JPS599263B2 - ダイカスト方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は縦形ダイカスト方法および装置の改良に関する
ものである。

従来の一般的なダイカスト方法および装置は２個の金型
の合わせ面が垂直に配置されており、前記金型のキャビ
テイに溶解金属即ち溶湯を鋳入するショットシリンダは
水平に配置されていた。

かかる装置においてはショットシリンダ内に注入された
溶湯はショットシリンダ内壁の底部に長く拡がった状態
に置かれている。

しかして溶湯の表面には金属酸化物とか非金属化合物の
異物が浮上しており、かつシリンダ内をプランジャが前
進するとシリンダ内の空気を巻き込むので高速かつ高圧
射出を行う必要があった。

さらに上記の異物も溶湯内に混入する恐れがある。

これらの気泡や異物はショットシリンダ内の溶湯の上方
に集まり溶湯とともにランナを通ってキャビテイに注入
され凝固する。

従って鋳造された製品は材質の強度に劣り良質の製品が
得られなかった。

さらに異物は溶湯に比較して高稠度のためキャビテイ細
部に停留して宕湯の流れを阻害して、製品の表面の鋳じ
わや亀列を生じ成形不良の原因となっていた。

またシリンダ内に広がった溶湯は冷却が早く進行し、鉄
系或いは銅系合金のように融点の高い合金においては、
キャビテイ内の湯廻り不良や鋳巣の発生の原因となるは
かりでなく甚だしい場合は成形不可能となる。

これらの理由により射出シリンダを傾斜させたり縦形の
ダイカストが提案されている。

しかしながら前者の方法ではショットシリンダ内に溶湯
を注入したときに、溶湯が金型キャビテイ内に流入しな
いようにするためショットシリンダの金型への接続口は
比較的下方にしている。

このためキャビテイの上方への啓湯の流入状態が悪く大
きな金型は使用できなかった。

またシリンダ内に注入された心湯は水平形に比べれば良
好ではあるが、なお相当に広がっているため、冷却が早
く、かつシリンダの熱分布が均一でないため鉄系金属と
か銅系金属等の高融点金属を鋳造する場合には問題があ
った。

さらに金型の取付け取外し時には装置を水平にする必要
があり、装置が複雑でコストが高くなる欠点があった。

後者である縦形の１例として米国特許第 ３，４ ４ ３，６ ２ ８号があるが、この例におい
てはショットシリンダ上部の開口部が注湯口になっテイ
るため、注湯時にはピストンをショットシリンダから抜
き出さねばならない。

このためピストンの移動距離が長くなり、サイクルタイ
ムが伸びることになる。

またピストンの移動距離が長いことは、注湯終了後射出
までの時間がかかり溶湯が冷却するので特に高融点金属
の鋳造には不利である。

そして抜き出したピストンをショットシリンダに円滑に
挿入するにはピストンの移動精度が高くなるので機構が
複雑になる。

さらに上方の金型を移動金型にしたため型締機構が上部
にあるので、注湯時に自動給湯が困難であった。

また注湯口がショットシリンダの上端にあるので注湯口
から底面までの距離が長く、特に高融点金属にあっては
熱衝撃が大きくなって寿命を短くする等の欠点を有して
いた。

本発明はかかる欠点を除去したものでその目的とする所
は、ショットシリンダに溶湯を注入したとき心湯の空気
に接する面積を小さくして、溶湯の保温性を高め高融点
金属の鋳造を良好ならしめるとともに、溶湯中の異物を
上方に溜めてキャビテイ内に混入しないようにしたダイ
カスト方法および装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、ショツ］・シリンダと金型の接続
部を任意の位置に設けることを可能にして金型キャビテ
イへの湯の廻りを良好にし、かつショットシリンダ入江
湯のとき溶湯を受ける下プランジャを注湯の初は上方に
おき次いで注湯とともに下方へ移動させてショットシリ
ンダと下プランジャの熱衝撃を緩和させその寿命を伸ば
すようにしたダイカスト方法および装置を提供すること
にある。

さらに本発明の他の目的は、ショットシリンダ内の溶湯
を金型キャビテイに圧送する上プランジャの移動距離を
短かくして鋳造のサイクルタイムを縮めて生産性を高め
るとともに、移動距離の短いことと常にショットシリン
ダ内に挿入させていることにより機構を簡単にしコスト
を低くしたダイカスト方法および装置を提供することに
ある。

