JPH0342143B2

JPH0342143B2 -

Info

Publication number: JPH0342143B2
Application number: JP59106482A
Authority: JP
Priority date: 1984-05-28
Filing date: 1984-05-28
Publication date: 1991-06-26
Also published as: JPS60250868A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明はダイカストマシンにおいて型締めされ
た金型のキヤビテイ内へ溶湯を鋳込む金型への溶
湯鋳込方法に関するものである。

〔従来技術〕

従来よりダイカストマシンは精密な製品を多量
に製造する成形法として広く用いられているが、
この種のダイカストマシンは、高速、高圧で溶湯
をキヤビテイ内へ鋳込むために、キヤビテイ内の
ガスが充分に抜け切らず、これが溶湯と混合して
製品中に残存することにより巣が発生して製品の
品質を低下させるという欠点があつた。

そこで本出願人が特公昭58−46386号公報およ
び特公昭59−309号公報に示す内容で提案したも
のなど、各種のガス排出装置やガスの排出を伴な
つた溶湯鋳込方法が提案されている。しかしなが
ら、このようなガス排出装置を用いて溶湯の鋳込
を行なつても、鋳込製品が複雑な形状の場合に
は、その奥まつた箇所にガスを巻き込んでピンホ
ールができることもあつて必ずしも常に充分満足
しうる効果を得られるとは限られなかつた。ま
た、鋳込製品が厚肉部と薄肉部とからなる場合に
は、薄肉部における溶湯の早期冷却、固化により
それ以降の部位に溶湯が回らず、ガスの排出を行
なつても引け巣の発生を防止することができなか
つた。

そこで本出願人会社では、このたび金型の早期
冷却を防止するために銅系の金型を用いることを
考えた。しかし、銅系の金型は鉄系の金型に比較
して強度が低く、例えば1000〜1200Kg／cmという
ような従来の鋳造圧力では金型が破損し易く、長
期の使用に耐えることができない。

〔発明の概要〕

本発明は以上のような点に鑑みてなされたもの
で、キヤビテイを形成する金型内面部に、銅基台
金の表面層をAl₂O₃粒子が分散、析出している酸
化層とした製品薄肉部用および製品厚肉部用の入
れ子を、これら入り子間の分割面、さらには製品
薄肉部用の入り子と金型本体との分割面にそれぞ
れ断熱材を介挿されて設けるとともに、製品薄肉
部用の入り子内に加熱と冷却との両方を行える冷
却媒体および熱媒体用の通路を、製品厚肉部用の
入り子内に冷却を行う冷却媒体用通路を設けるこ
とにより、部分的に温度制御し得る状態とされて
いる銅系の金型を用い、この銅系の金型を型締め
し、かつその入れ子内に形成されるキヤビテイ上
方に連通しているガス排出通路から金型ガス排出
装置を介して金型外部へガスを排出させながら金
型の下方からキヤビテイ内へ溶湯を鋳込み、キヤ
ビテイ内に溶湯が充満したのちに金型ガス排出装
置を作用させてガス排出通路を遮断し、溶湯の金
型外への流出を規制するとともに、製品薄肉部用
の入り込を、キヤビテイ内に溶湯を鋳込んでから
製品厚肉部で溶湯が凝固するまでの間は、熱媒体
用通路を介して熱媒体を送り込むことにより、冷
却媒体用通路を介して送り込まれる冷却媒体にて
冷却される製品厚肉部用の入り子とは熱的に隔絶
して高温状態に保ち、該製品厚肉部での溶湯が凝
固が完了した時点で、この製品薄肉部用の入り子
を、冷却媒体通路を介して送り込まれる冷却媒体
で冷却するように構成することにより、ピンホー
ルや引け巣のない健全な鋳込製品を得ることを可
能とした金型への溶湯鋳込方法を提供するもので
ある。以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細
に説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る金型への溶湯鋳込方法を
説明するために示す横型締、竪鋳込型ダイカスト
マシンの縦断面図、第２図は同じく第１図のAA
断面図、第３図は同じく金型の縦断面図、第４図
は同じく第３図のＢ視正面図である。図におい
て、ダイカストマシン１は、横型締ユニツト２と
竪鋳込ユニツト３とを備えており、横型締ユニツ
ト２には、床面に固定されたマシンベース４と、
その一端に固定された固定盤５と、マシンベース
４の他端部に移動調節自在に固定された固定盤
（図示せず）とが設けられている。６は両固定盤
の４隅を連結してナツト７で固定されたコラムで
あつて、このコラム６には、可動盤８が固定盤５
に対する遠近方向へ進退自在に指示されており、
この可動盤８と、図示しない固定盤側の型締シリ
ンダとの間は、トツグル機構９によつて連結され
ている。１０は固定盤５に装着されてキー１１に
より上下方向へ移動を規制された固定金型、１２
は可動盤８に装着されてキー１３により上下方向
への移動を規制された可動金型であつて、これら
両金型１０，１２は、分割面１４を境にして水平
方向へ開閉自在に嵌合されている。そして、両金
型１０，１２には、鋳込製品と同形状のキヤビテ
イ１５と、その下方に続くくびれ部１６と、その
下方に続いて下側に開口する大径の垂直孔部１７
とが、分割面１４で分割されてそれぞれ設けられ
ており、くびれ部１６と垂直孔部１７との境界部
には、軸芯と直交する平面であるシエル当接面１
８が形成されている。また垂直孔部１７には、半
割状の固定スリーブ１９が嵌着されている。２０
は鋳込製品をキヤビテイ１５内から押出す製品押
出装置である。そして、金型１０，１２には、ガ
ス排出装置や入れ子などが設けられているが、そ
の詳細については全体の概要を説明した後で詳述
する。

