JP4726164B2

JP4726164B2 - Method for managing solid phase ratio of semi-solid metal slurry

Info

Publication number: JP4726164B2
Application number: JP2000356715A
Authority: JP
Inventors: 賢治大和田; 明範田岡; 慎二風間; 篤鈴木; 隆井手籠
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: JP2002153945A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半凝固金属スラリーの固相率管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム合金などの金属の溶湯をダイカスト装置に供給し、高圧で鋳込み、巣のない品質の良い鋳物を得るダイカスト法は大いに普及している。従来は完全に溶解した溶湯を用いていたが、金型の傷みを抑えることができることやニアネットシェイプ成形に適していると言うことで固液共存状態の半凝固金属スラリーを用いたダイカストが注目をあびている。
【０００３】
完全に溶解した溶湯を用いるときは問題とならぬが、半凝固金属スラリーを用いるときには固液の割合を表わす固相率の管理が必要となる。固相率の管理に係る発明には、例えば特開平５−２００５２３号公報「ダイカスト法」が提案されている。同公報の図１は横軸が温度、縦軸が固相率であるグラフであり、目標固相率が決まれば、同グラフから温度を求めることができる。同公報に記載される発明では、素材を加熱しながら固相線温度を実測し、この実測した固相線温度に基づいて加工開始温度を修正するというものである。
すなわち、上記公報の技術は、温度で固相率を管理するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１０は半凝固金属スラリーの冷却曲線図であり、横軸は時間、縦軸はスラリーの温度を表わし、アルミニウム合金（ＪＩＳＡＤＣ１２）を攪拌しつつ強制冷却すると変態点Ｐｔまでは温度が急激に低下するが、変態点Ｐｔ以降は温度が殆ど下がらぬことが分かった。そして、変態点Ｐｔから１１０ｓ（秒）経過した点をＰ1、同１２８ｓ経過した点をＰ2、同１５４ｓ経過した点をＰ3とし、Ｐ1〜Ｐ3での固相率を調べたところ、Ｐ1で３７％、Ｐ2で４１％、Ｐ3で４４％であることが分かった。
【０００５】
とすれば、ある成分の半凝固金属スラリーでは、温度で固相率を管理することは困難若しくは管理精度を維持することは困難であるといえる。
そこで、本発明の目的は温度で固相率を管理する手法に代わる新たな固相率の管理法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、ルツボに入れた半凝固金属スラリーを冷却して温度を測定し冷却曲線を作成する工程と、得られた冷却曲線から変曲点を探すことで変態点を特定する工程と、成分別に変態点から目標固相率までの冷却時間と変態点温度との相関をマップで準備しておき、このマップで変態点温度に対応する冷却時間を定める工程と、定まった冷却時間に到達するまで冷却を実施する工程と、からなり、これらの工程群をルツボに入れた半凝固金属スラリーの冷却開始から終了まで間に実施することで固相率を目標固相率に合致させることを特徴とする。
【０００７】
ルツボに入れた半凝固金属スラリーの成分（許容される変動を含む成分）は既知であることを前提とし、許容される変動の範囲で冷却時間と変態点温度との相関マップを準備する。そして、冷却開始からの冷却曲線を監視し、曲線から変曲点を探し、得られた変曲点を変態点と見なし、変態点温度を前記相関マップに照らし合せることで、冷却終了時間を求め、これに基づいて冷却を終了する。
変態点以降は温度管理ではなく、時間管理で冷却を終了するため、冷却温度変化の小さな領域であっても精度のよい固相率管理が行える。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明方法を実施するときに用いるダイカスト装置の原理図であり、ダイカスト装置１０では、固定盤１１に取付けた固定金型１２へ、可動盤１３に取付けた可動金型１４を合せ、型締めシリンダ１５で型締めし、固定金型１２に連続させたスリーブ１６へ注入口１７を介してルツボ１８から半凝固金属スラリー１９を所定量注入する。そして、射出シリンダ２１にてプランジャ２２を高速で前進させることで、半凝固金属スラリー１９をキャビティ２３へ射出することで、ダイカストを実施する。この際にルツボ１８はロボット２４にて次に述べるルツボ置き台から注入口１７まで迅速に移動する。
【０００９】
図２（ａ），（ｂ）は本発明に係るルツボ置き台の原理図である。
（ａ）において、ルツボ置き台３０は、ロボット２４でハンドリングするルツボ１８を載せて冷却する専用の台であり、底フレーム３１にルツボ１８を収納する側壁３２を立て、且つ底フレーム３１に熱電対２９を備えたものである。
