JP2004001005A

JP2004001005A - アルミニウム合金のダイカスト鋳造法

Info

Publication number: JP2004001005A
Application number: JP2002156721A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Osawa; 大沢　範晃; Yoshimasa Sawada; 澤田　義政
Original assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】アルミニウム合金中の鉄含有量が少ない場合でも、アルミニウム合金の溶湯が製造時に金型に溶着してしまうのを防止することの可能なアルミニウム合金のダイカスト鋳造法を提供する。
【解決手段】固定金型１２及び可動金型１４を温度調節装置により１５０〜３５０℃の温度に保持し、両金型１２，１４の内面に水で希釈した滑石系離型剤をスプレーにより塗布する。両金型１２，１４の内面に滑石系離型剤を付着させた状態で、注湯口１７からアルミニウム合金の溶湯を鋳込み温度６５０〜７５０℃で注湯した後、ロッド２２を介して射出シリンダ２３に連結されたプランジャチップ２１を前進させることで、スリーブ１８内の溶湯をランナ１９及びゲート部２０を介してキャビティ１５に圧入して鋳込む。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金のダイカスト鋳造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のアルミニウム合金のダイカスト鋳造法としては、一般に次のようなものが知られている。このダイカスト鋳造法は、コールドチャンバダイカストマシンのスリーブの注湯口からアルミニウム合金の溶湯を注湯した後、スリーブ内に設けられたプランジャチップを前進させることにより、スリーブ内のアルミニウム合金の溶湯を金型のキャビティに圧入するものであり（例えば、特開平５−５７４１６号公報参照）、薄肉製品の製造や大量生産に適している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術に係るアルミニウム合金のダイカスト鋳造法は、高速、高圧鋳造であることから、アルミニウム合金の溶湯が製造時に金型に溶着してしまうおそれがあった。そこで、金型に対する溶湯の溶着を防止するために、アルミニウム合金中の鉄含有量を多くすることも考えられるが、鉄含有量を多くしていくと、引張強度及び伸び等の機械的性質が低下する傾向にある。従って、アルミニウム合金中の鉄含有量が多いアルミニウム合金のダイカスト製品では、製造時に溶湯が金型に溶着するおそれはないものの、引張強度や伸びの要求されない製品にしか使用することができず、使用範囲が限定されることとなっていた。
【０００４】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アルミニウム合金中の鉄含有量が少ない場合でも、アルミニウム合金の溶湯が製造時に金型に溶着してしまうのを防止することの可能なアルミニウム合金のダイカスト鋳造法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述した目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、離型剤として滑石系離型剤を使用すると共に、金型の保持温度及び溶湯の鋳込み温度を所定温度に設定することで、アルミニウム合金中の鉄含有量が少ない場合でも、製造時においてアルミニウム合金の溶湯が金型に溶着しなくなるということを見出し、本発明を完成するに至った。また、本発明者等は、金型のキャビティに圧入するアルミニウム合金の溶湯の速度（流動速度）を制御することで、金型に対するアルミニウム合金の溶湯の溶着防止効果がより確実なものになるということも実験により確認している。
【０００６】
