JP2002346719A

JP2002346719A - ダイカストマシン用射出スリーブ

Info

Publication number: JP2002346719A
Application number: JP2001163309A
Authority: JP
Inventors: Sakae Takahashi; 栄高橋; Yasushi Fukase; 泰志深瀬; Shuhei Honma; 周平本間; Takaharu Tashiro; 貴晴田代
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2002-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】アルミニウム溶湯に対する耐食性及び保温性
を備え、且つ金型の背面に接続される先端部において欠
けが発生し難い射出スリーブを提供する。【解決手段】本発明に基づく射出スリーブは、内外の
二層からなる複合構造を備えている。更に、内筒２の先
端近傍以外の部分を占める第一部分２１は、耐溶損性に
優れた材料で構成され、内筒２の先端近傍を占める第二
部分２２は、靭性に優れた材料で構成されている。この
例では、外筒１は、機械構造用炭素鋼Ｓ４８Ｃで構成さ
れ、内筒の第一部分２１は、Ｓｉ：４．３ｗｔ％、Ｍ
ｏ：２１ｗｔ％、Ｂ：３．０ｗｔ％、Ｎｉ：残部、から
なるニッケル合金で構成され、内筒の第二部分２２は、
Ｓｉ：５．５ｗｔ％、Ｍｏ：１１ｗｔ％、Ｂ：１．８ｗ
ｔ％、Ｎｉ：残部、からなるニッケル合金により構成さ
れている。外筒１と内筒２は、ＨＩＰ法を用いて、互い
に金属組織的に接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
用のダイカストマシンにおいて、溶湯受けと加圧シリン
ダとを兼ねる射出スリーブの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイカストマシンにおいて溶湯受けと加
圧シリンダとを兼ねる射出スリーブには、従来より、Ｓ
ＫＤ６１（ＪＩＳ）などの合金工具鋼が使用されてい
る。ＳＫＤ６１製の射出スリーブは、靭性に優れ且つ比
較的安価であるので、広く使用されている。しかし、Ｓ
ＫＤ６１製の射出スリーブは、アルミニウム溶湯に対す
る耐食性（いわゆる耐溶損性）が必ずしも十分ではな
く、比較的早期に給湯口下部において溶損が生じ、使用
不能になることが多い。

【０００３】この様な問題を解決するため、特開平１１
−３００４５９号公報には、鋼製の外筒の内側に、厚さ
２〜１０ｍｍ程度のニッケル合金からなる内筒を接合し
た複合構造の射出スリーブが提案されている。内筒部分
を構成する上記のニッケル合金は、耐摩耗性、保温性、
耐ヒートクラック性に優れていることに加え、特に、ア
ルミニウム溶湯に対する耐溶損性に優れている。このた
め、上記の複合構造の射出スリーブは、従来のＳＫＤ６
１製の射出スリーブと比べて、優れた寿命を示してい
る。

【０００４】しかしながら、上記のニッケル合金は、Ｓ
ＫＤ６１材と比べてやや靭性が低いので、金型側に設け
られたスリーブブッシュ（湯口スリーブ）との間の突合
せ部において、欠けが生じ易いという問題がある。

【０００５】図６に、射出スリーブと金型との接続部の
構造を示す。図中、１０は射出スリーブ、２１は固定ダ
イプレート、２２は移動ダイプレート、２３は固定金
型、２４は移動金型、２６はスリーブブッシュ、３０は
プランジャである。

【０００６】射出スリーブ１０は、ブッシュ２５を介し
て固定ダイプレート２１に取り付けられている。固定金
型２３のゲート部分にはスリーブブッシュ２６が取り付
けられている。射出スリーブ１０の先端は、ブッシュ２
５の中を貫通し、スリーブブッシュ２６の端面に突き当
てられた状態で、固定金型２３の背面に接続される。溶
湯は、給湯口１３から射出スリーブ１０の中に注入され
た後、プランジャ３０（プランジャロッド３１及びプラ
ンジャチップ３２などから構成されている）によって前
方に押し出され、スリーブブッシュ２６を通って、金型
のキャビティ２９内に充填される。なお、この例では、
射出スリーブ１０は、内筒１２及び外筒１１からなる二
層構造を備えている。

