JPH10328804A - ダイカスト機用射出スリーブ、ダイカスト機用ブッシュおよびそれらを用いたダイカスト機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属溶湯との接触面を有する射出スリーブお
よびブッシュにおいて、金属溶湯に対する耐溶損性や耐
磨耗性を長期間にわたって維持することを実現した上
で、湯じわや凝固相の巻込み等の欠陥の発生を抑制す
る。 【解決手段】 ダイカスト機用射出スリーブ６の注湯口
８を含む注湯受け部６ａを、熱伝導率が25W/m K 以上の
第１の金属材料で構成し、かつ残余の部分（加圧シリン
ダ部６ｂ）を熱伝導率が20W/m K 以下の第２の金属材料
で構成する。あるいは、ダイカスト機用ブッシュ５の湯
口が残るキャビティ近傍部（ブッシュ先端部）５ａを、
熱伝導率が25W/m K 以上の第１の金属材料で構成し、か
つ残余の部分（スリーブ近傍部５ｂ）を熱伝導率が20W/
m K 以下の第２の金属材料で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイカスト機用の
射出スリーブ、ブッシュおよびそれらを用いたダイカス
ト機に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ａｌ等の軽金属材料からなるダイカスト
製品は、射出スリーブに設けられた注湯口から注湯され
た金属溶湯を、射出スリーブおよびブッシュを介して一
対の金型により形成されたキャビティ内に、プランジャ
で圧力充填することによって作製される。このようなダ
イカスト製品の作製に用いられるダイカスト機において
は、金属溶湯と接触する射出スリーブやブッシュ等の構
成材料として、一般にＳＫＤ６１工具鋼が用いられてい
る。

【０００３】上述したＳＫＤ６１工具鋼からなる射出ス
リーブやブッシュは、そのままではＡｌ系金属溶湯等と
接触する内径側表面が比較的短時間で浸食されてしまう
ため、金属溶湯との接触面に窒化処理を施すことが一般
的である。この窒化処理によって、ＳＫＤ６１工具鋼の
表層部分には厚さ約50〜 200μm 程度の鉄やクロム等の
窒化物を含む窒化層が形成され、金属溶湯との反応が抑
制される。

【０００４】しかし、射出スリーブやブッシュは例えば
923K以上というような金属溶湯と接触するために、射出
スリーブやブッシュの内壁温度は容易に873K以上とな
り、窒化層の窒素拡散が促進されて窒化層の分解が進行
する。その結果、射出スリーブやブッシュの内壁面は金
属溶湯により徐々に浸食され、耐溶損性を長期間にわた
って維持することができないという問題が生じている。
また、窒化処理に代えて浸炭処理を施すことも検討され
ているが、通常の浸炭処理では基材全体に炭素が拡散し
てしまい、金属溶湯との反応を抑えられるような炭化物
層を形成することはできない。

【０００５】また、射出スリーブやブッシュには、プラ
ンジャチップとの摺動に対する耐磨耗性が要求される
が、従来の窒化処理を施したＳＫＤ６１工具鋼では表層
部分に窒化層が存在する初期段階においては良好な耐磨
耗性を示すものの、上述した内壁温度の上昇に伴う窒化
層の分解により硬度が低下すると、磨耗が急激に進行し
てしまうという問題がある。

【０００６】上記したような耐溶損性や耐磨耗性の低下
に対して、射出スリーブやブッシュの外周を水冷する方
式が提案されている（例えば実公平 1-23660号公報参
照）。このような水冷方式を適用したダイカスト機によ
れば、耐溶損性や耐磨耗性の低下は抑制されるものの、
溶湯温度の低下を招くことから、湯じわや凝固相の巻込
み（破断チル相）による強度低下等の欠陥が生じやすく
なってしまう。

【０００７】特に、近年のダイカスト製品は、自動車の
駆動部品や制動部品等においてますます高品質が要求さ
れるようになってきており、このため例えば射出速度を
低速度化してガスの巻込み等を抑制している。この射出
速度の低速度化は、例えば射出スリーブ内での金属溶湯
の温度低下を招くことから、射出スリーブやブッシュの
保温性の向上が求められているが、上記した水冷方式の
ダイカスト機はこのような要望に反するものであり、ダ
イカスト製品の品質が一層損われてしまうという問題を
招くことになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ダイ
カスト機の射出スリーブやブッシュにおいては、金属溶
湯に対する良好な耐溶損性や耐磨耗性を長期間にわたっ
て維持すると共に、湯じわや凝固相の巻込み等の欠陥の
発生を抑制することが求められている。耐溶損性や耐磨
耗性の低下に対しては、射出スリーブやブッシュの外周
を水冷する方式が有効であるものの、この水冷方式は金
属溶湯の温度をより一層低下させるために、湯じわや凝
固相の巻込み等は逆に発生しやすくなってしまう。

【０００９】このようなことから、耐溶損性や耐磨耗性
を長期間にわたって維持することを可能にした上で、湯
じわや凝固相の巻込み等の欠陥発生を抑制し得る保温性
をもたせたダイカスト機の射出スリーブやブッシュが求
められている。

