JP2000084653A - ダイカスト用プランジャスリーブ - Google Patents

ダイカスト用プランジャスリーブ

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JP2000084653A
JP2000084653A JP10256160A JP25616098A JP2000084653A JP 2000084653 A JP2000084653 A JP 2000084653A JP 10256160 A JP10256160 A JP 10256160A JP 25616098 A JP25616098 A JP 25616098A JP 2000084653 A JP2000084653 A JP 2000084653A
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明 瀬尾
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ダイカスト鋳造装置において、プランジャのピ
ストンの摺動往復運動の阻害要因となる、プランジャス
リーブの給湯口の下側部分の溶湯による浸蝕を防止で
き、しかも、注湯した溶湯の急冷を避けることができ
て、溶湯を高温のままの好ましい状態で金型内に充填で
きて、品質の良いダイカスト製品を効率的に製造するこ
とができる、耐久性に優れ低コストのダイカスト用プラ
ンジャスリーブを提供する。 【解決手段】中心にプランジャ穴4hを貫通して開口
し、後端側上部に注湯用の給湯口4bを開口した筒形状
のプランジャスリーブ4であって、前記給湯口4bの下
側部分に設けた嵌合部41cに、耐熱及び耐摩耗性に優
れたセラミック材料で形成した半筒形状の浸蝕防止部材
42を嵌入して配置したことを特徴とするダイカスト用
プランジャスリーブ。

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鋳造装置
に使用するダイカスト用プランジャスリーブの改良に関
する。
【0002】
【従来の技術】自動車、通信機器、日用品、カメラなど
の部品製造に用いられているダイカスト鋳造装置の一つ
である横鋳込み型コールドチャンバーダイカスト鋳造装
置は、図8に示すように、ベッド2の上に設けた固定盤
(固定プラテン)3で円筒状のプランジャスリーブ40の
中間部を支持し、このプランジャスリーブ40の先端部
(矢印A側)を固定型(固定ダイス)5a内に嵌入し、
この固定型5aに前方から可動型(可動ダイス)5bを
衝合させて、これらの金型5a、5bの合面に鋳造品の
原形であるキャビテイ10を形成している。
【0003】更に、図9に示すように、このプランジャ
スリーブ40の固定盤3より突出した後方部分(矢印B
側)に溶湯を供給するための給湯口40bを開口し、この
溶湯をプランジャ穴40hに挿入したプランジャ8で押圧
して前記キャビティ10内に射出して鋳造するように構成
されている。そして、このプランジャスリーブ40は、熱
間用工具鋼のSKD−61に窒化処理したもので作られ
ていることが多く、図10に示すように、ダイカスト鋳
造の際に、溶湯を射出するためのプランジャ穴40hが中
心に貫通した筒状体40で形成され、前端部に取付け用の
フランジ40fを有し、筒状部40aの後端側の上部に、溶
湯を注湯するための給湯口40bがプランジャ穴40hに貫
通して開口している。
【0004】このプランジャスリーブ40は、図9に示す
ように、前方部分40cは、アウタースリーブ3aを介し
て固定盤3に固定支持されるが、給湯口40bがある後方
部分40dは固定盤3に支持されず、片持梁状態で固定さ
れる。また、ダイカスト鋳造の溶湯となる材料として
は、通常はアルミ合金が使用される。このアルミ合金の
640℃〜650℃の溶湯を給湯口40bからプランジャ
スリーブ40に注湯してから、この給湯口40bの後方に待
機している図5に示すプランジャ8のピストン(チッ
プ)8aをシリンダ7の駆動によりスリーブ40内に前進
させて、溶湯を加圧して固定型5aのゲートを通じてキ
