JPH06210422A - 半凝固金属の均一組織化成形方法 - Google Patents
半凝固金属の均一組織化成形方法Info
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- JPH06210422A JPH06210422A JP1947993A JP1947993A JPH06210422A JP H06210422 A JPH06210422 A JP H06210422A JP 1947993 A JP1947993 A JP 1947993A JP 1947993 A JP1947993 A JP 1947993A JP H06210422 A JPH06210422 A JP H06210422A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半凝固金属からの金型成形による均一化した
組織の成形品を得る。 【構成】 固液共存状態の素材を下記式に示す温度（Ｔ
K ) の金型へ供給して成形する。 【数１】
組織の成形品を得る。 【構成】 固液共存状態の素材を下記式に示す温度（Ｔ
K ) の金型へ供給して成形する。 【数１】
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固液共存状態の素材
を金型へ供給して成形を行う方法に関するもので、半凝
固金属の均一組織化成形方法を提案するものである。
を金型へ供給して成形を行う方法に関するもので、半凝
固金属の均一組織化成形方法を提案するものである。
【０００２】固液共存状態からのダイカスト、スクイズ
キャストなどでは、素材をその一部が溶融する温度まで
加熱して金型へ供給し成形する。このような素材はその
一部が溶融した状態では網状に連結した固相の隙間に液
相が保持され全体として固体状で加熱した位置から金型
まで移動させることができ、金型により大きな力がかけ
られると網状の固相は破壊して細かい破片となり全体が
液状となり金型キャビティ内に充満させることができ
る。そしてこの網状の固相が破壊された固液混相状態で
は液相と同様の流動性を示すため複雑な形状の金型にも
適用できる。
キャストなどでは、素材をその一部が溶融する温度まで
加熱して金型へ供給し成形する。このような素材はその
一部が溶融した状態では網状に連結した固相の隙間に液
相が保持され全体として固体状で加熱した位置から金型
まで移動させることができ、金型により大きな力がかけ
られると網状の固相は破壊して細かい破片となり全体が
液状となり金型キャビティ内に充満させることができ
る。そしてこの網状の固相が破壊された固液混相状態で
は液相と同様の流動性を示すため複雑な形状の金型にも
適用できる。
【０００３】このような固液共存域からの成形は、溶湯
からの成形にくらべ、 溶湯より温度が低く、凝固潜熱も少ない。したがっ
て、金型に対する熱負荷が少なく、溶湯では金型の耐熱
性の制約上工業的にはダイカストできない鉄系材料のダ
イカストが可能である。また、凝固に要する時間が少な
く生産性が向上する。
からの成形にくらべ、 溶湯より温度が低く、凝固潜熱も少ない。したがっ
て、金型に対する熱負荷が少なく、溶湯では金型の耐熱
性の制約上工業的にはダイカストできない鉄系材料のダ
イカストが可能である。また、凝固に要する時間が少な
く生産性が向上する。
【０００４】 素材の一部が固相であるため凝固収縮
が少なく、成形品の寸法精度が向上する。などの特長を
有し、そのほかにも、介在物、内部欠陥などの減少によ
る材質特性の向上、歩止りの向上などもある。
が少なく、成形品の寸法精度が向上する。などの特長を
有し、そのほかにも、介在物、内部欠陥などの減少によ
る材質特性の向上、歩止りの向上などもある。
【０００５】したがって、固液共存域からの鋳造は種々
の長所を有していることから、その製造技術の確立が望
まれている。
の長所を有していることから、その製造技術の確立が望
まれている。
【０００６】
【従来の技術】固液共存状態の素材を金型内へ供給し成
形すると表面近傍には固相がなく液相のみとなり、内部
は固相と液相が入交じった状態となる現象がある。この
現象は、ダイカスト、スクイズキャスト、及びロール鋳
造等、金型やロールなどを用いる半凝固金属の成形加工
において見られる。
形すると表面近傍には固相がなく液相のみとなり、内部
は固相と液相が入交じった状態となる現象がある。この
現象は、ダイカスト、スクイズキャスト、及びロール鋳
造等、金型やロールなどを用いる半凝固金属の成形加工
において見られる。
【０００７】一方、多元系の合金では固液共存状態での
固相と液相では合金成分の含有量が異なるのが通常であ
る。したがって、半凝固金属から製造される成形品は、
液相のみが凝固した表層部と固液混相状態で凝固した内
部では合金成分の含有量が異なったものになる。
固相と液相では合金成分の含有量が異なるのが通常であ
る。したがって、半凝固金属から製造される成形品は、
液相のみが凝固した表層部と固液混相状態で凝固した内
部では合金成分の含有量が異なったものになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記した
問題点を有利に解決し、固液混相状態における固相と液
相とが一様に分散した状態で凝固した均一組織化した半
凝固金属の成形方法を提案することを目的とする。
