JPH07509407A - 成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 孔を露出させる。第２に、注入金属の約５０％（すなわち、ランナーおよびゲー ト部のもの）は、各鋳物から再溶解のために取り除かれる必要があるため、コー ルドチャンバｈｐｄｃ法は一般に約３３％の効率しかない。さらに、付加的な鋳 造スクラップ率が５から１５％であるため、冷却ｈｐｄｃ法の効率は、材料利用 率において２５％を上回ることはめったになく、エネルギー利用率において２０ ％をかなり下回る。

有孔度を低下させるための解決法が幾つか提案されている。そのような解決法の 一つは、ガス取り込みを減少させる目的で、鋳造に先立ってグイ装置の排気を行 うことを含んでいる。しかしながら、鋳物は依然として、圧力が印加される点か ら離れた位置で冷え固まり、あるいは凝固し、それ故、凝固鋳物はランナーとワ ット内の金属の貯槽から供給され得ない。このため、鋳物中に収縮キャビティが 生じる。さらにある解決法では、ダイ装置からガスを取り除くために、液体金属 と自然に化合する酸素あるいは他の適切なガスでダイ装置をパージすることを提 案している。しかし、収縮キャビティは依然性じる。鋳造に先立って、鋳型は、 熱い金属と接触して蒸発する潤滑剤で噴霧される結果、ガスは依然として鋳型内 に残る。少し異なるアプローチは小型の第２ピストンによってワットに高圧を印 加することであるが、離れたところからの圧力印加とゲートにおける固化のせい で、鋳物中に孔が依然として存在する。

孔の量を制限しようとして、高圧ダイカストのための別のアプローチが考案され ている。それは、より正確には“スクィーズ鋳造と表される。スクィーズ鋳造は 、液体金属を外部高圧の作用下で固化する方法を示すのに用いられる用語である 。金属計量および金属移送への異なるアプローチと、鋳型内の金属に圧力を印加 する仕方とに基づいて、２つの異なるタイプのスクィーズ鋳造技術が進展してい る。これらの２つの異なる方法には、′直接”および“間接”スクィーズ鋳造と いう名前が与えられている。

直接スクィーズ鋳造においては、ダイ装置は、下側の雌キャビティと上側の雄パ ンチとからなる分離した鋳型である。パンチに対して十分な圧力が印加され、こ のパンチは、冷却の間、鋳物内にガス孔と収縮孔のいずれも発生しないように、 液体／固体混合物を圧縮するように動く。ゆえに、直接スクィーズ鋳造は、重力 ダイカスティングを閉塞型鍛造と組み合わせた混成プロセスである。

間接スクィーズ鋳造においては、液体金属は、冷却の間、小径のピストンによっ て密閉グイキャビティ内に注入され、その機構によって圧力が印加される。スク ィーズ圧力は、ピストンの寸法によって制限される。広面積の鋳物については、 鋳物の幾つかの薄い部分は局所的に冷え固められ、より遠隔の領域への圧力伝達 が妨げられ、したがって、孔の形成が許容される。間接スクィーズ鋳造の流行技 術は、鉛直と水平のいずれかの開口を有するダイ装置の中へ液体金属を鉛直注入 するものである。

スクィーズ鋳造は、高圧グイカスティングよりも極めて低レベルの有孔度を生成 することができ、それ故、両タイプの鋳造を組合せたものが望ましいであろう。

ｈｐｄｃ　（通常は横型装置）においては、ゲートが冷却または固化し、続いて グイ内の金属が低圧下で冷え固まるから、ワットとランナーは最大限まで加圧さ れる唯一の部品である。間接スクィーズ鋳造（縦型または横型装置）においては 、同じことが言えるが、ゲートが広く開きかつ幾何的に固定されているため、ワ ットとランナーへの加圧の程度は少ない。

本発明によれば、成形用キャビティを画成する成形用ブロックと、上記キャビテ ィに接続されピストンがその中をスライド可能なチャンバーとを備えた成形装置 において、上記チャンバーとキャビティの間に閉鎮手段が設けられ、上記閉鎖手 段は、上記ピストンが収縮位置にある間上記チャンバーの口が封止されて該チャ ンバーが溶融物質で充填されることのできる第１の位置から、上記ピストンが駆 動されたとき上記溶融物質が直接上記キャビティ内に射出されることのできる１ 以上の別の位置まで移動可能であることを特徴とする成形装置が提供される。