さらに本発明の他の目的は、型締機構を下金型に設ける
ことにより溶湯の自動給湯を容易ならしめたダイカスト
方法および装置を提供することにある。

本発明の他の目的は以下に述べる詳細な説明によって明
らかにされる。

以下本発明の詳構を一実施例である第１図について説明
する。

第１図は縦断面図で固定ダイプレ−１− １ １は図示
していない機枠に直接取付け・られるか或いはクイバー
等により取付けられ上金型１２を固着している。

１３は移動ダイプレートでトグル或いは直圧式等の既存
の型締機構（図示せず）により上下方向に定められた距
離を移動し、ブロック１４を介して下金型１５を固着し
ている。

しかして両金型１２および１５はそれらを閉じ合せたと
きキャビテイ１６とランナー１γを形成している。

上金型１２のほぼ中央部にはスリーブ１８が挿入されて
おり、固定ダイプレート１１には支持筒１９を介してス
リーブ１８と同内径かつ同軸的に中間スリーブ２０およ
び上端スリーブ２１が挿入されている。

なおスリーブ１８、中間スリーブ２０および上端スリー
ブ２１の３者を綜合して以下ショットシリンダ２２と呼
ぶことにする。

ショットシリンダ２２は上端の蓋２３により固定ダイプ
レート１１および上金型１２に固着され、かつ内部には
上プランジャ２４が上下方向に摺動するようになってい
る。

しかして」二フ゜ランジャ２４は最上昇位置にあるとき
でもショットシリンダ２２内にあるように構成されてい
るので、駆動源である図示していない油圧シリンダに簡
単な継手で連結されている。

ここでショットシリンダ２２の構成の詳細について述べ
ると、上端スリーブ２１は単に上プランジャ２４を案内
するものであり、射出時に溶湯による内圧は加わらない
ので機械的強度は殆んど要求されない。

しかして図に示すようにショットシリンダ２２の軸心に
対し３０°ないし１５０°の角度をなし電熱線２６によ
り保温されかつ溶湯の付着防止および保温のため溶湯と
の濡れ性が悪く熱伝導率の小さいセラミックス又はその
コーテング等の表面処理をした材料からなり、上端スリ
ーブ２１への開口部を上端スリーブ２１の下端付近に設
けたホッパ形状の注湯口２５が取付けられており、注湯
時には溶湯に接する。

従って上端スリーブ２１は溶湯との反応性を少なくして
溶湯が付着しないようにするとともに、耐摩耗性に勝れ
た材料或いはそれらの目的に適合するコーテング等の表
面処理をした材料から製作されている。

具体的にはＺｒＢ２，ＢＮ，Ｓｌ３Ｎ４，ＴＩＢ２等の
セラミックスおよびそれらのコーテング又は耐火、耐熱
金属に窒化、硼化等の表面処理をした材料である。

宕湯の最大注入量は図においてＡで示した位置即ち上端
スリーブ２１と中間スリーブ２０の境目付近であるから
、中間スリーブ２０には射出時に内圧が作用するが、こ
の場合の内圧はキャビテイ１６内に溶湯を充填するため
の流れ抵抗により発生する比較的低い圧力のみであるか
ら、上端スリーブ２１と同様高い機械的強度は要求され
ない。

従って中間スリーブ２０は熱伝導度が低く耐摩耗性があ
りかつ酔湯との濡れ性の悪い材質で、上端スリーブ２１
とほぼ同様な材料で製作される。

スリーブ１８は最も条件のきびしい部分でこれに要求さ
れる特性は、上記した中間スリーブ２０および上端スリ
ーブ２１と同様に耐摩耗性に勝れ溶湯との反応が少なく
、かつ熱伝導性が低くて保温性の良いことが望まれる。

その他岩湯がキャビテイ１６に充満した後、良質のダイ
カスト製品を得るため注入時より高い増圧を啓湯に付加
するので機械的強度も要求される。

これらの理由によりスリーブ１８の材料としては、耐熱
耐火金属に表面処理を施したもので具体的には、Ｈ１３
に代表される熱間工具鋼とか、ハステロイ、インコネル
およびニモニツク等のＮｉ基超合金、ＨＳ−２５等のＣ
ｏ基超合金、アンビロイの名で知られているＷ基超合金
、Ｔ＋ Ｍｏ合金であるＴＭおよびそれにＺｒを添加
したＴＺＭ等の耐火超合金、さらにそれを窒化或いは硼
化した材料が使用される。

