JPH0675762B2

JPH0675762B2 - 圧力鋳造装置

Info

Publication number: JPH0675762B2
Application number: JP2010464A
Authority: JP
Inventors: ジヤン・シヤルボニエ; フランソワ・ゴリアール; ギイ・ラタ
Original assignee: Aluminium Pechiney SA
Current assignee: Rio Tinto France SAS
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 1994-09-28
Anticipated expiration: 2009-09-28
Also published as: FR2641721B1; JPH02274362A; FR2641721A1; EP0379453A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は圧力鋳造装置に係り、特に圧力鋳造による緻密
な独立鋳造塊を有する金属部品の製造装置に関する。

金属部品の鋳造において液体金属塊が凝固するとき容積
が減少することは当業者にとり周知のことである。従っ
てほとんどの鋳型には上記容積の減少すなわち収縮を補
償し、緻密な部品、すなわち何ら内部空孔または収縮空
孔を有しない部品が製造できるように、圧力鋳造におい
ては押し湯と呼ばれる液体金属の貯蔵だめとなる大きな
空間を供給側につくる。この解決法は、鋳造部品の形状
が比較的単純な場合は適切である。しかしながら、ほと
んどの場合、供給される液体金属が鋳型空洞に達するに
は、液体金属は注入ダクトおよび鋳込み口を通り流れる
必要があり、得られた部品の完全さを決める鋳造部品の
緻密さは、液体金属の凝固が部品−鋳込み口−ダクト−
押し湯の順に行われる場合にのみ保証され得るものであ
り、従って鋳型の設計に当っては鋳込み口およびダクト
を大きくすることが必要であり特にこれは圧搾鋳造タイ
プの圧力鋳造には実用されている方法である。

しかるに特別な配置がなされている場合においてさえ、
収縮空孔の問題は部品が独立した鋳造塊を有する場合は
依然として存在し、すなわち比較的大きな容積部分が非
常に小さな容積部分に近接して存在する場合である。実
際上、冷却速度が部品のある点と他の点で非常に異なる
場合であって、つまり他は凝固が完結しているときでも
分離した鋳造塊内はまだ液体金属部分が残っており、液
体金属が独立して存在するために、上述の方法を用いて
凝固にともなう収縮を補償することは不可能である。こ
の理由から採用される解決法は、収縮空孔現象に基づく
内部空孔をこれら鋳型塊の外部変形に置き換えるように
独立鋳造塊に鋳造的な力を加えることであり、これによ
り部品が確実に所望の緻密さを有するようにする。

上記鋳型的な力は、独立鋳造塊に面する鋳型の壁内に開
口を貫通しその中に可動部分を設け、これに圧力を加え
て所望の外部変形を生ずるように可動部を移動させるこ
とで生じさせる。上記部分の移動は、鋳造機械内の一部
であるかまたは外部の液圧ジャッキつまり機械の流体力
学装置または別途の外部装置により行われる。

しかしながらこの解決法にも実際にはその周囲の事情に
より鍛造される独立鋳造塊の数にも限度がある。つまり
鋳造塊の数に等しいだけのジャッキの数がなければなら
ず、その結果その構成は高度に複雑な鋳型および操作サ
イクルとなる。

本発明の目的は、緻密な独立鋳造塊を有する金属部品を
製造する圧力鋳造装置において、液体金属に圧力を加え
るための、成形操作により生じるエネルギを利用した簡
易な加圧手段を提供することにある。

本発明によれば、前述の目的は、圧力鋳造により緻密な
独立鋳造塊を有する金属部品の製造装置であって、固定
部と、固定部と協働して鋳型を構成する可動部と、固定
部及び可動部の一方に設けられ、独立鋳造塊の形状を規
定するハウジングと、ハウジングに滑動可能に収容され
ており、ハウジングを閉鎖する可動閉鎖部材と、鋳型の
中に少なくとも部分的に液体である金属を供給する供給
手段と、可動閉鎖部材を鋳型の中に向かって付勢するよ
うに設けられており、前述の金属が鋳型の中に供給され
る間に可動閉鎖部材の変位により弾性エネルギを蓄え、
前述の金属の供給終了後は前述の金属の凝固時の体積減
少に伴い可動閉鎖部材を鋳型の中に向かって変位させて
前述の金属に圧力を加えるように構成された弾性手段と
を備える圧力鋳造装置によって達成される。

本発明の装置によれば、液体金属に圧力を加えるように
構成された弾性手段を備えるので、液体金属が鋳型の中
に供給される間に可動閉鎖部材の変位により弾性手段が
弾性エネルギを蓄え得、液体金属の凝固時の体積減少に
伴い弾性手段が可動閉鎖部材を鋳型の中に向かって変位
させて液体が金属に圧力を加え得、弾性手段としては公
知の方法を使用し得、その結果液体金属に圧力を加える
ことを、成形操作により生じるエネルギを利用した簡易
な加圧手段で実施し得る。

