JP2005193241A - ダイカスト用金型およびダイカスト鋳造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 従来のダイカスト用金型では溶融金属を高速で射出するため、各ゲートからキャビティ内への溶湯の流れをコントロールすることが困難であり、溶湯の流速が大きなゲート部で、空気の巻き込みによるガス欠陥、および溶湯温度低下による湯じわ・湯境が製品内に発生して、品質を低下させる場合があった。
【解決手段】 キャビティ１１とランナー１２とを複数のゲート１３・１３・・・にて接続して構成されるダイカスト用金型１であって、一以上のゲート１３部に、ダイカスト用金型とは別体で製作した、溶湯の流速を減少させるフィルタ１５を設置し、各フィルタ１５の空隙率を互いに異なる空隙率に設定して、各ゲート１３部の溶湯の流速を均一化した。
【選択図】 図１
【解決手段】 キャビティ１１とランナー１２とを複数のゲート１３・１３・・・にて接続して構成されるダイカスト用金型１であって、一以上のゲート１３部に、ダイカスト用金型とは別体で製作した、溶湯の流速を減少させるフィルタ１５を設置し、各フィルタ１５の空隙率を互いに異なる空隙率に設定して、各ゲート１３部の溶湯の流速を均一化した。
【選択図】 図１
Description
本発明は、キャビティとランナーとを複数のゲートにて連通して構成されるダイカスト用金型およびダイカスト鋳造方法の構成に関する。
一般的に、ダイカストは、溶融金属を、ダイカスト用金型のランナーからゲートを通じてキャビティ内に高速射出することで鋳造される。ダイカストの鋳造方法としては、例えば特許文献１に記載されるような鋳造方法がある。
このような鋳造方法により鋳造されるダイカストは、寸法精度が高く大量生産が可能である。
このような鋳造方法により鋳造されるダイカストは、寸法精度が高く大量生産が可能である。
また、ダイカストの鋳造方法としては、特許文献２に記載されるように、固相部と液相部とが混在した半溶融状態の合金材料を射出するものがある。
通常、アルミニウム等を原料としてダイカストにより製造された金属部品は、表面部分と内部との組成は均質であるが、特許文献２に示す鋳造方法では、金型のキャビティ内に配置したフィルタで固相部をトラップして、鋳造された成形部品の一部に液相部のみからなる層を局部的に形成している。
通常、アルミニウム等を原料としてダイカストにより製造された金属部品は、表面部分と内部との組成は均質であるが、特許文献２に示す鋳造方法では、金型のキャビティ内に配置したフィルタで固相部をトラップして、鋳造された成形部品の一部に液相部のみからなる層を局部的に形成している。
前述の如く、ダイカスト鋳造では溶融金属を高速で射出するため、各ゲートからキャビティ内への溶湯の流れをコントロールすることが困難である。これにより、各ゲートから射出される溶湯の流量が不均一となり、溶湯の流速が大きなゲート部で、空気の巻き込みによるガス欠陥、および溶湯温度低下による湯じわ・湯境が製品内に発生して、品質を低下させる場合がある。
このような、ガス欠陥や湯じわ・湯境の発生を抑えるためには、キャビティ内への溶湯の流れをコントロールすることが必要であるが、溶湯の流れをコントロールする方法としては、溶湯の流速が大きいゲート部にフィルタを設けて、流速を減少させることが考えられる。
そこで、本発明においては、溶湯の流速を減少させるフィルタをゲート部に設置して溶湯の流れをコントロールし、ガス欠陥や湯じわ・湯境等の欠陥発生の防止を図ることができるダイカスト用金型を提供するものである。
なお、前記特許文献２には、キャビティ内にフィルタを設置して、成形部品に固相部および液相部が混在する部位と液相部のみからなる部位といったように、部位によって材料特性が異なる成形部品の成形が可能な金型が開示されているが、ゲート部にフィルタを設置して溶湯の流れをコントロールし、ガス欠陥や湯じわ・湯境等の欠陥発生を防止するものとは異なる。