なお上端スリーブ２１と蓋２３の内周には軸方向に沿っ
て複数個の空気抜としての溝４２が設けられ、注湯時に
宕湯が吹き返すのを防止している。

さらにこの空気抜きの溝４２には塗型材注入機構４３が
連通し、ショットシリンダ２２の内面や上プランジャ２
４の先端部ならびに後述する下プランジャ２９先端の入
子３３に塗型剤を塗付するようになっている。

一方下金型１５内にはショットシリンダ２２と同内径で
かつ同軸に下スリーブ２７が挿入され蓋２８により固着
されている。

下スリーブ２７とショットシリンダ２２内には上プラン
ジャ２４と対向して上下に移動する下プランジ゛ヤ２９
が挿入されており、同下プランジャ２９はシリンダ３０
内のピストン３１にピストンロツド３２を介して連結さ
れるとともに、上面には比較的短時間に交換する入子３
３がネジ或いはその他の取付機構により固着されている
。

一般の横型ダイカスト機においても湯口直下のショット
シリンダ部が最も激しく侵食されることからも想像され
るように、入子３３は溶湯の落下する部分であり、注湯
時には下プランジャ２９をショットシリンダ２２の注湯
口２５付近まで上昇させて、酵湯の落下エネルギをでき
得る限り小さくしているにもかかわらず、最も溶湯によ
る侵食の激しい部分である。

このため人子３３は熱伝導性が小さく欝湯の熱衝撃に強
い耐熱金属や黒鉛、セラミックス或いはそれらをコーテ
ングした材料で製作され、溶湯の保温と下プランジャ２
９を容湯の侵食から防いでいる。

また下プランジャ２９の外周面には溝３４が設けられ、
同溝３４は下プランジャ２９およびピストンロツド３２
の孔３５を介して塗形剤注入機構３６に連結され、必要
時下スリーブ２７とショットシリンダ２２の内面に塗型
剤を塗付するようになっている。

さらにピストン３１の下面とシリンダ３０の底面の間に
はスプリング３７が設けられている。

シリンダ３０の下面は押出ピストン３８に接しており、
溶湯をキャビテイ１６内に圧人後製品が固化冷却したと
き押出ピストン３８を上昇させ油圧シリンダ３０の蓋３
９に取付けた押出棒４０により下金型１５内の製品を押
出すようになっている。

またキャビテイ１６は上金型の孔４５を介して減圧機構
（図示せず）に連結されており、キャビテイ１６に注湯
する前に減圧し空気の巻き込みを防止している。

減圧の際に効果を高めるため上金型１２と下金型１５の
外周面ならびに蓋２８とピストンロツド３２の摺動部に
はパッキン４４および４１を装着してある。

次に本発明の動作を第１図ないし第７図に従って説明す
る。

第１図はキャビテイ１６内の製品が固化し押出棒４０に
より製品を排出した後、」一下金型１２および１５のキ
ャビティ１６表面を高圧空気により清掃し、キャビテイ
１６面の保護と製品取出を容易にするため黒鉛或いはそ
の他の潤滑剤を主成分きする塗型剤を、キャビテイ１６
とランナ１７にスプレ或いはフレーム心射しまた中子の
ある場合は中子をセットした後、上金型１５が型締機構
により上昇し型締の完了した状態を示している。

キャビテイ１６とランナ１７の塗型とともに塗型剤注入
機構４３により」一プランジャ２４の先端面、ショット
シリンダ２２の上端スリーブ２１の内面ならびに下プラ
ンジャ２９先端の入子３３の上面にも塗型される。

次いで下プランジャ２９は油圧シリンダ３０により，駆
動されて上方に移動する。

この上昇時に下プランジャ２９の外周面上の溝３４には
塗型剤注入機構３６から孔３５を介して塗型剤が送られ
、ショットシリンダ２２のスリーブ１８と中間スリーブ
２０の内面に比較的厚目に塗付される。

なお塗型剤としては黒鉛、アスベスト或いはセラミック
ス等の耐火物を主成分としてやや硬くねられたペースト
状のものが使用される。

このように下プランジャ２９はショットシリンダ２２の
内面を塗型しながら上昇し、第２図に示すように下プラ
ンジャ２９の溝３４がほぼＡ位置の若干上方に来たとき
停止し、この位置を第１位置という。