本発明に係る装置の弾性手段は、可変形座金、コイルば
ねおよび流体圧式シリンダからなる群より選択された１
つの手段であってもよい。

本発明に係る装置のハウジングは、可動部に設けられて
いてもよい。

本発明に係る装置の弾性手段は、鋳型の壁に直接固定さ
れていてもよい。

本発明に係る装置の弾性手段は、抜き取り板を介して鋳
型の壁に間接的に固定されていてもよい。

本発明に係る装置の弾性手段は、ジャッキに固定されて
いてもよい。

本発明細書で使用する用語の圧力鋳造は、鋳型内の金属
塊を部品に凝固形成する操作を示すものであり、一方で
は液体の形で（通常の圧力鋳造の場合）または半液体の
形で（間接チキソホーミングの場合）どりらかにおい
て、ピストンを用いて鋳型内に金属を圧力下で入れるこ
とによる。ただしこの操作は凝固の過程で、鋳型の壁に
圧力を加えるジャッキにより部品を鍛造することをとも
なう（間接圧搾鋳造操作の場合）ものである。

他方では、鋳型内の空洞に直接金属を導入し、凝固の過
程で鋳型の壁に圧力を加えるジャッキを用いて部品が鍛
造操作を受けるようにすることによるもので、ただし金
属は液体であり（直接圧搾鋳造の場合）または半液体で
ある（直接的チキンホーミングの場合）。

直接でも間接でも、チキソホーミングは、明らかにチキ
ソトロピー性の合金を使用するものであり、すなわち縮
退樹枝状結晶を含む構造を有する合金であり、これが特
に成形操作に適している。

本発明に係る圧力鋳造または間接チキソホーミングの場
合の弾性手段の操作方法は次のとおりである。

休止位置では弾性手段には無応力であって可動閉鎖部材
は下りきった位置にある。空洞が金属により充満すると
可動閉鎖部材に加わる圧力は増加し、その作用で弾性手
段を圧縮する。

凝固中は、独立鋳造塊は薄い固体殻に囲まれ、液体金属
に加わる圧力の可動閉鎖部材への伝達は、止るが弾性手
段の膨張がおこり膨張力が可動閉鎖部材に加わり締切り
部材を再び下へ戻す。このように供給または鍛造操作に
より液体金属に加えられる液圧はもはや独立鋳造塊に伝
達されることはないが、独立鋳造塊が継続して受ける力
は内部空孔をなくするように働き所望の緻密さが確実に
得られるように働く。

本操作方法はチキソホーミングの場合に特に有効であ
り、というのは凝固の際の容積収縮が完全液体金属を用
いる方法より小さいからである。従って弾性手段の移動
距離も小さく高圧保持も容易である。さらに本操作方法
は直接チキソホーミングまたは圧搾鋳造にも適用でき
る。この場合には弾性手段の作用を受ける可動閉鎖部材
は鋳造ダイス型内に配置される。上記の場合のように、
ダイス型の締切りが可動閉鎖部材に圧力を加え、次に弾
性手段を圧縮し、次にこの弾性手段が力を加え、ダイス
型の薄い部分の凝固が上部部分の移動を防止して独立鋳
造塊の容積収縮を補償する。

以上まとめると、本発明によれば成形操作により生じる
エネルギを使って緻密な製造することができる。本方法
の興味深い点は、先行技術の場合のような外部エネルギ
を全く使わないこと、さらに鋳型設計も簡単で機械にも
操作サイクルにも何ら影響を与えない利点を有すること
である。

弾性手段は公知の方法例えば可変形座金（皿ばね座
金）、コイルばねまたは流体圧式シリンダにより形成で
きる。

この機械での弾性手段の場所については、異なる以下の
３種の方法により設計できる。

鋳型またはダイス型の壁内に組み込む。

または鋳型の抜き出し板に固定し、ほとんどの加圧鋳型
に見られる配置にし部品を鋳型空洞から容易に取出しで
きるようにする。この場合の操作の仕方は、上記の場合
と同じであるが、利点としては、鋳型から鋳造部品を取
出す操作において可動閉鎖部材を突出し装置として利用
することができ、これが清浄効果をあたえ、さらに金属
粒子が可動閉鎖部材用ハウジングに侵入して次の操作の
動きを止める原因となる金属粒子を排除するすることで
ある。

