JPS60250868A - 金型への溶湯鋳込方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はダイカストマシンにおいて型締めされた金型の
キャビティ内へ溶湯を鋳込む金型への溶湯鋳込方法に関
するものである。

〔従来技術〕

従来よりダイカストマシンは精密な製品を多量に製造す
る成形法として広く用いられているが、この種のダイカ
ストマシンは、高速、高圧で溶湯をキャピテイ内へ鋳込
むために、キャビティ内のガスが充分に抜は切らず、こ
れが溶湯と混合して製品中に残存することにより巣が発
生して製品の品質を低下させるという欠点があった。

そこで本出願人が特公昭５８−４６３８６号公報および
特公昭５９−３０９号公報に示す内容で提案したものな
ど、各種のガス排出装置やガスの排出を伴なった溶湯鋳
込方法が提案されている。しかしながら、このようなガ
ス排出装置を用いて溶湯の鋳込を行なっても、鋳込製品
が複雑な形状の場合には、その奥まった箇所にガスを巻
き込んでピンホールができることもあって必ずしも常に
充分満足しうる効果を得られるとは限らなかった。また
、鋳込製品が厚肉部と薄肉部とからなる場合には、薄肉
部における溶湯の早期冷却、固化によりそれ以降の部位
に溶湯が回らず、ガスの排出を行なっても引は巣の発生
を防止することができなかった。

そこで本出願人会社では、このたび金型の早期冷却を防
止するために銅系の金型を用いることを考えた。しかし
、銅系の金型は鉄系の金型に比較して強度が低く、例え
は１０００〜１２００にν流というような従来の鋳造圧
力では金型が破損し７易く、長期の使用に耐えることが
できない。

〔発明の概要〕

本発明は以上のような点に鑑みなされたもので、型締め
された銅系の金型におけるキャビティ内のガス排出を行
ないながら金型の下からキャビティ内へ溶湯の鋳込を行
ない、キャビティ内に溶湯が充満したのちにガスの排出
通路を遮断して溶湯の金型外への流出を規制するように
構成することによシ、ピンホールや引は巣のない健全な
鋳込製品を得ることを可能にしだ金型への溶湯鋳込方法
を提供するものである。以下、本発明の実施例を図面に
基いて詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る金型への溶湯鋳込方法を説明する
ために示す横型締、竪鋳込型ダイカストマシンの縦断面
図、第２図は同じく第１図のＡＡ断面図、第３図は同じ
く金型の縦断面図、第４図は同じく第３図のＢ視正面図
である。図において、ダイカストマシン１は、横型締ユ
ニット２と竪鋳込ユニット３とを備えており、横型締ユ
ニット２には、床面に固定されたマシンベース４と、そ
の一端に固定された固定盤５と、マシンベース４の他端
部に移動調節自在に固定された固定盤（図示せず）とが
設けられている。６は両画定盤の４隅を連結してナツト
７で固定されたコラムであって、このコラム６には、可
動盤８が固定盤５に対する遠近方向へ進退自在に支持さ
れておシ、この可動ｍ８と、図示しない固定盤側の型締
シリンダとの間は、トラブル機構９によって連結されて
いる。

１０は固定盤５に装着されてイー１１により上下方向へ
移動を規制された固定金型、１２は可動盤８に装着され
てキー１３により上下方向への移動を規制された可動金
型であって、これら両全型１０゜１２は、分割面１４を
境にして水平方向へ開閉自在に接合されている。そして
、両金型１０．１２には、鋳込製品と同形状のキャビテ
ィ１５と、その下方に続くくびれ部１Ｇと、その下方に
続いて下側に開口する大径の垂直孔部１７とが、分割面
１４で分割されてそれぞれ設けられておシ、くびれ部１
６と垂直孔部１１との境界部には、軸芯と直交する平面
でちるシェル当接面１８が形成されている。また垂直孔
部１γには、牛割状の固定スリーブ１９が嵌着されてい
る。２０は鋳込製品をキャビティ１５内から押出す製品
押出装置である。

