JP2006110561A - Method of die casting - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、金型キャビティ内の空気等の気体を酸素ガスと置換し、その状態でもって金型キャビティ内に溶湯を供給する酸素雰囲気ダイカスト法(PF法)を実施するのに適したダイカスト鋳造法に関するものである。 The present invention replaces a gas such as air in a mold cavity with oxygen gas, and die casting suitable for performing an oxygen atmosphere die casting method (PF method) in which molten metal is supplied into the mold cavity in this state. It is about the law.
従来、キャビティ内の空気等の気体を酸素ガスと置換し、その状態でもってキャビティ内に溶湯を供給する酸素雰囲気ダイカスト法(PF法)が知られている(例えば、特許文献1・2参照)。
そして、金型キャビティ内の酸素濃度を酸素濃度センサにて計測し、この計測結果に基づいて次ショットの際の必要酸素供給量を決定することにより、金型キャビティ内の酸素濃度が各ショットにおいて実際に要求される計画値に近づくように補正を行うこととしている。
また、前記酸素濃度を算出するタイミングは、射出スリーブ内における射出チップによるキャスティング動作の開始前、又は、キャスティング動作開始後における射出チップの低速移動期間において行われるものとしている。
Then, the oxygen concentration in the mold cavity is measured by an oxygen concentration sensor, and the required oxygen supply amount at the next shot is determined based on the measurement result. Corrections are made so as to approach the planned values actually required.
The timing for calculating the oxygen concentration is assumed to be performed before the start of the casting operation by the injection tip in the injection sleeve or during the low-speed movement period of the injection tip after the start of the casting operation.
しかし、上記のような酸素濃度の計測のタイミングでは、金型固有のシール性能、キャビティ体積、キャビティ形状等の特性(金型の個体差)に応じた最適な必要酸素供給量の決定ができないものとなっている。
例えば、金型合わせ面のシール性能が悪い場合では、酸素供給後に酸素が漏れてしまうことになり、この場合、従来の方法では、キャビティ内の酸素濃度が低くなってしまうことになる。この金型合わせ面のシール性能については、連続鋳造による金型の熱変形や、発生したバリの噛み込みなどが原因となって経時変化が生じるものであり、この点を考慮しなければ、キャビティ内で必要となる酸素濃度が得られなくなる。つまり、酸素が不足することになる。
また、上記とは逆に、本来必要となる供給量よりも多くの酸素を供給してしまうことも考えられ、この場合では、無駄な酸素の供給を行ってしまうことになる。つまり、過剰な酸素供給を行ってしまうことになる。
また、特許文献1で開示される技術では、キャスティング動作の前段階でキャビティ内の吸引減圧を行うこととしているが、この吸引減圧により達成される減圧度も、シール性能やキャビティの形状が影響することになり、酸素置換率も変動してしまうことになる。
以上のようであるから、従来の技術では、金型の特性(個体差)を考慮した最適な酸素供給量の決定を行うことができず、次ショットのための酸素供給量の補正を行ったとしても、実際の酸素濃度は要求される計画値とならないものであった。
However, at the timing of measuring the oxygen concentration as described above, it is not possible to determine the optimum required oxygen supply amount according to the characteristics (individual differences between molds) such as the sealing performance, cavity volume, and cavity shape inherent to the mold. It has become.
For example, when the sealing performance of the mold mating surface is poor, oxygen leaks after supplying oxygen, and in this case, the oxygen concentration in the cavity becomes low in the conventional method. The sealing performance of the mold mating surface changes over time due to thermal deformation of the mold due to continuous casting and biting of the generated burrs. This makes it impossible to obtain the oxygen concentration required in the interior. That is, oxygen is insufficient.
In contrast to the above, it is conceivable to supply more oxygen than the originally required supply amount. In this case, unnecessary oxygen is supplied. That is, excessive oxygen supply is performed.