ャビテイ10内に高速で射出注入している。
【0005】この時の注湯量は、プランジャスリーブ40
の容量の約40%前後即ち約30%〜50%の充填率であり、
プランジャスリーブ40内に給湯した状態では、断面積の
約半分以下に相当する下部に溶湯が充填される。この溶
湯がプランジャ8で押圧されて、前方部分40cにおいて
プランジャスリーブ40内一杯になって加圧されて、金型
5a、5bのキャビティ10内に射出されるように構成さ
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このプランジャスリー
ブ40のプランジャ穴40hの下側半分は、溶湯を注湯した
時に高温の溶湯が接触し急速に加熱されて高温になるの
で、溶湯によって浸蝕されるという問題がある。そし
て、この浸蝕で凹凸が生じると、この部分は、ピストン
8aが往復する摺接面であるために、ピストン8aの往
復摺動を円滑に行なうことが出来なくなり、早期に摩耗
が生じたり、場合によってはカジリ付きが発生して、溶
湯を十分に加圧することができなくなり、鋳造作業に支
障を来たすという問題が生じる。
【0007】また、このプランジャスリーブ40は窒化処
理した熱間用工具鋼のSKD−61等の熱伝導性の良い
金属で形成された場合には、注湯された時に溶湯の熱が
プランジャスリーブ40から熱伝導により逃げて冷却され
るために、プランジャスリーブ40に接触する部分の溶湯
が部分的に急冷されて、局部的に温度の低い溶湯が金型
5a、5bに供給されるので、ダイカスト製品の品質が
低下するという問題がある。
【0008】この浸蝕と急冷の問題を解決するために、
プランジャスリーブ全体をセラミック材料で形成したセ
ラミック製プランジャスリーブが提案されている。この
セラミック材料は、耐浸蝕性、耐熱性、耐摩耗性に優れ
ている上に、熱伝導度が低くて溶湯の温度低下が少ない
ので、保温性がよく、又、熱膨張係数が低くて熱変形量
が少ないという性質がある。
【0009】しかしながら、その反面、全体がセラミッ
ク製のプランジャスリーブは、製造価格が、鋼製プラン
ジャスリーブの5倍〜10倍となる上に、脆いため取り
扱いを誤るとすぐに破損してしまうという欠点がある。
本発明は、上述の問題を解決するためになされたもので
あり、ダイカスト鋳造装置に使用するプランジャスリー
ブにおいて、プランジャのピストンの摺動往復運動の阻
害要因となる、プランジャスリーブの給湯口の下側部分
の溶湯による浸蝕を防止でき、しかも、注湯した溶湯の
急冷を避けることができて、溶湯を高温のままの好まし
い状態で金型内に充填できて、品質の良いダイカスト製
品を効率的に製造することができる、耐久性に優れ低コ
ストのダイカスト用プランジャスリーブを提供すること
を目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係るダイカスト用プランジャスリーブは、次
のような特徴を有して構成される。
【0011】1)中心にプランジャ穴を貫通して開口
し、後端側上部に注湯用の給湯口を開口した筒形状のプ
ランジャスリーブであって、前記給湯口の下側部分に設
けた嵌合部に、耐熱及び耐摩耗性に優れたセラミック材
料で形成した半筒形状の浸蝕防止部材を嵌入して配置し
たことを特徴とする。
【0012】この構成により、給湯口の下側部分の浸蝕
の激しい部分に耐熱、耐摩耗性に優れたセラミック材料
を設けることができ、プランジャの円滑な摺動往復運動
を長期間維持できる。また、この高価で、壊れやすく取
り扱い難いセラミック部材を、半筒状の小さい部品にし
たので、コストを低く押さえることができ、しかも、金
属製などの従来の取り扱い易いプランジャスリーブで全
体を構成しているので、取り扱いも容易となる。
【0013】この窒化珪素や酸化アルミニウム等のセラ
ミック材料は、熱膨張係数が低くて熱変形しにくいの
で、プランジャのピストンは温度変化によらず円滑に摺
動できる。また、熱伝導度が低くて保温性がよいので、
溶湯の温度低下が少なく、高温のまま鋳型に注入される
ので、製品の品質が向上する。
【0014】3)半円筒状の前記浸蝕防止部材を前記給