そして、金型１０，１２に社、ガス排出装置や入れ子な
どが設けられているが、その詳細については全体の概要
を説明した後で詳述する。

このような横型締ユニット２においては、図示しない固
定盤側に固定した型締シリンダのピストンロッドを進退
させることＫより、トラブル機構９を介し可動盤８か進
退して両金型１０．１２の型締め型開きが行なわれ、型
締め後は、竪鋳込ユニット３によってキャビティ１５内
へ溶湯が鋳込まれる。

竪鋳込ユニット３のフレーム２１は、型締部下方に設け
られたピット２２内に立設されてマシンベース４の端部
を支持しておシ、このフレーム２１の内側には、下側９
コラム６との間を４個の支持棒２３で連結された鋳込フ
レーム２４がピント２２の底面に近接して設けられてい
る。２５は鋳込フレーム２４に回動自在に枢支ぜれた鋳
込シリンダであって、そのピストンロッド２６には、プ
ランジャ２７がカンプリング２８を介して連結されてお
シ、鋳込シリンダ２５の油圧によシブランジャ２７が昇
降するように構成されている。２９は鋳込シリンダ２５
の上端部に植設でれた一対のラム３０をラム孔に嵌合さ
せることによシ支持されたブロックでおって、下端部の
孔をピストンロッド２６と係合されており、このブロッ
ク２９に設けたシリンダ３１内へ導入逼れる圧油および
ピストンロッド２６の下降によってブロック２９が昇降
するように構成されている。ブロック２９の上端部には
、固定スリーブ１９と同意同径の円筒状に形成きれた鋳
込スリーブ３２が固定されておシ、シリンダの油圧でブ
ロック２９が上昇することによシ鋳込スリーブ３２と固
定スリーブ１９とが同心状に圧接され、ブロック２９か
下降することにより、両スリーブ３２　ｔ’　１９が離
間するように構成されている。

そして、前記プランジャ２７は、後述する傾転装置で傾
転する竪鋳込ユニット３の鋳込スリーブ３２内へ注入さ
れた溶湯を、上昇によってキャピテイ１５内へ鋳込むも
のであって、その上端部には鋳込スリーブ３２の内径と
同径の円柱状に形成されて鋳込スリーブ３２内と固定ス
リーブ１９内とを摺動するプランジャチップ３３が一体
形成されている。

符号３４で示すものは、フレーム２１側に枢支された傾
転シリンダであって、そのピストンロッドの作用端を鋳
込シリンダ２５に枢着されており、ブロック２９を下降
させて両スリーブ１９．３２を離間させた状態で傾転シ
リンダ３４を作動させることにより、竪鋳込ユニット３
全体が、図に示す鋳込位置と、傾斜した注湯位置との間
で起立、傾動するように構成されている。３５は射出シ
リンダ２５を当接させて鋳込位置側への回動限を規制す
る調節自在なストッパである。

次に前記固定金型１０と可動金型１２との詳細を第３図
と第４図とに基いて説明する。なお、第３図、第４図に
おいては前記製品押出装置２ｏの図示を省略した。図に
おいて、両全型１０．１２は鉄系の材料よシなる金型本
体３６　、３７を備えており、これら金属本体３６．３
７には、熱伝導性の優れた銅系の材料からなる中央の入
れ子３８と上下の入れ子３９とが分割面１４で接合され
てそれぞれ嵌着されている。そして前記キャビティ１５
は入れ子３８．３９の接合面である前記分割面１４の両
側に形成されていて中央の入れ子３８に対応する箇所が
薄肉部１５ａと力っており、上下の入れ子３９に対応す
る箇所が厚肉部１５ｂとなっている。なお、本実施例で
は前記入れ子３８．３９を形成する銅系の材料として例
えばＡｔが０．０１〜５重量係と残部がＣｕとからなる
Ｃｕ−Ａｔ固溶体合金を用いてこの合金をＣｕ粉：Ｃｕ
ｚＯ粉：ＡＡｚＱ３粉＝１：０．８〜１．２：０．８〜
１．５からなる混合粉末中に埋設し、１０−１〜１０　
”Ｔｏｒｒの真空中において８００〜１０５０℃で１〜
３０時間加熱保持することによりＣｕ−Ａｔ固溶体合金
中に０２を自然に入らせてＡ４２０３粒子が微細、均一
に分散、析出した内部酸化層を合金の表面に形成させた
内部酸化型銅基台金を用いた。この内部酸化型銅基台金
は、熱伝導性も優れ、純銅に比べて著しく高温強度が大
きく、ダイカスト等の鋳造用金型材料としてきわめて適
した材料である。４０．４１は入れ子３Ｂ。

