JP3246319B2 - Forming method of semi-molten metal - Google Patents
Forming method of semi-molten metalInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半溶融金属の成形方
法に係り、特に結晶核を有する液相線温度以上の液体状
態の合金、または結晶核を有する成形温度以上の固液共
存状態の合金を、断熱効果を有する断熱容器の中におい
て、所定の液相率を示す成形温度まで冷却しつつ5秒間
〜60秒間保持する工程において、(1)該断熱容器内
の金属の過熱度温度(初期温度)が液相線温度以上で
は、液相線に対する過熱度(X℃)が10℃未満であ
り、該過熱度温度(初期温度)から該合金の液相線温度
までをY=10−Xの関係式で算出される時間(Y分)
よりも短い時間で温度降下させ、しかも該断熱容器内に
おいて保持される過熱度温度(初期温度)から液相線温
度よりも5℃低い温度の区間を15分以内に温度降下さ
せることにより、微細な初晶を該合金液中に晶出させ、
該合金を成形用金型に供給して加圧成形することを特徴
とする半溶融金属の成形方法に関するものであり、
(2)該断熱容器内の金属の初期温度が液相線温度以下
では、初期温度から液相線温度よりも5℃低い温度の区
間を15分以内に温度降下させることにより、液中に微
細な初晶を該合金液中に晶出させ、該合金を成形用金型
に供給して加圧成形することを特徴とする半溶融金属の
成形方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a semi-molten metal, and more particularly to an alloy in a liquid state having a crystal nucleus at a liquidus temperature or higher, or an alloy having a crystal nucleus in a solid-liquid coexistence state at a molding temperature or higher. In a heat-insulating container having a heat-insulating effect, while cooling to a molding temperature showing a predetermined liquidus ratio for 5 seconds to 60 seconds, (1) the superheat temperature (initial temperature) of the metal in the heat-insulating container. Temperature) is equal to or higher than the liquidus temperature, the superheat (X ° C.) for the liquidus is less than 10 ° C., and the temperature from the superheat temperature (initial temperature) to the liquidus temperature of the alloy is Y = 10−X (Y minutes) calculated by the relational expression
By lowering the temperature within a shorter time than the superheat temperature (initial temperature) held in the insulated container and lowering the temperature by 5 ° C. below the liquidus temperature within 15 minutes, the fine Crystallize the primary crystal in the alloy liquid,
The present invention relates to a method for forming a semi-molten metal, which comprises supplying the alloy to a molding die and performing pressure molding,
(2) When the initial temperature of the metal in the heat insulating container is equal to or lower than the liquidus temperature, the temperature in a section of 5 ° C lower than the liquidus temperature from the initial temperature is lowered within 15 minutes, so that the fine particles in the liquid are reduced. The present invention relates to a method for forming a semi-molten metal, wherein a primary crystal is crystallized in the alloy liquid, and the alloy is supplied to a molding die and subjected to pressure molding.
【0002】[0002]
【従来の技術】チクソキャスト法は、従来の鋳造法に比
べて鋳造欠陥や偏析が少なく、金属組織が均一、金型寿
命が長いことや成形サイクルが短いなどの利点があり、
最近注目されている技術である。この成形法(A)にお
いて使用されるビレットは、半溶融温度領域で機械撹拌
や電磁撹拌を実施するか、あるいは加工後の再結晶を利
用することによって得られた球状化組織を特徴とするも
のである。これに対して、従来鋳造法による素材を用い
て半溶融成形する方法も知られている。これは、たとえ
ば、等軸晶組織を発生しやすいマグネシウム合金におい
てさらに微細な結晶を生じさせるためにZrを添加する
方法(B)や炭素系微細化剤を使用する方法(C)であ
り、またアルミニウム合金において微細化剤としてAl
−5%Ti−1%B母合金を従来の2倍〜10倍程度添
加する方法(D)であり、これら方法により得られた素
材を半溶融温度域に加熱し初晶を球状化させ成形する方
法である。また、固溶限以内の合金に対して、固相線近
くの温度まで比較的急速に加熱した後、素材全体の温度
を均一にし局部的な溶融を防ぐために、固相線を超えて
材料が柔らかくなる適当な温度まで緩やかに加熱して成
形する方法(E)が知られている。2. Description of the Related Art The thixocast method has advantages such as less casting defects and segregation, a uniform metal structure, a longer mold life and a shorter molding cycle than conventional casting methods.
This is a technology that has recently attracted attention. The billet used in this molding method (A) is characterized by a spheroidized structure obtained by performing mechanical stirring or electromagnetic stirring in a semi-melting temperature range, or by utilizing recrystallization after processing. It is. On the other hand, a method of semi-solid molding using a material obtained by a conventional casting method is also known. This is, for example, a method of adding Zr (B) or a method of using a carbon-based refining agent (C) in order to generate finer crystals in a magnesium alloy which easily generates an equiaxed crystal structure. Al as a refiner in aluminum alloys
This is a method (D) in which a -5% Ti-1% B mother alloy is added about 2 to 10 times that of the conventional method, and the material obtained by these methods is heated to a semi-melting temperature range to form a primary crystal into a spheroid to form it. How to Also, for alloys within the solid solubility limit, after heating relatively quickly to a temperature near the solidus, the material exceeds the solidus in order to equalize the temperature of the entire material and prevent local melting. A method (E) of forming by heating gently to an appropriate temperature at which the material is softened is known.
【0003】一方、ビレットを半溶融温度領域まで昇温
し成形する方法と異なり、球状の初晶を含む融液を連続
的に生成し、ビレットとして一旦固化することなく、そ
のままそれを成形するレオキャスト法(F)が知られて
いる。On the other hand, unlike a method in which a billet is heated to a semi-melting temperature range and formed, a melt containing a spherical primary crystal is continuously produced and formed without being solidified as a billet. The casting method (F) is known.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た(A)の方法は撹拌法や再結晶を利用する方法のいず
れの場合も煩雑であり、製造コストが高くなる難点があ
る。また、マグネシウム合金においては(B)の方法の
場合には、Zrが高くコスト的に問題であり、(C)の
方法では、炭化物系微細化剤を使用してその微細化効果
を十分に発揮させるためには、酸化防止元素であるBe
を、たとえば、7ppm程度に低く管理する必要があ
り、成形直前の加熱処理時に酸化燃焼しやすく、作業上
不都合である。However, the method (A) described above is complicated in both cases of the stirring method and the method utilizing recrystallization, and has a drawback that the production cost is increased. Further, in the case of the magnesium alloy, the method (B) has a high Zr and is problematic in terms of cost, and in the method (C), a carbide-based refining agent is used to sufficiently exhibit its refining effect. In order to achieve this, the antioxidant element Be
Needs to be controlled to, for example, about 7 ppm, which is liable to be oxidized and burned during the heat treatment immediately before molding, which is inconvenient in operation.
【0005】一方、アルミニウム合金においては、単に
微細化剤を添加するだけでは500μm程度であり、1
00μm以下の微細な結晶粒の組織を得ることは容易で
はない。このため、多量に微細化剤を添加する方法
(D)があるが、微細化剤が炉底に沈降しやすく工業的
には難しく、かつコストも高い。さらに(E)の方法で
は、固相線を超えてから緩やかに加熱して素材の均一加
熱と球状化を図ることを特徴とするチクソ成形法が提案
されているが、通常のデンドライト組織を加熱してもチ
クソ組織(初晶デンドライトが球状化されている)には
変化しない。On the other hand, in the case of an aluminum alloy, it is about 500 μm by simply adding a refining agent.
