JPS6281257A - ダイカスト装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はダイカスト装置に関し、特に金属系の複合材を
ダイカストにより成形する方法に用いられて有効である
。

〔従来の技術〕

従来、金属系の複合材料を作る製造法としては高圧凝固
鋳造法が研究されているが、この方法では添加材の予熱
工程ならびに母金属の添加材への含浸工程を必要として
いる。

そのため、この従来方法では添加材の予成形および複合
化工程を設けること等により生産性が悪く、延いては製
品のコストも高くなるという問題がある。

これに対して特開昭６０−１８２６２号公報には、ダイ
カスト方法を利用し、ダイカスト工程内で得られる射出
溶融金属の大きな攪拌エネルギーを利用し、添加材とな
る溶融金属との混合を行なうという方法が開示されてお
り、上記方法達成のために、成形品キャビティ・混合キ
ャビティ及び両キャビティ間を連通ずるゲートを可動型
及び固定型間に形成し、かつ、混合キャビティより射出
スリーブ側の部位に添加材を固定する手段を配設したダ
イカスト’ＡＭが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら本発明者らの実験研究によれば、上記公報
に開示された装置においては、溶融金属を射出スリーブ
から金型内に射出する条件によっては、添加材の不均一
分散や、また添加材と金属とのぬれの不足が発生し易く
、成形後の複合金属材料の強度が不足したり、熱膨張係
数や耐摩耗性等の特性に不均一が発生し易いという問題
があることがわかった。特にこの問題は添加材が繊維状
形態をなす時に発生し易く、繊維強化複合金属を上記の
ダイカスト方法を利用して製造する際、特に問題となる
ものであることが明らかとなった。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明は上記の如き問題点を解消するために前記
成形品キャビティと前記混合キャビティを連通する第１
のゲートの断面積が、前記混合キャビティと前記射出ス
リーブを連通ずる第２のゲートの断面積の５７６〜１／
５であるダイカスト装置を採用するものである。

〔作用〕

上記手段によれば、射出スリーブから射出された溶融金
属が、第２のゲートを経由して混合キャビティ内に流入
し、この混合キャビティ内で添加材と混合される。この
時この混合キャビティと成形品キャビティとを連通ずる
第１のゲートは、前記第２のゲートに対してその断面積
が５／６〜１／５に形成されているので、混合キャビテ
ィ内で射出スリーブから流入した溶融金属が再加圧され
、この混合キャビティ内で複雑な流れを形成するために
充分な添加材と溶融金属の混合が行われ、添加材の不均
一分散や、添加材と金属のぬれの不足が発生しない。

〔発明の効果〕

従って本発明によれば、添加材がぬれ性よく、均一に金
属内に分散されるために、強度が大きく、熱膨張係数、
耐摩耗性等の特性が均一な複合金属材料が得られるとい
う優れた効果がある。

〔実施例〕

第１図は本発明のダイカスト装置を示し、図中２８は固
定ベースで工場の床等に埋込みボルトを用いて固定され
ている。１７はこのベース２８に固定された固定プラテ
ンで、図には一つしか描かれていないが、対向する位置
に一対配設されている。そして、一対の固定プラテン１
７間にはダイパー１８が架は渡されており、このダイパ
ー１８に可動プラテン２１が摺動可能に配設されている
。

従って、可動プラテン２１は図示しない油圧ピストンの
駆動力を受けて一対の固定プラテン１７間を摺動する（
矢印に図示）。

９は固定プラテン１７に固定された固定ブロック、１０
はこの固定ブロック９の保持溝９ａ内に配設された固定
入子である。そして、この固定ブロック９と固定入子１
０とにより固定型２９が形成される。

２０は可動プラテン２１に固定されたダイベース、１２
はこのグイベースに固定された可動ブロック、１／はこ
の可動ブロック１２の保持溝１２ａ内に配設された可動
入子である。そして、上記各部材２０．１２．１／によ
り可動型３０が形成される。なお、固定入子１０及び可
動入子１／は共に熱間工具鋼（ＳＫＤ６１）により成形
される。

可動型３０が固定型２９に当接した状態では、可動入子
１／と固定入子１０との間に成形品キャビティ３、混合
キャビティ５、この両キャビティ３．５間を連通ずる第
１のゲート４、ランナー８及びランナー８と混合キャビ
ティ５との間を結びランナー８よりも断面積が小さくな
っている第２のゲート７が形成される。ここで本発明に
おいては、ランナー８は後述する射出スリーブ１４の一
部であると解するものとする。なお、成形品キャビテイ
３上部にはオーバーフローキャビティ１が形成されてい
る。２はこのオーバーフローキャビティ１と製品キャビ
ティ３の製品部３ａとを結ぶオーバーフローゲートであ
る。

