JP2017013117A - 成形用金型、成形方法及び成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスの排出量を飛躍的に向上させることができ、それと共に作業効率を維持することのできる成形用金型、成形方法及び成形品を提供する。【解決手段】固定側入れ子１３と、この固定側入れ子１３に対して進退自在とされた可動側入れ子型１４とを備え、これら両入れ子１３、１４で構成されるキャビティ２で、ダイカスト成形品が成形される成形用金型３である。ガスを外部へ排出するために設けたベント部２３を、キャビティ２に直接的に連通する平面状に広がる隙間空間で構成された第１ベント２４と、この第１ベント２４に排気先端側で連続する隙間空間で構成され当該第１ベント２４よりもガスの通気抵抗が小さくなるように広く形成された第２ベント２５とを有するものとする。【選択図】図４

Description

本発明は、アルミニウムなどの軽金属の鋳造や、樹脂の成形に用いる成形用金型と、この成形用金型を用いた成形方法及び成形品に関し、特にランナー、キャビティなどの金型空間に存在するガスを速やかに外部へ排出することができる成形用金型、成形方法及びこれにより得られた成形品に関する。

例えばダイカストによる鋳造では、金型内に存在する空気、水蒸気などのガスは、プランジャーで押される溶融金属によってキャビティへ入り込む。キャビティのガスを可能な限り外部へ排出した状態で成形することで、ダイカスト成形品の巣などの欠陥を低減できることが知られている。ダイカスト成形品の欠陥を低減する技術として、キャビティを減圧した状態でダイカストを行う真空射出成形方法が広く用いられている。

真空射出成形方法では、キャビティの真空度を高めるための設備やメンテナンスを要し、コストが嵩むという問題がある。真空射出成形方法を用いない方法として、成形用金型にガスを排出するためのベント部を設けることが行われている。図１４（ａ）は一般的な成形用金型１００の模式断面図である。この成形用金型１００では、溶融金属はランナー１０１、ゲート１０２を通って、固定型１０３と可動型１０４で構成されたキャビティ１０５に充填される。その際、キャビティ１０５などに存在したガスはオーバーフロー部１０６を通って金型の外部へ排出される。

オーバーフロー部１０６にはベント部１０７が設けられており、このベント部１０７を通じてガスが金型の外部へ排出される。ベント部１０７は通常、図１４（ｂ）のように、オーバーフロー部１０６におけるキャビティ１０５と反対側に０．５ｍｍ程度の隙間が設けられ、キャビティ１０５から離れるに従って、この隙間が徐々に０．１ｍｍ程度まで狭められる形状となっている。このようなベント部１０７とすることでガスが排出され、溶融金属が鋳造圧によって吹き出さないものとされている。

しかし従来のベント部１０７は、キャビティ１０５から離れるに従って狭くなっているため、ガスの排気抵抗が大きい。さらに溶融金属がベント部１０７に入り込み、凝固することで、ガスの排出を阻害することにもなる。このようなことから、従来のベント部１０７によるガスの排出は十分とはいえず、それに伴いダイカスト成形品の品質をより向上させることは困難であった。

特許文献１には、キャビティで成形された成形品を押し出すための押出ピンの先端に、後方へ向かって狭まるくさび状の切り欠きを設け、この切り欠きの後方に溝を設けることでガスを排出する押出ピンが記載されている。特許文献２には、キャビティに繋がるランナーを押し出す押出ピンの先端に同様の切り欠きを設けて、ガスを排出する方法が記載されている。特許文献３のように、キャビティに設けたチルベントによってガスを排出する方法も知られている。

特許第４０８５１８２号公報 特許第５４１３７８０号公報 特開２００３−１３２６５６号公報

特許文献２の方法をダイカストによるアルミニウム鋳造に用い、キャビティの手前のランナーでガスの排出を行ったところ、従来のベント部でガスの排出を行うよりも良好なダイカスト成形品が得られた。しかし、この方法でのガスの排出量は十分ではなく、高品質のダイカスト成形品を得ることは困難である。特許文献３のチルベントを用いる方法であっても、ガスの排出量を飛躍的に向上させることはできず、ダイカスト成形品の品質もそれに伴うものである。さらに特許文献２のガスの排出方法では図１５のように、ランナーに押出ピンの先端のくさび状痕が、尖った形で残存し、ランナーの切除作業中などに手を損傷するおそれがあり、作業効率を低下させるといった問題が生じていた。

そこで本発明は従来技術の問題点に鑑み、ガスの排出量を飛躍的に向上させることができ、それと共に作業効率を維持することのできる成形用金型、成形方法及び成形品を提供することを目的とする。

本発明の成形用金型は、固定型と、この固定型に対して進退自在とされた可動型とを備え、前記固定型と前記可動型で構成されるキャビティに導入路を通じて溶融材料が充填されて成形品が成形される成形用金型であって、前記キャビティ及び前記導入路で構成された金型空間にガスを排出するベント部が設けられており、前記ベント部は、前記金型空間に直接的に連通する平面状に広がる隙間空間で構成された第１ベントと、この第１ベントに排気先端側で連続すると共に当該第１ベントよりもガスの通気抵抗が小さくなるように広く形成された第２ベントと、を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、ガスを排出するベント部が、金型空間に直接的に連通する隙間空間で構成された第１ベントと、この第１ベントに排気先端側で連続すると共に当該第１ベントよりもガスの通気抵抗が小さくなるように広く形成された第２ベントとを有している。ベント部は、オーバーフロー部に設けられている従来のものとは異なり、金型空間に直接的に連通する第１ベントが薄い空間であり、それに続く第２ベントが第１ベントよりも広くなっている。このベント部では、ガスの排出路を一旦絞っている第１ベントで、ガスの排出速度を増大させ、その先の、第１ベントよりも広くなっている第２ベントで、第１ベントを通過した後のガスの通気抵抗を小さくしている。これにより、ガスの排出量を飛躍的に向上させることができる。また、成形品には尖った異形部分はなく、後加工の作業中に手を損傷することはない。これにより作業効率を維持することができる。

