JPH0780619A - 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】 （修正有） 【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２４内に上下動可能な多段
状に設けた溶湯緩衝板６２，６３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６６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下
部溶湯緩衝板６３を上昇させ、注湯完了直に溶面を下部
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８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８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射出スリーブの上方より多段
状に設けた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
て前記多段状溶湯緩衝板を上昇させ、注湯完了前に湯面
を前記上部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】射出スリーブ内に挿入した多段状の溶湯緩衝板
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
旦落差の小さい上部溶湯緩衝板上へ落下した後、上部溶
湯緩衝板と射出スリーブの環状の隙間を通って前記上部
溶湯緩衝板とスリーブ底部間とで落差の小さい下部溶湯
緩衝板間に流下するとともに、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落差の小さい
多段緩衝板を経由しながら落下するため、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上部
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ないし図６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７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】符号６０は酸化物除去装置であり、上部溶
湯緩衝板６２、下部溶湯緩衝板６３および移動軸６４か
ら構成されている。上部溶湯緩衝板６２と下部溶湯緩衝
板６３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２
４の内壁面を流下するようにするものである。上部溶湯
緩衝板６２の中心部を移動軸６４が貫通するとともに直
交方向に固着されている。また、溶湯緩衝板６３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の上方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
動可能な構成となっている。本実施例では上部溶湯緩衝
板６２と下部溶湯緩衝板６３は同一径としたが、上部溶
湯緩衝板６２を下部溶湯緩衝板６３より大きくしてもよ
いし、逆に小さくしてもよい。本実施例では上部溶湯緩
衝板６２および下部溶湯緩衝板６３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】上部溶湯緩衝板６２および下部溶湯緩衝板
６３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、上部溶湯緩衝板６２および下部溶湯緩衝板６
３の投影面積Ａ₁ が射出スリーブ２４の断面積Ａ₂ の９
５％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】図３に示すように上部溶湯緩衝板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 の約１／３が望ましく、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落差が小さくなり、上部溶湯緩衝板
６２と下部溶湯緩衝板６３の高さＨ₃ が高くなるととも
に、下部溶湯緩衝板６３と射出スリーブ底部（プランジ
ャチップ３８の頂部）の高さＨ₄ が高くなって、落下途
中注湯した溶湯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。このため射出スリ
ーブ２４への溶湯６８の注湯前にとりべ６６、上部溶湯
緩衝板６２、下部溶湯緩衝板６３および射出スリーブ底
部間の高さを望ましくは射出スリーブ２４の高さＨ₁ の
約１／３になるように位置するのがよい。

【００１８】また、上部溶湯緩衝板６２の高さＨ₂ （射
出スリーブ２４の上端面と上部溶湯緩衝板６２の上面高
さ）が射出スリーブ２４の高さＨ₁ の３／５を越えた場
合、とりべ６６の注湯位置から上部溶湯緩衝板６２まで
の溶湯６８落差Ｈ₂ が大きいために、上部溶湯緩衝板６
２と下部溶湯緩衝板６３の高さＨ₃ が低くなるととも
に、下部溶湯緩衝板６３と射出スリーブ底部（プランジ
ャチップ３８の頂部）の高さＨ₄ が低くなり、とりべ６
６の注湯位置から上部溶湯緩衝板６２までの溶湯６８落
差Ｈ₂ が小さいために上部溶湯緩衝板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２
４への溶湯６８の注湯前に溶湯緩衝板６２の高さＨ ₂ を
射出スリーブ２４の高さＨ₁ の１／５〜３／５望ましく
は２／５または１／３になるように位置するのがよい。

【００１９】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に示すように上下部溶湯緩衝板６
２、６３と移動軸６４を直交することに限定するもので
なく、図７に示すように上下部溶湯緩衝板６２、６３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、６６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。

【００２０】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、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３に示すように射出スリーブ２４内での上部溶湯緩衝
板６２の高さＨ₂および下部溶湯緩衝板６３の高さＨ₃
を射出スリーブ２４の高さＨ₁ の例えば約１／３になる
ように位置させる。

【００２１】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３）。溶湯６
８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中への配化物７０の巻
込みも少なくする。

【００２２】引続き射出スリーブ２４内へ上下部溶湯緩
衝板６２、６３を介して溶湯６８を注湯すると、溶湯６
８の湯面は少しづつ漸増するとともに、射出スリーブ２
４内の残留空気も溶湯６８と置換されつつ環状の隙間６
９から排出される（図４）。射出スリーブ２４内へ貯留
された溶湯６８湯面が下部溶湯緩衝板６３へ漸近するに
連れて上部溶湯緩衝板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上部溶湯緩衝板６２
を上昇させる。射出スリーブ２４への注湯完了直前に、
上下部溶湯緩衝板６２、６３の上昇を中止し、溶湯６８
の湯面を上部溶湯緩衝板６２の上面より若干上方へ位置
させる（図５）。

【００２３】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、上下
部溶湯緩衝板６２、６３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６）。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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】なお、表１に示した高圧鋳造時の鋳造条件
および上下部溶湯緩衝板６２、６３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； ○上部溶湯緩衝板 ７０mm（投影面積Ａ₁＝３８．５m
m²） プランジャチップ面からの高さ（Ｈ₃＋Ｈ₄） １４０mm （Ｈ₃＋Ｈ₄）／Ｈ₁＝０．６（−） ○下部溶湯緩衝板 ７０mm（投影面積Ａ₂＝３８．５m
m²） プランジャチップ面からの高さ（Ｈ₄） ７０mm Ｈ₄／Ｈ₁＝０．３（−） 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

【００２７】

【表１】

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】

【数１】

【００３１】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。また、本実施例では射出スリーブ高さを
２段式とした上下部溶融緩衝板６２、６３で約１／３づ
つに分割した高さにしたが、３段式にしてもよい。

【００３２】

【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
位置した状態で射出スリーブの上方より多段状に設けた
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多段
状溶湯緩衝板を上昇させ、注湯完了前に湯面を前記上部
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、溶湯金属中への外気および酸化物の巻込
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】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鋳込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７】本発明に類似したその他の実施例である。

【図８】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 上部溶湯緩衝板 ６３ 下部溶湯緩衝板 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

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、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多段状
   に設けた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
   前記多段状溶湯緩衝板を上昇させ、注湯完了前に湯面を
   前記上部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。