湯口の下側部分に設けた嵌合部に嵌入すると共に、前記
浸蝕防止部材の後部を前方に付勢し、プランジャのピス
トンの摺動を妨げない弾性部材を設けて構成する。
【0015】この構成により、プランジャスリーブの筒
状体と熱膨張率が異なる浸蝕防止部材を常に前方に押し
つけて、熱膨張差によって浸蝕防止部材の前方に隙間が
発生するのを防止できる。
【0016】4)中心にプランジャ穴を有する円形の筒
状体に後端側の上部を切除して開口部を設け、該開口部
の下部を薄肉に形成して設けた内側の嵌合部に、半円筒
状の浸蝕防止部材を嵌入し、更に、前記開口部に、給湯
口を有する半円筒状の蓋部材を載置すると共に、前記浸
蝕防止部材の後部を前方に付勢する断面U字形の半リン
グ状のスプリングを設け、該U字形の開口部を前記筒状
体の軸芯側に向けて前記浸蝕防止部材の後部に沿って配
置してオイル受け溝を形成し、更に、前記筒状体と前記
蓋部材の各後端にプランジャ穴を有するリング状の端部
部材を接合して形成する。
【0017】この構成により、浸蝕防止部材を給湯口の
下側部分に簡単に配設し、蓋部材でこの浸蝕防止部材を
押さえて容易に組付けすることができ、しかも弾性部材
で浸蝕防止部材を嵌合部の前方に付勢することも簡単に
できるプランジャスリーブを提供できる。更に、浸蝕防
止部材の後部に熱膨張差によって発生する隙間量をこの
スプリング自体の変形量でカバーすることができ、ま
た、スプリングのU字部分で形成されるオイル受け溝に
潤滑油を溜めて、ピストンの摺接面を潤滑することがで
きる。
【0018】また、更に、蝕防止部材の外周側に加熱手
段を設けると、浸蝕防止部材を予熱することができるの
で、注湯時の急激な温度変化を和らげて、浸蝕防止部材
への熱衝撃を緩和でき、寿命を長くすることができる。
そして、この浸蝕防止部材の予熱により、注湯された溶
湯の温度低下をより確実に防ぐことができ、溶湯を高温
のまま金型に供給できるので、ダイカスト製品の品質の
低下を防止できる。
【0019】
【発明の実施の形態】次に図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。本発明に係るプランジャスリーブ4
は、図1の分解組立図に示すように、筒状体41、浸蝕防
止部材42、蓋部材43、スプリング44、端部部材45から構
成される。この筒状体41、蓋部材43、端部部材45は、窒
化処理した熱間用工具鋼のSKD−61等の鋼製プラン
ジャスリーブと同じ材料で形成され、浸蝕防止部材42は
窒化珪素や酸化アルミニウム等のセラミック材料で形成
される。また、スプリング44はスプリング用バネ鋼等の
材料で形成される。
【0020】そして、組立後では、図2に示すように、
その中央に溶湯を射出するためのプランジャ穴4hが貫
通して形成され、矢印B側の後端側の上部には溶湯を注
湯するための給湯口4bがプランジャ穴4hに貫通して
開口された形状になる。この筒状体41は通常は円筒状で
あり、プランジャ穴4hも円形断面で形成されるが、筒
状体41を楕円筒状又は多角形筒状等に形成し、プランジ
ャ穴4hを断面が楕円形、又は多角形等の貫通孔で形成
してもよい。
【0021】また、先端側(A方向側)にフランジ部4
fを有し、後端側(B方向側)の上部は略上半分が切除
されて開口部となっており、この開口部の下部は内側を
削られて薄肉に形成され、この内側部分に半円筒状の浸
蝕防止部材42を嵌入するための嵌合部である嵌合溝41c
が設けられている。また、この筒状体41の下半分の薄肉
部の蓋部材43との接合面に、蓋部材43を被せて係合する
ためのボルト49a用のネジ穴41aが、また、下半分の後
端部には端部部材45を後側から係合するボルト49b用の
ネジ穴41bが、それぞれ設けられている。
【0022】そして、浸蝕防止部材42は、内側をピスト
ン8aの摺接面とする半円筒状に形成され、筒状体41の
嵌合溝41cに配設されて、ピストン8aの摺接面の一部
を形成するように形成される。また、蓋部材43は、断面
が半円筒状に形成され、略中央部に湯口4bを開口し、