前記第１ベントの隙間間隔が０．０５〜０．３０ｍｍであることが好ましい。第１ベントの隙間間隔を０．０５〜０．３０ｍｍとすることで、ガスの排出速度を向上させることができる。

前記第１ベントの排気方向長さが３〜３０ｍｍであることが好ましい。第１ベントの排気方向長さを３〜３０ｍｍとすることで、適切な通気抵抗が得られ、溶融金属の吹き出しを防止することができる。

前記第２ベントを、例えば、前記第１ベントと同方向に広がる隙間空間で構成し、この隙間空間の隙間間隔を０．３５〜２．００ｍｍとすればよい。第１ベントと同方向に広がる隙間空間で構成された第２ベントの隙間間隔を、０．３５〜２．００ｍｍとすることで、第１ベントを通過した後のガスの通気抵抗を効果的に低減し、それと共に溶融金属の吹き出しを防止することができる。

前記第１ベントと同方向に広がる隙間空間で構成された前記第２ベントを当該第１ベントよりも大きい幅で形成してもよい。第２ベントを第１ベントよりも大きい幅で形成すれば、第１ベントを通過した後のガスの通気抵抗を大幅に低減し、ガスの排出速度をさらに向上させることができる。

前記第２ベントを、例えば、前記第１ベントと異なる方向に向かう筒状空間で構成してもよい。例えば、固定型と、複数の可動型でキャビティが構成されるスライド形式の成形用金型などでは、第２ベントを第１ベントと同方向に延ばすのが構造上、困難な場合がある。そのような場合に、第２ベントを、第１ベントと異なる方向に向かう筒状空間で構成すれば、ベント部を容易に構成することができる。

前記ベント部を構成する部分の一部又は全部を、成形用金型に対して着脱自在に部品化してもよい。この場合、ベント部を構成する部分の一部又は全部の取り替えが可能となり、メンテナンス性を向上させることができる。

部品化した、前記ベント部を構成する部分の一部又は全部を、当該ベント部を設けた金型部分と異なる材料で構成してもよい。溶融材料によっては成形用金型に付着する場合があり、部品化した、ベント部を構成する部分の一部又は全部を、異なる材料で構成すれば、そのような溶融材料の付着を低減することができる。

成形時において、例えば溶融金属はキャビティだけでなく、キャビティへ溶融材料を導くための導入路であるランナーや、キャビティからあふれた溶融材料を溜めるオーバーフロー部でも固化される。成形金型から離形された成形品は、キャビティで成形された製品部分と、ランナーやオーバーフロー部で成形された非製品部分とを含む。そのため成形後、成形品から非製品部分を切除する必要がある。本発明ではキャビティの周囲に溶融材料を流出させるためのオーバーフロー部を存在させないことで、成形後に切除する部分を減らすことができることに加え、金属又は樹脂の必要量を大幅に減らすことができる。これにより作業効率が向上し、コストを低減することができる。

本発明の成形方法は、上記本発明の成形用金型を用いて成形を行う成形方法であって、前記第１ベントでガスの排出速度を増大させ、前記第２ベントで当該第１ベントを通過した後のガスの通気抵抗を低減することを特徴とするものである。

本発明の成形方法で用いられる成形用金型は、ガスを排出するベント部が、金型空間に直接的に連通する隙間空間で構成された第１ベントと、この第１ベントに排気先端側で連続すると共に当該第１ベントよりもガスの通気抵抗が小さくなるように広く形成された第２ベントとを有している。ベント部は、オーバーフロー部に設けられている従来のものとは異なり、金型空間に直接的に連通する第１ベントが薄い空間であり、それに続く第２ベントが第１ベントよりも広くなっている。このベント部では、ガスの排出路を一旦絞っている第１ベント２４で、ガスの排出速度を増大させ、その先の、第１ベントよりも広くなっている第２ベントで、第１ベントを通過した後のガスの通気抵抗を小さくしている。これにより、ガスの排出量を飛躍的に向上させることができる。また、成形品には尖った異形部分はなく、後加工の作業中に手を損傷することはない。これにより作業効率を維持することができる。

本発明の成形品は、成形用金型で構成されたキャビティに溶融材料を充填して成形される成形品であって、当該成形用金型が上記本発明の成形用金型であることを特徴とするものである。

上記本発明の成形用金型を用いれば、ガスの排出量が飛躍的に向上するため、極めて品質の高い成形品を得ることができる。また成形品には尖った異形部分はなく、後加工の作業中に手を損傷することがないため、作業効率を維持することができる。

本発明によれば、第１ベントでガスの排出速度を増大させ、その先の第２ベントで第１ベントを通過した後のガスの通気抵抗を小さくしているため、ガスの排出量を飛躍的に向上させることができる。成形品には尖った異形部分はなく、後加工の作業中に手を損傷することはないため、作業効率を維持することができる。

