(第1の実施形態)
 直交する2方向で切断した図1(a)および(b)の� �断面図に示すように、この発明の半凝固金� �の成型装置は、固定下型1および可動下型2よ りなる下型と、上型3と、可動下型2に保持さ� ��た固定下型1と上型3との間に吸引力を発生� �る電磁石7とを備えている。

 固定下型1には、内径が大きくて下部にフ ランジ111を形成した第1の貫通孔11と、内径が 小さくて下部にフランジ121を形成した第2の� �通孔12があけられており、さらに、図2(b)、(c )の斜視図に示すように、可動下型2を押し上� ��るためのコイル・スプリング14を嵌め込む� �底の孔13が四隅にあけられている。

 可動下型2は、図1(a)の縦断面図および図2( a)の斜視図に示すように、四角形のブロック� ��あって、内径が大きくてシリンダとなる第1 の段付きの貫通孔21と、内径が小さくてシリ� ��ダとなる第2の段付きの貫通孔22があけられ� ��おり、さらに電磁石7を保持する孔251をあけ た枠部25が各周壁に形成されている。

 さらに、可動下型2には、輪郭を形成する 第1の凹部23が形成されており、この輪郭を形 成する凹部23の底の一端部には、半凝固金属� ��載せる第1の区分231が形成され、この区分231 に第1の貫通孔21があけられており、凹部23の� ��の他端部には、段付きの低い第2の区分232が 形成され、この低い第2の区分232には、第2の� ��通孔22があけられており、半凝固金属を載� �る第1の区分231と第2の区分232との間の表面24� ��、成型製品の下面を形成する下型面となる� ��

 この第1の貫通孔21に挿通するピストン4の 頂面は、半凝固金属を載せる区分231となるも にであって、図4(a)の丸bで囲んだ部分を拡大� ��た断面図(b)に示すように、載せられた半凝� ��金属6が冷えて凝固しないように、ピストン 4の頂部を保温するシーズヒータ46が埋設され ている。そして、ピストン4の頂面の周囲に� �、テーパー面47が形成されている。

 ピストン4をシーズヒータ46によって保温� ��ると、その熱がシリンダとなる貫通孔21を� �て可動下型2に伝導する。そこで、この熱伝� ��を妨げるために、図4(b)に示すように、ピス トン4の頂部近傍の周囲に溝条を形成して、� �の溝条にピストン・リング48を嵌め込んで、 ピストン4と貫通孔21との間に断熱用の隙間を 形成している。

 次に、下型を構成する固定下型1および可 動下型2を組み立てる手順を説明する。

 図1(a)の縦断面図および図2の斜視図に示� �ように、固定下型1の第1の貫通孔11に上から� ��イル・スプリング44と、フランジ41および棒 部材42を有するシーズヒータ46を埋設した第1� ��ピストン4を挿入し、コイル・スプリング44� ��弾力に抗して第1のピストン4を押し下げて� �部材42の下端を貫通孔11のフランジ111より突� ��させて棒部材42の下端に円板43を螺子(図示� �ず)で固定する。

 固定下型1の第2の貫通孔12にも、上からコ イル・スプリング54とフランジ51および棒部� �52を有する第2のピストン5を挿入し、コイル� ��スプリング54の弾力に抗して第2のピストン5 を押し下げて棒部材52の下端を貫通孔12のフ� �ンジ121より突出させて棒部材52の下端に円板 53を螺子(図示せず)で固定する。

 さらに、固定下型1の有底の各孔13に、可� ��下型2を押し上げるように作用するコイル・ スプリング14を嵌め込む。

 可動下型2の枠部25にあけた孔251に、固定� ��型1と上型3との間に吸引力を発生する電磁� �7を保持させる。

 そして、固定下型1の第1の貫通孔11と可動 下型2の第1の貫通孔21および固定下型1の第2の 貫通孔12と可動下型2の第2の貫通孔22とをそれ ぞれ合致させるように、可動下型2を位置合� �せして、固定下型1の上に可動下型2を重ね合 わせると下型が完成する。

 このとき、4つのコイル・スプリング14の� ��力により、可動下型2が押し上げられて、コ イル・スプリング14の弾力と可動下型2の自重 とが平衡して、図1に示すように、固定下型1� ��可動下型2との間に隙間が形成されている。

 上型3は、可動下型2の平坦な上面29に対し て突き合わせる平坦な下面31と、可動下型2の 凹部23と嵌合する下面31より突出した凸部32と 、この凸部32の端部にさらに突出させた凸部3 3を有し、この凸部32を可動下型2の凹部23と嵌 合させたとき、凸部32の下面34は、型キャビ� �ィの上面を形成する上型面となる。