このような横型締ユニツト２においては、図示
しない固定盤側に固定した型締シリンダのピスト
ンロツドを進退させることにより、トツグル機構
９を介し可動盤８が進退して両金型１０，１２の
型締め型開きが行なわれ、型締め後は、竪鋳込ユ
ニツト３によつてキヤビテイ１５内へ溶湯が鋳込
まれる。

竪鋳込ユニツト３のフレーム２１は、型締部下
方に設けられたピツト２２内に立設されてマシン
ベース４の端部を支持しており、このフレーム２
１の内側には、下側のコラム６との間を４個の支
持棒２３で連結された鋳込フレーム２４がピツト
２２の底面に近接して設けられている。２５は鋳
込フレーム２４に回転自在に枢支された鋳込シリ
ンダであつて、そのピストンロツド２６には、プ
ランジヤ２７がカツプリング２８を介して連結さ
れており、鋳込シリンダ２５の油圧によりプラン
ジヤ２７が昇降するように構成されている。２９
は鋳込シリンダ２５の上端面に植設された一対の
ラム３０をラム孔に嵌合させることにより支持さ
れたブロツクであつて、下端部の孔をピストンロ
ツド２６と係合されており、このブロツク２９に
設けたシリンダ３１内へ導入される圧油およびピ
ストンロツド２６の下降によつてブロツク２９が
昇降するように構成されている。ブロツク２９の
上端部には、固定スリーブ１９と同芯同径の円筒
状に形成された鋳込スリーブ３２が固定されてお
り、シリンダの油圧でブロツク２９が上昇するこ
とにより鋳込スリーブ３２と固定スリーブ２９と
が同心状に圧接され、ブロツク２９が下降するこ
とにより、両スリーブ３２，１９が離間するよう
に構成されている。

そして、前記プランジヤ２７は、後述する傾転
装置で傾転する竪鋳込ユニツト３の鋳込スリーブ
３２内へ注入された溶湯を、上昇によつてキヤビ
テイ１５内へ鋳込むものであつて、その上端部に
は鋳込スリーブ３２の内径と同径の円柱状に形成
されて鋳込スリーブ３２内と固定スリーブ１９内
とを摺動するプランジヤチツプ３３が一体形成さ
れている。

符号３４で示すものは、フレーム２１側に枢支
された傾転シリンダであつて、そのピストンロツ
ドの作用端を鋳込シリンダ２５に枢着されてお
り、ブロツク２９を下降させて両スリーブ１９，
３２を離間させた状態で傾転シリンダ３４を作動
させることにより、竪鋳込ユニツト３全体が、図
に示す鋳込位置と、傾斜した注湯位置との間で起
立、傾動するように構成されている。３５は射出
シリンダ２５を当接させて鋳込位置側への回動限
を規制する調節自在なストツパである。

