半凝固金属加圧鋳造装置及び半凝固金属加圧鋳造方法
【課題】サイクルタイムに影響を及ぼすことなく、安定した製品品質を連続操業で実現することができ、製造コストの低廉化、製造設備の小型化を図ることができる半凝固金属加圧鋳造装置及び半凝固金属加圧鋳造方法を提供する。
【解決手段】鉛直方向に対して傾斜して設置された長尺な冷却用治具１８を有し、該冷却用治具１８に溶湯金属を供給して、該冷却用治具の底面３６ａに溶湯金属を流動させることで、溶湯金属に固相を生じさせて得られた半凝固金属スラリーを金型のキャビティに充填し、半凝固金属スラリーを固化して鋳造品を得る第１加圧鋳造装置において、冷却用治具１８への溶湯金属の供給前に、冷却用治具の底面３６ａに対して９０°未満の角度で、且つ、溶湯金属の供給側に向けて、離型剤４４を塗布する離型剤塗布部４２を有する。
【解決手段】鉛直方向に対して傾斜して設置された長尺な冷却用治具１８を有し、該冷却用治具１８に溶湯金属を供給して、該冷却用治具の底面３６ａに溶湯金属を流動させることで、溶湯金属に固相を生じさせて得られた半凝固金属スラリーを金型のキャビティに充填し、半凝固金属スラリーを固化して鋳造品を得る第１加圧鋳造装置において、冷却用治具１８への溶湯金属の供給前に、冷却用治具の底面３６ａに対して９０°未満の角度で、且つ、溶湯金属の供給側に向けて、離型剤４４を塗布する離型剤塗布部４２を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛直方向に対して傾斜して設置された長尺な冷却用治具に溶湯を供給して、該冷却用治具の所定の面上に前記溶湯を流動させることで、前記溶湯に固相を生じさせて得られた半凝固金属スラリーを金型のキャビティに充填し、前記半凝固金属スラリーを固化して鋳造品を得る半凝固金属加圧鋳造装置及び半凝固金属加圧鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半凝固金属加圧鋳造において、晶出固相を微細にするために、断熱機能を備える離型剤（窒化ボロン：ＢＮ）を冷却用治具上に膜厚管理して塗布するようにした技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。なお、金型のキャビティに離型剤を塗布する技術については、例えば少量塗布技術、キャビティ内全面塗布技術、塗布後に金型から垂れてくる余分な離型剤の回収技術等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３０５６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷却用治具に離型剤を塗布する場合、一般に、以下に示すような課題が存在する。
【０００５】
［課題１：離型剤塗布方向］
離型剤を冷却用治具に塗布した際、金型のキャビティに塗布した場合と同様に、冷却用治具にぶつかった離型剤の一部が冷却用治具に塗布され、跳ね返った一部が周囲に飛散する。ここで、金型のキャビティに塗布した場合には、飛散した余分な離型剤はキャビティ下にあるダイカストマシンのピットに落下するか、回収装置によって回収されるため、それほど問題にはならない。
【０００６】
しかし、冷却用治具を使用した半凝固金属加圧鋳造装置の場合、離型剤を冷却用治具に対して鉛直方向や、溶湯の流動方向に塗布してしまうと、飛散した離型剤が冷却用治具の下端部に設置された射出スリーブもしくは容器内に混入することとなる。そのため、生成した半凝固金属内部に余分な離型剤が取り込まれ、製品内部のガス欠陥増加の原因となる。
【０００７】
［課題２：連続操業性（離型剤の種類）］
冷却用治具上に溶湯金属を流動させると、半凝固金属が得られる。一方、冷却用治具上には、凝固金属片が残る。
【０００８】
冷却用治具上に凝固金属片が残ると、次の溶湯金属の供給時に、溶湯の冷却を阻害するという問題がある。また、凝固金属片が、射出スリーブの給湯口を介して射出スリーブ内に落下すると、連続操業性が損なわれるばかりでなく、凝固金属片の混入による製品品質の悪影響も発生する。
【０００９】
また、離型剤の有無に拘わらず冷却用治具上には凝固金属片が生成する。離型剤がある場合は、冷却用治具上の凝固金属片を除去し易いが、離型剤がないと、冷却用治具と溶湯が反応して、凝固金属片が強固に付着することになり、著しく溶融金属の除去性が損なわれることとなる。
【００１０】
そこで、離型剤の種類を選択することになるが、水溶性離型剤や断熱機能を有する離型剤を使用した場合の課題を以下に示す。
【００１１】
（ａ）水溶性離型剤を使用した場合の課題
水溶性の離型剤を使用すると、冷却用治具上に水分が残りやすく、この水分が溶湯金属と接触して水蒸気が発生し、溶湯金属を飛散させたり、また、溶湯金属内に取り込まれた水分がガス化して製品品質を著しく悪化させる。これを解決するためには、例えば水蒸気を蒸発させるために、冷却用治具の温度を１００℃以上に設定することが考えられるが、その分、溶湯金属に対する冷却性能が落ちるという問題がある。
【００１２】
水溶性の離型剤を塗布した際に、塗布初期の離型剤が冷却用治具に衝突した直後に冷却用治具からの熱の影響で一部が蒸発し、蒸気が冷却用治具の周囲に発生する。この発生した蒸気が冷却用治具を覆うため、連続的に塗布している後続の離型剤の冷却用治具への塗布が妨げられるという問題がある。この現象を防止するために、離型剤の塗布圧力や塗布量を増加させる必要がある。そのため、余分な離型剤が周囲に飛散し、冷却用治具の下端部に設置された射出スリーブや容器に混入するほか、余分な離型剤により冷却用治具が過剰に冷却されるという問題もある。もちろん、余分な離型剤を塗布することから、製品のコストアップにつながるという問題がある。
【００１３】
（ｂ）断熱機能を有する離型剤を使用した場合の課題
上述した特許文献１では、冷却用治具に塗布する離型剤として、断熱機能を有する離型剤、例えば窒化ボロン（ＢＮ）の膜厚が規定されているが、連続操業を行って管理していく上で、以下のような課題がある。
【００１４】
すなわち、冷却用治具上にＢＮ等の粉体を均一に塗布することは困難が伴う。目的とする膜厚が実現されていなければ、所定の半凝固金属を得ることができず、良好な製品品質を得ることができない。
【００１５】
連続操業において、ＢＮ等の粉体の離型剤を毎回塗布すると、堆積してしまうため、溶湯金属を供給するたびに自動でＢＮの膜厚を管理しなければならない。また、コーティング膜の膜厚そのものも、連続操業中に管理することは大変困難である。
【００１６】
上述した課題を解決するために、堆積する離型剤を清掃する場合、その装置が複雑化するという問題がある。また、清掃する時間によっては、サイクルタイムが延びてしまい、製品のコストアップにつながるという問題もある。
【００１７】
［課題３：耐久性］
冷却用治具に何の処理も行わずに、溶湯金属を流動させると、冷却用治具が溶損（溶湯と冷却用治具との反応）し易くなるおそれがある。
【００１８】
［課題４：省スペース化］
冷却用治具をダイカストマシンの例えば注湯口の周囲に設置する際、設置スペースが大きく取れない場合があるため、冷却用治具はなるべくコンパクトにする必要がある。しかし、特許文献１のように、冷却用治具上に断熱機能を有する離型剤を塗布すると、溶湯金属が冷却されにくくなり、所望の固相率を有する半凝固金属を得るためには、冷却用治具のサイズを大きくしなければならず、省スペース化においても問題が生じる。
【００１９】
［課題５：半凝固金属の組織］
特許文献１のように、冷却用治具上に、断熱機能を有する離型剤を塗布すると、溶湯金属と冷却用治具との熱伝達が小さくなり、溶湯金属の冷却速度が低下する。溶湯金属の冷却速度が低下すると、溶湯金属が半凝固化する際の結晶核生成頻度が小さくなり、その結果、半凝固金属組織が粗大となり、また、目標の固相率まで至らないという問題がある。
【００２０】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、サイクルタイムに影響を及ぼすことなく、安定した製品品質を連続操業で実現することができ、製造コストの低廉化、製造設備の小型化を図ることができる半凝固金属加圧鋳造装置及び半凝固金属加圧鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
［１］ 第１の本発明に係る半凝固金属加圧鋳造装置は、鉛直方向に対して傾斜して設置された長尺な冷却用治具を有し、該冷却用治具に溶湯を供給して、該冷却用治具の所定の面上に前記溶湯を流動させることで、前記溶湯に固相を生じさせて得られた半凝固金属スラリーを金型のキャビティに充填し、前記半凝固金属スラリーを固化して鋳造品を得る半凝固金属加圧鋳造装置において、前記冷却用治具への前記溶湯の供給前に、前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、離型剤を塗布する離型剤塗布部を有することを特徴とする。
【００２２】
これにより、離型剤は、冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で塗布されることから、離型剤が飛散するという現象をなるべく抑えることができる。しかも、離型剤は、射出スリーブや容器とは反対側の溶湯の供給側に向けて塗布されることから、射出スリーブや容器に混入しにくくなる。
【００２３】
［２］ 第１の本発明において、前記離型剤塗布部は、前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、前記離型剤をエアーと共に吹き付ける１以上の離型剤塗布ノズルを有することを特徴とする。これにより、離型剤を薄く均一に塗布することが可能となる。
【００２４】
［３］ 第１の本発明において、前記離型剤塗布部は、前記離型剤塗布ノズルに加えて、前記冷却用治具のうち、前記溶湯が半凝固金属スラリーとして排出される下端部に向けてエアーを吹き付けるエアーノズルを有することを特徴とする。これにより、離型剤の塗布時に、冷却用治具の下端部が射出スリーブや容器に向けられていたとしても、エアーノズルから噴射するエアーが、いわゆるエアーカーテンの役割を果たし、離型剤の射出スリーブや容器への混入を阻止することができる。
【００２５】
［４］ 第１の本発明において、前記冷却用治具を移動して、少なくとも前記冷却用治具への前記溶湯の供給時における前記冷却用治具の位置と、前記冷却用治具への前記離型剤の塗布時における前記冷却用治具の位置とを変更する治具移動部を有することを特徴とする。これにより、離型剤の塗布時に、冷却用治具の下端部を射出スリーブや容器から離れた位置に向けることが可能となり、離型剤の射出スリーブや容器への混入を確実に防止することができる。
