JPH0146224B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、射出前にキヤビテイ内を真空にした
後、キヤビテイ内に反応性ガスを供給するように
した真空無孔性ダイカスト法、および、射出前に
キヤビテイ内を真空にした後、キヤビテイ内に反
応性ガスを供給し、射出中にキヤビテイ内の反応
性ガスを真空で引いてキヤビテイ内を減圧させる
ようにした真空無孔性ダイカスト法に関するもの
である。 従来より、金型キヤビテイ中を酸素またはその
他の反応性ガスで満たしてキヤビテイ中の空気を
追い出したのち、鋳込みを行なつて反応性ガスと
溶湯を反応させ、空隙のない鋳込製品を得るダイ
カストマシンの鋳込方法が知られており、これは
無孔性ダイカスト法または酸素雰囲気ダイカスト
法などと呼ばれている。 しかし、従来の無孔性ダイカスト法において
は、キヤビテイ内に反応性ガスを満たすとき、キ
ヤビテイ内にあつた空気が完全に抜けきつていな
いことが多く、特に、複雑な形状の製品の端部が
成形される部分に対応するキヤビテイの端部の袋
小路部分の空気が完全に抜けきらないことが多
く、反応性ガスの作用が充分に発揮されず、した
がつて、完全に巣のない製品を得ることはできな
かつた。 また、無孔性ダイカスト法においては、例え
ば、キヤビテイ内の酸素は溶融アルミニウムと反
応し、Al₂O₃の固体として射出製品中に残る。こ
の場合、キヤビテイ内の酸素がすべて反応すれば
良いが、射出は極めて短時間のうちに行われるの
で、アルミニウムと反応しえなかつた酸素はガス
として製品中に残り、巣を形成する。したがつ
て、従来は、完成に巣のない製品を得るために、
キヤビテイ内の酸素をすべて反応させる必要があ
つた。そのためには、酸素をアルミニウムと積極
的に反応させざるを得なかつたし、良く反応させ
るために、金型のゲート部における溶融アルミニ
ウムの通過速度をあげて、酸素とアルミニウムを
良く混ぜ合わせる状態にする必要があつた。その
結果、アルミニウムが金属に焼付く欠点が生じて
いた。それでも、充分に巣のない製品を得ること
は難しかつた。 本発明は、これらの欠点をなくすためのもので
あり、キヤビテイ内に反応性ガスを注入する前
に、真空装置を作用させてキヤビテイ内を真空状
態にし、キヤビテイ内の隅々の空気まで充分に排
除した後で、キヤビテイ内に反応性ガスを注入し
て射出するようにしたものである。また、射出中
にキヤビテイ内で反応したい反応性ガスのみを反
応させ、その他の反応性ガスは射出中に真空装置
で積極的にキヤビテイ外に逃がし、巣のない良質
のダイカスト製品を容易に得ることができるよう
にしたものである。 つぎに図面に示す１実施例によつて、本発明を
説明する。 １は固定盤、２は可動盤、３は固定金型、４は
可動金型、５は射出スリーブ、５ａは給湯口、６
はプランジヤチツプ、７は射出プランジヤ、８は
射出シリンダである。固定金型３と可動金型４の
分割面には、溶融金属が注入されるキヤビテイ９
が形成されており、このキヤビテイ９に連通する
通路１０が形成されている。この通路１０の途中
からは同じく金型３，４の合せ面にそつて左右一
対のバイパス状の通路１１が形成されている。こ
れらガス排出用の通路１０，１１は、第１図およ
び第２図に示したように、溶湯が通り得る程度の
大きな断面積を有し、したがつて、大量のガスが
円滑に通つて抜け得る程度の充分に大きな断面積
を有している。 通路１０の先端部分には、弁１２が配置されて
いる。そして、固定金型３と可動金型４の分割面
に設けた半割の穴の中には下端部に弁座部１３ｃ
を有する筒体１３が昇降自在に嵌合され、弁１２
がこの筒体１３中に摺動自在に嵌合されている。