第２図はこの型部３０の可動入子１／の正面形状を示す
が、図示の如く本実施例では二つの成形品キャビティ３
を有し、第１のゲート４は第２のゲート７と直接対向し
ない位置に開口する。

また、上記成形品キャビティ３の容積Ｖ、は混合キャビ
ティの容積■２より小さく、本例ではＶ２＝２．０ＶＩ
　となっている。ここで、本例において■、は二つの成
形品キャビティ３容積の和である。

また第２のゲート７と第１のゲート４の断面積比は後者
が前者の２７３となっている。ここで断面積とは熔融金
属の流れる方向と直角方向の断面積である。そして第１
のゲート４の断面積とは、２つのゲートの断面積の和で
ある。また混合キャビティ５は円筒形状をなしており、
成形後に、添加材を混合された混合キャビティ内の成形
材を押し出し成形品等に利用し易いようになっている。

第２図に示すように、可動型３０のうちオーバーフロー
キャビティ１及び成形品キャビティ３と、混合キャビテ
ィ５とに対向する位置には押し出しピン１３が配設され
ている。この押し出しビン１３は押し出しプレート１９
により固定され、更に押し出しプレート１９は押し出し
プランジャ２２により図中左右方向（矢印Ｕ図示）に往
復移動する。尚、押し出しプランジャ２２は図示しない
油圧ピストンにより駆動される。

第１図中１４はランナー８に通じる射出スリーブでこの
射出スリーブ１４内には射出プランジャ１６が摺動自在
に配設されている。尚、射出プランジャ１６は図示しな
い油圧ピストンにより図中左右方向（矢印Ｉ図示）に移
動される。１５は射出スリーブ１４に開口する給湯口で
この給湯口１５より溶融状態の金属、本例ではアルミニ
ウムー銅−シリコン合金（ＡＤＣ１２）を用いる。

次に、上記構成図装置を用いたダイカスト方法を説明す
る。まず、図示しない油圧ピストンの駆動力により可動
型３０が固定型２９より開離されており、その状態で成
形品キャビティ３及び混合キャビティ５表面に離型剤が
塗布される。また、このとき混合キャビティ５内に添加
材である炭化ケイ素ウィスカの予成形体２３を載置し、
次いで、油圧ピストンの駆動力により可動プラテン２１
が変位して可動型３０が固定型２９と当接し、両型２９
．３０間に成形品キャビティ３及び混合キャビティ５を
形成する。

ここで炭化ケイ素ウィスカの予成形体は、溶融金属射出
時に溶融金属中に良好に分散されるように、バインダー
を使用せず、加圧成形したもので、その加圧力は添加材
の充填割合により異なるが、射出された溶融金属と衝突
すると容易に破壊され、かつ、通常の持運び等の取扱い
では十分に形状を保持する程度の強度に成形されている
。

尚、予成形体２３は混合キャビティ５および成形品キャ
ビティ３の容積の２〜１５νｏｌ　％となっている。

その状態で、給湯口１５に６３０℃〜７００℃に加熱さ
れ、溶融されたアルミニウム合金（ＡＤＣ１２）を流し
込む。そして、図示しない油圧ピストンにより射出プラ
ンジャを変位させ溶融金属を射出スリーブ１４によりラ
ンナー８側へ射出する（矢印Ｔ図示）。この際の射出速
度は成形品キャビティ３内の空気が容易にオーバーフロ
ーキャビティ１側へ抜けることができるよう、最初は比
較的低速でなされる。そして、溶融金属が混合キャビテ
ィ５に入る直前程度まで射出プランジャ１６が前進する
と、その後は高速で前進する。

第２のゲート７により給湯流路が絞られ、そのため、混
合キャビティ５内に配設された予成形体２３には溶融金
属が３０〜７０ｍ／ｓの高速で衝突することになり、こ
の衝突時のエネルギーより予成形体２３は破壊され、溶
融金属により攪拌される。この溶融金属は次に第１のゲ
ート４より成形品キャビティ３内に射出されるが、本発
明のダイカスト装置においては、第１のゲート４の断面
積は、第２のゲート７の断面積の２７３に構成されてい
るので、射出された溶融金属は混合キャビティ５内で再
加圧されるとともに、その流れが複雑に乱される。この
ためにウィスカーは十分均一に混合されるとともに、ま
た炭化ケイ素ウィスカとアルミニウム合金とはこの再加
圧によりぬれ性よく結合される。この効果はゲート４の
断面積が混合ゲート７のそれに対して小さいほど大きく
なるが、一般にこの種のダイカスト法においては、金型
の温度は射出される金属の融点よりもかなり低く設定れ
るので、あまり第１のゲート４と第２のゲート７の断面
積比を大きくすると、射出に時間がかかり、ゲートの詰
りを生じ易くなるためその比の下限は１７５程度が好ま
しい。