【００１０】
（ｂ）は（ａ）の要部拡大図であり、熱電対２９を次に述べる熱電対付勢機構３３を介して底フレーム３１に取付けたことを特徴とする。
すなわち、熱電対付勢機構３３は、底フレーム３１に開けた孔３４に鍔付き第１円筒３５及びこの第１円筒３５より大径の第２円筒３６を収納しておき、第１・第２円筒３５，３６間に上からアウタスプリング３７を落し込み、このアウタスプリング３７に十分に長い鍔付き第３円筒３８をその鍔がアウタスプリング３７に載るようにして差込み、この鍔付き第３円筒３８に熱電対２９より僅かに大径の孔を開けたボス３９を一体的に取付け、この様な鍔付き第３円筒３８に下からコマ４１を備えた熱電対２９を挿入し、コマ４１に向ってインナスプリング４２を挿入し、このインナスプリング４２の抜け止めの為にプラグ４３を鍔付き第３円筒３８の下部開口にねじ又は嵌合で取付ける。
【００１１】
この結果、アウタスプリング３７の押上げ作用とプラグ４３のスットパ作用とで第３円筒３８の突出し代が決まる。加えて、インナスプリング４２の押し上げ作用でボス３９からδだけ、熱電対２９の先端（上端）が露出する。
【００１２】
また、（ａ）においてルツボ１８は、底板４５に断熱材４６を被せ、この断熱材４６を外箱４７で囲う断熱構造にするとともに、熱電対に対応する箇所に検出孔４８を開け、下から底板４５が臨めるようにしておく。
【００１３】
図３（ａ），（ｂ）は図２（ａ），（ｂ）の作用図である。
（ａ）はルツボ置き台３０にルツボ１８を載せた状態を示し、攪拌羽根４９，４９を半凝固金属スラリー１９に投入して攪拌をすることで、半凝固金属スラリー１９の冷却を促す。
（ｂ）は（ａ）の要部拡大図であり、ルツボの底板４５で押し下げられるため熱電対２９、ボス３９及び鍔付き第３円筒３８がアウタスプリング３７の押し上げ力に抗して下降する。しかし、アウタスプリング３７の押上げ作用によりボス３９がルツボの底板４５を押すことには変わりない。加えて、熱電対２９はインナスプリング４２の押上げ作用により、ルツボ１８の底板４５を押すため、熱電対２９が底板４５から離れることはない。
【００１４】
図３（ｂ）の状態から、仮にルツボ１８の底板４５が若干浮き上がったとしても、アウタスプリング３７及びインナスプリング４２の押上げ作用で、浮き上がりに追従させることができ、熱電対２９をルツボ１８の底板４５に常に接触させることができる。
【００１５】
以上に述べたルツボ１８及びルツボ置き台３０を用いた本発明方法を次に説明する。
表１は、アルミニウム合金のダイカストのよく用いるＪＩＳＡＤＣ１２の成分表である。
【００１６】
【表１】

【００１７】
ＪＩＳＡＤＣ１２はＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金と称するもので、Ａｌをベースとし、９．６〜１２．０％のＳｉ及び１．５〜３．５％のＣｕを主として含めた合金である。ＳｉやＣｕその他の成分が許容範囲内で変化すれば、冶金的特性は変化する。
【００１８】
図４はアルミニウム合金の成分変動と特性の変化を調べたグラフであり、横軸を時間、縦軸を温度として、ＡＤＣ１２の半凝固金属スラリーを攪拌冷却したところ、合金成分の上限から下限でグラフに示す通りの広がりが認められ、変態点の出現温度及び時間、や５０％固相率の出現温度及び時間が、かなり変動することが分かった。
本発明は、固相率の管理を単なる温度を指標とする方法や、単なる時間を指標とする方法では、図の変動（変動幅）に追従し得ないので、これにも十分追従し得る制御方法を確立することにある。
【００１９】
図５は本発明方法の好適フロー図であり、ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ０１：まず、制御開始時間Ｔｓをインプットする。合金種（例えばＡＤＣ１２）が決まっていれば、図４のようなカーブを得ることができる。そこで、変態点から固相率までの間の適当位置に、人為的にＴｓを定め、このＴｓを後に使用することにする。これがこのステップを設けた理由である。
ＳＴ０２：ルツボに満たした半凝固金属スラリーを攪拌する（図３（ａ）参照）。
ＳＴ０３：熱電対で計測したスラリー温度を読み込む。
ＳＴ０４：冷却開始からの経過時間Ｔｉｍｅが、ＳＴ０１で定めたＴｓに達するまで攪拌冷却を継続し、スラリー温度の読み込みを続ける。経過時間ＴｉｍｅがＴｓに達したら、ＳＴ０５に進む。
【００２０】
図６は本発明方法に係る途中までの冷却曲線図であり、半凝固金属スラリーの温度は時間と共に下がるが、横軸でＴｓ及びその直前では下がり方が極端に遅いことを示す。そこで、横軸のＴｓから矢印▲１▼のごとく延ばして曲線に交わった点から、矢印▲２▼のごとく曲線上の直線部分Ｌを特定し、この直線部分Ｌから曲線部に変化する点、すなわち変曲点を見出し、矢印▲３▼のごとくこの点の温度Ｐｔを求める。この温度は変態点に相当する。
【００２１】
図５に戻って、ＳＴ０５で図６の要領で冷却曲線から変態点Ｐｔを推定する。
【００２２】
