JPH07164128A

JPH07164128A - 加圧鋳造方法および装置

Info

Publication number: JPH07164128A
Application number: JP5310367A
Authority: JP
Inventors: Naomichi Yamamoto; 直道山本; Atsushi Yoshida; 淳吉田; Itsuki Hiraizumi; 一城平泉; Tooru Tono; 徹都野; Mitsuru Adachi; 充安達
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1995-06-27
Also published as: DE4444123C2; DE4444123A1; US5560419A

Abstract

(57)【要約】【目的】加圧鋳造において，熱間割れ，引け巣が発生
しない高強度で靭性を有する高品質の鋳造製品を得る。【構成】加圧鋳造を行う際に，鋳造用の溶湯を金型の
キャビティ内に充填し，凝固する溶湯に意図した高圧力
と低圧力からなるメタル加圧力をパルス的に交互に加え
るように制御し，柱状晶や偏析を生じさせないで，等軸
晶のみが生じるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，アルミニウム合金やマ
グネシウム合金等の軽金属合金等の溶湯を金型を用いて
鋳造する加圧鋳造方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より，アルミニウム合金等の軽金属
合金を金型内に鋳込んで鋳造品を得る場合は，引け巣の
発生を低減させて品質を向上させるために，溶湯を鋳込
んで溶湯の凝固が完了するまでの間，常に一定の，例え
ば６００ｋｇ／ｃｍ² のような高圧力を作用させ続けた
状態で溶湯を加圧し続ける鋳造法が採用されていた。特
に，自動車部品等のように耐圧性，高強度等の高品質が
要求される場合，高圧で鋳造する方法が最近多く用いら
れている。

【０００３】なお，鋳造品に引け巣が発生するのを防止
する方法として，例えば，特開平３−１２４３５８号公
報に記載されているように，ゲート部を介してキャビテ
ィの前にあるランナ部に振動伝達ロッドを装入し，その
振動伝達ロッドに機械的振動または超音波振動を与える
方法も知られている。

【０００４】また，特公平３−７１２１４号公報に記載
されているように，射出プランジャの根元部に起振器を
取付けて，溶湯に振動を付与する方法も知られている。
さらに，特開平２−２０７９６０号公報やＵＳＰ５２０
９０９５号公報に記載されているように，シリンダ室圧
力を変化させて加圧プランジャを時間・ストローク制御
で前進させるときに，加圧プランジャが振動しながら前
進するようにした方法も知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のような常に一定
の圧力で加圧し続ける鋳造方法の場合，特にそれが高圧
力である場合には，金型のキャビティ表面と溶湯の密着
性が良くなり，熱伝達係数が大きくなる。その結果，キ
ャビティ表面の近傍の金属組織は微細になるが，溶湯の
凝固形態は，溶湯の表面から優先的に凝固が進行し，柱
状晶が表面に生成するスキンフォーメーションタイプの
凝固形態になり易い。

【０００６】そして，溶湯の表面と直角な方向の柱状晶
が表面に沿って多数並んで発生するスキンフォーメーシ
ョンタイプの凝固形態になると，つぎに示すような問題
点が発生する。（１）凝固過程において，柱状晶の粒界もしくは各柱状
晶を構成する多数の平列した樹枝状晶の間で熱間割れが
発生しやすくなる。特に，コーナー部分には熱間割れが
多く発生しやすい。

【０００７】（２）樹枝状晶の間に排出された溶質元素
が，加圧力によって，表面層の樹枝状晶の奥の未凝固部
分に絞り出され，大きな偏析を起こし，引け巣，強度低
下の原因となる。また，樹枝状晶層の奥に帯状偏析が連
なり，その偏析部分が固い塊となっているので，脆くな
り，靭性もおちる。

【０００８】（３）金型のキャビティ表面に対応した溶
湯部分における結晶核の遊離，および，その溶湯部分の
近傍の過冷域における結晶核の生成が，共にほとんど起
こらない凝固形態のために，結晶核が少なく，結晶核が
粗大になり，強度低下の原因となる。

【０００９】なお，このように一定の高圧力を作用させ
る通常の加圧鋳造においては，その高圧力により金型壁
面における熱伝達係数が極めて大きく，金型壁面近傍の
溶湯は急激に冷却される。このため，高圧力の加圧鋳造
になる程，金型壁面の熱伝達係数が大きくなり，例え
ば，重力鋳造等のような場合に見られる鋳型壁面からの
結晶遊離は，加圧鋳造の場合，溶湯充填後の加圧時には
発生しない。すなわち，加圧鋳造の場合，溶湯充填後，
すみやかに安定な凝固殻ができる。その凝固殻を構成す
る結晶の中で，熱流方向に凝固が優先的に成長する方向
に結晶方位が向いている結晶が，すみやかに柱状晶に成
長する。

【００１０】その結果，最初に金型壁面にできた安定な
凝固殻である等軸チル晶帯，大きく成長した柱状晶，お
よび，冷却速度が金型表面程速くない内部では，溶湯が
キャビティを充填する過程で金型表面から遊離した若干
の結晶を核として成長した等軸晶からなる金属組織とな
る。なお，柱状晶を構成する樹枝状晶間に排出された溶
質元素が加圧力によって未凝固部分に絞り出されること
により，柱状晶の表面部分には，溶質元素が濃縮された
偏析ができる。

【００１１】なお，前記（１）に記載したような現象
は，例えば，ＡＺ９１等のマグネシウム合金，７×××
系合金（７０００番台ジュラルミン系合金），Ｃ７ＡＶ
（５％マグネシウム含有アルミニウム合金）等のアルミ
ニウム合金を高圧鋳造した際に見られる。また，前記
（２）に記載したような現象は，例えば，ＡＣ４Ｃ等の
高強度，高靭性を特徴とするアルミニウム合金で問題と
なり，前記（３）に記載したような現象は，例えば，Ａ
Ｚ９１等のマグネシウム合金で発生する。

【００１２】一方，特開平３−１２４３５８号公報に記
載されているような方法では，ゲート部を介してキャビ
ティの前にあるランナ部に振動伝達ロッドを装入し，振
動を与えるものであるので，薄くて溶湯が固りやすいゲ
ート部が邪魔になって，振動伝達ロッドによる振動がキ
ャビティ内の溶湯まで充分に伝わらないという欠点があ
った。

【００１３】なお，仮に，引け巣が発生しそうなキャビ
ティの中の一部に振動伝達ロッドを装入し，振動させた
としても，それは機械的振動または超音波振動を与える
ものであったので，押湯の作用もする振動伝達ロッドに
寸法的な振幅を有する位置変動を行わせるものであり，
変位させるものであった。そして，その振幅は極めて小
さいものであった。

【００１４】したがって，予め定められた特定の箇所，
すなわち，振動伝達ロッドの周辺でしか，引け巣発生の
予防を行うことができなかった。また，高圧力鋳造を行
う場合，金型の型締力も例えば，１５００トンのように
かなり大きいものとすることも多く，このような場合，
鋳造装置全体ないしは型締装置全体を振動させることは
実際上不可能である。このことは，金型や前記装置の重
量が大きいことも起因している。

【００１５】また，特公平３−７１２１４号公報に記載
されているものでは，射出プランジャ自体を振動させる
ものであるので，前記したものと同様に，薄くて狭いゲ
ート部が邪魔して，キャビティ内の溶湯に振動が充分に
伝わらない。仮に，ゲート部が少し厚く形成されたとし
ても，振動するプランジャがキャビティから離れている
ので，キャビティ内の溶湯に振動が充分に伝わらない。