【００２６】
［５］ 第１の本発明において、前記離型剤塗布部は、２以上の前記離型剤塗布ノズルと、２以上の前記離型剤塗布ノズルを結ぶ線の傾斜角と、前記冷却用治具の前記所定の面の傾斜角とがほぼ同じであることを特徴とする。これにより、冷却用治具の所定の面上、離型剤を効率よく、且つ、薄く均一に塗布することが可能となる。
【００２７】
［６］ 第２の本発明に係る半凝固金属加圧鋳造方法は、鉛直方向に対して傾斜して設置された長尺な冷却用治具を有し、該冷却用治具に溶湯を供給して、該冷却用治具の所定の面上に前記溶湯を流動させることで、前記溶湯に固相を生じさせて得られた半凝固金属スラリーを金型のキャビティに充填し、前記半凝固金属スラリーを固化して鋳造品を得る半凝固金属加圧鋳造方法において、前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、離型剤を塗布する離型剤塗布工程と、前記離型剤の塗布後に、前記冷却用治具の前記所定の面に前記溶湯を供給する工程とを有することを特徴とする。
【００２８】
［７］ 第２の本発明において、前記離型剤工程は、前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、前記離型剤をエアーと共に吹き付けることを特徴とする。
【００２９】
［８］ 第２の本発明において、前記離型剤塗布工程は、前記離型剤をエアーと共に吹き付けると同時に、前記冷却用治具のうち、前記溶湯が半凝固金属スラリーとして排出される下端部に向けてエアーを吹き付けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明に係る半凝固金属加圧鋳造装置及び半凝固金属加圧鋳造方法によれば、以下の効果を奏することができる。
【００３１】
（１）凝固金属片の除去性が向上し、安定した製品品質を連続操業で得ることができる。
【００３２】
（２）断熱機能を有する離型剤と比較し、冷却用治具と溶湯金属との熱伝達の低下が小さく、効率よく溶湯金属を冷却することができるようになるため、冷却用治具をコンパクトに設計できる。
【００３３】
（３）断熱機能を有する離型剤と比較し、冷却用治具と溶湯金属との熱伝達の低下が小さいため、半凝固金属組織の微細化により、製品品質が向上する。
【００３４】
（４）連続操業において離型剤の塗布が容易になる。
【００３５】
（５）余分な離型剤を塗布することなく、さらに、離型剤が射出スリーブや容器に混入することがないため、製造コストの低廉化を図ることができると共に、ガス欠陥の発生を抑制することができ、製品品質が低下しない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１加圧鋳造装置を示す構成図である。
【図２】冷却用治具及びその周辺を示す要部拡大斜視図である。
【図３】離型剤塗布部の一例を示す構成図である。
【図４】第１加圧鋳造方法を示すフローチャートである。
【図５】第２加圧鋳造装置の冷却用治具及びその周辺を示す要部拡大斜視図である。
【図６】第２加圧鋳造方法を示すフローチャートである。
【図７】第３加圧鋳造装置の冷却用治具及びその周辺を示す要部拡大斜視図である。
【図８】第３加圧鋳造方法を示すフローチャートである。
【図９】実施例及び比較例において、供給された溶湯金属が冷却用治具から出たときの温度（出口湯温）の時間の経過に伴う変化を示す特性図である。
【図１０】実施例及び比較例において、出口湯温の平均を示す特性図である。
【図１１】実施例及び比較例において、時間の経過に対する冷却用治具の初期温度差の変化を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明に係る半凝固金属鋳造装置及び半凝固金属鋳造方法の実施の形態例を図１〜図１１を参照しながら説明する。なお、本明細書において数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。
【００３８】
先ず、第１の実施の形態に係る半凝固金属加圧鋳造装置（以下、第１加圧鋳造装置１０Ａと記す）は、図１に示すように、金型１２と、射出スリーブ１４と、プランジャー１６と、冷却用治具１８とを有する。
【００３９】
金型１２は、可動型２０と固定型２２とからなる。可動型２０は、固定型２２に対して進退方向に移動するようになっており、固定型２２と合わさることで（型閉じ状態）、固定型２２と間に鋳造空間としてのキャビティ２４が区画形成される。
【００４０】
射出スリーブ１４は、中空部２６を有する筒状に形成され、その先端部が連結部２８を介して固定型２２に挿入結合されて、中空部２６と金型１２のキャビティ２４とが、可動型２０に設けられた分流子３０及び固定型２２に設けられたランナー３１を介して連通するようになされている。射出スリーブ１４の後端部は開口が形成され、この開口を通じてプランジャー１６が挿入されるようになっている。また、射出スリーブ１４の後端部寄りの上部には給湯口３２が設けられている。
【００４１】
プランジャー１６は、射出スリーブ１４の中空部２６内を金型１２に対して進退方向に移動するようになっている。
【００４２】
冷却用治具１８は、長尺物として構成され、溶湯金属３４を所定の流動速度で射出スリーブ１４に導くように、支持部材１９によって、鉛直方向に対して所定の角度で傾斜して設置されている。このとき、冷却用治具１８の下端部は、射出スリーブ１４の給湯口３２に臨むように設置される。
【００４３】
この場合、図２に示すように、冷却用治具１８は、底部３６と、該底部３６の各側方端部に屈曲して連なる第１側部３８ａ、第２側部３８ｂとを有する。これら底部３６、第１側部３８ａ及び第２側部３８ｂに囲繞された空間が、流動溝４０として機能する。また、第１側部３８ａ及び第２側部３８ｂが存在することにより、冷却用治具１８の側方から溶湯金属３４（ないし半凝固スラリー）が溢流・落下することが防止される。
【００４４】
そして、この第１加圧鋳造装置１０Ａは、図３に示すように、冷却用治具１８への溶湯金属３４の供給前に、冷却用治具１８の流動溝の底面３６ａ（所定の面）に対して９０°未満の角度θで、且つ、溶湯金属３４の供給側（冷却用治具１８の上端部）に向けて、離型剤を塗布する離型剤塗布部４２を有する。
【００４５】
離型剤塗布部４２は、冷却用治具の底面３６ａに対して９０°未満の角度θで、且つ、冷却用治具１８の上端部に向けて、離型剤４４をエアーと共に吹き付ける２つの離型剤塗布ノズル（第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂ）と、冷却用治具１８のうち、溶湯金属３４が半凝固金属スラリー４８（図１参照）として排出される下端部に向けてエアー５０を吹き付けるエアーノズル５２（二点鎖線で示す）と、これら第１離型剤塗布ノズル４６ａ、第２離型剤塗布ノズル４６ｂ及びエアーノズル５２を冷却用治具１８の底面３６ａに対して同じ角度θで支持する支持部５４とを有する。支持部５４による第１離型剤塗布ノズル４６ａと第２離型剤塗布ノズル４６ｂとを結ぶ線の鉛直方向に対する傾斜角度φａと、冷却用治具１８の底面３６ａの鉛直方向に対する傾斜角度φｂとはほぼ同じに設定してある。
【００４６】
ここで、第１加圧鋳造装置１０Ａによる加圧鋳造方法（以下、第１加圧鋳造方法）について図４のフローチャートも参照しながら説明する。
【００４７】
先ず、図４のステップＳ１において、可動型２０を駆動して可動型２０と固定型２２とを合わせる（型閉め）。このとき、金型１２にキャビティ２４が区画形成される。
【００４８】
その後、ステップＳ２において、図３に示すように、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂから離型剤４４をエアーと共に噴射して、冷却用治具１８の底面３６ａに離型剤を塗布する。また、このステップＳ２においては、エアーノズル５２から冷却用治具１８の下端部に向けてエアー５０を噴射する。
【００４９】
その後、ステップＳ３において、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂによる離型剤４４の塗布並びにエアーノズル５２によるエアー５０の噴射を停止する。
【００５０】
その後、ステップＳ４において、溶湯金属３４を冷却用治具１８の上端部から供給（注湯）する。供給された溶湯金属３４は、冷却用治具１８の流動溝４０（図２参照）に沿って、傾斜した冷却用治具１８の下端部に向かって流動する。この過程で、冷却用治具１８によって熱が奪取され、その結果、一部が固相となる。すなわち、溶湯金属３４は、冷却用治具１８に案内される最中に、固相及び液相が共存する半凝固金属スラリー４８に徐々に変態する。大部分の半凝固金属スラリー４８は、流動溝４０に導かれて射出スリーブ１４の給湯口３２から該射出スリーブ１４の内部に移送される。
【００５１】
その後、ステップＳ５において、所定量の半凝固金属スラリー４８が射出スリーブ１４の内部に導入されると、ステップＳ５において、プランジャー１６を前進（金型１２に向かって移動）する。その結果、射出スリーブ１４内の半凝固金属スラリー４８は、分流子３０及びランナー３１を介して金型１２のキャビティ２４に充填される。
【００５２】
その後、キャビティ２４にて半凝固金属スラリー４８が冷却固化され、これにより鋳造品が得られることとなる。この鋳造品は、ステップＳ６において、いわゆる型開きが行われることによって、キャビティ２４から取り出される。
【００５３】
このように、第１加圧鋳造装置１０Ａ及び第１加圧鋳造方法においては、冷却用治具１８への溶湯金属３４の供給前に、冷却用治具１８の底面３６ａに対して９０°未満の角度θで、且つ、冷却用治具１８の上端部（溶湯金属３４の供給側）に向けて、離型剤４４を塗布するようにしたので、離型剤４４は、冷却用治具１８の底面３６ａに対して９０°未満の角度θで塗布されることから、離型剤４４が飛散するという現象をなるべく抑えることができる。しかも、離型剤４４は、射出スリーブ１４や容器とは反対側の溶湯金属３４の供給側に向けて塗布されることから、射出スリーブ１４や容器に混入しにくくなる。
【００５４】
特に、本実施の形態では、離型剤４４をエアーと共に吹き付ける２つの離型剤塗布ノズル（第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂ）を用いるようにしたので、離型剤４４を薄く均一に塗布することが可能となる。
【００５５】
