JP2005205422A - ダイカスト鋳造方法およびダイカスト鋳造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャビティ内におけるガスの巻込みを大幅に抑制し、鋳巣発生の少ない品質良好なダイカスト鋳造品を得る。
【解決手段】金型１を構成する固定型３と可動型４に、透磁率の低い材料からなる取付板１３を用いて電磁石１１，１２を埋設し、この電磁石１１，１２のコイル１１ｂ，１２ｂに異なる磁極が対向するように電流を流し、ゲート部１０の近傍のキャビティ５内に射出方向と直交する方向へ向けて静磁場Ｍを形成する。ゲート部１０からキャビティ５内に射出された溶湯６がこの静磁場Ｍ内を通過すると、溶湯６内に電磁誘導により渦電流が発生し、この渦電流と磁場Ｍとの反発により、溶湯流が減勢され、結果としてキャビティ５内におけるガスの巻込みが抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイカスト鋳造方法と該方法の実施に用いるダイカスト鋳造装置とに関する。

金型のキャビティ内に金属溶湯を高速で射出するダイカスト鋳造では、溶湯内へのガス（主として空気）の巻込みによる鋳巣発生が大きな問題となっている。そして従来、この鋳巣発生を防止するため、一般には鋳造圧を大きく設定して鋳巣を押し潰す対策を採っているが、このような対策では、大型の射出機構に加えて大型の金型や型締機構が必要になり、設備コストの増大が避けられないようになる。

そこで、例えば、特許文献１には、プランジャスリーブに電磁誘導コイル装置を外装し、プランジャスリーブ内の溶湯を前記電磁誘導コイル装置の電磁力によりプランジャチップ側へ偏在させた状態でプランジャチップを前進させ、ガスを溶湯に先行してキャビティに射出する方法が提案されている。
特開平９−１５５５３３号公報

ところで、ダイカスト鋳造においては、金型内のゲート部からキャビティ内へ溶湯が噴出されるため、溶湯内への空気巻込みの多くはキャビティ内で起こり、したがって、上記特許文献１に記載されるようにプランジャスリーブ内での空気巻込みを抑制する対策では、鋳巣対策として不十分である、という問題があった。

本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、キャビティ内におけるガスの巻込みを大幅に抑制し、もって鋳造品質の向上に大きく寄与するダイカスト鋳造方法および鋳造装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るダイカスト鋳造方法は、ゲート部近傍のキャビティ内に射出方向と交差する方向に向けて静磁場を発生させ、該静磁場によって前記ゲート部からキャビティ内に射出される溶湯流を減勢することを特徴とする。このように行うダイカスト鋳造方法においては、ゲートからキャビティ内に射出された溶湯流が静磁場内を通過するとき、電磁誘導により溶湯内に渦電流が発生し、この渦電流と磁場との反発による抵抗を受けて溶湯流が減勢され、結果としてキャビティ内におけるガスの巻込みが抑制される。

本発明に係るダイカスト鋳造装置は、上記した鋳造方法の実施に用いられるもので、金型に、ゲート部近傍のキャビティ内に射出方向と交差する方向に向けて静磁場を発生させる配置で磁石を埋設したことを特徴とする。この場合、磁石の種類は永久磁石であっても、電磁石であってもよいが、一対の磁石を、キャビティを挟んで異磁極を対向させて配置する構成としてもよい。また、透磁率の低い材料からなる取付板を介して磁石を金型に固定し、前記取付板により磁石をキャビティから隔離した構成としてもよい。