【００１６】勿論，この場合も，機械的振動を与えるも
のであり，前記したものと同様に，寸法的な振幅を有す
る位置変動を行わせるものであり，変位させるものであ
る。そして，その振幅も極めて小さい。したがって，引
け巣発生を充分に予防することができないという欠点が
ある。

【００１７】また，特開平２−２０７９６０号公報やＵ
ＳＰ５２０９０９５号公報に記載されているものでは，
意図した周波数と振幅になるように加圧プランジャの駆
動力を積極的に制御するものではなく，ＰＩ制御のＰゲ
インとＩゲインを適当に選んで，自然に発生する振動を
利用するものである。そのために，キャビティ容積，加
圧プランジャ重量，シリンダ内容積等の条件で，発生す
る振動の周波数，振幅が極めて狭い範囲となるうえ，ゲ
インの設定値もキャビティ，油圧機器の条件毎に変えな
ければならず，管理が困難である。

【００１８】このような加圧プランジャによる効果を充
分に発現させるための最適条件は，射出する合金毎に異
なっており，また，かなり大きな圧力変動を必要とす
る。そのため，特開平２−２０７９６０号等記載の方法
では，充分な効果が期待できないケースが多いと考えら
れる。

【００１９】以上述べたように，溶湯に振動を付加して
射出製品の品質を改善しようとする方法はあるが，これ
らでは，制御するパラメータとして周波数もしくは周波
数と変位振幅を採用しており，振動の結果として溶湯に
付加される波動の圧力振幅を制御しようとする技術思想
はなかった。

【００２０】なお，変位や寸法的に同一の変動振幅を持
つ振動を振動伝達ロッド等に付加しても，溶湯に作用す
る圧力は変動するが，固相の晶出の程度で，すなわち，
液相の容積変化に伴って，付加される圧力変動幅は変化
する。すなわち，仮に，変位量を一定値になるように制
御したとすると，時間が経過するに従い，溶湯の凝固が
進んで液相の容積が次第に減少するので，液相の容積に
対する振動伝達ロッド等の前進で押されて減少する溶湯
の容積の割合，すなわち，歪量は次第に大きくなり，そ
れに伴い，圧力変動幅は次第に増加する。

【００２１】例えば，図１０に示すような圧力軌跡を描
くようになる。図１０において，横軸に，キャビティ内
に溶湯が鋳込まれ，ほぼ充填された直後に，振動伝達ロ
ッド等を前進させ始めて溶湯にメタル加圧力を作用させ
始めてからの経過時間ｔ（ｓｅｃ）をとり，縦軸に，溶
湯に作用するメタル加圧力Ｐ（ｋｇ／ｃｍ² ）と振動伝
達ロッドの移動ストロークＳ（ｍｍ）をとり，時間−メ
タル加圧力線図と，時間−ストローク線図を示す。

【００２２】また，固相の晶出に起因する粘度の変化
で，溶湯内を伝播する際の圧力変動幅の減衰の程度も変
化する。実際の鋳造においては，鋳造条件のばらつきの
ため，１ショット毎に充填直後の溶湯の固相率，さら
に，その後の固相の増加の程度も違ってくる。このよう
な実鋳造の状況では，意図した効果はなかなか得られな
い。

【００２３】そして，前記図１０に示すような圧力軌跡
を描くようになるため，初めに，品質の改善効果が期待
できる程度の圧力変動振幅を付加すると，凝固が進むに
従って，圧力変動は大きくなり過ぎ，熱間割れが発生す
る。逆に，熱間割れが発生しない程度の圧力変動振幅を
後期に付加しようとすると，凝固初期において効果が発
現するのに充分な圧力変動を付加できない。また，熱間
割れが発生するレベルまで圧力変動が増加した段階で振
動の付加を止めた場合，鋳造品の内部においては，品質
改善の効果が期待できない。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明においては，この
ような課題を解決し，意図した効果を得るために，メタ
ル加圧力を制御するようにした。すなわち，鋳造用の溶
湯を金型のキャビティ内に充填し，キャビティ内の溶湯
に加圧力を加える油圧シリンダに油圧力を所定の高圧力
とこの高圧力に比べて比較的に小さな所定の低圧力とを
短時間の間隔で交互に周期的に作用させるように制御し
て加えることにより，キャビティ内の凝固する溶湯に対
して所定の高圧力とこの高圧力に比べて比較的に小さな
所定の低圧力とからなるメタル加圧力を短時間の間隔で
交互に周期的に加えるようにした。なお，メタル加圧力
の圧力変動幅が意図した値になるように，フィードバッ
ク制御によって制御すると，特に良い。

【００２５】

【作用】本発明においては，キャビティ内の溶湯に高圧
力と低圧力を周期的，波状的に付加することにより，溶
湯が金型表面に押付けられる力の度合が強弱に変わり，
その結果，溶湯表面から金型表面へ熱が伝達する場合の
熱伝達係数が周期的に変わり，金型への抜熱量が周期的
に変動する。そうすると，溶湯の凝固形態は，金型のキ
ャビティ表面に面した溶湯表面だけでなく，溶湯内でも
核が発生し，凝固が進行し，その結果，等軸晶が生成す
るという，いわゆる，マッシータイプと呼ばれている凝
固形態になる。

【００２６】前記［０００９］項で述べたように，一定
の高圧力を作用させる通常の加圧鋳造においては，表面
層に沿って多数の樹枝状晶からなる柱状晶帯ができ，そ
の内部に等軸晶と偏析ができていた。

【００２７】ところが，溶湯を充填し，凝固する溶湯に
メタル加圧力を交互に周期的に加えると，溶湯に高圧力
とこの高圧力に比べて比較的に低い低圧力とが交互に波
状的に加えられることになる。このため，低圧力作用時
には，一時的に金型表面の熱伝達係数が小さくなり，凝
固時に発生した潜熱が金型表面から充分抜熱されず，溶
湯温度が部分的に上昇する。このように，金型表面近傍
のレカレンス（再輝熱。潜熱放出に伴う温度上昇）によ
って，結晶遊離および樹枝状晶の枝の溶断遊離が起こ
る。また，波状的に加えられた圧力のため，溶湯が流動
し，そのことも合いまって，結晶遊離，樹枝状晶の枝の
溶断遊離が促進される。

【００２８】そのため，表面に生成されやすかった柱状
晶ができず，鋳込製品の内面全体に微細等軸晶が生成
し，等軸晶帯のみが形成されることになる。また，等軸
晶帯に偏析ができることもない。その結果，熱間割れも
発生しないし，引け巣もほとんど発生しないし，高強度
で靭性を有する高品質の鋳込製品が得られる。

【００２９】

【実施例】図１〜図３は本発明方法を実施するための装
置の１実施例を示す縦断面図であり，図１，図２，図３
の順に作動順序を示している。図１〜図３において，１
は比較的に大きなキャビティ２を有する雌金型，３は雄
金型であり，雌金型１はその底部１ａがボルト１ｂによ
って上部本体１ｃに対して取付け取外し可能に取付けら
れている。雄金型３は上下に貫通した穴４を有し，穴４
は上から溶湯供給穴５と鋳込製品が形成される比較的に
小さなキャビティ６によって形成されている。雄金型３
は固定盤７に固定されている。この場合，固定盤７は図
示していない部材によって定位置に固定されており，し
たがって，雄金型３も定位置に静止している。