また、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂに加えて、冷却用治具１８の下端部に向けてエアー５０を吹き付けるエアーノズル５２を使用したので、離型剤４４の塗布時に、冷却用治具１８の下端部が射出スリーブ１４や容器に向けられていたとしても、エアーノズル５２から噴射するエアー５０が、いわゆるエアーカーテンの役割を果たし、離型剤４４の射出スリーブ１４や容器への混入を阻止することができる。しかも、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂによる離型剤４４の塗布と同時に、エアーノズル５２によって冷却用治具１８の下端部に向けてエアー５０を吹き付けるようにしたので、離型剤４４を塗布した際に、冷却用治具１８にあたって跳ね返った離型剤４４の射出スリーブ１４や容器への混入をエアー５０によって効率よく遮ることができる。
【００５６】
また、第１離型剤塗布ノズル４６ａと第２離型剤塗布ノズル４６ｂとを結ぶ線の傾斜角度φａと、冷却用治具１８の底面３６ａの傾斜角度φｂとをほぼ同じにしたので、冷却用治具１８の底面３６ａ上に、離型剤４４を効率よく、且つ、薄く均一に塗布することが可能となる。
【００５７】
ここで、離型剤４４の塗布に関して好ましい態様について以下に説明する。
【００５８】
［好ましい態様１：塗布方法］
離型剤４４の塗布にあたっては、冷却用治具１８の底面３６ａ（流動溝４０の底面）において、溶湯金属３４と冷却用治具１８との熱伝達を阻害しないように、また、溶湯金属３４の冷却用治具１８への焼付け防止のために、薄く均一に塗布する必要がある。そこで、本実施の形態では、上述したように、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂからのスプレーによる噴霧にて行い、以下の条件並びに方法を満足することが好ましい。
【００５９】
（１−１）第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂは、離型剤４４とエアーの２流体を噴霧できるものを使用する。
【００６０】
（１−２）第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂのノズル径は、０．１〜１０ｍｍの範囲である。
【００６１】
（１−３）第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂの噴霧時のエアー圧は０．０１〜１０ＭＰａの範囲である。
【００６２】
（１−４）第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂによる離型剤４４のスプレーパターン（冷却用治具１８の底面３６ａに塗布したときの塗布範囲を示す形状）は、冷却用治具１８の底面３６ａに薄く均一に塗布でき、且つ、冷却用治具１８以外に無駄に塗布されないように、円状、楕円状、複数ラウンド形状（円形の範囲内に複数の円形の島が配置された形状）、フラット形状（両端に湾曲部を有し、且つ、湾曲部間に長方形状が介在した形状）に塗布する。
【００６３】
（１−５）第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂは、冷却用治具１８と干渉しない位置であって、冷却用治具１８の底面３６ａに薄く均一に塗布でき、且つ、冷却用治具１８以外に無駄に塗布されないように、冷却用治具１８の底面３６ａと第１離型剤塗布ノズル４８ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂ間の各最短距離を１０〜２０００ｍｍとする。
【００６４】
（１−６）本実施の形態では、２つの離型剤塗布ノズル（第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂ）を用いたが、１つの離型剤塗布ノズル（例えば第１離型剤塗布ノズル４６ａ）を、角度θを維持しながら冷却用治具１８の下端部に向けて移動、あるいは上端部に向けて移動させて離型剤４４を塗布するようにしてもよい。
【００６５】
［好ましい態様２：連続操業性（塗布量管理）］
（２−１）離型剤４４の塗布量は、溶湯金属３４と冷却用治具１８との熱伝達を阻害しないこと、気化した離型剤４４が溶湯金属３４内になるべく取り込まれないようにするために、１サイクルあたり、０．１〜５ｃｃである。この数値範囲は、冷却用治具１８の全長が１０００ｍｍ、幅が１２０ｍｍの場合に好適である。
【００６６】
（２−２）離型剤４４の塗布量は、塗布時間もしくは塗布流量にて管理し、連続操業においてサイクル間のばらつきをなくす。
【００６７】
［好ましい態様３：離型剤４４の熱伝達係数］
溶湯金属３４を効率よく冷却するために、冷却用治具１８と溶湯金属３４との熱伝達をなるべく阻害しないことが好ましい。そこで、熱伝達係数が６ｋＷ／ｍ2Ｋ以上の水溶性以外の離型剤を使用する。望ましくは、熱伝達係数が８ｋＷ／ｍ2Ｋ以上の油性離型剤を使用する。
【００６８】
次に、第２の実施の形態に係る半凝固金属加圧鋳造装置（以下、第２加圧鋳造装置１０Ｂと記す）について図５及び図６を参照しながら説明する。
【００６９】
この第２加圧鋳造装置１０Ｂは、上述した第１加圧鋳造装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、冷却用治具１８を移動して、少なくとも冷却用治具１８への溶湯金属３４の供給時における冷却用治具１８の位置と、冷却用治具１８への離型剤４４の塗布時における冷却用治具１８の位置とを変更する治具移動部５６が設けられている点で異なる。特に、この第２加圧鋳造装置１０Ｂでは、治具移動部５６は、冷却用治具１８を、鉛直方向に沿って延在する回転軸を中心として旋回させる旋回駆動部５８を有する。
【００７０】
旋回駆動部５８は、支持部材１９に設けられた旋回用モータ６０を有する。旋回用モータ６０の回転軸６２は、鉛直上方に向かって延在し、その先端部は、冷却用治具１８における上端部の外側壁に連結される。
【００７１】
ここで、冷却用治具１８の底部３６の幅方向中心線は、図５中のＬ１として表される。すなわち、中心線Ｌ１は、底部３６を軸線方向に沿って２分割する線である。この場合、回転軸６２が冷却用治具１８の上方端部側に偏倚して連結されているため、冷却用治具１８の回転中心軸は図５中のＬ２となる。この回転中心軸Ｌ２と、中心線Ｌ１とを対比して諒解されるように、冷却用治具１８の回転中心軸Ｌ２は、該冷却用治具１８を軸線方向に沿って２分割する中心線Ｌ１からオフセットされた位置に設定される。
【００７２】
そして、冷却用治具１８に溶湯金属３４を供給する際には、図５において実線で示すように、冷却用治具１８の下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２を臨む位置となるように、冷却用治具１８を旋回する。一方、冷却用治具１８に第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂ（図３参照）で離型剤４４を塗布する際には、図５において二点鎖線で示すように、冷却用治具１８の下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２から離れた位置（初期位置）となるように、冷却用治具１８を旋回する。この第２加圧鋳造装置１０Ｂでは、離型剤４４の塗布時に離型剤４４が射出スリーブ１４や容器に入り込むことはないため、図３に示すエアーノズル５２の設置は省略される。
【００７３】
ここで、第２加圧鋳造装置１０Ｂによる加圧鋳造方法（以下、第２加圧鋳造方法）について図６のフローチャートも参照しながら説明する。なお、冷却用治具１８の下端部は初期位置にあるものとする。
【００７４】
先ず、図６のステップＳ１０１において、可動型２０を駆動して可動型２０と固定型２２とを合わせる（型閉め）。このとき、金型１２にキャビティ２４が区画形成される。
【００７５】
その後、ステップＳ１０２において、下端部が初期位置にある冷却用治具１８に、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂから離型剤４４をエアーと共に噴射して、冷却用治具１８の底面３６ａに離型剤４４を塗布する。
【００７６】
その後、ステップＳ１０３において、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂによる離型剤４４の塗布の噴射を停止する。
【００７７】
その後、ステップＳ１０４において、冷却用治具１８を旋回して、その下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２を臨む位置となるようにする。
【００７８】
その後、ステップＳ１０５において、溶湯金属３４を冷却用治具１８の上端部から供給（注湯）する。供給された溶湯金属３４は、冷却用治具１８の流動溝４０（図２参照）に沿って、傾斜した冷却用治具１８の下端部に向かって流動し、半凝固金属スラリー４８として射出スリーブ１４の内部に移送される。
【００７９】
所定量の半凝固金属スラリー４８が射出スリーブ１４の内部に導入されると、ステップＳ１０６において、プランジャー１６を前進（金型１２に向かって移動）して、半凝固金属スラリー４８を金型１２のキャビティ２４に充填する。
【００８０】
その後、キャビティ２４にて半凝固金属スラリー４８が冷却固化され、これにより鋳造品が得られることとなる。この鋳造品は、ステップＳ１０７において、いわゆる型開きが行われることによって、キャビティ２４から取り出される。
【００８１】
このように、第２加圧鋳造装置１０Ｂ及び第２加圧鋳造方法においては、旋回駆動部５８によって、冷却用治具１８への溶湯金属３４の供給前に、冷却用治具１８を旋回して、冷却用治具１８の下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２や容器から離れた位置（初期位置）に位置させることができるため、離型剤４４の塗布時に離型剤４４が射出スリーブ１４や容器に入り込むことがない。エアーノズル５２の設置を省略できるため、省スペース化を促進させることができると共に、エアー供給系も簡素化することができる。
【００８２】
次に、第３の実施の形態に係る半凝固金属加圧鋳造装置（以下、第３加圧鋳造装置１０Ｃと記す）について図７及び図８を参照しながら説明する。
【００８３】
この第３加圧鋳造装置１０Ｃは、上述した第２加圧鋳造装置１０Ｂとほぼ同様の構成を有するが、治具移動部５６が、冷却用治具１８を、その傾斜角度φｂを維持させた状態で、水平方向に移動する水平移動駆動部６４を有する点で異なる。水平移動駆動部６４としては、通常の油圧シリンダにて構成してもよいし、ロボット等で構成してもよい。