３９問および入れ子３８．金型本体３６．３７間に介挿
された断熱材、４２は薄肉部１５ａ用の冷却水通路、４
３は厚肉部１５ｂ用の冷却水通路、４４は熱媒通路であ
る。

次にガス排出装置について説明する。固定金型１０の上
端面には、分割面１４と同一平面上に軸芯を有するエア
シリンダ４５が装着されておシ、そのエア圧で昇降する
ピストンロッド４６の下端には円筒状のスプール４７が
一体的に設けられていてその下端部が固定金型１０のス
プール孔に嵌合されている。スプール４７内には弁頭４
８＆を有する弁４８が、引張シばね４９により上昇方向
へ付勢芒れて昇降自在に支持されておシ、引張りはね４
９による弁４８の上昇は、圧縮コイルばねとこれで押圧
されたボールとからなる係止機構５０のボールと弁４８
の段部との係合によって軽く規制されている。一方、前
記入れ子３８．３９のキャビティ１５上端には、ガス排
出路５１が開口されておシ、その上部開口端には、弁４
８の弁頭４８ａが着座している。また、ガス排出路５１
の途中からは一対のバイパス５２が分岐されていて、そ
の上端開口部は、弁頭４８＆の周囲に設けられたガス通
路５３に連通されており、この連通部は溶湯圧力による
弁４８の上昇で弁頭４８ａのテーパ面がスプール４７の
弁座に着座することにより閉塞されるように構成されて
いる。また、ガス通路５３のスプール４７外への開口端
には、チェックパルプ５４を備えた管路５５を介して真
空発生装置５６が接続されておシ、キャビティ１５内の
ガスを吸引してガス通路５３から排出させるように構成
されている。なお、型開き時には、ピストンロッド４６
の上昇によシスプール４７が弁４８を保持したｔ〜上昇
する。

以上のように構成されたダイカストマシンの鋳込動作を
説明する。固定盤５と可動盤８とに固定金型１０と可動
金型とをそれぞれ装着し図示しない型締シリンダのピス
トンロッドを前進させると、型開き位置にあった可動盤
８が、トラブル機構９を介して図示の型締め位置へ移動
し、型締めが行なわれる。この型締め時には鋳込シリン
ダ２５のピストンロッド２６が図示の位置へ下降してお
シ、またブロック２９が図示の位置よシも下降していて
両スリーブ１９．３２が離間しているので、傾転シリン
ダ３４のピストンロッドを前進させると、竪鋳込ユニッ
ト３全体が第１図における右方向へ傾動する。そして鋳
込スリーブ３２内へひしゃくなどで溶湯を注入したのち
、再び傾転シリンダ３４を作動させて竪鋳込ユニット３
を垂直状態に起立させ、ブロック２９のシリンダ３１内
へ圧油を送入すると、ブロック２９が上昇して鋳込スリ
ーブ３２が固定スリーブ１９の下面へ同心状に圧接され
る。

こうしたのち、鋳込シリンダ２５へ圧油を導いてピスト
ンロッド２６を上昇させ、カップリング２８を介しプシ
ンジャ２７を上昇させて金型１０゜１２の垂直分割面１
４の真下から金型１０，１２のキャビティ１５内へ鋳込
スリーブ３２内の溶湯を鋳込む。このときの鋳込圧力お
よび鋳込速度は、本実施例の場合それぞれ３００Ｋｙｋ
絃３０市／−の低圧、低速に設定されている。なお、実
験によれば、鋳込製品等の違いによっても差があるが、
鋳込圧力を数１０像／ｉの低圧にしても良品質の鋳込製
品が得られた。そして、従来のダイカスト方法によれば
、通常１０００〜１２００にり／ｄの鋳込圧力と、１〜
５ｍ／（８）の高速鋳込速度が必要であったものが、本
発明の方法によれば各措成要件の相乗効果により数１０
〜８００にり７（／ｃｔｉの鋳込圧力と、１０〜８０　
ｙｐ？ｍ／ｓｓｃの低速鋳込速度でも充分に良品質の鋳
込製品が得られるようになった。勿論、従来のような高
圧、高速で鋳込むことも可能であるが、そうするとエネ
ルギが無駄になるばかシでなく、金型の寿命や各部の許
容応力等に悪影響を及ぼし好ましくない。