【００３０】固定盤７の上には，注湯用のスリーブ８や
じょうご９等からなる注湯装置１０がスリーブ８を溶湯
供給穴５の中に出し入れできるように上下動自在に設け
られている。また，注湯装置１０は，上昇してスリーブ
８が溶湯供給穴５に入っていない時に，横方向に移動さ
せ得るようにも設けられている。１１は可動盤等の雌金
型１の保持部材，１２は保持部材１１の下に連結したア
クチュエータであり，保持部材１１はアクチュエータ１
２の作用により上下動に移動可能に設けられている。

【００３１】アクチュエータ１２は，油圧力を制御する
ことにより，キャビティ２，６内の凝固する溶湯１３
に，所定の高圧力とこの高圧力に比べて比較的に小さな
所定の低圧力とからなるメタル加圧力を短時間の間隔で
交互に周期的に加え得るもので，図３に示すように，油
圧シリンダ１２ａとピストンロッド１２ｂと，加圧力供
給装置１４を有しており，この加圧力供給装置１４は，
溶湯１３に作用させるメタル加圧力を，例えば２５０〜
６００ｋｇ／ｃｍ² のような所定の高圧力と，例えば０
〜３００ｋｇ／ｃｍ² のようにこの高圧力よりも比較的
に低い所定の低圧力とし，この高圧力と比較的に低い低
圧力をパルス的に交互に，すなわち，周期的波状的に溶
湯１３に作用させるように，油圧シリンダ１２ａに高圧
力と低圧力とからなる作動油圧力を作用させ得るサーボ
バルブやリリーフ弁等からなる供給圧力設定変動装置１
５や，ある時間当りの加圧力変動回数（周波数）設定器
を内蔵した加圧力変動指示装置１６を有している。１７
はポンプである。

【００３２】また，雄金型３の上方には，溶湯供給穴５
に出し入れ可能な押出ピン１８を下面に取付けた部材１
９が上下動自在および横方向移動自在に設けられてい
る。２０は固定保持盤である。なお，２１は鋳造時にキ
ャビティ２の内面に接して配置しておくセラミックペー
パであり，固相が晶出しない状態で鋳造するための薄い
保温材である。なお，この実施例においては，成形品を
抜出す開口と，成形品をこの開口から軸線方向に抜出し
得るキャビティを有する金型を用い，注湯されたキャビ
ティ内の溶湯に対し，前記開口に露呈した溶湯前面にお
いて，所定のメタル加圧力を軸線方向に付加するように
している。

【００３３】つぎに，図１〜図３に沿って，作動順序を
説明する。図１に示す状態で，注湯装置１０を介してキ
ャビティ２内に溶湯１３を供給し，注湯する。図２に示
すように，キャビティ２内に溶湯１３を供給したら，注
湯装置１０を邪魔にならない位置まで移動させた後，押
出ピン１８を溶湯供給穴５の中に入れる。図２は加圧前
の状態を示す。この状態で，図３に示すように，保持部
材１１や雌金型１等を上昇させ，部材１９が固定保持盤
２０に押圧されるまで上昇させ，加圧させる。

【００３４】この時，図３に示すように，雄金型３は雌
金型１のキャビティ２内に深く入り込んだ状態となり，
溶湯１３は雄金型３のキャビティ６内に入り，押圧され
る。なお，この時，押出ピン１８の外周面のわずかなす
き間からキャビティ６内のエアが抜ける。キャビティ６
内の溶湯１３は冷却凝固して鋳込製品となる。ただし，
溶湯１３がキャビティ６内に入ったら，直ちに，アクチ
ュエータ１２内の加圧力供給装置１４を作動させ，溶湯
１３に，例えば，６００ｋｇ／ｃｍ²の高圧力と，６０
ｋｇ／ｃｍ² のような比較的に低圧力のメタル加圧力
を，例えば１０Ｈｚや１００Ｈｚで，パルス的に交互に
作用させるように，油圧シリンダ１２ａ内に高圧力と低
圧力の作動油をパルス的に交互に作用させる。

【００３５】この高圧力は例えば２５０ｋｇ／ｃｍ² 以
上で適宜設定して良いし，低圧力も設定した高圧力より
も低い圧力で適宜設定して良い。勿論，低圧力を０ｋｇ
／ｃｍ² にすることもできるし，設定高圧力に比較的に
近い圧力にすることもできる。また，高圧力と低圧力を
パルス的に加える場合，その周波数は０．５〜１０００
Ｈｚの間で適宜設定することもできる。なお，周波数が
大きすぎると装置の取付け，操作に支障が出る場合があ
るので，せいぜい１０００Ｈｚ程度にする。なお，通常
は，１０Ｈｚないしは１００Ｈｚ程度で良い。

【００３６】図４は図１〜図３に示す装置において，Ａ
Ｃ４ＣＨのアルミニウム合金を，金型温度２００℃の金
型１，３内に，注湯温度７６０℃で注入し，溶湯１３に
作用するメタル加圧力Ｐを４５０プラスマイナス１５０
ｋｇ／ｃｍ² とし，すなわち，高圧力を６００ｋｇ／ｃ
ｍ² ，低圧力を３００ｋｇ／ｃｍ² に設定し，２０Ｈｚ
のパルス状のメタル加圧力Ｐを溶湯１３に作用させた場
合の時間−加圧力曲線である。なお，図４には，参考ま
でに雌金型１の移動ストロークＳも合わせて図示した。
図４に示す時間の計時点は，図２の状態から雌金型１を
上昇させ始める時点とした。なお，例えば２０秒のよう
に所定時間，メタル加圧力をパルス状に加えたら，停止
し，雌金型１を下降させて型開きし，その時，押出ピン
１８を下降させてキャビティ６内から鋳込製品も下降さ
せる。鋳込製品を取出すときは，ボルト１ｂと底部１ａ
を取って行う。

【００３７】このようにして得られた鋳込製品の組織を
図６に示す。図６により，全面が微細な等軸晶２２にな
っていることがわかる。また，この時の金型表面に近い
部分での溶湯内の組織の変化状態を図８（ａ）〜図８
（ｃ）に拡大して示す。まず，最初の高圧力作用時に
は，溶湯１３は金型３の表面に強く押付けられ，図８
（ａ）に示すように結晶２４ができ始める。

【００３８】次に，比較的に低い低圧力が作用したら，
溶湯１３が金型３の表面に押付けられる力は，その分だ
け弱くなり，溶湯１３から金型８への熱伝達の度合もそ
の分小さくなり，図８（ｂ）に示すように，圧力変動時
に結晶２４の溶断，遊離が起こる。したがって，次に高
圧力を作用させても，結晶２４は，図８（ｃ）に示すよ
うに，溶断，遊離したままとなり，これらが核となり，
凝固が進行する。その結果，高圧力と低圧力の速早い繰
返しにより，柱状晶が生じることはなく，全面が微細な
等軸晶２２になる。そして，偏析が防止され，熱間割れ
が防止され，結晶粒微細化による強度が向上する。

【００３９】これに対して，従来の方法で，例えば，図
５に示すように，６００ｋｇ／ｃｍ ² の一定のメタル加
圧力Ｐを２０秒間かけ続けて鋳造した場合は，得られた
鋳造製品の組織は，図７に示すようにあらわれた。図７
においては，表面に柱状晶２３があらわれ，内部に等軸
晶２２があらわれている。なお，合金成分，注湯温度，
金型温度，および，使用した金型１，３等は，図４のと
きの条件と同じにした。

【００４０】なお，一定加圧を行った時の金型表面に近
い部分での溶湯内の組織の変化状態を図９（ａ）〜図９
（ｃ）に示す。この時は，常に一定な力が作用し，か
つ，溶湯１３から金型８への熱伝達の度合も大きなまま
であり，前記［０００５］〜［００１０］項で説明した
ように，偏析が生じ，柱状晶２３が全面にあらわれる。

