JP2017192980A - ホットチャンバ鋳造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも耐久性に優れ、更には不純物の混入を防ぐことができる等の鋳造装置を提供すること。
【解決手段】ホットチャンバ鋳造装置１０は、溶湯を鋳型に射出する湯路が貫通して形成されたプランジャノズル２０と、プランジャノズル２０を進退可能に嵌挿するチャンバ室３１を有する可動チャンバ３０とを備える。可動チャンバ３０は、プランジャノズル２０側を斜め上にして、少なくともチャンバ室３１全体がポッド５０内の溶湯Ｗに浸漬した状態で設置される。油圧シリンダ４２による可動チャンバ３０の往復動に伴い、プランジャノズル３０をチャンバ室３１内で進退移動させることで、プランジャノズル２０の湯路２１を通して溶湯を鋳型６１、６２に射出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミ等のダイキャスト品を製造するホットチャンバ鋳造装置に関する。

アルミ合金を材料として製造されるダイキャスト品の鋳造法としては、比較的高温の溶湯（溶融金属材料）内で射出を行うホットチャンバ方式と、スリーブ内に溶湯を供給しながら射出を行うコールドチャンバ方式に大別される。これらのうちホットチャンバ方式においては、低圧射出により肉薄成型が可能であること、比較的融点が高い例えば純アルミの鋳造が可能であり鋳造金属材の選択範囲が広いなどのメリットがある。

従来のホットチャンバ方式のアルミダイキャスト装置としては、例えば図６に示されるように縦型の射出チャンバが一般的である（例えば特許文献１、２参照）。この種の縦型チャンバは、主筒９１内をプランジャ９２が上下に摺動することにより、ポッド９３に貯留するアルミ溶湯を枝筒９４に加圧供給して鋳型９５に溶融アルミを供給する構成である。

特開２０１０−０５８１３１号公報 特開２０１１−１１０５６６号公報

しかし、従来の縦型チャンバにおいては、主筒と枝筒との間にグースネックと称される湯路が鋭角に曲がる部分（例えば図６に示す湯路９６）が存在する。そのため、装置のメンテナンス時には、グースネックを含む湯路内に残る溶湯の十分な湯抜きが必要である。また、主筒およびプランジャの摺動部分にアルミ溶湯表面に浮かぶ酸化物が付着する可能性もあり、それが射出金属材への不純物の混入やチャンバ装置の破損等の寿命低下の要因にもなっている。

本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされたものであり、従来よりも耐久性に優れ、更には射出金属材への不純物の混入を防ぐことができる等のホットチャンバ鋳造装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため、本発明のホットチャンバ鋳造装置は、溶融金属材料である溶湯を鋳型に射出する湯路が形成されたプランジャノズルと、前記プランジャノズルを嵌挿するチャンバ室を有し、前記プランジャノズルをチャンバ室内で進退させるように往復動することにより、溶湯を前記チャンバ室に導入しおよび前記プランジャノズルの湯路を介して射出する可動チャンバとを備え、前記可動チャンバが、前記プランジャノズル側を斜め上にして、少なくとも前記チャンバ室全体が前記溶湯内に浸漬した状態で設置されている。

この構成のホットチャンバ鋳造装置によれば、主要な射出構造が簡素化され、可動部におけるかじり等の破損を少なくして耐久性を増すことができる。また、射出湯路を斜めに配置したことで、低圧での鋳造が可能となる。更に、チャンバ室全体が溶湯内に浸漬した状態で設置されるため、溶湯表面に浮かぶ酸化物等の不純物の混入を防ぐことができる。

また、上記構成において、前記プランジャノズルが前記ポッドに設置される接合部分が前記溶湯のレベルよりも上にあることが好ましい。

この構成によれば、プランジャノズルとポッドとの接合部分からの溶湯の漏れを防ぐために、従来のようなセラミックリング等で密にシールする必要がなくなり、装置を簡素化することができる。

また、上記構成において、前記可動チャンバが往復動する動線と前記プランジャノズルの長手方向軸とが一致していることが好ましい。

この構成によれば、主要な射出構造が簡素化され、かじり等の機械的な破損を少なくして耐久性を増すことができる。また、プランジャノズルと可動チャンバとを容易に分離することができ、メンテナンス性を向上させることができる。

また、上記構成において、前記プランジャノズルおよび可動チャンバが前記溶湯内で分離可能であり、且つ、これらが前記ポッドから取り外し可能に設置されていることが好ましい。

この構成によれば、プランジャノズルと可動チャンバとを分離した状態で溶湯から引き上げることができるので、チャンバ室やプランジャノズルの湯抜きを十分に行うことができる。したがって、メンテナンス性を向上させることができる。