【００８４】
そして、冷却用治具１８に溶湯金属３４を供給する際には、図７において二点鎖線で示すように、冷却用治具１８の下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２を臨む位置となるように、冷却用治具１８を、傾斜角度φｂを維持した状態で水平方向に移動する。一方、冷却用治具１８に第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂ（図３参照）で離型剤４４を塗布する際には、図７において実線で示すように、冷却用治具１８の下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２から離れた位置（初期位置）となるように、冷却用治具１８を、傾斜角度φｂを維持した状態で水平方向に移動する。この第３加圧鋳造装置１０Ｃでは、離型剤４４の塗布時に離型剤４４が射出スリーブ１４や容器に入り込むことはないため、図３に示すエアーノズル５２の設置は省略される。
【００８５】
ここで、第３加圧鋳造装置１０Ｃによる加圧鋳造方法（以下、第３加圧鋳造方法）について図８のフローチャートも参照しながら説明する。なお、冷却用治具１８の下端部は初期位置にあるものとする。
【００８６】
先ず、図８のステップＳ２０１において、可動型２０を駆動して可動型２０と固定型２２とを合わせる（型閉め）。このとき、金型１２にキャビティ２４が区画形成される。
【００８７】
その後、ステップＳ２０２において、下端部が初期位置にある冷却用治具１８に、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂから離型剤４４をエアーと共に噴射して、冷却用治具１８の底面３６ａに離型剤４４を塗布する。
【００８８】
その後、ステップＳ２０３において、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂによる離型剤４４の塗布の噴射を停止する。
【００８９】
その後、ステップＳ２０４において、冷却用治具１８を、傾斜角度φを維持した状態で水平方向に移動して、その下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２を臨む位置となるようにする。
【００９０】
その後、ステップＳ２０５において、溶湯金属３４を冷却用治具１８の上端部から供給（注湯）する。供給された溶湯金属３４は、冷却用治具１８の流動溝４０（図２参照）に沿って、傾斜した冷却用治具１８の下端部に向かって流動し、半凝固金属スラリー４８として射出スリーブ１４の内部に移送される。
【００９１】
所定量の半凝固金属スラリー４８が射出スリーブ１４の内部に導入されると、ステップＳ２０６において、プランジャー１６を前進（金型１２に向かって移動）して、半凝固金属スラリー４８を金型１２のキャビティ２４に充填する。
【００９２】
その後、キャビティ２４にて半凝固金属スラリー４８が冷却固化され、これにより鋳造品が得られることとなる。この鋳造品は、ステップＳ２０７において、いわゆる型開きが行われることによって、キャビティ２４から取り出される。
【００９３】
このように、第３加圧鋳造装置１０Ｃ及び第３加圧鋳造方法においては、水平移動駆動部６４によって、冷却用治具１８への溶湯金属３４の供給前に、冷却用治具１８を、傾斜角度φｂを維持した状態で水平方向に移動して、冷却用治具１８の下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２や容器から離れた位置（初期位置）に位置させることができるため、離型剤４４の塗布時に離型剤が射出スリーブ１４や容器に入り込むことがない。エアーノズル５２の設置を省略できるため、省スペース化を促進させることができると共に、エアー供給系も簡素化することができる。
【実施例】
【００９４】
実施例と比較例について、離型剤４４の種類による影響（半凝固金属に及ぼす影響、半凝固金属組織に及ぼす影響、冷却用治具１８の初期温度への復温性に及ぼす影響）をみた。
【００９５】
［実施例］
実施例は、第１加圧鋳造装置１０Ａを用い、離型剤塗布部４２として、２つの離型剤塗布ノズル（第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂ）と、エアーノズル５２を用いた。各ノズルのノズル径は０．５ｍｍとし、各塗布エアー圧を０．３ＭＰａとした。スプレーパターンは楕円状とした。また、冷却用治具１８の底面３６ａから各ノズルの最短距離を６００ｍｍとした。そして、離型剤４４として、油性離型剤、ここでは、商品名：ＷＦＲ−５ＡＬ（青木科学研究所製）を用いた。
【００９６】
［比較例］
離型剤として、断熱機能を有する離型剤、ここでは、商品名：ボロンコート（オキツモ株式会社製）を用いたこと以外は、実施例と同じ条件とした。
【００９７】
［実験］
実施例と比較例について、冷却用治具１８にそれぞれ離型剤４４を塗布した後に、冷却用治具１８の上端部から溶湯金属３４を供給した。
【００９８】
［実験結果］
＜離型剤の種類による半凝固金属に及ぼす影響＞
供給された溶湯金属３４が冷却用治具１８から出たときの温度（出口湯温）の時間の経過に伴う変化を測定した。測定結果を図９に示す。図９において実線Ａが実施例の特性を示し、実線Ｂが比較例の特性を示す。また、出口湯温の平均の違いを図１０に示す。
【００９９】
この図９及び図１０から、油性離型剤を使用した実施例では、出口湯温の平均が６０１．９℃であって、溶湯金属３４の半凝固化に成功しているが、断熱機能を有する離型剤を使用した比較例では、ほとんど半凝固化されていないことがわかった。従って、断熱機能を有する離型剤を使用する場合は、冷却用治具１８で半凝固化できるまで抜熱できるように、冷却用治具１８のサイズを大きくしなければならない。このことから、省スペース化の観点から、油性離型剤の使用が好ましいことがわかる。
【０１００】
＜離型剤の種類による半凝固金属組織に及ぼす影響＞
生成された半凝固金属組織を確認したところ、実施例では、結晶粒子の平均粒径が４６．７μｍであり、比較例では、５７．７μｍであった。
【０１０１】
油性離型剤は、断熱機能を有する離型剤と比較して、冷却用治具１８と溶湯金属３４との熱伝達が良好であるため、溶湯金属の冷却速度が大きい。そのため、油性離型剤を使った方が、溶湯金属３４が半凝固化する際の核生成頻度が高く、半凝固金属組織を微細にすることができた。
【０１０２】
＜離型剤の種類による冷却用治具の初期温度への復温性に及ぼす影響＞
冷却用治具１８への溶湯金属３４の供給を開始してから、冷却用治具１８の温度が時間の経過と共にどのように変化するかを測定した。図１１に、時間の経過に対する冷却用治具１８の初期温度差の変化を示す。図１１において実線Ｃが実施例の特性を示し、実線Ｄが比較例の特性を示す。
【０１０３】
図１１から、油性離型剤を用いた実施例は、早期に温度が低下しており、比較例と比較して、冷却用治具１８の初期温度への復温性が優れていることがわかる。
【０１０４】
なお、本発明に係る半凝固金属加圧鋳造装置及び半凝固金属加圧鋳造方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１０５】
１０Ａ…第１加圧鋳造装置 １０Ｂ…第２加圧鋳造装置
１０Ｃ…第３加圧鋳造装置 １２…金型
１４…射出スリーブ １６…プランジャー
１８…冷却用治具 ２４…キャビティ
３６ａ…底面 ４２…離型剤塗布部
４４…離型剤 ４６ａ…第１離型剤塗布ノズル
４６ｂ…第２離型剤塗布ノズル ５０…エアー
５２…エアーノズル ５４…支持部
５６…治具移動部 ５８…旋回駆動部
６４…水平移動駆動部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛直方向に対して傾斜して設置された長尺な冷却用治具に溶湯を供給して、該冷却用治具の所定の面上に前記溶湯を流動させることで、前記溶湯に固相を生じさせて得られた半凝固金属スラリーを金型のキャビティに充填し、前記半凝固金属スラリーを固化して鋳造品を得る半凝固金属加圧鋳造装置及び半凝固金属加圧鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半凝固金属加圧鋳造において、晶出固相を微細にするために、断熱機能を備える離型剤（窒化ボロン：ＢＮ）を冷却用治具上に膜厚管理して塗布するようにした技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。なお、金型のキャビティに離型剤を塗布する技術については、例えば少量塗布技術、キャビティ内全面塗布技術、塗布後に金型から垂れてくる余分な離型剤の回収技術等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３０５６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷却用治具に離型剤を塗布する場合、一般に、以下に示すような課題が存在する。
【０００５】
［課題１：離型剤塗布方向］
離型剤を冷却用治具に塗布した際、金型のキャビティに塗布した場合と同様に、冷却用治具にぶつかった離型剤の一部が冷却用治具に塗布され、跳ね返った一部が周囲に飛散する。ここで、金型のキャビティに塗布した場合には、飛散した余分な離型剤はキャビティ下にあるダイカストマシンのピットに落下するか、回収装置によって回収されるため、それほど問題にはならない。
【０００６】
しかし、冷却用治具を使用した半凝固金属加圧鋳造装置の場合、離型剤を冷却用治具に対して鉛直方向や、溶湯の流動方向に塗布してしまうと、飛散した離型剤が冷却用治具の下端部に設置された射出スリーブもしくは容器内に混入することとなる。そのため、生成した半凝固金属内部に余分な離型剤が取り込まれ、製品内部のガス欠陥増加の原因となる。
【０００７】
［課題２：連続操業性（離型剤の種類）］
冷却用治具上に溶湯金属を流動させると、半凝固金属が得られる。一方、冷却用治具上には、凝固金属片が残る。
【０００８】
冷却用治具上に凝固金属片が残ると、次の溶湯金属の供給時に、溶湯の冷却を阻害するという問題がある。また、凝固金属片が、射出スリーブの給湯口を介して射出スリーブ内に落下すると、連続操業性が損なわれるばかりでなく、凝固金属片の混入による製品品質の悪影響も発生する。
【０００９】