本発明の利点は、ピストンが、ランナーシステムと狭いゲートとを介してという よりは、むしろ直接に溶融物質に作用するので、有孔度レベルが減少する。とい うのは、上記ブロックへのゲートにおいて溶融物質の凝固は全くないかほとんど ないからである。

好ましくは、上記閉鎖手段は狭いオリフィスを形成するために上記チャンバーの 口から僅かに隔たった第２の位置まで移動することができ、ピストンが作動した ときに、溶融物質の細かいスプレーあるいはジェットあるいは膜が上記オリフィ スから押し出されて上記キャビティの内側表面に付着する。溶融物質をスプレー 状に導入するか、ジェット状に導入するか、あるいは膜状に導入するかは、使用 する物質に依存する。

溶融物質の最初の吹き付けは成形品に良好な表面品質を与える。

上記閉鎖手段は、溶融物質がより制限されずに上記キャビティ内に入ることので きる第３の収縮位置へと移動することができるのが好ましい。

また、上記閉鎖手段は、上記キャビティの壁の端から端までスライドするのが好 ましい。

また、上記閉鎖手段は、上記チャンバーの口に対向するキャビティの壁の端から 端までスライドするのが望ましい。

上記閉鎖手段を上記キャビティへの口に向かい合わせて置くことによって、対称 な配置となすことができ、これによって、上記閉鎖手段がほんの一部引っ込んだ ときに、規則的なスプレーパターンを作ることができる。

好ましくは、上記閉鎖手段が完全に引っ込められたとき、該閉鎖手段は上記キャ ビティの内側表面の一部を形成する。

好ましくは、上記閉鎖手段は、スリーブ内をスライド可能な柱である。

また、好ましくは、この装置は、金属の高圧ダイカストあるいは間接スクィーズ 鋳造に使用されるものである。

さらに、本発明は、成形用ブロックの口を閉じる工程と、上記成形用ブロックの 口に連結されたチャンバーに溶融金属を充填する工程と、上記口を開いて、上記 チャンバー内をスライド可能なピストンを動かすことによって上記溶融物質を直 接に射出する工程とを備えた物品成形方法を提供する。

好ましくは、上記ブロックへの口は、狭いオリフィスを画成するために部分的に 開くことができ、上記ピストンが操作されたとき、上記溶融物質の細かいスプレ ーあるいはジェットあるいは膜を上記オリフィスから押し出して上記キャビティ の内側表面に付着させる。

上記溶融物質が上記キャビティ内に、より制限されずに入ることのできるように 、上記口は上記ブロックに対してさらに開くことができるのが好ましい。

本発明の好適実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。図面中、図１はマ ルチキャビティ成形用ブロックの斜視図、図２は本発明の第１好適実施例による 閉位置おけるピストン／閉鎖手段手段構成に連結された図１のブロックの側面図 、図３は部分的に開いた状態の図２の構成の側面図、図４は完全に開いた状態に ある図２の構成の側面図、図５は図１の成形用ブロックによって製造された注型 品を示し、図６は本発明の成形装置を用いて鋳造され得る典型的なホイールセン ターを製造するために使用される成形用ブロックを示し、図７．８は図６の成形 用ブロックを備えた成形装置の第２好適実施例を示し、図９は単純な矩形板（シ ングルキャビティ）成形用ブロックの斜視図、図１０．１１は図９の成形用ブロ ックを備えた成形装置の第３好適実施例を示している。

図１は金属のダイカストに使用される成形用ブロック１を示している。このブロ ック１は、中央部分３ａと４つのレッグキャビティ３ｂを備えた成形用キャビテ ィ２を有する。中央部分３ａは、「ワット（ｗａｄ）Ｊあるいは「ビスケット」 として知られるものを形成し、キャビティ３ｂは４つの「レッグ（脚）」あるい は「クーポン」を形成することになる。明らかに、「クーポン」は、端部の要件 に応じていかなる形状にもなりつる。

図２はブロック１が、チャンバー５の中をスライドするピストン４に連結された ときの、側面図である。図２において、スリーブ８の中をスライド可能な柱６が 上記中央部分３ａを封止しており、ピストン４は完全に収縮している。この位置 において、チャンバー５は溶融金属で満たされる。

図３は上記柱６が部分的に引っ込んで環状のギャップつまりゲート７を形成した ときの構成を示している。ピストンは中央部分３ａに向けて押され、溶融金属の 細かいスプレーが上記４つのレッグキャビティ３ｂの内面を覆う。