すなわち、請求項１に記載の発明は、アルミニウム合金の溶湯を金型のキャビティに圧入するアルミニウム合金のダイカスト鋳造法において、前記金型を１５０〜３５０℃の温度に保持し、該金型の内面に水を加えた滑石系離型剤を塗布した後、前記溶湯を６５０〜７５０℃の鋳込み温度で鋳込むことをその要旨としている。
【０００７】
ここで、金型を１５０〜３５０℃の温度に保持した理由は、１５０℃未満では、水を加えた滑石系潤滑剤の水分が蒸発しにくいために滑石系離型剤が金型に付着しにくくなり、３５０℃を超えると、水を加えた滑石系潤滑剤が水分と共に金型に弾かれ易い状態となって滑石系離型剤が金型に付着しにくくなるからである。また、鋳込み温度を６５０〜７５０℃としたのは、６５０℃未満の場合、湯回り不良が発生するおそれがあり、７５０℃を超える場合、高温であることからエネルギーコスト的に不利であると共に、高温の溶湯がダイカスト鋳造装置（特に金型、プランジャチップ、スリーブ）の寿命を極端に短くするため、実用的ではないからである。
【０００８】
上記請求項１に記載の発明によれば、金型を１５０〜３５０℃の温度に保持すると、水を加えた滑石系離型剤から水分が適量蒸発したり、水を加えた滑石系潤滑剤が金型に弾かれにくくなったりするため、金型の内面には滑石系離型剤が良好な状態で付着するようになる。その後、金型のキャビティにアルミニウム合金の溶湯を鋳込み温度６５０〜７５０℃で圧入すると、キャビティは湯流れの良好なアルミニウム合金の溶湯で充填される。このとき、金型の内面に付着した滑石系離型剤により、金型に対してアルミニウム合金の溶湯が溶着することはない。特に、請求項１に記載の発明は、アルミニウム合金中の鉄含有量が少ない場合（例えば、０．３重量％以下の場合）に有効である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアルミニウム合金のダイカスト鋳造法において、前記溶湯が前記金型のゲート部に到達するまでの速度を４ｍ／ｓ以下に設定すると共に、ゲート部到達後の速度を、ゲート部に到達するまでの速度よりも速く、かつ、３０ｍ／ｓ以下に設定することをその要旨としている。ここで、４ｍ／ｓ以下、３０ｍ／ｓ以下とあるが、両速度とも０ｍ／ｓを含まない趣旨である。
【００１０】
上記請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、溶湯の速度（流動速度）を溶湯の流動位置に応じて制御することで、金型に対するアルミニウム合金の溶湯の溶着防止効果がより確実なものとされる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１に基づいて説明する。
【００１２】
図１に示すように、本実施の形態に係るアルミニウム合金のダイカスト鋳造装置は、コールドチャンバダイカストマシンであり、このコールドチャンバダイカストマシンは、横型締、横（水平）射出型のものである。コールドチャンバダイカストマシンは、固定プレート１１に装着された固定金型１２と、可動プレート１３に装着された可動金型１４とを備えており、図示しない駆動機構により可動金型１４は固定金型１２に対して接近離間される。この接近離間により、可動金型１４は固定金型１２に対して型締め、型開きされることとなる。
【００１３】
図１に示されるように、可動金型１４を固定金型１２に対して型締めすることで、固定金型１２及び可動金型１４間には、目的とするアルミニウム合金のダイカスト製品（中間製品）の形状に対応したキャビティ１５が形成されている。一方、図１に示した態様の前段階（アルミニウム合金の溶湯の圧入前）の型開き状態では、水を加えて５０〜１００倍に希釈した滑石系離型剤が所定温度に保持された固定金型１２及び可動金型１４の内面に対してスプレーにより塗布されている。この滑石系離型剤は、主成分５０〜６０重量％と、水分５０〜４０重量％とからなるものである。主成分の成分組成は、表１に示す。主成分は、滑石、雲母（マイカ）、シリコン油、変性植物油等を含有している。
【００１４】
【表１】

【００１５】
