JPH07314113A - 酸化物混入量が少ない鋳造品の製造方法 - 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
などの高圧鋳造時に製品内部へ酸化物混入量が少ない鋳
造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。とりべより一旦溶湯緩衝板に向って注湯し、溶面
の上昇に伴って溶湯緩衝板を上昇させ、注湯完了時に溶
湯緩衝板の下面側に残留する残留空気を、溶湯緩衝板の
端縁近傍に設けた残留空気排出管から排出する。

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
が少ない鋳造品の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１６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
など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
れる大径薄型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１６
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。このため良好な機械的性
質が得られていた。しかし、従来のビスケット７１は上
記のように大径部材７２と小径部材７３で一体形成され
ており、ゲート内固化物である小径部材７３には金網７
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などの高圧鋳
造時に製品内部へ酸化物混入量が少ない鋳造品の製造方
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
上下動する移動軸の先端部に固着した酸化物除去装置を
用い、前記射出スリーブ内の適宜な高さに位置した状態
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、注湯完了
時に湯面を前記溶湯緩衝板より上方になるように位置さ
せて前記溶湯緩衝板上に残留した酸化物を前記溶湯緩衝
板と一体的に取り出すようにした酸化物混入量が少ない
鋳造品の製造方法であって、端縁部の一部を起立させる
か、またはパイプを配設した溶湯緩衝板を用いて、給湯
時に前記溶湯緩衝板の下面側に残留した空気を溶湯上に
排出するようにした。

【０００７】

【作用】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るとともに、所定の高さに位置さ
せておく。次いで、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
ブ内へ貯留する際に溶湯緩衝板の下面側に逃げ場を失っ
た残留空気を排出管などを介してスムーズに溶湯上に排
出するようにしたので、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。

【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ないし図６は溶湯緩衝板に残留空気排
出手段を設けた構成図、図７ないし図１２は本発明の実
施例に係る射出スリーブへ注湯時に混入した酸化物の除
去方法を説明する図、図１３は溶湯緩衝板の下面側に残
留空気を有した状態を示す説明図、図１４は竪鋳込型ダ
イカストマシンの正面図、図１５は竪型射出装置の縦断
面図である。

【００１０】図１４および図１５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、鋼板や形鋼など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
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】符号６０は酸化物除去装置であり、溶湯緩
衝板６２、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にひねりなど
の乱流を発生することなく整流となって射出スリーブ２
４の内壁面を流下するようにするものである。溶湯緩衝
板６２の中心部と直交方向に移動軸６４の先端部が固着
され、また移動軸６４の他端部は例えば図示しないロボ
ットなどに把持した状態で射出スリーブ２４の軸芯方向
に上下移動可能な構成となっている。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〜
９５％、望ましくは７５〜９０％となるような径を有す
る平板を用いている。

【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％以下では、射出スリーブ
２４へ注湯された溶湯６８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落下する
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】また、図１に示す如く溶湯緩衝板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Ｈ
1 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６
８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、本実施例では溶湯緩衝板６２の端縁
部近傍に残留空気排出管８５または端縁部の一部を例え
ば３０〜６０度に起立させた起立部８７が配設された構
成となっている。

【００１９】注湯時に環状の隙間６９全体にわたり射出
スリーブ２４内に流入した溶湯６８により逃げ遅れた射
出スリーブ２４内の空気は図１３に示すように溶湯緩衝
板６２の下面６２ａに封じ込められた形になり、この封
じ込められた残留空気は残留空気排出管８５や起立部８
７を介して溶湯上に排出するように構成されている。

【００２０】この残留空気排出管８５または起立部８７
の配設位置は、溶湯緩衝板６２の中央部近傍より端縁部
近傍に配設することが好ましい。この理由は、注湯のた
めに射出装置１３を傾転させるとともに、この射出スリ
ーブ２４の軸芯に酸化物除去装置６０の移動軸６４の軸
芯を一致（同軸上に位置させる）するようにした状態下
で射出スリーブ２４へ注湯した場合、注湯時、溶湯６８
中に逃げ場を失って封じ込められた残留空気は図１３に
示すように溶湯緩衝板６２の左側端方向に移動すること
により前述した残留空気排出管８５または起立部８７を
介して溶湯上へ排出されるように構成されている。な
お、残留空気排出管８５の長さは注湯時に溶湯６８が入
らないような長さにすることが好ましい。

【００２１】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。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。

【００２２】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。本実施例では、溶湯緩衝板６２に円形状
の残留空気排出管８５を用いた場合について述べる。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１５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、図示しないロボッ
トなどの把持装置で酸化物除去装置６０の移動軸６４を
射出スリーブ２４と同軸上に位置するように把持した状
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、溶湯緩衝板６２と射出スリーブ２４間に均一な環
状の隙間６９を有するように位置させるとともに、図７
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 の例えば約２／
５になるように位置させる。次いで、とりべ６６によっ
て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上で傾転しながら
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６８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
７）。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、空気の巻込みを防止し、かつ溶湯６８中への酸
化物７０の巻込みも少なくする。

【００２３】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内の残留空
気も溶湯６８と置換されつつ環状の隙間６９から排出さ
れる（図８）

【００２４】しかしながら、とりべ６６から射出スリー
ブ２４内の溶湯緩衝板６２に向って注湯する際、注湯時
間を短くして酸化物７０の発生を少なくしようとして注
湯量を多くすると、注湯された溶湯６８が溶湯緩衝板６
２上で全体的に拡がり環状の隙間６９から流下しようと
して射出スリーブ２４内の残留空気は逃げ場を失い溶湯
緩衝板６２の下面６２ａ側に追い込まれることになる。