In the technique disclosed in
As described above, the conventional technology cannot determine the optimum oxygen supply amount in consideration of the mold characteristics (individual differences), and has corrected the oxygen supply amount for the next shot. Even so, the actual oxygen concentration was not the required planned value.
また、キャビティ形状は複雑であるため、従来技術におけるベント通路に設置される酸素濃度センサや、吸引経路に設置される酸素濃度センサでは、実際のキャビティ内の酸素濃度との間で誤差が生じているものと考えられ、また、吸引経路においては、圧力変動下にて濃度を計測することになるため、その計測結果の信頼性が低いものとなってしまう。
このことから、金型内に酸素濃度センサを設置することも検討されるが、耐熱性があり、検知速度の速い酸素濃度センサは、現時点では存在しないため、この案は採用できない。
以上のようであるから、従来の技術では、キャビティ内の実際の酸素濃度を正確に検知(監視)することはできないものであり、このような状況下で次ショットのための酸素供給量の補正を行ったとしても、実際の酸素濃度は要求される計画値とならないものであった。
In addition, since the cavity shape is complicated, an error occurs between the oxygen concentration sensor installed in the vent passage and the oxygen concentration sensor installed in the suction passage in the prior art with the actual oxygen concentration in the cavity. In addition, since the concentration is measured under pressure fluctuation in the suction path, the reliability of the measurement result is low.
For this reason, it is also considered to install an oxygen concentration sensor in the mold. However, since there is no oxygen concentration sensor that has heat resistance and a high detection speed at present, this scheme cannot be adopted.
As described above, the conventional technology cannot accurately detect (monitor) the actual oxygen concentration in the cavity. Under such circumstances, the oxygen supply amount for the next shot is corrected. However, the actual oxygen concentration was not the required planned value.
本発明は、以上の点に鑑みたものであり、新規な方法により次ショットの酸素供給量の補正を行い、金型の特性(個体差)を考慮した最適な酸素供給量を決定する技術を提案するものである。 The present invention has been made in view of the above points. A technique for correcting the oxygen supply amount of the next shot by a novel method and determining an optimum oxygen supply amount in consideration of the characteristics (individual difference) of the mold. It is what we propose.
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項1に記載のごとく、金型キャビティ内に酸素を供給する第一工程と、金型キャビティ内へ鋳込みを行うとともに、ダイカストマシンの外部の容器と前記金型キャビティとを連通し、金型キャビティ内の気体を前記外部の容器に吸引する第二工程と、前記前記外部の容器内の酸素濃度を計測する第三工程と、前記第三工程により計測された酸素濃度に基づき、次ショットの前記第一工程における酸素の供給量を算出する第四工程を有するダイカスト鋳造法とするものである。
That is, as described in
また、請求項2に記載のごとく、前記第三工程において、酸素濃度の値が安定する所定期間に酸素濃度の計測を行うこととする。
Further, as described in
また、請求項3に記載のごとく、前記第三工程において、窒素濃度を計測するとともに、前記窒素濃度が規定値よりも高い場合には、装置の不具合の発生を認定することとする。
Further, as described in
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
即ち、請求項1に記載の発明では、各ショットにおいて実際に計測された酸素濃度に基づいて供給量の補正が行われる、つまりは、金型の特性(個体差)を考慮した最適な酸素供給量の決定を行うことができる。そして、これにより、金型キャビティ内の酸素不足や、過剰な酸素供給といった不具合を防止することができる。
また、外部の容器の酸素濃度を検知しているので、金型キャビティ内の酸素濃度を正確に検知することができることとなっており、信頼性の高いデータに基づく酸素供給量の制御を行うことができる。
That is, according to the first aspect of the present invention, the supply amount is corrected based on the actually measured oxygen concentration in each shot, that is, the optimum oxygen supply considering the characteristics (individual difference) of the mold. A quantity determination can be made. Thereby, problems such as insufficient oxygen in the mold cavity and excessive oxygen supply can be prevented.
In addition, since the oxygen concentration in the external container is detected, the oxygen concentration in the mold cavity can be accurately detected, and the oxygen supply amount is controlled based on highly reliable data. Can do.
