JPH0724562A - 酸化物混入量が少ない鋳造製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウム合金あるいはマグネシウム合金
等の高圧鋳造時に製品内部へ酸化物混入量が少ない鋳造
製品の製造方法を提供する。 【構成】 竪型射出スリーブ内に上下動可能な溶湯緩衝
板を設けて射出スリーブ間に適宜な環状隙間を設けると
ともに、射出スリーブの適宜な高さに溶湯緩衝板を保持
する。溶湯緩衝板を保持する中空状の移動軸を介して射
出スリーブ内へ酸化防止用ガスを導入し、次いで、とり
べより、一旦溶湯緩衝板に向って注湯し、湯面の上昇に
伴って溶湯緩衝板を上昇させ、注湯完了直に湯面を溶湯
緩衝板より上方に位置し緩衝板上の酸化物を取出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、酸化物の混入が少なく
機械的性質に優れた鋳造製品を得るための酸化物混入量
が少ない鋳造製品の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来のビスケットの正面図であ
る。ダイカストマシンなどの射出成形装置は、固定盤に
装着された固定金型と、可動盤に装着された可動金型と
を備えており、型締されたこれら両金型の接合部には、
キャビティが形成されている。また、固定金型のスリー
ブ孔には、キャビティとの間をゲートで連通された固定
スリーブが嵌着されており、この固定スリーブには、固
定盤側に支持された射出シリンダの射出スリーブが着脱
自在に接合されている。このように構成されていること
により、射出スリーブに溶湯を供給して固定スリーブに
接合し、射出シリンダ内に設けたプランジャチップを油
圧等で前進させて射出シリンダ内の溶湯を押すと、溶湯
は固定スリーブとゲートとを経てキャビティ内へ射出さ
れる。

【０００３】キャビティ内の溶湯が固化することにより
製品となるので、型開して製品を取出すが、このとき、
射出スリーブ内とゲート内とには、鋳造余剰材が製品と
切離されて残される。すなわち、溶湯が固化することに
より、金型キャビティ内には、一般にビスケットと呼ば
れる大径薄形円柱状の溶湯固化物が残り、またゲート内
にも溶湯固化物と一体でその中心部から突出する小径円
柱状の溶湯固化物が残る（なお、このあとスリーブ内の
溶湯固化物とゲート内の溶湯固化物とからなる鋳造余剰
材全体をビスケットという。また、スリーブ内の溶湯固
化物を大径部材７２と呼び、ゲート内の溶湯固化物を小
径部材７３という）。そして鋳造に際しては、溶湯の酸
化物などの非金属介在物がキャビティ内に侵入すると、
製品の品質が低下するので、一般にゲート内には図１０
に符号７４で示す金網が１ショットごとに装填されるこ
とがある。そして、この金網は小径部材内に埋設状態で
残される。このようにしてできた鋳造製品からビスケッ
ト７１を切離す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようにゲート内に金網を下方より装填した後、射出スリ
ーブ内に注湯したアルミニウム合金をプランジャチップ
によって押上げて金型キャビティ内に充填すると、溶湯
表面の酸化物や非金属介在物は金網７４によって製品内
部への混入の一部は妨げられるが、残りの酸化物や非金
属介在物は金網７４によって細かく破砕されて溶湯とと
もにキャビティへ充填される。こうしたことにより、良
好な機械的性質が得られていた。しかし、従来のビスケ
ット１は上記のように大径部材２と小径部材３で一体形
成されており、ゲート内固化物である小径部材３には金
網４が埋設されたままになっていることにより、このま
ま回収して再使用することができないので材料の歩留り
が悪いといった問題があった。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点に着目し、ア
ルミニウム合金あるいはマグネシウム合金等の高圧鋳造
時に製品内部へ酸化物混入量が少ない鋳造製品の製造方
法を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明に係る酸化物混入量が少ない鋳造製品
の製造方法では、竪型射出スリーブ間で環状の隙間を有
する溶湯緩衝板を前記射出スリーブと同軸方向に上下動
する中空状の移動軸の先端部に固着し、前記射出スリー
ブ内の適宜な高さに位置した状態で酸化防止用ガスを吹
込み、次いで射出スリーブの上方より溶湯緩衝板に向け
て注湯した後前記環状の隙間より流下させるとともに、
溶湯の湯面上昇速度に併せて前記溶湯緩衝板を上昇させ
るとともに、注湯完了前に溶面を前記緩衝板より上方に
なるように位置させて前記緩衝板上に残留した酸化物を
前記緩衝板と一体的に取出すようにした。

