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JPH0890191A - 球状黒鉛鋳鉄の固液共存域ダイカスト法 - Google Patents

球状黒鉛鋳鉄の固液共存域ダイカスト法

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Publication number
JPH0890191A
JPH0890191A JP6229598A JP22959894A JPH0890191A JP H0890191 A JPH0890191 A JP H0890191A JP 6229598 A JP6229598 A JP 6229598A JP 22959894 A JP22959894 A JP 22959894A JP H0890191 A JPH0890191 A JP H0890191A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cast iron
die
solid
spheroidal graphite
graphite cast
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6229598A
Other languages
English (en)
Inventor
Chisato Yoshida
千里 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leotec KK
Original Assignee
Leotec KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leotec KK filed Critical Leotec KK
Priority to JP6229598A priority Critical patent/JPH0890191A/ja
Priority to US08/366,672 priority patent/US5531261A/en
Priority to EP95300067A priority patent/EP0663251B1/en
Priority to DE69506740T priority patent/DE69506740T2/de
Priority to CA002140123A priority patent/CA2140123A1/en
Publication of JPH0890191A publication Critical patent/JPH0890191A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 球状黒鉛鋳鉄素材のダイガストの工業化のた
め、固液共存域温度での好適なダイカスト法を開発す
る。 【構成】 球状黒鉛鋳鉄素材を固液共存域温度に加熱し
たのち、プランジャーチップにより該チップの加圧面積
に対し1/10以下の面積で開口するゲートを有する金型へ
射出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、球状黒鉛鋳鉄の好適
な固液共存域温度でのダイカスト法に関するものであ
る。
【0002】鋳鉄は鋳造性が良好なため複雑な形状の製
品が鋳造でき、自動車部品など広い分野で使用されてい
る。このような鋳鉄のダイカストが工業化され薄肉製品
が製造できれば製品の軽量化が実現でき極めて有意であ
る。しかし、鋳鉄は融点が高く(1150℃以上)、そ
の溶湯温度に耐え得る金型材料はない。
【0003】そこで、鋳鉄の工業的なダイカストは、溶
湯より温度が低く潜熱の少ない固液共存域温度でのダイ
カストのみに可能性があり、その開発が望まれている。
【0004】
【従来の技術】鋳鉄のダイカストは未だ工業化されてい
ないものの、鋳鉄溶湯をダイカスト機に供給して射出す
る方法が知られている。球状黒鉛鋳鉄の溶湯をダイカス
トする場合、前記した金型の耐熱性の問題があるほか、
球状黒鉛鋳鉄は溶融状態では、黒鉛球状化剤のCaやM
gが蒸発しやすいため、該溶湯をダイカスト機の近くに
設置する場合でもできるだけ黒鉛球状化剤の蒸発を防止
するか、あるいはそれらを溶湯に添加補充するなどの対
策をとらなければならないという問題がある。
【0005】一方、前記した固液共存域温度でのダイカ
ストの場合は、レオフォーミング法とチクソフォーミン
グ法の二つの方法がある。レオフォーミング法は半凝固
金属スラリーを直接ダイカスト機に供給して射出成形す
る方法であり、チクソフォーミング法は連続鋳造ビレッ
トなどの素材を固液共存域温度に再加熱したのち、ダイ
カスト機にて射出成形する方法である。なお、チクソフ
ォーミング法の場合の再加熱は、短時間でかつ溶湯温度
より低温なので黒鉛球状化剤の蒸発はほとんどない。
【0006】しかしながら、レオフォーミング法におい
ては、空気や介在物の巻き込みの問題があるほか、半凝
固金属連続製造装置と加工装置との処理能力のマッチン
グ、半凝固金属スラリーのハンドリングおよびプロセス
の制御方法等に困難な問題を抱えていて、未だ工業化す
るには至っていない。
【0007】また、チクソフォーミング法においては、
通常の静止凝固させた球状黒鉛鋳鉄素材を用い、固液共
存域にて射出すると、デンドライトの結晶が互いに絡み
合い大きな塊となって移動するため、金型内に塊のまま
残ったり、その塊の先には液相のみが送給されて金型内
を充満することになるため、均一な組織の製品が得られ
ないという問題がある。
【0008】このような製品の組織の不均一化を防止す
る手段として、粒状の初晶(亜共晶であるので初晶は
鉄)を有する鋳鉄素材を用いる方法がある。しかし、そ
の粒状組織のダイカスト用素材は、以下に列記するいず
れかの方法で得られるものの、それぞれ下記する問題点
があった。
【0009】・ 溶湯を攪拌しながら凝固させる。 問題点:攪拌時の空気の巻き込み、拡散子の破片などの
非金属介在物の巻き込みおよび成分の変動などがある。 ・ 静止凝固させた鋳塊を塑性加工してひずみを与えて
おき、それを熱処理することで粒状化する。 問題点:鋳鉄は塑性加工能が劣るため、この方法は摘要
しにくい。 ・ 溶湯に接種剤を添加して鋳込む。 問題点:共晶セル(鉄と黒鉛との共晶からなる結晶粒)
を細かくすることはできるが、初晶粒を細かくする効果
は小さい。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】したがって、この発明
は、チクソフォーミング法にて、粒状組織の鋳鉄を素材
とする場合はもちろんのこと、製造容易な通常の静止凝
固したテンドライト組織を有する鋳鉄を素材とする場合
であっても均一な組織の製品が得られる球状黒鉛鋳鉄の