または圧搾鋳造機の場合に鍛造ジャッキに配置する。こ
の利点としては、弾性手段により独立鋳造塊が同じ速度
ですべてが凝固しないことによる可動閉鎖部材の移動の
相違を吸収することが可能である。各可動閉鎖部材に継
続して圧力を加えることが可能であるが、それに反して
弾性手段がない場合収縮が最小の鋳造塊のみが鍛造力を
受ける。さらにこの装置を用いると鋳造塊への供給圧よ
りも高い圧力を加えることが可能であり、可動閉鎖部材
の移動距離を制限せぬようにし、且つ所望の時に圧力を
加えることが可能である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

第１図は先行技術の実施例であり、固定部２および可動
部３により形成される鋳型１を示す。これらの隣接面
は、液体金属から独立鋳造塊５を有する部品の鋳造を可
能にする空洞４を有する。液体金属はピストン６によ
り、鋳型１の固定部２に設けられ、押し湯部９が凝固す
る空間８を形成する開口７を経て鋳型１に圧入される。
鋳型１の可動部３にハウジング10が設けられ、その中を
可動部分11が滑動し、可動部分11に方向12に加えられる
圧力作用で、内部空孔が形成させぬように液体金属が部
分的に凝固した後で独立鋳造塊５を形成する部品を圧縮
する。

第２図は本発明の一実施例であり、固定部22および可動
部23により形成される鋳型21を示す。これらの相対面が
空洞24をつくり、その中に加熱により半液体金属の材料
25となったチキソトロピー性金属のビレットを置く。材
料25はジャッキ（図示されていない）により鋳型21の可
動部23から固定部22に向って移動するように鋳型21の可
動部23に加えられた圧力により独立鋳造塊26を有する部
分の形に挿入される。独立鋳造塊26の反対側には鋳型21
の可動部はハウジング27を有し、ハウジング27内を可動
閉鎖部材28が滑動するがこれは弾性手段29に固定されて
おり、弾性手段29は止め材30により所定位置に保持され
ている。鋳型21の２つの部分がジャッキの作用で相互に
移動すると、空洞内に置かれた材料25が圧縮される。加
えられたエネルギーは少なくとも一部は可動閉鎖部材28
に伝達され弾性手段29の圧縮となって吸収される。

鋳型21の相互移動の作用下において材料25により加えら
れた圧力が、弾性手段29の膨張により弾性手段29から加
えられる圧力より小さくなると、これは特に凝固の過程
で液体金属の収縮に基づき起こるのであるが、直ちに弾
性手段29により貯えられていたエネルギが可動閉鎖部材
28に戻され、可動閉鎖部材28は接触する材料25を押し戻
すようになり、従ってその凝固過程中に材料25内に生成
しようとする内部空孔が起こらないようにさせる。

第３図および第４図は本発明の他の実施例であり、固定
部32および可動部33により形成される鋳型31を示す。こ
れらの隣接面が液体金属から独立鋳造塊35を有する部分
の鋳造用空洞34をつくり、液体金属はピストン36によ
り、鋳型31の固定部に設けられた開口37を経て鋳型31に
圧入され、ここに、鋳型31が充満した後に押し湯部39が
凝固する空間38が形成される。鋳型31の可動部33の壁に
ハウジング40が設けられ、その中を可動閉鎖部材41が滑
動するが、止め材43により所定位置に保持された弾性手
段42に対して可動閉鎖部材41は固定されている。

鋳型31に液体金属を供給するときは、液体金属により加
えられる圧力のエネルギは可動閉鎖部材41に伝達され、
第３図のように可動閉鎖部材41は上方に滑動して弾性手
段42を圧縮する。弾性手段42は該エネルギを回収し、可
動閉鎖部材41とハウジング40の底との間に環状空間44を
形成する。液体金属の部分的凝縮後で且つピストン36に
より加えられる圧力が、弾性手段42の膨張により弾性手
段42から加えられる圧力より小さくなると直ちに、弾性
手段42の貯蔵したエネルギが可動閉鎖部材41を環状空間
44の高さまで下方に押し戻し、その作用は、その場所の
液体金属表面に変形を与え、凝固過程に形成された内部
空孔を閉じるように働く。

第５図および第６図は本発明の更に他の実施例であり、
固定部52および可動部53により形成される鋳型51を示
す。これらの隣接面が液体金属から独立鋳造塊55を有す
る部分を鋳造するための空洞54をつくり、液体金属はピ
ストン56により鋳型51の固定部52に設けられた開口57を
経て鋳型51に圧入され、ここに鋳型51への充填後は押し
湯部59が凝固する空間58形成される。鋳型51の可動部53
にハウジング60が設けられ、ハウジング60は独立鋳造塊
55に面する位置にあり且つその中を可動閉鎖部材61が滑
動する。可動閉鎖部材61は弾性手段62に固定され、弾性
手段62は鋳型51の抜き取り板63内に配置され且つ止め材
64により所定位置に保持されている。