【０００７】

【作用】溶湯緩衝板を支持する中空状の移動軸の下端部
を開口するとともに、射出スリーブ内に挿入した溶湯緩
衝板間とで適宜な環状の隙間を設けた状態で所定の高さ
に位置させておく。次いで、移動軸下端部より酸化防止
用ガスを吹込んで射出スリーブ内を酸化防止用ガス雰囲
気にした後、とりべから射出スリーブへ所望量のアルミ
ニウム合金溶湯を注湯すると、溶湯は一旦落差の小さい
溶湯緩衝板上へ落下した後、環状の隙間を通って射出ス
リーブ内壁面上を整流となって流下し射出スリーブ内へ
貯留される。このため、射出スリーブ内へ注湯された溶
湯は乱流を伴う飛散が防止され、射出スリーブ内で溶湯
金属が新たに酸化されることが少なくなる。注湯完了前
に溶湯上面を溶湯緩衝板上面より上方に位置させること
によって、発生した酸化物を溶湯緩衝板上面に付着さ
せ、溶湯緩衝板と一緒に取出す。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明に係る酸化物混入量が少ない
鋳造製品の製造方法の具体的実施例を図面を参照して詳
細に説明する。

【０００９】図１は竪鋳込型ダイカストマシンの正面
図、図２は竪型射出装置の縦断面図、図３は不活性ガス
吹込み装置を有する射出スリーブの断面正面図、図４な
いし図８は本発明の実施例に係る射出スリーブへの注湯
状態を示す説明図、図９は本発明の実施例に類似したそ
の他の実施例である。

【００１０】図において、床面下には平面視長方形状の
ピット１が設けられており、このピット１の両端には、
鋼板や形鋼等により枠組形状された一対のマシンベース
２が床面上に延びて立設されており、これらのマシンベ
ース２の一方の端部には、ほぼ正方形状に形成された固
定プラテン３が載置されてその脚部３ａをボルト締めに
よって固定されている。

【００１１】また、マシンベース２の他端部には、エン
ドプラテン４が移動調節自在に立設されて固定されてお
り、固定プラテン３とエンドプラテン４とは、４個のタ
イロッド５で４隅を連結されて移動調節後、ナット６で
固定されている。７はタイロッド５に４隅の孔を嵌合さ
れて固定プラテン３に対する遠近方向へ進退自在に形成
された可動プラテンであって、型締シリンダ８のピスト
ンロッド９との間をトッグル機構１０を介して連結され
ており、油圧でピストンロッド９を進退させることによ
り、固定プラテン３に対して進退するように構成されて
いる。

【００１２】固定プラテン３と可動プラテン７には、キ
ャビティ１１ａ、１２ａとビスケット部１５を有する固
定金型１１と可動金型１２とがそれぞれ装着されてお
り、型締シリンダ８に駆動されて可動プラテン７が型開
状態から前進することにより図１に示すように型締が行
なわれる。

【００１３】次に、前記ピット１内に配設された竪鋳込
型の射出装置１３について説明する。符号２０はピット
１の底面に固設された受座１８にピン１９を介して回動
自在に枢支された射出シリンダであって、下段側から順
次射出シリンダ２０、ドッキングフレーム２２、射出ス
リーブ２４が段設された構成となっている。射出シリン
ダ２０内にはピストン２６が設置され、該ピストン２６
には上方に向って延びるロッド２８が連結されている。
ドッキングフレーム２２には上下方向に延びるシリンダ
孔３０が設けられており、該シリンダ孔３０内にはドッ
キングラム３２が挿入され、該ドッキングラム３２の下
端は射出シリンダ２０の上面に形成されたフランジ３４
に固着されている。