本発明に係るダイカスト鋳造方法およびダイカスト鋳造装置によれば、ゲートからキャビティ内に射出される溶湯流が静磁場によって減勢されるので、キャビティ内におけるガスの巻込みが大幅に抑制され、鋳巣の少ない品質良好な鋳造品が得られるようになる。また、静磁場を印加する磁石を金型に埋設するだけであるので、設備コストが特別上昇することもない。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係るダイカスト鋳造装置の一つの実施形態を示したものである。同図において、１は金型、２は射出機構である。金型１は、固定型３と可動型４とからなっており、固定型３に対して可動型４を合せた状態すなわち型閉じ状態で、両者の間には鋳造空間としてのキャビティ５が区画形成されるようになっている。一方、射出機構２は、溶湯６を受ける給湯口７ａを有する射出スリーブ７と、駆動手段により駆動され射出スリーブ７内を進退動するプランジャチップ８とを備えている。射出スリーブ７は、その先端部を固定型３に設けた嵌合穴３ａに嵌入させることにより該固定型３に結合され、この状態で、射出スリーブ８の先端開口部が、固定型３と可動型４との相互間に形成された湯道部９およびゲート部１０を通じて前記キャビティ５に連通されるようになっている。

本実施形態において、上記金型１には、キャビティ５を挟んで一対の電磁石１１，１２が埋設されている。より詳しくは、各電磁石１１，１２は磁心１１ａ，１２ａとこの磁心１１ａ，１２ａに巻かれたコイル１１ｂ，１２ｂとからなっており、それぞれの磁心１１ａ，１２ａの一端には、予め取付板１３が接合されている。一方、金型１を構成する固定型３および可動型４のそれぞれには、ゲート部１０の近接のキャビティ５内に臨んで段付きの貫通孔１４が対向して穿設されている。各電磁石１１，１２は、前記取付板１３を前記貫通孔１４の、キャビティ５側の大径部に嵌着させることで固定型３、可動型４に対して位置固定されている。したがって、各電磁石１１，１２は、キャビティ５に対して取付板１３により隔離されている。

ここで、上記一対の電磁石１１，１２は、異なる磁極が相互に対向するようにコイル１１ｂ，１２ｂに対する電流の向きが設定されている。図示例では、一方の電磁石１１はキャビティ５側がＮ極となるように、他方の電磁石１２はキャビティ５側がＳ極となるようにそれぞれ電流向きが設定されており、したがって、ゲート部１０の近傍のキャビティ５内には、ゲート部１０からの射出方向と直交する方向へ向けて磁場（静磁場）Ｍが形成される。一方、取付板１３は、透磁率ができるだけ低い耐熱材料から形成されている。透磁率の低い材料を選択するのは、キャビティ５内における磁場形成を妨げないようにするためであり、溶湯６がアルミニウム系材料からなる場合、このような材料としては、銅、セラミックス等が選択される。

以下、上記のように構成したダイカスト鋳造装置によるダイカスト鋳造方法について説明する。
鋳造に際しては、予め固定型３に対して可動型４を型閉じすると共に、プランジャチップ８を後退位置（図１に二点鎖線で示す）に位置決めし、給湯口７ａを通して射出スリーブ７内に所定量の溶湯６を給湯する。この給湯完了により、射出機構２内の駆動手段が作動してプランジャチップ８が前進し、この前進に応じて射出スリーブ７内の溶湯６が湯道部９を経てゲート部１０からキャビティ５内に射出される。

一方、一対の電磁石１１，１２のコイル１１ｂ，１２ｂには、上記射出スリーブ７内への給湯完了と前後して電流が供給されており、これにより、ゲート部１０の近傍のキャビティ５内には、ゲート部１０からの射出方向と交差する方向に磁場Ｍが形成されている。したがって、プランジャチップ８の前進によりゲート部１０からキャビティ５内に射出された溶湯６は、この磁場Ｍ中を通過するようになる。しかして、溶湯６がこの磁場Ｍ中を通過すると、図２に示されるように電磁誘導により溶湯６中に渦電流Ｓが発生し、この渦電流Ｓと磁場Ｍとの反発により溶湯流は抵抗力を受ける。すなわち、溶湯６は、あたかも粘性が増大したかのようになり、これにより溶湯流が減勢され、層流となってキャビティ５内に充填される。この結果、溶湯６内へのガスの巻込みが抑制され、鋳巣の少ない品質良好な鋳造品が得られるようになる。

