專利名稱：鑄造裝置及鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將合金材料的熔液注入到壓鑄筒而制造壓鑄制品的鑄造裝置及鑄造方法。
背景技術(shù)：
以往，公知有對(duì)供給到壓鑄筒內(nèi)的熔液施加超聲波振動(dòng)的鑄造方法(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 (日本)特開(kāi)2006-346708號(hào)公報(bào)但是，在以往的鑄造方法中，從壓鑄筒的側(cè)面?zhèn)仁┘映暡ㄕ駝?dòng)，但在固定于固定模的壓鑄筒的下方側(cè)面安裝有一體地形成有喇叭的超聲波振動(dòng)件。因此，可以對(duì)沿壓鑄筒的軸向流動(dòng)的熔液施加超聲波振動(dòng)，不能賦予充分的振動(dòng)效果。即，可利用超聲波振動(dòng)喇叭得到振動(dòng)效果的范圍只限定于喇叭前端部的周圍。在對(duì)沿壓鑄筒的軸向流動(dòng)的熔液施加超聲波振動(dòng)的情況下，只能對(duì)在喇叭前端部附近流動(dòng)的熔液賦予振動(dòng)效果，難以對(duì)壓鑄筒內(nèi)的熔液有效地施加超聲波振動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種可以對(duì)注入到壓鑄筒的熔液有效地施加超聲波振動(dòng)的鑄造裝置及鑄造方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的鑄造裝置，將合金材料的熔液注入到壓鑄筒，制造壓鑄制品，其特征在于，設(shè)有通過(guò)與產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的超聲波振動(dòng)裝置連動(dòng)而產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的套筒部件，所述套筒部件構(gòu)成所述壓鑄筒的一部分，并且在向所述壓鑄筒注入熔液時(shí)與該熔液接觸而施加超聲波振動(dòng)。因此，在本發(fā)明的鑄造裝置中，通過(guò)使構(gòu)成所述壓鑄筒的一部分的套筒部件在向壓鑄筒注入熔液時(shí)接觸而施加超聲波振動(dòng)，由此，在注入到壓鑄筒時(shí)對(duì)熔液施加超聲波振動(dòng)。因此，在熔液沿壓鑄筒的軸向流動(dòng)之前，可有效地施加超聲波振動(dòng)，可賦予充分的振動(dòng)效果。即，可以使在注入熔液時(shí)與該熔液接觸的套筒部件進(jìn)行超聲波振動(dòng)，可以在壓鑄筒內(nèi)有效地賦予振動(dòng)效果。


圖1是表示實(shí)施例1的鑄造裝置的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2A是實(shí)施例1的鑄造裝置的主要部分放大圖；圖2B是圖2A中的A-A剖面圖；圖3A是表示實(shí)施例1中的鑄造方法的說(shuō)明圖，(a)表示熔液汲取步驟，(b)表示熔液輸送步驟；圖;3B是表示實(shí)施例1中的鑄造方法的說(shuō)明圖，(c)表示熔液注入步驟；圖3C是表示實(shí)施例1中的鑄造方法的說(shuō)明圖，(d)表示熔液注射步驟，(e)表示熔液凝固步驟；圖3D是表示實(shí)施例1中的鑄造方法的說(shuō)明圖，(f)表示開(kāi)模步驟，(g)表示制品脫模步驟；圖4是鋁-硅合金的狀態(tài)圖；圖5是表示枝晶尺寸和抗拉強(qiáng)度的關(guān)系特性的圖；圖6是表示枝晶的微細(xì)化狀態(tài)的說(shuō)明圖，(a)表示生成有多個(gè)枝晶的情況，(b)表示將所生成的枝晶粉碎后的情況；圖7(a)是表示從勵(lì)振停止后至完全凝固的時(shí)間和枝晶尺寸的關(guān)系特性的圖，(b) 是表示距喇叭的距離和枝晶尺寸的關(guān)系特性的圖；圖8是實(shí)施例2的鑄造裝置的主要部分放大圖。符號(hào)說(shuō)明1 鑄造裝置2 保持爐10 澆包20 注射部21 壓鑄筒21a 套筒主體21b:振動(dòng)開(kāi)口21c:熔液供給口22 柱塞22a:柱塞片22b 柱塞桿23 振動(dòng)片(套筒部件)30 模具31:固定模32 可動(dòng)模33 模腔100 超聲波振動(dòng)裝置101 超聲波振動(dòng)件102 振動(dòng)控制部X:熔液Y 壓鑄制品