ところで例えばＡＤＣ１２において、前記表１に示す通りにＣｕやＳｉの成分が大きく変動することは許容されている。ＣｕやＳｉの成分の大小により、同一の合金種でありながら、冷却速度、変態点（温度、時間）、固相率が微妙に変化することは図４で説明した通りである。
そこで、許容される変動幅において冷却速度、変態点（温度、時間）及び固相率の変化を調べたものを次図で説明する。
【００２３】
図７は成分の変化に伴なうＰｔ後の冷却時間の変化を調べたグラフであり、ＡＤＣ１２において、最も冷却速度が小さいかった冷却曲線をＧ１、最も冷却速度が大きかった冷却曲線をＧ３、それらの中間冷却速度の冷却曲線をＧ２としたときに、曲線Ｇ１では変態点ＰｔからＴｆ１経過したときに固相率が５０％に達し、同様に曲線Ｇ３では変態点ＰｔからＴｆ２経過したときに固相率が５０％に達し、曲線Ｇ３では変態点ＰｔからＴｆ３経過したときに固相率が５０％に達したこととを示す。これらＴｆ１〜Ｔｆ３は各々異なるが、成分が定まれば一義的に決まるものでもある。これらＴｆ１〜Ｔｆ３を多数求めてプロットしたのが次図のグラフである。
【００２４】
図８は本発明で用いるＰｔ後の冷却時間Ｔｆを求めるマップのイメージ図であり、合金種（例えばＡＤＣ１２）ごとに、温度とＰｔ後の冷却時間Ｔｆとの相関プロットしたものである。このマップにより、変態点Ｐｔに対応する冷却時間Ｔｆを定めることができる。
【００２５】
図５に戻って、ＳＴ０６で図８を参照しつつマップから、Ｐｔに対応するＴｆ（Ｐｔ後の冷却時間）を求める。
ＳＴ０７：Ｐｔ後の冷却時間がＴｆに達したら攪拌冷却を終了し、速かにダイカストを開始する。
【００２６】
図９はＳＴ０７の補足図であり、半凝固金属スラリーの冷却曲線において、変態点Ｐｔから更にＴｆ時間だけ攪拌すれば、目的固相率（ここでは５０％）にすることができることを示す。
【００２７】
以上に述べた通り、本発明方法は、ルツボに入れた半凝固金属スラリーを冷却して温度を測定し冷却曲線を作成する工程（ＳＴ０２，０３，０４参照）と、得られた冷却曲線から変曲点を探すことで変態点を特定する工程（ＳＴ０５及び図６参照）と、成分別に変態点から目標固相率までの冷却時間と変態点温度との相関をマップ（図８参照）で準備しておき、このマップで変態点温度Ｐｔに対応する冷却時間Ｔｆを定める工程と、定まった冷却時間に到達するまで冷却を実施する工程（図９参照）と、からなり、これらの工程群をルツボに入れた半凝固金属スラリーの冷却開始から終了まで間に実施することで固相率を目標固相率に合致させることを特徴とする。
【００２８】
尚、図６において、一定時間（例えば１０秒間）毎の冷却率（下降温度÷時間）を連続的に監視し、この冷却率が予め定めた値（しきい値）に達したときに変曲点（変態点）を推定することもできる。従って、図５におけるＳＴ０１及びＳＴ０４は必須ではない。
従って、本発明方法は、図５〜図９に示した具体例に限るものではない。
すなわち、図８のマップは一例を示したに過ぎず、グラフ（アナログデータ）、テーブル（デジタルデータ）、演算式の何れでもよく、要はＰｔに対応するＴｆが一義的に求まるものであれば、形態は任意である。
【００２９】
また、本発明で扱う半凝固金属スラリーは、アルミニウム合金スラリー、マグネシウム合金スラリー、亜鉛合金スラリー、銅合金スラリー、チタン合金スラリー若しくはこれらに類する合金スラリーであれば種類は任意である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、ルツボに入れた半凝固金属スラリーの成分（許容される変動を含む成分）は既知であることを前提とし、許容される変動の範囲で冷却時間と変態点温度との相関マップを準備する。そして、冷却開始からの冷却曲線を監視し、曲線から変曲点を探し、得られた変曲点を変態点と見なし、変態点温度を前記相関マップに照らし合せることで、冷却終了時間を求め、これに基づいて冷却を終了する。
変態点以降は温度管理ではなく、時間管理で冷却を終了するため、冷却温度変化の小さな領域であっても精度のよい固相率管理が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施するときに用いるダイカスト装置の原理図
【図２】本発明に係るルツボ置き台の原理図
【図３】図２（ａ），（ｂ）の作用図
【図４】アルミニウム合金の成分変動と特性の変化を調べたグラフ
【図５】本発明方法の好適フロー図
【図６】本発明方法に係る途中までの冷却曲線図
【図７】成分の変化に伴なうＰｔ後の冷却時間の変化を調べたグラフ
【図８】本発明で用いるＰｔ後の冷却時間Ｔｆを求めるマップのイメージ図
【図９】ＳＴ０７の補足図
【図１０】半凝固金属スラリーの冷却曲線図
【符号の説明】
１０…ダイカスト装置、１８…ルツボ、１９…半凝固金属スラリー、２９…熱電対、３０…ルツボ置き台、３３…熱電対付勢機構、４９…攪拌羽根、Ｐｔ…変態点（変態点温度）、Ｔｆ…変態点から目標固相率までの冷却時間。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid phase ratio management method for semi-solid metal slurry.