また、離型剤の有無に拘わらず冷却用治具上には凝固金属片が生成する。離型剤がある場合は、冷却用治具上の凝固金属片を除去し易いが、離型剤がないと、冷却用治具と溶湯が反応して、凝固金属片が強固に付着することになり、著しく溶融金属の除去性が損なわれることとなる。
【００１０】
そこで、離型剤の種類を選択することになるが、水溶性離型剤や断熱機能を有する離型剤を使用した場合の課題を以下に示す。
【００１１】
（ａ）水溶性離型剤を使用した場合の課題
水溶性の離型剤を使用すると、冷却用治具上に水分が残りやすく、この水分が溶湯金属と接触して水蒸気が発生し、溶湯金属を飛散させたり、また、溶湯金属内に取り込まれた水分がガス化して製品品質を著しく悪化させる。これを解決するためには、例えば水蒸気を蒸発させるために、冷却用治具の温度を１００℃以上に設定することが考えられるが、その分、溶湯金属に対する冷却性能が落ちるという問題がある。
【００１２】
水溶性の離型剤を塗布した際に、塗布初期の離型剤が冷却用治具に衝突した直後に冷却用治具からの熱の影響で一部が蒸発し、蒸気が冷却用治具の周囲に発生する。この発生した蒸気が冷却用治具を覆うため、連続的に塗布している後続の離型剤の冷却用治具への塗布が妨げられるという問題がある。この現象を防止するために、離型剤の塗布圧力や塗布量を増加させる必要がある。そのため、余分な離型剤が周囲に飛散し、冷却用治具の下端部に設置された射出スリーブや容器に混入するほか、余分な離型剤により冷却用治具が過剰に冷却されるという問題もある。もちろん、余分な離型剤を塗布することから、製品のコストアップにつながるという問題がある。
【００１３】
（ｂ）断熱機能を有する離型剤を使用した場合の課題
上述した特許文献１では、冷却用治具に塗布する離型剤として、断熱機能を有する離型剤、例えば窒化ボロン（ＢＮ）の膜厚が規定されているが、連続操業を行って管理していく上で、以下のような課題がある。
【００１４】
すなわち、冷却用治具上にＢＮ等の粉体を均一に塗布することは困難が伴う。目的とする膜厚が実現されていなければ、所定の半凝固金属を得ることができず、良好な製品品質を得ることができない。
【００１５】
連続操業において、ＢＮ等の粉体の離型剤を毎回塗布すると、堆積してしまうため、溶湯金属を供給するたびに自動でＢＮの膜厚を管理しなければならない。また、コーティング膜の膜厚そのものも、連続操業中に管理することは大変困難である。
【００１６】
上述した課題を解決するために、堆積する離型剤を清掃する場合、その装置が複雑化するという問題がある。また、清掃する時間によっては、サイクルタイムが延びてしまい、製品のコストアップにつながるという問題もある。
【００１７】
［課題３：耐久性］
冷却用治具に何の処理も行わずに、溶湯金属を流動させると、冷却用治具が溶損（溶湯と冷却用治具との反応）し易くなるおそれがある。
【００１８】
［課題４：省スペース化］
冷却用治具をダイカストマシンの例えば注湯口の周囲に設置する際、設置スペースが大きく取れない場合があるため、冷却用治具はなるべくコンパクトにする必要がある。しかし、特許文献１のように、冷却用治具上に断熱機能を有する離型剤を塗布すると、溶湯金属が冷却されにくくなり、所望の固相率を有する半凝固金属を得るためには、冷却用治具のサイズを大きくしなければならず、省スペース化においても問題が生じる。
【００１９】
［課題５：半凝固金属の組織］
特許文献１のように、冷却用治具上に、断熱機能を有する離型剤を塗布すると、溶湯金属と冷却用治具との熱伝達が小さくなり、溶湯金属の冷却速度が低下する。溶湯金属の冷却速度が低下すると、溶湯金属が半凝固化する際の結晶核生成頻度が小さくなり、その結果、半凝固金属組織が粗大となり、また、目標の固相率まで至らないという問題がある。
【００２０】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、サイクルタイムに影響を及ぼすことなく、安定した製品品質を連続操業で実現することができ、製造コストの低廉化、製造設備の小型化を図ることができる半凝固金属加圧鋳造装置及び半凝固金属加圧鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
［１］ 第１の本発明に係る半凝固金属加圧鋳造装置は、鉛直方向に対して傾斜して設置された長尺な冷却用治具を有し、該冷却用治具に溶湯を供給して、該冷却用治具の所定の面上に前記溶湯を流動させることで、前記溶湯に固相を生じさせて得られた半凝固金属スラリーを金型のキャビティに充填し、前記半凝固金属スラリーを固化して鋳造品を得る半凝固金属加圧鋳造装置において、前記冷却用治具への前記溶湯の供給前に、前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、離型剤を塗布する離型剤塗布部を有することを特徴とする。
【００２２】
これにより、離型剤は、冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で塗布されることから、離型剤が飛散するという現象をなるべく抑えることができる。しかも、離型剤は、射出スリーブや容器とは反対側の溶湯の供給側に向けて塗布されることから、射出スリーブや容器に混入しにくくなる。
【００２３】
［２］ 第１の本発明において、前記離型剤塗布部は、前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、前記離型剤をエアーと共に吹き付ける１以上の離型剤塗布ノズルを有することを特徴とする。これにより、離型剤を薄く均一に塗布することが可能となる。
【００２４】
［３］ 第１の本発明において、前記離型剤塗布部は、前記離型剤塗布ノズルに加えて、前記冷却用治具のうち、前記溶湯が半凝固金属スラリーとして排出される下端部に向けてエアーを吹き付けるエアーノズルを有することを特徴とする。これにより、離型剤の塗布時に、冷却用治具の下端部が射出スリーブや容器に向けられていたとしても、エアーノズルから噴射するエアーが、いわゆるエアーカーテンの役割を果たし、離型剤の射出スリーブや容器への混入を阻止することができる。
【００２５】
［４］ 第１の本発明において、前記冷却用治具を移動して、少なくとも前記冷却用治具への前記溶湯の供給時における前記冷却用治具の位置と、前記冷却用治具への前記離型剤の塗布時における前記冷却用治具の位置とを変更する治具移動部を有することを特徴とする。これにより、離型剤の塗布時に、冷却用治具の下端部を射出スリーブや容器から離れた位置に向けることが可能となり、離型剤の射出スリーブや容器への混入を確実に防止することができる。
【００２６】
［５］ 第１の本発明において、前記離型剤塗布部は、２以上の前記離型剤塗布ノズルと、２以上の前記離型剤塗布ノズルを結ぶ線の傾斜角と、前記冷却用治具の前記所定の面の傾斜角とがほぼ同じであることを特徴とする。これにより、冷却用治具の所定の面上、離型剤を効率よく、且つ、薄く均一に塗布することが可能となる。
【００２７】
［６］ 第２の本発明に係る半凝固金属加圧鋳造方法は、鉛直方向に対して傾斜して設置された長尺な冷却用治具を有し、該冷却用治具に溶湯を供給して、該冷却用治具の所定の面上に前記溶湯を流動させることで、前記溶湯に固相を生じさせて得られた半凝固金属スラリーを金型のキャビティに充填し、前記半凝固金属スラリーを固化して鋳造品を得る半凝固金属加圧鋳造方法において、前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、離型剤を塗布する離型剤塗布工程と、前記離型剤の塗布後に、前記冷却用治具の前記所定の面に前記溶湯を供給する工程とを有することを特徴とする。
【００２８】
［７］ 第２の本発明において、前記離型剤工程は、前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、前記離型剤をエアーと共に吹き付けることを特徴とする。
【００２９】
［８］ 第２の本発明において、前記離型剤塗布工程は、前記離型剤をエアーと共に吹き付けると同時に、前記冷却用治具のうち、前記溶湯が半凝固金属スラリーとして排出される下端部に向けてエアーを吹き付けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明に係る半凝固金属加圧鋳造装置及び半凝固金属加圧鋳造方法によれば、以下の効果を奏することができる。
【００３１】
（１）凝固金属片の除去性が向上し、安定した製品品質を連続操業で得ることができる。
【００３２】
（２）断熱機能を有する離型剤と比較し、冷却用治具と溶湯金属との熱伝達の低下が小さく、効率よく溶湯金属を冷却することができるようになるため、冷却用治具をコンパクトに設計できる。
【００３３】
（３）断熱機能を有する離型剤と比較し、冷却用治具と溶湯金属との熱伝達の低下が小さいため、半凝固金属組織の微細化により、製品品質が向上する。
【００３４】
（４）連続操業において離型剤の塗布が容易になる。
【００３５】
（５）余分な離型剤を塗布することなく、さらに、離型剤が射出スリーブや容器に混入することがないため、製造コストの低廉化を図ることができると共に、ガス欠陥の発生を抑制することができ、製品品質が低下しない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１加圧鋳造装置を示す構成図である。
【図２】冷却用治具及びその周辺を示す要部拡大斜視図である。
【図３】離型剤塗布部の一例を示す構成図である。
【図４】第１加圧鋳造方法を示すフローチャートである。
【図５】第２加圧鋳造装置の冷却用治具及びその周辺を示す要部拡大斜視図である。
【図６】第２加圧鋳造方法を示すフローチャートである。
【図７】第３加圧鋳造装置の冷却用治具及びその周辺を示す要部拡大斜視図である。
【図８】第３加圧鋳造方法を示すフローチャートである。
【図９】実施例及び比較例において、供給された溶湯金属が冷却用治具から出たときの温度（出口湯温）の時間の経過に伴う変化を示す特性図である。
【図１０】実施例及び比較例において、出口湯温の平均を示す特性図である。
【図１１】実施例及び比較例において、時間の経過に対する冷却用治具の初期温度差の変化を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明に係る半凝固金属鋳造装置及び半凝固金属鋳造方法の実施の形態例を図１〜図１１を参照しながら説明する。なお、本明細書において数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。
【００３８】