本発明の第１実施形態に係る成形用金型を備えるダイカスト装置の模式断面図である。 本発明の第１実施形態に係る成形用金型を有する金型の断面図である。 可動主型に可動側入れ子が嵌め込まれている状態の正面図である。 成形用金型のベント部とその周辺の断面図である。 成形用金型のベント部とその周辺の断面斜視図である。 離型時の成形品の平面図である。 本発明の第２実施形態に係る成形用金型のベント部の平面図と断面図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態に係る成形用金型のベント部とその周辺の断面図であり、（ｂ）はベント部品の斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る成形用金型の断面図と、この成形用金型で成形する成形品の側面図である。 第４実施形態の成形用金型における第１〜第４のスライド型を組み合わせた状態の平面図である。 成形用金型のベント部とその周辺の断面図である。 成形用金型のベント部の斜視図である。 （ａ）は本発明の第４実施形態に係る成形用金型で成形した成形品の写真であり、（ｂ）は従来の成形用金型で成形した成形品の写真である。 （ａ）は従来の成形用金型の模式断面図であり、（ｂ）はオーバーフロー部とその周辺の模式断面図である。 ベント部を構成する押出ピンを用いて成形した従来のダイカスト成形品の要部写真である。

本発明の実施形態について、ダイカスト成形を例に挙げて説明する。図１は本発明の１実施形態に係る成形用金型３を備えるダイカスト装置１の模式断面図である。このダイカスト装置１は、ダイカスト成形品（成形品）を得るための鋳造装置であり、キャビティ２を構成する成形用金型３を有する金型４と、キャビティ２へ溶融材料である溶融金属を加圧状態で充填する加圧機構５と、溶融金属を成形用金型３と加圧機構５間の供給路６へ供給する材料供給部７とを備えている。

加圧機構５は溶融金属の貯留部、油圧シリンダー８、及びこの油圧シリンダー８内に導入されたプランジャー９などからなる。成形用金型３と加圧機構５間の供給路６へ導入された溶融金属は、プランジャー９の圧力でキャビティ２へ充填される。金型４は、主型１０と、この主型１０に嵌め込まれた成形用金型３で構成されている。主型１０は、固定主型１１と可動主型１２とからなり、固定主型１１には、固定側入れ子１３（固定型）が嵌め込まれ、可動主型１２には、可動側入れ子１４（可動型）が嵌め込まれている。

成形用金型３は、固定側入れ子１３と、この固定側入れ子１３に対して進退自在とされて型閉状態と型開状態に変更可能に設けられた可動側入れ子１４とで構成されている。これら固定側入れ子１３と可動側入れ子１４でキャビティ２が構成されると共に、成形用金型３には、湯道となる導入路としてのゲートやランナーなどが構成されている。本発明でいう導入路とは、キャビティ２へ溶融金属などの溶融材料を導くための、ランナー、スプルーなどの流路のことをいう。これら、キャビティ２及び導入路で金型空間が構成されている。

金型４の型閉後、材料供給部７から溶融したアルミニウム（以下溶湯）が供給路６へ流し込まれ、加圧機構５のプランジャー９が前方へ動き、供給路６の溶湯が成形用金型３へ移送される。溶湯はランナー、ゲートなどを通ってキャビティ２へ流入し、充填される。その後、溶湯がキャビティ２で固化し成形品となる。ダイカスト装置１は、成形品を成形用金型３から取り出すための押出ピン１５などかなる離型手段を有しており、金型４を型開状態とした後、固化した成形品が押出ピン１５に押圧されて成形用金型３から離型される。

図２は本発明の１実施形態に係る成形用金型３を有する金型４の断面図であり、図３は可動主型１２に可動側入れ子１４が嵌め込まれている状態の正面図である。図２のように、金型空間であるキャビティ２に、ガスを排出するベント部２３が設けられている。図３のように可動側入れ子１４には、キャビティ２となる成形品部１８、成形品部１８の下側でゲート２６となるゲート型部１９、ランナー２７となるランナー型部２０などが形成されている。図３において可動側入れ子１４の成形品部１８の上部には、３つのベント型部２２が形成されている。このベント型部２２は極浅い溝で構成されており、キャビティ２のガスを金型４の外部へ排出するベント部２３の一部となる。

型閉状態で、固定側入れ子１３に可動側入れ子１４が当接し、固定側入れ子１３の平面状の当接面２１に可動側入れ子１４のベント型部２２が合わさることでベント部２３が構成される。このように本実施形態のベント部２３は、固定側入れ子１３と可動側入れ子１４との合わせ面で構成されている。成形用金型３のキャビティ２の周囲には、従来のオーバーフロー部は存在せず、キャビティ２の溶湯を流出させて溜める空間は設けられていない。

図４はベント部２３の拡大断面図であり、図５はベント部２３の拡大断面斜視図である。ベント部２３は、キャビティ２のガスを外部へ排出する流路となるものであり、キャビティ２に直接的に連通する隙間空間で構成された第１ベント２４と、この第１ベント２４に排気先端側で連続すると共に当該第１ベント２４よりもガスの通気抵抗が小さくなるように広く形成された第２ベント２５とを有している。広く形成されたとは、流路方向における横断面積（図４では左右方向に直交する断面積）を大きくすることを意味する。つまり流路方向における横断面積が、第１ベント２４よりも第２ベント２５の方が大きくなっている。