また、請求項2に記載の発明では、前記第四工程での酸素の供給量の計算においては、濃度が不安定な期間の酸素濃度が採用されず、濃度が安定した所定期間の酸素濃度のみが採用されるため、正確な酸素濃度に基づいた酸素の供給量の算出を行うことができる。
In the invention according to
また、請求項3に記載の発明では、金型の破損、合わせ面のシール性能の低下、真空減圧経路11の圧漏れ等の不具合の発生を早期に発見することができる。 Further, in the invention according to the third aspect, it is possible to find out early occurrence of problems such as breakage of the mold, deterioration of the sealing performance of the mating surface, and pressure leakage of the vacuum decompression path 11.
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明によるダイカスト鋳造法を実施するための装置構成の一つの実施の形態を示している。
ダイカストマシン1は、固定型2と可動型3を有しており、可動型3は図示せぬ型締め装置により図1において左右方向に移動される。尚、図1では、型締めを完了した状態を示している。
前記固定型2には、射出スリーブ4が取り付けられている。該射出スリーブ4には、図示せぬ射出シリンダにより進退する溶湯射出用のチップ5が摺動自在に設けられており、射出スリーブ4の注湯口4aより流し込まれた溶湯は、チップ5が図において左方向へ移動されることにより、湯道2aを介して金型キャビティ6内へ押し込み充填される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of an apparatus configuration for carrying out a die casting method according to the present invention.
The
An
また、前記固定型2には、金型キャビティ6の内空間に通じる減圧バルブ7が設けられている。
該減圧バルブ7は、酸素供給経路8を介して酸素ボンベ等で構成される酸素供給源9と接続されている。
前記酸素供給経路8には、流量制御バルブ8aが設けられている。この流量制御バルブ8aは、コントローラ10と接続されており、該コントローラ10によって、流量制御バルブ8aの開度の制御が行われるようになっている。
以上の構成により、コントローラ10による流量制御バルブ8aの開度の制御を行い、酸素供給源9内の酸素を、酸素供給経路8、減圧バルブ7を介して金型キャビティ6内へ供給するようにしている。
The fixed
The pressure reducing valve 7 is connected to an
The oxygen supply path 8 is provided with a flow
With the above configuration, the
また、前記減圧バルブ7は、真空減圧経路11を介して、ダイカストマシン1の外部の容器である真空タンク12と接続されている。
前記真空減圧経路11には、開閉制御バルブ11aが設けられている。この開閉制御バルブ11aは、前記コントローラ10と接続されており、該コントローラ10によって、開閉制御バルブ11aの開閉の制御が行われるようになっている。
また、前記真空タンク12は、真空ポンプ13によって真空タンク12内の気体が吸引されて、真空状態が形成されるようになっている。また、真空タンク12には、該真空ポンプ13内の窒素濃度を検出するための窒素濃度センサ14と、真空タンク12内の酸素濃度を検出するための酸素濃度センサ15が設けられている。各センサ14・15は、それぞれ、前記コントローラ10と接続されており、コントローラ10が真空タンク12内の窒素濃度、及び酸素濃度を計測できるようになっている。
また、前記真空ポンプ13は、前記コントローラ10と接続されており、該コントローラ10によって、真空ポンプ13の駆動の開始/停止の制御が行われるようになっている。
以上の構成により、コントローラ10による真空ポンプ13、及び開閉制御バルブ11aの制御を行い、金型キャビティ6内の気体を真空タンク12内へ吸引させるとともに、吸引した気体の窒素濃度、及び酸素濃度を計測できるようにしている。
The decompression valve 7 is connected to a
The vacuum decompression path 11 is provided with an open /
Further, the
The
With the above configuration, the
次に、以上の装置構成によるダイカスト鋳造法について説明する。
図2は、鋳造開始から終了までに行われる工程(1ショットの工程)ついて示すものである。左列には、可動型3及びチップ5の動作位置や酸素供給状態等が示されており、右列には、真空タンク12内における酸素濃度21、及び窒素濃度22の時間変化が示されている。
また、図3は、鋳造開始から終了までのフローの詳細について示す図である。
以下、各段階を順を追って説明する。
Next, a die casting method using the above apparatus configuration will be described.