そこで、本発明においては、溶湯の流速を減少させるフィルタをゲート部に設置して溶湯の流れをコントロールし、ガス欠陥や湯じわ・湯境等の欠陥発生の防止を図ることができるダイカスト用金型を提供するものである。
なお、前記特許文献２には、キャビティ内にフィルタを設置して、成形部品に固相部および液相部が混在する部位と液相部のみからなる部位といったように、部位によって材料特性が異なる成形部品の成形が可能な金型が開示されているが、ゲート部にフィルタを設置して溶湯の流れをコントロールし、ガス欠陥や湯じわ・湯境等の欠陥発生を防止するものとは異なる。
上記課題を解決するダイカスト用金型は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、キャビティとランナーとを複数のゲートにて接続して構成されるダイカスト用金型であって、一以上のゲート部に、溶湯の流速を減少させるフィルタを設置した。
これにより、溶湯の流速が速いゲートにフィルタを設置することで、溶湯の流速を減少させて空気の巻き込みを減少させ、鋳造されたダイカストにガス巣や湯じわや湯境や肝玉等といった湯廻りに起因する鋳造欠陥が発生することを抑えることができる。
また、この溶湯の流速のコントロールは、ゲートにフィルタを設置するだけで行うことができ、ゲートの断面積を変更する等といったようなダイカスト用金型の改造を行うことなく、容易に行うことができる。
即ち、請求項１記載の如く、キャビティとランナーとを複数のゲートにて接続して構成されるダイカスト用金型であって、一以上のゲート部に、溶湯の流速を減少させるフィルタを設置した。
これにより、溶湯の流速が速いゲートにフィルタを設置することで、溶湯の流速を減少させて空気の巻き込みを減少させ、鋳造されたダイカストにガス巣や湯じわや湯境や肝玉等といった湯廻りに起因する鋳造欠陥が発生することを抑えることができる。
また、この溶湯の流速のコントロールは、ゲートにフィルタを設置するだけで行うことができ、ゲートの断面積を変更する等といったようなダイカスト用金型の改造を行うことなく、容易に行うことができる。
また、請求項２記載の如く、複数のゲート部にダイカスト用金型とは別体で製作した前記フィルタを設置し、各フィルタの空隙率を互いに異なる空隙率に設定して、各ゲート部の溶湯の流速を均一化した。
これにより、キャビティ内での溶湯の乱流が軽減され、流れの渦度や空気の巻き込みが減少して、ガス巣や湯境や肝玉等といった湯廻りに起因する鋳造欠陥の発生を防止することが可能となる。
また、設置するフィルタは、ダイカスト用金型とは別体としてあるため、ロボット等によりその装着や脱着を容易に行うことができる。
これにより、キャビティ内での溶湯の乱流が軽減され、流れの渦度や空気の巻き込みが減少して、ガス巣や湯境や肝玉等といった湯廻りに起因する鋳造欠陥の発生を防止することが可能となる。
また、設置するフィルタは、ダイカスト用金型とは別体としてあるため、ロボット等によりその装着や脱着を容易に行うことができる。
また、請求項３記載の如く、前記フィルタの構成成分を、溶湯成分と同一成分とした。
これにより、射出初期には確実に溶湯の流速をコントロールしつつ、射出後期ではゲート１３の湯流れ性を良好にすることができる。
また、鋳造部品のリサイクルを容易に行うことができるとともに、フィルタを安価に構成することが可能となる。
これにより、射出初期には確実に溶湯の流速をコントロールしつつ、射出後期ではゲート１３の湯流れ性を良好にすることができる。
また、鋳造部品のリサイクルを容易に行うことができるとともに、フィルタを安価に構成することが可能となる。
また、請求項４記載の如く、キャビティとランナーとを複数のゲートにて接続し、前記ランナーから前記ゲートを介してキャビティ内に溶湯を射出するダイカスト鋳造方法において、前記複数のゲートに空隙率の異なるフィルタを設置して、前記ゲート部における溶湯の流速を均一化コントロールする。
これにより、溶湯の流速が速いゲートにフィルタを設置することで、溶湯の流速を減少させて空気の巻き込みを減少させ、鋳造されたダイカストにガス巣や湯じわや湯境や肝玉等といった湯廻りに起因する鋳造欠陥が発生することを抑えることができる。
