JP2005138150A

JP2005138150A - ダイカスト製品の製造方法、及び金型

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Publication number: JP2005138150A
Application number: JP2003377995A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ekoshi; 義明江越
Original assignee: Ryobi Ltd
Current assignee: Ryobi Ltd
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2005-06-02

Abstract

【課題】キャビティ内のオーバーフローゲートの近傍位置において鋳造される部分から、溶接時又は熱処理時にガスが噴き出すことのないダイカスト製品の製造方法、及び当該製造方法に使用される金型の提供。
【解決手段】金型１のキャビティ１０ａは、製品キャビティ部１１ａと製品キャビティ部１１ａの上部に接続されたダミーキャビティ部１２ａとを有しており、ダミーキャビティ部１２ａは、製品キャビティ部１１ａと段差なく連続的に連通接続されている。ダミーキャビティ部１２ａはオーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃと段差をなして連通接続されている。ダミーキャビティ部１２ａ内で鋳造された部分は、ダイカスト製品の製造方法の切断除去工程においてダイカスト製品となる製品キャビティ部１１ａ内で鋳造された部分から切断除去される。
【選択図】図１

Description

本発明はダイカスト製品の製造方法、及び金型に関し、特に、鋳物材や展伸材と溶接されるダイカスト製品や、熱処理が施されるダイカスト製品を製造するためのダイカスト製品の製造方法、及び、当該製造方法を使用するための金型に関する。

アルミニウム合金等の軽合金を用いるダイカスト鋳造は、複雑形状のダイカスト製品を製造可能であり、また、鋳造を短時間で行うことができるため生産性が良い。このため、軽合金からなるダイカスト製品、特にアルミニウム合金ダイカスト製品は、自動車部品や家電商品をはじめとして様々な分野で広く使用されている。近年では、ダイカスト鋳造により鋳造されたダイカスト製品をそのまま使用するだけでなく、別個に鋳造されたダイカスト製品どうしを溶接して使用したりするニーズや、鋳物材や展伸材とダイカスト製品とを溶接して使用したりするニーズが高まっている。この場合溶接は、例えば、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接等によって行われる。

ダイカスト鋳造により鋳造を行っている時には、アルミニウム合金溶湯等の軽合金溶湯の中に空気からなるガスが巻込まれ、この結果、ダイカスト製品がガスを含有してしまうことがある。ダイカスト製品がガスを含有していると、上述のようにダイカスト製品を鋳物材等とＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接等により溶接するときに、溶融したダイカスト製品の溶接位置からガスが吹き出し、良好な溶接継手が得られないという問題が生ずる。

また、アルミニウム合金等の軽合金製のダイカスト製品の場合には、ダイカスト鋳造後にいわゆるＴ６処理等の熱処理を行う場合がある。このような熱処理を行っているときに、ガスがダイカスト製品中に巻込まれて含まれていると、ガス巻込みによるふくれが発生して製品が不良となる。そこで、ダイカスト製品の内部にガスを含まないようにするために、従来より真空ダイカスト法が採用されている。

特開２００２−１０５５７２号公報には、金型キャビティ内を１０ｋＰａ以下に真空引きしてダイカスト鋳造を行う高真空ダイカスト法が記載されている。金型キャビティ内の真空度をこのように高くすることにより、ダイカスト製品へのガスの巻込みを極力防止することができる。

ここで、高真空ダイカスト法によりダイカスト製品を鋳造する金型の一例をより具体的に説明する。図２に示されるように、金型１０１の内部にはアルミニウム合金溶湯が充填されるキャビティ１１０ａと、ゲート１２０ａと、ランナー１３０ａと、射出口１４０ａとが形成されている。キャビティ１１０ａの下部にはゲート１２０ａの上端が連通接続されており、ゲート１２０ａの下部にはランナー１３０ａの上端が連通接続されている。ランナー１３０ａの下部には射出口１４０ａが連通接続されており、射出口１４０ａは図示せぬスリーブに連通している。図示せぬスリーブから供給されてきたアルミニウム合金溶湯は、射出口１４０ａを通ってランナー１３０ａに流入し、ゲート１２０ａを通ってキャビティ１１０ａに充填されるように構成されている。なお、図２においては、図の上方が鉛直上方であり、下方が鉛直下方である。