第１ベント２４は、図４貫通方向（金型端縁方向）及び図４右方向（流路方向）に、平面状に広がる隙間空間で構成されている。第２ベント２５は、第１ベント２４と同方向に平面状に広がる隙間空間で構成されている。第１ベント２４と第２ベント２５の図４貫通方向の幅ｄは同じであり、第２ベント２５が流路方向に向かって第１ベント２４よりも長く構成されている。このベント部２３は、オーバーフロー部に設けられている従来のものとは異なり、キャビティ２に直接的に設けられている。ベント部２３の排気先端側となる主型１０にはさらに広いガスの流路が構成されている。

ランナーやキャビティ２に存在する空気などのガスは、ベント部２３及びその先のガスの流路を通じて金型４の外部へ排出される。キャビティ２に充填された溶湯はベント部２３にも僅かに流入するが、第１ベント２４の入り口２４ａ付近で固化し、第１ベント２４の隙間空間の奥深くまで入り込むことはない。

第１ベント２４及び第２ベント２５とも、図４貫通方向の断面視矩形状に形成されており、キャビティ２に直接的に連通する第１ベント２４の入り口２４ａから当該第１ベント２４の排気先端側の端部２４ｂまでは、同じ大きさの断面形状で形成されている。第１ベント２４の端部２４ｂで図４下方へ段差状となっており、この第１ベント２４の端部２４ｂが第２ベント２５の入り口２５ａとなる。ベント部２３を薄い隙間空間の第１ベント２４と、その先のこれよりも隙間空間を広げた第２ベント２５で構成することによって次の作用を得ることができる。

キャビティ２に溶湯が流入してくると、狭い隙間空間で構成された第１ベント２４の入り口２４ａ付近が真空状態まで減圧され、キャビティ２に存在するガスの排出速度が増大する。その先の第２ベント２５は第１ベント２４よりも広くなっているため、第１ベント２４を通過した後のガスの通気抵抗を小さくすることができる。即ち第１ベント２４でキャビティ２のガスの排出速度を増大させ、第２ベント２５で当該第１ベント２４を通過した後のガスの通気抵抗を小さくする成形方法を行うことができる。この成形方法を行うことにより、ガスの排出量を飛躍的に向上させることができる。

第１ベント２４の隙間間隔ｔ１は０．０５〜０．３０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．０７〜０．２０ｍｍであり、さらに好ましくは０．１０〜０．１５ｍｍである。第１ベント２４の隙間間隔ｔ１が０．０５ｍｍよりも小さいと、ガスの通気抵抗が大きくなり過ぎてガスの排出速度が低下する。第１ベント２４の隙間間隔ｔ１が０．３０ｍｍよりも大きいと、ガスは排出され易くなるが、第１ベント２４へ溶湯が入り込み固化することでガスの流路が途中で遮断されてしまう。

第１ベント２４の排気方向（流路方向）長さｎ１は３〜３０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５〜２０ｍｍである。第１ベント２４の排気方向長さｎ１が３ｍｍよりも短いと、通気抵抗が小さすぎてキャビティ２の溶湯が吹き出すおそれがあり、第１ベント２４の排気方向長さｎ１が３０ｍｍよりも長いと通気抵抗が大きくなり、ガスの排出速度が低下する。即ち、第１ベント２４の隙間間隔ｔ１と、第１ベント２４の排気方向（流路方向）長さｎ１に関し、（ｔ１／ｎ１）＝０．００１６〜０．１となっている。

第２ベント２５の隙間間隔ｔ２は０．３５〜２．００ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．４５〜１．５０ｍｍである。第２ベント２５の隙間間隔ｔ２が０．３５ｍｍよりも小さいと、通気抵抗が大きくなり過ぎてガスの排出速度が低下し、第２ベント２５の隙間間隔ｔ２が２．００ｍｍよりも大きいと通気抵抗が小さくなり過ぎて、キャビティ２の溶湯が吹き出すおそれがある。第２ベント２５の排気方向長さｎ２はガスの排出速度へ大きく影響せず、例えば第２ベント２５は成形用金型３の外端まで延ばされる。第２ベント２５の終端よりもさらに先の主型１０内のガスの流路は、第２ベント２５よりも広い流路とすればよい。

第１ベント２４及び第２ベント２５の図４貫通方向の幅ｄは、金型空間であるキャビティ２にベント部２３を設ける数、キャビティ２の大きさ、形状、成形条件などによって適宜設定される。本実施形態では第２ベント２５の図４貫通方向の幅ｄは、第１ベント２４と同じである。第２ベント２５の図４貫通方向の幅ｄを第１ベント２４よりも大きくしてもよい。第２ベント２５を第１ベント２４よりも大きい幅ｄで形成すれば、第１ベント２４を通過した後のガスの通気抵抗を大幅に低減し、ガスの排出速度をさらに向上させることができる。

第１ベント２４及び第２ベント２５の各部の寸法を上記の範囲とすることにより、溶湯の吹き出しを防止しながら、キャビティ２のガスを効率よく排出することができる。なお、第２ベント２５の排気先端側に構成されたガスの流路を隙間空間で構成した場合、その隙間間隔は５．０〜２０ｍｍであることが好ましい。第２ベント２５の排気先端側に構成されたガスの流路の隙間間隔を５．０〜２０ｍｍとすることで、第２ベント２５を通過したガスを、外部へ向けて速やかに排出することができる。