具體實(shí)施例方式以下，基于附圖所示的實(shí)施例1及實(shí)施例2說(shuō)明本發(fā)明的鑄造裝置及鑄造方法的實(shí)施方式。實(shí)施例1首先，說(shuō)明構(gòu)成。圖1是表示實(shí)施例1的鑄造裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是實(shí)施例1的鑄造裝置的主
4要部分放大圖。如圖1所示，實(shí)施例1的鑄造裝置1為沿水平方向注射熔液X的橫向型壓鑄機(jī)，其具備澆包10、注射部20、模具30以及超聲波振動(dòng)裝置100。澆包10將合金材料的熔融金屬即熔液X從保持爐2 (參照?qǐng)D3A(a))汲取一定量， 輸送到注射部20的熔液供給口 21a進(jìn)行澆注。該澆包10的構(gòu)成為，從保持爐2汲取熔液X 后，移動(dòng)到注射部20的熔液供給口 21c的上方，傾斜角度而徐徐地將熔液X注入壓鑄筒20 內(nèi)。另外，合金材料在此為鋁中含有硅的鋁合金。在保持爐2中，將含有硅的鋁合金以熔液X的狀態(tài)進(jìn)行保持。注射部20將從熔液供給口 21c注入的熔液X在模具30中施加高壓而壓入，即進(jìn)行注射。該壓鑄筒20具有在模具30上固定的壓鑄筒21、在壓鑄筒21內(nèi)滑動(dòng)的柱塞22。壓鑄筒21具有套筒主體21a和與該套筒主體21a的側(cè)面嵌合的振動(dòng)片23。套筒主體21a呈兩端開(kāi)放的中空的筒形狀，一端部固定于模具30，同時(shí)，在從該金屬膜30突出的另一端部附近形成有向上方開(kāi)放的熔液供給口 21c。另外，在與該熔液供給口 21c相對(duì)的位置形成有嵌合振動(dòng)片23的振動(dòng)開(kāi)口 21b。另外，該套筒主體21a以與模具 30的后述的澆道部31a連通的方式配置。該套筒主體21a在此由熱鑄鋼SKD61形成。振動(dòng)片23為通過(guò)與超聲波振動(dòng)裝置100連動(dòng)而進(jìn)行超聲波振動(dòng)的套筒部件，呈按沿著套筒主體21a的外周面的曲率彎曲的板形。該振動(dòng)片23通過(guò)與套筒主體21a的振動(dòng)開(kāi)口 21b嵌合而與該套筒主體21a —同形成壓鑄筒21。另外，由于振動(dòng)開(kāi)口 21b形成在與熔液供給口 21c相對(duì)的位置，因而在從熔液供給口 21c注入熔液X時(shí)，該熔液X與振動(dòng)片23 的內(nèi)側(cè)面23a接觸。而且，在該振動(dòng)片23的外側(cè)面23b固定有超聲波振動(dòng)裝置100的后述的超聲波振動(dòng)件101。另外，在該振動(dòng)片23與振動(dòng)開(kāi)口 21b之間設(shè)有具有彈性的密封材料 S，以防止熔液X的泄漏。該振動(dòng)片23在此例如由氮化硅及賽龍?zhí)沾?sialon)等耐熱沖擊性高的陶瓷材料形成。另外，所謂“陶瓷材料”是指以金屬氧化物等為主原料通過(guò)在高溫下的熱處理而燒固的材料，通常熱傳導(dǎo)率比金屬材料低。例如，形成套筒主體21a的熱鑄鋼 SKD61的熱傳導(dǎo)率為34W/(m *k)，氮化硅的熱傳導(dǎo)率為13W/(m *k)，賽龍?zhí)沾傻臒醾鲗?dǎo)率為 27W/ (m · k)。柱塞22具有與壓鑄筒21嵌合的柱塞片2 和使該柱塞片2 滑動(dòng)的柱塞桿22b。 在此，柱塞桿22b由通過(guò)油壓或者電動(dòng)進(jìn)行伸縮動(dòng)作的注射缸22c進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，與柱塞片2 一體沿壓鑄筒21的軸向出入。模具30具有固定模31和可動(dòng)模32，在可動(dòng)模32接近固定模31而進(jìn)行合模時(shí)，通過(guò)形成于各模31、32的接合面的凹凸而形成模腔33及澆口 34。固定模31固定于固定盤35。在該固定盤35形成有插入固定壓鑄筒21的貫通孔。 