特に、空隙率の異なる複数のフィルタを設置することで、キャビティ内での溶湯の乱流が軽減され、流れの渦度や空気の巻き込みが減少して、ガス巣や湯境や肝玉等といった湯廻りに起因する鋳造欠陥の発生を防止することが可能となる。
また、この溶湯の流速のコントロールは、ゲートにフィルタを設置するだけで行うことができ、ゲートの断面積を変更する等といったようなダイカスト用金型の改造を行うことなく、容易に行うことができる。
これにより、溶湯の流速が速いゲートにフィルタを設置することで、溶湯の流速を減少させて空気の巻き込みを減少させ、鋳造されたダイカストにガス巣や湯じわや湯境や肝玉等といった湯廻りに起因する鋳造欠陥が発生することを抑えることができる。
特に、空隙率の異なる複数のフィルタを設置することで、キャビティ内での溶湯の乱流が軽減され、流れの渦度や空気の巻き込みが減少して、ガス巣や湯境や肝玉等といった湯廻りに起因する鋳造欠陥の発生を防止することが可能となる。
また、この溶湯の流速のコントロールは、ゲートにフィルタを設置するだけで行うことができ、ゲートの断面積を変更する等といったようなダイカスト用金型の改造を行うことなく、容易に行うことができる。
本発明によれば、溶湯が射出される際の乱流や空気の巻き込みを減少させ、鋳造されたダイカストにガス巣や湯じわや湯境や肝玉等といった湯廻りに起因する鋳造欠陥が発生することを抑えることができる。
また、この溶湯の流速のコントロールを、ゲートの断面積を変更する等といったようなダイカスト用金型の改造を行うことなく、容易に行うことができる。
さらに、鋳造部品のリサイクルを容易に行うことができるとともに、フィルタを安価に構成することが可能となる。
また、この溶湯の流速のコントロールを、ゲートの断面積を変更する等といったようなダイカスト用金型の改造を行うことなく、容易に行うことができる。
さらに、鋳造部品のリサイクルを容易に行うことができるとともに、フィルタを安価に構成することが可能となる。
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
図１には、本発明にかかるダイカスト用金型１を示している。
ダイカスト用金型１は、キャビティ１１とランナー１２とを複数のゲート１３・１３・・・にて接続して構成されており、溶融金属を、ランナー１２からゲート１３・１３・・・を通じてキャビティ１１内に高速射出することでダイカスト品が鋳造される。
図１には、本発明にかかるダイカスト用金型１を示している。
ダイカスト用金型１は、キャビティ１１とランナー１２とを複数のゲート１３・１３・・・にて接続して構成されており、溶融金属を、ランナー１２からゲート１３・１３・・・を通じてキャビティ１１内に高速射出することでダイカスト品が鋳造される。
複数のゲート１３・１３・・・のうちの、何れか一以上のゲート１３には、フィルタ１５が設けられている。フィルタ１５は、ランナー１２からゲート１３を通過してキャビティ１１へ射出される溶湯の、流速（流量）を減少させるものである。また、本例の場合、フィルタ１５は、ダイカスト用金型とは別体に製作されたものである。
例えば、本例の場合では、ランナー１２の最も先端部側１２ａに配置されているキャビティ１３にフィルタ１５が設置されている。
フィルタ１５は、例えば、図２に示すように、ダイカスト用金型１の固定型１ａと可動型１ｂとに挟み込まれた状態で、ゲート１３の凹部１３ａに収納されている。
フィルタ１５は、例えば、図２に示すように、ダイカスト用金型１の固定型１ａと可動型１ｂとに挟み込まれた状態で、ゲート１３の凹部１３ａに収納されている。
本例で、ランナー１２の最も先端部側１２ａに配置されているゲート１３に、フィルタ１５を設置しているのは、以下の理由による。
つまり、図３に示すように、フィルタ１５を設置しない状態では、ゲート１３を通過する溶湯の流速は、ランナー１２の基端部側１２ｂから先端部側１２ａへ行くに従って速くなっており、最も先端部側１２ａのゲート１３での流速が最も速くなる傾向にある。