先ず、第１の実施の形態に係る半凝固金属加圧鋳造装置（以下、第１加圧鋳造装置１０Ａと記す）は、図１に示すように、金型１２と、射出スリーブ１４と、プランジャー１６と、冷却用治具１８とを有する。
【００３９】
金型１２は、可動型２０と固定型２２とからなる。可動型２０は、固定型２２に対して進退方向に移動するようになっており、固定型２２と合わさることで（型閉じ状態）、固定型２２と間に鋳造空間としてのキャビティ２４が区画形成される。
【００４０】
射出スリーブ１４は、中空部２６を有する筒状に形成され、その先端部が連結部２８を介して固定型２２に挿入結合されて、中空部２６と金型１２のキャビティ２４とが、可動型２０に設けられた分流子３０及び固定型２２に設けられたランナー３１を介して連通するようになされている。射出スリーブ１４の後端部は開口が形成され、この開口を通じてプランジャー１６が挿入されるようになっている。また、射出スリーブ１４の後端部寄りの上部には給湯口３２が設けられている。
【００４１】
プランジャー１６は、射出スリーブ１４の中空部２６内を金型１２に対して進退方向に移動するようになっている。
【００４２】
冷却用治具１８は、長尺物として構成され、溶湯金属３４を所定の流動速度で射出スリーブ１４に導くように、支持部材１９によって、鉛直方向に対して所定の角度で傾斜して設置されている。このとき、冷却用治具１８の下端部は、射出スリーブ１４の給湯口３２に臨むように設置される。
【００４３】
この場合、図２に示すように、冷却用治具１８は、底部３６と、該底部３６の各側方端部に屈曲して連なる第１側部３８ａ、第２側部３８ｂとを有する。これら底部３６、第１側部３８ａ及び第２側部３８ｂに囲繞された空間が、流動溝４０として機能する。また、第１側部３８ａ及び第２側部３８ｂが存在することにより、冷却用治具１８の側方から溶湯金属３４（ないし半凝固スラリー）が溢流・落下することが防止される。
【００４４】
そして、この第１加圧鋳造装置１０Ａは、図３に示すように、冷却用治具１８への溶湯金属３４の供給前に、冷却用治具１８の流動溝の底面３６ａ（所定の面）に対して９０°未満の角度θで、且つ、溶湯金属３４の供給側（冷却用治具１８の上端部）に向けて、離型剤を塗布する離型剤塗布部４２を有する。
【００４５】
離型剤塗布部４２は、冷却用治具の底面３６ａに対して９０°未満の角度θで、且つ、冷却用治具１８の上端部に向けて、離型剤４４をエアーと共に吹き付ける２つの離型剤塗布ノズル（第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂ）と、冷却用治具１８のうち、溶湯金属３４が半凝固金属スラリー４８（図１参照）として排出される下端部に向けてエアー５０を吹き付けるエアーノズル５２（二点鎖線で示す）と、これら第１離型剤塗布ノズル４６ａ、第２離型剤塗布ノズル４６ｂ及びエアーノズル５２を冷却用治具１８の底面３６ａに対して同じ角度θで支持する支持部５４とを有する。支持部５４による第１離型剤塗布ノズル４６ａと第２離型剤塗布ノズル４６ｂとを結ぶ線の鉛直方向に対する傾斜角度φａと、冷却用治具１８の底面３６ａの鉛直方向に対する傾斜角度φｂとはほぼ同じに設定してある。
【００４６】
ここで、第１加圧鋳造装置１０Ａによる加圧鋳造方法（以下、第１加圧鋳造方法）について図４のフローチャートも参照しながら説明する。
【００４７】
先ず、図４のステップＳ１において、可動型２０を駆動して可動型２０と固定型２２とを合わせる（型閉め）。このとき、金型１２にキャビティ２４が区画形成される。
【００４８】
その後、ステップＳ２において、図３に示すように、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂから離型剤４４をエアーと共に噴射して、冷却用治具１８の底面３６ａに離型剤を塗布する。また、このステップＳ２においては、エアーノズル５２から冷却用治具１８の下端部に向けてエアー５０を噴射する。
【００４９】
その後、ステップＳ３において、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂによる離型剤４４の塗布並びにエアーノズル５２によるエアー５０の噴射を停止する。
【００５０】
その後、ステップＳ４において、溶湯金属３４を冷却用治具１８の上端部から供給（注湯）する。供給された溶湯金属３４は、冷却用治具１８の流動溝４０（図２参照）に沿って、傾斜した冷却用治具１８の下端部に向かって流動する。この過程で、冷却用治具１８によって熱が奪取され、その結果、一部が固相となる。すなわち、溶湯金属３４は、冷却用治具１８に案内される最中に、固相及び液相が共存する半凝固金属スラリー４８に徐々に変態する。大部分の半凝固金属スラリー４８は、流動溝４０に導かれて射出スリーブ１４の給湯口３２から該射出スリーブ１４の内部に移送される。
【００５１】
その後、ステップＳ５において、所定量の半凝固金属スラリー４８が射出スリーブ１４の内部に導入されると、ステップＳ５において、プランジャー１６を前進（金型１２に向かって移動）する。その結果、射出スリーブ１４内の半凝固金属スラリー４８は、分流子３０及びランナー３１を介して金型１２のキャビティ２４に充填される。
【００５２】
その後、キャビティ２４にて半凝固金属スラリー４８が冷却固化され、これにより鋳造品が得られることとなる。この鋳造品は、ステップＳ６において、いわゆる型開きが行われることによって、キャビティ２４から取り出される。
【００５３】
このように、第１加圧鋳造装置１０Ａ及び第１加圧鋳造方法においては、冷却用治具１８への溶湯金属３４の供給前に、冷却用治具１８の底面３６ａに対して９０°未満の角度θで、且つ、冷却用治具１８の上端部（溶湯金属３４の供給側）に向けて、離型剤４４を塗布するようにしたので、離型剤４４は、冷却用治具１８の底面３６ａに対して９０°未満の角度θで塗布されることから、離型剤４４が飛散するという現象をなるべく抑えることができる。しかも、離型剤４４は、射出スリーブ１４や容器とは反対側の溶湯金属３４の供給側に向けて塗布されることから、射出スリーブ１４や容器に混入しにくくなる。
【００５４】
特に、本実施の形態では、離型剤４４をエアーと共に吹き付ける２つの離型剤塗布ノズル（第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂ）を用いるようにしたので、離型剤４４を薄く均一に塗布することが可能となる。
【００５５】
また、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂに加えて、冷却用治具１８の下端部に向けてエアー５０を吹き付けるエアーノズル５２を使用したので、離型剤４４の塗布時に、冷却用治具１８の下端部が射出スリーブ１４や容器に向けられていたとしても、エアーノズル５２から噴射するエアー５０が、いわゆるエアーカーテンの役割を果たし、離型剤４４の射出スリーブ１４や容器への混入を阻止することができる。しかも、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂによる離型剤４４の塗布と同時に、エアーノズル５２によって冷却用治具１８の下端部に向けてエアー５０を吹き付けるようにしたので、離型剤４４を塗布した際に、冷却用治具１８にあたって跳ね返った離型剤４４の射出スリーブ１４や容器への混入をエアー５０によって効率よく遮ることができる。
【００５６】
また、第１離型剤塗布ノズル４６ａと第２離型剤塗布ノズル４６ｂとを結ぶ線の傾斜角度φａと、冷却用治具１８の底面３６ａの傾斜角度φｂとをほぼ同じにしたので、冷却用治具１８の底面３６ａ上に、離型剤４４を効率よく、且つ、薄く均一に塗布することが可能となる。
【００５７】
ここで、離型剤４４の塗布に関して好ましい態様について以下に説明する。
【００５８】
［好ましい態様１：塗布方法］
離型剤４４の塗布にあたっては、冷却用治具１８の底面３６ａ（流動溝４０の底面）において、溶湯金属３４と冷却用治具１８との熱伝達を阻害しないように、また、溶湯金属３４の冷却用治具１８への焼付け防止のために、薄く均一に塗布する必要がある。そこで、本実施の形態では、上述したように、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂからのスプレーによる噴霧にて行い、以下の条件並びに方法を満足することが好ましい。
【００５９】
（１−１）第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂは、離型剤４４とエアーの２流体を噴霧できるものを使用する。
【００６０】
（１−２）第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂのノズル径は、０．１〜１０ｍｍの範囲である。
【００６１】
（１−３）第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂの噴霧時のエアー圧は０．０１〜１０ＭＰａの範囲である。
【００６２】
（１−４）第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂによる離型剤４４のスプレーパターン（冷却用治具１８の底面３６ａに塗布したときの塗布範囲を示す形状）は、冷却用治具１８の底面３６ａに薄く均一に塗布でき、且つ、冷却用治具１８以外に無駄に塗布されないように、円状、楕円状、複数ラウンド形状（円形の範囲内に複数の円形の島が配置された形状）、フラット形状（両端に湾曲部を有し、且つ、湾曲部間に長方形状が介在した形状）に塗布する。
【００６３】
（１−５）第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂは、冷却用治具１８と干渉しない位置であって、冷却用治具１８の底面３６ａに薄く均一に塗布でき、且つ、冷却用治具１８以外に無駄に塗布されないように、冷却用治具１８の底面３６ａと第１離型剤塗布ノズル４８ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂ間の各最短距離を１０〜２０００ｍｍとする。
【００６４】
（１−６）本実施の形態では、２つの離型剤塗布ノズル（第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂ）を用いたが、１つの離型剤塗布ノズル（例えば第１離型剤塗布ノズル４６ａ）を、角度θを維持しながら冷却用治具１８の下端部に向けて移動、あるいは上端部に向けて移動させて離型剤４４を塗布するようにしてもよい。
【００６５】
［好ましい態様２：連続操業性（塗布量管理）］