【００４１】キャビティ内の凝固する溶湯に対して短時
間の間隔で交互に周期的に加える所定の高圧力とこの高
圧力に比べて比較的に小さな所定の低圧力との間の圧力
変動幅および圧力変動周波数が意図した一定値になるよ
うに制御する場合は，油圧シリンダ１２ａに油圧力を所
定の高圧力とこの高圧力に比べて比較的に小さな所定の
低圧力とを短時間の間隔で交互に周期的に作用させるよ
うに制御するが，その場合は，設定圧力と測定圧力に基
づくフィードバック制御によって制御する。

【００４２】そして，フィードバック制御を行う場合
は，例えば，つぎに示すようにして行う。その１例とし
て，例えば，所定の圧力変動幅と圧力変動周波数で予め
設定しておいたメタル加圧力の軌跡と，油圧シリンダ１
２ａのロッド側とヘッド側の油圧力を圧力センサで計測
し，その値を基に演算して求めたメタル加圧力との偏差
量に応じて，油圧シリンダ１２ａに作用させる油圧力を
適正に制御し，メタル加圧力が予め設定しておいた圧力
軌跡を追従するように制御する。

【００４３】または，所定の圧力変動幅と圧力変動周波
数で予め設定しておいたメタル加圧力の軌跡と，金型に
設置した圧力センサで計測したメタル加圧力との偏差量
に応じて，油圧シリンダ１２ａに作用させる油圧力を適
正に制御し，メタル加圧力が予め設定しておいた圧力軌
跡を追従するように制御する。

【００４４】図１１に，圧力センサの一つとして，金型
３の一部とも言える固定保持盤２０に，ロードセル２５
を取付けた場合の例を示す。図１１は，図１〜３に示し
た装置を用いたものである。図１１において，２６はフ
ィードバック制御器，２７は圧力モデル部であり，圧力
モデル部２７では，キャビティ６内の凝固する溶湯１３
に対して所定の高圧力とこの高圧力に比べて比較的に小
さい所定の低圧力とからなるメタル加圧力を短時間の間
隔で交互に周期的に加えるようにするための，高圧力，
低圧力，意図した一定値からなる圧力変動幅，圧力変動
周波数を，時間−メタル加圧力線図ないしは数値として
設定し，それに応じた出力信号ｐを出力する。勿論，圧
力変動周波数や圧力変動幅を加圧時間の経過に応じて変
えるように制御する目的で，時間−メタル加圧力線図等
を設定しておくこともできる。

【００４５】２８は圧力偏差検出器であり，圧力モデル
部２７からの出力信号ｐと，ロードセル２５からの出力
信号をアンプ２９を介して入力させた信号とを比較し，
その偏差を検出し，その偏差値に応じた出力信号ｅをゲ
イン設定部３０に対して出力する。ゲイン設定部３０で
は，圧力偏差検出器２８からの出入信号ｅを入力し，補
正した出力信号ｖをドライバ３１に出力し，ドライバ３
１では出力信号ｉを，サーボバルブからなる供給圧力設
定変動装置１５のソレノイド１５ａへ出力する。

【００４６】供給圧力設定変動装置１５では，サーボバ
ルブ１５の開度を制御することによって，作動油の圧力
を制御し，油圧シリンダ１２ａに作用させる油圧力を制
御するようにした。１７はポンプ，３２はモータ，３３
はロード，アンロード用のリリーフバルブ，３４はタン
ク，３５は，例えばマシン本体の開閉動作や鋳込開始，
終了動作等に応じて，リリーフバルブ３３にロード，ア
ンロードの指令を出す指令装置である。油圧シリンダ１
２ａの油圧力を制御しながら加圧鋳造を行い，それに伴
って，ロードセル２５を用いてメタル加圧力を連続して
検出し，それに基づいてフィードバック制御を行い，所
定の変化するメタル加圧力が得られるように制御する。

【００４７】図１２は，図１１と同様にフィードバック
制御を行う場合の他の実施例を示すものであるが，鋳造
装置本体の形式を図１１のものと異ならせた。図１２の
鋳造装置本体は，横型締竪鋳込型のダイカストマシンと
呼ばれているもので，３６は固定金型，３７は可動金
型，３８は鋳込スリーブ，３９はプランジャチップ，４
０はキャビティ，４１はゲート部であり，図中，矢印方
向から鋳込み，また，鋳込圧力を作用させる。

【００４８】キャビティ４０に面した可動金型３７の一
部には，加圧ブロック４２を摺動自在に設け，加圧ブロ
ック４２には，油圧シリンダ４３のピストンロッド４４
を連結させ，油圧シリンダ４３にはサーボバルブ１５を
連結させた。一方，固定金型３６内には，メタル加圧力
を検出する圧力検出装置４５を設け，圧力検出装置４５
からの出力信号をアンプ２９を介してフィードバック制
御器２６に入力し得るようにした。そして，図１１で説
明したのと同様に，プランジャチップ３９の作用でキャ
ビティ４０内に溶湯１３を充填した後，フィードバック
制御器２６，サーボバルブ１５，油圧シリンダ４３，加
圧ブロック４２の作用によって，キャビティ４０内の溶
湯１３に，予め意図した変化させたメタル加圧力を作用
させるようにした。

【００４９】メタル加圧力を高圧力と低圧力に周期的に
変えるようにフィードバック制御する場合は，溶湯の凝
固収縮を適正に補うように予め定めた油圧シリンダのピ
ストンロッドの移動ストロークと，現時点から一定時間
前までの平均実移動ストロークとの偏差量に，適正なゲ
インを付与した制御信号に，予め０を中心に意図した所
定の圧力変動周波数と圧力変動幅をもたせて設定した圧
力軌跡と，現時点のメタル圧力から，一定時間前から現
時点までのメタル圧力の平均値を引いた値との偏差量
に，適正なゲインを付与した制御信号を重ね合わせて，
油圧シリンダ内圧力を適正に制御し，メタル圧力が予め
設定した圧力変動幅で変動しながら，予め設定した移動
ストロークの軌跡を追従するように制御することもでき
る。

【００５０】図１３は，図１２に示すものと同様に，横
型締竪鋳込型のダイカストマシンに，本発明の加圧装置
を設置した図である。そして，プランジャチップ３９で
溶湯１３をキャビティ４０内に充填させた後，油圧シリ
ンダ４３で金型３７の一部を構成している加圧ブロック
４２を介して溶湯１３にパルス状に加圧力を付加するも
のである。図１３において，フィードバック制御装置は
図示したように組込まれている。４６は加圧力制御コン
トローラ，４７は加圧力変動幅演算器，４８は平均移動
ストローク演算器，４９は圧力モデル部２７と同様な圧
力信号発生器，２８は圧力偏差検出器，３０はゲイン設
定器，５０は加圧ブロック４２の前進ストロークを時間
−ストローク線図として示し，出力信号ｓを出力するス
トローク信号発生器，５１はストローク偏差検出部，５
２はストロークゲイン設定器，５３はゲイン加算器，５
４は信号発生器である。また，５５はストローク信号用
のＡ／Ｄ変換器，５６は圧力信号用のＡ／Ｄ変換器，５
７はＤ／Ａ変換器，５８はストローク信号用のアンプ，
２９は圧力信号用のアンプ，５９はピストンロッド４４
部に取付けたストローク検出器，４５は圧力検出装置，
３１はドライバ，１５はサーボバルブ，４３は油圧シリ
ンダ，４２は加圧ブロックである。

