JP2000202608A

JP2000202608A - ダイカストマシン用プランジャ―スリ―ブ

Info

Publication number: JP2000202608A
Application number: JP11011491A
Authority: JP
Inventors: Hideki Morimitsu; 森光英樹; Katsuji Uchimura; 内村勝次; Tetsuji Matsui; 松井哲司
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 2000-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】プランジャースリーブに給湯される溶湯の急
激な冷却を抑制して溶湯の局部的な凝固をなくすと共に
潤滑剤の熱分解により発生するガスの巻き込みを最小限
にするダイカストマシン用プランジャースリーブを提供
することを目的とする。【解決手段】外装部材を耐熱金属円筒体で構成すると共
に内装部材の全長あるいは軸線方向の一部領域を多孔質
円筒体で構成した二層構造筒を接合一体化したことを特
徴とするダイカストマシン用プランジャースリーブ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミ合金等の非
鉄金属溶湯をプランジャーを介して金型（ダイ）のキャ
ビティに圧入して鋳造を行うダイカストマシン用のプラ
ンジャースリーブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダイカストマシン用のプランジャ
ースリーブとしては、溶湯に対する耐食性やプランジャ
ーチップの反復摺動に対する摩耗抵抗性を有する工具鋼
（ＳＫＤ６１、ＳＫＤ１１）等の鋳造品あるいはこれに
窒化処理を施したものが使用されている。また耐摩耗性
の改善を目的として窒化ケイ素等のセラミックスや、Ｎ
ｉ基サーメット等の焼結品を適用することも提案されて
いる。さらにスリーブとチップの潤滑性を付与するため
に溶湯を給湯する前に潤滑剤の添加が１サイクル毎に行
われることもあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにして鋳造
されるダイカスト鋳物の品質向上及び安定化のために
は、プランジャースリーブ内に給湯された溶湯を健全な
溶融流動状態のもとに金型（ダイ）に圧入することが必
要であるが、溶湯がプランジャースリーブに給湯接触さ
れると急冷されて溶湯中に局部的な凝固を生じることが
ある。この溶湯の局部的な凝固部分は、溶湯と共にその
まま金型のキャビティに鋳込まれるようになりダイカス
ト製品に欠陥を発生させる原因の１つになっていた。ま
たスリーブとチップとの潤滑性を付与するためにオイル
潤滑剤が添加されるがスリーブ内でオイルが高熱で分解
してガスが発生し、そのガスを溶湯が巻き込むためダイ
カスト鋳物の品質を損ない強度、延性等の機械的性質を
低下させる原因になっていた。本発明は、上記の問題に
鑑みて成されたもので、プランジャースリーブに給湯さ
れる溶湯の急激な冷却を抑制して溶湯の局部的な凝固を
なくすと共に潤滑剤の熱分解により発生するガスの巻き
込みを最小限にするダイカストマシン用プランジャース
リーブを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明におけるダイカストマシン用プランジャース
リーブは、外装部材を耐熱金属円筒体で構成すると共に
内装部材の全長あるいは軸線方向の一部領域を多孔質円
筒体で構成した二層構造筒を接合一体化したことを特徴
とするものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳しく説明する。まず図１（イ）のものは、そ
の軸線方向の全長に亘って内装部材として多孔質円筒体
１を設け、その外周に外装部材として耐熱金属円筒体２
を積層した二層構造筒３を接合一体化させている。なお
図中符号４は、溶湯の給湯口、符号５はプランジャーで
ある。また図１（ロ）のものは、内装部材の後側（図で
右側）領域部分にセラミックス系多孔質円筒体１Ａを適
用し、前側（図で左側）領域部分に金属系多孔質円筒体
１Ｂを適用させている。その他は図１（イ）の構成と同
じにされている。

【０００６】また図１（ハ）のものは、内装部材である
多孔質円筒体１の外周部にスパイラル溝６を形成し、こ
のスパイラル溝６の一端部には潤滑剤圧入孔７が外装部
材である耐熱金属円筒体２を貫通して穿孔されている。
なお前記潤滑剤圧入孔７は図示されない潤滑剤ポンプと
連通されていて、潤滑剤を圧入してスパイラル溝６を介
して多孔質円筒体１全域の気孔に含浸保持させた機構に
されている。その他は図１（イ）の構成と同じにされて
いる。

【０００７】（多孔質円筒体の気孔）上記構成のプラン
ジャースリーブの多孔質円筒体１は、溶湯の急速冷却を
抑制する断熱効果の点から気孔率は少なくとも０．５％
以上であることが必要であり、断熱効果と併せ潤滑剤を
含浸保持できる７％以上の気孔率であるのが望ましく、
気孔率を高めるに従って断熱効果および潤滑剤の供給性
の向上をみるが気孔率の過度の増大は、多孔質円筒体の
強度や耐摩耗性の低下をきたすことになるので４０％を
上限とするのが適当である。また潤滑剤の供給性の点か
らは気孔径が大きい程有利であるが孔径が粗大になるに
伴い気孔内への溶湯の差込みとそれに起因する部材の損
傷が進み易くなる。このため気孔径は、２００μｍ以下
とするのがよい。