【００１０】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、金属溶湯に対する耐溶損性や耐磨耗
性を長期間にわたって維持することを実現した上で、湯
じわや凝固相の巻込み等の欠陥の発生を抑制することを
可能にしたダイカスト機用の射出スリーブおよびブッシ
ュを提供することを目的としており、さらにはそれらを
用いることによって、装置の長期信頼性を高めると共
に、ダイカスト製品の品質向上を図ったダイカスト機を
提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のダイカスト機用
射出スリーブは、請求項１に記載したように、注湯口を
有し、前記注湯口から注湯された金属溶湯の注湯受け部
と、前記金属溶湯をキャビティを形成する金型内に加圧
充填する加圧シリンダ部とを具備するダイカスト機用の
射出スリーブであって、前記注湯口を含む前記注湯受け
部を熱伝導率が25W/m K 以上の第１の金属材料で構成
し、かつ残余の部分を熱伝導率が20W/m K以下の第２の
金属材料で構成したことを特徴としている。このダイカ
スト機用射出スリーブは、さらに請求項２に記載したよ
うに、前記第１の金属材料で構成した前記注湯受け部の
周囲のみに、冷却手段が設置されていることを特徴とし
ている。

【００１２】本発明のダイカスト機用ブッシュは、請求
項３に記載したように、金型により形成されたキャビテ
ィと接続するように、前記金型内にはめ込まれるダイカ
スト機用のブッシュであって、前記キャビティ近傍部分
を熱伝導率が25W/m K 以上の第１の金属材料で構成し、
かつ残余の部分を熱伝導率が20W/m K 以下の第２の金属
材料で構成したことを特徴としている。このダイカスト
機用ブッシュは、さらに請求項４に記載したように、前
記第１の金属材料で構成した前記キャビティ近傍部分の
周囲のみに、冷却手段が設置されていることを特徴とし
ている。

【００１３】本発明のダイカスト機用ブッシュ一体型射
出スリーブは、請求項５に記載したように、注湯口を有
し、前記注湯口から注湯された金属溶湯の注湯受け部
と、一部がキャビティを形成する金型内にはめ込まれる
と共に、前記金属溶湯を金型内に加圧充填する加圧シリ
ンダ部と、前記加圧シリンダ部の先端に位置し、前記キ
ャビティと接続するように、前記金型内にはめ込まれる
ブッシュ先端部とを具備するダイカスト機用のブッシュ
一体型射出スリーブであって、前記注湯口を含む前記注
湯受け部および前記ブッシュ先端部を熱伝導率が25W/m
K 以上の第１の金属材料で構成し、かつ残余の部分を熱
伝導率が20W/m K 以下の第２の金属材料で構成したこと
を特徴としている。このダイカスト機用ブッシュ一体型
射出スリーブは、さらに請求項６に記載したように、前
記第１の金属材料で構成した前記注湯受け部および前記
ブッシュ先端部の周囲のみに、冷却手段が設置されてい
ることを特徴としている。

【００１４】本発明における第１のダイカスト機は、請
求項７に記載したように、キャビティを形成する一対の
金型と、前記一対の金型のうち固定金型にはめ込まれた
ブッシュと、前記ブッシュに接続され、注湯受けおよび
加圧シリンダを兼ねる射出スリーブと、前記射出スリー
ブ内に注湯された金属溶湯を前記キャビティ内に圧力充
填するプランジャと、前記プランジャの駆動機構とを具
備するダイカスト機において、前記射出スリーブは上記
した本発明のダイカスト機用射出スリーブからなること
を特徴としている。また、第２のダイカスト機は、請求
項８に記載したように、前記ブッシュは上記した本発明
のダイカスト機用ブッシュからなることを特徴としてい
る。

【００１５】さらに、本発明における第３のダイカスト
機は、請求項９に記載したように、キャビティを形成す
る一対の金型と、前記一対の金型のうち固定金型にはめ
込まれるブッシュ先端部、一部が前記固定金型にはめ込
まれる加圧シリンダ部および注湯口を備える注湯受け部
を有するブッシュ一体型射出スリーブと、前記ブッシュ
一体型射出スリーブ内に注湯された金属溶湯を前記キャ
ビティ内に圧力充填するプランジャと、前記プランジャ
の駆動機構とを具備するダイカスト機において、前記ブ
ッシュ一体型射出スリーブは上記した本発明のダイカス
ト機用ブッシュ一体型射出スリーブからなることを特徴
としている。

【００１６】ダイカスト機においては、金属溶湯の流れ
や圧力が射出スリーブやブッシュ全体で均一ではなく、
射出サイクルの進行と共に特に高温度に加熱されていく
部分が 2か所存在することを見出した。一つは、射出ス
リーブの注湯口の下側であり、高温度の金属溶湯はまず
この部分にあたって流れていくため、注湯口の下側はホ
ットスポットとなる。もう一つは、プランジャーチップ
により金属溶湯が高圧で押し込められるブッシュの先端
部、すなわちキャビティ近傍部分である。圧力によって
金属溶湯との熱移動が促進されるため、ブッシュ先端部
もホットスポットとなる。このブッシュ先端部のホット
スポット化は溶損を促進するだけでなく、生産性も低下
させている。すなわち、ブッシュ先端部は製品の湯口が
残る部分であり、高温度になると湯口の凝固時間が増大
して生産性が低下してしまう。

【００１７】上記したような射出スリーブの注湯口近傍
部分とブッシュ先端部のホットスポット化に対して、本
発明においては、ホットスポットとなる射出スリーブの
注湯口を含む注湯受け部、およびブッシュの先端部すな
わちキャビティ近傍部分を、熱伝導率が25W/m K 以上と
いう良熱伝導性の第１の金属材料で構成し、これらの部
分の放熱性を高めている。特に、これら射出スリーブの
注湯受け部やブッシュの先端部の周囲に冷却手段を設置
することによって、これらの部分の温度制御が容易とな
り、ホットスポットの形成を防ぐことが可能となる。そ
して、これら以外の部分については、熱伝導率が20W/m
K 以下という低熱伝導性の第２の金属材料で構成してい
るため、金属溶湯の温度低下が抑制される。