[0002]
[Prior art]
A die casting method in which a molten metal such as an aluminum alloy is supplied to a die casting apparatus and cast at a high pressure to obtain a casting having a good quality without a nest is very popular. Previously, completely molten metal was used, but die casting using semi-solid metal slurry in a solid-liquid coexistence state is noted because it can suppress damage to the mold and is suitable for near net shape molding. Is playing.
[0003]
This is not a problem when using a completely melted metal, but when using a semi-solid metal slurry, it is necessary to manage the solid phase ratio representing the solid-liquid ratio. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-200523 “Die Casting Method” has been proposed as an invention relating to the management of the solid phase ratio. FIG. 1 of this publication is a graph in which the horizontal axis represents temperature and the vertical axis represents the solid phase ratio. If the target solid phase ratio is determined, the temperature can be obtained from the graph. In the invention described in the publication, the solidus temperature is measured while heating the material, and the processing start temperature is corrected based on the measured solidus temperature.
That is, the technique of the above publication manages the solid phase rate by temperature.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 10 is a cooling curve diagram of a semi-solid metal slurry. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the temperature of the slurry. When the aluminum alloy (JIS ADC12) is forcibly cooled while stirring, the temperature rapidly rises to the transformation point Pt. It was found that the temperature hardly decreased after the transformation point Pt. Then, P1 is the point after 110 s (seconds) from the transformation point Pt, P2 is the point after 128 s and P3 is the point after 154 s, and the solid fraction at P1 to P3 is examined. , P2 was found to be 41% and P3 was found to be 44%.
[0005]
If this is the case, it can be said that it is difficult to manage the solid phase ratio at temperature or to maintain management accuracy in a semi-solid metal slurry of a certain component.