而且，在固定模31形成有使?jié)部?34和壓鑄筒21連通的澆道部31a?？蓜?dòng)模32固定在相對(duì)于固定盤35接近、離開(kāi)的可動(dòng)盤36上，可與可動(dòng)盤36 —體移動(dòng)。另外，在該可動(dòng)模32設(shè)有多個(gè)推桿37、...。各推桿37使通過(guò)將熔液X注射到模腔33而制造的壓鑄制品與模具30分離。各推桿37分別貫通可動(dòng)模32，并且前端面37a面向模腔33內(nèi)。而且，各推桿37的基端部37b 固定在設(shè)于模腔33相反側(cè)的位置的推板38上。該推板38通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38a相對(duì)于模腔33接近、離開(kāi)，使多個(gè)推桿37、... 一起自可動(dòng)模32出沒(méi)。超聲波振動(dòng)裝置100具備產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的超聲波振動(dòng)件101和控制該超聲波振子101的振動(dòng)控制部102。而且，超聲波振動(dòng)件101固定在振動(dòng)片23的外周面，使該振動(dòng)片 23沿壓鑄筒21的徑向(圖2中為上下方向)進(jìn)行振動(dòng)。另外，在振動(dòng)片23的面向壓鑄筒 21內(nèi)的內(nèi)側(cè)面23a成為對(duì)超聲波振動(dòng)進(jìn)行輻射的振動(dòng)輻射面。在此，超聲波振動(dòng)裝置100的超聲波振動(dòng)件101從開(kāi)始向壓鑄筒21內(nèi)注入熔液X 起，以該熔液X保持在固相線溫度以上的期間的時(shí)間為最大時(shí)間，直至注入結(jié)束期間，發(fā)生超聲波振動(dòng)。此時(shí)，振動(dòng)片23由于通過(guò)超聲波振動(dòng)件101產(chǎn)生超聲波振動(dòng)，因而在從開(kāi)始向壓鑄筒21內(nèi)注入熔液X起，以該熔液X保持在固相線溫度以上的期間的時(shí)間為最大時(shí)間， 直至注入結(jié)束期間，對(duì)壓鑄筒21內(nèi)的熔液X施加超聲波振動(dòng)。振動(dòng)控制部102以下述方式進(jìn)行控制，即，以由未圖示的溫度傳感器檢測(cè)到的壓鑄筒21內(nèi)的熔液溫度在固相線溫度以下和結(jié)束注入規(guī)定量的熔液X中的快的一方為基準(zhǔn)，使超聲波振子101發(fā)生超聲波振動(dòng)。其次，說(shuō)明實(shí)施例1的鑄造方法。圖3A是表示實(shí)施例1中的鑄造方法的說(shuō)明圖，(a)表示熔液汲取步驟，(b)表示熔液輸送步驟。圖3B是表示實(shí)施例1中的鑄造方法的說(shuō)明圖，(c)表示熔液注入步驟。圖3C 是表示實(shí)施例1中的鑄造方法的說(shuō)明圖，(d)表示熔液注射步驟，(e)表示熔液凝固步驟。 圖3D是表示實(shí)施例1中的鑄造方法的說(shuō)明圖，(f)表示開(kāi)模步驟，(g)表示制品脫模步驟。在實(shí)施例1的鑄造方法中，預(yù)先使模具30的可動(dòng)模32靠近固定模31，在各模31、 32的接合面形成模腔33及澆口 34。另外，在保持爐2內(nèi)貯存有合金材料的熔液X。在熔液汲取步驟中，如圖3A (a)所示，使?jié)舶?0從水平狀態(tài)傾斜而浸漬于保持爐2 內(nèi)，向澆包10內(nèi)注入必要的熔液量后，使?jié)舶?0再傾斜而恢復(fù)水平狀態(tài)，從保持爐2提起。在熔液注入工序，如圖3A(b)所示，在將在熔液汲取步驟中汲取的熔液X保持于澆包10內(nèi)的狀態(tài)下，將該澆包10移動(dòng)到壓鑄筒21的熔液供給口 21a上方，輸送熔液X。在熔液注入步驟中，如圖:3B (c)所示，使?jié)舶?0的排出口 IOa與熔液供給口 21a對(duì)齊，使?jié)舶?0傾斜而將熔液X注入射出部20的壓鑄筒21內(nèi)。注入規(guī)定量的熔液X后，將澆包10再傾斜而恢復(fù)水平狀態(tài)，使其移動(dòng)到保持爐2的上方，為下一次的澆注作準(zhǔn)備。此時(shí)，柱塞22后退到套筒21的端部位置。