つまり、図３に示すように、フィルタ１５を設置しない状態では、ゲート１３を通過する溶湯の流速は、ランナー１２の基端部側１２ｂから先端部側１２ａへ行くに従って速くなっており、最も先端部側１２ａのゲート１３での流速が最も速くなる傾向にある。
このように、最先端部側１２ａのゲート１３から射出される溶湯の流速が速すぎると、溶湯がキャビティ１１内へ流入するときに空気を巻き込んだり、最先端部側１２ａのゲート１３からの溶湯の流入が優先して行われたりするため、鋳造されたダイカスト品にガス巣や湯じわや湯境や肝玉等といった湯廻りに起因する鋳造欠陥が発生し易くなる。
従って、特に溶湯の流速が速くなる最先端部側１２ａのゲート１３にフィルタ１５を設置することで、溶湯の流速を減少させて空気の巻き込みを減少させ、これらの欠陥の発生を抑えるようにしている。この場合、フィルタ１５の空隙率は、溶湯の流速が空気の巻き込み等を生じない適正な流速となるように設定する。
この溶湯の流速のコントロールは、ゲート１３にフィルタ１５を設置するだけで行うことができ、ゲート１３の断面積を変更する等といったようなダイカスト用金型１の改造を行うことなく、容易に行うことができる。
この溶湯の流速のコントロールは、ゲート１３にフィルタ１５を設置するだけで行うことができ、ゲート１３の断面積を変更する等といったようなダイカスト用金型１の改造を行うことなく、容易に行うことができる。
また、図４に示すように、フィルタ１５は、複数のゲート１３・１３・・・に設置して、各ゲート１３における溶湯の流速が均一となるように構成することも可能である。
具体的には、各フィルタ１５の空隙率を、設置されるゲート１３の流速に応じて、互いに異なる空隙率に設定し、各ゲート１３の溶湯の流速が均一となるようにしている。つまり、フィルタ１５の空隙率を異ならせることにより、各ゲート１３の流路抵抗を変化させ、溶湯の流速・流量をコントロールしている。
本例の場合、各フィルタ１５の空隙率を、ランナー１２の基端部側１２ｂから先端部側１２ａへ行くに従って次第に小さくなるように異ならせている。
具体的には、各フィルタ１５の空隙率を、設置されるゲート１３の流速に応じて、互いに異なる空隙率に設定し、各ゲート１３の溶湯の流速が均一となるようにしている。つまり、フィルタ１５の空隙率を異ならせることにより、各ゲート１３の流路抵抗を変化させ、溶湯の流速・流量をコントロールしている。
本例の場合、各フィルタ１５の空隙率を、ランナー１２の基端部側１２ｂから先端部側１２ａへ行くに従って次第に小さくなるように異ならせている。
このように、複数のゲート１３・１３・・・にフィルタ１５を設置し、各フィルタ１５の空隙率を互いに異なる空隙率に設定して、各ゲート１３部の溶湯の流速を均一にすることで、キャビティ１１内での溶湯の乱流が軽減され、流れの渦度や空気の巻き込みが減少して、ガス巣や湯境や肝玉等といった湯廻りに起因する鋳造欠陥の発生を防止することが可能となっている。
また、フィルタ１５は、ダイカスト品を成形する溶湯の成分と同じ成分で構成されている。例えば、成形されるダイカスト品がアルミニウムダイカスト品であるときには、フィルタ１５もアルミニウムにて構成したフィルタを用いる。
このように、フィルタ１５の構成成分を、溶湯成分と同一成分とすることで、溶湯の射出初期には、フィルタ１５の空隙率が設定された通りの空隙率となっているため、溶湯の流速（流量）を抑えることができて、溶湯の先走りによる肝玉不良等の湯廻りに起因する鋳造欠陥の発生を確実に防止することができる。
このように、フィルタ１５の構成成分を、溶湯成分と同一成分とすることで、溶湯の射出初期には、フィルタ１５の空隙率が設定された通りの空隙率となっているため、溶湯の流速（流量）を抑えることができて、溶湯の先走りによる肝玉不良等の湯廻りに起因する鋳造欠陥の発生を確実に防止することができる。
この状態から溶湯の射出が継続されていくと、溶湯の温度によりフィルタ１５が溶融し始めて、フィルタ１５の空隙率が初期の状態から次第に高くなっていく。つまり、フィルタ１５が射出される溶湯に溶け込んでいく（または融合していく）ために、フィルタ１５の空隙率が高くなっていくのである。