Therefore, an object of the present invention is to provide a new method for managing the solid phase ratio in place of the technique for managing the solid phase ratio by temperature.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention includes a step of cooling a semi-solid metal slurry placed in a crucible and measuring a temperature to create a cooling curve, and a transformation by searching for an inflection point from the obtained cooling curve. A step of identifying a point, a step of preparing a correlation between the cooling time from the transformation point to the target solid phase ratio and the transformation point temperature for each component on a map, and determining a cooling time corresponding to the transformation point temperature on this map; And a step of cooling until a predetermined cooling time is reached, and these steps are carried out from the start to the end of the cooling of the semi-solid metal slurry placed in the crucible, so that the solid phase ratio is set to the target solidification rate. It is characterized by matching the phase rate.
[0007]
Based on the premise that the components of the semi-solid metal slurry placed in the crucible (components including allowable fluctuations) are known, a correlation map between the cooling time and the transformation point temperature is prepared within the allowable fluctuation range. Then, the cooling curve from the start of cooling is monitored, the inflection point is searched from the curve, the obtained inflection point is regarded as the transformation point, and the transformation point temperature is compared with the correlation map to obtain the cooling end time. Based on this, the cooling is finished.
After the transformation point, cooling is terminated not by temperature management but by time management, so that accurate solid phase ratio management can be performed even in a region where the cooling temperature change is small.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
FIG. 1 is a principle view of a die casting apparatus used when carrying out the method of the present invention. In the die casting apparatus 10, a movable mold 14 attached to a movable platen 13 is combined with a fixed mold 12 attached to a fixed platen 11, A predetermined amount of semi-solid metal slurry 19 is injected from the crucible 18 into the sleeve 16 connected to the fixed mold 12 through the injection port 17. Then, the die 22 is carried out by injecting the semi-solid metal slurry 19 into the cavity 23 by advancing the plunger 22 at a high speed in the injection cylinder 21. At this time, the crucible 18 is quickly moved by the robot 24 from the crucible stand described below to the injection port 17.
[0009]
2 (a) and 2 (b) are principle diagrams of a crucible stand according to the present invention.
In (a), a crucible stand 30 is a dedicated stand for placing and cooling the crucible 18 to be handled by the robot 24, a side wall 32 for accommodating the crucible 18 is raised on the bottom frame 31, and a thermocouple is placed on the bottom frame 31. 29.
[0010]
(B) is an enlarged view of the main part of (a), and is characterized in that the thermocouple 29 is attached to the bottom frame 31 via a thermocouple biasing mechanism 33 described below.
That is, the thermocouple urging mechanism 33 stores a first cylinder 35 with a hook and a second cylinder 36 having a larger diameter than the first cylinder 35 in a hole 34 formed in the bottom frame 31. The outer spring 37 is dropped from above between the

cylinders

35 and 36, and a sufficiently long third flanged cylinder 38 is inserted into the outer spring 37 so that the flange is placed on the outer spring 37. A boss 39 having a hole having a diameter slightly larger than that of the thermocouple 29 is integrally attached thereto, and the thermocouple 29 including the top 41 is inserted into the third cylinder 38 with the flange from the bottom, and directed toward the top 41. Then, the inner spring 42 is inserted, and the plug 43 is attached to the lower opening of the third cylinder 38 with a screw by screwing or fitting to prevent the inner spring 42 from coming off.
[0011]
As a result, the protrusion of the third cylinder 38 is determined by the pushing-up action of the outer spring 37 and the stopper action of the plug 43. In addition, the push-up action of the inner spring 42 exposes the tip (upper end) of the thermocouple 29 by δ from the boss 39.
[0012]
Further, in (a), the crucible 18 covers the bottom plate 45 with a heat insulating material 46 and has a heat insulating structure in which the heat insulating material 46 is surrounded by an outer box 47, and a detection hole 48 is opened at a position corresponding to the thermocouple, from below. The bottom plate 45 is faced.
[0013]
3 (a) and 3 (b) are operation diagrams of FIGS. 2 (a) and 2 (b).
(A) shows a state where the crucible 18 is placed on the crucible stand 30, and stirring of the semi-solid metal slurry 19 is promoted by introducing the

stirring blades

49, 49 into the semi-solid metal slurry 19 and stirring.
(B) is an enlarged view of the main part of (a), and since it is pushed down by the bottom plate 45 of the crucible, the thermocouple 29, the boss 39 and the third cylinder 38 with a hook descend against the pushing force of the outer spring 37. However, the push-up action of the outer spring 37 does not change the boss 39 pushing the bottom plate 45 of the crucible. In addition, since the thermocouple 29 pushes the bottom plate 45 of the crucible 18 by the pushing action of the inner spring 42, the thermocouple 29 does not move away from the bottom plate 45.