（２−１）離型剤４４の塗布量は、溶湯金属３４と冷却用治具１８との熱伝達を阻害しないこと、気化した離型剤４４が溶湯金属３４内になるべく取り込まれないようにするために、１サイクルあたり、０．１〜５ｃｃである。この数値範囲は、冷却用治具１８の全長が１０００ｍｍ、幅が１２０ｍｍの場合に好適である。
【００６６】
（２−２）離型剤４４の塗布量は、塗布時間もしくは塗布流量にて管理し、連続操業においてサイクル間のばらつきをなくす。
【００６７】
［好ましい態様３：離型剤４４の熱伝達係数］
溶湯金属３４を効率よく冷却するために、冷却用治具１８と溶湯金属３４との熱伝達をなるべく阻害しないことが好ましい。そこで、熱伝達係数が６ｋＷ／ｍ2Ｋ以上の水溶性以外の離型剤を使用する。望ましくは、熱伝達係数が８ｋＷ／ｍ2Ｋ以上の油性離型剤を使用する。
【００６８】
次に、第２の実施の形態に係る半凝固金属加圧鋳造装置（以下、第２加圧鋳造装置１０Ｂと記す）について図５及び図６を参照しながら説明する。
【００６９】
この第２加圧鋳造装置１０Ｂは、上述した第１加圧鋳造装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、冷却用治具１８を移動して、少なくとも冷却用治具１８への溶湯金属３４の供給時における冷却用治具１８の位置と、冷却用治具１８への離型剤４４の塗布時における冷却用治具１８の位置とを変更する治具移動部５６が設けられている点で異なる。特に、この第２加圧鋳造装置１０Ｂでは、治具移動部５６は、冷却用治具１８を、鉛直方向に沿って延在する回転軸を中心として旋回させる旋回駆動部５８を有する。
【００７０】
旋回駆動部５８は、支持部材１９に設けられた旋回用モータ６０を有する。旋回用モータ６０の回転軸６２は、鉛直上方に向かって延在し、その先端部は、冷却用治具１８における上端部の外側壁に連結される。
【００７１】
ここで、冷却用治具１８の底部３６の幅方向中心線は、図５中のＬ１として表される。すなわち、中心線Ｌ１は、底部３６を軸線方向に沿って２分割する線である。この場合、回転軸６２が冷却用治具１８の上方端部側に偏倚して連結されているため、冷却用治具１８の回転中心軸は図５中のＬ２となる。この回転中心軸Ｌ２と、中心線Ｌ１とを対比して諒解されるように、冷却用治具１８の回転中心軸Ｌ２は、該冷却用治具１８を軸線方向に沿って２分割する中心線Ｌ１からオフセットされた位置に設定される。
【００７２】
そして、冷却用治具１８に溶湯金属３４を供給する際には、図５において実線で示すように、冷却用治具１８の下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２を臨む位置となるように、冷却用治具１８を旋回する。一方、冷却用治具１８に第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂ（図３参照）で離型剤４４を塗布する際には、図５において二点鎖線で示すように、冷却用治具１８の下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２から離れた位置（初期位置）となるように、冷却用治具１８を旋回する。この第２加圧鋳造装置１０Ｂでは、離型剤４４の塗布時に離型剤４４が射出スリーブ１４や容器に入り込むことはないため、図３に示すエアーノズル５２の設置は省略される。
【００７３】
ここで、第２加圧鋳造装置１０Ｂによる加圧鋳造方法（以下、第２加圧鋳造方法）について図６のフローチャートも参照しながら説明する。なお、冷却用治具１８の下端部は初期位置にあるものとする。
【００７４】
先ず、図６のステップＳ１０１において、可動型２０を駆動して可動型２０と固定型２２とを合わせる（型閉め）。このとき、金型１２にキャビティ２４が区画形成される。
【００７５】
その後、ステップＳ１０２において、下端部が初期位置にある冷却用治具１８に、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂから離型剤４４をエアーと共に噴射して、冷却用治具１８の底面３６ａに離型剤４４を塗布する。
【００７６】
その後、ステップＳ１０３において、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂによる離型剤４４の塗布の噴射を停止する。
【００７７】
その後、ステップＳ１０４において、冷却用治具１８を旋回して、その下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２を臨む位置となるようにする。
【００７８】
その後、ステップＳ１０５において、溶湯金属３４を冷却用治具１８の上端部から供給（注湯）する。供給された溶湯金属３４は、冷却用治具１８の流動溝４０（図２参照）に沿って、傾斜した冷却用治具１８の下端部に向かって流動し、半凝固金属スラリー４８として射出スリーブ１４の内部に移送される。
【００７９】
所定量の半凝固金属スラリー４８が射出スリーブ１４の内部に導入されると、ステップＳ１０６において、プランジャー１６を前進（金型１２に向かって移動）して、半凝固金属スラリー４８を金型１２のキャビティ２４に充填する。
【００８０】
その後、キャビティ２４にて半凝固金属スラリー４８が冷却固化され、これにより鋳造品が得られることとなる。この鋳造品は、ステップＳ１０７において、いわゆる型開きが行われることによって、キャビティ２４から取り出される。
【００８１】
このように、第２加圧鋳造装置１０Ｂ及び第２加圧鋳造方法においては、旋回駆動部５８によって、冷却用治具１８への溶湯金属３４の供給前に、冷却用治具１８を旋回して、冷却用治具１８の下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２や容器から離れた位置（初期位置）に位置させることができるため、離型剤４４の塗布時に離型剤４４が射出スリーブ１４や容器に入り込むことがない。エアーノズル５２の設置を省略できるため、省スペース化を促進させることができると共に、エアー供給系も簡素化することができる。
【００８２】
次に、第３の実施の形態に係る半凝固金属加圧鋳造装置（以下、第３加圧鋳造装置１０Ｃと記す）について図７及び図８を参照しながら説明する。
【００８３】
この第３加圧鋳造装置１０Ｃは、上述した第２加圧鋳造装置１０Ｂとほぼ同様の構成を有するが、治具移動部５６が、冷却用治具１８を、その傾斜角度φｂを維持させた状態で、水平方向に移動する水平移動駆動部６４を有する点で異なる。水平移動駆動部６４としては、通常の油圧シリンダにて構成してもよいし、ロボット等で構成してもよい。
【００８４】
そして、冷却用治具１８に溶湯金属３４を供給する際には、図７において二点鎖線で示すように、冷却用治具１８の下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２を臨む位置となるように、冷却用治具１８を、傾斜角度φｂを維持した状態で水平方向に移動する。一方、冷却用治具１８に第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂ（図３参照）で離型剤４４を塗布する際には、図７において実線で示すように、冷却用治具１８の下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２から離れた位置（初期位置）となるように、冷却用治具１８を、傾斜角度φｂを維持した状態で水平方向に移動する。この第３加圧鋳造装置１０Ｃでは、離型剤４４の塗布時に離型剤４４が射出スリーブ１４や容器に入り込むことはないため、図３に示すエアーノズル５２の設置は省略される。
【００８５】
ここで、第３加圧鋳造装置１０Ｃによる加圧鋳造方法（以下、第３加圧鋳造方法）について図８のフローチャートも参照しながら説明する。なお、冷却用治具１８の下端部は初期位置にあるものとする。
【００８６】
先ず、図８のステップＳ２０１において、可動型２０を駆動して可動型２０と固定型２２とを合わせる（型閉め）。このとき、金型１２にキャビティ２４が区画形成される。
【００８７】
その後、ステップＳ２０２において、下端部が初期位置にある冷却用治具１８に、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂから離型剤４４をエアーと共に噴射して、冷却用治具１８の底面３６ａに離型剤４４を塗布する。
【００８８】
その後、ステップＳ２０３において、第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂによる離型剤４４の塗布の噴射を停止する。
【００８９】
その後、ステップＳ２０４において、冷却用治具１８を、傾斜角度φを維持した状態で水平方向に移動して、その下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２を臨む位置となるようにする。
【００９０】
その後、ステップＳ２０５において、溶湯金属３４を冷却用治具１８の上端部から供給（注湯）する。供給された溶湯金属３４は、冷却用治具１８の流動溝４０（図２参照）に沿って、傾斜した冷却用治具１８の下端部に向かって流動し、半凝固金属スラリー４８として射出スリーブ１４の内部に移送される。
【００９１】
所定量の半凝固金属スラリー４８が射出スリーブ１４の内部に導入されると、ステップＳ２０６において、プランジャー１６を前進（金型１２に向かって移動）して、半凝固金属スラリー４８を金型１２のキャビティ２４に充填する。
【００９２】
その後、キャビティ２４にて半凝固金属スラリー４８が冷却固化され、これにより鋳造品が得られることとなる。この鋳造品は、ステップＳ２０７において、いわゆる型開きが行われることによって、キャビティ２４から取り出される。
【００９３】
このように、第３加圧鋳造装置１０Ｃ及び第３加圧鋳造方法においては、水平移動駆動部６４によって、冷却用治具１８への溶湯金属３４の供給前に、冷却用治具１８を、傾斜角度φｂを維持した状態で水平方向に移動して、冷却用治具１８の下端部が射出スリーブ１４の給湯口３２や容器から離れた位置（初期位置）に位置させることができるため、離型剤４４の塗布時に離型剤が射出スリーブ１４や容器に入り込むことがない。エアーノズル５２の設置を省略できるため、省スペース化を促進させることができると共に、エアー供給系も簡素化することができる。
【実施例】
【００９４】
実施例と比較例について、離型剤４４の種類による影響（半凝固金属に及ぼす影響、半凝固金属組織に及ぼす影響、冷却用治具１８の初期温度への復温性に及ぼす影響）をみた。
【００９５】
［実施例］