固定金型１２及び可動金型１４の少なくとも一方には、両金型１２，１４を１５０〜３５０℃の温度に保持するための図示しない温度調節装置が設けられている。この温度調節装置により、両金型１２，１４は、１５０〜３５０℃の温度に確実に保持される。この場合、両金型１２，１４を２５０〜３００℃の温度に保持することが好ましい。両金型１２，１４を所定温度に保持することで、水で希釈した滑石系離型剤を固定金型１２及び可動金型１４の内面に対してスプレーにより塗布した後に、両金型１２，１４の内面には滑石系離型剤が良好な状態で付着することとなる。
【００１６】
固定プレート１１及び固定金型１２の下部には、横方向（水平方向）に延びる孔１６が穿設されており、この孔１６には、注湯口１７を有する金属製又はセラミックス製の円筒状のスリーブ１８が嵌入保持されている。スリーブ１８内とキャビティ１５とは、両金型１２，１４により形成されたランナ１９及びその上部のゲート部２０を介して連通している。また、スリーブ１８の内部には、金属製又はセラミックス製の円柱状のプランジャチップ２１が横方向に向かって前進後退可能に挿入されており、このプランジャチップ２１には、ロッド２２を介して射出シリンダ２３が連結されている。この射出シリンダ２３の作動により、プランジャチップ２１はスリーブ１８内を前進したり、後退したりすることが可能となる。
【００１７】
スリーブ１８の注湯口１７からは、鉄含有量の少ないアルミニウム合金（６〜９重量％のＳｉ、０．２重量％以下のＦｅ）の溶湯が鋳込み温度６５０〜７５０℃で注湯されるようになっている。この場合、鋳込み温度を６８０〜７２０℃とすることが好ましい。そして、図１に示した態様において、注湯口１７から前記溶湯を注湯した後、プランジャチップ２１を前進させることにより、溶湯はスリーブ１８内、ランナ１９、ゲート部２０を順に通過してからキャビティ１５に圧入される。
【００１８】
アルミニウム合金の溶湯をキャビティ１５に圧入する場合において、溶湯の先端がゲート部２０に到達した後の速度（流動速度）を、溶湯の先端がゲート部２０に到達するまでの速度（流動速度）よりも速くすることが好ましい。また、溶湯の先端がゲート部２０に到達するまでの速度を４ｍ／ｓ以下に設定すると共に、ゲート部２０到達後の速度を、ゲート部２０に到達するまでの速度よりも速く、かつ、３０ｍ／ｓ以下に設定することがより好ましい。キャビティ１５に圧入する溶湯の速度を前述した速度となるように、スリーブ１８内のプランジャチップ２１の前進速度を調整して制御することで、両金型１２，１４に対する溶湯の溶着防止効果がより確実なものとなる。
【００１９】
さて、本実施の形態に係るアルミニウム合金のダイカスト鋳造法について、以下に説明する。
【００２０】
まず始めに、図１に示した態様の前段階、すなわちアルミニウム合金溶湯の圧入前における両金型１２，１４の型開き状態において、固定金型１２及び可動金型１４の両金型１２，１４を温度調節装置により１５０〜３５０℃の温度に保持する。そして、１５０〜３５０℃の温度に保持した型開き状態の両金型１２，１４の内面に対して、水で５０〜１００倍に希釈した滑石系離型剤をスプレーにより塗布し、両金型１２，１４の内面に滑石系離型剤を良好な状態で付着させる。
【００２１】
次に、型開き状態の可動金型１４を駆動機構により固定金型１２に対して接近させることで、図１に示されるように、可動金型１４を固定金型１２に対して型締めし、その型締め状態の固定金型１２及び可動金型１４間にキャビティ１５、ランナ１９、ゲート部２０を形成する。
【００２２】
その後、図１に示した状態において、スリーブ１８の注湯口１７から鉄含有量の少ないアルミニウム合金（６〜９重量％のＳｉ、０．２重量％以下のＦｅ）の溶湯を鋳込み温度６５０〜７５０℃で注湯する。その注湯後に、射出シリンダ２３を作動させてプランジャチップ２１を前進させることにより、スリーブ１８内の溶湯をランナ１９、ゲート部２０を介してキャビティ１５に圧入して鋳込む。このとき、キャビティ１５、ゲート部２０及びランナ１９は、溶湯で充填された状態となっている。
【００２３】