另一方面，在該注入開(kāi)始的同時(shí)，使超聲波振動(dòng)裝置10的振動(dòng)控制部102接通，驅(qū)動(dòng)超聲波振動(dòng)件101。由此，振動(dòng)片23振動(dòng)，從內(nèi)側(cè)面23a將超聲波振動(dòng)放大并輻射。此時(shí)，由于振動(dòng)片23設(shè)置在與熔液供給口 21a相對(duì)的位置，因而該內(nèi)側(cè)面23a與注入到壓鑄筒21內(nèi)的熔液X接觸，對(duì)該熔液X施加超聲波振動(dòng)。另外，該熔液注入步驟相當(dāng)于邊施加超聲波振動(dòng)邊將熔液X注入到壓鑄筒21的勵(lì)振注入工序。在熔液注射步驟中，如圖3C(d)所示，在熔液注入工序的澆注完成后，立即通過(guò)注射缸22c驅(qū)動(dòng)柱塞桿22b，使其同與其連結(jié)的柱塞片2 —同以高速前進(jìn)。由此，使壓鑄筒 21內(nèi)的熔液X依次通過(guò)固定模31的澆道部31a、澆口 34而注射充填于模腔33內(nèi)。在熔液凝固步驟中，如圖3C(e)所示，模腔33內(nèi)的熔液X凝固，合模規(guī)定時(shí)間直至成為壓鑄制品Y。該熔液注射步驟及熔液凝固步驟相當(dāng)于將在注入步驟中注入的熔液X注射到模腔33內(nèi)并使其凝固而制造壓鑄制品Y的制造工序。在開(kāi)模步驟中，如圖3D (f)所示，以與固定模31分開(kāi)的方式使可動(dòng)模32移動(dòng)而進(jìn)行開(kāi)模。此時(shí)，使熔液X凝固而制成的壓鑄制品Y以與可動(dòng)模32側(cè)緊密貼合的狀態(tài)與可動(dòng)模32—同移動(dòng)。在制品脫模步驟中，如圖3D(g)所示，使推板38移動(dòng)至模腔33側(cè)，使多個(gè)推桿 37、... 一起從可動(dòng)模32突出。由此。壓鑄制品Y與可動(dòng)模分開(kāi)而被排出。然后，說(shuō)明作用。首先，進(jìn)行“壓鑄制品的特性”的說(shuō)明，然后，將實(shí)施例1的鑄造裝置中的作用分為 “超聲波振動(dòng)施加作用”、“枝晶增加作用”、“枝晶破碎作用”、“鑄造方法中的特征作用”進(jìn)行說(shuō)明。[壓鑄制品的特性]圖4是鋁-硅合金的狀態(tài)圖。圖5是表示壓鑄制品的枝晶尺寸和抗拉強(qiáng)度的關(guān)系特性的圖。圖6是表示枝晶的微細(xì)化狀態(tài)的說(shuō)明圖，(a)表示生成有多個(gè)枝晶的情況，(b) 表示將所生成的枝晶粉碎后的情況。圖7(a)是表示從勵(lì)振停止后至完全凝固的時(shí)間和枝晶尺寸的關(guān)系特性的圖，(b)是表示距喇叭狀的距離和枝晶尺寸的關(guān)系特性的圖。在圖4中，Ta-C曲線為液相線，D_C直線為固相線。另外，鋁-硅合金在液相線溫度以上為液相，在固相線溫度以下為固相，在液相線溫度與固相線溫度之間液相和固相共存(固液共存相)。通常，由硅含量不足C點(diǎn)的鋁合金構(gòu)成的壓鑄制品的組織由初晶α -Al固溶體的枝晶結(jié)晶(以下，稱為“枝晶”)和共晶構(gòu)成。硅的配合比例為的鋁-硅合金在圖4所示的點(diǎn)a為液相線溫度以上，因此為液相即所謂的熔液X的狀態(tài)。此時(shí)，枝晶及共晶都未生成。而且，溫度下降時(shí)，點(diǎn)a逐漸下降，低于液相線溫度時(shí)開(kāi)始生成枝晶。而且，生成的枝晶在合金溫度降低的同時(shí)成長(zhǎng)而逐漸增大。這時(shí)生成的結(jié)晶僅是枝晶。在溫度進(jìn)一步下降，點(diǎn)a低于固相線溫度時(shí)，在枝晶之間生成α -Al結(jié)晶和Si結(jié)晶的共晶。這時(shí)生成的結(jié)晶為共晶，枝晶的成長(zhǎng)停止。這樣，在鋁合金中，最初生成枝晶，之后生成共晶。因此，只要最初生成的枝晶為微細(xì)的，則之后生成的共晶也同樣地微細(xì)化。即，枝晶的大小決定凝固后的結(jié)晶粒的大小。在此，在壓鑄制品中，公知的是凝固組織(鑄造組織)越微細(xì)、越均勻，制品強(qiáng)度及韌性等機(jī)械性能越高。因此，決定凝固后的結(jié)晶粒的大小的枝晶越微細(xì)，機(jī)械性能越高(參照?qǐng)D5)。