弁１２の下端部には弁頭１２ｂが形成されてお
り、この弁頭１２ｂが通路１０の外方端と対向し
ており、上端部のストツパ１２ａは筒体１３の仕
切り壁１３ａに当接して下方への移動限を規制さ
れている。ストツパ１２ａと筒体１３上端の内面
間には、スプリング１４が弾装されており、弁１
２を押動させ、弁頭１２ｂによつて通路１０の上
端をブロツクする力を与えている。そして、前記
通路１１の他端は弁１２の移動路の後方に開口し
ている。したがつて、図示した状態では、筒体１
３の側面に設けられた開口部１３ｂと通路１１は
連通している。筒体１３の先端は固定金型３に固
定したシリンダ１５のピストンロツド１５ａの先
端に固定されており、筒体１３自身を進退させる
ことができる。 筒体１３の開口部１３ｂは、配管１６，１７、
電磁弁１８、絞り弁１９、減圧弁２０を介して酸
素ボンベ等の反応性ガス供給源２１に接続されて
いる。一方、配管１６には、電磁弁２２、開閉弁
２３を介して真空タンク２４や真空ポンプ２５か
らなる真空装置が接続されている。１８ａ，２２
ａはそれぞれ電磁弁１８，２２のソレノイドであ
る。２６は配管１６部に設けた逆止弁である。 次に以上のように構成した実施例の作動を説明
する。 まず、型締を行い、プランジヤチツプ６の先端
面を第１図においてＡ位置またはＢ位置に位置さ
せた後、筒体１３や弁１２を第２図に示した状態
に位置させたら、図示していないリミツトスイツ
チ等からの信号によりソレノイド２２ａを励磁し
て電磁弁２２を開く。そうすると、真空ポンプ２
５の作用により、開いている弁１２部、通路１１
を介してキヤビテイ９内が真空状態になり、キヤ
ビテイ９内の隅々まで空気が充分に排出される。
このときの操作条件としては、キヤビテイ９の容
積、形状によつても異なるが、真空度を150〜
300Torrとし、真空吸引時間を少なくとも0.2秒
以上、通常は１秒程度とする。 キヤビテイ９内の空気を真空装置の作動によつ
てキヤビテイ９外に引いたら、タイマの作動等に
よりソレノイド２２ａを消磁して電磁弁２２を閉
じるとともに、ソレノイド１８ａを励磁して電磁
弁１８を開き、反応性ガス供給源２１から、開い
ている弁１２部、通路１１を通つて反応性ガスを
キヤビテイ９内に供給する。このとき、プランジ
ヤチツプ６を第１図におけるＣ位置まで後退させ
ながら反応性ガスを供給する。反応性ガスの圧力
は、例えば、0.1〜0.2GKg／cm²とし、２〜３秒間
供給する。キヤビテイ９内が反応性ガスで充分に
満たされ、射出スリーブ５の給湯口５ａより反応
性ガスが出るようになつたら、ソレノイド１８ａ
を消磁して電磁弁１８を締め、溶融金属を給湯口
５ａから射出スリーブ５内に給湯し、プランジヤ
チツプ６を低速で前進させて射出動作に入る。な
お、給湯中も反応性ガスを供給し続け、射出開始
と同時に電磁弁１８を締めて反応性ガスの供給を
止めることも可能である。 なお、プランジヤチツプ６を第１図におけるＡ
〜Ｂ位置間の任意の位置に止めた状態で、キヤビ
テイ９内に反応性ガスを供給し、反応性ガスの供
給が終つた後、プランジヤチツプ６を第１図にお
けるＣ位置まで後退させるようにしても良い。 射出動作により、溶融金属を金型３，４のキヤ
ビテイ９内に鋳込めば、キヤビテイ９内の反応性
ガスの一部は溶融金属と反応してなくなり、気泡
として残らなくなる。 なお、射出時には、キヤビテイ９内の反応性ガ
スの残りは溶融金属の進入にともなつて、通路１
１、弁１２部、開口部１３ｂを通つて逆止弁２６
より大気中に排出される。 キヤビテイ９内を満たした溶融金属は通路１０
内に進入してきて、通路１０内を直進し、大きな
慣性力をもつて弁１２の弁頭１２ｂに激突する。
この結果、弁１２はスプリング１４の弾発力に抗
して第２図中上方に移動し、弁頭１２ｂの周面に