【０００７】上述したような射出スリーブ１０の先端の
角部に欠けが生ずる原因は、射出スリーブ１０内をプラ
ンジャ３０が摺動する際、プランジャチップ３２が射出
スリーブ１０の先端の突合せ部の僅かな段差に繰り返し
衝突するためと考えられる。

【０００８】更に、このような欠けは、プランジャチッ
プ３０の摺動に伴い、プランジャチップ３２の表面を摩
耗させる。プランジャチップ３２の表面が摩耗すると、
射出スリーブ１０の内周面との間の隙間が大きくなり、
溶湯に対するシールが不完全になる。従って、射出スリ
ーブ１０の先端の角部の欠けは、プランジャチップ３２
の寿命を短くする要因の一つとなっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な従来の複合構造の射出スリーブの問題点に鑑み成され
たものであり、本発明の目的は、射出スリーブの先端面
（金型の背面に接続される方の端面）に欠けが生じにく
く、従って、プランジャチップの表面を傷付けにくいダ
イカストマシン用の射出スリーブを提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のダイカストマシ
ン用射出スリーブは、内筒と外筒からなる二層構造を備
えるとともに、内筒が、先端近傍以外の部分を占める第
一部分と、先端近傍を占め第一部分とは組成が異なる第
二部分とで構成されたダイカストマシン用射出スリーブ
であって、前記外筒は、鋼で構成され、前記内筒の第一
部分は、Ｓｉが４．０ｗｔ％以上５．１ｗｔ％以下、Ｍ
ｏが１５ｗｔ％以上２６ｗｔ％以下、Ｂが２．５ｗｔ％
以上３．６ｗｔ％以下で、残部がＮｉからなる第一のニ
ッケル合金で構成され、前記内筒の第二部分は、Ｓｉが
４．５ｗｔ％以上６．５ｗｔ％以下、Ｍｏが８ｗｔ％以
上１３ｗｔ％以下、Ｂが１．３ｗｔ％以上２．３ｗｔ％
以下で、残部がＮｉからなる第二のニッケル合金で構成
されていること、を特徴とする。

【００１１】本発明のダイカストマシン用射出スリーブ
において、内筒の前記第一部分（先端近傍以外の部分）
を構成する第一のニッケル合金は、アルミニウム溶湯に
対する耐食性に優れるともに、耐摩耗性、保温性、耐ヒ
ートクラック性に優れている。特に、アルミニウム溶湯
に対する耐溶損性は、図７に示すように、従来から使用
されているＳＫＤ６１材と比べて大幅に優れている。

【００１２】また、内筒の前記第二部分（先端近傍の部
分）を構成する第二のニッケル合金は、以下に示すよう
に、第一のニッケル合金と比べて、強度及び靭性に優れ
ており、プランジャチップの摺動による欠けが生じにく
い。

【００１３】第一のニッケル合金抗折力：１，１００ＭＰａ破壊靭性値：２１ＭＰａ・ｍ^1/2 第二のニッケル合金抗折力：１，７２０ＭＰａ破壊靭性値：３３ＭＰａ・ｍ^1/2 但し、第二のニッケル合金は、図７に示すように、第一
のニッケル合金と比較すると、アルミニウム溶湯に対す
る耐溶損性が劣るため、欠けが発生するおそれがある部
分のみに使用する。特に、溶損が問題となる給湯口の下
部には使用しない。

【００１４】なお、第二のニッケル合金は、第一のニッ
ケル合金と構成元素が同一で、組成のみが異なってい
る。そのため、両者の接合強度が大きく、熱膨張係数も
近似しているので、使用中に両者の接合部において分離
する恐れがない。また、第二のニッケル合金は、射出ス
リーブとして使用する上での十分な耐摩耗性を備えてい
る。

【００１５】なお、外筒の内周面上に、内筒の第一部分
及び第二部分を接合する際、好ましくは、ＨＩＰ法（熱
間静水圧プレス法）を用いて焼結と同時に接合を行う。
その他、外筒の内周面上へ内筒の第一部分及び第二部分
の接合は、熱間押出し法あるいは焼結法などによって行
うこともできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１に、本発明に基づくダイカス
トマシン用射出スリーブの概要を示す。図中、１は外
筒、２は内筒、２１は内筒の第一部分、２２は内筒の第
二部分である。

