材を高周波で室温から 1160 ℃ (液相量 100wt%) ま
で10分間で加熱し、火ばしでスリーブに装入し、プラン
ジャーで金型ゲート部まで押し込みモールド中へ射出成
形を試みた。この結果、素材は火ばしでつかむことだで
き、正常な射出ができた。
【0029】 比較例1 適合例1と同様の丸棒を表面脱炭処理を施すことなく、
高周波で室温から1230℃(液相量82wt%)まで10分間で
加熱し、火ばしでつかみスリーブに装入しようとした
が、素材は柔らかすぎて火ばしでつかめなかった。
【0030】以上、表面脱炭被覆層を形成さたこの発明
の適合例は、その内部の液相率が70wt%を超えても(溶
融状態を含む)、火ばしでかつんでスリーブに装入して
金型ゲート部まで移送することができ、正常な射出を行
うことができることを示している。
【0031】
【発明の効果】この発明は、塊状の炭素を含む鉄系合金
のダイカスト用素材表面に融点の高い表面脱炭被覆層を
形成させることにより、共晶鋳鉄に代表される液相量の
制御が特に困難な成分組成を有するものであっても、素
材表層部を溶融することなく好適なダイカストを行うこ
とができるようにするものであって、素材全体を溶融し
てダイカストを行う方法にくらべ、 a.溶湯への異物の混入、ガスの巻き込みがないので製
品の品質特性が向上する。 b.ひしゃくで溶湯をくみとることにくらべ丸棒を切断
する方法は正確な量の素材が得られるので歩止りを向上
できる。 c.素材を金型に入れる直前まで固体状で取扱えるので
自動化が容易で生産性を向上できる。 などの特長を有し、炭素を含む鉄系合金のダイカストに
有利に適用できる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塊状であって、そのまわりに表面脱炭被
    覆層を形成させて成る炭素を含む鉄系合金のダイカスト
    用素材。
  2. 【請求項2】 炭素を含む鉄系合金に、大気中で 700℃
    以上、1000℃以下の温度範囲の加熱のもとに、20分間以
    上の表面脱炭処理を施すことを特徴とする炭素を含む鉄
    系合金のダイカスト用素材の調製方法。
  3. 【請求項3】 炭素を含む鉄系合金に、水分を含む還元
    性雰囲気中で 700℃以上、1200℃以下の温度範囲の加熱
    のもとに、10分間以上の表面脱炭処理を施すことを特徴
    とする炭素を含む鉄系合金のダイカスト用素材の調製方
    法。
  4. 【請求項4】 炭素を含む鉄系合金のダイカスト用素材
    を、その表面脱炭被覆層が固相状態に保持されるが、内
    質で少なくとも固液共存状態となる温度まで加熱し、こ
    の加熱に引き続いてモールド中へ射出成形することを特
    徴とする炭素を含む鉄系合金のダイカスト用素材の使用
    方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7344187B2 (en) 2005-10-14 2008-03-18 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. Structure for installing protection member and working machine including the same
EP1941959A1 (en) 2002-03-29 2008-07-09 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Billet, horizontal continuous casting process, and thixocasting process
KR101108599B1 (ko) * 2003-11-10 2012-01-31 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 캡 지지대
JP2015077613A (ja) * 2013-10-17 2015-04-23 有限会社ティミス 鋳造用金属塊状体

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