FIG. 2 shows a process (one-shot process) performed from the start to the end of casting. The left column shows the operating positions of the
FIG. 3 is a diagram showing details of the flow from the start to the end of casting.
Hereinafter, each step will be described step by step.
図2の最初の段階D1に示すごとく、可動型3は固定型2から離されて待機状態とされており、前記減圧バルブ7は大気に開放されている。これにより、前記真空タンク12内の酸素濃度21と窒素濃度22は、大気中の濃度と同じものとなる。
また、この場合、コントローラ10は、前記流量制御バルブ8aを閉じることとしている(図3に示すステップ31)。
As shown in the first stage D1 of FIG. 2, the
In this case, the
次に、図2の段階D2に示すごとく、可動型3が固定型2に対して型締めされる(ステップ32)。この型締めされた状態において、コントローラ10は、前記開閉制御バルブ11aを開く(ステップ33)とともに、真空ポンプ13を駆動して、金型キャビティ6内及び真空タンク12内の気体の吸引を開始する(ステップ34)。
そして、コントローラ10は、真空状態を確認する、つまり、酸素濃度21及び窒素濃度22が0%であることを確認すると、前記開閉制御バルブ11aを閉じるとともに(ステップ35)、真空ポンプ13の駆動を停止させ、気体の吸引を完了させる(ステップ36)。これにより、金型キャビティ6内及び真空タンク12内が真空状態とされる。
次に、コントローラ10は、前記流量制御バルブ8aを開いて金型キャビティ6内への酸素供給を開始する(ステップ37)。ここでの流量制御バルブ8aの開度Cや、流量制御バルブ8aを開状態とする時間T、つまり、供給量Fは、後述するようにコントローラ10により算出される。
そして、時間Tの経過後は、コントローラ10は前記流量制御バルブ8aを閉じ、酸素の供給を完了する(ステップ38)。
Next, as shown in stage D2 of FIG. 2, the
When the
Next, the
After the elapse of time T, the
次に、図2の段階D3に示すごとく、チップ5の移動による鋳込みが開始されるとともに(ステップ39)、コントローラ10によって開閉制御バルブ11aが開かれ(ステップ40)、金型キャビティ6内の気体が真空タンク12内へ吸引される(ステップ41)。これにより、金型キャビティ6内の減圧が行われる。
ここでは、図2の段階D3のグラフに示すごとく、時間の経過とともに、真空タンク12内の酸素濃度21は上昇することになる。この酸素濃度21の増加は、酸素供給源9より供給された酸素に基づくものである。また、この場合、窒素濃度22も上昇することになる。この窒素濃度22の増加は、ダイカストマシン1の外部から金型キャビティ6内に入り込んでしまった空気に基づくものであり、例えば、シール性能の低下が進行している場合は、この窒素濃度22の増加量が大きくなる。
Next, as shown in stage D3 of FIG. 2, casting by the movement of the
Here, as shown in the graph of the stage D3 in FIG. 2, the
次に、図2の段階D4に示すごとく、チップ5の移動による鋳込みが完了するととともに(ステップ42)、コントローラ10によって開閉制御バルブ11aが閉じられ(ステップ43)、真空タンク12に気体が閉じ込められた状態となる。
この段階で、コントローラ10は、真空タンク12内の酸素濃度21の計測値に基づき、次ショットにおける供給量Fの決定を行う(ステップ44)。
例えば、酸素濃度21の計測値が規定値M(図2の段階D4のグラフ参照)よりも低い場合には、次ショットにおける供給量Fを増加させる補正を行い、酸素濃度21の計測値が規定値Mよりも高い場合には、次ショットにおける供給量Fを減少させる補正を行うこと等である。このようにして、実際の酸素濃度21を次ショットにおける供給量Fにフィードバックさせるものである
Next, as shown in stage D4 of FIG. 2, when the casting by the movement of the
At this stage, the
For example, when the measured value of the
尚、この規定値Mは、装置設計段階において決定される理論上の計画値であり、規定値Mとすることで、最適な酸素雰囲気が実現されるものである。
また、供給量Fの補正の量については、コントローラ10に予め記憶された計算式に則って行われるものである。例えば、規定値Mと実際の酸素濃度21の差分を求め、この差分に対応して増加又は減少すべき酸素量を求め、この酸素量を今回ショットの供給量に加算又は減算した値を次ショットの供給量Fとする等である。
また、その補正は、前記流量制御バルブ8aの開度Cや、開状態の時間Tを変更することにより行われるものである。
The specified value M is a theoretical planned value determined at the device design stage. By setting the specified value M, an optimal oxygen atmosphere is realized.