It is not easy to obtain a structure of fine crystal grains of 00 μm or less. For this reason, there is a method (D) of adding a large amount of a fine agent, but the fine agent easily sediments at the furnace bottom and is industrially difficult and costly. Further, in the method (E), a thixo-molding method characterized by uniform heating and spheroidization of the material by gradually heating after exceeding the solidus line has been proposed. However, it does not change into the thixo structure (the primary dendrite is spheroidized).
【0006】しかも(A)〜(E)のいずれのチクソ成
形法においても半溶融成形するために、一旦液相を固化
しそのビレットを再度半溶融温度領域まで昇温する必要
があり、従来鋳造法に比べてコスト高になる。また、
(F)の方法では、球状の初晶を含む融液を連続的に生
成供給するため、コスト的、エネルギ的にもチクソキャ
ストよりも有利であるが、球状組織と液相からなる金属
原料を製造する機械と最終製品を製造する鋳造機との設
備的連動が煩雑である。In addition, in any of the thixo-molding methods (A) to (E), in order to perform semi-solid molding, it is necessary to solidify the liquid phase and raise the temperature of the billet to the semi-molten temperature range again. The cost is higher than the law. Also,
In the method (F), since a melt containing a spherical primary crystal is continuously generated and supplied, it is more cost-effective and energy-efficient than thixocast, but a metal raw material comprising a spherical structure and a liquid phase is used. The interlocking of equipment between the machine to manufacture and the casting machine to manufacture the final product is complicated.
【0007】本発明は、上述の従来の各方法の問題点に
着目し、ビレットを使用することなくしかも煩雑な方法
を採ることなく、簡便容易に、微細な初晶を有する半溶
融金属を得て、加圧成形する方法を提供することを目的
とするものである。The present invention focuses on the problems of the above-mentioned conventional methods, and can easily and easily obtain a semi-molten metal having a fine primary crystal without using a billet and employing a complicated method. It is another object of the present invention to provide a method for pressure molding.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るために、本願発明においては、第1の発明では、液相
線温度に対する過熱度が100℃未満に保持したアルミ
ニウム合金またはマグネシウム合金の溶湯を治具を使用
せず直接に断熱容器内に注湯して得られた液相線に対す
る過熱度(X℃)が10℃未満の結晶核を有する液体状
態の合金を高圧鋳造法もしくは押出し法もしくは鍛造法
で成形する成形方法であって、該合金の液相率が高圧鋳
造法の場合は20〜90%、押出し法や鍛造法では0.
1〜70%の液相率を示す成形温度まで5秒間〜60分
の間に断熱容器中で冷却する工程において、初期温度か
ら該合金の液相線温度までをY=10−Xの関係式で算
出される時間(Y分)よりも短い時間で温度降下させ、
しかも該断熱容器内において初期温度から液相線温度よ
りも5℃低い温度の区間を15分以内に温度降下させる
ことにより、微細な初晶を該合金液中に晶出させ、該合
金を成形用金型に供給して加圧成形することとした。ま
た、第2の発明では、液相線温度に対する過熱度が10
0℃未満に保持したアルミニウム合金またはマグネシウ
ム合金の溶湯を治具を使用せず直接に断熱容器内に注湯
して得られた結晶核を有する成形温度以上の固液共存状
態の合金を高圧鋳造法もしくは押出し法もしくは鍛造法
で成形する成形方法であって、該合金の液相率が高圧鋳
造法の場合は20〜90%、押出し法や鍛造法では0.
1〜70%の液相率を示す成形温度まで5秒間〜60分
の間に断熱容器中で冷却する工程において、該断熱容器
内において初期温度から液相線温度よりも5℃低い温度
の区間を15分以内に温度降下させることにより、微細
な初晶を該合金液中に晶出させ、該合金を成形用金型に
供給して加圧成形することとした。In order to solve such a problem, according to the present invention, in the first invention, an aluminum alloy or a magnesium alloy having a superheat degree of less than 100 ° C. with respect to a liquidus temperature is maintained. A liquid state alloy having a crystal nucleus having a superheat degree (X ° C.) of less than 10 ° C. with respect to a liquidus line obtained by pouring the molten metal directly into an insulated container without using a jig or a high-pressure casting method or extrusion. A method of forming by an extrusion method or a forging method, wherein the liquid phase ratio of the alloy is 20 to 90% in the case of a high-pressure casting method, and 0.1% in an extrusion method or a forging method.
In the step of cooling in an insulated container for 5 seconds to 60 minutes to a molding temperature showing a liquidus ratio of 1 to 70%, a relational expression of Y = 10-X is used from the initial temperature to the liquidus temperature of the alloy. The temperature is reduced in a time shorter than the time (Y minutes) calculated in
In addition, in the heat-insulating container, a fine primary crystal is crystallized in the alloy liquid by lowering the temperature within an interval of 5 ° C. from the initial temperature to the liquidus temperature within 15 minutes, thereby forming the alloy. It was supplied to a metal mold for pressure molding. In the second invention, the degree of superheat with respect to the liquidus temperature is 10%.
High-pressure casting of an alloy in the solid-liquid coexisting state above the forming temperature with crystal nuclei obtained by pouring a molten aluminum alloy or magnesium alloy held at less than 0 ° C directly into an insulated container without using a jig A molding method in which the liquid phase ratio of the alloy is 20 to 90% in the case of a high-pressure casting method, and 0 to 90% in the case of an extrusion method or a forging method.
In the step of cooling in an insulated container for 5 seconds to 60 minutes to a molding temperature showing a liquidus ratio of 1 to 70%, a section in the insulated container having a temperature lower by 5 ° C. than the liquidus temperature from the initial temperature. The temperature was lowered within 15 minutes to crystallize fine primary crystals in the alloy liquid, and the alloy was supplied to a molding die and pressure-molded.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】結晶核を有する液相線温度以上の
液体状態の合金、または結晶核を有する成形温度以上の
固液共存状態の合金を、たとえば、アルミニウム合金、
マグネシウム合金を断熱効果を有する断熱容器の中にお
いて、所定の液相率を示す成形温度まで冷却しつつ5秒
間〜60秒間保持する工程において、(1)該容器内の
金属の初期温度が液相線温度以上では、液相線に対する
過熱度(X℃)が10未満であり、該過熱度温度(初期
温度)から該合金の液相線温度までをY=10−Xの関
係式で算出される時間(Y分)よりも短い時間で温度降
下させ、しかも該断熱容器内において保持される該過熱
度温度(初期温度)から液相線温度よりも5℃低い温度
の区間を15分以内に温度降下させることにより、また
は、(2)該断熱容器内の金属の初期温度が液相線温度
以下では、該初期温度から液相線温度よりも5℃低い温
度の区間を15分以内に温度降下させることにより、液
中に微細かつ球状化した初晶を発生させ、この半溶融状
態の該合金を成形用金型に供給して加圧成形することに
より、均質な組織の成形体が得られる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An alloy having a crystal nucleus in a liquid state at a liquidus temperature or higher, or an alloy having a crystal nucleus in a solid-liquid coexistence state at a molding temperature or higher is, for example, an aluminum alloy,
In the step of holding the magnesium alloy in a heat insulating container having an insulating effect for 5 seconds to 60 seconds while cooling to a molding temperature showing a predetermined liquid phase ratio, (1) the initial temperature of the metal in the container is changed to the liquid phase Above the linear temperature, the superheat (X ° C.) with respect to the liquidus is less than 10, and the relationship from the superheat temperature (initial temperature) to the liquidus temperature of the alloy is calculated by a relational expression of Y = 10−X. Temperature within a time period shorter than the heating time (Y minutes), and within 15 minutes a section of 5 ° C lower than the liquidus temperature from the superheat temperature (initial temperature) held in the heat insulating container. By lowering the temperature, or (2) when the initial temperature of the metal in the heat-insulating container is lower than the liquidus temperature, a temperature range of 5 ° C. lower than the liquidus temperature from the initial temperature is set within 15 minutes. By dropping, fine and spherical in the liquid And primary crystal to generate the, by pressure molding is supplied to the mold the alloy of this semi-molten state, the molded body of a homogeneous structure is obtained.