【００１８】このように、射出スリーブの注湯受け部や
ブッシュの先端部の熱伝導性を向上させ、さらにはそれ
らの周囲のみを冷却して、ホットスポットの形成を防止
することによって、射出スリーブやブッシュの内壁面の
窒化層等の分解が抑制されて、耐溶損性や耐磨耗性を長
期間にわたって維持することが可能となると同時に、他
の部分の保温性を高めることにより、湯じわ、湯回り不
良、凝固相の巻込み等による欠陥の発生を抑制すること
が可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。

【００２０】図１は本発明の一実施形態によるダイカス
ト機の概略構成を示す図であり、図２はその要部を拡大
して示す断面図である。これらの図において、１は可動
型２と固定型３とで一対の金型であり、この一対の金型
１によりキャビティ４が形成される。固定型３内には、
ブッシュ５がキャビティ４と接続するようにはめ込まれ
ている。また、ブッシュ５には射出スリーブ６が接続さ
れており、この射出スリーブ６はプラテン７によって支
持されている。

【００２１】射出スリーブ６には注湯口８が設けられて
おり、この注湯口８からＡｌ系金属溶湯等の金属溶湯が
注湯される。射出スリーブ６内には、プランジャチップ
９が移動可能に配置されており、プランジャチップ９に
は油圧シリンダ１０等のプランジャ駆動機構により駆動
されるプランジャロッド１１が連結されている。注湯口
８から注湯された金属溶湯は、油圧シリンダ１０を動作
させることによって、プランジャチップ９により射出ス
リーブ６内およびブッシュ５内を介してキャビティ４内
に加圧充填される。

【００２２】可動型２は、油圧シリンダ１２等の型移動
機構により移動可能とされている。この可動型２を所定
方向に移動させることによって、キャビティ４内に作製
されたダイカスト製品は固定された押出しロッド１３に
より金型１から排出される。上述したようなダイカスト
機において、まず内壁面が金属溶湯との接触面となる射
出スリーブ６は、図３に示すように、注湯口８およびそ
の直下の部分を含み、注湯口８から注湯された金属溶湯
を受ける注湯受け部６ａと、注湯口８から注湯された金
属溶湯をプランジャチップ９でキャビティ４内に加圧充
填する際の通路となる加圧シリンダ部６ｂとを有してい
る。

【００２３】ここで、注湯口８およびその直下部分を含
む注湯受け部６ａは、前述したように高温度の金属溶湯
がまず初めにあたる部分であるため、射出サイクルの進
行と共に特に高温度に加熱されていく部分である。従っ
て、この注湯受け部６ａは熱伝導率が25W/m K 以上の良
熱伝導性の第１の金属材料で構成されている。さらに、
注湯受け部６ａの周囲のみに冷却手段１４が設置されて
いる。冷却手段１４としては、例えば水冷機構等が用い
られ、具体的には冷却水の通路を有する水冷ジャケット
等が使用される。注湯受け部６ａは特に耐溶損性が求め
られるため、その内壁面に窒化処理や硼化処理等の表面
処理を施して使用される。耐溶損性等を向上させる表面
処理に代えて、予め金属窒化物、金属酸化物、金属硼化
物、金属炭化物、これらの複合化合物等を析出分散また
は粒子分散させた金属材料等を使用することも可能であ
る。

【００２４】注湯受け部６ａを熱伝導率が25W/m K 以上
の良熱伝導性金属材料で構成することによって、例えば
冷却手段１４による冷却効果が十分に得られ、注湯受け
部６ａの温度制御が容易となることから、注湯受け部６
ａのホットスポット化を防止することができる。従っ
て、注湯受け部６ａの内壁面の窒化層等の耐溶損層兼耐
磨耗層の分解が抑制され、射出スリーブ６の耐溶損性や
耐磨耗性を長期間にわたって維持することが可能とな
る。注湯受け部６ａの熱伝導率が25W/m K 未満である
と、十分な熱伝導性（放熱性）を発揮させることができ
ず、例えば冷却手段１４による冷却効果を十分に得るこ
とができない。注湯受け部６ａの熱伝導率は30W/m K 以
上であることがさらに好ましい。

【００２５】一方、注湯受け部６ａを除く金属溶湯の通
路となる部分は、注湯受け部６ａに比べて高温度にはな
りにくく、逆に溶湯温度の低下を抑制することによっ
て、湯じわ、湯回り不良、凝固相の巻込み等による欠陥
の発生を防ぐ必要がある部分である。従って、注湯受け
部６ａを除く残余の部分、すなわち加圧シリンダ部６ｂ
は、熱伝導率が20W/m K 以下の低熱伝導性の第２の金属
材料で構成されている。加圧シリンダ部６ｂには、必ず
しも耐溶損性を向上させるための窒化処理や硼化処理等
を施す必要はないが、プランジャチップ９との摺動に対
する耐磨耗性等を向上させる上で、注湯受け部６ａと同
様な表面処理を施したり、あるいはそれと同等の効果が
得られる金属材料を使用することが好ましい。

【００２６】加圧シリンダ部６ｂを熱伝導率が20W/m K
以下の低熱伝導性金属材料で構成することによって、こ
の金属溶湯の通路となる部分の保温性が高まり、注湯口
８から注湯された金属溶湯のキャビティ４内に加圧充填
されるまでの間の温度低下が抑制される。従って、金属
溶湯の凝固等に伴う凝固相の巻込みや湯流れの阻害に起
因する湯じわ、湯回り不良等といった不具合の発生を防
止することが可能となる。加圧シリンダ部６ｂの熱伝導
率が20W/m K を超えると、保温性が不足して溶湯温度の
低下抑制効果を十分に得ることができない。加圧シリン
ダ部６ｂの熱伝導率は16W/m K 以下であることがさらに
好ましい。