問題点を有利に解決し、固液混相状態における固相と液
相とが一様に分散した状態で凝固した均一組織化した半
凝固金属の成形方法を提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】種々検討の結果、金型の
温度が組織の均一化に大きく影響することを見出し、こ
の発明を達成したものである。
温度が組織の均一化に大きく影響することを見出し、こ
の発明を達成したものである。
【００１０】すなわち、この発明の要旨は、固液共存状
態の素材を下記式に示す温度（ＴK) に予熱保持した金
型へ供給して成形を行い、固相粒子が液相中への均一分
散を経る凝固制御を施すことを特徴とする半凝固金属の
均一組織化成形方法。
態の素材を下記式に示す温度（ＴK) に予熱保持した金
型へ供給して成形を行い、固相粒子が液相中への均一分
散を経る凝固制御を施すことを特徴とする半凝固金属の
均一組織化成形方法。
【数２】 である。
【００１１】
【作用】この発明に至った経緯とその作用について述べ
る。金型に固液共存域の素材を供給して成形する際、冷
却速度が早いと、液相のみの成形体表層部が急速に冷却
凝固し、成形体の表層部は液相のみが凝固した組織とな
る。一方、その内部は固液混相の凝固した組織であるこ
とから、表層部と内部の組織は不均一なものになる。
る。金型に固液共存域の素材を供給して成形する際、冷
却速度が早いと、液相のみの成形体表層部が急速に冷却
凝固し、成形体の表層部は液相のみが凝固した組織とな
る。一方、その内部は固液混相の凝固した組織であるこ
とから、表層部と内部の組織は不均一なものになる。
【００１２】このような問題を解決するため，金型内成
形体表層部の凝固を遅らせることを検討した。その結
果、固液共存状態の素材供給前に金型を予熱しておき、
金型と固液混相状態の材料が接したときの界面温度を材
料の固相線温度以上になるようにして、材料が金型に接
してから凝固するまでの時間を長くすることにより、こ
の時間内で内部の固相の一部が表層部に移動し全体が均
一な固液混相状態となったのち凝固する、すなわち均一
化した組織が得られることを見出した。
形体表層部の凝固を遅らせることを検討した。その結
果、固液共存状態の素材供給前に金型を予熱しておき、
金型と固液混相状態の材料が接したときの界面温度を材
料の固相線温度以上になるようにして、材料が金型に接
してから凝固するまでの時間を長くすることにより、こ
の時間内で内部の固相の一部が表層部に移動し全体が均
一な固液混相状態となったのち凝固する、すなわち均一
化した組織が得られることを見出した。
【００１３】そして上記の金型温度（ＴK ) は伝熱計算
から〔数２〕のようになる。
から〔数２〕のようになる。
【００１４】したがって、金型を上記式に示す温度（Ｔ
K ) に予熱して、固液共存状態の素材の成形を行えば、
材料が金型に充満後、表層部への固相粒の移動があって
全体が均一化した組織、すなわち均一化した成分組成の
成形品が得られることになる。
K ) に予熱して、固液共存状態の素材の成形を行えば、
材料が金型に充満後、表層部への固相粒の移動があって
全体が均一化した組織、すなわち均一化した成分組成の
成形品が得られることになる。
【００１５】
【実施例】4.5 mass％ Cu のAl合金を 626℃ (固相率：
0.7 ）の固液共存域に加熱し、図１に示す寸法諸元のＳ
ＫＤ61の金型へ供給して成形し、その成形状況及び成形
品の組織を調査した。
0.7 ）の固液共存域に加熱し、図１に示す寸法諸元のＳ
ＫＤ61の金型へ供給して成形し、その成形状況及び成形
品の組織を調査した。
【００１６】ここに図１において、１は成形品、２は上
金型、３は下金型であり、下金型３に素材を供給したの
ち直ちに上金型２を押込み成形品１を得る。
金型、３は下金型であり、下金型３に素材を供給したの
ち直ちに上金型２を押込み成形品１を得る。
【００１７】上記成形条件としては、上金型２の押込み
速度及び金型（上下金型２及び３）の温度を変えて行っ
たもので、これらの条件と調査結果を表１にまとめて示
す。
速度及び金型（上下金型２及び３）の温度を変えて行っ
たもので、これらの条件と調査結果を表１にまとめて示
す。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１から明らかなように試料 No.１〜３の
この発明の適合例は、材料は金型キャビティ内へ充満
し、均一化した組織の成形品が得られているのに対し、
試料 No.４及び５の比較例では表層部に固液共存状態に
おいて固体であった固相粒の組織は見られなく液相の凝
固組織のみで表層部と内部とが不均一な組織となってい
る。
この発明の適合例は、材料は金型キャビティ内へ充満
し、均一化した組織の成形品が得られているのに対し、
試料 No.４及び５の比較例では表層部に固液共存状態に
おいて固体であった固相粒の組織は見られなく液相の凝
固組織のみで表層部と内部とが不均一な組織となってい
る。
【００２０】また表１に示した試料 No.２のこの発明の
適合例と試料 No.４の比較例の成形部品の金属組織写真
をそれぞれ図２及び図３に示す。なお、これらの金属組
織写真において白く見える部分が固液共存状態では固相
であった部分（銅の含有量が少ない）で、黒く見える部
分が固液共存状態では液相であった部分（銅の含有量が