次に前記固定金型１０と可動金型１２との詳細
を第３図と第４図とに基いて説明する。なお、第
３図、第４図においては前記製品押出装置２０の
図示を省略した。図において、両金型１０，１２
は鉄系の材料よりなる金型本体３６，３７を備え
ており、これら金型本体３６，３７には、熱伝導
性の優れた銅系の材料からなる中央の入れ子３８
と上下の入れ子３９とが分割面１４で接合されて
それぞれ嵌着されている。そして前記キヤビテイ
１５は入れ子３８，３９の接合面である前記分割
面１４の両側に形成されていて中央の入れ子３８
に対応する箇所が製品薄肉部１５ａとなつてお
り、上下の入れ子３９に対応する箇所が製品厚肉
部１５ｂとなつている。なお、本実施例では前記
入れ子３８，３９を形成する銅系の材料として例
えばAlが0.01〜５重量％と残部がCuとからなる
Cu−Al固溶体合金を用いてこの合金をCu粉：
Cu₂O粉：Al₂O₃粉＝１：0.8〜1.2：0.8〜1.5から
なる混合粉末中に埋設し、10^-1〜10^-20Torrの真
空中において800〜1050℃で１〜30時間加熱保持
することによりCu−Al固溶体合金中にO₂を自然
に入らせてAl₂O₃粒子が微細、均一の分散、析出
した内部酸化層を合金の表面に形成された内部酸
化型銅基合金を用いた。この内部酸化型銅基合金
は、熱伝導性も優れ、純銅に比べて著しく高温強
度が大きく、ダイカスト等の鋳造用金型材料とし
てきわめて適した材料である。４０，４１は入れ
子３８，３９間および入れ子３８、金型本体３
６，３７間に介挿された断熱材、４２は入り子３
８内に形成した製品薄肉部１５ａ用の冷却水通
路、４３は入り子３９内に形成した製品厚肉部１
５ｂ用の冷却水通路、４４は前記入り子３８内に
形成した製品薄肉部１５ａ用の熱媒通路で、これ
によつて銅系材料による入り子３８，３９での温
度条件を部分的に制御し得るように構成されてい
る。

次にガス排出装置について説明する。固定金型
１０の上端面には、分割面１４と同一平面上に軸
芯を有するエアシリンダ４５が装着されており、
そのエア圧で昇降するピストンロツド４６の下端
には円筒状のスプール４７が一体的に設けられて
いてその下端部が固定金型１０のスプール孔に嵌
合されている。スプール４７内には弁頭４８ａを
有する弁４８が、引張りばね４９により上昇方向
へ付勢されて昇降自在に支持されており、引張り
ばね４８による弁４８の上昇は、圧縮コイルばね
とこれで押圧されたボールとからなる係止機構５
０のボールと弁４８の段部との係合によつて軽く
規制されている。一方、前記入れ子３８，３９の
キヤビテイ１５上端には、ガス排出路５１が開口
されており、その上部開口端には、弁４８の弁頭
４８ａが着座している。また、ガス排出路５１の
途中からは一対のバイパス５２が分岐されてい
て、その上端開口部は、弁頭４８ａの周囲に設け
られたガス通路５３に連通されており、この連通
部は溶湯圧力による弁４８の上昇で弁頭４８ａの
テーパ面がスプール４７の弁座に着座することに
より閉塞されるように構成されている。また、ガ
ス通路５３のスプール４７外への開口端には、チ
エツクバルブ５４を備えた管路５５を介して真空
発生装置５６が接続されており、キヤビテイ１５
内のガスを吸引してガス通路５３から排出させる
ように構成されている。なお、型開き時には、ピ
ストンロツド４６の上昇によりスプール４７が弁
４８を保持したまゝ上昇する。