[0014]
Even if the bottom plate 45 of the crucible 18 is slightly lifted from the state shown in FIG. 3B, the lifting action of the outer spring 37 and the inner spring 42 can follow the lift, and the thermocouple 29 is moved to the crucible 18. The bottom plate 45 can always be brought into contact.
[0015]
The method of the present invention using the crucible 18 and the crucible stand 30 described above will now be described.
Table 1 is a component table of JIS ADC12 often used for die casting of aluminum alloys.
[0016]
[Table 1]

[0017]
JIS ADC12 is called an Al-Si-Cu alloy, and is an alloy based on Al and mainly containing 9.6 to 12.0% Si and 1.5 to 3.5% Cu. If Si, Cu and other components change within an acceptable range, the metallurgical properties change.
[0018]
FIG. 4 is a graph in which the component variation and property change of the aluminum alloy are examined. When the horizontal axis is time and the vertical axis is temperature, and the semi-solid metal slurry of ADC12 is stirred and cooled, the graph shows the upper limit and lower limit of the alloy component. It was found that the appearance temperature and time of the transformation point and the appearance temperature and time of the 50% solid phase ratio varied considerably.
In the present invention, the control of the solid phase ratio is not able to follow the fluctuation (fluctuation range) of the figure by the method using only the temperature as an index or the method using only the time as an index. To establish a method.
[0019]
FIG. 5 is a preferred flowchart of the method of the present invention, where STxx indicates a step number.
ST01: First, the control start time Ts is input. If the alloy type (for example, ADC12) is determined, a curve as shown in FIG. 4 can be obtained. Therefore, Ts is artificially determined at an appropriate position between the transformation point and the solid phase rate, and this Ts is used later. This is the reason for providing this step.
ST02: Stir the semi-solid metal slurry filled in the crucible (see FIG. 3 (a)).
ST03: Read the slurry temperature measured with a thermocouple.
ST04: Stirring cooling is continued until the elapsed time Time from the start of cooling reaches Ts determined in ST01, and reading of the slurry temperature is continued. When the elapsed time Time reaches Ts, the process proceeds to ST05.
[0020]
FIG. 6 is a halfway cooling curve diagram according to the method of the present invention. The temperature of the semi-solid metal slurry decreases with time, but the horizontal axis shows that Ts and the decrease immediately before it are extremely slow. Therefore, from the point extending from Ts on the horizontal axis as indicated by the arrow (1) and intersecting the curve, the straight line portion L on the curve is specified as indicated by the arrow (2), and the point where the straight line portion L changes to the curved portion, That is, the inflection point is found and the temperature Pt at this point is obtained as indicated by the arrow (3). This temperature corresponds to the transformation point.
[0021]
Returning to FIG. 5, the transformation point Pt is estimated from the cooling curve in the manner of FIG. 6 in ST05.
[0022]
Incidentally, for example, in the ADC 12, as shown in Table 1, it is allowed that the Cu and Si components fluctuate greatly. As described with reference to FIG. 4, the cooling rate, transformation point (temperature, time), and solid fraction change slightly depending on the size of Cu and Si components, even though they are the same alloy type.
Then, the following figure demonstrates what investigated the change of the cooling rate, the transformation point (temperature, time), and the solid-phase rate in the allowable fluctuation range.
[0023]
FIG. 7 is a graph in which the change in the cooling time after Pt due to the change in the component is examined. When the cooling curve of the intermediate cooling rate is G2, the solid phase ratio reaches 50% when Tf1 has elapsed from the transformation point Pt in the curve G1, and similarly, when Tf2 has elapsed from the transformation point Pt in the curve G3. The solid phase ratio reaches 50%, and the curve G3 shows that the solid phase ratio has reached 50% when Tf3 has elapsed from the transformation point Pt. These Tf1 to Tf3 are different from each other, but are uniquely determined if the components are determined. The graph of the next figure plots many of these Tf1 to Tf3.
[0024]
FIG. 8 is an image diagram of a map for obtaining the cooling time Tf after Pt used in the present invention, and is a correlation plot between the temperature and the cooling time Tf after Pt for each alloy type (for example, ADC12). With this map, the cooling time Tf corresponding to the transformation point Pt can be determined.