図４は柱６が、上記部分３ａをクリアして該部分３ａの壁を形成するように完全 に引っ込んだところを示している。ピストン４は溶融金属を全て上記部分３ａと レッグキャビティ３ｂ内に注入するためにその終端位置まで押される。

図５は図１の成形用ブロックによって製造された鋳物を示している。中央の「ワ ットＪ９ａと、４つの「レッグＪ９ｂとがあり、上記レッグは略矩形であり、各 々が実質的に三角形状のランナー９ｃによって上記中央のワット９ａに連結され ている。

図６は本発明の成形装置によって製造される典型的なホイールセンターのための 成形用ブロックを示している。同じ番号は図１〜５におけるものと同様のものを 表している。図７．８はこのようなホイールセンターを作るのに適した成形装置 の構成を示している。図７において、ピストン４は完全に収縮し、柱は成形用キ ャビティ２をチャンバー５から封止する位置にある。

この実施例では、柱は、固定された内シリンダ−６ａとスライド可能な外シリン ダ−６ｂとを備える。上記外シリンダ−６ｂが引っ込められると、溶融金属が通 過することのできる狭いギャップつまりゲート７が形成される。このタイプの配 置構成は、たとえばホイールセンターを成形するのにおいて便利で、該センター における過剰の金属を避けることができる。

図９は単純な角板シングルキャビティ成形用ブロックを示している。図１０゜１ １はこの成形用ブロックを備えた成形装置の柱６とピストン４の作動前後におけ る状態を示している。

使用の際においては、中央部分３ａと幾つかのレッグキャビティ３ｂを備えた成 形用キャビティ２を満たすのに十分な量の液体合金が、射出スリーブ５内に、注 入され、あるいは、ポンプで押し出され、あるいはサイフオンで吸い上げられる 。ピストン４は収縮し、柱６は上記スリーブ５を中央部分３ａから閉鎖隔離する 位置にある。ピストン４が前進するに連れて、柱６はギャップつまりゲート７を 形成する位置まで移動する。上記液体合金は上記ゲート７を通って成形用キャビ ティ２内に高速で射出される。この第１の射出段階は、成形用キャビティ２を合 金スキンで被覆する。その合金スキンは滑らかな表面仕上げで固まり、細かい粒 子サイズを有する。続いて、柱６は別の位置まで引っ込められ、液体合金が、成 形用キャビティ２が合金で一杯になるまで、より広いゲートを通ってさらに射出 される。上記中央部分に形成された中央ワット３ａ上では、鋳造合金が固まるま で鋳造合金を効果的にスクィーズするピストン４によって、圧力が維持される。

鋳造物の有孔度を最小にするためには、成形用キャビティ２の周辺部（すなわち レッグキャビティ３ｂの先端部分）からその中央部分３ａまで温度勾配をつける ことが望ましい。合金の固体化は進行してい（ので、最も長い時間液体を維持し て鋳型のすみずみまで合金が供給されるようにするために、中央部分３ａが最も 熱くされる。このようにして製造されたホイールセンターは極めて質が高く、有 孔度も無視できるものである。

スリーブ５は多くの小さい金型キャビティの間に設置することができる。その場 合、柱６領域は、鋳物間に廃金属のワットを形成するが、ランナーシステムは減 少する。

柱６には、成形用キャビティ２から気体を排出するための溝を長手方向に加工す るのが好ましい。柱６が閉位置（例えば図２）にあるとき、これらの溝は、上記 中央部分３ａ内に開口して、空気や他の気体を排出させる。柱６が一部引っ込め られた（たとえば図３）とき、上記溝は、工具鋼製のスリーブ８によって囲まれ る。これは、液体金属が中央部分３ａから真空システム内にアクセスするのを妨 げる。

明らかなことであるが、完全に引っ込んだ位置が最終鋳物の厚さを決定する。

さらに、柱は図７，８に示されたような中実の円柱構造である必要はない。

一般に、柱は低膨張率の工具鋼または鉄−ニッケルまたは鉄−ニッケルーコバル ト合金で作られる。前面は、たとえば、ＡＩ！Ｏｓ／ＴｉＮの薄膜で塗膜するこ とができる。通常は、柱は工具鋼スリーブ８中をスライドする。さらに、熱を逃 がすと共に、柱とスリーブ間の分離を制限するために、銅合金のブツシュあるい をリングを柱６とスリーブ８との間に設けることができる。