以上のように構成されたダイカストマシンの鋳
込動作を説明する。固定盤５と可動盤８とに固定
金型１０と可動金型とをそれぞれ装着し図示しな
い型締シリンダのピストンロツドを前進させる
と、型開き位置にあつた可動盤８が、トツグル機
構９を介して図示の型締め位置へ移動し、型締め
が行なわれる。この型締め時には鋳込シリンダ２
５のピストンロツド２６が図示の位置へ下降して
おり、またブロツク２９が図示の位置よりも下降
していて両スリーブ１９，３２が離間しているの
で、傾転シリンダ３４のピストンロツドを前進さ
せると、竪鋳込ユニツト３全体が第１図における
右方向へ傾動する。そして鋳込スリーブ３２内へ
ひしやくなど溶湯を注入したのち、再び傾転シリ
ンダ３４を作動させて竪鋳込ユニツト３を垂直状
態に起立させ、ブロツク２９のシリンダ３１内へ
圧油を送入すると、ブロツク２９が上昇して鋳込
スリーブ３２が固定スリーブ１９の下面へ同心状
に圧接される。

こうしたのち、鋳込シリンダ２５へ圧油を導い
てピストンロツド２６を上昇させ、カツプリング
２８を介しプランジヤ２７を上昇させて金型１
０，１２の垂直分割面１４の真下から金型１０，
１２のキヤビテイ１５内へ鋳込スリーブ３２内の
溶湯を鋳込む。このときの鋳込圧力および鋳込速
度は、本実施例の場合それぞれ300Kg／cm²、30
mm／secの低圧、低速に設定されている。なお、
実験によれば、鋳込製品等の違いによつても差が
あるが、鋳込圧力を数10Kg／cm²の低圧にしても良
品質の鋳込製品が得られた。そして、従来のダイ
カスト方法によれば、通常1000〜1200Kg／cm²の鋳
込圧力と、１〜５ｍ／secの高速鋳込速度が必要
であつたものが、本発明の方法によれば銅系材料
によるキヤビテイ１５内面部での部分的な温度制
御が可能な入り子３８，３９やキヤビテイ１５内
からのガス排出装置等といつた各構成要件の相乗
効果により数10〜800Kg／cm²の鋳込圧力と、10〜
80mm／secの低速鋳込速度でも充分に良品質の鋳
込製品が得られるようになつた。勿論、従来のよ
うな高圧、高速で鋳込むことも可能であるが、そ
うするとエネルギが無駄になるばかりでなく、金
型の寿命や各部の許容応力等に悪影響を及ぼし好
ましくない。

このような鋳込に先だつて鋳込スリーブ３２内
では、その内壁面に沿つた溶湯の一部が固化し始
め、薄膜円筒状の凝固物、いわゆるシエルが発生
するが、このシエルはプランジヤ２７の上昇とと
もに円筒状態を保持したまゝプランジヤチツプ３
３で押上げられ、シエルの上端がシエル当接面１
８に当接したのちは、プランジヤチツプ３３とシ
エル当接面とで圧縮されることにより、垂直孔部
１７内に残留し、キヤビテイ１５内に侵入するこ
とがない。

この溶湯の鋳込に先だち、ガス排出装置のエア
シリンダ４５にエアが送られていてピストンロツ
ド４６が下降しており、弁４８がガス排出路５１
の開口端に着座してこれらを閉塞しているととも
に、バイパス２５とガス通路５３とが連通してい
る。したがつて溶湯の鋳込とともに真空発生装置
５６を始動すると、キヤビテイ１５内の質量の小
さいガスは、キヤビテイ１５からバイパス５２と
ガス通路５３を経て管路５５内を機外へ排出され
る。この場合、本装置は、溶湯を金型１０，１２
の真下からキヤビテイ１５内へ鋳込む竪鋳込型で
あつて鋳込スリーブ３２から排出口５５まで直線
状であり、かつ、鋳込方向とキヤビテイ１５内で
の溶湯の流れ方向とが同じでともに下から上へ向
いているので、横鋳込型と比較してガスの流動、
排出が容易であり、かつ溶湯の流れがスムーズに
行なわれる。なお、そのために鋳込圧力も小さく
てすむ。このようにして溶湯の鋳込中、ガスの排
出が続けられる。

そして、キヤビテイ１５内に溶湯が充満されて
溶湯がガス排出路５１に達すると、溶湯はその鋳
込による慣性力または圧力が係止機構５０による
係止力に打ち勝つて規制が解かれるので、弁４８
が上昇してその弁頭４８ａのテーパ面がスプール
４７の弁座に着座する。したがつてバイパス５２
の開口端が閉塞され、バイパス５２を通つて流れ
る。