【０００８】（多孔質円筒体の材種）次に多孔質円筒体
１としては、金属系、セラミックス系またはその複合体
等の多孔質焼結体が適用される。その材種例として金属
系では、工具鋼（ＳＫＤ６１、ＳＫＤ１１等）、ステン
レス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０等）、高速度鋼
（ＳＫＨ５１、ＳＫＨ５５等）、マルエージング鋼（１
８Ｎｉ系、２０Ｎｉ系等）、Ｃｏ基合金（トリバロイ
等）、Ｎｉ基合金（コルモロイ、ハステロイ、インコネ
ル等）があり、セラミックス系では、窒化物セラミック
ス（例えば窒化ケイ素、窒化アルミニュウム、窒化ホウ
素）、炭化物セラミックス（例えば炭化ケイ素）、硼化
物セラミックス（例えば硼化チタン）等で、これらの複
合焼結体、サーメット系では窒化チタンーモリブデン合
金、炭化タングステンーコバルト、炭化チタンーチタン
合金等がある。

【０００９】（多孔質円筒体の製造）次に上記のような
材種により多孔質円筒体１を製造する方法としては、例
えば上記のような原料粉末を静水圧加圧下で加圧成形
し、その圧粉成形体を焼結処理する方法があり、原料粉
末の粒度は焼結原料として通常使用されるものと異なる
必要はないが比較的粗粒のもの（例えば４０〜１０００
μｍ）の使用により多孔質円筒体１に孔径の大きい気孔
を分布させることができる。

【００１０】上記の場合、原料粉末の加圧成形は圧粉体
の均質性を確保するために冷間静水圧加圧成形（ＣＩＰ
成形）を適用するのが好ましい。また焼結処理は通常の
高密度焼結体の製造における雰囲気条件及び焼成温度を
適用することができる。例えばセラミックス系多孔質円
筒体１Ａを製造する場合、ＣＩＰ成形は加圧力：約５０
〜２００ＭＰａで行えばよく、その圧粉成形体の焼結処
理は加圧力：常圧〜０．９ＭＰａ、温度：１７００〜１
８５０℃として多孔質の焼結体を得ることができる。

【００１１】（二層構造筒の製造）次に二層構造筒３を
製造する場合は、内装部材として上記のようにして得た
多孔質円筒体１に所要の機械加工を加え付属部品を組み
付ける。この多孔質円筒体１と外装部材として用意した
耐熱金属円筒体２とを焼き嵌め圧入等で接合一体化する
ことにより組み立てる。なお内装部材１は、所望により
内周面の硬度を高め耐摩耗性を強化するための表面改質
処理（例えば窒化処理）が施される。その処理は、工具
鋼等からなる従来のプランジャースリーブの処理と同様
に行えばよく、例えばアンモニアガス中５５０〜６００
℃に２０Ｈｒ程度保持する処理条件で処理する。

【００１２】（テスト例）セラミックス粉末（窒化ケイ
素７５部、窒化ホウ素１５部、イットリア６部、アルミ
ナ４部を配合した複合粉末に有機バインダ５％を添加し
たスプレードライヤー造粒粉）をラバ型に封入しＣＩＰ
成形（加圧力：１．５ｔｏｎ／ｃｍ^３）により圧粉成形
体とし、これを焼結処理（温度：１８００℃、窒素加
圧：０．８ＭＰａ、時間：４Ｈｒ）に付してセラミック
ス系多孔質円筒体１Ａを得た。なお図１（ハ）に示すよ
うなスパイラル溝６は、焼結処理後機械加工により加工
すればよい。また金属系多孔質円筒体１Ｂを得るには、
金属粉末を上記と同様にしてＣＩＰ成形して圧粉成形体
を得た後窒化処理（アンモニアガス中５５０℃で２時間
保持）を施して金属系多孔質円筒体１Ｂを得た。

【００１３】上記のようにして得られた多孔質円筒体１
（１Ａ、１Ｂ）を別途用意した外装部材としての炭素鋼
管（耐熱金属円筒体２）に３５０℃で焼き嵌めして図１
（ロ）に示すような同心円状の二層構造筒３を製造し、
その後機械加工を加えてプランジャースリーブに仕上げ
た（以下このスリーブをスリーブＡとして説明する）な
おこのスリーブＡの諸元サイズおよび多孔質円筒体１の
孔性状は次の通りである。スリーブサイズ（ｍｍ）：孔
径６０、多孔質円筒体１の厚さ１２、耐熱金属円筒体２
の厚さ１３、軸長２５０。多孔質円筒体：気孔率１２
％、開気孔率８％気孔径分布７μｍアンダ、平均孔径８
μｍ。内装表面硬度：Ｈｖ３５０であった。