この場合、弾性手段62は鋳型51の壁内に置かれないで抜
き取り板内に置かれる点を別にすると、その操作の仕方
は第３図と第４図の場合と全く同じである。鋳型51内に
液体金属が満たされると、可動閉鎖部材61は上方に滑動
して第５図に示すように環状空間65がハウジング60の底
にできる。この空間は弾性手段62が膨張すると再び可動
閉鎖部材61により占有される。（第６図参照）第７図および第８図は、上記と同じ構成部を示すがさら
に鍛造ジャッキ71が付加された本発明の実施例であり、
そこに弾性手段72および73が組込まれている。

鋳型内に液体金属を仕込むときは、可動閉鎖部材74およ
び75は上方に滑動しそれらのハウジングの底に環状空間
76および77を形成するが、一方で可動閉鎖部材74および
75は液体金属に加えられた圧力のエネルギを弾性手段72
および73に伝達する。（第７図参照）液体金属が凝固するときは、この場合独立鋳造塊78の収
縮の方が独立鋳造塊79の収縮より大きく、弾性手段72に
加えられる圧力は弾性手段73に加えられる圧力より早く
弱まり、従って可動閉鎖部材74に圧縮エネルギも早く戻
ることになり、環状空間76も早くに再占有され、さらに
液体金属にその圧力を加えて且つ内部空孔をなくする
が、他方の環状空間77は遅れたまま引き続き存在する。

これは各独立鋳造塊78および79に含まれる収縮に差があ
るにも拘らず、部分全体としては鍛造ジャッキ71が圧縮
効果を保持するようにさせる。

本発明は、圧力鋳造、チキソフォーミングまたは圧搾鋳
造により適切な緻密さの独立鋳造塊を有する部品の製造
に広く適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術に関する鋳型の垂直断面図、第２図は
本発明の一実施例の垂直断面図、第３図および第４図
は、本発明の他の実施例の垂直断面図であって、第３図
はそのシステムの圧縮の場合に相当する図、第４図はそ
のシステムの伸長の場合に相当する図、第５図および第
６図は、本発明の更に他の実施例の垂直断面図であっ
て、第５図はシステムの圧縮の場合に相当する図、第６
図はシステムの膨張の場合に相当する図。さらに第７図
および第８図は、鍛造ジャッキが付加された本発明の実
施例の垂直断面図、第７図はシステムの圧縮の場合に相
当する図、第８図はシステムの膨張の場合に相当する図
である。 1,31,21,51……鋳型、2,22,32,52……固定部、3,11,23,
33,53……可動部、4,24,34,54……空洞、5,26,35,55,7
8,79……独立鋳造塊、6,36,56……ピストン、7,37,57…
…開口、8,38,58……空間、9,39,59……押し湯部、10,2
7,40,60……ハウジング、12……方向、25……材料、28,
41,61,74,75……可動閉鎖部材、29,42,69,72,73……弾
性手段、30,43,64……止め材、44,65,76,77……環状空
間、63……排出プレート、71……鍛造ジャッキ。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−180659（ＪＰ，Ａ) 特開平１−89848（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−35873（ＪＰ，Ａ) 特公昭54−35864（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力鋳造による緻密な独立鋳造塊を有する
金属部品の製造装置であって、固定部と、前記固定部と
協働して鋳型を構成する可動部と、前記固定部及び前記
可動部の一方に設けられ、前記独立鋳造塊の形状を規定
するハウジングと、前記ハウジングに滑動自在に収容さ
れており、前記ハウジングを閉鎖する可動閉鎖部材と、
前記鋳型の中に少なくとも部分的に液体である金属を供
給する供給手段と、前記可動閉鎖部材を前記鋳型の中に
向かって付勢するように設けられており、前記金属が前
記鋳型の中に供給される間に前記可動閉鎖部材の変位に
より弾性エネルギを蓄え、前記金属の供給の終了後は前
記金属の凝固時の体積減少に伴い前記可動閉鎖部材を前
記鋳型の中に向かって変位させて前記金属に圧力を加え
るように構成された弾性手段とを備える圧力鋳造装置。
【請求項２】前記弾性手段が可変形座金、コイルばねお
よび流体圧式シリンダからなる群より選択された１つの
手段である請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記ハウジングが前記可動部に設けられて
いる請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】前記弾性手段が前記鋳型の壁に直接固定さ
れている請求項３に記載の装置。
【請求項５】前記弾性手段が抜き取り板を介して前記鋳
型の壁に間接的に固定されている請求項３に記載の装
置。
【請求項６】前記弾性手段がジャッキに固定されている
請求項３に記載の装置。