【００２７】上記したような熱伝導率が25W/m K 以上の
良熱伝導性金属材料（第１の金属材料）で構成した注湯
受け部６ａと、熱伝導率が20W/m K 以下の低熱伝導性金
属材料（第２の金属材料）で構成した加圧シリンダ部６
ｂとを、例えば嵌め合い精度で組み合せることによっ
て、射出スリーブ６が構成されている。そして、上述し
たように射出スリーブ６の各部６ａ、６ｂを、それらに
対する要求特性に応じた熱伝導率を有する金属材料で別
個に構成することによって、ホットスポットの形成を防
止して、耐溶損性や耐磨耗性を長期間にわたって維持す
ることが可能となると同時に、湯じわ、湯回り不良、凝
固相の巻込み等による欠陥の発生を抑制することが可能
となる。

【００２８】また、内壁面が金属溶湯との接触面となる
ブッシュ５は、図２および図４に示すように、キャビテ
ィ４と接続されるキャビティ近傍部分５ａと、射出スリ
ーブ６と接続されるスリーブ近傍部分５ｂとに大別する
ことができる。ここで、ブッシュ５のキャビティ近傍部
分５ａ、すなわちブッシュ先端部は、前述したように圧
力により金属溶湯との熱移動が促進されるため、射出ス
リーブ６の注湯受け部６ａと同様に、射出サイクルの進
行と共に特に高温度に加熱されていく部分である。従っ
て、このキャビティ近傍部分５ａは熱伝導率が25W/m K
以上の良熱伝導性の第１の金属材料で構成されている。
さらに、キャビティ近傍部分５ａの周囲のみに冷却手段
１５が設置されている。冷却手段１５の具体的構成は冷
却手段１４と同様である。

【００２９】良熱伝導性金属材料で構成するキャビティ
近傍部分（ブッシュ先端部）５ａは、金属溶湯を加圧充
填した後にブッシュ５内に残存する湯口の長さに相当す
る部分とする。このような部分を熱伝導率が25W/m K 以
上の良熱伝導性金属材料で構成することによって、例え
ば冷却手段１５による冷却効果が十分に得られ、温度制
御が容易となることから、製品の湯口が残るキャビティ
近傍部分５ａのホットスポット化を防止することができ
る。このキャビティ近傍部分５ａの温度制御は、ブッシ
ュ５の耐溶損性や耐磨耗性を長期間にわたって維持する
ことを可能にするだけでなく、湯口の凝固時間の短縮化
に繋がるため、生産性を向上させることが可能となる。
キャビティ近傍部分５ａの熱伝導率は30W/m K 以上であ
ることがさらに好ましい。

【００３０】一方、キャビティ近傍部分５ａを除く金属
溶湯の通路となる部分は、湯口が残るキャビティ近傍部
分５ａに比べて高温度にはなりにくく、逆に溶湯温度の
低下を抑制することによって、湯じわ、湯回り不良、凝
固相の巻込み等による欠陥の発生を防ぐ必要がある部分
である。従って、湯口が残るキャビティ近傍部分５ａを
除く残余の部分、すなわちスリーブ近傍部分５ｂは、熱
伝導率が20W/m K 以下の低熱伝導性の第２の金属材料で
構成されている。

【００３１】スリーブ近傍部分５ｂを熱伝導率が20W/m
K 以下の低熱伝導性金属材料で構成することによって、
この金属溶湯の通路となる部分の保温性が高まり、金属
溶湯の温度低下が抑制される。従って、金属溶湯の凝固
等に伴う凝固相の巻込みや湯流れの阻害に起因する湯じ
わ、湯回り不良等といった不具合の発生を防止すること
が可能となる。スリーブ近傍部分５ｂの熱伝導率は16W/
m K 以下であることがさらに好ましい。

【００３２】なお、ブッシュ５の内壁面には、必ずしも
耐溶損性等を向上させるための窒化処理や硼化処理等を
施す必要はないが、耐溶損性や耐磨耗性を向上させる上
で、射出スリーブ６と同様に窒化処理や硼化処理等の表
面処理を施したり、あるいはそれと同等の効果を示す金
属材料を使用することが好ましい。

【００３３】上記したような熱伝導率が25W/m K 以上の
良熱伝導性金属材料（第１の金属材料）で構成したキャ
ビティ近傍部分５ａと、熱伝導率が20W/m K 以下の低熱
伝導性金属材料（第２の金属材料）で構成したスリーブ
近傍部分５ｂとを、例えば嵌め合い精度で組み合せるこ
とによって、ブッシュ５が構成されている。そして、ブ
ッシュ５の各部６ａ、６ｂを、それらに対する要求特性
に応じた熱伝導率を有する金属材料で構成することによ
って、ホットスポットの形成を防止して、耐溶損性や耐
磨耗性を長期間にわたって維持することが可能となると
共に、ダイカスト製品の生産性の向上を図ることがで
き、それと同時に湯じわ、湯回り不良、凝固相の巻込み
等による欠陥の発生を抑制することが可能となる。