 成型製品に突出部を形成する場合、例え� ��、図9(e)に示すような円柱63を植設させた成� ��製品を得る場合には、凸部33に円柱63の高さ に相当する孔35があけられる。

 図1(a)の上型3に丸bで囲んだ部分を拡大し� ��示す図3(a)および(b)に示すように、孔35に連� ��するシリンダー36となる孔があけられてお� �、このシリンダー36の下端部には横向きに空 気抜きの孔361があけられている。なお、この 空気抜きの孔361は外気に通じていれば、何れ の方向にあけてもよいのである。

 このシリンダー36には、弁の作用をする� �ストン37が挿通されている。図3(a)および(b)� �示すように、このピストン37は、スプリング 371によって押し上げられて弁を開き、シリン ダー36の空気抜きの孔361を経て外気に通じて� ��るが、カム機構38によってピストン37が押し 下げられたときだけ、図3(b)に示すように、� �361を塞いで弁を閉じる。

 次に、ピストン37に弁動作させるカム機� �38について説明する。図1(b)の縦断面図に示� �ように、上型3には、2つの貫通孔39があけら� ��おり、これらの貫通孔39には、上部と下部� �太さが異なるカム棒381の細い部分が挿通さ� �て、カム棒381の下端382が僅かに突出してい� �。

 このカム棒381の頂部と弁の作用をするピ� ��トン37の頂部との間に、中央部が軸支され� �カム383が設けられており、このカム棒381の� �端382が、可動下型2の上面に接して押し上げ� ��れたときに、カム383によってピストン37が� �し下げられて孔361を塞いで弁を閉じる。

 次に、このように構成された金型を使用� ��て半凝固金属を成型する工程を説明する。

 (1) 図4(a)に示すように、上型3を上昇させ て開型して、図4(b)の拡大した縦断面図に示� �ように、ピストン4の頂面の周囲には、テー� ��ー面47が形成されているので、このテーパ� �面47と貫通孔21の内壁によって区画される断� ��形状がV字形の空間にカーボン粉末8を環状� �載置する。

 (2) 可動下型2の凹部23の区分231に頂部が� �出し、周囲にカーボン粉末8を環状に載置し� ��ピストン4の上に塊状の半凝固金属6(図9(a)参 照)を載置する。

 (3) 図5に示すように、上型3を降下させて 、上型3の凸部32を可動下型2の凹部23に嵌合さ せると、塊状の半凝固金属6は押し潰されて� �上型3の凸部32の下面34と可動下型2の凹部22の 表面24との間に形成された空間の空気を押し� ��しながら横方向に拡がって流れ込み、この� ��きの半凝固金属6の形状は、図9(b)に示す形� �になる。

 このように、ピストン4の頂面に載置され た塊状の半凝固金属6が圧縮されたとき、V字� ��の空間に存在するカーボン粉末8の一部がピ ストン・リング48の上に落ち込むことがあっ� ��も、カーボン粉末8は、その容積は殆ど減る ことがなく、半凝固金属6の圧力がピストン� �リグ48に作用することはない。

 このカーボン粉末8は、アルミニウムと反 応することがないので、成型製品の品質に影 響することはない。また、カーボン粉末8は� �ピストン4の昇降の際に潤滑剤として作用す� ��ことができる。

 (4) 上型3を降下し続けると、図6に示すよ うに、空間の厚みが薄くなって、半凝固金属 6の先端は、空間61に侵入して上型3の突出部33 に突き当たる。この時期になると、ピストン 5の上に存在する半凝固金属の一部は、上型3� ��孔35の中を上昇し始めて、図9(c)に示す形状� ��なる。

 (5) さらに、上型3が降下すると、図7(a)に 示すように、上型3の凸部33と可動下型2の段� �きの第2の凹部232に囲まれた空間61を半凝固� �属が充満し始めるとともに、上型3の孔35の� �をさらに上昇する。このとき、半凝固金属� �形状は、図9(d)に示す形状になる。

 (6) 図7(a)に丸bで囲んだ部分を拡大した図 7(b)に示すように、上型3が降下して、上型3の 凸部33が可動下型2の段付きの第2の凹部232の� �部233と係合して空間61を閉鎖し始める。この ように、空間61を閉鎖するまでに、存在する� ��気は排気される。