【0010】[0010]
【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図1〜図8は本発明の実施例に係り、
図1は最大固溶限以上の組成の亜共晶アルミニウム合金
の半溶融金属の成形方法を示す工程説明図、図2は最大
固溶限内組成のマグネシウム合金あるいはアルミニウム
合金の半溶融金属の成形方法を示す工程説明図、図3は
球状初晶の生成から成形までの各工程の模式図、図4は
図3に示した各工程の金属組織模式図、図5は代表的な
アルミニウム合金であるAl−Si系合金平衡状態図、
図6は代表的なマグネシウム合金であるMg−Al系合
金平衡状態図、図7は本発明例の成形体の金属組織を示
す顕微鏡写真、図8は比較例の成形品の金属組織を示す
顕微鏡写真を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. 1 to 8 relate to an embodiment of the present invention,
FIG. 1 is a process explanatory view showing a method for forming a semi-molten metal of a hypoeutectic aluminum alloy having a composition higher than the maximum solid solubility limit, and FIG. 2 is a semi-molten metal of a magnesium alloy or an aluminum alloy having a composition within the maximum solid solution limit. FIG. 3 is a schematic view of each step from generation of a spherical primary crystal to molding, FIG. 4 is a schematic view of a metal structure of each step shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a typical aluminum alloy. A certain Al-Si alloy equilibrium diagram,
FIG. 6 is an equilibrium state diagram of a Mg—Al-based alloy which is a typical magnesium alloy, FIG. 7 is a micrograph showing a metal structure of a molded article of the present invention, and FIG. 8 is a microscope showing a metal structure of a molded article of a comparative example. A photograph is shown.
【0011】本発明においては、図1、図2、図5、図
6に示すように、まず、(1)液相線温度に対して過熱
度が300℃未満に保持した最大固溶限以上の組成の亜
共晶アルミニウム合金あるいは最大固溶限内組成のマグ
ネシウム合金、アルミニウム合金の溶湯を、その合金の
融点よりも低い温度の治具の表面に接触させて液中に結
晶核を発生させ、あるいは、(2)液相線温度に対する
過熱度が100℃未満に保持したアルミニウム合金、マ
グネシウム合金の溶湯を治具を使用せず直接に断熱容器
内に注湯して結晶核を発生させ、断熱容器内において液
相線に対する過熱度(X℃)が10℃未満の結晶核を有
する液体状態の合金を、所定の液相率を示す共晶温度あ
るいは固相線温度よりも高い成形温度まで冷却しつつ5
秒間〜60分間保持する工程において、該合金の液相線
温度までをY=10−Xの関係式で算出される時間(Y
分)よりも短い時間で温度降下させ、しかも該断熱容器
内において保持される初期温度から液相線温度よりも5
℃低い温度の区間を15分以内に温度降下させることに
より、微細な球状の初晶を該合金液中に晶出させ、該合
金を成形用金型に供給して加圧成形する。In the present invention, as shown in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 5, and FIG. 6, (1) First, the superheat degree is maintained at less than 300.degree. A hypoeutectic aluminum alloy of the composition described above or a magnesium alloy of the composition within the maximum solid solubility limit, and a melt of aluminum alloy are brought into contact with the surface of a jig at a temperature lower than the melting point of the alloy to generate crystal nuclei in the liquid. Or (2) pouring a melt of an aluminum alloy or a magnesium alloy having a superheat degree of less than 100 ° C. with respect to a liquidus temperature directly into an insulated container without using a jig to generate crystal nuclei; A liquid-state alloy having crystal nuclei having a superheat degree (X ° C.) of less than 10 ° C. with respect to a liquidus line in an insulated container is cooled to a eutectic temperature showing a predetermined liquidus rate or a forming temperature higher than a solidus temperature. 5 while cooling
In the step of holding for from 60 seconds to 60 minutes, the time up to the liquidus temperature of the alloy is calculated as the time (Y
Min), and the temperature is lowered from the initial temperature held in the insulated container by 5 to the liquidus temperature.
By lowering the temperature of the section having a lower temperature of 15 ° C. within 15 minutes, fine spherical primary crystals are crystallized in the alloy solution, and the alloy is supplied to a molding die and pressure molded.
【0012】また、その断熱容器内において共晶温度あ
るいは固相線温度よりも高い成形温度以上の固液共存状
態の合金を、該断熱容器の中で所定の液相率を示す成形
温度まで冷却しつつ5秒間〜60分間保持する工程にお
いて、該断熱容器内において保持される初期温度から液
相線温度よりも5℃低い温度の区間を15分以内に温度
降下させることにより、微細な球状の初晶を該合金液中
に晶出させ、該合金を成形用金型に供給して加圧成形す
る。所定の液相率とは、加圧成形に適する液相の量比を
意味し、ダイキャスト鋳造、スクイズ鋳造などの高圧鋳
造では、液相率は20%〜90%、好ましくは30%〜
70%(30%未満では素材の成形性が劣り、70%以
上では素材が軟らかいため、ハンドリングが難しいばか
りでなく、均一な組織が得にくくなる)とし、押出し法
や鍛造法では、0.1%〜70%とする。Further, the alloy in a solid-liquid coexistence state having a molding temperature higher than the eutectic temperature or the solidus temperature in the heat insulating container is cooled to a forming temperature showing a predetermined liquid phase ratio in the heat insulating container. In the step of holding for 5 seconds to 60 minutes while heating, the temperature of a section of 5 ° C. lower than the liquidus temperature from the initial temperature held in the heat-insulating container is lowered within 15 minutes to form a fine spherical shape. A primary crystal is crystallized in the alloy liquid, and the alloy is supplied to a molding die and pressure-molded. The predetermined liquid phase ratio means a ratio of liquid phases suitable for pressure molding. In high-pressure casting such as die casting and squeeze casting, the liquid phase ratio is 20% to 90%, preferably 30% to 90%.
70% (less than 30%, the moldability of the material is inferior; if it is 70% or more, the material is soft, so that not only handling is difficult, but also it is difficult to obtain a uniform structure). % To 70%.
【0013】また、本発明でいう断熱容器とは、金属製
容器または非金属製容器とするか、あるいは、半導体を
含む非金属材料を表面に塗布した金属製容器、もしくは
半導体を含む非金属材料を複合させた金属製容器とし、
かつ、該容器の内部あるいは外部から局部的あるいは全
体的に該容器の加熱または冷却が可能なものであり、必
要に応じて該断熱容器の肉厚が容器の場所により異なる
ものである。The heat-insulating container referred to in the present invention may be a metal container or a non-metal container, a metal container having a non-metal material containing a semiconductor applied to the surface, or a non-metal material containing a semiconductor. Into a metal container that combines
In addition, the container can be locally or entirely heated or cooled from inside or outside the container, and the thickness of the heat-insulating container varies depending on the location of the container as necessary.