一方、キヤビテイ１５内への溶湯の射出に際し
ては、キヤビテイ１５の厚肉部１５ａ内における
溶湯の凝固が完了するまで熱媒通路４４に熱油な
どの熱媒を流して薄肉部１５ｂの温度を比較的高
温状態に保持し、厚肉部１５ａの溶湯の凝固が完
了すると同時に、熱媒通路４４への熱媒の流入を
止めてその代りに薄肉部１５ｂの冷却水通路４２
へ冷却水を送入することにより薄肉部１５ｂの溶
湯を凝固させる。そして、本装置においては入れ
子３８，３９に熱伝導性のよい銅系材料を用いた
ことにより入れ子３８，３９の厚肉部１５ａ対応
箇所から薄肉部１５ｂ対応箇所への熱伝導がよく
て薄肉部１５ｂを高温に保持することができる上
に、上記熱媒と冷却水とによる熱制御の効果が達
成でき、薄肉部１５ｂが早期凝固することがな
い。この作用は断熱材４０，４１を設けたことに
よつてさらに助長される。また、竪鋳込としたこ
とにより、鋳込スリーブ１９内で溶湯が空気と触
れる表面積が従来の横型射出のものと比べて非常
に小さく、鋳込時における溶湯の円滑な上昇と相
まつてガスの巻込みがきわめて小さく湯温の低下
も少ないばかりでなく、鋳込スリーブ１９内面に
接した部分に生じる溶湯の薄い凝固層がキヤビテ
イ１５内に入らなくなるので、この結果、従来か
ら必要とされていた押湯作用に相当する大きな圧
力が必要でなくなり、鋳込速度もそれほど必要が
なくなるとともに鋳込方向とキヤビテイ１５内で
の溶湯の流れ方向とが同一方向であることとも相
まつて低圧、低速の鋳込が可能となり、入れ子３
８，３９に銅系の材料を用いても入れ子３８，３
９が鋳造圧力で損傷することがない。

このようにして溶湯の鋳込みを終了したのち
は、溶湯が固化し、冷却するのを待つてシリンダ
31内の圧油を抜き、ブロツク２９を下降させるこ
とにより鋳込スリーブ３２を固定スリーブ１９か
ら離間させるとともに、鋳込シリンダ３５の圧油
を抜いてプランジヤ３７を下降させる。また、ガ
ス排出装置のエアシリンダ４５のピストンロツド
４６を上昇させてスプール４７を上昇させるとと
もに、図示しない手段により弁４８を引張りばね
４９の引張り力に抗して下降させ、係止機構５０
で弁４８の上昇を規制しておく。そして、型締シ
リンダのピストンロツドを後退させることにより
可動盤８を固定盤５から遠ざける方向へ移動させ
て型開きを行ない、製品押出装置２０で鋳込製品
を押出すことによつて１サイクルが終了する。