 さらに、上型3が降下して、図8(a)に示す� �うに、上型3と可動下型2とが密着して空間61� ��完全に閉鎖するまでの期間に、型キャビテ� ��を形成する上型3の凸部32の下面34と可動下� �2の凹部23の上面24の間に存在する半凝固金属 、空間61に充満した残余の半凝固金属6および ピストン4およびピストン5の上に存在する半� ��固金属は、上型3の孔35の中をさらに上昇し� ��、孔35に半凝固金属を充満させる。

 孔35の弁まで半凝固金属が充満するタイ� �ングに合わせて、上型3の平坦な下面31が可� �下型2の上面29に密着する。

 (7) このように上型3と可動下型2とが密着 することにより、カム機構38のカム棒381が上� ��し、カム383が回動してピストン37を押し下� �て弁を閉じるから、孔35内の空気を排気した 状態で半凝固金属を充満させることができる 。このとき、半凝固金属の形状は、図9(e)に� �す形状になる。

 (8) 製品となる薄くなった空間および孔35 を半凝固金属で充満しても上型をさらに降下 させると、可動下型2は、固定下型1との間に� ��在するコイル・スプリング14の弾力に抗し� �降下して固定下型1に密着する。

 (9) この固定下型1と可動下型2との密着過 程において、図8(a)に丸bで囲んだ部分を拡大� ��た図8(b)に示すように、余剰の半凝固金属は 、スプリング44、54の弾力に抗して第1のピス� ��ン4および第2のピストン5を押し下げること� ��より、余剰の半凝固金属の逃げ場を形成す� ��。

 以上で説明した工程(2)~(9)は、極めて短時 間であり、固定下型1、可動下型2および固定� ��型3は高速で密着してハンチングを生じるこ とがあるので、密着時に電磁石7に通電して� �上型3と固定下型1との間に電磁力を作用させ て吸着し、固定してハンチングを抑制する。

 (10) 開型して図9(e)に示す半製品を取り出 して、不要部分を点線に沿って切り落とすと 完成品を得ることができる。

 なお、次の成型工程の開始時に、ピスト� ��4の頂面の周囲に環状に載置されたカーボン 粉末8が減少していなければ、次の成型工程� �開始し、減少している場合には、カーボン� �末8を補充する。

 以上で説明したこの発明の実施形態にお� ��ては、図9の斜視図に示すような薄い平板64� ��1本の円柱63を植設した製品を半凝固金属に� ��って成型する例について説明した。

 例えば、図10の斜視図に示すように、半� �体デバイスの放熱器に適した平板64の表面に 複数の円柱65を植設して放熱面積を大きくし� ��り、複数の板を植設するなどの半凝固金属� ��流れ難くて成型が難しいとされていた各種� ��状の成型製品の製造にこの発明を適用する� ��とができる。

(第2の実施形態)
 以上で説明した第1の実施形態においては、 第1のピストン4、第2のピストン5およびピス� �ン37の動作のタイミングを機械的に行うため に、下型を固定下型1および可動下型2に分割� ��たり、カム機構38およびカム棒381などを設� �ている。また、成型製品の体積に対応した� �凝固金属の供給量を調整する手段を備えて� �ない。

 そこで、この第2の実施形態においては、 下型を固定下型1および可動下型2に分割する� ��となく、一体化するとともに、油圧装置を� ��いて下型に挿通する第1のピストン4および� �型3の孔35に挿通するピストン38を制御するよ うに構成したものである。なお、第1の実施� �態と同一の部分には、同一の符号を使用し� �説明する。

 図11の縦断面図に示すように、下型20には 、輪郭を形成する凹部23が形成されており、� ��の凹部23の底の一端部には、半凝固金属を� �せる第1の区分231が形成され、この区分231に� ��リンダとなる内径が大きい第1の貫通孔221が あけられており、凹部23の底の他端部には、� ��付きの第2の区分232が形成され、この低い段 部にシリンダとなる内径が小さくて下部にフ ランジ121を形成した第2の貫通孔222があけら� �ており、半凝固金属を載せる第1の区分231と� ��2の区分232との間の表面24が、成型製品の下� ��を形成する下型面となる。

 下型20の第1の貫通孔221に上から、予めピ� ��トン・リング48を嵌めたピストン4(図4(b)参� �)が挿通され、その下端部は第1の油圧装置49� �のピストンに連結されている。

 第1の実施形態と同様に、下型20の第2の貫 通孔222にも、上からコイル・スプリング54お� ��び棒部材52を有する第2のピストン5を挿入し 、コイル・スプリング54の弾力に抗して第2の ピストン5を押し下げて棒部材52の下端を貫通 孔222のフランジ121より突出させて棒部材52の� ��端に円板53を螺子(図示せず)で固定する。

