JP2000237859A - 半溶融、半凝固成形用セラミック複合スリーブ - Google Patents

半溶融、半凝固成形用セラミック複合スリーブ

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JP2000237859A
JP2000237859A JP11037960A JP3796099A JP2000237859A JP 2000237859 A JP2000237859 A JP 2000237859A JP 11037960 A JP11037960 A JP 11037960A JP 3796099 A JP3796099 A JP 3796099A JP 2000237859 A JP2000237859 A JP 2000237859A
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Mikio Sasaki
幹夫 佐々木
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Hitachi Metals Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複合スリーブ内で電磁撹拌を行う半溶融、半
凝固成形用において、複合スリーブの寿命を延ばすこと
を目的とする。 【解決手段】 スリーブ内で電磁撹拌を用いて初晶を粒
状化させて鋳造を行うコールドクルーシブルタイプの半
溶融、半凝固成形法で使用されるセラミックス複合射出
スリーブにおいて、セラミックス内筒を支持する外筒を
非磁性のステンレスで形成するとともにその一部を、磁
性を有する工具鋼で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液相線から固相線
の間にある半溶融、半凝固状態の素材金属を金型内で加
圧固化させて成形品を得る、いわゆる半溶融、半凝固成
形法に使用される成形用射出スリーブの構造に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】半溶融、半凝固成形法には、事前にビレ
ットを作成しておき成形直前にビレットを再加熱して半
溶融状態にした後、金型等に入れて成形を行ういわゆる
チクソキャスト法と、溶融した金属をスリーブ内等に給
湯して、溶融温度を下降させることにより、初晶を晶出
させて成形を行ういわゆるレオキャスト法がある。この
うちレオキャスト法では、スリーブ内に溶融金属を給湯
して、均一な半凝固状態を実現するため、撹拌が行われ
る。この攪拌の方法としては、スリーブ中に羽根などを
入れてかき混ぜる機械式攪拌や、電磁コイルを用いる電
磁攪拌等がある。
【0003】レオキャスト法で電磁攪拌が行われる成型
機は一般的なダイキャストに使用される成型機に比べ
て、電磁撹拌が可能な特殊な仕様となっている。一般的
なダイキャストに使用される成型機は素材溶融金属に対
する耐久性に優れていることから内筒にセラミックスが
用いられたセラミックス複合スリーブ構造となってい
る。この複合スリーブの外筒には、熱間工具鋼(SKD
61)の様な高強度高靭性材を所要硬度にするため熱処
理を実施し、表面には窒化処理を施して使用されてい
る。
【0004】このような一般に用いられているセラミッ
クス複合スリーブを電磁攪拌を用いる半溶融・半凝固成
形法に用いる場合、セラミックス製の内筒については、
問題は生じない。しかし、一般的なセラミックス複合ス
リーブの外筒として用いられている熱間工具鋼であるS
KD61は非磁性では無く、電磁攪拌を用いる半溶融、
半凝固成形法に用いる複合スリーブの外筒としては採用
できない。そこで外筒としては、非磁性材である主にス
テンレスのSUS系の鋼種(SUS310、SUS30
4等)が使用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなセラミックス複合スリーブにおいて、内筒は外筒に
固定される必要があるため、その構造上内筒は外筒に軸
方向で固定される必要がある。すなわち、複合スリーブ
内周面には、内筒の部分と外筒の部分が存在することに
なる。当然、複合スリーブ内周面は、射出途中に溶湯と
射出プランジャーに直接接触する。
【0006】そのため、セラミックス製内筒部分につい
ては溶湯や射出プランジャーとの接触に関しては問題な
い。しかし、外筒が内周面を構成している部分について