金型１０１内であってキャビティ１１０ａの上側には、３つのオーバーフローゲート１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃが形成されている。オーバーフローゲート１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃの下端は、それぞれキャビティ１１０ａの鉛直方向における最も上の位置に連通接続されており、水平方向で切ったキャビティ１１０ａのオーバーフローゲート１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ近傍位置の断面よりも水平方向で切ったオーバーフローゲート１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃの断面の方が小さくなっている。従って、オーバーフローゲート１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃは、キャビティ１１０ａと段差をなして連通接続されている。

オーバーフローゲート１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃの上側には３つのオーバーフロー１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃが形成されており、オーバーフローゲート１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃの上端は、それぞれオーバーフロー１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃの下端に１つずつ連通接続されている。オーバーフロー１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃの上側には排気ランナー1７０ａが形成されており、排気ランナー1７０ａの下端にオーバーフロー１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃの上端が連通接続されている。キャビティ１１０ａ内に流入したアルミニウム合金溶湯は、オーバーフローゲート１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃを通ってオーバーフロー１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ内へ流入するように構成されている。オーバーフロー１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃが接続されている一端に対する排気ランナー1７０ａの他端には、排気バルブ1８０が設けられており、排気バルブ1８０には図示せぬ吸引路を介して図示せぬ真空ポンプと図示せぬ真空タンクとが接続されている。
特開２００２−１０５５７２号公報（３頁、６頁〜７頁、図４）

しかし、上述の公報に記載されているような高真空ダイカスト法を用いてダイカスト鋳造を行った場合であっても、キャビティ１１０ａ内のオーバーフローゲート１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃの近傍位置において鋳造されるダイカスト製品の部分の内部に、ガスが巻込まれてしまうことを防止することは困難である。この部分は、前述のように、オーバーフローゲート１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃがキャビティ１１０ａと段差をなして連通接続されており、例えば矢印Ｃに示されるように、キャビティ１１０ａ内に流入したアルミニウム合金溶湯が、キャビティ１１０ａを画成する金型１０１の内周面に衝突して渦を巻いてしまい、ガスが巻き込まれ易い位置となっているからである。

このため、ダイカスト製品の一部であってキャビティ１１０ａ内のオーバーフローゲート１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ近傍位置において鋳造された部分が溶接位置となる場合には、溶融した当該接続位置からガスが噴き出してしまい、良好な溶接継手を得ることができないという問題を依然として解決することができなかった。また、ダイカスト鋳造後の熱処理におけるふくれの問題も、依然として解決することができなかった。

そこで、本発明は、キャビティ内のオーバーフローゲートの近傍位置において鋳造される部分から、溶接時及び熱処理時にガスが噴き出すことのないダイカスト製品の製造方法、及び当該ダイカスト製品を鋳造するための金型を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ダイカスト製品を鋳造するために溶湯が充填されるキャビティ１０ａと、該キャビティ１０ａよりも断面積が小さく該キャビティ１０ａの上部に段差をなして連通接続されるオーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃとが形成され、該キャビティ１０ａは製品キャビティ部１１ａと、該製品キャビティ部１１ａの上部に接続されるダミーキャビティ部１２ａとを有し、該ダミーキャビティ部１２ａは該製品キャビティ部１１ａと段差なく連続的に連通接続され、該ダミーキャビティ部１２ａが該オーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃに連通接続されている金型１を使用してダイカスト製品を製造するためのダイカスト製品の製造方法であって、該製品キャビティ部１１ａに溶湯を充填する製品部充填工程と、該製品キャビティ部１１ａに溶湯を供給することにより該ダミーキャビティ部１２ａにも溶湯を充填するダミーキャビティ部充填工程と、該製品キャビティ部１１ａと該ダミーキャビティ部１２ａとで鋳造されたダイカスト鋳造品から該ダミーキャビティ部１２ａにおいて鋳造された部分を切断除去する切断除去工程とを有するダイカスト製品の製造方法を提供している。