本実施形態の成形用金型３、この成形用金型３を用いる成形方法では、キャビティ２のガスを排出するベント部２３が、金型空間であるキャビティ２に直接的に連通する隙間空間で構成された第１ベント２４と、この第１ベント２４に排気先端側で連続すると共に当該第１ベント２４よりもガスの通気抵抗が小さくなるように広く形成された第２ベント２５とを有している。ベント部２３は、オーバーフロー部に設けられている従来のものとは異なり、金型空間に直接的に連通する第１ベントが薄い空間であり、それに続く第２ベントが第１ベントよりも広くなっている。

ベント部２３では、ガスの排出路を一旦絞っている第１ベント２４で、ガスの排出速度を増大させ、その先の、第１ベント２４よりも広くなっている第２ベント２５で、第１ベント２４を通過した後のガスの通気抵抗を小さくしている。これにより、ガスの排出量を飛躍的に向上させることができる。また、成形品には尖った異形部分はなく、後加工の作業中に手を損傷することはない。これにより作業効率を維持することができる。本実施形態の成形用金型３を用いることで、巣などの欠陥が極めて少ない高品質のダイカスト成形品を得ることができる。

第１ベント２４の隙間間隔ｔ１を０．０５〜０．３０ｍｍとすることで、ガスの排出速度を向上させることができる。第１ベント２４の排気方向長さｎ１を３〜３０ｍｍとすることで、適切な通気抵抗が得られ、溶湯の吹き出しを防止することができる。第２ベント２５の隙間間隔ｔ２を０．３５〜２．００ｍｍとすることで、第１ベント２４を通過した後のガスの通気抵抗を効果的に低減し、それと共に溶湯の吹き出しを防止することができる。

従来、成形時において溶湯はキャビティだけでなく、キャビティへ溶湯を導くためのランナーや、キャビティからあふれた溶湯を溜めるオーバーフロー部でも固化される。金型から離形された成形品は、キャビティで成形された製品部分と、ランナーやオーバーフロー部で成形された非製品部分とを含む。そのため成形後、成形品から非製品部分を切除する必要がある。

本実施形態では、キャビティ２の周囲に溶湯を流出させるためのオーバーフロー部を存在させないことで、例えば図６のような、非製品部分の少ない成形品３０が得られ、不要な部位を切除する後加工の作業を減らすことができる。この成形品３０では、製品部としてのダイカスト成形品３１の周囲には、非製品部であるランナー成形部３２及びバリ３３のみが存在している。さらには、金属の必要量を大幅に減らすこともできる。これにより作業効率が向上し、コストを低減することができる。それに加え、後加工後のダイカスト成形品には、オーバーフロー部を切除した後の痕が残らず、非常に良好な外観を得ることができる。

実施例として、上記実施形態の成形用金型３によってアルミニウムを成形し、ダイカスト成形品を得た。比較例として、上記実施形態のベント部を設けずに、従来のオーバーフロー部を設けた成形用金型によってアルミニウムを成形し、ダイカスト成形品を得た。実施例と比較例のそれぞれのダイカスト成形品を切断し、断面を目視で観察した。実施例のダイカスト成形品では巣などの欠陥はなく、比較例のダイカスト成形品では巣を数個含んでいた。

図７は本発明の第２実施形態に係る成形用金型のベント部５０の平面図と断面図である。本実施形態では、金型空間であるランナー５１に、ガスを排出するベント部５０が設けられている。第１ベント５２の端部５２ｂが平面視でランナー５１側に向かって湾曲している。第１ベントの端部を平面視でランナー５１と逆側に向かって湾曲させてもよい。第１ベントの端部を平面視で波状にしてもよい。このように、第１ベント５２の端部５２ｂを多様な形状に形成してもよい。

図８（ａ）は本発明の第３実施形態に係る成形用金型４０のベント部４１とその周辺の断面図であり、（ｂ）はベント部品４２の斜視図である。金型空間であるランナー４３に、ガスを排出するベント部４１が設けられている。本実施形態では同図（ｂ）に示す、段付きのベント部品４２を別途、製作することで、ベント部４１の一部を部品化して、ランナー４３に連通する空間４４に、着脱自在に組み込んでいる。この空間４４は、ランナー４３を構成するランナー溝４３ａを有する一方の金型にベント溝４１ａを形成し、他方の金型を合わせて構成したものである。これにより、ベント部４１の一部が部品化されて、成形用金型４０に対して着脱自在となっている。

ベント部品４２は、ベント部４１を設けた金型部分４５と同じ材料で製作してもよく、又は異なる材料で製作してもよい。ベント部品４２を異なる材料で製作する場合、溶融材料である例えばアルミニウムが付着し難い材料を用いればよい。本実施形態では、第１ベント２４の隙間間隔ｔ１を０．１ｍｍとし、第２ベント２５の隙間間隔ｔ２を０．５ｍｍとし、第１ベント２４の排気方向長さｎ１を２０ｍｍとし、第２ベント２５の排気方向長さｎ２を５０ｍｍとし、第２ベント２５の先（同図（ａ）右側）に設けた隙間空間の隙間間隔を５ｍｍとしている。第１及び第２ベント２４、２５の幅（図８（ａ）貫通方向幅）は２０ｍｍとしている。即ち、ベント部品４２は、長手方向長さが７０ｍｍ、幅が２０ｍｍの段付きの成形品である。