【0014】具体的には以下のとおりの手順により作業
を進める。図3および図4の工程[1]において、ラド
ル10内に入れられた完全液体である金属Mを工程
[2]において、(a)冷却用治具20を用いて低温溶
湯(必要に応じて結晶核生成を促進する元素を添加する
ことが可能)から結晶核を発生させ、断熱効果を有する
セラミック容器30あるいはセラミックコーティング金
属容器30Aに注ぐ、または、(b)融点直上の低温溶
湯(必要に応じて結晶核生成を促進する元素を添加する
ことが可能)を直接断熱効果を有するセラミック容器3
0あるいはセラミックコーティング金属容器30Aに注
ぐ、のいずれかの方法により多数の結晶核を含む液相線
直下あるいは直上の合金を得る。Specifically, the operation proceeds according to the following procedure. In step [1] of FIGS. 3 and 4, the metal M, which is a complete liquid, placed in the ladle 10 is mixed in step [2] with (a) a low-temperature molten metal using a cooling jig 20 (if necessary). A crystal nucleus is generated from a crystal nucleus promoting element) and poured into a ceramic container 30 or a ceramic-coated metal container 30A having a heat insulating effect, or (b) a low-temperature molten metal just above the melting point (necessary). Element which promotes the formation of crystal nuclei can be added, if necessary).
An alloy immediately below or directly above the liquidus line containing a large number of crystal nuclei is obtained by either of the methods described above.
【0015】次に工程[3]において、該合金を該断熱
容器30(または30A)において半溶融状態で保持す
る。この間、導入された結晶核から極微細な粒状あるい
は非デンドライト状の初晶が発成し(工程[3]−
a)、融体の温度低下に伴う固相率の増加につれて球状
の初晶として成長する(工程[3]−c)。このように
して、得られた所定の固相率を有する金属Mを例えば
(工程[3]−d)のようにダイキャストの射出スリー
ブ40に挿入した後、ダイカストマシンの金型キャビテ
ィ50a内で加圧成形して成形品を得る。Next, in step [3], the alloy is held in the heat insulating container 30 (or 30A) in a semi-molten state. During this period, ultrafine granular or non-dendritic primary crystals are generated from the introduced crystal nuclei (step [3]-).
a) As the solid phase ratio increases with a decrease in the temperature of the melt, it grows as a spherical primary crystal (step [3] -c). After the metal M having the predetermined solid phase ratio thus obtained is inserted into the die-cast injection sleeve 40 as in (step [3] -d), for example, it is inserted into the mold cavity 50a of the die-casting machine. Press molding to obtain a molded product.
【0016】図1、図2、図3、図4に示す本発明例と
従来のチクソキャスト法、レオキャスト法の違いは図よ
り明らかである。すなわち、本発明では従来法のような
半溶融温領域で晶出したデンドライト状(等方的なデン
ドライト)の初晶を機械撹拌や電磁撹拌で強制的に破砕
球状化することはなく、液中に導入された結晶核を起点
として半溶融温度領域での温度低下とともに晶出、成長
する多数の初晶が合金自信が持っている熱量により(必
要に応じて外部から加熱保持されることも有り得る)連
続的に球状化されるものであり、また、チクソキャスト
法におけるビレットの再昇温による半溶融化の工程が省
かれているため、極めて簡便な方法である。The difference between the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1, 2, 3 and 4 and the conventional thixocast method and rheocast method is apparent from the figures. That is, in the present invention, the dendrite-like (isotropic dendrite) primary crystals crystallized in the semi-melting temperature region as in the conventional method are not forcibly crushed and spheroidized by mechanical stirring or electromagnetic stirring. A large number of primary crystals which crystallize and grow with the temperature drop in the semi-melting temperature region starting from the crystal nuclei introduced into the alloy are heated by the heat of the alloy itself (if necessary, it may be heated and held from outside. ) It is an extremely simple method because it is continuously spheroidized, and the step of semi-melting by reheating the billet in the thixocasting method is omitted.
【0017】上述した各工程、すなわち、図3に示すセ
ラミック治具20への注湯工程、初晶の生成、球状工
程、成形工程のそれぞれにおいて設定された鋳造条件、
球状化条件および成形条件や第1の発明、第2の発明、
第3の発明、第5の発明で示した数値限定理由につい
て、以下に説明する。断熱容器30内に保持される合金
の初期温度が液相線に対して10℃以上の過熱度を有す
る場合、溶湯中に結晶核を導入するために治具20を使
用し、所定の液相率を示す成形温度まで如何なる条件で
冷却しても、300μm以上の不定形状の初晶しか発生
しないため、微細かつ球状の初晶を得ることが出来な
い。このため、断熱容器30内に保持される合金の初期
温度は10℃未満とする。The casting conditions set in each of the above-mentioned steps, ie, the step of pouring the ceramic jig 20 shown in FIG. 3, the formation of primary crystals, the spherical step, and the forming step,
Spheroidizing conditions and molding conditions, the first invention, the second invention,
The reasons for limiting the numerical values shown in the third and fifth inventions will be described below. When the initial temperature of the alloy held in the heat insulating container 30 has a degree of superheat of 10 ° C. or more with respect to the liquidus line, the jig 20 is used to introduce crystal nuclei into the molten metal, and a predetermined liquid phase is used. Even if cooling is performed under any conditions up to the molding temperature showing the rate, only primary crystals having an irregular shape of 300 μm or more are generated, so that fine and spherical primary crystals cannot be obtained. For this reason, the initial temperature of the alloy held in the heat insulating container 30 is set to less than 10 ° C.
【0018】また、断熱容器30内に保持される合金の
初期温度が液相線に対して10℃未満の過熱度を有する
場合、液相線温度までの通過時間(分)をY、過熱度
(℃)をXとすると、Y=10−Xの関係式で算出され
る時間よりも短い時間で液相線温度までを降下しなけれ
ば、過熱度が10℃以上の場合と同様に300μm以上
の不定形状の初晶が発生する。このため、上記のとお
り、Y=10−Xの関係式で得られる時間よりも短い時
間で液相線温度までを降下させる。さらに、たとえ上記
の関係式で得られる時間よりも短い時間で初期温度から
液相線温度までを降下させても、初期温度から液相線温
度よりも5℃低い温度の区間を15分以内に温度降下し
なければ、300μm以上の不定形状の初晶が発生した
り、球状の初晶のサイズは200μm以上になる傾向が
強くなる。このため、初期温度から液相線温度よりも5
℃低い温度の区間を温度降下する時間は、15分以内と
する。When the initial temperature of the alloy held in the heat insulating container 30 has a degree of superheat of less than 10 ° C. with respect to the liquidus, the passing time (minute) to the liquidus temperature is represented by Y, Assuming that (° C.) is X, if the temperature does not drop to the liquidus temperature in a shorter time than the time calculated by the relational expression of Y = 10−X, it is 300 μm or more as in the case where the superheat is 10 ° C. or more. A primary crystal of irregular shape is generated. Therefore, as described above, the temperature is lowered to the liquidus temperature in a shorter time than the time obtained by the relational expression of Y = 10-X. Further, even if the temperature is lowered from the initial temperature to the liquidus temperature in a shorter time than the time obtained by the above relational expression, the section of the temperature lower than the liquidus temperature by 5 ° C. from the initial temperature within 15 minutes. If the temperature does not drop, primary crystals having an irregular shape of 300 μm or more tend to be generated, and the size of spherical primary crystals tends to be 200 μm or more. Therefore, from the initial temperature to the liquidus temperature, 5
The time during which the temperature is lowered in the section where the temperature is lower by 15 ° C. is within 15 minutes.