それに代えて、他の高熱材料、たとえばサイアロン（５ｉａｌｏｎ）あるいは他 のセラミック等、を柱を作るために使用することができる。

アルミニウム合金について述べたが、本発明は、マグネシウムや他の合金、なら びに、固体／液体スラリー（流動鋳造（ｒｈｅｏｃａｓｔｉｎｇ）およびチキン 鋳造（ｔｈｉｘｏｃａｓｔｉｎｇ）　）と粒子金属母材複合材料を用いることが できる。

明らかに、本発明の成形装置は、溶融金属が成形用キャビティに入る前に部分的 に固まってしまう問題を克服でき、ピストン圧は、長いランナーシステムを介し て作用するというよりもむしろキャビティ内の液体に直接作用するので、スクィ ーズ鋳造の効果から利益を受ける。前述したように、本発明の成形装置は、最終 要件に適合するように多少の設計変更を行うだけで、ダイカスト装置（「冷チャ ンバー」と「熱チヤンバ−」）ならびに射出成形装置において使用できる。

「Ｉ９１ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成７年１月２３日切へ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内部に成形用キャビティ（２）を画成する成形用ブロック（１）と、上記キ ャビティ（２）に接続されピストン（４）がその中をスライド可能なチャンバー （５）とを備えた成形装置において、上記チャンバー（５）とキャビティ（２） の間に閉鎖手段（６）が設けられ、上記閉鎖手段は、上記ピストン（４）が収縮 位置にある間上記チャンバー（５）の口が封止されて該チャンバーが溶融物質で 充填されることのできる第１の位置から、上記ピストン（４）が駆動されたとき 上記溶融物質が直接上記キャビティ（２）内に射出されることのできる１以上の 別の位置まで移動可能であることを特徴とする成形装置。 ２．請求項１に記載の装置において、上記閉鎖手段（６）は狭いオリフィス（７ ）を形成するために上記チャンバー（５）の口から僅かに隔たった第２の位置ま で移動することができ、ピストンが作動したときに、溶融物質の細かいスプレー あるいはジェットあるいは膜を上記オリフィスから押し出して上記キャビティ（ ２）の内側表面に付着させるようになっていることを特徴とする装置。 ３．請求項１または請求項２に記載の装置において、上記閉鎖手段（６）は、溶 融物質がより制限されずに上記キャビティ（２）内に入ることのできる第３の引 っ込み位置へと移動することができることを特徴とする装置。 ４．請求項１乃至３のいずれか１つに記載の装置において、上記閉鎖手段（６） は上記キャビティ（２）の壁の端から端までスライドすることを特徴とする装置 。 ５．請求項４に記載の装置において、上記閉鎖手段（６）は、上記キャビティ（ ２）への上記チャンバー（５）の口に対向する該キャビティ（２）の壁の端から 端までライドすることを特徴とする装置。 ６．請求項４または請求項５に記載の装置において、上記閉鎖手段（６）が完全 に引っ込められたとき、該閉鎖手段は上記キャビティ（２）の内側表面の一部を 形成することを特徴とする装置。 ７．請求項１乃至６のいずれか１つに記載の装置において、上記閉鎖手段（６） はスリーブ（８）内をスライド可能な柱であることを特徴とする装置。 ８．請求項１乃至７のいずれか１つに記載の装置において、金属の高圧ダイカス トあるいは間接スクイーズ鋳造に使用される装置。 ９．実質的に明細書に記載され添付の図面に示された成形装置。 １０．成形用ブロック（１）の口を閉じる工程と、上記成形用ブロック（１）の 口に連結されたチャンバー（５）に溶融金属を充填する工程と、 上記口を上記ブロック（１）に対して開いて、上記チャンバー（５）内をスライ ド可能なピストン（４）を動かすことによって上記溶融物質を直接に射出する工 程とを備えた物品成形方法。 １１．請求項１０に記載の方法において、上記ブロック（１）の口は、狭いオリ フィス（７）を画成するために部分的に開くことができ、上記ピストン（４）が 操作されたとき、上記溶融物質の細かいスプレーあるいはジェットあるいは膜を 上記オリフィス（７）から押し出して上記キャビティ（２）の内側表面に付着さ せることを特徴とする方法。 １２．請求項１０または請求項１１に記載の方法において、上記溶融物質が上記 キャビティ（２）内に、より制限されずに入ることのできるように、上記口は上 記ブロックに対してさらに開くことができる方法。 １３．実質的に明細書に記載され添付の図面に示された物品成形方法。