このような鋳込に先だって鋳込スリーブ３２内では、そ
の内壁面に沿った溶湯の一部が固化し始め、薄膜円筒状
の凝固物、いわゆるシェルが発生するが、このシェルは
プランジャ２７の上昇とともに円筒状態を保持した４７
プランジヤチツ７′３３で押上げられ、シェルの上端が
シェル当接面１８に当接したのちは、プランジャチップ
３３とシェル当接面とで圧縮壊れることによシ、垂直孔
部１７内に残留し、キャビティ１５内に侵入することが
々い。

との溶湯の鋳込に先たち、ガス排出装置のエアシリンダ
４５にエアが送られていてピストンロッド４６が下降し
ておシ、弁４８がガス排出路５１の開口端に着座してこ
れを閉塞しているとともに、バイパス２５とガス通路５
３とが連通している。

しだがって溶湯の鋳込とともに真空発生装置５６を始動
すると、キャビティ１５内の質量の小名いガスは、キャ
ビティ１５からバイパス５２とガス通路５３を経て管路
５５内を機外へ排出される。

この場合、本装置は、溶湯を金型１０，１２の真下から
キャビティ１５内へ鋳込む竪鋳込型であって鋳込スリー
ブ３２から排出口５５まで直線状であシ、かつ、鋳込方
向とキャビティ１５内での溶湯の流れ方向とが同じでと
もにＦ　＞ら上−＼向いているので、横鋳込型と比較し
てガスの流動、排出゛′が容易でロシ、かり溶湯の流れ
がスムースに行なわれる。表お、そのために鋳込圧力も
小さくてすむ。このようにして溶湯の鋳込中、ガスの排
出が続けられる。

そして、キャビティ１５内に溶湯が充満されて溶湯がガ
ス排出路５１に達すると、溶湯はその鋳込による慣性力
または圧力が係止機構５０による係止力に打ち勝って規
制が解かれるので、弁４８が上昇してその弁頭４８ａの
テーパ面がスプール４γの弁座に着座する。したがって
バイパス５２の開口端が閉塞され、バイパス５２を通っ
て流れる。

一方、キャビティ１５内への溶湯の射出に際しては、キ
ャビティ１５の厚肉部１５ａ内における溶湯の凝固が完
了するまで熱媒通路４４に熱油などの熱媒を流して薄肉
部１５１）の温度を比較的高温状態に保持し、厚肉部１
５ａの溶湯の凝固が完了すると同時に、熱媒通路４４へ
の熱媒の流入を止めてその代シに薄肉部１５ｂの冷却水
通路４２へ冷却水を送入することによシ薄肉部１５ｂの
溶湯を凝固させる。そして、本装置においては入れ子３
８　、３９に熱伝導性のよい銅系材料を用いたことによ
シ入れ子３８．３９の厚肉部１５ａ対応箇所から薄肉部
１５ｂ対応箇所への熱伝導がよくて薄肉部ｉｓｂを高温
に保持することができる上に、上記熱媒と冷却水とによ
る熱制御の効果が達成でき、薄肉部１５ｂが早期凝固す
ることがない。この作用は断熱材４０４１を設けたこと
によってさらに助長される。また、竪鋳込としたことに
より、鋳込スリーブ１９内で溶湯が空気と触れる表面積
が従来の横型射出のものと比べて非常に小さく、鋳込時
における溶湯の円滑な上昇と相まってガスの巻込みがき
わめて少なく湯温の低下も少ないはかシでなく、鋳込ス
リーブ１９内面に接した部分に生じる溶湯の薄い凝固層
がキャビティ１５内に入らなくなるので、この結果、従
来から必要とされていた押湯作用に相当する大きな圧力
が必要でなくなり、鋳込速度もそれほど必要がなくなる
とともに鋳込方向とキャビティ１５内での溶湯の流れ方
向とが同一方向であることとも相壕って低圧、低速の鋳
込が可能となシ、入れ子３８．３９に銅系の材料を用い
ても入れ子３８．３９が鋳造圧力で損傷することがない
。