為了使該枝晶微細(xì)，第一，考慮通過(guò)增加枝晶的生成數(shù)，抑制各枝晶的成長(zhǎng)而使其維持小的狀態(tài)(參照?qǐng)D6 (a))。另外，第二，考慮通過(guò)將生成的枝晶破碎來(lái)縮小枝晶尺寸(參照?qǐng)D6(b))。為了增加枝晶的生成數(shù)，在枝晶未生成前對(duì)枝晶生成中的熔液施加超聲波振動(dòng)， 使在熔液內(nèi)發(fā)生無(wú)數(shù)的空穴。該空穴促進(jìn)枝晶生成。另外，為了將生成的枝晶破碎，對(duì)枝晶生成后的熔液施加超聲波振動(dòng)，將超聲波振動(dòng)帶來(lái)的振動(dòng)傳遞給枝晶。以該振動(dòng)將枝晶破碎而使之微細(xì)化。另外，在生成共晶的固相線溫度以下時(shí)，不能使破碎后的枝晶分散，因此，不能得到破碎效果。
另外，施加超聲波振動(dòng)帶來(lái)的振動(dòng)效果不是永久的。即，停止向熔液施加超聲波振動(dòng)后，直到該熔液完全凝固期間耗時(shí)的話，與經(jīng)過(guò)時(shí)間成比例，振動(dòng)效果減弱，生成的枝晶尺寸變大(參照?qǐng)D7 (a))。另外，在熔液內(nèi)從喇叭釋放出的超聲波振動(dòng)傳遞的范圍是有限的，振動(dòng)效果為距喇叭的距離越近越好。即，距喇叭的距離越遠(yuǎn)，熔液內(nèi)生成的枝晶尺寸越大(參照?qǐng)D7(b))。[超聲波振動(dòng)施加作用]在實(shí)施例1的鑄造裝置1中，設(shè)置有多個(gè)通過(guò)與發(fā)生超聲波振動(dòng)的超聲波振動(dòng)裝置100連動(dòng)而進(jìn)行超聲波振動(dòng)的成為套筒部件的振動(dòng)片23，該振動(dòng)片23構(gòu)成壓鑄筒21的一部分，并且在向壓鑄筒21注入熔液時(shí)與該熔液X接觸而施加超聲波振動(dòng)。因此，注入到壓鑄筒21的熔液X幾乎與注入同時(shí)被施加超聲波振動(dòng)。由此，可在熔液X沿壓鑄筒21的軸向流動(dòng)之前施加振動(dòng)效果。即，雖然由傳遞超聲波振動(dòng)的超聲波喇叭可賦予振動(dòng)效果的范圍有限，但通過(guò)在向壓鑄筒21注入熔液時(shí)使振動(dòng)片23與該熔液X 接觸，可以可靠地對(duì)注入的熔液X施加超聲波振動(dòng)。另外，通過(guò)由套筒部件即振動(dòng)片23構(gòu)成壓鑄筒21的一部分，可以從壓鑄筒21的內(nèi)側(cè)面發(fā)射超聲波振動(dòng)。由此，即使不將傳遞超聲波振動(dòng)的超聲波喇叭插入壓鑄筒21內(nèi)， 也可在向壓鑄筒21注入熔液時(shí)施加超聲波振動(dòng)。特別是在實(shí)施例1的鑄造裝置1中，與固定于固定模35的套筒主體21a分開(kāi)設(shè)置振動(dòng)片23。因此，由于振動(dòng)片23未被固定于固定模35，因而與使固定于固定模35的套筒主體21a振動(dòng)的情況相比，能夠更可靠地得到高的振動(dòng)效果。另外，熔液X利用注入時(shí)的勢(shì)能而沖擊壓鑄筒21的內(nèi)側(cè)面中與熔液供給口 21a相對(duì)的部分。在實(shí)施例1的鑄造裝置1中，由于將振動(dòng)片23設(shè)置在壓鑄筒23的截面半徑方向下方的、與注入熔液X的熔液供給口 21相對(duì)的位置，因而可以對(duì)利用注入時(shí)的勢(shì)能沖擊與熔液供給口 21a相對(duì)的部分的熔液X可靠地施加超聲波振動(dòng)。因此，可有效地賦予振動(dòng)效果。另外，在實(shí)施例1的鑄造裝置1中，對(duì)熔液X施加超聲波振動(dòng)的振動(dòng)片23由陶瓷材料形成。陶瓷材料與金屬材料相比熱傳導(dǎo)率低，熔液X所接觸的內(nèi)側(cè)面23a的溫度不易下降。因此，熔液X的保溫效果高，可抑制熔液X與壓鑄筒21接觸時(shí)所產(chǎn)生的枝晶量。由此，可在熔液X內(nèi)產(chǎn)生足夠量的空穴，可促進(jìn)枝晶的生成而使晶體組織細(xì)微化。另外，在由熱傳導(dǎo)率高的金屬材料(例如，形成套筒主體21a的熱鑄鋼SKD61等)形成振動(dòng)片的情況下，因在注入的熔液內(nèi)產(chǎn)生的枝晶過(guò)多而不能賦予足夠的振動(dòng)效果。