【００１４】射出スリーブ２４は連結部材３６を介して
ドッキングフレーム２２の上側に連結されており、その
上端はビスケット部１５の下端に挿入可能とされてい
る。射出スリーブ２４内にはプランジャチップ３８が摺
動自在に設置されており、該プランジャチップ３８を保
持するプランジャ４０は、その下端がカップリング４２
を介して前記ロッド２８の上端に連結されている。ピッ
ト１の側面壁には傾転シリンダ４４が受座４６およびピ
ン４８を介して傾動自在に枢支されており、該傾転シリ
ンダ４４のピストン５０に連結されているロッド５２
は、その先端が継手５４およびピン５６を介して射出シ
リンダ２０のフランジ３４の側面に枢着されている。

【００１５】図３に示す符号６０は酸化物除去装置であ
り、溶湯緩衝板６２、カバー６３、移動軸６４から構成
されている。溶湯緩衝板６２はとりべ６６から注湯され
る溶湯６８にひねり等の乱流を発生することなく整流と
なって射出スリーブ２４の内壁面を流下するようにした
ものである。溶湯緩衝板６２の中心部と中空状の移動軸
６４の先端部が直交方向に固着され、移動軸６４の下端
部６４ａが開放された構成となっている。また移動軸６
４の他端部は図示しない酸化物除去装置６０を把持した
状態で射出スリーブ２４の軸芯方向に上下移動可能にな
っている。移動軸６４の途中に射出スリーブ２４の外径
部に係合可能な大きさの内径部を有するカバー６３が上
下面ナット６３ａ、６３ｂで装着されており、溶湯緩衝
板６２の射出スリーブ２４の軸方向の高さ調整が可能と
なっている。符号６１は注湯口、６３Ｃは突設部であり
射出スリーブ２４の上端部に係止されてカバー６３の下
降限を規制するようになっている。移動軸６４の上方に
は例えばN2ガスのような不活性導入管６４ｂが図示しな
い不活性ガス供給源に接続され移動軸６４の中央部軸方
向に設けられた中空部６４ｃ、下端部６４ａを介して射
出スリーブ２４内へ吹込まれるようになっている。

【００１６】溶湯緩衝板６２の投影面積A1が射出スリー
ブ２４の断面積A2の６０〜９５％、望ましくは７５〜９
０％となるような径を有する平板を用いている。溶湯緩
衝板６２の投影面積A1が射出スリーブ２４の断面積A2の
６０％以下では、射出スリーブ２４へ注湯された溶湯６
８が一旦溶湯緩衝板６２に当った後射出スリーブ２４の
内壁面を添うことなく流下するため、溶湯６８金属が乱
流を伴って飛散し、溶湯６８金属を酸化することにな
る。また、溶湯緩衝板６２の投影面積A1が射出スリーブ
２４の断面積A2の９５％以上では環状の隙間６９を通っ
て流下する溶湯６８と射出スリーブ２４内に滞留する空
気との置換が行なわれにくく、とりべ６６から射出スリ
ーブ２４への注湯速度が非常に遅くなる。

【００１７】溶湯緩衝板６２はとりべ６６より注がれる
溶湯６８を一旦受けるためのものであり、その設定位置
H2が射出スリーブ２４の高さH1の１／５未満ではとりべ
６６の注湯位置から溶湯緩衝板６２までの溶湯６８落差
が大きいために注湯した溶湯６８中に多くの気泡が発生
し、このために酸化物７０の巻き込みが多くなる。ま
た、溶湯緩衝板６２の高さH2が射出スリーブ２４の高さ
H1の４／５を超えた場合、とりべ６６の注湯位置から溶
湯緩衝板６２までの溶湯６８落差が小さいために注湯し
た溶湯６８中に気泡の発生は少ないものの、溶湯緩衝板
６２と射出スリーブ２４上端面までの高さが小さく溶湯
６８を溢流しないように注湯するのが難しい。このた
め、射出スリーブ２４への溶湯６８の注湯前に溶湯緩衝
板６２の高さH2を射出スリーブ２４の高さH1の１／５〜
４／５望ましくは２／５〜３／５になるように位置する
のがよい。