その結果、フィルタ１５が設置されたゲート１３の流路抵抗が減少してゲート１３の湯流れ性を向上することができる。
その結果、フィルタ１５が設置されたゲート１３の流路抵抗が減少してゲート１３の湯流れ性を向上することができる。
溶湯の流速により空気の巻き込み等が生じることで発生する、ガス巣や湯境や肝玉等の欠陥は、溶湯の射出初期にのみ現れるため、射出初期に溶湯の流速を抑えることができれば、その後はゲート１３の流路抵抗をできるだけ小さくして、キャビティ１１内への溶湯の充填を迅速に行うことが望ましい。
そこで、前述のように、溶湯の成分と同じ成分でフィルタ１５を構成して、射出初期には確実に溶湯の流速をコントロールしつつ、射出後期ではゲート１３の湯流れ性を良好にするようにしている。
そこで、前述のように、溶湯の成分と同じ成分でフィルタ１５を構成して、射出初期には確実に溶湯の流速をコントロールしつつ、射出後期ではゲート１３の湯流れ性を良好にするようにしている。
また、溶湯の成分と同じ成分で構成されるフィルタ１５は、例えば、ダイカスト用金型１により成形される成形加工品の機械加工時に発生する切粉の粒度を揃えたものを、高圧で固めることで製作することができる。
フィルタ１５を、このように製作することで、鋳造部品のリサイクルを容易に行うことができるとともに、フィルタ１５を安価に構成することができる。
フィルタ１５を、このように製作することで、鋳造部品のリサイクルを容易に行うことができるとともに、フィルタ１５を安価に構成することができる。
切粉を圧縮して構成したフィルタ１５の空隙率は、圧粉時の圧力を調節することで容易に変化させることができ、例えば、３０％〜８０％の空隙率を有するフィルタ１５を構成することができる。
フィルタ１５は、他に、発泡金属等でも構成することが可能である。また、フィルタ１５は、３次元構造のフィルタであることが好ましい。
また、このように、別体部品として製作されたフィルタ１５のダイカスト用金型１のゲート１３への取り付けや取り外しも、工業用ロボット等にて行うことができる。
フィルタ１５は、他に、発泡金属等でも構成することが可能である。また、フィルタ１５は、３次元構造のフィルタであることが好ましい。
また、このように、別体部品として製作されたフィルタ１５のダイカスト用金型１のゲート１３への取り付けや取り外しも、工業用ロボット等にて行うことができる。
なお、フィルタ１５を設置したダイカスト用金型１は、例えば、エンジンのシリンダブロックを鋳造するための金型として構成することができる。その他、大物、肉薄で鋳造が困難とされるケース類や、車両のボディ骨格部品をダイカスト鋳造する金型として構成することもできる。
１ ダイカスト用金型
１１ キャビティ
１２ ランナー
１３ ゲート
１５ フィルタ
１１ キャビティ
１２ ランナー
１３ ゲート
１５ フィルタ
Claims (4)
- キャビティとランナーとを複数のゲートにて接続して構成されるダイカスト用金型であって、一以上のゲート部に、溶湯の流速を減少させるフィルタを設置したことを特徴とするダイカスト用金型。
- 複数のゲート部に、ダイカスト用金型とは別体で製作した前記フィルタを設置し、各フィルタの空隙率を互いに異なる空隙率に設定して、各ゲート部の溶湯の流速を均一化したことを特徴とする請求項１に記載のダイカスト用金型。
- 前記フィルタの構成成分を、溶湯成分と同一成分としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のダイカスト用金型。
- キャビティとランナーとを複数のゲートにて接続し、前記ランナーから前記ゲートを介してキャビティ内に溶湯を射出するダイカスト鋳造方法において、
前記複数のゲートに空隙率の異なるフィルタを設置して、前記ゲート部における溶湯の流速を均一化コントロールすることを特徴とするダイカスト鋳造方法。
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