另外，由于陶瓷材料通常比金屬材料硬，因而可防止振動(dòng)件23進(jìn)行超聲波振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的損耗(磨蝕)。另外，由于在陶瓷材料中氮化硅及賽龍?zhí)沾傻哪蜔釠_擊性高，因而可防止與高溫熔液X接觸而因熱沖擊造成的破損。另外，在實(shí)施例1的鑄造裝置1中，超聲波振動(dòng)件101使振動(dòng)片23沿著壓鑄筒21 的徑向(在圖2中為上下方向)進(jìn)行振動(dòng)。因此，振動(dòng)片23可以沿著壓鑄筒21的徑向?qū)θ垡篨施加超聲波振動(dòng)，可有效地將在熔液X與壓鑄筒21的內(nèi)側(cè)面的接觸部分生成的枝晶 (表面激冷層)破碎，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)晶體組織的微晶化。[枝晶增加作用]在實(shí)施例1的鑄造裝置1中，通過(guò)與超聲波振動(dòng)裝置100連動(dòng)而進(jìn)行超聲波振動(dòng)的振動(dòng)片23與向壓鑄筒21注入熔液X同時(shí)開(kāi)始振動(dòng)。S卩，在實(shí)施例1的鑄造裝置1中，對(duì)正在壓鑄筒21注入且向壓鑄筒21內(nèi)充填的熔液X施加超聲波振動(dòng)。在此，向壓鑄筒21注入的熔液X的溫度為液相線溫度以上的值。因此，在枝晶生成之前的熔液X中能夠大量生成空穴，能夠促進(jìn)以這些大量的空穴為核的多個(gè)枝晶的生成。其結(jié)果，能夠抑制生成的枝晶的成長(zhǎng)而將其維持在小的狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)晶組織的微細(xì)化。[枝晶破碎作用]在實(shí)施例1的鑄造裝置1中，通過(guò)與超聲波振動(dòng)裝置100連動(dòng)而進(jìn)行超聲波振動(dòng)的振動(dòng)片23在向壓鑄筒21注入的熔液X保持在固相線溫度以上的期間，施加超聲波振動(dòng)。因此，即使注入到壓鑄筒21的熔液X的溫度下降到固相線溫度附近，即，即使為生成有多個(gè)枝晶的狀態(tài)，也能夠從振動(dòng)片23對(duì)熔液X施加超聲波振動(dòng)。由此，可對(duì)生成的多個(gè)枝晶施加超聲波振動(dòng)，使施加了超聲波振動(dòng)的枝晶破碎而成為更微細(xì)的結(jié)晶，且可實(shí)現(xiàn)結(jié)晶組織的微細(xì)化。另外，如果將施加超聲波振動(dòng)的時(shí)間以開(kāi)始注入熔液X起、熔液溫度保持于固相線溫度以上的期間為最大時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，則在能夠有效地進(jìn)行枝晶的破碎的期間，可靠地施加超聲波振動(dòng)。因此，能夠有效地進(jìn)行結(jié)晶組織的微細(xì)化，節(jié)省能量?！茶T造方法中的特征作用〕如上所述，在實(shí)施例1的鑄造方法中，具有熔液注入步驟，其相當(dāng)于一邊施加超聲波振動(dòng)一邊將熔液X注入到壓鑄筒21的勵(lì)振注入步驟。因此，在注入熔液時(shí)可對(duì)熔液X勵(lì)振，能夠?qū)ρ貕鸿T筒21的軸向流動(dòng)的熔液X有效地賦予振動(dòng)效果。即，在熔液X內(nèi)可產(chǎn)生多個(gè)成為枝晶生成時(shí)的核的空穴，能夠抑制各枝晶的成長(zhǎng)且實(shí)現(xiàn)接近組織的微細(xì)化。下面，說(shuō)明效果。在實(shí)施例1的鑄造裝置及鑄造方法中，可得到如下列舉的效果。(1)在將合金材料的熔液X注入到壓鑄筒21而制造壓鑄制品的鑄造裝置1中，設(shè)有套筒部件(振動(dòng)片23)，其通過(guò)與產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的超聲波振動(dòng)裝置100連動(dòng)而進(jìn)行超聲波振動(dòng)，上述套筒部件(振動(dòng)片2 構(gòu)成上述壓鑄筒21的一部分，同時(shí)，在向上述壓鑄筒 21注入熔液時(shí)與該熔液X接觸而施加超聲波振動(dòng)。