Further, the correction amount of the supply amount F is performed in accordance with a calculation formula stored in advance in the
Further, the correction is performed by changing the opening degree C of the flow
さらに、金型キャビティ6内には、酸素と窒素のみがリッチな状態であり、窒素濃度22から酸素濃度21を算出することができる状況となっている。このため、次ショットにおける供給量Fの決定において、酸素濃度21を基準とするに加え、窒素濃度22をも基準とすることによれば、前記窒素濃度センサ14・酸素濃度センサ15の誤差を互いに補正し合うことができ、計測データの信頼性を高めることができる。
Furthermore, the
そして、以上の鋳込が完了した後は、可動型3が固定型2より外されて鋳造品が取り出されるとともに、前記コントローラ10により開閉制御バルブ11aが開かれて真空タンク12内の気体が外部に開放され、次ショットの待機状態とされる(ステップ45)。
After the above casting is completed, the
以上のようにして、ダイカスト鋳造が行われるものである。
即ち、以上の構成では、図4に示すごとく、金型キャビティ6内に酸素を供給する第一工程S1と、金型キャビティ6内へ鋳込みを行うとともに、ダイカストマシン1の外部の容器としての真空タンク12と前記金型キャビティ6とを連通し、金型キャビティ6内の気体を真空タンク12に吸引する第二工程S2と、前記真空タンク12内の酸素濃度21を計測する第三工程S3と、前記第三工程により計測された酸素濃度21に基づき、次ショットの前記第一工程における酸素の供給量Fを算出する第四工程S4を有するダイカスト鋳造法とするものである。
Die casting is performed as described above.
That is, in the above configuration, as shown in FIG. 4, the first step S <b> 1 for supplying oxygen into the
そして、以上の方法によれば、各ショットにおいて実際に計測された酸素濃度21に基づいて供給量Fの補正が行われる、つまりは、金型の特性(個体差)を考慮した最適な酸素供給量の決定を行うことができる。そして、これにより、金型キャビティ6内の酸素不足や、過剰な酸素供給といった不具合を防止することができる。
また、金型キャビティ6内と真空減圧経路11を介して連通される真空タンク12内の酸素濃度21を検知しているので、金型キャビティ6内の酸素濃度21を正確に検知することができることとなっており、信頼性の高いデータに基づく酸素供給量の制御を行うことができる。
Then, according to the above method, the supply amount F is corrected based on the actually measured
Further, since the
また、前記第三工程において酸素濃度21の計測が行われるものであるが、図5に示すごとく、真空タンク12内の酸素濃度21は、金型キャビティ6内の気体の吸引が行われる期間T1では上昇し、その後しばらくすると略一定の値を示して安定することになる。このことから、酸素濃度21の計測は、酸素濃度21が安定した期間T2において行うことが望ましい。
そこで、前記第三工程においては、酸素濃度21の値が安定する所定期間T2に酸素濃度21の計測を行うこととする。
以上によれば、前記第四工程での酸素の供給量Fの計算においては、濃度が不安定な期間T1の酸素濃度21が採用されず、濃度が安定した所定期間T2の酸素濃度21のみが採用されるため、正確な酸素濃度21に基づいた供給量Fの算出を行うことができる。
In the third step, the
Therefore, in the third step, the
According to the above, in the calculation of the oxygen supply amount F in the fourth step, the
尚、前記所定期間T2については、吸引が開始され、時間T3を経過した後の一定時間とするように、時間を基準とすることとする他、計測データのバラツキが少ない期間を抽出するといったように、計測データを基準とすること等が考えられる。
また、この場合においても、酸素濃度21を基準とするに加え、窒素濃度22をも基準とすることによれば、前記窒素濃度センサ14・酸素濃度センサ15の誤差を互いに補正し合うことができ、計測データの信頼性を高めることができる。
For the predetermined period T2, in addition to using the time as a reference so as to be a fixed time after the start of suction and the time T3 has elapsed, a period with little variation in measurement data is extracted. In addition, the measurement data may be used as a reference.