固液共存域ダイカスト法を提案することを目的とする。
【0011】
【問題を解決するための手段】この発明の要旨は以下の
通りである。 球状黒鉛鋳鉄素材を固液共存域温度に加熱したの
ち、プランヂャーチップにより、該チップの加圧面積に
対し1/10以下の面積で開口するゲートを有する金型内へ
射出することを特徴とする球状黒鉛鋳鉄の固液共存域ダ
イカスト法(第1発明)である。 素材の加熱が、固液共存域の所定温度に到達したの
ち3秒間以上保持するものである第1発明に記載の球状
黒鉛鋳鉄の固液共存域ダイカスト法(第2発明)であ
る。 第1又は第2発明において、素材が、直径100μ
m 以下の球状黒鉛の組織よりなるもの(第3発明)であ
り、さらに第1、第2又は第3発明において、素材が、
急冷凝固によるレデブライト組織を有するもの(第4発
明)である。
【0012】
【作用】この発明の作用を以下に述べる。この発明は、
球状黒鉛鋳鉄の固液共存域でのダイカストにおいて、プ
ランジャーチップの加圧面積に対して1/10以下の面積で
開口するゲートを有する金型内へ射出することを骨子と
するものである。
【0013】このように、プランジャーチップの加圧面
積に対し1/10以下と狭いゲートを通過させることによ
り、素材が通常の静止凝固させたデンドライト状の初晶
を有する球状黒鉛鋳鉄であっても、デンドライトが細か
く破壊されて金型内に均等に分散し均一なミクロ組織の
ダイカスト製品が得られる。
【0014】そして、このような素材を所定の固液共存
域温度に加熱する際、素材中の黒鉛が完全に溶解せず未
溶解部分が生じる場合がある。このような状態で射出す
るとダイカスト製品に未溶解黒鉛がそのまま混入され、
これでは均一なミクロ組織の製品を得ることはできな
い。そこでミクロ組織の均一化をはかるため、素材を加
熱する際に所定の固液共存域温度に3秒間以上保持して
黒鉛を完全に溶解することが重要である。なお、保持時
間が3秒間未満では未溶解黒鉛が残留する場合が生じ
る。
【0015】また、この発明では上記したように、通常
の静止凝固させたデンドライト組織を有する球状黒鉛鋳
鉄を素材として用いることでよいが、このような素材に
おいて、さらに素材中の黒鉛の大きさを小さくすること
が、固液共存域温度での黒鉛の溶解に極めて有効であ
る。
【0016】すなわち、鋳造時に冷却速度を早め、球状
黒鉛の直径を100μm 以下とした素材を用いれば、固
液共存域温度へ再加熱したときに、黒鉛の溶解が容易で
より均一な固液混相状態となり、これに伴いより均一な
ミクロ組織を有するダイカスト製品が得られるようにな
る。なお、直径が100μm を超える粗大な球状黒鉛を
有する場合は黒鉛間隔が広くなり固液共存域温度に再加
熱したとき均一な固液混相状態になりにくい。
【0017】さらに、鋳造時に急冷凝固(例えば1℃/
秒以上)させると、その素材のミクロ組織には、レデブ
ライト組織(オーステナイトとセメンタイトの共晶)が
生成する。このレデブライト組織は固液共存域温度に再
加熱すると極めて容易に溶解し、極めて均一な固液混相
状態が得られる。
【0018】したがって、球状黒鉛鋳鉄素材としては、
直径が100μm 以下の黒鉛を有する素材、または急冷
凝固によりレデブライト組織を生成させた素材を用いる
ことが有利である。
【0019】なお、この発明においては固液共存域温度
でダイカストを行うので、溶湯のダイカストにくらべ金
型の熱負荷が軽減され、金型の寿命は大幅に延長され工
業化するにあって支障のないものとなる。
【0020】
【実施例】C:3.10 mass %、Si:2.03mass%、M
n:0.82mass%、Mg:0.038 mass%を含有する球状黒
鉛鋳鉄の静止凝固材を素材として、下記する条件で固液
共存域でのダイカストを行い、得られた製品の組織を調
査した。なお、上記には比較のため、固液共存域で攪拌
後冷却凝固させた攪拌凝固材も用いた。
【0021】・ ダイカスト条件 プランジャーチップ径:62mm 射出速度:1m/s 射出圧力:120MPa 素材温度:1160℃(固相率:0.3 ) 〔スリーブ内で高周波誘導加熱〕 ゲート開口面積:60mm×tmm t=2mm、5mm、6mm 製品寸法:80mm×80mm×10mm
【0022】ここに、この実施例に用いダイカスト機の
説明図を図1に、ゲートおよび製品形状の説明図を図2
(a) 、(b) にそれぞれ示す。これらの図において、1は
プランジャーチップ、2はスリーブ、3は高周波加熱コ
イル、4は金型スリーブ、5は分流子、6はゲート、7
は金型、8はキャビティブロック、9はキャビティおよ
び10は素材であり、さらに、11はビスケット、12
は湯道および13は製品である。これらの調査結果を表
1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】表1から明らかなように、プランジャチッ
プの加圧面積に対するゲートの開口面積が1/10以下の試
料 No.1,2および4では、いずれも均一な組織の製品
が得られているのに対し、上記値が1/8.4 の試料 No.3
では均一な組織の製品が得られていない。
【0025】また、試料 No.4では製品に空孔欠陥があ
る。これは攪拌凝固させた素材を用いたもので、素材に
存在していた空孔欠陥がそのまま製品に持ち込まれたも
のである。
【0026】つぎに、これらダイカスト後の製品のミク
ロ組織は初晶の鉄が粒状に分布し、その粒間の組織はダ
イカスト時に急冷されているためレデブライト組織(鉄
とセメンタイトの共晶)となっている。
【0027】そこで、このようなダイカスト後の製品の
レデブライト組織を黒鉛化するため熱処理を施した結
果、レデブライトは800〜900℃の温度に加熱する
だけで極めて短時間に黒鉛化でき、この発明に適合する
試料 No.1および2は微細黒鉛が均一に分散し空孔欠陥
のない品質の優れる製品が得られた。
【0028】
【発明の効果】この発明は、球状黒鉛鋳鉄素材を固液共
存域温度でダイカストするにあたり、プランジャチップ
の加圧面積に対し1/10以下の面積で開口するゲートを有
する金型内へ射出するものであって、この発明によれ
ば、普通鋳造した球状黒鉛鋳鉄素材(静止凝固材)を用
いてもミクロ組織の均一なダイカスト製品が得られ、溶
湯を用いるダイカストに比し金型の寿命も大幅に延長で
き、球状黒鉛鋳鉄のダイカストの工業化に大きく貢献で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に用いたダイカスト機の説明図である。
【図2】ゲートおよび製品形状の説明図である。
【符号の説明】
1 プランジャーチップ 2 スリーブ 3 高周波加熱コイル 4 金型スリーブ 5 分流子 6 ゲート 7 金型 8 キャビティブロック 9 キャビティ 10 素材 11 ビスケット 12 湯道 13 製品