下プランジャ２９は上記した停止後直ちに下降し第３図
に示すように入子３３の上面がＡ線に一致したとき再び
停止し、そしてこの位置を第２位置といい、かつこの時
点で注湯準備は完了する。

続いて直ちに注湯口２５の開口部より第４図に示すよう
に手くみ或いは自動給湯機構により溶湯を注入する。

溶湯の注入と同時に下プランジャ２９は下降する。

この際の下降速度はショッ１・シリンダ２２内の溶湯液
面が第４図に示すように常にＡ線付近にあるように、下
プランジャ２９の速度を決める。

このように下プランジャ２９の下降速度を選定すること
により入子３３やショッ１・シリンダ２２の内面が溶湯
により浸食されるのを最小にすることができる。

さらに溶湯の注入量と下プランジャ２９の下降速度を同
期させることによって、ショットシリンダ２２内の溶湯
」一面は波立が少なく溶湯の落下エネルギーは少なく、
中間スリーブ２０き特に条件の厳しいスリーブ１８に対
する衝撃的な加熱を防１１−するとともに、その円周方
向への温度分布を均一にするためショッ１・シリンダ２
２の寿命を向上することになる。

注湯動作が終了すると下プランジャ２９は直ちに第５図
に示す位置即ち下プランジャ２９の中間部がランナ１７
に対向する位置まで下降する。

この時点で下プランジャ２９の駆動源であるシリンダ３
０の油圧回路は開放され、下プランジャ２９はスプリン
グ３７によって第５図の位置に停止している。

なおこの位置を第３位置という。またキャビテイ１６お
よびランナ１７は下プランジャ２９によって閉塞されて
おり、ショットシリンダ２２内に宕湯の貯えられた状態
において、キャビテイ１６は上金型１２の孔４５を介し
て真空室に連結され減圧される。

この場合上金型１２と下金型１５の外部接合面にはパッ
キン４４があり、かつランナ１７に接する下プランジャ
２９の上面は竹湯によりシールされ下面にはピストンロ
ツド３２に対しパッキン４１が設けてあるので、キャビ
テイ１６とランナ１７の減圧は効果的に行われ大きな真
空室を必要としない。

また下プランジャ２９の溝３４からの塗型剤の供給はこ
の時点で終了し次のサイクルまで行わない。

下プランジャ２９が上述したように第５図の位置に留ま
ると直ちにこれをリミットスイッチ或いはシリンダ３０
の油圧の変化等の検知手段により、上プランジャ２４は
下降してショットシリンダ２２内の溶湯に圧力を加える
。

この動作によって下プランジャ２９を支えていたスプリ
ング３７は撓み、その結果第６図に示すように下プラン
ジャ２９はさらに下降して蓋２８上に着床し、この位置
第４位置という。

この位置でショットシリンダ２２はランナ１７を介して
キャビテイ１６に連通ずるので尋湯はキャビテイ１６内
に流入する。

キャビテイ１６内に溶湯が充満すると督湯の圧力は急激
に高まるので上プランジャ２４を１駆動する油圧シリン
ダの油圧変化から検知したり、或いは上プランジャ２４
が予かしめ設定した位置を通過することをリミットスイ
ッチ等の位置検出機構から検知する等の手段で、上プラ
ンジャ２４の駆動用油圧シリンダの油圧回路を高圧に切
換えて后湯に増圧を加え製品の密度を高める。

この状態で一定時間を保持し后湯が完全に固化した後型
締機構によって移動グイプレート１３と下金型１５なら
びに押出ピストン３８を第７図に示すように下降させる
。

次いで移動グイプレート１３をその位置に留めて押出ピ
ストン３８を上昇させシリンダ３０を介して押出棒４０
および下プランジャ２９により製品５１を下金型１５よ
り押出すものである。

なお、上記実施例ではショットシリンダ２２は上金型１
２の中央部に設けたものを示したが、これに限ることな
く如何なる位置にも配置することは可能である。

以上説明したように、本発明によるダイカスト方法およ
び装置は、上下金型の合せ面を水平にし両金型に対しシ
ョットシリンダを垂直に配置したので、溶湯をショツ１
・シリンダに注入したとき溶湯は空気に接する面が少な
いので保温性が高く高融点金属の鋳造には特に有利であ
り、また溶湯中の異物はショットシリンダ内の上方に溜
まってキセビテイに混入し難いので良質の製品を得るこ
とができる。