【００２５】このような現象によって溶湯緩衝板６２の
下面６２ａ側に追い込まれた残留空気を前述した残留空
気排出管８５からスムーズに湯面８０上へ排出するので
ある。

【００２６】もし、このような残留空気排出管８５を用
いない場合には、引続く射出スリーブ２４への注湯によ
り残留空気は溶湯６８により加熱・圧縮され、注湯量が
変化し隙間６９の一部が開口された時封じ込められた残
留空気は、隙間６９から流下する溶湯６８と向流接触し
ながら大気中へ放出されることになる。

【００２７】この残留空気は流下する溶湯６８との向流
接触の際気泡状態いわゆる比表面積の多い状態となるた
め、射出スリーブ２４内でも副次的な酸化物７０の生成
が促進されることになりやすい。本実施例ではこうした
現象を防止するために、溶湯緩衝板６２の端縁部に残留
空気排出管８５を少なくとも１つ（溶湯緩衝板６２の端
縁部から中心部に向う半径方向に複数個設けてもよい）
配設して溶湯緩衝板６２の下面６２ａ側に封じ込められ
た残留空気を容易に排出するのである（図９）。

【００２８】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６
２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。

【００２９】注湯が完了すると図１０に示すような湯面
８０と溶湯緩衝板６２が適宜な角度（この角度は射出装
置１３の傾転角度と同じとなる）で交差した状態とな
る。この場合、溶湯緩衝板６２の左側半分は酸化物７０
を捕捉したまま湯面８０上へ露出し、右側半分は溶湯６
８中に浸漬した状態を呈し、酸化物７０が湯面８０上に
浮遊したままであり未捕捉である。

【００３０】この後、溶湯緩衝板６２の上面に酸化物７
０を捕捉した状態で射出スリーブ２４から引上げ、この
まま適宜な位置へ後退させる（図１１）。

【００３１】こうして溶湯緩衝板６２上に捕捉された酸
化物７０を前記溶湯緩衝板６２と一体的に取り出し、適
宜な位置まで移動した状態下で溶湯緩衝板６２上に捕捉
された酸化物７０に例えば圧縮エア８１などを吹付けて
溶湯緩衝板６２上に付着、捕捉された酸化物７０を除去
するのである。

【００３２】酸化物７０を除去する場合、圧縮エア８１
を吹付けた場合について述べたが、酸化物７０を外部加
熱、振動、吸引あるいは掴むなどして除去してもよい
（図１２）。

【００３３】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１５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１
１ａ、１２ａ内の鋳造品を取出すが、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。

【００３４】なお、実施例では溶湯緩衝板６２に円形状
の残留空気排出管８５を用いた場合について述べたが、
図３や図５に示すような構造のものにしても同様の効果
が得られる。

【００３５】

【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
する移動軸の先端部に固着した酸化物除去装置を用い、
前記射出スリーブ内の適宜な高さに位置した状態で射出
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、注湯完了時に湯
面を前記溶湯緩衝板より上方になるように位置させて前
記溶湯緩衝板上に残留した酸化物を前記溶湯緩衝板と一
体的に取り出すようにした酸化物混入量が少ない鋳造品
の製造方法であって、端縁部の一部を起立させるか、ま
たはパイプを配設した溶湯緩衝板を用いて、給湯時に前
記溶湯緩衝板の下面側に残留した空気を溶湯上に排出す
るようにしたことにより、溶湯金属中への外気および酸
化物の巻込みおよび注湯中射出スリーブ内の残留空気に
よる副次的な酸化物の発生が防止できるため、従来の鋳
造品に比べきわめて品質の優れた鋳造品が得られる。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】本発明の一実施例を示し溶湯緩衝板に円形状の
残留空気排出管を設けた一部切断断面図である。

【図２】図１のＡ〜Ａからみた平面図である。

【図３】本発明のその他の実施例を示し溶湯緩衝板の端
縁部に残留空気排出用の起立部を設けた一部切断断面図
である。

【図４】図３のＢ〜Ｂからみた平面図である。

【図５】本発明のさらにその他の実施例を示し溶湯緩衝
板に半割状の残留空気排出管を設けた一部切断断面図で
ある。

【図６】図５のＣ〜Ｃからみた平面図である。

【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射出スリーブへの注湯状
態を示す説明図である。

【図９】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１０】本発明の実施例に係る溶湯緩衝板による酸化
物の除去方法を説明する図である。

【図１１】本発明の実施例に係る溶湯緩衝板による酸化
物の除去方法を説明する図である。

【図１２】溶湯緩衝板上に捕捉された酸化物を除去する
説明図である。

【図１３】溶湯緩衝板の下面側に残留空気を有した状態
を示す説明図である。

【図１４】竪鋳込型ダイカストマシンの正面図である。

【図１５】竪型射出装置の縦断面図である。

【図１６】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 ６４ 移動軸 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 ８０ 湯面 ８１ 圧縮エア ８５ 残留空気排出管 ８７ 起立部

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
   る移動軸の先端部に固着した酸化物除去装置を用い、前
   記射出スリーブ内の適宜な高さに位置した状態で射出ス
   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、注湯完了時に湯面
   を前記溶湯緩衝板より上方になるように位置させて前記
   溶湯緩衝板上に残留した酸化物を前記溶湯緩衝板と一体
   的に取り出すようにした酸化物混入量が少ない鋳造品の
   製造方法であって、端縁部の一部を起立させるか、また
   はパイプを配設した溶湯緩衝板を用いて、給湯時に前記
   溶湯緩衝板の下面側に残留した空気を溶湯上に排出する
   ようにしたことを特徴とする酸化物混入量が少ない鋳造
   品の製造方法。