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 球状黒鉛鋳鉄素材を固液共存域温度に加
    熱したのち、プランヂャーチップにより、該チップの加
    圧面積に対し1/10以下の面積で開口するゲートを有する
    金型内へ射出することを特徴とする球状黒鉛鋳鉄の固液
    共存域ダイカスト法。
  2. 【請求項2】 素材の加熱が、固液共存域の所定温度に
    到達したのち3秒間以上保持するものである請求項1に
    記載の球状黒鉛鋳鉄の固液共存域ダイカスト法。
  3. 【請求項3】 素材が、直径100μm 以下の球状黒鉛
    の組織よりなる請求項1又は2に記載の球状黒鉛鋳鉄の
    固液共存域ダイカスト法。
  4. 【請求項4】 素材が、急冷凝固によるレデブライト組
    織を有するものである請求項1,2又は3に記載の球状
    黒鉛鋳鉄の固液共存域ダイカスト法。
JP6229598A 1994-01-13 1994-09-26 球状黒鉛鋳鉄の固液共存域ダイカスト法 Pending JPH0890191A (ja)

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US08/366,672 US5531261A (en) 1994-01-13 1994-12-30 Process for diecasting graphite cast iron at solid-liquid coexisting state
EP95300067A EP0663251B1 (en) 1994-01-13 1995-01-06 Process for diecasting graphite cast iron at solid-liquid coexisting state
DE69506740T DE69506740T2 (de) 1994-01-13 1995-01-06 Verfahren zum thixotropen Druckgiessen von Graphitgusseisen
CA002140123A CA2140123A1 (en) 1994-01-13 1995-01-12 Process for diecasting graphite cast iron at solid-liquid coexisting state

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100407836B1 (ko) * 2000-04-14 2003-12-01 강충길 자동차용 마스터실린더 제조장치 및 제조방법
JP2018034202A (ja) * 2016-09-04 2018-03-08 国立大学法人東北大学 球状黒鉛鋳鉄の半凝固鋳造方法及び半凝固鋳造品
JP2021045795A (ja) * 2020-12-25 2021-03-25 国立大学法人東北大学 球状黒鉛鋳鉄の半凝固鋳造方法及び半凝固鋳造品

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