後端部には芯出し用の溝部43cが形成され、更にこの後
端部には、端部部材45を係合するためのボルト49b用の
ネジ穴43bが設けられる。また、蓋部材43の側方部分に
は筒状体41との係合のためのボルト49a用のボルト挿通
穴43aが設けられている。なお、この溝部43cには、端
部部材45を係合する時に、芯出し用の段部45aが挿入さ
れる。
【0023】浸蝕防止部材42を前方に付勢する弾性部材
であるスプリング44は、断面U字形で、半リング状に形
成され、このU字の幅方向に付勢力が働くように、即
ち、U字の開口部44aが開閉するように弾力性を有して
形成され、U字の開口部44aを内側に向けて浸蝕防止部
材42の後部42bに沿って配置し、U字の開口部44aでオ
イル受け溝を形成する。
【0024】即ち、この構成により、このスプリング44
のU字の開口部44aがオイル受け溝を兼用し、このU字
の開口部44aにグリース等のピストン8aの周囲に塗布
される潤滑油が溜まるので、ピストン8aが摺動する時
の潤滑を旨く行な得る。また、端部部材45は、中央部に
プランジャ穴45hを有し、筒状体41と蓋部材43の後端部
の内周面に当接する芯出し用に段部45aを有するリング
形状に形成される。この段部45aは筒状体41と蓋部材43
の後端部の内周面に挿入されて当接し、端部部材45のプ
ランジャ穴45hが筒状体41のプランジャ穴4hと整合す
るように芯出し(位置決め)機能を有して形成される。
また、この端部部材45には、筒状体41と蓋部材43の後端
部に接合するためのボルト49b用のボルト挿通穴45bが
設けられる。
【0025】なお、プランジャスリーブ4の寸法例を上
げると、型締力が250トン〜3,500トン級のダイ
カスト鋳造装置に使用されるプランジャスリーブ4の寸
法は、全長が300〜1,500mm、プランジャ穴4
hの径が50〜180mm程度である。そして、このプ
ランジャスリーブ4の組立は、図1〜図5に示すよう
に、筒状体41の後端側下部の嵌合溝41cに浸蝕防止部材
42を嵌合した後に、蓋部材43をこの浸蝕防止部材42の上
面を押さえながら筒状体41に載置してボルト49aで固定
する。
【0026】次に、浸蝕防止部材42の後部42bに接触さ
せてスプリング44を配置して、浸蝕防止部材42の後部42
bを前方(A方向)に付勢し、更に蓋部材45を蓋部材43
と筒状体41の後部に当接してボルト49bで取り付けて、
図2〜図5の組立状態とする。このプランジャスリーブ
4は、次のようなダイカスト鋳造装置に使用される。
【0027】先ず、このプランジャスリーブ4は、図8
に示すような横鋳込み型コールドチャンバーダイカスト
鋳造装置1のベッド2上に設けた固定盤3に支持され
る。より詳細には、図9に示すように、固定盤3に設け
たアウタースリーブ3aを介して支持され、このプラン
ジャスリーブ4の前部に固定型5aに嵌合したブッシュ
5cを接続し、このブッシュ5cを経由して既に衝合し
ている固定型5aと可動型5bとの間に形成したキャビ
ティ10に溶湯を注入するように支持される。
【0028】そして、更に、プランジャスリーブ4の後
部(矢印B側)から、プランジャ穴4hに、プランジャ
8のピストン(チップ)8aを挿入し、シリンダ装置7
でプランジャスリーブ4の内側を摺動往復移動させて、
プランジャスリーブ4の後部に設けた給湯口4bから注
入された溶湯を射出するように配置される。
【0029】そして、図示しない溶融炉で溶融されたア
ルミ合金等の溶湯を所定量だけプランジャスリーブ4の
後部に設けた給湯口4bから供給し、図8に示すシリン
ダ装置7を駆動してプランジャ8の先端のピストン8a
で、プランジャスリーブ4内に供給された溶湯を、急速
加圧して固定型5aと可動型5bとの間のキャビティ10
に高速で注入し、このキャビティ10に注入した溶湯が冷
却され固化した後に、可動型5bを固定型5aより離反
させてダイカスト鋳造品を取り出して、鋳造品を製造す
る。
【0030】以上のような構成のプランジャスリーブ4
によれば、給湯口4bからプランジャ穴4hに溶湯が注
入された時に、この溶湯を給湯口4bの下側部分に設け