よつて通路１１，１１の開口端をブロツクする。
この状態では弁１２の弁頭１２ｂによつて通路１
０，１１がブロツクされているため、溶融金属は
金型外へ噴出することはない。 被射出溶融物である溶融金属がキヤビテイ９内
で冷却した後、型開きが行なわれるが、型開きの
寸前においてシリンダ１５が逆に作動され、筒体
１３を弁１２とともに引出す作動を行ない、通路
１０および通路１１内に充満している固型化した
被射出溶融物と弁１２の弁頭１２ｂとの間の結合
を解く。しかる後、型開きが行なわれ、キヤビテ
イ９内の成形品および通路１０，１１内の固化し
た被射出溶融物は可動金型４に付着した状態で固
定金型３側から離れ、やがて押出しピンより離型
動作が行なわれる。 前記本発明の１実施例においては、キヤビテイ
９内に反応性ガスを注入した後は、通常の射出動
作を行つたが、これは、射出成形品内の巣の発生
がより確実になくなるようにするために、つぎに
示すように、射出途中で再び真空装置を作動させ
るようにすることもできる。 すなわち、本発明の第２実施例においては、前
記１実施例のときと同様に、型締後、キヤビテイ
９内を真空にした後、キヤビテイ９内を反応性ガ
スで満たし、然る後に、射出スリーブ５内に溶融
金属を給湯してプランジヤチツプ６を低速で前進
させて射出動作に入る。ここまでの動作は前記１
実施例と同じである。 プランジヤチツプが給湯口をすぎたら高速射出
に入るが、その時の高速射出指令等によつて高速
射出開始時とほとんど同時にソレノイド２２ａを
励磁して電磁弁２２を開く。そうすると、キヤビ
テイ９内に溶融金属が射出されるとともに、キヤ
ビテイ９内の反応性ガスはバイパス状の通路１１
や開いている弁１２部を通して真空で引かれ、キ
ヤビテイ９内は反応性ガス雰囲気での150〜
300Torr圧力になる。そして、残つた反応性ガス
だけが溶融金属と充分に反応し、例えば酸化アル
ミニウムの固体となつて押しつぶされる。したが
つて、気泡や巣はできない。この場合、弁１２は
慣性力の小さいガスによる押上力よりも強いスプ
リング１４の弾発力により通路１０方向に押され
ており、弁１２部は開いているので、キヤビテイ
９内の反応性ガスは通路１１を通つて引かれ、排
出される。 キヤビテイ９内を充満させた溶融金属は通路１
０内に侵入して来て通路１０内を直進し、大きな
慣性力を持つて、弁１２の弁頭１２ｂに激突す
る。この結果、弁１２はスプリング１４の弾発力
に抗して第２図中上方に移動し、弁頭１２ｂの周
面によつて通路１０，１１の開口端をブロツクす
る。この状態では弁頭１２ｂによつて通路１０，
１１がブロツクされているため、溶融金属は金型
外へ噴出することがない。射出が終われば、ソレ
ノイド２２ａを消磁して電磁弁２２は締めてお
く。この後の動作は前記第１実施例と同じであ
る。 なお、キヤビテイから金型外に通じる通路に設
けた弁としては、前記したように溶融金属の慣性
力で直接閉じる弁１２の他に、射出途中に射出プ
ランジヤの動きによつて作動する位置センサーな
どから射出動作とタイミングを合わせて発せられ
る電気的信号等によつて閉じる弁や、射出途中で
射出プランジヤの動きに応じてレバーやリンクを
介して機械的に閉じる弁などを用いることができ
る。 つぎに、本発明による場合が、従来のものに比
べて、鋳造欠陥である巣の発生が少ない鋳造品を
得ることができるということを、ダイカスト鋳造
品であるアルミニウム合金内の残存ガス量を比較
することによつて示す。勿論、アルミニウム鋳造
品内の残存ガス量が多ければ、発生している巣の
数や容積が大きく、不良品になることが多く、残
存ガス量が少なければ、巣の発生も少なく、より
緻密な製品が得られることがわかる。 ダイカスト製品として、自動車用エンジンのコ