因此，可對(duì)注入到壓鑄筒的熔液有效地施加超聲波振動(dòng)。(2)上述套筒部件(振動(dòng)片23)與上述壓鑄筒21分開(kāi)設(shè)置。因此，除上述(1)記載的效果之外，不將振動(dòng)片23固定，能夠得到可靠且高的振動(dòng)效果。(3)上述套筒部件(振動(dòng)片2 設(shè)置在上述壓鑄筒21的截面半徑方向下方的、與注入上述熔液X的熔液供給口 21c相對(duì)的位置。因此，除上述( 記載的效果之外，可利用注入時(shí)的勢(shì)能使熔液X沖擊到套筒部件即振動(dòng)片23，進(jìn)而可切實(shí)地施加超聲波振動(dòng)。(4)上述套筒部件(振動(dòng)片23)由陶瓷材料形成。因此，除上述(1) ( 記載的效果之外，通過(guò)抑制熔液X與壓鑄筒21接觸時(shí)產(chǎn)生的枝晶量，可在熔液X內(nèi)生成足夠量的空穴，促進(jìn)枝晶的生成，實(shí)現(xiàn)結(jié)晶組織的微細(xì)化。
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(5)上述套筒部件(振動(dòng)片2 沿著上述壓鑄筒21的徑向施加超聲波振動(dòng)。因此，除上述(1) (4)記載的效果之外，能夠有效地破碎在熔液X與壓鑄筒21 的內(nèi)側(cè)面接觸的部分生成的枝晶(表面激冷層)，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)結(jié)晶組織的微細(xì)化。(6)上述套筒部件(振動(dòng)片2 從開(kāi)始向上述壓鑄筒21注入上述熔液X起，將該熔液X保持在固相線以上的期間的時(shí)間作為最大時(shí)間，施加超聲波振動(dòng)。因此，除上述(1) ( 記載的效果之外，只在可有效地進(jìn)行枝晶的破碎期間施加超聲波振動(dòng)，可以有效地進(jìn)行結(jié)晶組織的微細(xì)化，節(jié)省能量。(7)在將合金材料的熔液X注入到壓鑄筒21而制造壓鑄制品的鑄造方法中，具有一邊施加超聲波振動(dòng)一邊將上述熔液X注入到壓鑄筒21的勵(lì)振注入工序(圖;3B(c))、和將在上述勵(lì)振注入工序(圖3B(c))注入的上述熔液X注射到模腔33內(nèi)并使其凝固而制造壓鑄制品的壓鑄制造工序(圖3C(d)、(e))。因此，可以有效地對(duì)注入到壓鑄筒21的熔液施加超聲波振動(dòng)。實(shí)施例2實(shí)施例2為使振動(dòng)片23沿著壓鑄筒21的軸向進(jìn)行振動(dòng)的例子。首先說(shuō)明構(gòu)成。圖8是實(shí)施例2的鑄造裝置的主要部分放大圖。該實(shí)施例2的鑄造裝置中的注射部20A具備壓鑄筒21和柱塞22，壓鑄筒21具有振動(dòng)片23。而且，在該振動(dòng)片23固定有產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的超聲波振動(dòng)件101。該超聲波振子101由于在此沿著壓鑄筒21的軸向(在圖8上為左右方向)進(jìn)行振動(dòng)，因而振動(dòng)片23沿著壓鑄筒21的軸向進(jìn)行振動(dòng)。由此，振子23在振動(dòng)時(shí)沿著壓鑄筒21的軸向移動(dòng)，進(jìn)入壓鑄筒21的內(nèi)部而對(duì)柱塞22的柱塞片2 通過(guò)的區(qū)域不造成干擾。即，不會(huì)妨礙柱塞片22的移動(dòng)。下面，說(shuō)明效果。在實(shí)施例2的鑄造裝置中，除上述(1) ⑷的效果之外，還可得到如下列舉的效^ ο(8)上述套筒部件(振動(dòng)片2 沿著上述壓鑄筒21的軸向施加超聲波振動(dòng)。因此，即使套筒部件即振動(dòng)片23振動(dòng)，也不會(huì)妨礙柱塞桿22a的移動(dòng)。以上基于實(shí)施例1及實(shí)施例2說(shuō)明了本發(fā)明的鑄造裝置及鑄造方法，但是具體的構(gòu)成不限于這些實(shí)施例，只要不超出專利申請(qǐng)的范圍的各權(quán)利要求項(xiàng)的發(fā)明宗旨，允許設(shè)計(jì)的變更及追加等。