た浸蝕に強い窒化珪素等のセラミック材料で形成された
浸蝕防止部材44で受けることができるので、この給湯口
4bの下側部分の浸蝕を防止でき、プランジャ8のピス
トン8aの円滑な摺動往復運動を長期間維持できる。
【0031】また、窒化珪素等のセラミック材料は、熱
膨張係数が低くて熱変形しにくいので、注湯による温度
変化があっても、ピストン8aの摺動が阻害されること
なく、円滑に摺動できる。その上、熱伝導度が低くて保
温性がよく、溶湯の温度低下が少ないので、溶湯を高温
のまま鋳型に注入でき、製品の品質を向上できる。
【0032】更に、窒化珪素等のセラミック材料は、耐
熱性、耐摩耗性に優れているので、長期間使用できる。
また、浸蝕防止部材42の後部42b側をスプリング44で常
に前方(A方向)に付勢することができるので、プラン
ジャスリーブ4と浸蝕防止部材42とのを熱膨張差による
隙間が浸蝕防止部材42の前方に発生するのを防止でき
る。
【0033】また、このスプリング44のU字の開口部44
aを内側に向けて浸蝕防止部材42の後部42bに沿って配
置しているので、浸蝕防止部材42の後部42b側で、熱膨
張差によって発生する隙間量をこのスプリング44自体の
変形量でカバーすることができ、隙間の発生を防止でき
る。また、スプリング44のU字部分に潤滑油を溜めるこ
とができるので、ピストン8aの摺接面を効率良く潤滑
できる。
【0034】そして、ダイカスト鋳造装置に組み込まれ
た時のピストン8aの前端の移動開始位置は図3、図
5、図7等に二点鎖線で示すように、スプリング44のU
字部分のオイル受け溝44aより前方(A方向)に位置す
るので、浸蝕防止部材42の後方のオイル受け溝44aは、
ピストン8aの前端に接触しない。そのため、ピストン
8aはオイル受け溝44aの影響を受けることなく円滑に
往復摺動することができる。
【0035】更に、図6、図7に示すように、浸蝕防止
部材42の下部に温度ヒーター47等の加熱手段を設けて構
成することもできる。これらの温度ヒーター47等の加熱
手段は、筒状体41に穿孔された穴に丸棒状のカートリッ
ジヒーター47を挿入して形成すると熱効率がよいが、加
工を容易にするために筒状体41の外側に沿わせて設けて
もよい。
【0036】この加熱手段により、浸蝕防止部材42を予
熱することができるので、注湯時の急激な温度変化を和
らげて、浸蝕防止部材42への熱衝撃を緩和でき、この熱
衝撃に弱いセラミック材料で形成される浸蝕防止部材42
の寿命を長くすることができる。また、加熱手段による
予熱により、供給した溶湯が冷却されるのを防止できる
ため、溶湯を高温のままの好ましい状態で金型5a、5
b内に充填でき、品質の良いダイカスト製品を効率的に
製造することができる。
【0037】
【発明の効果】本発明に係るダイカスト用プランジャス
リーブによれば、次のような効果を奏することができ
る。先ず、中心にプランジャ穴を貫通した筒状部の後端
側に注湯用の給湯口を開口し、該給湯口の下側部分のピ
ストンの摺接面を浸蝕防止部材で形成したので、この給
湯口の下側部分の浸蝕を防止できて、プランジャのピス
トンの円滑な摺動往復運動を長期間維持できる。
【0038】また、この浸蝕防止部材を窒化珪素等のセ
ラミック材料で形成したことにより、熱膨張係数が低く
て熱変形しにくいので、注湯による温度変化があって
も、ピストンの摺動が阻害されることなく、円滑に摺動
できる。その上、耐熱性、耐摩耗性に優れているので、
長期間使用できる。更に、窒化珪素等のセラミック材料
は熱伝導度が低くて保温性がよいために、注湯された溶
湯の温度低下を少なくすることができ、高温のまま鋳型
に注入できるので、製品の品質を向上できる。
【0039】その上、この高価で、壊れやすく取り扱い
難いセラミック部材を、半筒状の小さい部品にしたの
で、コストを低く押さえることができ、しかも、金属製
などの従来の取り扱い易いプランジャスリーブで全体を
構成しているので、取り扱いも容易とすることができ
る。
【0040】浸蝕防止部材を、プランジャスリーブの給
湯口の下側部分に設けた嵌合溝に配置し、浸蝕防止部材