実施例は、第１加圧鋳造装置１０Ａを用い、離型剤塗布部４２として、２つの離型剤塗布ノズル（第１離型剤塗布ノズル４６ａ及び第２離型剤塗布ノズル４６ｂ）と、エアーノズル５２を用いた。各ノズルのノズル径は０．５ｍｍとし、各塗布エアー圧を０．３ＭＰａとした。スプレーパターンは楕円状とした。また、冷却用治具１８の底面３６ａから各ノズルの最短距離を６００ｍｍとした。そして、離型剤４４として、油性離型剤、ここでは、商品名：ＷＦＲ−５ＡＬ（青木科学研究所製）を用いた。
【００９６】
［比較例］
離型剤として、断熱機能を有する離型剤、ここでは、商品名：ボロンコート（オキツモ株式会社製）を用いたこと以外は、実施例と同じ条件とした。
【００９７】
［実験］
実施例と比較例について、冷却用治具１８にそれぞれ離型剤４４を塗布した後に、冷却用治具１８の上端部から溶湯金属３４を供給した。
【００９８】
［実験結果］
＜離型剤の種類による半凝固金属に及ぼす影響＞
供給された溶湯金属３４が冷却用治具１８から出たときの温度（出口湯温）の時間の経過に伴う変化を測定した。測定結果を図９に示す。図９において実線Ａが実施例の特性を示し、実線Ｂが比較例の特性を示す。また、出口湯温の平均の違いを図１０に示す。
【００９９】
この図９及び図１０から、油性離型剤を使用した実施例では、出口湯温の平均が６０１．９℃であって、溶湯金属３４の半凝固化に成功しているが、断熱機能を有する離型剤を使用した比較例では、ほとんど半凝固化されていないことがわかった。従って、断熱機能を有する離型剤を使用する場合は、冷却用治具１８で半凝固化できるまで抜熱できるように、冷却用治具１８のサイズを大きくしなければならない。このことから、省スペース化の観点から、油性離型剤の使用が好ましいことがわかる。
【０１００】
＜離型剤の種類による半凝固金属組織に及ぼす影響＞
生成された半凝固金属組織を確認したところ、実施例では、結晶粒子の平均粒径が４６．７μｍであり、比較例では、５７．７μｍであった。
【０１０１】
油性離型剤は、断熱機能を有する離型剤と比較して、冷却用治具１８と溶湯金属３４との熱伝達が良好であるため、溶湯金属の冷却速度が大きい。そのため、油性離型剤を使った方が、溶湯金属３４が半凝固化する際の核生成頻度が高く、半凝固金属組織を微細にすることができた。
【０１０２】
＜離型剤の種類による冷却用治具の初期温度への復温性に及ぼす影響＞
冷却用治具１８への溶湯金属３４の供給を開始してから、冷却用治具１８の温度が時間の経過と共にどのように変化するかを測定した。図１１に、時間の経過に対する冷却用治具１８の初期温度差の変化を示す。図１１において実線Ｃが実施例の特性を示し、実線Ｄが比較例の特性を示す。
【０１０３】
図１１から、油性離型剤を用いた実施例は、早期に温度が低下しており、比較例と比較して、冷却用治具１８の初期温度への復温性が優れていることがわかる。
【０１０４】
なお、本発明に係る半凝固金属加圧鋳造装置及び半凝固金属加圧鋳造方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１０５】
１０Ａ…第１加圧鋳造装置 １０Ｂ…第２加圧鋳造装置
１０Ｃ…第３加圧鋳造装置 １２…金型
１４…射出スリーブ １６…プランジャー
１８…冷却用治具 ２４…キャビティ
３６ａ…底面 ４２…離型剤塗布部
４４…離型剤 ４６ａ…第１離型剤塗布ノズル
４６ｂ…第２離型剤塗布ノズル ５０…エアー
５２…エアーノズル ５４…支持部
５６…治具移動部 ５８…旋回駆動部
６４…水平移動駆動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に対して傾斜して設置された長尺な冷却用治具を有し、該冷却用治具に溶湯を供給して、該冷却用治具の所定の面上に前記溶湯を流動させることで、前記溶湯に固相を生じさせて得られた半凝固金属スラリーを金型のキャビティに充填し、前記半凝固金属スラリーを固化して鋳造品を得る半凝固金属加圧鋳造装置において、
前記冷却用治具への前記溶湯の供給前に、前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、離型剤を塗布する離型剤塗布部を有することを特徴とする半凝固金属加圧鋳造装置。
【請求項２】
請求項１記載の半凝固金属加圧鋳造装置において、
前記離型剤塗布部は、前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、前記離型剤をエアーと共に吹き付ける１以上の離型剤塗布ノズルを有することを特徴とする半凝固金属加圧鋳造装置。
【請求項３】
請求項２記載の半凝固金属加圧鋳造装置において、
前記離型剤塗布部は、前記離型剤塗布ノズルに加えて、前記冷却用治具のうち、前記溶湯が半凝固金属スラリーとして排出される下端部に向けてエアーを吹き付けるエアーノズルを有することを特徴とする半凝固金属加圧鋳造装置。
【請求項４】
請求項１記載の半凝固金属加圧鋳造装置において、
前記冷却用治具を移動して、少なくとも前記冷却用治具への前記溶湯の供給時における前記冷却用治具の位置と、前記冷却用治具への前記離型剤の塗布時における前記冷却用治具の位置とを変更する治具移動部を有することを特徴とする半凝固金属加圧鋳造装置。
【請求項５】
請求項２記載の半凝固金属加圧鋳造装置において、
前記離型剤塗布部は、２以上の前記離型剤塗布ノズルと、２以上の前記離型剤塗布ノズルを結ぶ線の傾斜角と、前記冷却用治具の前記所定の面の傾斜角とがほぼ同じであることを特徴とする半凝固金属加圧鋳造装置。
【請求項６】
鉛直方向に対して傾斜して設置された長尺な冷却用治具を有し、該冷却用治具に溶湯を供給して、該冷却用治具の所定の面上に前記溶湯を流動させることで、前記溶湯に固相を生じさせて得られた半凝固金属スラリーを金型のキャビティに充填し、前記半凝固金属スラリーを固化して鋳造品を得る半凝固金属加圧鋳造方法において、
前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、離型剤を塗布する離型剤塗布工程と、
前記離型剤の塗布後に、前記冷却用治具の前記所定の面に前記溶湯を供給する工程とを有することを特徴とする半凝固金属加圧鋳造方法。
【請求項７】
請求項６記載の半凝固金属加圧鋳造方法において、
前記離型剤工程は、前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、前記離型剤をエアーと共に吹き付けることを特徴とする半凝固金属加圧鋳造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半凝固金属加圧鋳造方法において、
前記離型剤塗布工程は、前記離型剤をエアーと共に吹き付けると同時に、前記冷却用治具のうち、前記溶湯が半凝固金属スラリーとして排出される下端部に向けてエアーを吹き付けることを特徴とする半凝固金属加圧鋳造方法。
【請求項１】
鉛直方向に対して傾斜して設置された長尺な冷却用治具を有し、該冷却用治具に溶湯を供給して、該冷却用治具の所定の面上に前記溶湯を流動させることで、前記溶湯に固相を生じさせて得られた半凝固金属スラリーを金型のキャビティに充填し、前記半凝固金属スラリーを固化して鋳造品を得る半凝固金属加圧鋳造装置において、
前記冷却用治具への前記溶湯の供給前に、前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、離型剤を塗布する離型剤塗布部を有することを特徴とする半凝固金属加圧鋳造装置。
【請求項２】
請求項１記載の半凝固金属加圧鋳造装置において、
前記離型剤塗布部は、前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、前記離型剤をエアーと共に吹き付ける１以上の離型剤塗布ノズルを有することを特徴とする半凝固金属加圧鋳造装置。
【請求項３】
請求項２記載の半凝固金属加圧鋳造装置において、
前記離型剤塗布部は、前記離型剤塗布ノズルに加えて、前記冷却用治具のうち、前記溶湯が半凝固金属スラリーとして排出される下端部に向けてエアーを吹き付けるエアーノズルを有することを特徴とする半凝固金属加圧鋳造装置。
【請求項４】
請求項１記載の半凝固金属加圧鋳造装置において、
前記冷却用治具を移動して、少なくとも前記冷却用治具への前記溶湯の供給時における前記冷却用治具の位置と、前記冷却用治具への前記離型剤の塗布時における前記冷却用治具の位置とを変更する治具移動部を有することを特徴とする半凝固金属加圧鋳造装置。
【請求項５】
請求項２記載の半凝固金属加圧鋳造装置において、
前記離型剤塗布部は、２以上の前記離型剤塗布ノズルと、２以上の前記離型剤塗布ノズルを結ぶ線の傾斜角と、前記冷却用治具の前記所定の面の傾斜角とがほぼ同じであることを特徴とする半凝固金属加圧鋳造装置。
【請求項６】
鉛直方向に対して傾斜して設置された長尺な冷却用治具を有し、該冷却用治具に溶湯を供給して、該冷却用治具の所定の面上に前記溶湯を流動させることで、前記溶湯に固相を生じさせて得られた半凝固金属スラリーを金型のキャビティに充填し、前記半凝固金属スラリーを固化して鋳造品を得る半凝固金属加圧鋳造方法において、
前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、離型剤を塗布する離型剤塗布工程と、
前記離型剤の塗布後に、前記冷却用治具の前記所定の面に前記溶湯を供給する工程とを有することを特徴とする半凝固金属加圧鋳造方法。
【請求項７】
請求項６記載の半凝固金属加圧鋳造方法において、
前記離型剤工程は、前記冷却用治具の前記所定の面に対して９０°未満の角度で、且つ、前記溶湯の供給側に向けて、前記離型剤をエアーと共に吹き付けることを特徴とする半凝固金属加圧鋳造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半凝固金属加圧鋳造方法において、
前記離型剤塗布工程は、前記離型剤をエアーと共に吹き付けると同時に、前記冷却用治具のうち、前記溶湯が半凝固金属スラリーとして排出される下端部に向けてエアーを吹き付けることを特徴とする半凝固金属加圧鋳造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１４７９７５（Ｐ２０１１−１４７９７５Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１７５１（Ｐ２０１０−１１７５１）
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
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