この場合においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。即ちガスを排出するベント部４１が、金型空間であるランナー４３に直接的に連通する隙間空間で構成された第１ベント２４と、この第１ベント２４に排気先端側で連続すると共に当該第１ベント２４よりもガスの通気抵抗が小さくなるように広く形成された第２ベント２５とを有している。ベント部４１は、ランナー４３に直接的に連通する第１ベント２４が薄い空間であり、それに続く第２ベント２５が第１ベント２４よりも広くなっている。

ベント部４１では、ガスの排出路を一旦絞っている第１ベント２４で、ガスの排出速度を増大させ、その先の、第１ベント２４よりも広くなっている第２ベント２５で、第１ベント２４を通過した後のガスの通気抵抗を小さくしている。これにより、ガスの排出量を飛躍的に向上させることができる。成形品には尖った異形部分はなく、後加工の作業中に手を損傷することはない。これにより作業効率を維持することができる。

図８（ｂ）に示したベント部品４２の変形例として、段付き状とせず、直方体状の部品を２つ製作し、これを重ねるようにして、成形用金型４０に着脱自在に組み込むか、又は固定してもよい。ベント部を構成する部分の全部を部品化して、これを成形用金型に着脱自在に組み込むか、又は固定してもよい。

部品化したベント部品を、成形用金型４０に組み込むことにより、ベント部４１を構成する部分の一部又は全部を、成形用金型４０に対して着脱自在とすれば、ベント部４１を構成する部分の一部又は全部の取り替えが可能となり、メンテナンス性を向上させることができる。例えば、ベント部品を、ベント部を設けた金型部分と同じ材料、又は異なる材料で製作しておき、溶融材料の付着度合いなどを見て適宜、当該ベント部品を交換すればよい。

溶融材料が付着し難い材料である、例えばセラミックなどで、部品化したベント部品を製作し、これを成形用金型に組み込めば、成形用金型への溶融材料の付着を低減することができる。部品化したベント部品の表面を改質して溶融材料を付着し難くしてもよい。具体的には、ベント部品の表面をＣｒメッキ、カーボン、各種の溶射皮膜などでコーティングしてもよく、ベント部品の表面に微少な凹凸を設けて溶融材料を付着し難くしてもよい。

図９は本発明の第４実施形態に係る成形用金型６０の断面図と、この成形用金型６０で成形する成形品６１の側面図であり、図１０は同実施形態の成形用金型６０における、可動型である第１〜第４のスライド型６２〜６５を組み合わせた状態の平面図である。なお図９は、図１０のＡ−Ａ線断面部分を示している。本実施形態の成形用金型６０は、アンダーカット部を有する成形品６１を成形するスライド形式のものである。

成形用金型６０は、可動型７７と図示しない固定型からなり、当該可動型７７は、図１０に示す第１〜第４のスライド型６２〜６５と、これら第１〜第４のスライド型６２〜６５の型閉状態における端面７１に当接する図９の第５可動型７０とで構成されている。

金型空間であるキャビティ６６にガスを排出する３つのベント部６７が設けられている。各ベント部６７は、キャビティ６６に直接的に連通する平面状に広がる隙間空間で構成された第１ベント６８と、この第１ベント６８に排気先端側で連続すると共に当該第１ベント６８よりもガスの通気抵抗が小さくなるように広く形成された円筒状の第２ベント６９とを有している。成形用金型６０のキャビティ６６の周囲には、従来のオーバーフロー部は存在せず、キャビティ６６の溶湯を流出させて溜める空間は設けられていない。

図１０のように第１〜第４のスライド型６２〜６５には、キャビティ６６となる成形品部７２が形成されている。第１、第２及び第４のスライド型６２、６３、６５の成形品部７２の外側には、それぞれベント型部７３が形成されている。ベント型部７３は極浅い溝で構成されており、キャビティ６６のガスを金型の外部へ排出するベント部６７の一部となる。

本実施形態ではベント部６７を、複数に分かれた可動型のうち、第１ベント６８を２つの可動型の合わせ面に形成し、第２ベント６９を他の可動型を刳り抜いて形成している。具体的には、１つめの第１ベント６８を、第１のスライド型６２と第５可動型７０の合わせ面で構成し、この第１ベント６８に連通する第２ベント６９を、第５可動型７０を刳り抜いて構成している。２つめの第１ベント６８を、第２のスライド型６３と第５可動型７０の合わせ面で構成し、この第１ベント６８に連通する第２ベント６９を、第５可動型７０を刳り抜いて構成している。３つめの第１ベント６８を、第４のスライド型６５と第５可動型７０の合わせ面で構成し、この第１ベント６８に連通する第２ベント６９を、第５可動型７０を刳り抜いて構成している。

キャビティ６６で成形品６１が成形された後、図１０に示す第１〜第４のスライド型６２〜６５が外側へ向かって動き、続いて図９に示す第５可動型７０が後退し、成形品６１が押出ピンで押されて離型される。

図１１は成形用金型６０のベント部６７とその周辺の断面図であり、図１２はベント部６７の斜視図である。第１ベント６８は平面状に広がる隙間空間７４で構成されており、第２ベント６９は第１ベント６８と異なる方向に向かう円柱状の筒状空間７５で構成されている。本実施形態の第２ベント６９は、第１ベント６８に対して直交する方向に延びている。第２ベント６９を第１ベント６８と異なる方向に向かって構成する場合、第１ベント６８に対する第２ベント６９の角度は限定しない。

