JP2006341290A - ダイキャスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 成形品に含まれる非晶質相の比率を高めるとともに、金属材料を加熱するヒータとして高周波コイルを使用することが可能なダイキャスト装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 鉛直方向に延びるスリーブ１０４と、スリーブ１０４内を鉛直方向上方に移動するプランジャー（プランジャーチップ１０５）と、スリーブ１０４の上側に配置される金型（下金型１０９及び上金型１１０）と、少なくともスリーブ１０４の下端を覆って、スリーブ１０４内部を含む空間を金型とともに閉空間１１５ａとするケース部材１１５と、閉空間１１５ａの内側から閉空間１１５ａの外側に連通する連通管１１４と、プランジャーチップ１０５上に配置される金属材料２００をケース部材１１５の外側から加熱して、金属材料２００を溶解させる高周波コイル１１３ａ，ｂとをダイキャスト装置が備え、ケース部材１１５が、非導電性の部材によって構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非晶質相を有する成形品を成形するダイキャスト装置に関する。

従来、特定の合金群を１００℃/ｓ以下の冷却速度で冷却した場合であっても、特定の合金群がガラス遷移して非晶質な金属材料（金属ガラス）となることが知られている（例えば、非特許文献１）。金属ガラスは、高強度、低ヤング率及び高弾性限という非晶質特性を有しており、金属ガラスを構造部材として広く用いることが期待されている。

金属ガラスの製造方法としては、水焼入れ法、アーク溶解法、金型鋳造法、高圧射出成形法、吸引鋳造法、型締め鋳造法や回転ディスク製線法等が挙げられる。また、これらの方法を用いると、大型形状の金属ガラス（バルク金属ガラス）を製造することができることが知られている（非特許文献２）。

上述したように、金属ガラスを構造部材として広く用いることが期待されており、構造部材の形状は、一般的に凹凸を含む複雑な形状であることが多い。上述した各方法では、金属材料が複雑な形状に成形されない場合、又は、金属材料が複雑な形状に成形されても、金属材料が非晶質とならない場合があった。

一方、金属材料を複雑な形状に成形する方法として、軽金属を成形する際に一般的に用いられる高圧ダイキャスト法が知られている。また、高圧ダイキャスト法は、加熱された金属材料（溶湯）の射出方向に応じて、水平式高圧ダイキャスト法と鉛直（垂直）式高圧ダイキャスト法とに分類される。

具体的には、水平式高圧ダイキャスト法は、ダイキャスト装置の高さを低く抑えることができ、ダイキャスト装置の構造が簡易でダイキャスト装置の故障も少ないため、軽金属を成形する高圧ダイキャスト法の主流となっている。なお、水平式高圧ダイキャスト法では、スリーブ内の雰囲気が大気雰囲気である場合には、溶湯（金属材料）を射出する際に空気（大気）が巻き込まれやすいため、エアーベントや真空排気装置によってスリーブ内の空気を排気してから溶湯を射出することが一般的である。また、水平式高圧ダイキャスト法では、プランジャーを低速で移動させることによって、スリーブ内の空気を排気するとともに、スリーブ内を溶湯（金属材料）で満たしてからプランジャーを高速で移動させて、溶湯を射出することも行われている（非特許文献３）。

一方、鉛直式高圧ダイキャスト法では、溶湯（金属材料）とスリーブとの接触面積、溶湯とスリーブ内の空気（大気）との接触面積が小さい。従って、鉛直式高圧ダイキャスト法によれば、薄肉で表面性状がよい成形品を成形しやすい。

この鉛直式ダイキャスト法の代表例として、５０ＭＰａ〜２００ＭＰａの高圧を溶湯に加えた状態で、溶湯を凝固させる溶湯鍛造法（スクイーズ・ダイキャスト法）が挙げられる。溶湯鍛造法によれば、薄肉で表面性状がよい成形品を成形することができるが、溶湯に加える圧力が全体に加わるような形状を有する単純な成形品しか成形することができない。また、溶湯鍛造法では、高圧が加えられるため、金型が損傷しやすかった。従って、溶湯鍛造法は、特殊な成形品を成形する場合にのみ用いられる（例えば、非特許文献４）。

さらに、溶解炉内の金属材料（Ｚｕ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｂｅ）を加熱するヒータやスリーブ等の周囲をハウジングで覆うとともに、ハウジング内を真空にすることによって、金属材料を加熱する際に、金属材料が酸化することを防ぐ方法（真空ダイキャスト方法）も提案されている（例えば、特許文献１）。
「月刊機能材料」、シーエムシー出版、２００２年６月号、Ｖｏｌ．２２、Ｎｏ．６、Ｐ．５〜Ｐ．９ 「月刊機能材料」、シーエムシー出版、２００２年６月号、Ｖｏｌ．２２、Ｎｏ．６、Ｐ．２６〜Ｐ．３１ 大中逸雄、外１名、「溶融加工学」、コロナ社、１９８７年９月、Ｐ．１１９〜Ｐ．１２０ 大中逸雄、外１名、「溶融加工学」、コロナ社、１９８７年９月、Ｐ．１２０〜Ｐ．１２２ 特開平１１−１５６５１７号公報（請求項１、段落及び図１）