そして、この状態でゲートより成形品キャビティ３内に
射出する。この際、成形品キャビティ３内に残っていた
空気は溶融金属によりおされ、溶融金属と共に、オーバ
ーフローキャビティｌ側へ押し出される（矢印Ａ図示）
。

特に、本例では混合キャビティ５の溶融■２の方が成形
品キャビティ３の容積ｖ１より大きくなっているため、
溶融金属が完全に成形品キャビティ３内に充填した状態
であっても、依然としてウィスカーが混合された溶融金
属が一部は混合キャビティ５内に残っている。そのため
、ウィスカーと混合されていないアルミニウム合金のみ
の熔融金属が第１のゲート４より成形品キャビティ３内
へ流入するという事態は生じない。換言すれば、成形品
キャビティ３内の溶融金属は全てウィスカーが混合され
た溶融金属となっている。

そして混合キャビティ５内で凝固した成形材は、成形品
キャビティ３内の物とほぼ同等のウィスカーを含有した
組成を持つ。従来この部分は再熔解しても添加材と金属
ぬれが完全でないことが多く、また添加材の分布が不均
一であるために、再利用は困難であワた。そこで本発明
では混合キャビティ５の形状を円筒形とすることにより
、この混合キャビティ５でできる成形材を鍛造、押し出
し等の二次加工用の原材料とすることによって有効に利
用することができるよう配慮されている。

尚、混合キャビティ５の容積■２は成形品キャビティ３
の容積■１の１．５〜２．０倍が好ましく、その理由は
、１．５倍以下では混合キャビティ５でウィスカーと充
分な混合されない熔融金属（ランナー８内の溶融金属）
が成形品キャビティ３内へ流入してしまう恐れがあるか
らである。逆に２．０倍としたのでは、混合キャビティ
５の容積が大きくなりすぎ、溶融金属が有効に活用でき
ないからである。

このようにして、キャビティ１，３．５内に溶融金属が
充填したら、暫くその状態のまま高圧で保持し、キャビ
ティ１．３．５内の金属を凝固させる。金属が凝固した
後、図示しない油圧ピストンにより可動プラテン２１を
駆動し、可動型３０を固定型２９より引き離す。次いで
、図示しない油圧ピストンにより押し出しプレートを前
進させ押し出しピン１３により凝固した金属をキャビテ
ィ１．３．５より押し出す。押し出された金属は図示し
ない把持装置により把持され、型２９．３０内より取り
出される。

型２９．３０より取り出された金属はオーバーフローゲ
ート２および第１のゲート４部で切断され、成形品キャ
ビティ３の成形材のみ取り出す。

上記の方法で製作した炭化ケイ素ウィスカ強化アルミニ
ウムは、例えば添加材である炭化ケイ素ウィスカの体積
含有率Ｖｆが１５％で、曲げ強度が５５ｋｇ／ａｍ”で
あった。一方第１のゲート４と第２のゲート７の断面積
が等しいもので同様に製作したものは５０ｋｇ／龍”で
あり約ｌθ％の強度向上が達成された。

本発明によれば、基本的には全ての種類の繊維や微粒子
を添加材として用いることができる。そのため、炭化ケ
イ素ウィスカの外に他の金属酸化物、無機物粒子、無機
繊維、金属繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、ウィスカ
ー及びそれらを組み合せたものを用いてもよい。

特に繊維状添加材の場合には長さ５０〜２００μ、直径
０．１〜１０μ程度のものが有効であり、その複合材に
対する体積含有率はＶｆ２〜１５％が好適に製造できる
。また金属材料としては、アまた上記実施例では成形品
キャビティ３は２つで構成されていたが、これは１つで
も、３つ以上であってもよく、その場合の第１のゲート
４は、その数だけ設けられ、その断面積はそれらすべて
の和である。混合キャビティ５および第２のゲート７に
ついても同様である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いるダイカスト装置の一実施例を示
す断面図、第２図は第１図図示のキャビティ部を示す正
面図である。 ３・・・成形品キャビティ、４・・・第１のゲート、５
・・・混合キャビティ、７・・・第２のゲート、１４・
・・射出スリーブ、２１・・・予成形体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 射出スリーブと成形品キャビティとの間に配置され、金
   属中に分散させる添加材を収納し、溶融金属射出時に、
   この溶融金属と前記添加材とを混合する混合キャビティ
   を有するダイカスト装置において、 前記成形品キャビティと前記混合キャビティを連通する
   第１のゲートの断面積が、前記混合キャビティと前記射
   出スリーブを連通する第２のゲートの断面積の５／６〜
   １／５であることを特徴とするダイカスト装置。