ンロツドと100mm×200mm×10mm厚の平板を例にと
つて (1) 真空法や無孔性ダイカスト法などを用いない
で一般的に行われている普通ダイカスト法、 (2) PF法ないしはポアフリー法と称されている
無孔性ダイカスト法、 (3) 本願発明の出願人会社が開発し、特許第
1211706号（特公昭58−46386号）や特許第
1275125号（特公昭59−309号）等の特許を多数
取得しているGF法ないしはガスフリー法と称
している真空法、および、 (4) 本願の特許請求の範囲第１項記載の発明に対
応する本発明の前記１実施例による方法、 (5) 本願の特許請求の範囲第２項記載の発明に対
応する本発明の前記第２実施例による方法 によつて、それぞれダイカスト鋳造を行つた結果
の射出製品内の残存ガス量を第１表に示す。 なお、(4)、(5)項の本発明の実施例における真空
度等の操作条件は、各実施例の説明中に示した操
作条件と同じにした。 また、残存ガス量を示す単位は、c.c.／100ｇAl
とした。

【表】 第１表からも、本発明によるものが、従来公知
のものによるよりも、射出製品内の残存ガス量が
少なく、良い効果を有していることがわかる。 なお、(1)、(2)、(3)の従来法や(4)、(5)の本発明法
を用いてダイカスト鋳造を行つた場合の射出製品
内の残存ガス量の比較は、ある程度、計算によつ
ても求めることができる。 すなわち、(a)元来、キヤビテイ内にある空気は
酸素が約25％、窒素が約75％であること、(b)真空
吸引していない状態下で射出した場合に金型の分
離面から大気中に抜けるガス量は、キヤビテイの
形状、寸法によつても異なるが、キヤビテイ容積
の概略1/6〜1/2であること、(c)無孔性ダイカスト
法（PF法）の実施時にキヤビテイ内に酸素を供
給したとき、キヤビテイ内のガスが酸素に置換さ
れる割合は、経験上、キヤビテイ容積の半分程度
であること、(d)GF法を用いて、キヤビテイ内の
ガスを真空吸引したとき、キヤビテイ内は、経験
上、大気圧の1/3〜1/4程度の真空値になること、
(e)キヤビテイ内の酸素の一部は溶湯射出時に溶融
アルミニウムと反応して、Al₂O₃の固体となつて
製品内に残ること、等を考慮して計算すれば、各
方法によつて成形するダイカスト製品内の残存ガ
ス量の大小の比較はできる。もつとも、キヤビテ
イ内での溶湯の流れやガスの流れは、キヤビテイ
形状、ゲートの取り方、射出条件によつても、い
ろいろ異なるし、キヤビテイ形状が複雑で袋小路
が多数ある場合など、その袋小路に残るガス量の
算定も難しいので、正確な残存ガス量は計算でき
ないが、各方法による残存ガス量の違いの大体の
傾向をつかむことはできる。そして、計算によつ
て求めた残存ガス量も、第１表に示した数値と大
体同じように表われる。 このように、本発明においては、特許請求の範
囲に記載したように、型締した金型のキヤビテイ
から金型外に通じる通路を弁の作用で開いてキヤ
ビテイ内の空気を真空装置の作動によつてキヤビ
テイ外に引き、次にキヤビテイ内を反応性ガスで
充満させ、次に射出を行い、射出途中で、反応性
ガスが金型外に向つて通つている前記通路を前記
弁で遮断するようにしたので、キヤビテイ内に反
応性ガスを注入する前にキヤビテイ内の隅々にあ
る空気までも充分に排出させておくことができ、
したがつて、無孔性ダイカストがより確実に行わ
れて、ほとんど巣のない射出成形品を容易に得る
ことができる。 また、本発明においては、特許請求の範囲に記
載したように、キヤビテイ内を真空状態にした
後、キヤビテイ内を反応性ガスで満たした状態で
射出を行い、かつ、その射出中に真空装置の作動
によつて、キヤビテイ内の反応性ガスを積極的に