また、本発明は、ダイカスト製品を鋳造するために溶湯が充填されるキャビティ１０ａと、該キャビティ１０ａよりも断面積が小さく該キャビティ１０ａの上部に段差をなして連通接続されるオーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃとが形成された金型１において、該キャビティ１０ａは製品キャビティ部１１ａと、該製品キャビティ部１１ａの上部に接続されるダミーキャビティ部１２ａとを有し、該ダミーキャビティ部１２ａは該製品キャビティ部１１ａと段差なく連続的に連通接続され、該ダミーキャビティ部１２ａが該オーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃに連通接続されている金型１を提供している。

本発明の請求項１記載のダイカスト製品の製造方法、請求項２記載の金型によれば、ダイカスト製品を鋳造するための金型に形成されたキャビティは、製品キャビティ部と製品キャビティ部の上部に接続されるダミーキャビティ部とを有し、ダミーキャビティ部は製品キャビティ部と段差なく連続的に連通接続され、ダミーキャビティ部がオーバーフローゲートに連通接続されているため、キャビティ内のオーバーフローゲート近傍位置においてガス巻込みが生じても、当該ガス巻込みによりガスが巻込まれるダイカスト鋳造品の部分を、ダミーキャビティ部内に位置する部分とすることができる。

ダミーキャビティ部内で鋳造された部分は、最終的にはダイカスト製品となる製品キャビティ部で鋳造された部分から切断除去される。このため、ダイカスト製品と鋳物材等との溶接を行う際の当該ダイカスト製品の溶接位置をガスが含まれていない部分とすることができ、当該溶接位置からガスが溶融金属部に噴き出すことを防止することができ、良好な溶接継手とすることができる。

また、鋳造後にＴ６処理等の熱処理を要するダイカスト製品の場合には、ダイカスト製品中にガスが巻込まれていないため、当該熱処理時にガス巻込みによるふくれが発生して製品が不良となることを防止することができる。

本発明の実施の形態による金型について図１を参照しながら説明する。図１に示されるように、金型１はアルミニウム合金ダイカスト製品を鋳造するためのものであり、金型１内部には、アルミニウム合金溶湯が充填されるキャビティ１０ａと、ゲート２０ａと、ランナー３０ａと、射出口４０ａとが形成されている。キャビティ１０ａの下部にはゲート２０ａの上端が連通接続されており、ゲート２０ａの下部にはランナー３０ａの上端が連通接続されている。ランナー３０ａの下部には射出口４０ａが連通接続されており、射出口４０ａは図示せぬスリーブに連通している。図示せぬスリーブから供給されてきたアルミニウム合金溶湯は、射出口４０ａを通ってランナー３０ａに流入し、ゲート２０ａを通ってキャビティ１０ａに充填されるように構成されている。なお、図１においては図の上方が鉛直上方であり、下方が鉛直下方である。

キャビティ１０ａは、製品キャビティ部１１ａと製品キャビティ部１１ａの上部に接続されたダミーキャビティ部１２ａとを有しており、ダミーキャビティ部１２ａは、図１の破線Ａで示される位置において製品キャビティ部１１ａと段差なく連続的に連通接続されている。キャビティ１０ａ内にアルミニウム合金溶湯が充填されるときには、先ず、製品キャビティ部１１ａにアルミニウム合金溶湯が充填され、次に、ダミーキャビティ部１２ａにアルミニウム合金溶湯が充填されるように構成されている。ダミーキャビティ部１２ａにアルミニウム合金溶湯が充填されるときには、ダミーキャビティ部１２ａは製品キャビティ部１１ａと段差なく連続的に連通接続されているため、アルミニウム合金溶湯はスムーズに流れ、製品キャビティ部１１ａのダミーキャビティ部１２ａ近傍位置において、ガスの巻込みが生じることを防止することができる。

金型１内であってキャビティ１０ａのダミーキャビティ部１２ａの上側には、３つのオーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃが形成されている。オーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃの下端は、それぞれキャビティ１０ａのダミーキャビティ部１２ａの鉛直方向における最も上の位置に連通接続されており、水平方向で切ったダミーキャビティ部１２ａの断面よりも水平方向で切ったオーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃの断面の方が小さくなっている。従って、オーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、キャビティ１０ａのダミーキャビティ部１２ａと段差をなして連通接続されている。

３つのオーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃの上側には、それぞれ３つのオーバーフロー６０ａ、６０ｂ、６０ｃが形成されており、オーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃの上端は、それぞれオーバーフロー６０ａ、６０ｂ、６０ｃの下端に１つずつ連通接続されている。オーバーフロー６０ａ、６０ｂ、６０ｃの上側には排気ランナー７０ａが形成されており、排気ランナー７０ａの下端にオーバーフロー６０ａ、６０ｂ、６０ｃの上端が連通接続されている。キャビティ１０ａ内に流入したアルミニウム合金溶湯は、オーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃを通ってオーバーフロー６０ａ、６０ｂ、６０ｃ内へ流入するように構成されている。

オーバーフロー６０ａ、６０ｂ、６０ｃが接続されている一端に対する排気ランナー７０ａの他端には、排気バルブ８０が設けられており、排気バルブ８０には図示せぬ吸引路を介して図示せぬ真空ポンプと図示せぬ真空タンクとが接続されている。排気バルブ８０を開いた状態として図示せぬ真空ポンプを駆動させることにより、キャビティ１０ａ内を所定の真空度に真空引きすることができるように構成されている。

次に、本発明の実施の形態によるダイカスト製品の製造方法について説明する。ダイカスト製品の製造方法では、金型１が用いられてアルミニウム合金ダイカスト製品が製造される。先ず、ダイカスト製品の製造方法では、キャビティ１０ａの真空引きを開始した後に製品部充填工程が行われる。製品部充填工程では、図示せぬスリーブから射出口４０ａ、ランナー３０ａ、ゲート２０ａを介してキャビティ１０ａの製品キャビティ部１１ａにアルミニウム合金溶湯を充填する。

次に、ダミーキャビティ部充填工程を行う。ダミーキャビティ部充填工程では、図示せぬスリーブから射出口４０ａ、ランナー３０ａ、ゲート２０ａを介してキャビティ１０ａの製品キャビティ部１１ａにアルミニウム合金溶湯を供給することによって、ダミーキャビティ部１２ａにもアルミニウム合金溶湯を充填する。このとき、ダミーキャビティ部１２ａは製品キャビティ部１１ａと段差なく連続的に連通接続されているため、製品キャビティ部のダミーキャビティ部１２ａ近傍位置において、ガスの巻込みは生じない。

そして、更にアルミニウム合金溶湯をキャビティ１０ａの製品キャビティ部１１ａに供給することにより、アルミニウム合金溶湯はオーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃへ流入し、オーバーフロー６０ａ、６０ｂ、６０ｃへ流入する。このとき、オーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、キャビティ１０ａのダミーキャビティ部１２ａと段差をなして連通接続されているため、例えば矢印Ｂに示されるように、キャビティ１０ａ内に流入したアルミニウム合金溶湯が、キャビティ１０ａを画成する金型１の内周面に衝突して渦を巻いてしまい、ダミーキャビティ部１２ａ内のアルミニウム合金溶湯において、ガスの巻込みが生じることがある。なお、説明の便宜上、アルミニウム合金溶湯が渦を巻いている様子を矢印Ｂで示したが、実際には、アルミニウム合金溶湯の渦を巻く方向は、矢印Ｂで示されるような図１の紙面に平行な方向だけでなく、例えば、図１の紙面に垂直な方向にも渦を巻いている。

次に、金型１によって鋳造されたダイカスト鋳造品を金型１から取出し、切断除去工程を行う。切断除去工程では、キャビティ１０ａ内の製品キャビティ部１１ａとダミーキャビティ部１２ａとで鋳造されたダイカスト鋳造品の、ダミーキャビティ部１２ａにおいて鋳造された部分を切断除去する。切断はトリミングによって行うのではなく、丸鋸等を使用して行う。この切断除去工程によってダミーキャビティ部１２ａにおいて鋳造された部分とともにオーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃやオーバーフロー６０ａ、６０ｂ、６０ｃで鋳造された部分も除去されてしまうので、通常行われているトリミング工程、即ち、キャビティ１０ａ内で鋳造された部分とオーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃで鋳造された部分とを切断する工程は不要であり行われない。