本実施の形態では、アルミニウム合金の溶湯をキャビティ１５に圧入する場合には、溶湯のゲート部２０到達後の速度を、溶湯がゲート部２０に到達するまでの速度よりも速くするか、あるいは、溶湯がゲート部２０に到達するまでの速度を４ｍ／ｓ以下に設定すると共に、ゲート部２０到達後の速度を、ゲート部２０に到達するまでの速度よりも速く、かつ、３０ｍ／ｓ以下に設定する。
【００２４】
そして、キャビティ１５等に充填された溶湯の凝固が完了した後、型締め状態の可動金型１４を駆動機構により固定金型１２に対して離間させることで、可動金型１４を固定金型１２に対して型開きし、中間製品（鋳造物）を両金型１２，１４から取り出す。最後に、取り出した中間製品から余分な部分（ランナ１９及びゲート部２０に相当する部分）を除去等することにより、最終製品としてのアルミニウム合金のダイカスト製品を得る。
【００２５】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に記す効果が得られるようになる。
【００２６】
・本実施の形態によれば、固定金型１２及び可動金型１４を温度調節装置により１５０〜３５０℃の温度に保持したため、水で５０〜１００倍に希釈した滑石系離型剤を両金型１２，１４の内面に対してスプレーで塗布した際に、両金型１２，１４の内面に滑石系離型剤を良好な状態で付着させることができる。
【００２７】
・本実施の形態によれば、アルミニウム合金の溶湯の鋳込み温度を６５０〜７５０℃に設定したため、湯回り不良の発生を防止したり、エネルギーコストを極力抑えたり、溶湯がダイカスト鋳造装置の固定金型１２、可動金型１４、プランジャチップ２１及びスリーブ１８の寿命を極端に短くするのを抑制したりできるようになる。また、鋳込み温度の上限値を７５０℃に設定することで、本実施の形態におけるアルミニウム合金の鋳造法を実用的なものとすることができる。
【００２８】
・本実施の形態では、離型剤として滑石系離型剤を使用し、固定金型１２及び可動金型１４の保持温度を１５０〜３５０℃に設定し、アルミニウム合金の溶湯の鋳込み温度を６５０〜７５０℃に設定することとした。このため、アルミニウム合金中の鉄含有量が少ない場合でも、アルミニウム合金の溶湯が製造時に両金型１２，１４に溶着してしまうことを防止できるようになる。
【００２９】
・本実施の形態では、アルミニウム合金の溶湯をキャビティ１５に圧入する場合に、溶湯のゲート部２０到達後の速度を、溶湯がゲート部２０に到達するまでの速度よりも速くするか、あるいは、溶湯がゲート部２０に到達するまでの速度を４ｍ／ｓ以下に設定すると共に、ゲート部２０到達後の速度を、ゲート部２０に到達するまでの速度よりも速く、かつ、３０ｍ／ｓ以下に設定することとした。このように、キャビティ１５に圧入するアルミニウム合金溶湯の速度を制御することで、両金型１２，１４に対する溶湯の溶着防止効果をより確実なものとすることができる。
【００３０】
・本実施の形態におけるアルミニウム合金のダイカスト鋳造法を用いることにより、製造時においてアルミニウム合金の溶湯が両金型１２，１４に溶着しないアルミニウム合金のダイカスト製品を製造することができる。
【００３１】
・本実施の形態におけるアルミニウム合金のダイカスト製品によれば、アルミニウム合金中の鉄含有量を多くしなくて済むため、引張強度や伸びの要求される製品に使用することができ、使用範囲を広範なものとすることができる。
【００３２】
なお、前記実施の形態を、次のように変更して実施することもできる。
【００３３】
・前記実施の形態では、滑石系離型剤として、滑石、雲母（マイカ）、シリコン油、変性植物油、水分等を含有したものを使用したが、特に前記実施の形態のものに限定されるわけではない。要は、滑石を主な成分として含有している離型剤であればよい。
【００３４】
・前記実施の形態では、アルミニウム合金として、６〜９重量％のＳｉ、０．２重量％以下のＦｅを含有するアルミニウム合金（一例として、ＪＩＳ　ＡＣ４ＣＨ）を採用したが、特に前記実施の形態のアルミニウム合金に限定されるものではない。例えば、アルミニウム合金として、鉄含有量の少ない、０．３重量％のＦｅを含有するアルミニウム合金を採用してもよい。
【００３５】