【００３４】上述した射出スリーブ６やブッシュ５の各
部は、それぞれ上記した熱伝導率を満足する金属材料で
構成すればよいが、特に鋳鉄や鋳鋼等のＦｅ基合金が機
械的強度や耐磨耗性等の点から好ましく用いられる。こ
れらうち、射出スリーブ６の注湯受け部６ａおよびブッ
シュ５のキャビティ近傍部分５ａの構成材料には、熱伝
導率が25W/m K 以上の各種のＦｅ基合金等を用いること
ができるが、特に熱伝導率が25W/m K 以上であると共
に、耐熱衝撃性に優れるＳＫＤ６１工具鋼に代表される
熱間工具鋼を使用することが好ましい。例えば、Ｃ0.40
重量% 、Ｓｉ 1.0重量% 、Ｍｎ 0.2重量% 、Ｃｒ 5.0重
量% 、Ｍｏ 1.2重量% 、Ｖ 0.9重量% 、Ｐ0.01重量% 、
Ｓ0.01重量% 、残部Ｆｅの合金組成を有するＳＫＤ６１
工具鋼は、熱伝導率が約31W/m K 、熱膨張係数（室温か
ら623K）が約11×10^-6/K、硬さ（ビッカース硬さ）が約
460Hvというような特性を有している。

【００３５】一方、射出スリーブ６の加圧シリンダ部６
ｂやブッシュ５のスリーブ近傍部分５ｂの構成材料に
は、熱伝導率が20W/m K 以下の各種のＦｅ基合金等を用
いることができるが、例えばＳＫＤ６１工具鋼からなる
注湯受け部６ａやキャビティ近傍部分５ａとの熱膨張量
の差に基く変形や割れ、さらにはプランジャチップ９と
のかじり等を防止する上で、20W/m K 以下の熱伝導率に
加えて、室温から623Kの範囲の熱膨張係数が10〜15×10
^-6/Kの範囲であるＦｅ基合金等を使用することが好まし
い。

【００３６】ここで、熱伝導率が20W/m K 以下のＦｅ基
合金としては、オーステナイト系ステンレス鋼が知られ
ているが、これは熱膨張係数が18×10^-6/Kと高いため、
例えばＮｉおよびＣｏから選ばれる少なくとも 1種を 5
〜45重量% 程度の範囲で含有する低熱伝導・低熱膨張Ｆ
ｅ基合金を用いることが好ましい。このようなＦｅ基合
金としては、インバー合金（Ｆｅ-36wt%Ｎｉ）、スーパ
ーインバー合金（Ｆｅ-31wt%Ｎｉ -5wt%Ｃｏ）、コバー
ル合金（Ｆｅ-29wt%Ｎｉ-17wt%Ｃｏ）、42アロイ（Ｆｅ
-42wt%Ｎｉ）等も知られているが、機械的強度や耐磨耗
性、さらには作製の容易さ等から低熱伝導・低熱膨張鋳
鉄が特に好ましく用いられる。

【００３７】低熱伝導・低熱膨張鋳鉄の具体例として
は、 0.1〜 1.0重量% のＣ、 3.0〜7.0重量% のＳｉ、
5.0〜15.0重量% のＮｉ、 8重量% 以下のＣｒ、 1.0重
量%以下のＭｎ、 1.0重量% 以下のＭｇおよびＣａから
選ばれる少なくとも 1種、4重量% 以下のＭｏ、Ｎｂ、
Τｉ、Ｖ、Ｗ、ΤａおよびＺｒから選ばれる少なくとも
1種を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋳
鉄が挙げられる。このような組成を満足する鋳鉄は、オ
ーステナイト相間にマルテンサイト相を出現させた組
織、もしくはマルテンサイト相主体の組織となり、20W/
m K 以下の低熱伝導性を満足する上に、ＳＫＤ６１工具
鋼とほぼ同等の10〜12×10^-6/Kの熱膨張係数（室温から
623Kの範囲）を有している。また、硬さはビッカース硬
さで 500〜 600Hvであり、耐磨耗性にも優れている。窒
化処理や硼化処理に関しても、ＳＫＤ６１工具鋼とほぼ
同様な効果を得ることができる。

【００３８】上記した低熱伝導・低熱膨張鋳鉄におい
て、Ｎｉは低熱伝導性および低熱膨張性を付与する成分
であり、Ｎｉ含有量が 5.0重量% 未満あるいは15重量%
を超えると、いずれも熱伝導率や熱膨張係数の低減効果
を十分に得ることができない。ＣｒはＮｉ量やＣ量との
兼ね合いにもよるが、Ｆｅ基合金の低熱伝導化や低熱膨
張化等に寄与し、このような効果を得る上でその含有量
は 8.0重量% 以下とすることが好ましい。Ｓｉは酸素濃
度の低減、流動性の改善等に寄与すると共に、Ｆｅ基合
金の低熱伝導化や低熱膨張化にも寄与する成分である。
Ｓｉの含有量が7.0重量% を超えるとＳｉ化合物を多量
に形成して、これらの特性を低下させるため、Ｓｉ含有
量は 7重量% 以下とすることが好ましい。

【００３９】Ｃ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａは鋳鉄の基礎成分で
ある。Ｃは一般鋳鉄並みの鋳造性と切削加工性を付与す
る成分であり、Ｃの含有量が 1.0重量% を超えると強度
の低下を招く。Ｍｎは脱酸剤や耐食性向上成分として機
能するが、Ｍｎの含有量が1.0重量% を超えると熱膨張
係数が増大するため、Ｍｎの含有量は 1.0重量% 以下と
することが好ましい。ＭｇやＣａは黒鉛を球状化する成
分であり、これらの含有量が 1.0重量% を超えると低熱
膨張性が損われると共に加工性の低下を招くことにな
る。

【００４０】なお、上述した実施形態のダイカスト機に
おいては、射出スリーブ６とブッシュ５それぞれに、本
発明のダイカスト機用射出スリーブおよびダイカスト機
用ブッシュを用いた場合について説明したが、一方のみ
を本発明のダイカスト機用射出スリーブまたはダイカス
ト機用ブッシュとした場合においても、使用部品に応じ
た効果を得ることができる。