なお、本実施例では本発明に係る溶湯鋳込方法
を横型締、竪鋳込型のダイカストマシンを用いて
実施する例を示したが、金型を垂直方向に型締め
して下方から溶湯を鋳込む竪型締、竪鋳込型のダ
イカストマシンを用いて実施してもよい。また、
ガス排出方法は実施例に示すような方法に限定す
るものではなく、例えば減圧式のガス抜き方法な
ど、どのような式の方法を用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る金型への溶湯
鋳込方法によれば、キヤビテイを形成する金型内
面部に、銅基合金の表面相をAl₂O₃粒子が分散、
析出している酸化層とした製品薄肉部用、製品厚
肉部用の入れ子を、これら入り子間の分割面、さ
らには製品薄肉部用の入り子と金型本体との分割
面にそれぞれ断熱材を介挿させて設けるととも
に、製品薄肉部用の入り子内に加熱と冷却との両
方を行える冷却媒体および熱媒体用の通路を、製
品厚肉用の入り子内に冷却を行う冷却媒体用通路
を設けることにより、部分的に温度制御し得る状
態とされている銅系の金型を用い、この銅系の金
型を型締めし、かつその入れ子内に形成されるキ
ヤビテイ上方に連通しているガス排出通路から金
型ガス排出装置を介して金型外部へガスを排出さ
せながら金型の下方からキヤビテイ内へ溶湯を鋳
込み、キヤビテイ内に溶湯が充満したのちに金型
ガス排出装置を作用させてガス排出通路を遮断
し、溶湯の金型外への流出を規制するとともに、
製品薄肉部用の入り子を、キヤビテイ内に溶湯を
鋳込んでから製品厚肉部で溶湯が凝固するまでの
間は、熱媒体用通路を介して熱媒体を送り込むこ
とにより、冷却媒体用通路を介して送り込まれる
冷却媒体にて冷却される製品厚肉部用の入り子と
は熱的に隔絶して高温状態に保ち、該製品厚肉部
での溶湯が凝固が完了した時点で、この製品薄肉
部用の入り子を、冷却媒体通路を介して送り込ま
れる冷却媒体で冷却するように構成したので、キ
ヤビテイを形成する入り子による銅系の金型内面
部分での熱伝導性に優れ、その金型温度の制御
を、製品形状等に応じて簡単にしかも部分的に行
なえ、さらにその入り子表面の酸化層によつて強
制的にも満足すべきものが得られる一方、竪鋳込
であつてガスの流動性がよいことから、複雑な形
状の製品や肉厚差のある製品でも、入り子の部分
的な温度制御を所要の状態で行なうことにより、
ガスの巻き込みによるピンホールや溶湯の早期固
化による引け巣などが発生せず、製品の品質を大
幅に向上させ得るとともに、上昇したガス抜きに
より低圧低速での溶湯の射出が可能となるので、
銅系金型が損傷するといつた問題を生じることも
ない等の種々優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金型への溶湯鋳込方法を
説明するために示す横型締、竪射出型ダイカスト
マシンの縦断面図、第２図は同じく第１図のAA
断面図、第３図は同じく金型の縦断面図、第４図
は同じく第３図のＢ視正面図である。１……ダイカストマシン、２……横型締ユニツ
ト、３……竪鋳込ユニツト、１０……固定金型、
１２……可動金型、１５……キヤビテイ、１５ａ
……厚肉部、１５ｂ……薄肉部、２５……鋳込シ
リンダ、３２……鋳込スリーブ、３６，３７……
金型本体、３８，３９……入れ子、４５……エア
シリンダ、４６……ピストンロツド、４７……ス
プール、４８……弁、４８ａ……弁頭、５１……
ガス排出路、５２……バイパス、５３……ガス通
路、５６……真空発生装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１キヤビテイを形成する金型内面部に、銅基台
金の表面層をAl₂O₃粒子が分散、析出している酸
化層とした製品薄肉部用および製品厚肉部用の入
れ子を、これら入り子間の分割面、さらには製品
薄肉部用の入り子と金型本体との分割面にそれぞ
れ断熱材を介挿させて設けるとともに、製品薄肉
部用の入り子内に加熱と冷却との両方を行える冷
却媒体および熱媒体用の通路を、製品厚肉部用の
入り子内に冷却を行う冷却媒体用通路を設けるこ
とにより、部分的に温度制御し得る状態とされて
いる銅系の金型を用い、この銅系の金型を型締め
し、かつその入り子内に形成されるキヤビテイ上
方に連通しているガス排出通路から金型ガス排出
装置を介して金型外部へガスを排出させながら金
型の下方からキヤビテイ内へ溶湯を鋳込み、キヤ
ビテイ内に溶湯が充満したのちに金型ガス排出装
置を作用させて前記ガス排出通路を遮断するとと
もに、前記製品薄肉部用の入り子を、前記キヤビ
テイ内に溶湯を鋳込んでから製品厚肉部で溶湯が
凝固するまでの間は、前記熱媒体用通路を介して
熱媒体を送り込むことにより、冷却媒体用通路を
介して送り込まれる冷却媒体にて冷却される製品
厚肉部用の入り子とは熱的に隔絶して高温状態に
保ち、該製品厚肉部での溶湯が凝固が完了した時
点で、この製品薄肉部用の入り子を、冷却媒体通
路を介して送り込まれる冷却媒体により冷却する
ことを特徴とする金型への溶湯鋳込方法。