の後部側を前方に付勢するスプリングを介して端部部材
で係止したので、プランジャスリーブの筒状体を形成す
る金属と熱膨張率が異なる材質の浸蝕防止部材を常に前
方に押しつけて、熱膨張差による浸蝕防止部材の前方に
ピストンの往復摺動の障害となる隙間が発生するのを防
止できる。
【0041】そして、スプリングを断面U字形に形成
し、このU字の開口部を内側に向けて浸蝕防止部材の後
部に沿って配置し、オイル受け溝を形成することによ
り、熱膨張差によって浸蝕防止部材の後部に発生する隙
間量をこのスプリング自体の変形量でカバーすることが
でき、また、スプリングのU字部分に潤滑油を溜めるこ
とができるので、ピストンの摺接面を適切に潤滑でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るプランジャスリーブの分解図であ
る。
【図2】図1の組立後のプランジャスリーブの斜視図で
ある。
【図3】図1のプランジャスリーブの後半分の一部断面
を含む正面図である。
【図4】図1のプランジャスリーブの後半分の側面図
で、左側半分は図3のX−X断面図である。
【図5】図1のプランジャスリーブの後半分の平面図で
ある。
【図6】本発明に係る第2の実施の形態のプランジャス
リーブの後半分の一部断面を含む正面図である。
【図7】図6のプランジャスリーブの後半分の側面図
で、左側半分は図3のX−X断面図である。
【図8】ダイカスト鋳造装置を示す概略図である。
【図9】プランジャスリーブの取付け状態を示す断面図
である。
【図10】従来技術のプランジャスリーブの斜視図であ
る。
【符合の説明】
1 ダイカスト鋳造装置 2 ベッド 3 固定盤(固定プラテン) 3a アウター
スリーブ 4、4A、40 プランジャスリーブ 4b、40b 給
湯口 4c、40c 前方部分 4d、40d 後
方部分 4f、40f 固定フランジ 4h、40h プ
ランジャ穴 5a 固定型 5b 可動型 6 可動盤(移動プラテン) 7 シリンダ装
置 8 プランジャ 8a ピストン
(チップ) 41 筒状体 41a、41b、43
b ネジ穴 41c 嵌合溝 42 浸蝕防止部材 42b 後部 43 蓋部材 43a、45b ボ
ルト挿通穴 44 スプリング 44a U字の開
口部 45 端部部材 45a 段部 47 ヒーター 49a、49b ボ
ルト

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中心にプランジャ穴を貫通して開口し、
    後端側上部に注湯用の給湯口を開口した筒形状のプラン
    ジャスリーブであって、前記給湯口の下側部分に設けた
    嵌合部に、耐熱及び耐摩耗性に優れたセラミック材料で
    形成した半筒形状の浸蝕防止部材を嵌入して配置したこ
    とを特徴とするダイカスト用プランジャスリーブ。
  2. 【請求項2】 半円筒状の前記浸蝕防止部材を前記給湯
    口の下側部分に設けた嵌合部に嵌入すると共に、前記浸
    蝕防止部材の後部を前方に付勢し、プランジャのピスト
    ンの摺動を妨げない弾性部材を設けたことを特徴とする
    請求項1記載のダイカスト用プランジャスリーブ。
  3. 【請求項3】 中心にプランジャ穴を有する円形の筒状
    体に後端側の上部を切除して開口部を設け、該開口部の
    下部を薄肉に形成して設けた内側の嵌合部に、半円筒状
    の浸蝕防止部材を嵌入し、更に、前記開口部に、給湯口
    を有する半円筒状の蓋部材を載置すると共に、前記浸蝕
    防止部材の後部を前方に付勢する断面U字形の半リング
    状のスプリングを設け、該U字形の開口部を前記筒状体
    の軸芯側に向けて前記浸蝕防止部材の後部に沿って配置
    してオイル受け溝を形成し、更に、前記筒状体と前記蓋
    部材の各後端にプランジャ穴を有するリング状の端部部
    材を接合して形成したことを特徴とするダイカスト用プ
    ランジャスリーブ。
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