【００４１】次に、本発明のダイカスト機の他の実施形
態について、図５の要部断面図を参照して説明する。な
お、ダイカスト機の全体構成については図１と同様であ
る。図５に要部断面を示すこの実施形態のダイカスト機
において、射出スリーブ１６は図６に示すように、通常
の射出スリーブ（例えば前述した実施形態で示した射出
スリーブ６）と同様なスリーブ部１６ａに加えて、固定
型３内にはめ込まれるブッシュ部１６ｂを有している。
すなわち、この実施形態における射出スリーブ１６は、
ブッシュ一体型の射出スリーブである。

【００４２】スリーブ部１６ａは、注湯口８およびその
直下の部分を含む注湯受け部１７と、金属溶湯をプラン
ジャチップ９でキャビティ４内に加圧充填する際の通路
となる加圧シリンダ部１８とを有しており、この加圧シ
リンダ部１８はブッシュ部１６ｂの一部を含む形状とさ
れている。すなわち、この実施形態のブッシュ一体型の
射出スリーブ１６における加圧シリンダ部１８は、前述
した実施形態の射出スリーブ６の加圧シリンダ部６ｂと
ブッシュ５のスリーブ近傍部分５ｂとを一体化した形状
を有しており、その先にブッシュ先端部１９、すなわち
前述した実施形態のブッシュ５におけるキャビティ近傍
部分が設けられている。

【００４３】上記したブッシュ一体型射出スリーブ１６
においても、射出サイクルの進行と共に特に高温度に加
熱されていく部分は、注湯口８およびその直下部分を含
む注湯受け部１７と、ブッシュ部１６ｂのうち製品の湯
口が残るブッシュ先端部１９（キャビティ近傍部分）で
ある。従って、この注湯受け部１７とブッシュ先端部１
９は、熱伝導率が25W/m K 以上の良熱伝導性の第１の金
属材料で構成されており、さらにそれらの周囲のみに冷
却手段２０、２１が設置されている。

【００４４】なお、熱伝導率が25W/m K 以上の良熱伝導
性金属材料の具体例は、前述した通りである。また、ブ
ッシュ先端部１９は、前述した実施形態と同様に、ブッ
シュ部１６ｂ内に残存する湯口の長さに相当する部分と
する。さらに、少なくとも注湯受け部１７の内壁面に
は、耐溶損性や耐磨耗性を向上させる上で、前述した実
施形態の射出スリーブ６と同様な窒化処理や硼化処理等
の表面処理を施したり、またそれと同等の効果を有する
金属材料が用いられる。

【００４５】一方、注湯受け部１７とブッシュ先端部１
９を除く金属溶湯の通路となる部分は、それらに比べて
高温度にはなりにくく、逆に溶湯温度の低下を抑制する
ことが必要な部分である。従って、注湯受け部１７およ
びブッシュ先端部（キャビティ近傍部分）１９を除く残
余の部分、すなわち加圧シリンダ部１８は、熱伝導率が
20W/m K 以下の低熱伝導性の第２の金属材料で構成され
ている。この加圧シリンダ部１８に対しても、耐磨耗性
等を向上させる上で、窒化処理や硼化処理等の表面処理
等を施すことが好ましい。なお、熱伝導率が20W/m K 以
下の低熱伝導性金属材料の具体例は、前述した通りであ
る。

【００４６】上記したような熱伝導率が25W/m K 以上の
良熱伝導性金属材料で構成した注湯受け部１７と、熱伝
導率が20W/m K 以下の低熱伝導性金属材料で構成した加
圧シリンダ部１８と、熱伝導率が25W/m K 以上の良熱伝
導性金属材料で構成したブッシュ先端部１９とを、例え
ば嵌め合い精度で組み合せることによって、ブッシュ一
体型射出スリーブ１６が構成されている。

【００４７】このようなブッシュ一体型射出スリーブ１
６においても、前述した実施形態と同様に、注湯受け部
１７およびブッシュ先端部１９におけるホットスポット
の形成を防止して、耐溶損性や耐磨耗性を長期間にわた
って維持することが可能となると共に、ダイカスト製品
の生産性の向上を図ることができ、それと同時に湯じ
わ、湯回り不良、凝固相の巻込み等による欠陥の発生を
抑制することが可能となる。

【００４８】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００４９】実施例１ まず、表１に合金組成を示すＦｅ基合金（低熱伝導・低
熱膨張鋳鉄）を高周波溶解炉で溶解した。

【００５０】

【表１】 上記した低熱伝導・低熱膨張鋳鉄は、熱伝導率が約15W/
m K であり、また熱膨張係数（常温〜623K）は11×10_-6
/Kである。回転数1500rpm で回転させた遠心鋳造装置を
用いて、上記した低熱伝導・低熱膨張鋳鉄の溶湯を鋳込
んで、円筒状の鋳造部品を作製した。この鋳造素材を図
３に示した円筒状の加圧シリンダ部６ｂの形状に加工
し、これに熱処理と窒化処理を施した後、最終仕上げ加
工を行って、加圧シリンダ部６ｂを得た。

【００５１】一方、図３に示した注湯受け部６ａはＳＫ
Ｄ６１工具鋼で作製し、熱処理と窒化処理を施した後、
最終仕上げ加工を行った。これら加圧シリンダ部６ｂと
注湯受け部６ａとを嵌め合い精度で組み合せ、さらに注
湯受け部６ａの外周に炭素鋼で作製した水冷ジャケット
（１４）を焼きばめと溶接で設置して、この実施例の射
出スリーブ６を得た。この射出スリーブ６を後述する特
性評価に供した。