Also in this case, by using the
また、前記第三工程において、前記コントローラ10は、窒素濃度22を計測するとともに、窒素濃度22が規定値Nよりも高い場合には、装置の不具合の発生を認定することとしている。
図6に示すごとく、可動型3と固定型2の合わせ面のシール性能の低下や、真空減圧経路11の圧漏れなどの不具合が発生した場合には、窒素濃度22が高くなるものであり、このことをもってして装置の不具合の発生を検知しようとするものである。そして、不具合の発生を検知した場合においては、図示せぬ報知手段により、不具合の発生を報知することとするものである。
尚、窒素濃度22が規定値Nよりも低い場合、つまりは、管理幅P1内にある場合には、コントローラ10は、上述したような装置の不具合の発生はないものとして、不具合の発生の報知を行わないものとする。
In the third step, the
As shown in FIG. 6, when a malfunction such as a decrease in the sealing performance of the mating surface of the
If the
以上によれば、金型の破損、合わせ面のシール性能の低下、真空減圧経路11の圧漏れ等の不具合の発生を早期に発見することができる。
また、この場合において、窒素濃度22を基準とするのに加え、酸素濃度21をも基準とすることによれば、前記窒素濃度センサ14・酸素濃度センサ15の誤差を互いに補正し合うことができ、計測データの信頼性を高めることができる。つまり、酸素濃度21についても、管理幅P2を設け、該管理幅P2を外れた場合には、不具合とするものである。
According to the above, it is possible to detect at an early stage occurrence of problems such as damage to the mold, deterioration of the sealing performance of the mating surfaces, and pressure leakage in the vacuum decompression path 11.
Further, in this case, by using the
1 ダイカストマシン
2 固定型
3 可動型
5 チップ
6 金型キャビティ
8 酸素供給経路
8a 流量制御バルブ
9 酸素供給源
10 コントローラ
11 真空減圧経路
12 真空タンク
14 窒素濃度センサ
15 酸素濃度センサ
21 酸素濃度
22 窒素濃度
DESCRIPTION OF
Claims (3)
金型キャビティ内へ鋳込みを行うとともに、
ダイカストマシンの外部の容器と前記金型キャビティとを連通し、金型キャビティ内の気体を前記外部の容器に吸引する第二工程と、
前記外部の容器内の酸素濃度を計測する第三工程と、
前記第三工程により計測された酸素濃度に基づき、次ショットの前記第一工程における酸素の供給量を算出する第四工程、を有するダイカスト鋳造法。 A first step of supplying oxygen into the mold cavity;
While casting into the mold cavity,
A second step of communicating a container outside the die casting machine with the mold cavity, and sucking the gas in the mold cavity into the external container;
A third step of measuring the oxygen concentration in the external container;
A die casting method having a fourth step of calculating an oxygen supply amount in the first step of the next shot based on the oxygen concentration measured in the third step.
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