また両全型とショットシリンダを上述したように配置し
たことにより、ショットシリンダを金型の任意部分に接
続することを可能としたので金型キセビテイへの湯廻り
を良好にするとともに、大きな金型の使用を可能とした
。

また本発明においては溶湯江大の際、下プランジャは先
づ上方位置にて溶湯を受けるので宕湯の落下エネルギに
よる熱衝撃を小さクシ、下プランジャの下降速度を溶湯
江大量と同期させたので、倍湯の波立と落下エネルギー
を小さくして、ショットシリンダへ衝撃的な加熱を加え
ることを防止し温度分布を均一にしてその寿命を伸ばし
ている。

さらに上プランジャは常にショットシリンダ内にあり、
かつショットシリンダの上方に注湯口を設けたので、上
プランジャのストロークは短かくサイクルタイムを縮め
て生産性を高くするとともに、上プランジャの移動機構
を簡単にすることができる。

また本発明は型締機構を下金型に設けたので上金型の上
方部分には空白部分が残り心湯の注入を容易にするとと
もに単純な自動給湯機構の設置を可能する等の数々の利
点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図ないし第７
図は本発明の動作を順序に従って記載した断面図である
。 １１・・・・・・固定グイプレート、１２・・・・・・
上金型、１３・・・・・・移動グイプレート、１５・・
・・・・下金、１６・・・・・・キセビテイ、１７・・
・・・・ランナ、１８・・・・・・スリーブ、２０・・
・・・・中間スリーブ、２１・・・・・・上端スリーブ
、２２・・・・・・ショットシリンダ、２４・・・・・
何二フ゜ランジャ、２５・・・・・・注湯口、２７・・
・・・・下スリーブ、２９・・・・・・下プランジャ、
３２・・・・・・ピス１〜ンロツド、３３・・・・・・
入子、３４・・・・・・溝、３６・・・・・・第２塗型
機構、４２・・・・・・空気抜き溝、４３・・・・・・
第１塗型機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ショットシリンダ内にある下プランジャは第１位置
   まで上昇する間前記下プランジャ外周面に設けた溝を塗
   形材注入機構へ接続することにより前記溝から塗型材を
   ショットシリンダ内面に塗付し、前記第１位置から定距
   離にある第２位置まで下降したときに溶湯をショットシ
   リンダ中間の前記第２位置上方付近に開口しかつ保温機
   能を有するホッパ形状の注湯口上方から注入し、下プラ
   ンジャを前記啓湯上面がほぼ一定位置を保つように前記
   溶湯の前記注入量き同期させながら下降させ、予かしめ
   定められた宕湯量が完了したとき下プランジャ側面がキ
   ャビテイに通ずるランナを閉塞する第３位置まで下降し
   て前記督湯をショットシリンダ内に貯え、次いで上プラ
   ンジャを下降させて前記心湯に圧力を加え、同圧力によ
   って下プヤンジャを最低の第４位置まで下降させるこ吉
   によりランナを前記溶湯に連通させキャビテイ内に前記
   溶湯を送り込むことを特徴とするダイカスト方法。 ２ 固定グイプレートに固着され分割面が水平面をなす
   上型と、同上型に垂直状に取付けられたショットシリン
   ダと、前記ショットシリンダ内を上下に摺動するととも
   に常時前記ショットシリンダ内にある上ブランジャと、
   移動ダイプレートに固着され垂直方向に移動する下型と
   、同下型に垂直状に取付けられ前記ショットシリンダに
   対し同軸かつ同内径の下スリーブと、同下スリーブ内お
   よび前記ショットシリンダ内を上下に摺動する下プラン
   ジャを有するダイカスト装置において、前記ショットシ
   リンダの中間へ軸心に対し３０°ないし１５０°の角度
   で固着されかつ宕湯の付着を防市するためセラミックス
   或いはそのコーティング等の表面処理をすると共に加熱
   機構を有するホッパ形状の注湯口と、前記下プランジャ
   外周面へ設けられ塗形材注入機構へ接続した溝と、前記
   下プランジャを注湯時に前記注湯口の開口部近くの第１
   位置まで上昇させた後前記下プランジャを第２位置まで
   下降させてから注湯を開始しかつ溶湯を前記注湯口から
   前記溶湯上面がほぼ一定位置を保って第３位置まで前記
   下プランジャを下降させる機構と、前記下プランジャを
   第４位置まで前記溶湯を介して下降させるため上プラン
   ジャを下降させる機構とからなるダイカスト装置。