【００５２】実施例２ 実施例１で用いた低熱伝導・低熱膨張鋳鉄を用いて、ま
ず遠心鋳造法で鋳造素材を作製した。この鋳造素材を図
４に示したスリーブ近傍部分５ｂの形状に加工し、これ
に熱処理と窒化処理を施した後、最終仕上げ加工を行っ
て、スリーブ近傍部分５ｂを得た。

【００５３】一方、図４に示したキャビティ近傍部分５
ａはＳＫＤ６１工具鋼で作製し、熱処理と窒化処理を施
した後、最終仕上げ加工を行った。これらスリーブ近傍
部分５ｂとキャビティ近傍部分５ａとを嵌め合い精度で
組み合せ、さらにキャビティ近傍部分５ａの外周に炭素
鋼で作製した水冷ジャケット（１５）を焼きばめと溶接
で設置して、この実施例のブッシュ５を得た。このブッ
シュ５を後述する特性評価に供した。

【００５４】実施例３ 実施例１で用いた低熱伝導・低熱膨張鋳鉄を用いて、ま
ず遠心鋳造法で鋳造素材を作製した。この鋳造素材を図
６に示した加圧シリンダ部１８の形状に加工して、これ
に熱処理と窒化処理を施した後、最終仕上げ加工を行っ
て、ブッシュ一体型射出スリーブの加圧シリンダ部１８
を得た。

【００５５】一方、図６に示した注湯受け部１７および
ブッシュ先端部１９は、それぞれＳＫＤ６１工具鋼で作
製し、熱処理と窒化処理を施した後、最終仕上げ加工を
行った。これら注湯受け部１７、加圧シリンダ部１８お
よびブッシュ先端部１９を嵌め合い精度で組み合せ、さ
らに注湯受け部１７とブッシュ先端部１９の外周に炭素
鋼で作製した水冷ジャケット（２０，２１）を焼きばめ
と溶接で設置して、この実施例のブッシュ一体型射出ス
リーブ１６を得た。このブッシュ一体型射出スリーブ１
６を後述する特性評価に供した。

【００５６】上記した実施例１〜３の各ダイカスト機部
品を以下の要領でダイカスト機に組み込み、これらをＡ
ｌ合金からなるダイカスト製品の実生産ラインに供し
て、スリーブ寿命（ショット数）、製品の不良発生率
（歩留り）、サイクルタイムをそれぞれ測定、評価し
た。その結果を表２に示す。表２に示す各実験条件は、
以下の通りである。

【００５７】実験条件１は、射出スリーブに実施例１で
作製した射出スリーブ６を用いると共に、全体をＳＫＤ
６１工具鋼（窒化処理材）で作製したブッシュ（水冷
有）を用いたダイカスト機によるものである。実験条件
２は、射出スリーブに実施例１で作製した射出スリーブ
６を用いると共に、ブッシュに実施例２で作製したブッ
シュ５を用いたダイカスト機によるものである。実験条
件３は、実施例３で作製したブッシュ一体型射出スリー
ブ１６を用いたダイカスト機によるものである。実験条
件４〜６は、本発明との比較例として実施したものであ
る。実験条件４は、全体をＳＫＤ６１工具鋼（窒化処理
材）で作製した射出スリーブを水冷せずに用いると共
に、全体をＳＫＤ６１工具鋼（窒化処理材）で作製した
ブッシュを水冷して用いたダイカスト機によるものであ
る。実験条件５は、全体をＳＫＤ６１工具鋼（窒化処理
材）で作製した射出スリーブを水冷して用いると共に、
全体をＳＫＤ６１工具鋼（窒化処理材）で作製したブッ
シュを水冷して用いたダイカスト機によるものである。
実験条件６は、全体を表１に合金組成を示した低熱伝導
・低熱膨張鋳鉄で作製した射出スリーブを水冷せずに用
いると共に、全体を表１に合金組成を示した低熱伝導・
低熱膨張鋳鉄で作製したブッシュを水冷して用いたダイ
カスト機によるものである。

【００５８】

【表２】 表２の実験条件４、５の結果比較から明らかなように、
ＳＫＤ６１材スリーブを水冷することによって、スリー
ブ寿命は改善されるものの、製品歩留りは低下する。ま
た、実験条件６の結果からは、低熱伝導・低熱膨張鋳鉄
でスリーブおよびブッシュを作製することにより、製品
歩留りは向上するものの、スリーブ寿命およびサイクル
タイムは大幅に低下することが分かる。

【００５９】これらに対して、実験条件１、２、３の結
果から明らかなように、本発明の射出スリーブおよびブ
ッシュを使用することによって、製品歩留りを向上させ
た上で、スリーブ寿命を改善することができ、またサイ
クルタイムについても水冷したＳＫＤ６１材ブッシュに
近い値を確保することができる。さらに、本発明の射出
スリーブおよびブッシュを同時に使用することによっ
て、溶湯温度の低下をさらに抑制できることから、より
一層製品歩留りを向上させることができる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のダイキャ
スト機用スリーブおよびダイキャスト機用ブッシュによ
れば、特に高温となる部分の耐溶損性等を高めているた
め、耐溶損性および耐磨耗性を長期間にわたって維持す
ることが可能となると同時に、溶湯温度の低下が抑制さ
れるため、凝固層の巻込みや湯じわ等の欠陥の発生を抑
制することが可能となる。このような本発明のダイキャ
スト機用スリーブやダイキャスト機用ブッシュを用いた
ダイキャスト機によれば、高信頼性の下でかつ低コスト
で、高品質のダイキャスト製品を作製することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態によるダイキャスト機の
概略構成を一部断面で示す図である。