【００５１】図１３に示した本実施例では，バルス状に
周期的に加圧力を加えながら，溶湯１３の凝固収縮に対
して一定時間中に一定量の溶湯１３を補給したケースで
の制方法を述べる。まず，ダイカストマシン本体から充
填完了の信号がリリーフバルブ３３に入力され，サーボ
バルブ１５のラインがオンロードとなる。最初の１周期
の間，例えば，１００Ｈｚでは０．０１秒の間は，予め
設定した適正な一定信号でサーボバルブ１５のスプール
を開口して，油圧シリンダ４３のピストンロッド４４を
突出させ，加圧ブロック４２を前進させる。この時，圧
力検出器４５でメタル加圧力を順次検出するとともに，
ストローク検出器５９で加圧ブロック４２やピストンロ
ッド４４の移動ストロークを順次検出する。

【００５２】１周期以降，現時点から１周期前までの間
を等間隔時間毎にサンプリングした１０点のストローク
値を平均し，その平均値に現時点と１周期前のストロー
クの差の半分を加算した値と予め設定したストローク軌
跡との偏差量をストローク偏差検出器５１で検出し，そ
れを受けて適正なゲインを付与した制御信号を求める。
これが，ストロークの平均移動距離を制御する信号とな
る。このことを図示すると，例えば，図１４のようにな
る。ストロークＳは時間ｔによって実線で示すように周
期的に変化するが，図１４において，Ｓ１は現時点Ａで
のストローク，Ｓ２は１周期前のような一定時間前Ｂで
のストローク，Ｓ３はその間の平均ストローク，Ｓ５は
現時点ＡでのストロークＳ１と１定時間前Ｂでのストロ
ークＳ２との差，Ｓ６はＳ５の半分の値，Ｓ４はＳ３に
Ｓ６を加算した値となる。なお，図中，２点鎖線は，平
均的なストロークを示す。また，ストローク勾配が変位
振幅に比べて小さいときは，Ｓ６は無視することもでき
る。

【００５３】次に，現時点から１周期前までの間を等間
隔時間毎に圧力検出器４５でサンプリングした１０点の
圧力値を平均し，その平均値を現時点の圧力値から引い
た値と，予め０を中心として意図した周期と圧力振幅を
持たせて設定した圧力軌跡との偏差量を圧力偏差検出部
２８で検出し，それを受けて適正なゲインを付与した制
御信号を求める。これが，圧力変動幅を制御する信号と
なる。

【００５４】この圧力変動幅の制御信号に，先に求めた
ストロークの平均移動距離の制御信号をフィードバック
制御器４６内で加算し，得られた出力信号でドライバ３
１を介してサーボバルブ１５のスプールの開口量を適正
に制御し，図１５に示すように平均的に設定ストローク
軌跡を追従しながら，図１６に示すように意図した圧力
変動幅を実現する。なお，前記した一定信号による制御
とフィードバック制御の切替えのタイミングでは，例え
ば，図１７，図１８に示すように，ストロークＳと検出
メタル加圧力は現われる。

【００５５】図１９は，金型のキャビティ側の表面に，
溶湯の圧力変動で振動する薄板状の振動板部を設けた場
合の１実施例を示すものである。図１９において，３６
は固定金型，３７は可動金型，３８は鋳込スリーブ，３
９はプランジャチップ，４０はキャビティ，４０ａはキ
ャビティ４０のくびれ部，４１はゲート部，１３は溶
湯，４２は加圧ブロック，４３は油圧シリンダである。

【００５６】この場合，くびれ部４０ａの溶湯１３の凝
固が進行すると，上側のキャビティ４０内の溶湯１３に
加圧ブロック４２による加圧力が充分に伝わりにくくな
り，圧力変動が小さくなるので，このような際には，キ
ャビティ４０の内面に，溶湯の圧力変動で振動する薄板
状の振動板部６０やブロック６１を設けることもでき
る。

【００５７】振動板部６０やブロック６１は，例えば，
図２０に示すような構造にした。金型３７の振動させよ
うとする部分は，裏側から２段に切込んで形成し，中心
部の比較的に薄い円形状の第１の薄板部６０ａと，その
回りのそれよりも幾分厚い円形状の第２の薄板部６０ｂ
とで形成した。

【００５８】金型３７の２段に切込んだ部分，あるい
は，ブロック６１取付けのことも考慮して３段に切込ん
だ部分には，振動板部６０押え用のブロック６１をボル
ト６２によって金型３７に取付けた。ブロック６１の振
動板部６０側の面には，第２の薄板部６０ｂの内径より
も大きくて外径よりも小さい径を有する円形状の薄い切
欠部６３を形成し，切欠部６３の外周のリング状の部分
６４の先端面のみを第２の薄板部６０ｂの裏面に押付け
ておくような構造にした。

【００５９】本実施例において，鋳込動作を行い，続い
て，油圧シリンダ４３や加圧ブロック４２の作動によ
り，キャビティ４０内の溶湯１３に，所定の高圧力と低
圧力を交互にパルス的に作用させる。このような作用が
行われる時，本実施例では，金型３７の一部に組込んだ
振動板部６０が，次に示すように作用し，例えば，数μ
ｍ〜数１００μｍ振動する。

【００６０】すなわち，高圧力レベルで圧力変動が振動
板部６０に作用した時，振動板部６０は撓んで，第２の
薄板部６０ｂの内周部がブロック６１の部に接するの
で，第１の薄板部６０ａは，この部を支点として振動
する。このとき，振動する薄板部６０ａは，板厚は薄い
が，径が小さいため，リング状の部分６４の内周部分で
ある部を支点として振動する時よりも大きい剛性とな
り，破壊することはない。

【００６１】凝固が進行して低圧力レベルになった時に
は，振動板部６０の撓み量が減少し，部を支点として
振動し始める。このときは，振動板部６０の剛性が減少
するため，小さい圧力変動でも，充分な振動振幅を確保
できる。

【００６２】このように，溶湯が充填した直後は充分に
圧力変動が伝播されているにもかかわらず，凝固が進行
するに従って，圧力変動の減衰率が大きくなり，充分な
圧力変動が伝播しなくなるような場合，高圧力でも，破
壊しない程度の強度を持ち，圧力が減衰した時でも，充
分にパルス加圧効果が増幅できる程度に振動するよう，
撓み量で剛性が非線形に変化する振動板部６０を金型３
７に組込んだので，凝固が進行した時でも，充分にパル
ス加圧の効果が発現する。

【００６３】パルス加圧の効果は，圧力変動に伴う金型
表面の熱抵抗の急変に起因する現象と，溶湯中を伝播し
てきた縦波による溶湯の流動，すなわち，溶湯自身の微
小振動に起因する現象により発現する。ごく僅かな圧力
変動しか伝播しない部分では，圧力変動に伴う金型表面
の熱抵抗の急変に起因する現象は，あまり期待できな
い。そこで，溶湯中を伝播してきた縦波による溶湯自身
の微小振動を，増幅する必要がある。金型の表面が全く
振動しない場合は，金型表面が固定端となる。このた
め，溶湯中を伝播してくる縦波と金型表面から反射した
反射波の重ね合わせにより，金型表面では，溶湯自身の
微小振動は発生しない。