 上型3は、下型20の平坦な上面29に対して� �き合わせる平坦な下面31と、下型20の凹部23� �嵌合する下面31より突出した凸部32と、この� ��部32の端部にさらに突出させた凸部33を有し 、この凸部32を下型20の凹部23と嵌合させたと き、凸部32の下面34が、型キャビティの上面� �形成する上型面となる。

 成型製品に突出部を形成する場合、例え� ��、図9(e)に示すような円柱63を植設した成型� ��品を得る場合には、凸部32の下面34から貫通 孔38があけられ、この孔38にピストン39が挿通 されている。

 このピストン39は、その下端面が、凸部32 の下面34とほぼ同一平面をなすように孔38に� �通され、ピストン39の上端部は、第2の油圧� �置391のピストンに連結されている

 次に、このように構成された第2の実施形 態の装置を使用して半凝固金属を成型する工 程を説明する。

 (1)図11に示すように、第1の油圧装置49を� �御して、第1のピストン4を降下させる。この とき、頂面に成型製品の体積以上の体積の半 凝固金属を載置し得る空間を形成できるスト ロークの位置まで降下させる。

 (2)図12に示すように、上型3を上昇させて� ��型し、下型20の凹部23に露出している第1の� �ストン4の頂部の周囲にカーボン粉末8を環状 に載置してピストン4の上に塊状の半凝固金� �6(図9(a)参照)を載置する。

 (3)図13に示すように、上型3を降下させて� ��上型3の凸部32を下型20の凹部23に嵌合させる と、塊状の半凝固金属6は押し潰されて、上� �3の凸部32の下面34と下型20の凹部23の表面24と の間に形成された空間の空気を押し出しなが ら横方向に拡がるとともに、第2の油圧装置39 1を制御してピストン39を引き上げると、第2� �ピストン39の下面に接触しながら貫通孔39に� ��半凝固金属6が流れ込み、第2のピストン39と 入れ代わるように孔38の中に半凝固金属6が充 満する。このときの半凝固金属6の形状は、� �9(c)に示す形状になる。

 (4) 図14に示すように、上型3を降下し続� �て空間の厚みが薄くなり始める時期に、第1� ��油圧装置49を制御して、第1のピストン4を押 し上げるとともに、第2の油圧装置を制御し� �、第2のピストン39をさらに引き上げると、� �凝固金属6が上型3の孔38に挿通された第2のピ ストン39と入れ代わるように孔38の中をさら� �上昇する。このとき、余剰の半凝固金属6は� ��空間61に侵入して上型3の突出部33に突き当� �る。なお、製品の形状によっては、第1のピ� ��トン4を押し上げることなく、上型3を降下� �せながらピストン39を引き上げることによっ ても半凝固金属6を孔38の中に充満させること ができる。

 (5) さらに、上型3が降下し、第1のピスト ン4を押し上げると、上型3の凸部33と下型20の 段付きの第2の凹部232に囲まれた空間61を半凝 固金属が充満し始める。このときの半凝固金 属6の形状は、図9(d)に示す形状になる。

 (6) 図15に示すように、上型3が下型20の密 着すると、上型3の凸部33が可動下型2の段付� �の第2の凹部232の段部233と係合して空間61を� �鎖する。このように、上型3と下型20が密着� �て空間61を閉鎖するまでに存在していた空気 は排気される。そして上型3と下型20が密着し たとき、第1の実施形態と同様に電磁石(図示� ��ず)に通電して、上型3と下型20との間に電磁 力を作用させて吸着し、固定してハンチング を抑制する。なお、上型3の昇降を油圧装置� �よって行わせる場合には、電磁石を設ける� �要はない。

 このように、上型3の孔38には第2のピスト ン39が挿通されているので、第2のピストン39� ��入れ代わるように孔38の中に半凝固金属6が� ��満するから、孔38の中に入った半凝固金属6� ��空気に触れることなく凝縮することができ� ��。

 このときに発生した余剰の半凝固金属は� ��スプリング54の弾力に抗して第2のピストン5 を押し下げることにより、余剰の半凝固金属 の逃げ場を形成する。このとき、半凝固金属 の形状は、図9(e)に示す形状になる。

 (7) 開型して図9(e)に示す半製品を取り出� ��て、不要部分を点線に沿って切り落とすと� ��成品を得ることができる。