【００１８】また、酸化物除去装置６０の材質はアルミ
ニウム合金やマグネシウム合金の溶湯に対して溶損しな
い例えば金属、非金属、あるいはその複合材が用いられ
る。本実施例では図３に示すように溶湯緩衝板６２と移
動軸６４を直交することに限定するものでなく、図９に
示すように溶湯緩衝板６２と移動軸６４の交差角度を射
出装置１３の傾転角度に合わせるようにしてもよい。な
お、符号５８は固定スリーブ、６５は金型スリーブ、６
６はとりべ、６７はゲート部、６９は溶湯緩衝板６２と
射出スリーブ２４間に設けられた環状の隙間を示す。

【００１９】以上のように構成された竪型射出装置の動
作を説明する。まず、型締シリンダ８によって可動プラ
テン７を前進させて金型１１、１２を型締した後、図２
に示すように傾転シリンダ４４のロッド５２を前進させ
て鎖線位置へ傾動させ、射出スリーブ２４へ図示しない
潤滑剤噴霧装置から潤滑剤を噴霧供給する。次いで、図
示しない把持装置で酸化物除去装置６０の移動軸６４を
把持した状態で射出スリーブ２４の軸方向に溶湯緩衝板
６２を下降させるとともにカバー６３を射出スリーブ２
４に係合させる。次いで、溶湯緩衝板６２と射出スリー
ブ２４間に環状の隙間６９を有するように位置させると
ともに、図４に示すように射出スリーブ２４内での溶湯
緩衝板６２の高さH2を射出スリーブ２４の高さH1の例え
ば２／５になるように位置させる。

【００２０】次いで、不活性ガス供給源（図示なし）よ
り不活性導入管６４ｂより中空部６４ｃ、下端部６４ａ
を介して射出スリーブ２４内へ不活性ガスを適量吹込ん
で空気と置換し、射出スリーブ２４内を不活性ガス雰囲
気にする（図４）。とりべ６６を傾転しながら図示しな
い溶湯保持炉から例えばアルミニウム合金溶湯６８を汲
上げた後射出スリーブ２４上で一旦溶湯６８落差の小さ
い溶湯緩衝板６２上へ静かに注湯を開始すると、溶湯６
８は環状の隙間６９から射出スリーブ２４の内壁面上を
整流となって流下し空気と置換されつつ少しづつ射出ス
リーブ２４内へ貯留される（図４）。溶湯６８が環状の
隙間６９から射出スリーブ２４の内へ流下する際には、
溶湯６８の渦流をできる限り緩慢にし、空気の巻き込み
を防止し、かつ溶湯６８中への配化物７０の巻き込みを
少なくする。

【００２１】引続き射出スリーブ２４内へ溶湯緩衝板６
２を介して溶湯６８を注湯すると、溶湯６８の湯面は少
しづつ漸増するとともに、射出スリーブ２４内の残留不
活性ガスも溶湯６９と置換されつつ環状の隙間６８から
排出される（図５）。射出スリーブ２４内へ貯留された
溶湯６８湯面が溶湯緩衝板６２へ漸近するに連れて溶湯
緩衝板６２が溶湯６８の湯面より絶えず上方に位置する
ように注意しながら溶湯緩衝板６２を上昇させる。射出
スリーブ２４への注湯完了直前に、溶湯緩衝板６２の上
昇を中止し、溶湯６８の湯面を溶湯緩衝板６２の上面よ
り若干上方へ位置させる（図６）。