【００１７】図１に示す様に、本発明に基づく射出スリ
ーブは、内外の二層からなる複合構造を備え、更に、内
筒２は、組成が互いに異なる二つの部分で構成されてい
る。即ち、内筒２は、先端近傍以外の部分を占める第一
部分２１と、先端近傍を占める第二部分２２とで構成さ
れている。

【００１８】この例では、射出スリーブの全長は２４７
ｍｍ、外径は１０３ｍｍ、内径は８０ｍｍである。内筒
２の肉厚は１．５ｍｍ、内筒２の第二部分２２の長さ
（軸方向の寸法）は１０ｍｍである。なお、内筒２の肉
厚の好ましい範囲は０．５〜３．０ｍｍ程度、内筒の第
二部分２２の長さの好ましい範囲は５〜３０ｍｍ程度で
ある。

【００１９】この例では、外筒１は、機械構造用炭素鋼
Ｓ４８Ｃで構成されている。内筒の第一部分２１は、Ｓ
ｉ：４．３ｗｔ％、Ｍｏ：２１ｗｔ％、Ｂ：３．０ｗｔ
％、Ｎｉ：残部、からなるニッケル合金（第一のニッケ
ル合金）で構成されている。内筒の第二部分２２は、Ｓ
ｉ：５．５ｗｔ％、Ｍｏ：１１ｗｔ％、Ｂ：１．８ｗｔ
％、Ｎｉ：残部、からなるニッケル合金（第二のニッケ
ル合金）で構成されている。

【００２０】外筒１と内筒２は、ＨＩＰ法（熱間静水圧
プレス法）を用いて、互いに金属組織的に接合されて一
体化されている。

【００２１】次に、図１に示した射出スリーブの製造方
法の例について説明する。

【００２２】（イ）外筒相当部分１ａを、機械構造用炭
素鋼Ｓ４８Ｃを用いて、図２に示す形状に、機械加工に
よって製作した。

【００２３】（ロ）ＨＩＰ加工の際に中子３として使用
する部分を、機械構造用炭素鋼Ｓ４８Ｃを用いて、図３
に示す形状に、機械加工によって製作した。

【００２４】（ハ）内筒の第一部分２１に相当する組成
の焼結原料粉末２１ａ（粒径：５０〜１００μｍ）、及
び内筒の第二部分２２に相当する組成の焼結原料粉末２
２ａ（粒径：５０〜１００μｍ）を、それぞれガス・ア
トマイズ法を用いて調製した。

【００２５】（ニ）図４に示す様に、缶体５の中に外筒
相当部分１ａを収容し、外筒相当部分１ａの内側に中子
３をセットした。

【００２６】（ホ）外筒相当部分１ａと中子２との間の
環状の隙間に、焼結原料粉末２２ａを高さ１０ｍｍで充
填した。更に、その上から、焼結原料粉末２１ａを上端
まで充填した。

【００２７】（ヘ）図５に示す様に、缶体５の上部に蓋
６を溶接で取り付けた。なお、蓋６には、真空引き用パ
イプ７が取り付けられている。

【００２８】（ト）真空引き用パイプ７を介して、缶体
５の内部を真空に引き、所定の真空度に到達したところ
で、真空引き用パイプ７を潰して塞いだ後、更に溶接で
封じた。

【００２９】（チ）以上の様にして準備したものを、Ｈ
ＩＰ（熱間静水圧プレス）装置に装着し、１０００気圧
のアルゴンガスの下で９５０℃に加熱し、原料粉末２１
ａ及び２２ａを焼結するとともに、これらの焼結体を互
いに接合し、同時に、これらの焼結体を外筒相当部分１
ａに接合した。