【0019】また、断熱容器30内に保持される合金の
初期温度が液相線温度よりも低い固液共存状態の場合、
初期温度から液相線温度よりも5℃低い温度の区間を1
5分以内に温度降下しなければ、300μm以上の不定
形状の初晶が発生したり、球状の初晶のサイズは200
μm以上になる傾向が強くなる。このため、初期温度か
ら液相線温度よりも5℃低い温度の区間を温度降下する
時間は、15分以内とする。また、断熱容器30内にて
合金が所定の成形温度まで冷却され保持される時間が、
5秒未満であれば、希望する液相率を示す温度にするこ
とが容易でなく、また球状の初晶を生成することも困難
である。一方、保持時間が60分を超えると生成した球
状初晶のサイズが200μmを超える傾向が強くなり、
300μm以上の不定形状の初晶が発生したりして、半
溶融成形が困難になったり、機械的性質が低下したりす
る。このため、保持時間は5秒〜60分とする。Further, when the initial temperature of the alloy held in the heat insulating container 30 is in a solid-liquid coexisting state lower than the liquidus temperature,
One section of 5 ° C lower than the liquidus temperature from the initial temperature
If the temperature does not drop within 5 minutes, a primary crystal having an irregular shape of 300 μm or more may be generated, or the size of the spherical primary crystal may be 200 μm.
μm or more. For this reason, the time during which the temperature falls in a section 5 ° C. lower than the liquidus temperature from the initial temperature is set to 15 minutes or less. In addition, the time during which the alloy is cooled to a predetermined molding temperature and held in the heat insulating container 30 is:
If it is less than 5 seconds, it is not easy to reach a temperature at which a desired liquid phase ratio is obtained, and it is also difficult to form a spherical primary crystal. On the other hand, when the retention time exceeds 60 minutes, the size of the generated spherical primary crystals tends to exceed 200 μm,
A primary crystal having an irregular shape of 300 μm or more may be generated, so that semi-solid molding may be difficult, or mechanical properties may be reduced. For this reason, the holding time is set to 5 seconds to 60 minutes.
【0020】鋳造温度が融点に対して300℃以上高け
れば,あるいは治具20の表面温度が融点以上の場合で
は、(1)結晶の核発生が少なく、しかも、(2)容器
に注がれた時の溶湯Mの温度が液相線よりも高いために
残存する結晶核の割合も少なく、初晶のサイズが大きく
なる。このため、鋳造温度は液相線温度に対する過熱度
が300℃未満とし,治具の表面温度は,合金の融点よ
りも低くする。なお、液相線温度に対する過熱度を10
0℃未満とすることにより、さらに好ましくは50℃以
下にすることにより、また、治具20の温度を合金Mの
融点よりも50℃以上低くすることにより、より微細な
初晶サイズとすることができる.ただし、液相線温度に
対する過熱度が低すぎる場合、治具20の温度が低すぎ
る場合、、溶湯の治具20への接触面積が大きすぎる場
合、あるいは、熱容量の小さい合金溶湯を治具20の上
に供給させる場合、治具20への金属の付着が問題にな
り断熱容器への金属の供給が困難になることがある。こ
の場合、結晶核を生成させる方法として、治具20によ
る冷却と断熱容器による冷却を組み合わせることは、治
具20への金属の付着の問題を回避し、容易に断熱容器
に合金を挿入することができる。治具20に溶湯Mを接
触させる方法としては、治具20の表面を溶湯Mを移動
させる場合(傾斜した治具20へ溶湯を流す)と溶湯中
を治具20が移動する場合の2種類がある。なお、ここ
で言う治具とは、溶湯が流下する際に冷却作用を溶湯に
与えるものを言うが、これに代えて、たとえば、給湯機
の筒状のパイプを使用してもよい。When the casting temperature is higher than the melting point by 300 ° C. or more, or when the surface temperature of the jig 20 is higher than the melting point, (1) the nucleation of the crystal is small, and (2) the crystal is poured into the container. Since the temperature of the molten metal M is higher than that of the liquidus line, the ratio of the remaining crystal nuclei is small, and the size of the primary crystal increases. For this reason, the casting temperature is set such that the degree of superheat with respect to the liquidus temperature is less than 300 ° C., and the surface temperature of the jig is set lower than the melting point of the alloy. The degree of superheating with respect to the liquidus temperature is 10
By making the temperature of the jig 20 lower than the melting point of the alloy M by 50 ° C. or more by setting the temperature to be less than 0 ° C., more preferably 50 ° C. or less, to obtain a finer primary crystal size. Can be done. However, when the degree of superheating with respect to the liquidus temperature is too low, when the temperature of the jig 20 is too low, when the contact area of the molten metal with the jig 20 is too large, or when the molten alloy having a small heat capacity is When the metal is supplied on the jig 20, there is a problem that the metal adheres to the jig 20 and it becomes difficult to supply the metal to the heat insulating container. In this case, as a method of generating crystal nuclei, combining cooling with the jig 20 and cooling with the insulated container avoids the problem of adhesion of metal to the jig 20 and easily inserts the alloy into the insulated container. Can be. There are two methods for bringing the molten metal M into contact with the jig 20: a method of moving the molten metal M on the surface of the jig 20 (flowing the molten metal to the inclined jig 20) and a method of moving the molten metal M through the molten metal. There is. The jig referred to here is a jig which gives a cooling action to the molten metal when the molten metal flows down. Instead, for example, a cylindrical pipe of a water heater may be used.
【0021】液相線直下に低下した溶湯を保持する断熱
容器30は、発生した初晶を球状にし所定時間後に希望
する液相率にするために、断熱効果を有するものとす
る。その材質は限定されるものではなく、保温性を有
し、しかも、溶湯との濡れ性が悪いものが好ましく、上
述したとおり、金属性容器、非金属容器のいずれでも構
わない。また、通気性のあるセラミック容器を断熱容器
30として使用する場合、マグネシウム合金では酸化・
燃焼しやすいため、容器外部を所定の雰囲気(不活性雰
囲気、減圧雰囲気など)にすることが望ましい。また、
酸化防止を図るためにあらかじめ金属溶湯にBe、Ca
を添加することが望ましい。なお、断熱容器30の形状
は筒状に限定されるものではなく、その後の成形法に適
した形状が可能である。また、断熱容器でなくセラミッ
ク製の射出スリーブへ直接投入するようにしてもよい。The heat insulating container 30 for holding the molten metal that has dropped just below the liquidus line has a heat insulating effect in order to make the generated primary crystals spherical and to obtain a desired liquid phase ratio after a predetermined time. The material is not limited, and it is preferable that the material has heat retention and has poor wettability with the molten metal. As described above, either a metal container or a non-metal container may be used. When a ceramic container having air permeability is used as the heat insulating container 30, the magnesium alloy may be oxidized or oxidized.
It is desirable to set the outside of the container to a predetermined atmosphere (inert atmosphere, reduced-pressure atmosphere, or the like) because it is easy to burn. Also,
Be and Ca are added to the molten metal in advance to prevent oxidation.
Is desirably added. The shape of the heat insulating container 30 is not limited to a cylindrical shape, but may be a shape suitable for a subsequent molding method. Further, it may be directly charged into a ceramic injection sleeve instead of the heat insulating container.