【００６４】しかし，本実施例のように，金型の一部を
振動させると，入射波と反射波の位相がずれ，微小振動
が発生し始める。特に位相が１８０゜〜３６０゜ずれた
場合，入射波と反射波の重ね合わせで，微小振動は増幅
される。その結果，前記したように，溶湯の凝固形態は
金型のキャビティ表面に面した溶湯表面だけでなく，溶
湯内でも核が発生し，凝固が進行する。すなわち，微細
等軸晶組織を生成するマッシー型の凝固形態になる。そ
して，熱間割れも偏析もほとんど発生せず，高強度で靭
性を有する高品質の鋳込製品が得られる。なお，このパ
ルス加圧による鋳造は，特に，比較的に厚物や大物の鋳
込製品の鋳造時に有用である。

【００６５】図２１に，図１２，図１３に示した圧力検
出装置４５の１実施例を詳細に示す。なお，図２１にお
いては，図２０に示した振動板部６０と同様な撓み板部
７４に圧力検出装置４５を組込んだ例を示したが，これ
は，振動板部６０と違う金型部分に取付けることもでき
る。３６は金型の一部，４０はキャビティ，７４は金型
３６のキャビティ４０側の表面の一部に設けた比較的に
薄い円形状の撓み板部であり，撓み板部７４の後方に
は，少し深い穴６５が後側から設けられている。

【００６６】撓み板部７４の中央部の裏側には，丸棒状
の撓み量伝達棒６６の先端を接しさせて配し，撓み量伝
達棒６６の後端面に薄い円形状の撓み量計測板６７を押
付けた状態で配した。撓み板部７４の中央部裏面に接し
ている撓み量伝達棒６６の先端中央部６６ａは，球面状
や断面円錐台状や尖った形状等のように中央部が先細形
状になるようにした。

【００６７】先端中央部６６ａを先細形状にしておけ
ば，撓み板部７４に偏荷重が作用した場合でも，撓み量
伝達棒６６の先端中央部が常に撓み板部７４の中央部裏
面に接していることになり，荷重が撓み量伝達棒６６に
常に正しく伝わり，その結果，常に正しい圧力値を求め
ることができる。穴６５の中には，中央に撓み量伝達棒
６６をブッシュ６８を介して摺動自在に貫通したブロッ
ク６１を装入し，ブロック６１は，その外周に近い先端
面を撓み板部７４の第２の薄板部７４ｂの裏面に接触さ
せた状態で，ねじ６９によって，金型３６の後側に取付
けた。

【００６８】ブロック６１の中央部後端側には円形穴７
０を設け，円形穴７０の中には，撓み量計測板６７の外
周部を押えておくための円筒状の押え部材７１を，ねじ
７２によって取付け，押え部材７１の作用で，撓み量計
測板６７の中央部を撓み量伝達棒６６の後端面に所定の
力で押付けておくようにした。ここで，ブロック６１や
押え部材７１は，撓み量計測板６７の外周部を支持して
おくための金型３６に取付けた保持具を構成している。
撓み量計測板６７の裏面には市販の歪ゲージ７３がはり
付けられており，歪ゲージ７３は，図示していない歪量
計測器本体に連結されている。

【００６９】金型キャビティ４０内の溶湯１３の圧力の
作用により，撓み板部７４が撓み，それに応じて，撓み
量伝達棒６６を介して後方の撓み量計測板６７が撓み，
その撓み量を歪ゲージ７３で計測する。勿論，溶湯の圧
力が変動した場合は，その変動状態を逐次検知する。こ
の装置においては，撓み板部７４が撓み量伝達棒６６を
介して撓み量計測板６７に繋がっているので，撓み量計
測板６７の歪量は，圧力の大きさに比例して撓む撓み板
部７４の歪量と対応している。そして，撓み板部７４の
厚みやブロック６１と押え部材７１の内径の大きさ等を
考慮して，撓み量計測板６７の歪量から撓み板部７４に
作用した圧力を換算して常にすぐに正確に求めることが
できる。換算して得た圧力は，フィードバック制御信号
として出力することができる。また，数値として表示し
たり，グラフに表示したりして，その圧力変動状態を知
ることができる。そして，例え小さな圧力変動しか加わ
らなくても圧力を計測できる。

【００７０】図２２は，本発明の他の実施例を示すもの
で，本発明によるメタル加圧力をキャビティ４０内の溶
湯１３に作用させる部分加圧ピン７５の中に軸心に沿っ
てヒートパイプ７６を植込んだ例を示す。７７は部分加
圧ピン７５内の冷却水用通路であり，鋳込製品の厚肉部
を効率良く冷却するために用いる。

【００７１】なお，前記した実施例においては，キャビ
ティ内の溶湯に加圧力を加えるために，キャビティ内の
溶湯に直接接触している金型の一部またはその金型の一
部に突出可能に設けた可動部材を，油圧シリンダの油圧
力を制御することによって前進させる場合に，金型の一
部またはその金型の一部に突出可能に設けた可動部材を
１個だけ用いた例を示したが，これは複数個用いること
もできる。その場合は，複数個用いた可動部材に，それ
ぞれ同じ圧力変動幅と圧力変動周波数からなるメタル加
圧力を溶湯に作用させるようにしても良いし，互いに異
なる圧力変動幅ないしは圧力変動周波数からなるメタル
加圧力を溶湯に作用させるようにしても良い。

【００７２】本発明を実施する場合，鋳込む合金の種類
や鋳込製品の形状，寸法，鋳込条件の違いにより，メタ
ル加圧力の最良の高圧力，低圧力，圧力変動振幅，圧力
変動周波数等は幾分異なる。ただ，波状的に加えるメタ
ル加圧力の圧力変動振幅幅等，一定値を越えるものでな
ければならないことが，今までの実験結果でわかってい
る。

【００７３】例えば，７×××系合金のように，溶質元
素が少なく，柱状晶が成長しやすい合金では，プラスマ
イナス１００ｋｇ／ｃｍ² 以上の圧力変動幅が必要であ
り，ＡＣ７Ａ，ＡＺ９１等のように，もともと等軸晶が
生成しやすい合金に関しては，例えば，ＡＺ９１では，
プラスマイナス４０ｋｇ／ｃｍ² 程度，ＡＣ７Ａでは，
プラスマイナス２０ｋｇ／ｃｍ² 程度の圧力変動幅で効
果がある。しかし，ＡＺ９１等のように固相の高温強度
が極めて低い合金に関しては，大き過ぎる圧力変動，例
えば，ＡＺ９１の場合，プラスマイナス１００ｋｇ／ｃ
ｍ² 以上の圧力変動を加えると，逆に，熱間割れを発生
させる原因となりやすい。このように，溶湯に圧力を波
状的に加えるときは，その圧力の変動幅等を，経験や実
験結果に基づいて，適宜な値になるように制御する必要
がある。

【００７４】我々の実験結果によれば，メタル加圧力の
変動幅は，プラスマイナス１０ｋｇ／ｃｍ² 以上なけれ
ば，ＡＣ７Ａ，ＡＺ９１等のように，もともと等軸晶が
生成しやすい合金でも，全く効果は認められない。確実
に効果を得るためには，ＡＣ７Ａのように，非常に等軸
晶になり易い合金でも，２０ｋｇ／ｃｍ² 以上が必要で
ある。勿論，メタル加圧力の変動幅の上限は，それぞれ
の合金の高温強度に応じて熱間割れが発生しない程度，
例えば，ＡＺ９１では，プラスマイナス１００ｋｇ／ｃ
ｍ² 以下というように，それぞれの合金で決めなければ
ならない。平均加圧力については，２００ｋｇ／ｃｍ²
以上必要だが，引け巣が発生し易い鋳造品では，４００
ｋｇ／ｃｍ² 以上が好ましい。