逃がすようにしたので、自然に反応する反応性ガ
スのみは反応させるが、その他の反応性ガスは積
極的に反応させる必要がなくなる。また、金型の
ゲート部などを特別な形状にする必要もなくな
る。このように、射出中にキヤビテイ内の反応性
ガスを積極的に逃がし、反応性ガス雰囲気での低
い圧力にするので、残つた反応性ガスは充分に反
応する。その結果、ほとんど巣のない良質のダイ
カスト製品をさらに確実容易に得ることができ
る。 また、従来は、残存ガス量の多いダイカスト製
品では熱処理等によつて加熱を行つたとき、製品
内部、特に製品の表面近くの残存ガスが熱膨張に
よつてふくらむので、製品が不良品になつていた
が、本発明によれば、残存ガスが極めて少ないダ
イカスト製品を確実容易に行うことができるの
で、熱処理や溶接も支障なく簡単に行うことがで
きる。 そして、本発明は、キヤビテイの形状が複雑
で、キヤビテイの端部に袋小路が多くあるような
場合に、従来の方法に比べて、より多くの効果を
発揮する。 なお、金型外の反応ガス供給源から金型キヤビ
テイに通じる通路を弁の作用で開いて、キヤビテ
イ内を反応ガスで満たした後、射出を行ない、射
出途中でキヤビテイ内から進んできた被射出溶融
物の慣性力を前記弁に直接作用させ、弁を移動さ
せることにより反応ガスの通路を直接遮断する構
造を採用しておけば、反応ガスのキヤビテイ内へ
の確実な供給が行なわれるとともに、被射出溶融
物の金型外への噴出は完全に防止され、しかも弁
の移動は他の駆動源によつて行なわれるのではな
く、被射出溶融物自身の慣性力によつて行なわれ
るため、弁を閉じるタイミングの調整も不要で、
弁の反応時間は早く、射出成形サイクルを著しく
高め、無孔性のダイカスト製品を効率良く得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を実施する装置の１実施例を示す
もので、第１図は縦断面図、第２図は第１図の
−線拡大断面図を含む概略構成図である。 １……固定盤、２……可動盤、３……固定金
型、４……可動金型、５……射出スリーブ、６…
…プランジヤチツプ、８……射出シリンダ、９…
…キヤビテイ、１０，１１……通路、１２……
弁、１３……筒体、１５……シリンダ、１８，２
２……電磁弁、２１……反応性ガス供給源、２４
……真空タンク、２５……真空ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 型締した金型のキヤビテイから金型外に通じ
   ていて、溶湯が通り得る程度の大きな断面積を有
   するガス排出用の通路を弁の作用で開いて、キヤ
   ビテイ内の空気を真空装置の作動によつて前記通
   路と弁を通してキヤビテイ外に引き、次に真空状
   態にした後のキヤビテイ内に反応性ガスを入れて
   キヤビテイ内を反応性ガスで充満させ、次に射出
   スリーブ内に給湯して射出を行い、射出途中で、
   反応性ガスが金型外に向つて通つている前記通路
   を前記弁で遮断するようにした真空無孔性ダイカ
   スト法。 ２ 型締した金型のキヤビテイから金型外に通じ
   ていて、溶湯が通り得る程度の大きな断面積を有
   するガス排出用の通路を弁の作用で開いて、キヤ
   ビテイ内の空気を真空装置の作動によつて前記通
   路と弁を通してキヤビテイ外に引き、次に真空状
   態にした後のキヤビテイ内の反応性ガスを入れて
   キヤビテイ内を反応性ガスで充満させ、次に射出
   スリーブ内に給湯して射出を行い、射出中にキヤ
   ビテイ内の反応性ガスを真空装置の作動によつて
   キヤビテイ外に引き、射出途中で、前記通路を前
   記弁で遮断するようにした真空無孔性ダイカスト
   法。