は、非磁性材である主にステンレスのSUS系の鋼種
(SUS310、SUS304等)で構成されており、
硬度などが低いことから当該箇所にへたりやつぶれが生
じたり、プランジャーチップとの接触による磨耗やかじ
りとよばれる損傷が発生し、プランジャーチップのスム
ーズな作動を阻害するという問題があった。さらに、上
記のように外筒内周面の硬度などが低いことから、それ
に摺動して用いられるプランジャーチップの材質につい
ても、限定があり、プランジャーチップの耐久性も低か
った。
【0007】これらを解決する手段としては、例えば、
複合スリーブの外筒に非磁性且つ高靭性高硬度の材料を
使用することが考えられるが、そのような材料は一般的
に高価で加工性に難点がある場合が多く一般にて使用さ
れていなかった。本発明は、射出スリーブ内で電磁撹拌
を行う半溶融、半凝固成形用複合スリーブにおいて、そ
の寿命を延ばし且つ射出動作のトラブルを抑制すること
が出来る複合スリーブ構造を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、電磁攪拌
を用いる半溶融、半凝固成形法にセラミックス複合スリ
ーブを用いる場合、複合スリーブ内周面を形成する外筒
のうち、電磁攪拌に影響を及ぼさない部分を磁性を有す
る工具鋼で形成しても問題が生じないことを見出し、本
発明に想到した。すなわち本発明は、スリーブ内で電磁
撹拌を用いて初晶を粒状化させて鋳造を行う半溶融、半
凝固成形法で使用されるセラミックス複合スリーブにお
いて、セラミックス製の内筒を支持する外筒を非磁性の
ステンレスで形成するとともにその一部を、磁性を有す
る工具鋼で形成した。さらに外筒の一部を形成した工具
鋼のスリーブ内面の摺動面に、窒化物、炭化物、硼化物
などの被膜を施すと良い。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面に従い本発明を説明す
るが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
図1は半溶融、半凝固成形に使用される金型と複合スリ
ーブの構造の概略を示す。金型1、2を組み合わせるこ
とにより形成される製品キャビティ部3、金型に取り付
けられた鋳込み口ブッシュ4、複合スリーブ5、複合ス
リーブ5の内周面を摺動しながら、溶湯を製品キャビテ
ィ部3に供給するプランジャーチップ6から形成されて
いる。
【0010】図2に本発明に係わるセラミックス複合ス
リーブの構造の一例を示す。セラミックス複合スリーブ
は、サイアロン、SiC、SiN等のセラミックス材か
らなる内筒5a、SUS系の鋼種(SUS310、SU
S304等)などのステンレスで形成された外筒5b、
SKD61等の磁性を有する工具鋼で形成された外筒5
cから形成される。図2の場合は、SKD61等の磁性
を有する工具鋼で形成された外筒5cは、鋳込み口ブッ
シュ4と内筒5aの間に形成される。外筒5cの内周面
は窒化物、炭化物、硼化物などの被膜を施す表面処理が
施されていると、プランジャーチップ6に対する耐摩耗
性が向上する。外筒5cと外筒5bはボルト締結によ
り、あるいは溶接により一体化される。ボルト締結の場
合には、外筒5cのみが摩耗などにより、寿命に達した
場合に、その箇所のみを交換すれば良く、外筒全てを交
換する必要が無く、経済的である。
【0011】図3に本発明に係わるセラミックス複合ス
リーブの構造の他の一例を示す。セラミックス複合スリ
ーブは、サイアロン、SiC、SiN等のセラミックス
材からなる内筒5a、SUS系の鋼種(SUS310、
SUS304等)などのステンレスで形成された外筒5
b、SKD61等の磁性を有する工具鋼で形成された外
筒5cから形成される。図2の場合は、SKD61等の
工具鋼で形成された外筒5cは、鋳込み口ブッシュ4と
内筒5aの間と、内筒5aを挟んでその反対側に形成さ
れる。外筒5cの内周面は窒化物、炭化物、硼化物など
の被膜を施す表面処理が施されていると、プランジャー
チップに対する耐摩耗性が向上する。外筒5cと外筒5
bはボルト締結により、あるいは溶接により一体化され
る。ボルト締結の場合には、外筒5cのみが摩耗などに
より、寿命に達した場合に、その箇所のみを交換すれば
良く、外筒スリーブ全てを交換する必要が無く、経済的
である。
【0012】ここで、実際の半溶融、半凝固成形の工程
を示す。外部の溶融炉で溶融されたAlなどの溶湯は、