【００７５】圧力変動周波数については，０．５Ｈｚ以
下では全く効果は認められない。もともと等軸晶が生成
し易い合金では，２Ｈｚ以上でも効果は認められるが，
確実に効果を得るためには，５Ｈｚ以上が好ましい。ま
た１０００Ｈｚ以上の周波数は必要なく，５００Ｈｚま
での周波数であれば，今まで実験した全ての合金で，何
らかの効果が認められた。しかし，５００Ｈｚの周波数
を実現するには，加圧装置が大容量となり，コスト面で
も問題があり，一般には，２００Ｈｚ以下の周波数で良
い。このような好ましい条件にすれば，偏析が発生せ
ず，結晶遊離，樹枝状晶の溶断遊離が促進され，鋳造品
の全面に微細な等軸晶が生じ，品質改善が行われ，ま
た，熱間割れや引け巣も生じない。

【００７６】

【発明の効果】このように，本発明においては，特許請
求の範囲に記載したように，鋳造用の溶湯を金型のキャ
ビティ内に充填し，キャビティ内の溶湯に加圧力を加え
る油圧シリンダに油圧力を所定の高圧力とこの高圧力に
比べて比較的に小さな所定の低圧力とを短時間の間隔で
交互に周期的に作用させるよう制御して加えることによ
り，キャビティ内の凝固する溶湯に対して所定の高圧力
とこの高圧力に比べて比較的に小さな所定の低圧力とか
らなるメタル加圧力を短時間の間隔で交互に周期的に加
えるように制御し，例えば，フィードバック制御によ
り，メタル加圧力の変動幅や変動周波数が意図した値に
なるように制御したので，高圧力を作用させた直後の比
較的に低圧力を作用させた時には，一時的に金型表面の
熱伝達係数が小さくなり，凝固時に発生した潛熱が金型
表面から充分抜熱されず，溶湯温度が部分的に上昇し，
結晶遊離および樹枝状晶の枝の溶断遊離が起こる。ま
た，波状的に加えられた必要充分な値の圧力のため，溶
湯が流動し，そのことも合いまって，結晶遊離，樹枝状
晶の枝の溶断遊離が促進される。

【００７７】その結果，柱状晶ができず，鋳込製品の内
面全体に等軸晶帯のみが形成され，また，等軸晶帯に溶
質元素の偏析ができることもない。したがって，熱間割
れも発生しないし，引け巣もほとんど発生しないし，高
強度で靭性を有する高品質の鋳込製品を確実容易に得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するための装置の１実施例を
示す縦断面図であり，注湯状態時を示す。