【００１４】（比較例）比較例として従来の工具鋼ＳＫ
Ｄ−６１からなるスリーブ（窒化処理材）を用意した
（以下このスリーブをスリーブＢとして説明する）。な
おスリーブＢの口径、肉厚、長さ等は上記スリーブＡと
同じサイズにした。

【００１５】（断熱テスト）本発明のスリーブＡおよび
従来のものであるスリーブＢにそれぞれアルミ合金溶湯
（ＡＣ−４Ｃ）を注入し、溶湯温度の経時変化を測定し
た結果を図２に示す。本発明のスリーブＡでは従来のス
リーブＢに比べて溶湯の降温が少なく、断熱性に優れて
いる。

【００１６】（鋳造試験）コールドチャンバダイカスト
機により、以下の条件でアルミ合金鋳物の鋳造試験を行
った。鋳造合金：ＪＩＳＨ５３０２ＡＤＣ−１０（Ｃｕ３．
０、Ｓｉ８．０、残部Ａｌ）、鋳込温度：７００℃（ス
リーブ給湯温度）、鋳込速度：１００ｃｍ／ｓｅｃ、鋳
込圧力：２５０ｔｏｎ、鋳造サイズ：１００×１５０×
１５（最大肉厚）ｍｍ、とした。

【００１７】（鋳造結果）上記のようにして得られたダ
イカスト鋳物について鋳巣の有無、破断チル層の有無及
びガス含有量（ｃｃ／１００ｇ）を測定した結果を表１
に示す。なおガス含有量は試料を加熱溶解して放出ガス
量を測定する方法により行った。また表１で本発明
（イ）は図１（イ）に示す構造のもの、本発明（ハ）は
図１（ハ）に示す構造のものであり、比較例は前述と同
様の工具鋼ＳＫＤ−６１を窒化処理したスリーブを使用
した。

【表１】

【００１８】上記鋳造結果から本発明のスリーブ（イ）
（ハ）を使用して鋳造したダイカスト鋳物は、従来の工
具鋼スリーブを使用して鋳造したダイカスト鋳物に比べ
てガス含有量が少なく、かつ鋳巣がなく、破断チル層も
ほとんど見受けられない優れた鋳物になっているいるこ
とが判る。これは本発明スリーブの微細気孔がガスの発
生を抑えかつ断熱効果が高いためと考えられる。またプ
ランジャー潤滑剤の添加量を比較してみると、従来のも
のが２ｃｃ／ショット添加する必要があったのに対し本
発明スリーブ（イ）においては０．７ｃｃ／ショットで
プランジャーチップの焼き付き及び異常摩耗が少なく良
好であった。さらに本発明（ハ）においては０．５ｃｃ
／ショットでプランジャーチップの焼き付き及び異常摩
耗が少なく良好であった。

【００１９】

【発明の効果】本発明は上記の説明から明らかなよう
に、外装部材を耐熱金属円筒体で構成すると共に内装部
材の全長あるいは軸線方向の一部領域を多孔質円筒体で
構成した二層構造筒を接合一体化した構造のダイカスト
マシン用プランジャースリーブであるからガスの発生を
抑え、断熱効果により溶湯の急降温を防止できるため、
高品質で安定した鋳物を鋳造することができるという優
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の３種類の実施例を示すダイカストマシ
ン用プランジャースリーブの縦断正面図である。

【図２】本発明スリーブＡと従来スリーブＢへの溶湯注
入後の時間と溶湯温度の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１多孔質円筒体１Ａセラミックス系多孔質円筒体１Ｂ金属系多孔質円筒体２耐熱金属円筒体３二層構造筒６スパイラル溝７潤滑剤圧入孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外装部材を耐熱金属円筒体で構成すると
共に内装部材の全長あるいは軸線方向の一部領域を多孔
質円筒体で構成した二層構造筒を接合一体化したことを
特徴とするダイカストマシン用プランジャースリーブ。
【請求項２】前記多孔質円筒体が金属あるいはセラミッ
クスの単一体又はその複合体から成る焼結体であること
を特徴とする請求項１記載のダイカストマシン用プラン
ジャースリーブ。
【請求項３】前記多孔質円筒体の気孔率が０．５〜４０
％、気孔径が２００μｍ以下であることを特徴とする請
求項１又は２記載のダイカストマシン用プランジャース
リーブ。
【請求項４】前記多孔質円筒体の気孔にプランジャー潤
滑剤が含浸されていることを特徴とする請求項１、２又
は３記載のダイカストマシン用プランジャースリーブ。
【請求項５】前記多孔質円筒体の外周に、スパイラル溝
を形成すると共に該スパイラル溝の一端部に潤滑剤圧入
孔を連通して設けたことを特徴とする請求項１、２又は
３記載のダイカストマシン用プランジャースリーブ。