本発明のホットチャンバ鋳造装置によれば、主要な射出構造を簡素化し、また低圧での鋳造を可能とした。これにより、従来よりも装置の耐久性が増し、長寿命化を図ることができる。また、チャンバを溶湯内に浸漬した構造であるので、溶湯表面の酸化物がチャンバに浸入せず、射出金属材への不純物の混入を防ぐことができる。

本発明の一実施形態によるホットチャンバ鋳造装置の側面図である。 ホットチャンバ鋳造装置の射出構造の主要部を示す断面図である。 ポッドからホットチャンバ鋳造装置を取り外す例を示す図である。 ホットチャンバ鋳造装置による動作を説明するための図である。 ホットチャンバ鋳造装置による動作を更に説明するための図である。 従来技術による縦型の鋳造装置を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るホットチャンバ鋳造装置の好適な実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態によるホットチャンバ鋳造装置１０の構成を示す側面図である。図２は、図１に示したホットチャンバ鋳造装置１０の射出構造の主要部を示す断面図である。

ホットチャンバ鋳造装置１０は、ポッド（溶湯槽）５０内に貯留した溶融アルミなどの溶湯Ｗを、鋳型のキャビティ６３に加圧射出することにより、所望形状の鋳造品を製造する装置である。
ポッド５０は、図示しない溶湯保持炉に設置される耐熱槽である。本実施形態のポッド５０は、例えば７００℃以上の一定温度に溶湯を加熱保持することが可能である。また、ポッド５０には、公知の溶解炉から高温の溶湯が適宜に補給され、溶湯レベルが一定に保持されている。

ホットチャンバ鋳造装置１０により製造される鋳造品の金属材料としては、アルミ、アルミ合金（例えば、Ａｌ‐Ｓｉ系、Ａｌ‐Ｓｉ‐Ｃｕ系）、銅合金、マグネシウム合金、亜鉛合金などがある。特に、本ホットチャンバ鋳造装置１０は、不純物の混入を防ぐことができ、また高温低圧での射出成型が可能である点において、例えば熱伝導率が高い純アルミを材料とする精密部品の鋳造に適している。

ホットチャンバ鋳造装置１０は、鋳型６１、６２に溶湯Ｗを射出するプランジャノズル２０と、駆動装置４０により往復動するように設けられる可動チャンバ３０とを備える。なお、本実施形態の鋳型は、固定金型６１と可動金型６２とが突き合わされて形成され、駆動装置４０から垂下する支持部材６０に取り付けられている。

プランジャノズル２０は、耐熱性のあるセラミックにより形成され、ストレートに伸びる略円柱状を有している。プランジャノズル２０の長手方向中心軸には、湯路２１が貫かれて形成されている。プランジャノズル２０のノズル先端部は、支持部材６０を貫通し、固定金型６１の注入路６１ｂに連通する凹面部６１ａに圧接している。他方、プランジャノズル２０の後端部は、可動チャンバ３０の下部に形成されたチャンバ室３１に嵌挿されている。

可動チャンバ３０も耐熱性のあるセラミックにより形成される。可動チャンバ３０には、上述したプランジャノズル２０の後端部を嵌挿させるチャンバ室３１が形成されている。チャンバ室３１は、プランジャノズル２０を進退可能に嵌挿できるように、プランジャノズル２０の直径よりも若干が大きい直径を有する円形でストレートの深孔として形成される。また、可動チャンバ３０には、チャンバ室３１に連通する溶湯導入孔３２およびガス抜き孔３３が形成されている。溶湯導入孔３２およびガス抜き孔３３は、チャンバ室３１への溶湯Ｗの導入、湯抜きおよびガス抜きのために設けられている。

可動チャンバ３０の上部は駆動装置４０に連結している。駆動装置４０は、ベースプレート４１上に、油圧シリンダ４２、ブラケット４６、４７などを備えている。ガイドロッド４５は、油圧シリンダ４２の左右両側に２本、互いに平行に、前後のブラケット４６、４７に支持されている。また、２本の平行なガイドロッド４５は、可動チャンバ３０内を摺動可能に貫通しており、そのガイドする方向は、チャンバ室３１の深さ方向、つまりプランジャノズル２０の長手方向と一致している。

可動チャンバ３０は、その前面に固定されたジョイント４４に、油圧シリンダ４２のロッド４３が接続している。油圧シリンダ４２へ供給する圧油を切り換えてロッド４３を伸長および縮退させることで、可動チャンバ３０がガイドロッド４５に案内されながら往復動する。なお、ガイドロッド４５に案内される可動チャンバ３０の動線は、チャンバ室３１の深さ方向に一致するとともに、プランジャノズル２０の長手方向軸も一致している。