しかしながら、上述した従来技術（水平式ダイキャスト法、鉛直式ダイキャスト法及び真空ダイキャスト方法）では、溶湯（金属材料）が溶解炉からスリーブ内に流し込まれる際に、溶湯の温度が低下してしまい、不均一な核が生成されてしまう場合があった。すなわち、上述した従来技術では、成形品に結晶が混在してしまい、成形品に含まれる非晶質相の比率を高めることが難しかった。

また、金属材料を溶解させるために金属材料を加熱するヒータとして、加熱効率がよい高周波コイルが一般的に使用されるが、上述した真空ダイキャスト方法では、ハウジング内の真空度を極めて高くしない限り、ハウジング内の金属材料を高周波コイルで加熱すると、コロナ放電が発生してしまうため、加熱効率が高周波コイルよりも悪い電気炉等を用いるしかなかった。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、成形品に含まれる非晶質相の比率を高めるとともに、金属材料を加熱するヒータとして高周波コイルを使用することが可能なダイキャスト装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、鉛直方向に延びるスリーブ（スリーブ１０４）と、スリーブ内を鉛直方向上方に移動するプランジャー（プランジャーチップ１０５、補強部材１０６及び射出用ロッド１０７）と、スリーブの上側に配置される金型（下金型１０９及び上金型１１０）と、少なくともスリーブの下端を覆って、スリーブの下端を閉空間（閉空間１１５ａ）とするケース部材（ケース部材１１５）と、閉空間の内側から閉空間の外側に連通する連通管（連通管１１４）と、プランジャー上に配置される金属材料をケース部材の外側から加熱して、金属材料を溶解させる高周波コイル（高周波コイル１１３）とをダイキャスト装置が備え、ケース部材は、非導電性の部材によって構成されることを要旨とする。

かかる特徴によれば、高周波コイルが、プランジャー上に配置される金属材料を加熱して、金属材料を溶解させることにより、溶解炉から金属材料（溶湯）をスリーブ内に流し込む必要がなく、ダイキャスト装置は、溶湯の温度低下を抑制することができる。

また、金型が、鉛直方向に延びるスリーブの上側に配置され、プランジャーが、スリーブ内を鉛直方向上方に移動することにより、ダイキャスト装置は、金属材料（溶湯）がスリーブ内に接地する面積を小さくすることができ、溶湯の温度低下を抑制することができる。

すなわち、ダイキャスト装置は、成形品に含まれる非晶質相の比率を高めることができる。

さらに、ダイキャスト装置は、閉空間の内側から閉空間の外側に連通する連通管を備えることにより、連通管を通じて閉空間内の空気（大気）を排気することや連通管を通じて閉空間内の空気（大気）を不活性ガスと置換することができる。

また、高周波コイルが、スリーブの下端を含む空間を閉空間とするケース部材の外側から金属材料を加熱することにより、ダイキャスト装置は、閉空間が真空である状態で金属材料を加熱しても、ケース部材の外側が大気雰囲気であるため、コロナ放電が発生することを防止することができる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴において、ケース部材が、石英、ガラス又はセラミックスによって構成されることを要旨とする。

本発明によれば、成形品に含まれる非晶質相の比率を高めるとともに、金属材料を加熱するヒータとして高周波コイルを使用することが可能なダイキャスト装置を提供することができる。

［実施形態］
（本発明の一実施形態に係るダイキャスト装置）
以下において、本発明の一実施形態に係るダイキャスト装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るダイキャスト装置１００を示す図である。

図１に示すように、ダイキャスト装置１００は、台座部１０１と、支柱１０２（支柱１０２ａ及び支柱１０２ｂ）と、スリーブ支持部１０３と、スリーブ１０４と、プランジャーチップ１０５と、補強部材１０６と、射出用ロッド１０７と、射出用シリンダー１０８と、下金型１０９と、上金型１１０と、型締め用ロッド１１１と、型締め用シリンダー１１２と、高周波コイル１１３（高周波コイル１１３ａ及び高周波コイル１１３ｂ）と、連通管１１４と、ケース部材１１５と、金型ヒータ１１６（金型ヒータ１１６ａ及び金型ヒータ１１６ｂ）とを有する。

また、下金型１０９と上金型１１０との間には、上金型１１０が型締めされることによって、成形品（後述する成形品３００）を製造するためのダイキャビティ１１７が形成される。さらに、プランジャーチップ１０５上には、成形品３００の材料（金属材料２００）が配置される。なお、金属材料２００（成形品３００）は、Ｚｒ基又はＴｉ基を含む合金である。