【0022】なお、高圧鋳造では成形直前の液相率が2
0%未満であれば、成形時の変形抵抗が高く良好な品質
の成形品を得ることが容易でない。また90%を超える
と均一な組織を有する成形品を得ることができない。こ
のため、成形時の液相率は20%〜90%とする。な
お、実質の液相率を30%〜70%にすることにより、
さらに均質でかつ高品質の成形材を容易に加圧成形でき
る。また、共晶組成に近いAl−Si系合金を成形する
場合、断熱容器内において共晶Siを発生させ、液相率
を80%以内に低下させる必要がある時は、Siの改良
元素であるNaやSrなどを添加することは共晶Siを
微細化し延性を向上させるのに好都合である。加圧成形
する手段としては、スクイズ鋳造法やダイキャスト鋳造
法に代表される高圧鋳造法に限定されるものではなく、
押し出し法、鍛造法などの加圧成形する種々の方法が含
まれる。In high-pressure casting, the liquid phase ratio immediately before molding is 2
If it is less than 0%, it is not easy to obtain a molded product having high deformation resistance during molding and good quality. If it exceeds 90%, a molded article having a uniform structure cannot be obtained. For this reason, the liquid phase ratio at the time of molding is set to 20% to 90%. By setting the actual liquid phase ratio to 30% to 70%,
Further, a homogeneous and high-quality molding material can be easily molded under pressure. Further, when forming an Al-Si alloy having a composition close to the eutectic composition, when it is necessary to generate eutectic Si in the heat insulating container and reduce the liquid phase ratio to within 80%, it is a Si improving element. Addition of Na, Sr, or the like is advantageous for miniaturizing eutectic Si and improving ductility. The means for pressure molding is not limited to high pressure casting represented by squeeze casting and die casting.
Various methods of pressure molding such as an extrusion method and a forging method are included.
【0023】溶湯Mを接触させる治具20は、溶湯の温
度を低下させることができるものであればその材質を限
定するものではないが、特に熱伝導率の高い銅、銅合
金、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属で、し
かも一定の温度以下に維持できるように冷却管理された
治具20は結晶核を多く生成するので好ましい。なお、
溶湯が治具20に接触した時に固体状の金属が治具20
に付着するのを防ぐために金属に非金属材料を塗布した
り、熱伝導率の高い非金属材料を使用するは効果的であ
る。塗布する方法としては、機械的、化学的、あるいは
物理的方法のいずれでも構わない。The material of the jig 20 for contacting the molten metal M is not limited as long as it can lower the temperature of the molten metal, but copper, copper alloy, aluminum, aluminum, and aluminum having particularly high thermal conductivity are used. A jig 20 made of a metal such as an alloy and cooled and controlled so that the temperature can be maintained at a certain temperature or less is preferable because it generates many crystal nuclei. In addition,
When the molten metal contacts the jig 20, the solid metal is
It is effective to apply a nonmetallic material to the metal to prevent the metal from adhering to the metal, or to use a nonmetallic material having a high thermal conductivity. As a method of applying, any of a mechanical, chemical, or physical method may be used.
【0024】治具20に溶湯を接触させることにより、
あるいは液相線に対する過熱度を100℃未満、さらに
好ましくは50℃未満にした溶湯を治具20に接触させ
ることなく直接断熱容器に注いで、結晶核を多数含む液
相線直上または直下の合金を得ることは可能であるが、
さらに多数の結晶核を発生させ均一で微細な球状組織を
得るためにアルミニウム合金においてはTi、Bを添加
し、またマグネシウム合金においてはSr、Si、Ca
を添加しても良い。Tiが0.005%未満では微細化
効果は小さく、0.30%を超えれば粗大なTi化合物
発生し延性が低下するので、Tiは0.005%〜0.
30%とする。BはTiと相俟って微細化を促進するが
0.001%未満であれば微細化効果は小さく、0.0
2%を超えて添加してもそれ以上の効果を期待できない
ので、Bは0.001%〜0.02%とする。Srが
0.005%未満であれば、微細化効果は小さく、0.
1%を超えて添加してもそれ以上の効果を期待できない
ので、Srは0.005〜0.1%とする。0.005
%〜0.1%のSrに0.01%〜1.5%のSiを複
合添加することにより、Sr単独添加よりもさらに微細
な結晶粒が得られる。Caが0.05%未満では微細化
効果は小さく、0.30%を超えて添加してもそれ以上
の効果を期待できないのでCaは0.05%〜0.30
%とする。By bringing the molten metal into contact with the jig 20,
Alternatively, a molten metal having a superheat degree of less than 100 ° C., more preferably less than 50 ° C. with respect to a liquidus line is poured directly into an insulated container without coming into contact with the jig 20 to obtain an alloy directly above or below the liquidus line containing a large number of crystal nuclei. It is possible to get
Further, Ti and B are added to an aluminum alloy to generate a large number of crystal nuclei and obtain a uniform and fine spherical structure, and Sr, Si, and Ca are added to a magnesium alloy.
May be added. If the Ti content is less than 0.005%, the refining effect is small, and if it exceeds 0.30%, coarse Ti compounds are generated and ductility is reduced.
30%. B promotes miniaturization in combination with Ti, but if it is less than 0.001%, the miniaturization effect is small.
No further effect can be expected even if it exceeds 2%, so B is set to 0.001% to 0.02%. If Sr is less than 0.005%, the effect of miniaturization is small,
Even if added in excess of 1%, no further effect can be expected, so Sr is made 0.005 to 0.1%. 0.005
By adding 0.01% to 1.5% of Si in combination with% to 0.1% of Sr, finer crystal grains can be obtained than in the case of adding Sr alone. If the Ca content is less than 0.05%, the refining effect is small, and if the content exceeds 0.30%, no further effect can be expected.
%.
【0025】なお、冷却用治具を用いずに微細球状の初
晶を得る場合には、液相線に対する過熱度を100℃未
満、さらに好ましくは50℃未満にするのは、断熱効果
を有する断熱容器30に注いだ合金を、結晶核を有する
液体状態、または成形温度以上の固液共存状態にするた
めである。注がれた容器30内の溶湯の温度が高けれ
ば、結晶核が消滅し微細な球状の初晶は得られず、また
所定の液相率まで温度が低下するために時間がかかりす
ぎ能率が悪い。また注がれた溶湯の湯面が酸化された
り、あるいは燃焼したりするために不都合である。When a fine spherical primary crystal is obtained without using a cooling jig, setting the degree of superheating to the liquidus line to less than 100 ° C., more preferably less than 50 ° C., has an insulating effect. This is because the alloy poured into the heat insulating container 30 is brought into a liquid state having crystal nuclei or a solid-liquid coexisting state at a molding temperature or higher. If the temperature of the molten metal in the poured container 30 is high, the crystal nuclei disappear and fine spherical primary crystals cannot be obtained. bad. In addition, the surface of the poured molten metal is oxidized or burned, which is inconvenient.