このように、ホットチャンバ鋳造装置１０は、可動チャンバ３０の往復動作に連動して、プランジャノズル２０の後端部がチャンバ室３１内で進退動作するように構成されている。これら主要な射出構造が簡素化されることで、可動部のかじり等の機械的な故障が少なく、耐久性が増し、ひいては装置の長寿命化を図ることができる。

また、油圧シリンダ４２は、プランジャノズル２０と可動チャンバ３０とを分離するのに十分なストロークを有していることが好ましい。そうすることにより、溶湯Ｗに浸漬させたまま、プランジャノズル２０と可動チャンバ３０の分離が可能となる。また、図３に示すように、プランジャノズル２０と可動チャンバ３０とを分離した状態で、クレーンなどでこれらを溶湯Ｗから引き上げることができるので、チャンバ室３１や湯路２１の湯抜きを十分に行うことができる。

ホットチャンバ鋳造装置１０は、可動チャンバ３０が、少なくともチャンバ室３１全体を溶湯Ｗ内に浸漬させて支持フレーム７０に設置されている。これにより、鋳造動作中に溶湯Ｗの表面に浮かぶ金属酸化物等がチャンバ室３１に導入されず、射出金属材への不純物の混入を防止することができる。

また、可動チャンバ３０が往復動する動線が、射出側であるプランジャノズル２０が上となるように、可動チャンバ３０およびプランジャノズル２０が斜めに配置されている。これにより、チャンバ室３１を起点とする射出湯路が斜めとなり、従来の縦型に比較して低圧での鋳造を可能としている。

また、プランジャノズル２０およびチャンバ室３１の長手方向軸を斜め直線上に配置したことにより、プランジャノズル２０がポッド５０に設置される接合部分を溶湯Ｗのレベルよりも上にすることができる。これにより、ポッド５０とプランジャノズル２０との接合部分の溶湯の漏れを防ぐために、従来のようなセラミックリングで密にシールする必要がなくなる。

また、ポッド５０の上端に形成した例えば受け溝５１にプランジャノズル２０の筒体を載置した簡素な接合構造により、装置のメンテナンス時にクレーンなどでプランジャノズル２０をクレーンで引き上げて容易にこれらを取り外すことができる（図３参照）。これにより、ホットチャンバ鋳造装置１０をメンテナンスする際の作業性を向上させることができる。

かかる構成のホットチャンバ鋳造装置１０による鋳造動作は次のとおりである。
まず、チャンバ室３１に溶湯Ｗを導入するため、図４に示すように、油圧シリンダ４２のロッド４３を伸長させ可動チャンバ３０を押し下げる。このときチャンバ室３１の容積が増し減圧されることにより、溶湯がチャンバ室３１内面とプランジャノズル２０の外面との間の隙間を介してチャンバ室３１に導入される。

次に、図５に示すように、油圧シリンダ４２のロッド４３を縮退させ可動チャンバ３０を引き上げる。これにより、チャンバ室３１内が加圧され、溶湯がプランジャノズル２０の湯路２１を介して金型６１、６２間の空間であるキャビティ６３に射出される。そして、キャビティ６３内の溶湯が冷却固化した後、可動金型６２を固定金型６１から分離することで、所定形状の鋳造品が得られる。

１０ ホットチャンバ鋳造装置
２０ プランジャノズル
２１ 湯路
３０ 可動チャンバ
３１ チャンバ室
３２ 溶湯導入孔
３３ ガス抜き孔
４０ 駆動装置
４２ 油圧シリンダ
４３ ロッド
４４ ジョイント
４５ ガイドロッド
５０ ポッド（溶湯槽）
５１ 受け溝
６０ 支持部材
６１ 固定金型
６２ 可動金型
６３ キャビティ
７０ 支持フレーム
Ｗ 溶湯

Claims (4)

1. 溶融金属材料である溶湯を鋳型に射出する湯路が形成されたプランジャノズルと、
   前記プランジャノズルを嵌挿するチャンバ室を有し、前記プランジャノズルをチャンバ室内で進退させるように往復動することにより、溶湯を前記チャンバ室に導入しおよび前記プランジャノズルの湯路を介して射出する可動チャンバとを備え、
   前記可動チャンバが、前記プランジャノズル側を斜め上にして、少なくとも前記チャンバ室全体が前記溶湯内に浸漬した状態で設置されているホットチャンバ鋳造装置。
2. 前記プランジャノズルが前記ポッドに設置される接合部分が前記溶湯のレベルよりも上にある、請求項１に記載のホットチャンバ鋳造装置。
3. 前記可動チャンバが往復動する動線と前記プランジャノズルの長手方向軸とが一致している、請求項１または２に記載のホットチャンバ鋳造装置。
4. 前記プランジャノズルおよび可動チャンバが前記溶湯内で分離可能であり、且つ、これらが前記ポッドから取り外し可能に設置されている、請求項１〜３の何れかに記載のホットチャンバ鋳造装置。
   

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