このようにして溶湯の鋳込みを終了したのちは、溶湯が
固化し、冷却するのを待ってシリンダ３１内の圧油を抜
き、ブロック２９を下降させることによシ鋳込スリーブ
３２を固定スリーブ１９から離間させるとともに、鋳込
シリンダ３５の圧油を抜いてプランジャ３７を下降式せ
る。まだ、ガス排出装置のエアシリンダ４５のピストン
ロッド４６を上昇させてスプール４７を上昇させるとと
もに、図示しない手段によシ弁４８を引張りばね４９の
引張シカに抗して下降させ、係止機構５ｏで弁４Ｂの上
昇を規制しておく。そして、型締シリンダのピストンロ
ッドを後退させることにょシ可動盤８を固定盤５から遠
ざける方向へ移動させて型開きを行ない、製品押出装置
２ｏで鋳込製品を押出すことによって１サイクルが終了
する。

なお、本実施例では本発明に係る溶湯鋳込方法を横型締
、竪鋳込型のダイカストマシンを用いて実施する例を示
したが、金型を垂直方向に壓締めして下方から溶湯を鋳
込む竪型締、竪鋳込型のダイカストマシンを用いて実施
してもよい。また、ガス排出方法は実施例に示すような
方法に限定するものではなく、例えば減圧式のガス抜き
方法など、どのよう々式の方法を用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明により明らか々ように、本発明によれば、金
型への溶湯鋳込方法において、型締めされた銅系金型の
キャビティ内のガス排出を行々いながら金型の下方から
キャビティ内へ溶湯の鋳込を行ない、キャビティ内に溶
湯が充満したのちにガス排出通路を遮断して溶湯の金型
外への流出を規制するように構成することにより、金型
の熱伝導性がよく、竪鋳込であってガスの流動性がよい
ので、複雑な形状の製品や、肉厚差のある製品でもガス
の巻き込みによるピンホールや溶湯の早期同化による引
は巣などが発生せず、製品の品質を大幅に向上させるこ
とができるとともに、低圧低速での射出が可能となるの
で、銅系金型をＰＡ９５させることがない。

【図面の簡単な説明】

第」図は本発明に係る金型への溶湯鋳込方法を説明する
ために示す横型締、竪射出型ダイカストマシンの縦断面
図、第２図は同じく第１図のＡＡ所面図、第３図は同じ
く金型の縦断面図、第４図は同じく第３図のＢ視正面図
である。 １・９・ラグイカスト７シン、２・・中・横型締ユニッ
ト、３・・−・竪鋳込ユニット、１０争・・・・固定金
型、１２・・・・可動金型、１５・・・・キャビティ、
１５ａ・・・・厚肉部、１５ｂ・・・・薄肉部、２５・
・・・鋳込シリンダ、３２・・・・鋳込スリーブ、３６
．３７・・・・金型本体、３８．３９−−・・入れ子、
４５つ・・・エアシリンダ、４６勺中中。ピストンロッ
ドΦ・◆拳スプール、／１８−−・・弁、４８ａ拳−・
・弁頭、５１・・・・ガス排出路、５２・・・・バイパ
ス、５３・、　−−カス通Ｎ５．５６　ｅ−・や真空発
生装置。 特許出願人　宇部興産株式会社 代理人　山川政樹（ほか２名） ！Ｉ［１Ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 銅系の金型を型締めし、そのキャビティに連通させてい
   るガス排出通路から金型ガス排出装置を介して金型外部
   へガスを排出させ々から金型の下からキャピテイ内へ溶
   湯を鋳込み、キャビティ内に溶湯が充満したのちに金型
   ガス排出装置を作用させて前記ガス排出通路を遮断する
   ようにした金型への溶湯鋳込方法。