在實(shí)施例1及實(shí)施例2中，將鑄造裝置設(shè)為沿水平方向注射熔液X的橫向型壓鑄機(jī)，但不限于此，也可以為例如向垂直方向注射熔液X的立式壓鑄機(jī)。另外，作為實(shí)施例1中的合金材料采用了鋁-硅合金，但不限于此，也可以為鎂合金、鋅合金、銅合金等各種壓鑄用合金。在上述任一情況下都設(shè)有通過(guò)與超聲波振動(dòng)裝置連動(dòng)而進(jìn)行超聲波振動(dòng)的套筒部件，由該套筒部件構(gòu)成壓鑄筒21的一部分，同時(shí)，通過(guò)在向壓鑄筒21注入熔液時(shí)與熔液接觸而施加超聲波振動(dòng)，可制造使結(jié)晶組織微細(xì)化的壓鑄制品。
權(quán)利要求
1.一種鑄造裝置，將合金材料的熔液注入到壓鑄筒，制造壓鑄制品，其特征在于，設(shè)有套筒部件，該套筒部件通過(guò)與產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的超聲波振動(dòng)裝置連動(dòng)而產(chǎn)生超聲波振動(dòng)，所述套筒部件構(gòu)成所述壓鑄筒的一部分，并且在向所述壓鑄筒輸入熔液時(shí)與該熔液接觸而施加超聲波振動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的鑄造裝置，其特征在于， 所述套筒部件與所述壓鑄筒分開(kāi)設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的鑄造裝置，其特征在于，所述套筒部件設(shè)置在所述壓鑄筒的截面半徑方向下方的、與注入所述熔液的熔液供給口相對(duì)的位置。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的鑄造裝置，其特征在于， 所述套筒部件由陶瓷材料形成。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的鑄造裝置，其特征在于， 所述套筒部件沿所述壓鑄筒的徑向施加超聲波振動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的鑄造裝置，其特征在于， 所述套筒部件沿所述壓鑄筒的軸向施加超聲波振動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的鑄造裝置，其特征在于，所述套筒部件從開(kāi)始向所述壓鑄筒注入所述熔液起，將該熔液保持在固相線溫度以上的期間的時(shí)間作為最大時(shí)間，施加超聲波振動(dòng)。
8.—種鑄造方法，將合金材料的熔液注入到壓鑄筒，制造壓鑄制品，其特征在于，具有勵(lì)振注入工序，一遍施加超聲波振動(dòng)，一邊將所述熔液注入到壓鑄筒； 壓鑄制品制造工序，將在所述勵(lì)振注入工序中注入的熔液注射到模腔內(nèi)，使其凝固而制造壓鑄制品。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可對(duì)注入到壓鑄筒的熔液有效地施加超聲波振動(dòng)的鑄造裝置及鑄造方法。在將合金材料的熔液(X)注入到壓鑄筒(21)來(lái)制造壓鑄制品的鑄造裝置(1)中，設(shè)有通過(guò)與產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的超聲波振動(dòng)裝置(100)連動(dòng)而產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的套筒部件(振動(dòng)片23)，套筒部件(振動(dòng)片23)構(gòu)成所述壓鑄筒(21)的一部分，并且在向壓鑄筒(21)注入熔液時(shí)與該熔液(X)接觸而施加超聲波振動(dòng)。
文檔編號(hào)B22D1/00GK102198499SQ20111005929
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者內(nèi)田和成, 安納義治, 平野聰, 松長(zhǎng)正治, 森秀伸, 神保嘉雄 申請(qǐng)人:加特可株式會(huì)社