【0026】図9および図10にそれぞれ代表的なマグ
ネシウム合金AZ91、アルミニウム合金AC4CHの
結晶粒径に及ぼす保持時間の影響を示す。保持時間は、
断熱容器に注湯されてから成形温度までの保持時間であ
る。ここで、成形温度は、液相率が約5割程度を示す代
表的な成形温度であり、AZ91では570℃、AC4
CHでは585℃である。結晶粒径の保持時間依存性に
合金の違いが認められるが、いずれの場合も60分を超
えると200μmを超える傾向が強くなるが、本発明で
は200μmよりも小さい微細な初晶が得やすい。図1
1および図12にそれぞれ保持容器内のAZ91および
AC4CHの結晶粒径に及ぼす液相線に対する過熱度と
断熱容器内初期温度から液相線温度までの保持時間の影
響を示す。(過熱度〔℃〕、通過時間〔分〕)が座標
(10、0)および座標(0、10)の各点を結ぶ直線
よりも下の範囲の本発明では200μm未満の図7に示
すような微細な初晶が発生するが、それ以上では図8に
示すような300μm以上の粗大な不定形状の初晶が観
察される。図11および図12中の(C)に示される保
持時間、過熱度)の条件(図11では、点(0、6)と
点(5、5)と点(6、0)で囲まれる領域、図12で
は、点(0、7)、点(5、5)、点(5、0)で囲ま
れる領域)では、より均質な細かい初晶が得られる。図
13および図14にそれぞれAZ91およびAC4CH
の結晶粒径に及ぼす保持時間(断熱容器内初期温度から
液相線温度−5℃まで)の影響を示す。保持時間が長く
なるにつれて結晶粒径が大きくなり、15分を超えると
200μmを超える傾向が強くなり、また粗大な不定形
状の初晶が発生する。保持時間が15分未満の本発明例
では200μm未満の微細な初晶が観察される傾向が強
くなる。FIGS. 9 and 10 show the effect of the holding time on the crystal grain size of typical magnesium alloy AZ91 and aluminum alloy AC4CH, respectively. The retention time is
This is the holding time from pouring into the heat insulating container to the molding temperature. Here, the molding temperature is a typical molding temperature at which the liquid phase ratio is about 50%.
585 ° C for CH. Although there is a difference between the alloys in the retention time dependency of the crystal grain size, in any case, the tendency to exceed 200 μm becomes stronger after 60 minutes, but in the present invention, a fine primary crystal smaller than 200 μm is easily obtained. FIG.
1 and FIG. 12 show the influence of the degree of superheat on the liquidus line and the holding time from the initial temperature in the insulated container to the liquidus temperature on the crystal grain size of AZ91 and AC4CH in the holding container, respectively. In the present invention, (superheat degree [° C.], transit time [min]) below the straight line connecting the coordinates (10, 0) and the coordinates (0, 10) is less than 200 μm in the present invention as shown in FIG. Although a fine primary crystal is generated, a coarse primary crystal of 300 μm or more as shown in FIG. In FIG. 11, a region surrounded by points (0, 6), points (5, 5), and points (6, 0) is shown in FIG. 11 and FIG. In FIG. 12, at the point (0, 7), the point (5, 5), and the area surrounded by the point (5, 0)), a more uniform fine primary crystal is obtained. FIGS. 13 and 14 show AZ91 and AC4CH, respectively.
1 shows the effect of the holding time (from the initial temperature in the heat insulating container to the liquidus temperature −5 ° C.) on the crystal grain size. As the holding time becomes longer, the crystal grain size becomes larger, and when it exceeds 15 minutes, the tendency to exceed 200 μm becomes stronger, and coarse primary crystals having an irregular shape are generated. In the examples of the present invention in which the retention time is less than 15 minutes, the tendency of observing fine primary crystals of less than 200 μm is increased.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、本発明に係る半溶融金属の成形方法では、結晶核を
有する液相線温度以上の液体状態のアルミニウム合金ま
たはマグネシウム合金、または結晶核を有する成形温度
以上の固液共存状態のアルミニウム合金またはマグネシ
ウム合金を、断熱効果を有する断熱容器の中において、
該合金を高圧鋳造法もしくは押出し法もしくは鍛造法で
成形する成形方法であって、該合金の液相率が高圧鋳造
法の場合は20〜90%、押出し法や鍛造法では0.1
〜70%の液相率を示す成形温度まで5秒間〜60分の
間に冷却する工程において、(1)該容器内の金属の初
期温度が液相線温度以上では、液相線に対する過熱度
(X℃)が10℃未満であり、該合金の液相線温度まで
をY=10−Xの関係式で算出される時間(Y分)より
も短い時間で温度降下させ、しかも該断熱容器内におい
て初期温度から液相線温度よりも5℃低い温度の区間を
15分以内に温度降下させることにより、あるいは
(2)該容器内の金属の初期温度が液相線温度以下で
は、初期温度から液相線温度よりも5℃低い温度の区間
を15分以内に温度降下させることにより、微細な初晶
を該合金液中に晶出させ、所定の液相率になった害合金
を成形用金型に供給して加圧成形することにより、従来
の機械攪拌法、電磁攪拌法によらず、簡便容易にかつ低
コストで微細かつ球状の組織を有する成形体が得られ
る。As is apparent from the above description, in the method for forming a semi-molten metal according to the present invention, an aluminum alloy or magnesium alloy having a crystal nucleus in a liquid state at a liquidus temperature or higher, or a crystal nucleus. An aluminum alloy or a magnesium alloy in a solid-liquid coexisting state having a molding temperature or higher in a heat-insulating container having a heat-insulating effect,
A molding method for molding the alloy by high-pressure casting, extrusion, or forging, wherein the liquid phase ratio of the alloy is 20 to 90% in the case of high-pressure casting, and 0.1% in the case of extrusion or forging.
In the step of cooling for 5 seconds to 60 minutes to a molding temperature showing a liquidus ratio of up to 70%, (1) if the initial temperature of the metal in the container is higher than the liquidus temperature, the degree of superheat to the liquidus (X ° C.) is less than 10 ° C., and the temperature is lowered to the liquidus temperature of the alloy in a time shorter than the time (Y minute) calculated by the relational expression of Y = 10−X, and Within 15 minutes from the initial temperature within 5 minutes below the liquidus temperature, or (2) when the initial temperature of the metal in the vessel is lower than the liquidus temperature, By lowering the temperature within 5 minutes in a section 5 ° C lower than the liquidus temperature within 15 minutes, fine primary crystals are crystallized in the alloy liquid, and a harmful alloy having a predetermined liquidus ratio is formed. Conventional mechanical stirring method and electromagnetic stirring method Yorazu, moldings can be obtained having a fine and spherical tissue in a simple easily and at low cost.
【図1】本発明の実施例に係る最大固溶限以上の組成の
亜共晶アルミニウム合金の半溶融金属の成形方法を示す
工程説明図である。FIG. 1 is a process explanatory view showing a method for forming a semi-molten metal of a hypoeutectic aluminum alloy having a composition not less than the maximum solid solubility limit according to an example of the present invention.
【図2】本発明の実施例に係る最大固溶限内組成のマグ
ネシウム合金あるいはアルミニウム合金の半溶融金属の
成形方法を示す工程説明図である。FIG. 2 is a process explanatory view showing a method for forming a semi-molten metal of a magnesium alloy or an aluminum alloy having a composition within a maximum solid solution limit according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例に係る球状初晶の生成から成形
までの各工程の模式図である。FIG. 3 is a schematic view of each step from generation of a spherical primary crystal to molding according to an example of the present invention.
【図4】図3に示した各工程における金属組織模式図で
ある。FIG. 4 is a schematic diagram of a metal structure in each step shown in FIG.
【図5】本発明に係る代表的なアルミニウム合金である
Al−Si系合金平衡状態図である。FIG. 5 is an equilibrium diagram of an Al—Si alloy which is a typical aluminum alloy according to the present invention.