アルミニウム合金ダイカスト製品を製造するための金型１のキャビティ１０ａは、製品キャビティ部１１ａと製品キャビティ部１１ａの上側のダミーキャビティ部１２ａとを有しており、ダミーキャビティ部１２ａは製品キャビティ部１１ａと段差なく連続的に連通接続され、ダミーキャビティ部１２ａがオーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃに連通接続されているため、キャビティ１０ａ内のオーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃ近傍位置においてガス巻込みが生じても、当該ガス巻込みによりガスが巻込まれる鋳造品の部分を、ダミーキャビティ部１２ａ内に位置している部分とすることができる。

このため、ダミーキャビティ部１２ａ内で鋳造された部分は、切断除去工程においてダイカスト製品となる製品キャビティ部１１ａ内で鋳造された部分から切断除去されるので、ダイカスト製品を鋳物材等と溶接を行う際の当該ダイカスト製品の溶接位置にはガスが含まれておらず、溶接位置からガスが溶融金属部に噴き出すことを防止することができ、良好な溶接継手とすることができる。

また、鋳造後にいわゆるＴ６処理等の熱処理を行っているときに、ガスがダイカスト製品中に含有されていないため、ガス巻込みによるふくれが発生して製品が不良となることを防止することができる。

本発明によるダイカスト製品の製造方法、及び金型は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態による金型１はアルミニウム合金ダイカスト鋳造品を鋳造するためのものであり、また、アルミニウム合金ダイカスト製品の製造方法であったが、アルミニウム合金に限定されず、例えば、マグネシウム合金等からなるダイカスト製品を鋳造するための金型、製造方法であってもよい。

また、ゲート２０ａはキャビティ１０ａの下部に連通接続されていたが、この位置に限定されず、例えば、キャビティの横の位置又は傾斜した位置においてゲートと連通接続されてもよい。

また、オーバーフローゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃはダミーキャビティ部１２ａの最も上の位置に接続され、ダミーキャビティ部１２ａは製品キャビティ部１１ａの上に形成されていたが、これらの位置に限定されない。例えば、オーバーフローゲートが、図１に示されるダミーキャビティ部１２ａの最も上の位置ではなく側面の位置に接続されてもよい。また、ダミーキャビティ部が、製品キャビティ部の上に形成されず製品キャビティ部の上部の側面位置に形成されてもよく、さらに、当該ダミーキャビティ部の上端面又は側面にオーバーフローゲートが接続されてもよい。

本発明のダイカスト製品の製造方法、及び金型は、アルミニウム合金やマグネシウム合金等からなるダイカスト製品であって、鋳造後に鋳物材等と溶接されたり、鋳造後に熱処理が施されるダイカスト製品の分野において極めて有用である。

本発明の実施の形態による金型を示す概略図。従来の金型を示す概略図。

符号の説明

１金型
１０ａキャビティ
１１ａ製品キャビティ部
１２ａダミーキャビティ部
５０ａ、５０ｂ、５０ｃオーバーフローゲート

Claims

ダイカスト製品を鋳造するために溶湯が充填されるキャビティと、該キャビティよりも断面積が小さく該キャビティの上部に段差をなして連通接続されるオーバーフローゲートとが形成され、該キャビティは製品キャビティ部と、該製品キャビティ部の上部に接続されるダミーキャビティ部とを有し、該ダミーキャビティ部は該製品キャビティ部と段差なく連続的に連通接続され、該ダミーキャビティ部が該オーバーフローゲートに連通接続されている金型を使用してダイカスト製品を製造するためのダイカスト製品の製造方法であって、
該製品キャビティ部に溶湯を充填する製品部充填工程と、
該製品キャビティ部に溶湯を供給することにより該ダミーキャビティ部にも溶湯を充填するダミーキャビティ部充填工程と、
該製品キャビティ部と該ダミーキャビティ部とで鋳造されたダイカスト鋳造品から該ダミーキャビティ部において鋳造された部分を切断除去する切断除去工程とを有することを特徴とするダイカスト製品の製造方法。
ダイカスト製品を鋳造するために溶湯が充填されるキャビティと、該キャビティよりも断面積が小さく該キャビティの上部に段差をなして連通接続されるオーバーフローゲートとが形成された金型において、
該キャビティは製品キャビティ部と、該製品キャビティ部の上部に接続されるダミーキャビティ部とを有し、該ダミーキャビティ部は該製品キャビティ部と段差なく連続的に連通接続され、該ダミーキャビティ部が該オーバーフローゲートに連通接続されていることを特徴とする金型。