本実施形態においては特に、一対の電磁石１１，１２をキャビティ５を挟んで対向して配置しているので、ゲート部１０からの射出方向と交差する方向へ効率よく磁場Ｍが形成され、磁場Ｍによる溶湯流の減勢はより一層促進される。本実施形態においてはまた、電磁石１１，１２が取付板１３によりキャビティ５から隔離され、溶湯６と接触することがないので、電磁石１１，１２が溶損する危険がなく、その寿命が延長する。

なお、上記した電磁石１１，１２は永久磁石に代えてもよいことはもちろんである。また、これら磁石の数も任意であり、二対以上設置しても、あるいは二対のうちの片側だけ（１つだけ）を設置してもよい。また、これら磁石は、適宜の冷却手段により冷却するようにしてもよく、特に永久磁石を使用する場合は、この冷却によって磁石性能が維持される。さらに、上記実施形態においては、電磁石１１，１２を取付板１３によりキャビティ５から隔離するようにしたが、電磁石を用いる場合は、温度上昇による磁石性能の低下を心配する必要がないので、前記取付板１３を省略してコア１１ａ，１２ａをキャビティ５に露出させるようにしてもよい。

上記実施形態のダイカスト鋳造装置（図１）において、その構成要素のサイズを下記のとおりに設定し、さらに下記の条件で鋳造試験を行った。

金型のキャビティ：縦５ｍｍ×横４５ｍｍ×長さ１０５ｍｍ
金型のゲート部 ：縦２ｍｍ×横４０ｍｍ
射出スリーブ ：内径１０ｍｍ
電磁石の磁心断面：４０ｍｍ方形

鋳造試験は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系（ＡＤＣ１２）の７００℃の溶湯６を射出スリーブ７に給湯し、プランジャチップ８を０.２ｍ/秒の速度で前進させ、電磁石１１によりゲート部１０の近傍のキャビティ５内に０.１Ｔ（テスラ）の静磁場Ｍを形成した場合と静磁場Ｍを形成しない場合との双方の条件で鋳造を行い、得られた鋳造品について含有するガス量を測定した。ガス量の測定は、鋳造品から切出したブロックを再溶解して、このとき発生するガス量を測定する方法によった。

図４は、上記したガス量の測定結果を示したものである。同図に示す結果より、キャビティ５内に静磁場Ｍを形成しない場合のガス量が、１００ｇ中約１０ｍｌであるのに対し、キャビティ５内に静磁場Ｍを形成した場合のガス量は、１００ｇ中約２ｍｌと著しく減少しており、静磁場の印加によりガスの巻込みが著しく抑制されたことが明きらかとなった。

本発明に係るダイカスト鋳造装置の一つの実施形態を示す断面図である。 図１に示した鋳造装置による射出時の溶湯流の減勢原理を模式的に示す説明図である。 本発明の実施例で得られた試験結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 金型
５ キャビティ
６ 溶湯
７ 射出スリーブ
８ プランジャチップ
１０ ゲート部
１１，１２ 電磁石
１１ａ，１２ａ 磁心
１１ｂ，１２ｂ コイル
１３ 取付板
Ｍ 静磁場

Claims (4)

1. ゲート部近傍のキャビティ内に射出方向と交差する方向に向けて静磁場を発生させ、該静磁場によって前記ゲート部からキャビティ内に射出される溶湯流を減勢することを特徴とするダイカスト鋳造方法。
2. 金型に、ゲート部近傍のキャビティ内に射出方向と交差する方向に向けて静磁場を発生させる配置で磁石を埋設したことを特徴とするダイカスト鋳造装置。
3. 一対の磁石を、キャビティを挟んで異磁極を対向させて配置したことを特徴とする請求項２に記載のダイカスト鋳造装置。
4. 透磁率の低い材料からなる取付板を介して磁石を金型に固定し、前記取付板により磁石をキャビティから隔離したことを特徴とする請求項２または３に記載のダイカスト鋳造装置。
   
   

Images