【図6】本発明に係る代表的なマグネ合金であるMg−
Al系合金平衡状態図である。FIG. 6 is a diagram showing a typical magnet alloy according to the present invention, Mg-
FIG. 3 is an equilibrium diagram of an Al-based alloy.
【図7】本発明の実施例に係るの成形品の金属組織を示
す顕微鏡写真である。FIG. 7 is a micrograph showing a metal structure of a molded article according to an example of the present invention.
【図8】比較例の成形品の金属組織を示す顕微鏡写真で
ある。FIG. 8 is a micrograph showing a metal structure of a molded article of a comparative example.
【図9】従来の合金(AZ91)の結晶粒径に及ぼす保
持時間の影響を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the effect of holding time on the crystal grain size of a conventional alloy (AZ91).
【図10】従来の合金(AC4CH)の結晶粒径に及ぼ
す保持時間の影響を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the effect of retention time on the crystal grain size of a conventional alloy (AC4CH).
【図11】従来の合金(AZ91)における過熱度(液
相線に対する)と保持時間(断熱容器内初期温度から液
相線温度まで)の結晶粒径に及ぼす影響を示すグラフで
ある。FIG. 11 is a graph showing the influence of the degree of superheat (with respect to the liquidus) and the holding time (from the initial temperature in the heat insulating container to the liquidus temperature) on the crystal grain size in the conventional alloy (AZ91).
【図12】従来の合金(AC4CH)における過熱度
(液相線に対する)と保持時間(断熱容器内初期温度か
ら液相線温度まで)の結晶粒径に及ぼす影響を示すグラ
フである。FIG. 12 is a graph showing the influence of the degree of superheat (with respect to the liquidus) and the holding time (from the initial temperature in the heat insulating container to the liquidus temperature) on the crystal grain size in the conventional alloy (AC4CH).
【図13】従来の合金(AZ91)における結晶粒径に
及ぼす保持時間(断熱容器内初期温度から液相線温度−
5℃まで)の影響を示すグラフである。FIG. 13 shows the holding time (from the initial temperature in the adiabatic container to the liquidus temperature −) of the holding time on the crystal grain size in the conventional alloy (AZ91).
FIG.
【図14】従来の合金(AC4CH)における結晶粒径
に及ぼす保持時間(断熱容器内初期温度から液相線温度
−5℃まで)の影響を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing the effect of the holding time (from the initial temperature in the heat insulating container to the liquidus temperature −5 ° C.) on the crystal grain size of the conventional alloy (AC4CH).
10 ラドル 20 治具 30 断熱容器(セラミック製容器) 30A セラミックコーティング金属容器 40 射出スリーブ 50 金型 50A 金型キャビティ M 金属(溶湯) t 温度 T 時間 Reference Signs List 10 ladle 20 jig 30 insulated container (ceramic container) 30A ceramic-coated metal container 40 injection sleeve 50 mold 50A mold cavity M metal (molten metal) t temperature T time
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 康則 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 機械・エンジニア リング 事業本部 審査官 小川 武 (56)参考文献 特開 平8−103859(JP,A) 特開 平7−164108(JP,A) 特開 平8−60267(JP,A) 特開 平8−325652(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 1/02 B22D 17/00 - 17/32 B22D 27/00 - 27/20 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yasunori Harada 1980, Ogishi-kogashi-oki, Ube City, Ube City, Yamaguchi Prefecture Ube Industries, Ltd. Machinery and Engineering Business Division Examiner Takeshi Ogawa (56) (JP, A) JP-A-7-164108 (JP, A) JP-A-8-60267 (JP, A) JP-A-8-325652 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7) , DB name) C22C 1/02 B22D 17/00-17/32 B22D 27/00-27/20
Claims (2)
満に保持したアルミニウム合金またはマグネシウム合金
の溶湯を治具を使用せず直接に断熱容器内に注湯して得
られた液相線に対する過熱度(X℃)が10℃未満の結
晶核を有する液体状態の合金を高圧鋳造法もしくは押出
し法もしくは鍛造法で成形する成形方法であって、該合
金の液相率が高圧鋳造法の場合は20〜90%、押出し
法や鍛造法では0.1〜70%の液相率を示す成形温度
まで5秒間〜60分の間に断熱容器中で冷却する工程に
おいて、初期温度から該合金の液相線温度までをY=1
0−Xの関係式で算出される時間(Y分)よりも短い時
間で温度降下させ、しかも該断熱容器内において初期温
度から液相線温度よりも5℃低い温度の区間を15分以
内に温度降下させることにより、微細な初晶を該合金液
中に晶出させ、該合金を成形用金型に供給して加圧成形
することを特徴とする半溶融金属の成形方法。1. A liquidus line obtained by pouring a molten metal of an aluminum alloy or a magnesium alloy having a superheat degree of less than 100 ° C. with respect to a liquidus temperature directly into an insulated container without using a jig. A molding method for molding an alloy in a liquid state having a crystal nucleus having a superheat degree (X ° C.) of less than 10 ° C. by a high-pressure casting method, an extrusion method, or a forging method, wherein the liquid phase ratio of the alloy is a high-pressure casting method. Is cooled in an insulated container for 5 seconds to 60 minutes to a molding temperature showing a liquidus ratio of 20 to 90%, and a liquid phase ratio of 0.1 to 70% in an extrusion method or a forging method. Y = 1 up to liquidus temperature
The temperature is decreased in a time shorter than the time (Y minute) calculated by the relational expression of 0-X, and a section of a temperature lower than the liquidus temperature by 5 ° C. from the initial temperature in the insulated container within 15 minutes. A method for forming a semi-molten metal, which comprises lowering the temperature to crystallize a fine primary crystal in the alloy liquid, supplying the alloy to a molding die and performing pressure molding.
満に保持したアルミニウム合金またはマグネシウム合金
の溶湯を治具を使用せず直接に断熱容器内に注湯して得
られた結晶核を有する成形温度以上の固液共存状態の合
金を高圧鋳造法もしくは押出し法もしくは鍛造法で成形
する成形方法であって、該合金の液相率が高圧鋳造法の
場合は20〜90%、押出し法や鍛造法では0.1〜7
0%の液相率を示す成形温度まで5秒間〜60分の間に
断熱容器中で冷却する工程において、該断熱容器内にお
いて初期温度から液相線温度よりも5℃低い温度の区間
を15分以内に温度降下させることにより、微細な初晶
を該合金液中に晶出させ、該合金を成形用金型に供給し
て加圧成形することを特徴とする半溶融金属の成形方
法。2. A crystal nucleus obtained by pouring a melt of an aluminum alloy or a magnesium alloy having a degree of superheat to a liquidus temperature of less than 100 ° C. directly into an insulated container without using a jig. A molding method for molding an alloy in a solid-liquid coexisting state at a molding temperature or higher by a high pressure casting method, an extrusion method or a forging method, wherein the liquid phase ratio of the alloy is 20 to 90% when the liquid phase ratio is a high pressure casting method. 0.1-7 for forging
In the step of cooling in an insulated container for 5 seconds to 60 minutes to a molding temperature showing a liquidus ratio of 0%, a section of a temperature 5 ° C. lower than the liquidus temperature from the initial temperature in the insulated container is set to 15 minutes. A method for forming a semi-molten metal, which comprises lowering the temperature within minutes to crystallize fine primary crystals in the alloy liquid, supplying the alloy to a molding die, and performing pressure molding.
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