【図２】 図１に示すダイキャスト機の要部を拡大して
示す断面図である。

【図３】 図１に示すダイキャスト機で用いた射出スリ
ーブの構成を示す断面図である。

【図４】 図１に示すダイキャスト機で用いたブッシュ
の構成を示す断面図である。

【図５】 本発明の他の実施形態によるダイキャスト機
の要部を拡大して示す断面図である。

【図６】 図５に示すダイキャスト機で用いたブッシュ
一体型射出スリーブの構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１………一対の金型 ４………キャビティ ５………ブッシュ ５ａ……第１の金属材料で構成したキャビティ近傍部分 ５ｂ……第２の金属材料で構成したスリーブ近傍部分 ６………射出スリーブ ６ａ……第１の金属材料で構成した注湯受け部 ６ｂ……第２の金属材料で構成した加圧シリンダ部 ８………注湯口 １４、１５、２０、２１……冷却手段 １６……ブッシュ一体型射出スリーブ １６ａ…スリーブ部 １６ｂ…ブッシュ部 １７……第１の金属材料で構成した注湯受け部 １８……第２の金属材料で構成した加圧シリンダ部 １９……第１の金属材料で構成したブッシュ先端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢田 雅人 三重県三重郡朝日町縄生2121 株式会社東 芝三重工場内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 注湯口を有し、前記注湯口から注湯され
   た金属溶湯の注湯受け部と、前記金属溶湯をキャビティ
   を形成する金型内に加圧充填する加圧シリンダ部とを具
   備するダイカスト機用の射出スリーブであって、 前記注湯口を含む前記注湯受け部を熱伝導率が25W/m K
   以上の第１の金属材料で構成し、かつ残余の部分を熱伝
   導率が20W/m K 以下の第２の金属材料で構成したことを
   特徴とするダイカスト機用射出スリーブ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のダイカスト機用射出スリ
   ーブにおいて、 前記第１の金属材料で構成した前記注湯受け部の周囲の
   みに、冷却手段が設置されていることを特徴とするダイ
   カスト機用射出スリーブ。
3. 【請求項３】 金型により形成されたキャビティと接続
   するように、前記金型内にはめ込まれるダイカスト機用
   のブッシュであって、 前記キャビティ近傍部分を熱伝導率が25W/m K 以上の第
   １の金属材料で構成し、かつ残余の部分を熱伝導率が20
   W/m K 以下の第２の金属材料で構成したことを特徴とす
   るダイカスト機用ブッシュ。
4. 【請求項４】 請求項３記載のダイカスト機用ブッシュ
   において、 前記第１の金属材料で構成した前記キャビティ近傍部分
   の周囲のみに、冷却手段が設置されていることを特徴と
   するダイカスト機用ブッシュ。
5. 【請求項５】 注湯口を有し、前記注湯口から注湯され
   た金属溶湯の注湯受け部と、一部がキャビティを形成す
   る金型内にはめ込まれると共に、前記金属溶湯を金型内
   に加圧充填する加圧シリンダ部と、前記加圧シリンダ部
   の先端に位置し、前記キャビティと接続するように、前
   記金型内にはめ込まれるブッシュ先端部とを具備するダ
   イカスト機用のブッシュ一体型射出スリーブであって、 前記注湯口を含む前記注湯受け部および前記ブッシュ先
   端部を熱伝導率が25W/m K 以上の第１の金属材料で構成
   し、かつ残余の部分を熱伝導率が20W/m K 以下の第２の
   金属材料で構成したことを特徴とするダイカスト機用ブ
   ッシュ一体型射出スリーブ。
6. 【請求項６】 請求項５記載のダイカスト機用ブッシュ
   一体型射出スリーブにおいて、 前記第１の金属材料で構成した前記注湯受け部および前
   記ブッシュ先端部の周囲のみに、冷却手段が設置されて
   いることを特徴とするダイカスト機用ブッシュ一体型射
   出スリーブ。
7. 【請求項７】 キャビティを形成する一対の金型と、前
   記一対の金型のうち固定金型にはめ込まれたブッシュ
   と、前記ブッシュに接続され、注湯受けおよび加圧シリ
   ンダを兼ねる射出スリーブと、前記射出スリーブ内に注
   湯された金属溶湯を前記キャビティ内に圧力充填するプ
   ランジャと、前記プランジャの駆動機構とを具備するダ
   イカスト機において、 前記射出スリーブは、請求項１記載のダイカスト機用射
   出スリーブからなることを特徴とするダイカスト機。
8. 【請求項８】 キャビティを形成する一対の金型と、前
   記一対の金型のうち固定金型にはめ込まれたブッシュ
   と、前記ブッシュに接続され、注湯受けおよび加圧シリ
   ンダを兼ねる射出スリーブと、前記射出スリーブ内に注
   湯された金属溶湯を前記キャビティ内に圧力充填するプ
   ランジャと、前記プランジャの駆動機構とを具備するダ
   イカスト機において、 前記ブッシュは、請求項３記載のダイカスト機用ブッシ
   ュからなることを特徴とするダイカスト機。
9. 【請求項９】 キャビティを形成する一対の金型と、前
   記一対の金型のうち固定金型にはめ込まれるブッシュ先
   端部、一部が前記固定金型にはめ込まれる加圧シリンダ
   部および注湯口を備える注湯受け部を有するブッシュ一
   体型射出スリーブと、前記ブッシュ一体型射出スリーブ
   内に注湯された金属溶湯を前記キャビティ内に圧力充填
   するプランジャと、前記プランジャの駆動機構とを具備
   するダイカスト機において、 前記ブッシュ一体型射出スリーブは、請求項５記載のダ
   イカスト機用ブッシュ一体型射出スリーブからなること
   を特徴とするダイカスト機。