ベント部６７の排気先端側となる図示しない主型にはさらに広いガスの流路が構成されている。ランナーやキャビティ６６に存在する空気などのガスは、ベント部６７及びその先のガスの流路を通じて金型の外部へ排出される。キャビティ６６に充填された溶湯はベント部６７にも僅かに流入するが、第１ベント６８の入り口６８ａ付近で固化し、第１ベント６８の隙間空間７４の奥深くまで入り込むことはない。

第１、第２及び第４のスライド型６２、６３、６５の各ベント型部７３と第５可動型７０で構成された隙間空間７４は、横長の断面視矩形状に形成されている。この隙間空間７４はキャビティ６６側の第１ベント６８と、その先（図１１上側）の基端部７６からなる。第１ベント６８の端部６８ｂで、ガスの流路は第２ベント６９が延びている方向へ９０°転換される。第１ベント６８の端部６８ｂが第２ベント６９の入り口６９ａとなる。ベント部６７を薄い隙間空間７４からなる第１ベント６８と、その先のこれよりも広げた筒状空間７５の第２ベント６９で構成することによって、上記各実施形態と同様の作用を得ることができる。

第１ベント６８の隙間間隔ｔ１は０．０５〜０．３０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．０７〜０．２０ｍｍであり、さらに好ましくは０．１０〜０．１５ｍｍである。第１ベント６８の隙間間隔ｔ１が０．０５ｍｍよりも小さいと、ガスの通気抵抗が大きくなり過ぎてガスの排出速度が低下する。第１ベント６８の隙間間隔ｔ１が０．３０ｍｍよりも大きいと、ガスは排出され易くなるが、第１ベント６８へ溶湯が入り込み固化することでガスの流路が途中で遮断されてしまう。

第１ベント６８の排気方向長さｎ１は３〜３０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５〜２０ｍｍである。第１ベント６８の排気方向長さｎ１が３ｍｍよりも短いと、通気抵抗が小さすぎてキャビティ６６の溶湯が吹き出すおそれがあり、第１ベント６８の排気方向長さｎ１が３０ｍｍよりも長いと通気抵抗が大きくなり、ガスの排出速度が低下する。第１ベント６８の図１１貫通方向の幅は、ベント部６７を設ける数、キャビティ６６の大きさ、形状、成形条件などによって適宜設定される。

第２ベント６９は、ガスの排出速度を低下させず、かつキャビティ６６の溶湯を吹き出させることがない通気抵抗を有する寸法で形成される。例えば本実施形態では、第１ベント６８の隙間間隔ｔ１が０．１０ｍｍであるのに対して、円筒状の第２ベント６９の断面の直径は８．００ｍｍである。第２ベント６９は円筒状に限られず、どのような断面形状であってもよい。第２ベント６９の排気方向長さはガスの排出速度へ大きく影響せず、例えば第２ベント６９は成形用金型６０の外端まで延ばされる。第２ベント６９の終端よりもさらに先の主型内のガスの流路は、第２ベント６９よりも広い流路とすればよい。第１ベント６８及び第２ベント６９の各部の寸法を上記の範囲とすることにより、溶湯の吹き出しを防止しながら、キャビティ６６のガスを効率よく排出することができる。

本実施形態の成形用金型６０、この成形用金型６０を用いる成形方法では、キャビティ６６のガスを排出するベント部６７が、金型空間であるキャビティ６６に直接的に連通する隙間空間７４で構成された第１ベント６８と、この第１ベント６８に排気先端側で連続すると共に当該第１ベント６８よりもガスの通気抵抗が小さくなるように広く形成された第２ベント６９とを有している。ベント部６７は、オーバーフロー部に設けられている従来のものとは異なり、金型空間に直接的に連通する第１ベント６８が薄い空間であり、それに続く第２ベント６９が第１ベント６８よりも広くなっている。

ベント部６７では、ガスの排出路を一旦絞っている第１ベント６８で、ガスの排出速度を増大させ、その先の、第１ベント６８よりも広くなっている第２ベント６９で、第１ベント６８を通過した後のガスの通気抵抗を小さくしている。これにより、ガスの排出量を飛躍的に向上させることができる。成形品６１には尖った異形部分はなく、後加工の作業中に手を損傷することはない。これにより作業効率を維持することができる。本実施形態の成形用金型６０を用いることで、巣などの欠陥が極めて少ない高品質のダイカスト成形品を得ることができる。

図１３（ａ）は本発明の第４実施形態に係る成形用金型６０で成形した成形品の写真であり、（ｂ）は従来の成形用金型で成形した成形品の写真である。従来、成形時において溶湯はキャビティだけでなく、キャビティへ溶湯を導くためのランナーや、キャビティからあふれた溶湯を溜めるオーバーフロー部でも固化される。金型から離形された成形品は、キャビティで成形された製品部分と、ランナーやオーバーフロー部で成形された非製品部分とを含む。図１３（ｂ）の写真に示す成形品では、オーバーフロー部で成形された非製品部分が存在している。そのため成形後、成形品から非製品部分を切除する必要がある。本実施形態では、キャビティ６６の周囲に溶湯を流出させるためのオーバーフロー部を存在させないことで、図１３（ａ）の写真に示す成形品が得られ、不要な部位を切除する後加工の作業を減らすことができる。この成形品では、製品部としてのダイカスト成形品の周囲には、非製品部であるランナー成形部やバリのみが存在している。さらには、金属の必要量を大幅に減らすこともできる。これにより作業効率が向上し、コストを低減することができる。それに加え、後加工後のダイカスト成形品には、オーバーフロー部を切除した後の痕が残らず、非常に良好な外観を得ることができる。