多い）である。これらの写真からも比較例では不均一な
組織を示しているのに対し、適合例では均一化した組織
を示していることがわかる。
適合例と試料 No.４の比較例の成形部品の金属組織写真
をそれぞれ図２及び図３に示す。なお、これらの金属組
織写真において白く見える部分が固液共存状態では固相
であった部分（銅の含有量が少ない）で、黒く見える部
分が固液共存状態では液相であった部分（銅の含有量が
多い）である。これらの写真からも比較例では不均一な
組織を示しているのに対し、適合例では均一化した組織
を示していることがわかる。
【００２１】
【発明の効果】この発明は、固液共存状態の素材を金型
へ供給して成形する際、金型の予熱温度を限定すること
により均一化した組織の成形品を得るものであって、半
凝固金属の成形方法とし有利に活用できる。
へ供給して成形する際、金型の予熱温度を限定すること
により均一化した組織の成形品を得るものであって、半
凝固金属の成形方法とし有利に活用できる。
【図１】実施例で用いた金型の寸法諸元を示す説明図で
ある。
ある。
【図２】この発明の適合例の金属組織写真である。
【図３】比較例の金属組織写真である。
１ 成形品 ２ 上金型 ３ 下金型
フロントページの続き (72)発明者 安堂 優一 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 株式会 社レオテック内
Claims (1)
- 【請求項１】 固液共存状態の素材を下記式に示す温度
（ＴK ) に予熱保持した金型へ供給して成形を行い、固
相粒子が液相中への均一分散を経る凝固制御を施すこと
を特徴とする半凝固金属の均一組織化成形方法。 【数１】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1947993A JPH06210422A (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | 半凝固金属の均一組織化成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1947993A JPH06210422A (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | 半凝固金属の均一組織化成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06210422A true JPH06210422A (ja) | 1994-08-02 |
Family
ID=12000481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1947993A Pending JPH06210422A (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | 半凝固金属の均一組織化成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06210422A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010269329A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Olympus Corp | 非晶質合金の成形方法及び非晶質合金の成形装置 |
| WO2015053373A1 (ja) * | 2013-10-09 | 2015-04-16 | 国立大学法人東北大学 | 半凝固鋳鍛造装置及び方法並びに鋳鍛造品 |
-
1993
- 1993-01-13 JP JP1947993A patent/JPH06210422A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010269329A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Olympus Corp | 非晶質合金の成形方法及び非晶質合金の成形装置 |
| WO2015053373A1 (ja) * | 2013-10-09 | 2015-04-16 | 国立大学法人東北大学 | 半凝固鋳鍛造装置及び方法並びに鋳鍛造品 |
| US20160228946A1 (en) * | 2013-10-09 | 2016-08-11 | Tohoku University | Semisolid casting and forging device and method, and cast and forged product |
| JPWO2015053373A1 (ja) * | 2013-10-09 | 2017-03-09 | 国立大学法人東北大学 | 半凝固鋳鍛造装置及び方法並びに鋳鍛造品 |
| US10118219B2 (en) | 2013-10-09 | 2018-11-06 | Tohoku University | Semisolid casting/forging apparatus and method as well as a cast and forged product |
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