[0025]
Returning to FIG. 5, Tf corresponding to Pt (cooling time after Pt) is obtained from the map with reference to FIG. 8 in ST06.
ST07: When the cooling time after Pt reaches Tf, the stirring cooling is finished and die casting is started quickly.
[0026]
FIG. 9 is a supplementary diagram of ST07, and shows that the target solid phase ratio (here, 50%) can be achieved by further stirring for Tf time from the transformation point Pt in the cooling curve of the semi-solid metal slurry.
[0027]
As described above, the method of the present invention is based on the step of cooling the semi-solid metal slurry placed in the crucible and measuring the temperature to create a cooling curve (see ST02, 03, 04) and the obtained cooling curve. Prepare a map (see Fig. 8) to identify the transformation point by searching for the inflection point (see ST05 and Fig. 6) and the correlation between the cooling time from the transformation point to the target solid fraction and the transformation point temperature for each component. In addition, the process includes a step of determining a cooling time Tf corresponding to the transformation point temperature Pt in this map and a step of performing cooling until the predetermined cooling time is reached (see FIG. 9). It is characterized in that the solid phase ratio is matched with the target solid phase ratio by performing it from the start to the end of cooling of the semi-solid metal slurry put in the crucible.
[0028]
In FIG. 6, the cooling rate (decreasing temperature / time) every constant time (for example, 10 seconds) is continuously monitored, and the inflection occurs when the cooling rate reaches a predetermined value (threshold value). A point (transformation point) can also be estimated. Therefore, ST01 and ST04 in FIG. 5 are not essential.
Therefore, the method of the present invention is not limited to the specific examples shown in FIGS.
That is, the map of FIG. 8 is merely an example, and may be any of a graph (analog data), a table (digital data), and an arithmetic expression. In short, as long as Tf corresponding to Pt can be uniquely determined. The form is arbitrary.
[0029]
The semi-solid metal slurry used in the present invention may be of any type as long as it is an aluminum alloy slurry, a magnesium alloy slurry, a zinc alloy slurry, a copper alloy slurry, a titanium alloy slurry, or an alloy slurry similar to these.
[0030]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following effects by the above configuration.
In claim 1, on the premise that the components of the semi-solid metal slurry placed in the crucible (components including allowable fluctuations) are known, the correlation map between the cooling time and the transformation point temperature within the allowable fluctuation range. Prepare. Then, the cooling curve from the start of cooling is monitored, the inflection point is searched from the curve, the obtained inflection point is regarded as the transformation point, and the transformation point temperature is compared with the correlation map to obtain the cooling end time. Based on this, the cooling is finished.
After the transformation point, cooling is terminated not by temperature management but by time management, so that accurate solid phase ratio management can be performed even in a region where the cooling temperature change is small.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a principle diagram of a die casting apparatus used when carrying out the method of the present invention. FIG. 2 is a principle diagram of a crucible stand according to the present invention. FIG. 3 is an operation diagram of FIGS. 4] Graph of investigation of changes in components and characteristics of aluminum alloy [Fig. 5] Preferred flow chart of the method of the present invention [Fig. 6] Cooling curve halfway through the method of the present invention [Fig. FIG. 8 is an image of a map for determining the cooling time Tf after Pt used in the present invention. FIG. 9 is a supplementary diagram of ST07. FIG. 10 is a cooling of the semi-solid metal slurry. Curve diagram [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Die casting apparatus, 18 ... Crucible, 19 ... Semi-solid metal slurry, 29 ... Thermocouple, 30 ... Crucible stand, 33 ... Thermocouple energizing mechanism, 49 ... Stirrer blade, Pt ... Transformation point (transformation point temperature), Tf: Cooling time from the transformation point to the target solid phase rate.

Claims

From the step of cooling the semi-solid metal slurry placed in the crucible and measuring the temperature to create a cooling curve, the step of identifying the transformation point by searching for the inflection point from the obtained cooling curve, and the transformation point for each component The correlation between the cooling time to the target solid phase ratio and the transformation point temperature is prepared on a map, the process of determining the cooling time corresponding to the transformation point temperature on this map, and the cooling until the set cooling time is reached. And performing these steps between the start and end of cooling of the semi-solid metal slurry placed in the crucible to make the solid phase ratio match the target solid phase ratio. A solid phase rate management method for a solidified metal slurry.