本発明は上記実施形態に限定するものではない。上記実施形態は本発明に係る成形用金型、成形方法の例示である。本発明の成形用金型及び成形方法は、アルミニウムなどの軽金属を成形するダイカスト成形だけではなく、合成樹脂を成形する樹脂射出成形への適用も可能である。固定型、可動型、固定側入れ子及び可動側入れ子の形状及び数、主型の形状及び数、キャビティ、ランナー、スプルー、ゲートの形状及び数、ベント部の数、ベント部を設ける金型などは限定されない。

ベント部を設ける箇所は、成形品が成形されるキャビティ、溶融材料が通る導入路であれば、どのような金型空間であってもよい。第４実施形態の基端部のように、第１ベントから第２ベントへ移行する部分に他の空間が存在していてもよい。ベント部は、キャビティ及び導入路の両方に設けてもよく、上記実施形態のようにキャビティのみ、又は導入路であるランナーのみ、或いは他の導入路のみに設けてもよい。ベント部の第１、第２ベントは、それぞれ金型を刳り抜くようにして設けてもよく、複数の金型の合わせ面を利用して設けてもよい。第１〜第３実施形態では、２つの金型のうち一方の金型に溝を設けてベント部を構成したが、両方の金型、又は複数の金型にそれぞれ溝を設けるなどしてベント部を構成してもよい。ベント部を設けた本発明の成形用金型を用いる際に、必要に応じて設けられる各種の部材は、本発明の効果を損なわない限りにおいてどのような形態のものであってもよい。

１ ダイカスト装置
２ キャビティ
３、４０ 成形用金型
４ 金型
５ 加圧機構
６ 供給路
７ 材料供給部
８ 油圧シリンダー
９ プランジャー
１０ 主型
１１ 固定主型
１２ 可動主型
１３ 固定側入れ子
１４ 可動側入れ子
１５ 押出ピン
１８ 成形品部
１９ ゲート型部
２０ ランナー型部
２１ 当接面
２２ ベント型部
２３、４１、５０ ベント部
２４、５２ 第１ベント
２５ 第２ベント
２６ ゲート
２７、４３、５１ ランナー
３０ 成形品
３１ ダイカスト成形品
３２ ランナー成形部
３３ バリ
４１ａ ベント溝
４２ ベント部品
４３ａ ランナー溝
４４ 空間
４５ 金型部分
ｔ１ 第１ベントの隙間間隔
ｔ２ 第２ベントの隙間間隔
ｄ 第１ベントの幅
ｎ１ 第１ベントの隙間間隔の排気方向長さ
ｎ２ 第２ベントの隙間間隔の排気方向長さ
６０ 成形用金型
６１ 成形品
６２〜６５ 第１〜第４のスライド型
６６ キャビティ
６７ ベント部
６８ 第１ベント
６９ 第２ベント
７０ 第５可動型
７１ 端面
７２ 成形品部
７３ ベント型部
７４ 隙間空間
７５ 筒状空間
７６ 基端部
７７ 可動型

Claims (11)

1. 固定型と、この固定型に対して進退自在とされた可動型とを備え、
   前記固定型と前記可動型で構成されるキャビティに導入路を通じて溶融材料が充填されて成形品が成形される成形用金型であって、
   前記キャビティ及び前記導入路で構成された金型空間にガスを排出するベント部が設けられており、
   前記ベント部は、前記金型空間に直接的に連通する平面状に広がる隙間空間で構成された第１ベントと、この第１ベントに排気先端側で連続すると共に当該第１ベントよりもガスの通気抵抗が小さくなるように広く形成された第２ベントと、を有することを特徴とする成形用金型。
2. 前記第１ベントの隙間間隔が０．０５〜０．３０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の成形用金型。
3. 前記第１ベントの排気方向長さが３〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形用金型。
4. 前記第２ベントは、前記第１ベントと同方向に広がる隙間空間で構成され、この隙間空間の隙間間隔が０．３５〜２．００ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成形用金型。
5. 前記第２ベントが、前記第１ベントよりも大きい幅で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の成形用金型。
6. 前記第２ベントは、前記第１ベントと異なる方向に向かう筒状空間で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成形用金型。
7. 前記ベント部を構成する部分の一部又は全部が、当該成形用金型に対して着脱自在に部品化されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の成形用金型。
8. 前記ベント部を構成する部分の一部又は全部が、当該ベント部を設けた金型部分と異なる材料で構成されていることを特徴とする請求項７に記載の成形用金型。
9. 前記キャビティの周囲に溶融材料を流出させるためのオーバーフロー部が存在しないことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の成形用金型。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の成形用金型を用いて成形を行う成形方法であって、
    前記第１ベントでガスの排出速度を増大させ、前記第２ベントで当該第１ベントを通過した後のガスの通気抵抗を低減することを特徴とする成形方法。
11. 成形用金型で構成されたキャビティに溶融材料を充填して成形される成形品であって、
    前記成形用金型が請求項１〜９のいずれかに記載の成形用金型であることを特徴とする成形品。