【００２２】注湯が完了するととりべ６６は溶湯保持炉
へアルミニウム合金溶湯６８の汲上げに向う。一方、溶
湯緩衝板６２を射出スリーブ２４から引上げると、溶湯
緩衝板６２の上面に溶湯６８湯面に浮遊した酸化物７０
が付着し、このまま適宜な位置へ後退させる（図７）。
この後、溶湯緩衝板６２の上面に付着した酸化物７０
は、次工程にて衝突、振動、ガス（エアーを含む）ブロ
ーなどによって機械的に除去される（図８）。

【００２３】一方、射出スリーブ２４への注湯が完了す
ると傾転シリンダ４４のピストンロッド５２側に圧油を
導入して射出装置１３を起立させる。次いでシリンダ孔
３０に圧油を導入するとドッキングフレーム２２は所定
の速度で上昇を開始し、射出スリーブ２４を固定スリー
ブ５８に当接させる。さらに、ピストン２６のヘッド側
に圧油を導入してプランジャチップ３８を上昇させ溶湯
６８を金型スリーブ６５内へ上昇させる。最後に射出シ
リンダ２０へ圧油を導入してプランジャチップ３８をさ
らに上昇させてキャビティ１１ａ、１２ａ内へ溶湯６８
を充填させる。キャビティ１１ａ、１２ａ内へ溶湯６８
の凝固が終了した後は、射出プランジャ２０とドッキン
グフレーム２２を下降させ図２に示す鎖線位置に傾転す
るとともに、金型１１、１２を開いてキャビティ１１
ａ、１２ａ内の鋳造製品を取出すが、型開時に製品とビ
スケット７１を切断分離し、１サイクルを完了する。

【００２４】次に、前記した高圧鋳造法で得られた矩形
状平板の鋳造製品（１８×１００×２００ｍｍ）を縦横
に切断して２０個の試験片（１８×５０×２０ｍｍ）を
作り、各試験片に含有された酸化物７０量を測定し表１
のような結果を得た。

【００２５】なお、表１に示した高圧鋳造時の鋳造条件
および溶湯緩衝板６２の条件は次の通りである。 鋳造条件；ゲート速度 ５０．０mm／s 射出スリーブ内径 ８０mm（断面積A2＝５０．２mm²） A1／A2 ＝０．７７（−） 溶湯加圧力 ８００kgf／cm² 鋳造製品材質；ＡＣ４ＣＨ（Ｔ６） 溶湯緩衝板の条件；溶湯緩衝板 ７０mm（投影面積A1＝
３８．５mm²） プランジャチップ面からの高さ（H2） １２０mm プランジャチップ面から射出スリーブ上端までの長さ
（H1） ２１０mm H2／H1＝０．５７（−）

【００２６】

【表１】

【００２７】表１において、本発明に係る鋳造方法によ
って得られた鋳造製品中に混入する酸化物７０量は、従
来から行なわれているゲート６７部分に金網７４を装着
した場合（比較例１）と同等以上に少ないことがわか
る。一方、比較例３と４の場合では、ゲート６７部分に
金網を装着しない比較例２とほとんど変わらず鋳造製品
中に酸化物の混入量が多いことがわかった。また、鋳造
製品中に酸化物量が増加するにつれて引張り強さ（σ
B）や伸び率（δ）が小さくなる。

【００２８】なお、表１に記載した酸化物量（％）は次
のようにして算出した。酸化物量の観察に際して、各試
験片（１８×５０×２０ｍｍ）毎にノッチを入れて破断
面を形成し、その破断面を観察面とする。これら観察面
上に露出している酸化物のサイズを１ｍｍ以下、１〜２
ｍｍ、２〜３ｍｍ、３〜４ｍｍに分類しこれらのサイズ
範囲に入る酸化物の個数を目視にて観察し、下記の式に
て鋳造製品中に混入した酸化物の量を算出した。