【図２】図１に示す装置の注湯後で加圧前の状態を示す
縦断面図である。

【図３】図１に示す装置の加圧時の状態と加圧力供給装
置部の１実施例を示す縦断面図である。

【図４】本発明において，メタル加圧力を周期的に作用
させる場合の１実施例を示す時間−メタル加圧力および
ストローク線図である。

【図５】従来のメタル加圧力を一定にした場合の１例を
示す時間−メタル加圧力およびストローク線図である。

【図６】図４に示した条件の下で実施して得た鋳造製品
の１部断面の凝固形態状態を示す金属組織図である。

【図７】図５に示した条件の従来方法で得た鋳造製品の
１部断面の凝固形態を示す金属組織図である。

【図８】本発明方法による結晶の成長状態を示す説明図
である。

【図９】従来方法による結晶の成長状態を示す説明図で
ある。

【図１０】従来の方法における時間−メタル加圧力およ
びストローク線図の１例を示す線図である。

【図１１】本発明方法を実施するための装置の第２実施
例を示す縦断面図および制御回路図である。

【図１２】本発明方法を実施するための装置の第３実施
例を示す縦断面図および制御回路図である。

【図１３】本発明の第４実施例を示す制御回路図であ
る。

【図１４】加圧ブロックのストローク軌跡を示す線図で
ある。

【図１５】加圧ブロックの設定ストローク軌跡の１例を
示す線図である。

【図１６】設定圧力振幅の１例を示す時間−メタル加圧
力線図である。

【図１７】一定信号による制御とフィードバック制御時
の時間−加圧ブロックのストローク線図である。

【図１８】一定信号による制御とフィードバック制御時
の時間−検出メタル加圧力線図である。

【図１９】本発明を実施するための装置の第５実施例を
示す縦断面図である。

【図２０】図１９に示した振動板部の拡大図である。

【図２１】本発明を実施するための装置の第６実施例を
示すもので，圧力検出装置を示す縦断面図である。

【図２２】本発明を実施するための装置の第７実施例を
示す縦断面図である。

【符号の説明】

１雌金型２，６，４０キャビティ３雄金型１０注湯装置１２アクチュエータ１２ａ，４３油圧シリンダ１３溶湯１４加圧力供給装置１５供給圧力設定変動装置（サーボバルブ）１６加圧力変動指示装置１８押出ピン２２等軸晶２３柱状晶２４結晶２５ロードセル２６フィードバック制御器２７圧力モデル部２８圧力偏差検出器３０ゲイン設定部３６，３７金型４２加圧ブロック４５圧力検出装置４６加圧力制御コントローラ４７加圧力変動幅演算器４８平均移動ストローク演算器４９圧力信号発生器５０ストローク信号発生器５１ストローク偏差検出器５９ストローク検出器６０振動板部６１ブロック６３薄い切欠部６６撓み量伝達棒６７撓み量計測板７３歪ゲージ７４撓み板部７５部分加圧ピン７６ヒートパイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者都野徹山口県宇部市大字小串字沖の山1980番地宇部興産株式会社宇部機械製作所内 (72)発明者安達充山口県宇部市大字小串字沖の山1980番地宇部興産株式会社宇部機械製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳造用の溶湯を金型のキャビティ内に充
填し，キャビティ内の溶湯に加圧力を加える油圧シリン
ダに油圧力を所定の高圧力とこの高圧力に比べて比較的
に小さな所定の低圧力とを短時間の間隔で交互に周期的
に作用させるように制御して加えることにより，キャビ
ティ内の凝固する溶湯に対して所定の高圧力とこの高圧
力に比べて比較的に小さな所定の低圧力とからなるメタ
ル加圧力を短時間の間隔で交互に周期的に加えるように
した加圧鋳造方法。
【請求項２】請求項１記載の加圧鋳造方法において，
キャビティ内の凝固する溶湯に対して短時間の間隔で交
互に周期的に加わる所定の高圧力とこの高圧力に比べて
比較的に小さな所定の低圧力との間の圧力変動幅を意図
した値に制御するようにした加圧鋳造方法。
【請求項３】請求項２記載の加圧鋳造方法において，
圧力変動幅とともに圧力変動周波数も意図した値に制御
するようにした加圧鋳造方法。
【請求項４】請求項１記載および請求項２記載の加圧
鋳造方法において，油圧シリンダに油圧力を所定の高圧
力とこの高圧力に比べて比較的に小さな所定の低圧力と
を短時間の間隔で交互に周期的に作用させるように制御
する場合に，設定圧力と測定圧力に基づくフィードバッ
ク制御によって制御するようにした加圧鋳造方法。
【請求項５】請求項４記載の加圧鋳造方法において，
所定の圧力変動幅と圧力変動周波数で予め設定しておい
たメタル加圧力の軌跡と，油圧シリンダのロッド側とヘ
ッド側の油圧力を圧力センサで計測し，その値を基に演
算して求めたメタル加圧力との偏差量に応じて，油圧シ
リンダに作用させる油圧力を適正に制御し，メタル加圧
力が予め設定しておいた圧力軌跡を追従するように制御
するようにした加圧鋳造方法。
【請求項６】請求項４記載の加圧鋳造方法において，
所定の圧力変動幅と圧力変動周波数で予め設定しておい
たメタル加圧力の軌跡と，金型に設置した圧力センサで
計測したメタル加圧力との偏差量に応じて，油圧シリン
ダに作用させる油圧力を適正に制御し，メタル加圧力が
予め設定しておいた圧力軌跡を追従するように制御する
ようにした加圧鋳造方法。
【請求項７】請求項４記載の加圧鋳造方法において，
溶湯の凝固収縮を適正に補うように予め定めた油圧シリ
ンダのピストンロッドの移動ストロークと，現時点から
一定時間前までの平均実移動ストロークとの偏差量に，
適正なゲインを付与した制御信号に，予め０を中心に意
図した所定の圧力変動周波数と圧力変動幅をもたせて設
定した圧力軌跡と，現時点のメタル圧力から，一定時間
前から現時点までのメタル圧力の平均値を引いた値との
偏差量に，適正なゲインを付与した制御信号を重ね合わ
せて，油圧シリンダ内圧力を適正に制御し，メタル圧力
が予め設定した圧力変動幅で変動しながら，予め設定し
た移動ストロークの軌跡を追従するように制御するよう
にした圧力鋳造方法。
【請求項８】請求項４記載の加圧鋳造方法において，
溶湯の凝固収縮を適正に補うように予め定めた油圧シリ
ンダのピストンロッドの移動ストロークと，現時点から
一定時間前までの平均実移動ストロークに現時点と一定
時間前のストロークの差の半分を加算した値との偏差量
に，適正なゲインを付与した制御信号を重ね合わせて，
油圧シリンダ内圧力を適正に制御し，メタル圧力が予め
設定した圧力変動幅で変動しながら，予め設定した移動
ストロークの軌跡を追従するように制御するようにした
圧力鋳造方法。
【請求項９】請求項１記載の加圧鋳造方法において，
キャビティ内の溶湯に加圧力を加える場合に，キャビテ
ィ内の溶湯に直接接触している金型の一部またはその金
型の一部に突出可能に設けた可動部材を，油圧シリンダ
の油圧力を制御することによって前進させるようにした
加圧鋳造方法。
【請求項１０】請求項１記載の加圧鋳造方法におい
て，プラスマイナス１０ｋｇ／ｃｍ² 以上の圧力変動幅
を有するメタル加圧力を溶湯に作用させるようにした加
圧鋳造方法。
【請求項１１】請求項１記載の加圧鋳造方法におい
て，２００ｋｇ／ｃｍ ² 以上の平均圧力とプラスマイナ
ス１０ｋｇ／ｃｍ² 以上の圧力変動幅と２〜５００Ｈｚ
の圧力変動周波数を有するメタル加圧力を溶湯に作用さ
せるようにした加圧鋳造方法。
【請求項１２】請求項１記載の加圧鋳造方法におい
て，４００ｋｇ／ｃｍ ² 以上の平均圧力とプラスマイナ
ス２０ｋｇ／ｃｍ² 以上の圧力変動幅と５〜２００Ｈｚ
の圧力変動周波数を有するメタル加圧力を溶湯に作用さ
せるようにした加圧鋳造方法。
【請求項１３】請求項１記載の加圧鋳造方法におい
て，少なくとも成形品を抜出す開口と，成形品をこの開
口から軸線方向に抜出し得るキャビティを有する金型を
用い，注湯されたキャビティ内の溶湯に対し，前記開口
に露呈した溶湯前面において，所定のメタル加圧力を軸
線方向に付加するようにした加圧鋳造方法。
【請求項１４】請求項１記載の加圧鋳造方法におい
て，金型のキャビティ側の表面に溶湯の圧力変動で振動
する薄板状の振動板部を設けた金型を用いて鋳造するよ
うにした加圧鋳造方法。
【請求項１５】請求項１記載および請求項６記載の加
圧鋳造方法において，金型のキャビティ側の表面の一部
に撓み部材を設け，撓み部材の中央部裏側に先端が接し
ている撓み量伝達棒を配し，撓み量伝達棒の後端面に撓
み量計測板を押付けた状態で配し，金型に取付けた保持
具で撓み量計測板の外周部を支持し，撓み量計測板の裏
面に歪みゲージを取付けた金型内圧力変動計測装置を，
金型内に設置した圧力センサとして用い，メタル加圧力
を計測するようにした加圧鋳造方法。
【請求項１６】請求項１５記載の加圧鋳造方法におい
て，撓み部材の中央部裏側に先端が接している撓み量伝
達棒の先端中央部を先細形状にした金型内圧力変動計測
装置を用いるようにした加圧鋳造方法。
【請求項１７】キャビティを形成する金型とキャビテ
ィ内に溶湯を供給する溶湯供給部分を有する加圧鋳造装
置において，キャビティ内の溶湯に加圧力を加える油圧
シリンダに油圧力を所定の高圧力とこの高圧力に比べて
比較的に小さな所定の低圧力とを短時間の間隔で交互に
周期的に作用させるように制御して加える油圧力制御装
置を設け，この油圧力制御装置によって制御される油圧
シリンダの作用により，キャビティ内の凝固する溶湯に
対して所定の高圧力とこの高圧力に比べて比較的に小さ
な所定の低圧力とからなるメタル加圧力を短時間の間隔
で交互に周期的に加えるようにしたメタル加圧力供給装
置を連結した加圧鋳造装置。
【請求項１８】請求項１７記載の加圧鋳造装置におい
て，キャビティ内の凝固する溶湯に対して短時間の間隔
で交互に周期的に加える所定の高圧力とこの高圧力に比
べて比較的に小さな所定の低圧力との間の圧力変動幅を
一定値に制御するようにした圧力変動幅制御装置を，油
圧力制御装置に連結ないしは組込んだ加圧鋳造装置。
【請求項１９】請求項１７記載の加圧鋳造装置におい
て，設定圧力と測定圧力に基づくフィードバック制御装
置を，油圧力制御装置に組込んだ加圧鋳造装置。
【請求項２０】請求項１７記載の加圧鋳造装置におい
て，キャビティ内の溶湯に加圧力を加える部材として，
キャビティ内の溶湯に直接接触している金型の一部また
はその金型の一部に突出可能に設けた可動部材を用い，
この可動部材に，油圧力を制御可能な油圧シリンダを連
結した加圧鋳造装置。
【請求項２１】請求項１７記載の加圧鋳造装置におい
て，金型のキャビティ側の表面に，溶湯の圧力変動で振
動する薄板状の振動板部を設けた加圧鋳造装置。
【請求項２２】請求項１７記載および請求項１８記載
の加圧鋳造装置において，金型のキャビティ側の表面の
一部に撓み部材を設け，撓み部材の中央部裏側に先端が
接している撓み量伝達棒を配し，撓み量伝達棒の後端面
に撓み量計測板を押付けた状態で配し，金型に取付けた
保持具で撓み量計測板の外周部を支持し，撓み量計測板
の裏面に歪みゲージを取付けた金型内圧力変動計測装置
を，金型内に設置した加圧鋳造装置。
【請求項２３】請求項２２記載の加圧鋳造装置におい
て，撓み部材の中央部裏側に先端が接している撓み量伝
達棒の先端中央部を先細形状にした金型内圧力変動計測
装置を用いた加圧鋳造装置。
【請求項２４】請求項２０記載の加圧鋳造装置におい
て，金型の一部に突出可能に設けた可動部材内に，軸心
に沿って，ヒートパイプを内蔵した加圧鋳造装置。