溶融状態のまま、複合スリーブ中に供給される。供給方
法としては、例えば図1の場合には、金型1,2を開
き、複合スリーブ上に空間を形成し、トリベなどが入る
ようにしても良いし、複合スリーブに外部に連通する横
穴を形成し、電磁ポンプなどを用いて供給するようにし
ても良い。供給された溶湯はスリーブ中で図示しない電
磁コイルを用いて、電磁攪拌を行いながら、初晶晶出温
度まで、降温される。溶湯は初晶晶出温度に降温される
まで複合スリーブ中に保持されるため、複合スリーブ中
に供給される溶湯供給量は例えばセラミックス製の内筒
5a部分にのみ接触する程度に供給すると、セラミック
ス製内筒に比べ耐久性の劣る外筒5cと溶湯との接触に
よる外筒5cの損傷が少なくなり、長期間使用すること
が出来る。初晶が晶出した溶湯は、プランジャーチップ
6がスリーブ内面を摺動しながら高速で上昇することに
より、半溶融、半凝固状態で金型1,2内の製品キャビ
ティ部3に供給され、金型1,2により抜熱され、凝固
する。凝固した製品は金型1,2を開くことにより、取
り出される。
【0013】
【実施例】図2に示した構造の本発明に係わるセラミッ
クス複合スリーブを実際のAl合金であるAC4CH材
の半溶融、半凝固成形を行った。内筒5aはサイアロン
で形成し、外筒5bはSUS310材、外筒5cは実施
例1としてSKD61を用いた。さらに、外筒5cのス
リーブ内周面に実施例2として表面窒化処理品、実施例
3としてTiCN表面コーティング品を用いた。比較の
ために、図4に示すような従来構造の複合スリーブを用
いた。図4を簡単に説明すると、複合スリーブ5の内筒
5aをサイアロンで形成するとともに、外筒5bをSU
S310で形成した。それぞれの複合スリーブを用い
て、製品の半溶融、半凝固成形を行いスリーブの損耗等
により、成形が出来なくなる時点までの製品ショット回
数を調査した。それによると従来品の寿命は500ショ
ット以下であったのに対し、実施例1は10,000シ
ョット以上、実施例2及び実施例3は20,000ショ
ット以上の寿命であった。
【0014】
【発明の効果】本発明の複合スリーブをもちいることに
より、射出スリーブ内で電磁撹拌を行う半溶融、半凝固
成形用において、その寿命を延ばし且つ射出動作のトラ
ブルを抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が使用される、半溶融半凝固成形法での
成型機の概略図である。
【図2】本発明の複合スリーブの断面図である。
【図3】本発明の複合スリーブの断面図である。
【図4】従来の複合スリーブの断面図である。
【符号の説明】
1 金型、2 金型、3 製品キャビティ部、4 鋳込
み口ブッシュ、5a 内筒、5b 外筒、5c 外筒、
6 プランジャーチップ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スリーブ内で電磁撹拌を用いて初晶を粒
    状化させて鋳造を行う半溶融、半凝固成形法で使用され
    るセラミックス複合スリーブにおいて、セラミックス製
    の内筒を支持する外筒を非磁性のステンレスで形成する
    とともにその一部を、磁性を有する工具鋼で形成したこ
    とを特徴とする半溶融、半凝固成形用セラミックス複合
    スリーブ。
  2. 【請求項2】 請求項1の工具鋼製外筒内面の摺動面
    に、窒化物、炭化物、硼化物などの被膜を施したことを
    特徴とする半溶融、半凝固成形用セラミックス複合スリ
    ーブ。
JP11037960A 1999-02-17 1999-02-17 半溶融、半凝固成形用セラミック複合スリーブ Pending JP2000237859A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010125516A (ja) * 2008-12-01 2010-06-10 Toyota Motor Corp 保温スリーブ
US20140174353A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Rec Silicon Inc High-temperature grade steel for fluidized bed reactor equipment

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