・前記実施の形態では、ゲート部２０に到達するまでの速度と、ゲート部２０到達後の速度とを所定速度に設定したが、前記実施の形態の速度に特に限定されるものではない。要は、製造時においてアルミニウム合金の溶湯が固定金型１２及び可動金型１４に溶着しないような溶湯の速度（流動速度）であればよい。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明を更に具体化した実施例、及び、比較例について、説明する。
【００３７】
実施例では、前述した前記実施の形態におけるアルミニウム合金のダイカスト鋳造法に準じて、アルミニウム合金のダイカスト製品を製造した。なお、固定金型及び可動金型の保持温度は、２７０℃に設定した。また、アルミニウム合金として、鉄含有量の少ないＪＩＳ　ＡＣ４ＣＨ（Ｓｉ含有量６．６重量％、Ｆｅ含有量０．１２重量％）を用いると共に、その溶湯の鋳込み温度を７００℃に設定した。更に、本実施例では、滑石系離型剤を水で５０倍に希釈したものを使用した。また、溶湯の先端がゲート部に到達するまでの速度を３ｍ／ｓに設定すると共に、溶湯の先端がゲート部に到達した後の速度を２５ｍ／ｓに設定した。
【００３８】
一方、比較例では、実施例におけるアルミニウム合金のダイカスト鋳造法に準じて、アルミニウム合金のダイカスト製品を製造した。但し、実施例の滑石系離型剤に代えて、１〜５重量％の鉱油、１〜５重量％の油性向上剤、１〜５重量％の合成高分子化合物、１〜５重量％のシリコーン系高分子化合物、１〜５重量％の界面活性剤、１重量％以下の防腐剤、７４〜９５重量％の水分からなる離型剤を用いた。すなわち、実施例と比較例とのアルミニウム合金のダイカスト鋳造法における相違は、使用する離型剤の種類が相違するだけである。
【００３９】
実施例においては、製造時にアルミニウム合金の溶湯が固定金型及び可動金型に全く溶着しなかったが、比較例においては、製造時にアルミニウム合金の溶湯の一部が固定金型及び可動金型に溶着してしまった。このことから、離型剤として滑石系離型剤を使用することが、金型に対するアルミニウム合金溶湯の溶着防止に有効であるということを確認できた。
【００４０】
また、実施例において、アルミニウム合金の溶湯がゲート部に到達するまでの速度を４ｍ／ｓ以下、ゲート部到達後の速度を、ゲート部に到達するまでの速度よりも速く、かつ、３０ｍ／ｓ以下という速度条件を満たすように、それぞれの速度を種々変更して実験を行ったところ、この速度条件を満たす範囲内では、固定金型及び可動金型にはアルミニウム合金の溶湯が全く溶着しなかった。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、アルミニウム合金中の鉄含有量が少ない場合でも、アルミニウム合金の溶湯が製造時に金型に溶着してしまうことを防止できる。
【００４２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、金型に対するアルミニウム合金の溶湯の溶着防止効果をより確実なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るアルミニウム合金の鋳造装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１１　固定プレート
１２　固定金型
１３　可動プレート
１４　可動金型
１５　キャビティ
２０　ゲート部

Claims

アルミニウム合金の溶湯を金型のキャビティに圧入するアルミニウム合金のダイカスト鋳造法において、
前記金型を１５０〜３５０℃の温度に保持し、該金型の内面に水を加えた滑石系離型剤を塗布した後、前記溶湯を６５０〜７５０℃の鋳込み温度で鋳込むことを特徴とするアルミニウム合金のダイカスト鋳造法。
請求項１に記載のアルミニウム合金のダイカスト鋳造法において、前記溶湯が前記金型のゲート部に到達するまでの速度を４ｍ／ｓ以下に設定すると共に、ゲート部到達後の速度を、ゲート部に到達するまでの速度よりも速く、かつ、３０ｍ／ｓ以下に設定することを特徴とするアルミニウム合金のダイカスト鋳造法。