【００３０】（リ）缶体５、６、７及び中子３を、切削
加工で除去した後、内径、外径及び端部に機械加工を施
し、先に図１に示した形状に仕上げた。

【００３１】以上の様にして製作された射出スリーブ
を、コールドチャンバ方式のダイカストマシンに取り付
け、アルミニウム合金を用いて自動車部品の鋳造試験を
行った。同時に、比較材として、従来のＳＫＤ６１製の
単層構造の射出スリーブ、及び単一組成のＳｉ−Ｍｏ−
Ｂ−Ｎｉ系ニッケル合金（第一のニッケル合金）で内筒
が構成された複合構造の射出スリーブを用いて、同じ条
件で鋳造試験を行った。

【００３２】鋳造条件の概要は、次の通りである。

【００３３】・鋳造材料：ＡＤＣ１２・溶湯重量：６００ｇ・溶解温度：６８０℃ ・射出速度：２．５ｍ／ｓｅｃ表１に、鋳造試験の結果を示す。射出スリーブの寿命に
はバラツキがあると考えなければならないが、本発明の
射出スリーブは、従来の射出スリーブと比較して優れた
結果を示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】本発明に基づく射出スリーブは、内外の
二層からなる複合構造を備え、内筒の先端近傍を除く部
分が、アルミニウム溶湯に対する耐食性、耐摩耗性、保
温性、耐ヒートクラック性に優れた第一のニッケル合金
で構成されるとともに、内筒の先端近傍の部分が強度及
び靭性に優れた第ニのニッケル合金で構成されている。
このため、本発明に基づく射出スリーブは、アルミニウ
ム溶湯に対する耐食性に優れると同時に、内筒の先端部
において欠けが発生し難く、長い寿命を備えている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく射出スリーブの概要を示す軸方
向断面図。

【図２】本発明に基づく射出スリーブの製造工程につい
て説明する図。

【図３】本発明に基づく射出スリーブの製造工程につい
て説明する図。

【図４】本発明に基づく射出スリーブの製造工程につい
て説明する図。

【図５】本発明に基づく射出スリーブの製造工程につい
て説明する図。

【図６】射出スリーブと金型の接続部分の構造について
説明する図。

【図７】アルミニウム溶湯中での溶損量についてＳＫＤ
６１と二種類のニッケル合金とを比較した図。

【符号の説明】

１・・・外筒、２・・・内筒、２１・・・第一部分、２２・・・第二部分、３・・・中子、５・・・缶体、６・・・蓋、７・・・真空引き用パイプ、１０・・・射出スリーブ、１１・・・外筒、１２・・・内筒、１３・・・給湯口、２１・・・固定ダイプレート、２２・・・移動ダイプレート、２３・・・固定金型、２４・・・移動金型、２５・・・ブッシュ、２６・・・スリーブブッシュ、２９・・・キャビティ、３０・・・プランジャ、３１・・・プランジャロッド、３２・・・プランジャチップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本間周平静岡県沼津市大岡2068の３東芝機械株式会社内 (72)発明者田代貴晴静岡県沼津市大岡2068の３東芝機械株式会社内Ｆターム(参考） 4K018 AA08 BA04 EA13 JA27 KA08 KA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内筒と外筒からなる二層構造を備えると
ともに、内筒が、先端近傍以外の部分を占める第一部分
と、先端近傍を占め第一部分とは組成が異なる第二部分
とで構成されたダイカストマシン用射出スリーブであっ
て、前記外筒は、鋼で構成され、前記内筒の第一部分は、Ｓｉが４．０ｗｔ％以上５．１
ｗｔ％以下、Ｍｏが１５ｗｔ％以上２６ｗｔ％以下、Ｂ
が２．５ｗｔ％以上３．６ｗｔ％以下で、残部がＮｉか
らなる第一のニッケル合金で構成され、前記内筒の第二部分は、Ｓｉが４．５ｗｔ％以上６．５
ｗｔ％以下、Ｍｏが８ｗｔ％以上１３ｗｔ％以下、Ｂが
１．３ｗｔ％以上２．３ｗｔ％以下で、残部がＮｉから
なる第二のニッケル合金で構成されていること、を特徴とするダイカストマシン用射出スリーブ。
【請求項２】前記外筒の内周面上に、前記内筒の第一
部分及び第二部分が、熱間静水圧プレス法を用いて焼結
と同時に接合されていることを特徴とする請求項１に記
載のダイカストマシン用射出スリーブ。