【００２９】

【数１】

【００３０】ここで、Ｙは試験片２０個の総観察面積、
Ｘは鋳造製品中に混入する酸化物量（％）を示す。な
お、本実施例では横型締竪鋳込の場合について述べた
が、これに限定されず竪型締竪鋳込などその他の方法に
も用いられる。なお、酸化防止用ガスとしては不活性ガ
ス（N2ガス、アルゴンガス）および六弗化イオウガスが
あり、本実施例ではN2ガスを使用した場合について述べ
たが、これに限定されず炭酸ガス、および六弗化イオウ
ガス（金属マグネシウムの酸化物防止の場合に用いる）
などを用いてもよい。また、本実施例では射出スリーブ
２４内への酸化防止用ガス吹込時にカバー６３を取付け
た場合について述べたが、カバー６３を取付けなくても
よい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなように
本発明に係る酸化物混入量が少ない鋳造製品の鋳造方法
では、竪型射出スリーブ間で環状の隙間を有する溶湯緩
衝板を前記射出スリーブと同軸方向に上下動する中空状
の移動軸の先端部に固着し、前記射出スリーブ内の適宜
な高さに位置した状態で酸化防止用ガスを吹込み、次い
で射出スリーブの上方より溶湯緩衝板に向けて注湯した
後前記環状の隙間より流下させるとともに、溶湯の湯面
上昇速度に併せて前記溶湯緩衝板を上昇させるととも
に、注湯完了前に溶面を前記緩衝板より上方になるよう
に位置させて前記緩衝板上に残留した酸化物を前記緩衝
板と一体的に取出すようにしたことにより、酸化物の発
生が少なくなり、かつ溶湯金属中への酸化物の巻き込み
が防止できるため、従来の鋳造製品に比べきわめて品質
の優れた鋳造製品が得られる。また、ビスケット部に金
網が埋設されないため鋳造余剰材（ビスケット）を有効
に利用することができ、歩留りが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】竪鋳込型ダイカストマシンの正面図である。

【図２】竪型射出装置の縦断面図である。

【図３】酸化物除去装置の縦断面図である。

【図４】本発明の実施例に係る射出スリーブへの注湯状
態を示す説明図である。

【図５】本発明の実施例に係る射出スリーブへの注湯状
態を示す説明図である。

【図６】本発明の実施例に係る射出スリーブへの注湯状
態を示す説明図である。

【図７】本発明の実施例に係る射出スリーブへの注湯状
態を示す説明図である。

【図８】本発明の実施例に係る鋳造方法によって得られ
た酸化物の取出しを示す説明図である。

【図９】本発明に類似したその他の実施例である。

【図１０】従来のビスケットの正面図である。

【符号の説明】

３ 固定プラテン ４ エンドプラテン ５ タイロッド １０ トッグル機構 １１ 固定金型 １２ 可動金型 １１ａ、１２ａ キャビティ １３ 射出装置 １５ ビスケット部 ２０ 射出シリンダ ２２ ドッキングフレーム ２４ 射出スリーブ ３２ ドッキングラム ３８ プランジャチップ ４４ 傾転シリンダ ５８ 固定スリーブ ６０ 酸化物除去装置 ６２ 溶湯緩衝板 ６３ カバー ６４ 移動軸 ６４ａ 下端部 ６４ｃ 中空部 ６５ 金型スリーブ ６８ 溶湯 ６９ 環状の隙間 ７０ 酸化物 ７１ ビスケット ７４ 金網

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 竪型射出スリーブ間で環状の隙間を有す
   る溶湯緩衝板を前記射出スリーブと同軸方向に上下動す
   る中空状の移動軸の先端部に固着し、前記射出スリーブ
   内の適宜な高さに位置した状態で酸化防止用ガスを吹込
   み、次いで射出スリーブの上方より溶湯緩衝板に向けて
   注湯した後前記環状の隙間より流下させるとともに、溶
   湯の湯面上昇速度に併せて前記溶湯緩衝板を上昇させる
   とともに、注湯完了前に湯面を前記緩衝板より上方にな
   るように位置させて前記緩衝板上に残留した酸化物を前
   記緩衝板と一体的に取出すようにした酸化物混入量が少
   ない鋳造製品の製造方法。