台座部１０１は、板状の形状を有し、台座部１０１上には、鉛直方向に延びる複数の支柱１０２と、スリーブ１０４等を覆うケース部材１１５とが設けられる。

支柱１０２は、鉛直方向に延びる形状を有し、台座部１０１上に設けられる。また、支柱１０２は、スリーブ支持部１０３や金型（下金型１０９及び上金型１１０）を支える。

スリーブ支持部１０３は、支柱１０２によって支えられ、下金型１０９に接合される。また、スリーブ支持部１０３は、スリーブ支持部１０３と下金型１０９との間でスリーブ１０４を支持する。

スリーブ１０４は、黒鉛によって構成され、鉛直方向に延びる形状を有する。また、スリーブ１０４は、プランジャーが上下に移動するプランジャー通路を内部に有する。なお、プランジャーは、プランジャーチップ１０５、補強部材１０６及び射出用ロッド１０７によって構成され、スリーブ１０４内を鉛直方向に移動して、ダイキャビティ１１７内に金属材料２００を射出する部材である。

プランジャーチップ１０５は、黒鉛によって構成され、プランジャーチップ１０５上には、金属材料２００が配置される。

ここで、スリーブ１０４及びプランジャーチップ１０５の材質として黒鉛を選択した理由は、高周波コイル１１３によって溶解された金属材料２００（溶湯）とプランジャーチップ１０５とが反応することなく、適切な熱伝導率を維持するためである。また、適切な熱伝導率を維持することによって、金属材料２００を射出する速度（射出速度）を抑えて、金属材料２００の層流を維持するためである。さらに、黒鉛が有する摺動性によって、スリーブ１０４の内壁（後述する内壁１０４ａ）とプランジャーチップ１０５との距離（クリアランス）を小さくするためである。

補強部材１０６は、金属材料２００に圧力を加える際に、射出用ロッド１０７が破損しないように、射出用ロッド１０７を補強する部材である。また、補強部材１０６上には、プランジャーチップ１０５が補強部材１０６に接合せずに静置されている。

射出用ロッド１０７の上端は、補強部材１０６に接合され、射出用ロッド１０７の下端は射出用シリンダー１０８内に収容される。また、射出用ロッド１０７は、スリーブ１０４内（プランジャー通路）を上下方向に移動する。

射出用シリンダー１０８は、射出用ロッド１０７を鉛直方向に移動させるシリンダー（例えば、油圧式シリンダー）である。具体的には、射出用シリンダー１０８は、射出用ロッド１０７を鉛直方向上方に移動させることによって、プランジャーチップ１０５上に配置される金属材料２００を鉛直方向上方に押出すとともに、ダイキャビティ１１７内に金属材料２００（溶湯）を射出する。

ここで、射出用シリンダー１０８は、０．１ｍ／秒〜２ｍ／秒の速度で射出用ロッド１０７を鉛直方向上方に移動させる。すなわち、金属材料２００を射出する速度（射出速度）は、０．１ｍ／秒〜２ｍ／秒の範囲内である。

射出速度を０．１ｍ／秒〜２ｍ／秒の範囲内とした理由は、射出速度が遅すぎることに起因して、高周波コイル１１３によって溶解された金属材料２００（溶湯）がスリーブ１０４内で固化することを防止するとともに、射出速度が大きすぎることに起因して、スリーブ１０４内で溶湯の乱流が生じることを防ぐためである（溶湯の層流を維持するためである）。

また、射出用シリンダー１０８は、５ＭＰａ〜５０ＭＰａの圧力が高周波コイル１１３によって溶解された金属材料２００（溶湯）に加わるように、射出用ロッド１０７を鉛直方向上方に移動させる。すなわち、金属材料２００（溶湯）に加える圧力（プランジャー圧力）は、５ＭＰａ〜５０ＭＰａの範囲内である。

金属材料２００（溶湯）に加える圧力（プランジャー圧力）を５ＭＰａ〜５０ＭＰａの範囲内とした理由は、ダイキャビティ１１７内を金属材料２００（溶湯）で十分に満たすとともに、金型（下金型１０９及び上金型１１０）に加わる圧力を軽減するためである。

下金型１０９及び上金型１１０は、金属材料２００を成形する金型を構成する。具体的には、下金型１０９及び上金型１１０は、上述したように、上金型１１０が型締めされることによって、ダイキャビティ１１７を形成する。

ここで、下金型１０９及び上金型１１０は、２０Ｗ／ｍ^２〜１２０Ｗ／ｍ^２の熱伝導率を有する金属（合金を含む）によって構成される。

金型の熱伝導率を２０Ｗ／ｍ^２〜１２０Ｗ／ｍ^２とした理由は、金型の熱伝導率を２０Ｗ／ｍ^２以上とすることによって、金型の温度調節を容易にするとともに、金型の熱伝導率を１２０Ｗ／ｍ^２以下とすることによって、金型がすぐに冷えてしまうことに起因して、金属材料２００（溶湯）が金型内で固化することを防止するためである。

型締め用ロッド１１１の上端は、型締め用シリンダー１１２内に収容され、型締め用ロッド１１１の下端は、上金型１１０に接合される。また、型締め用ロッド１１１は、上下方向に移動する。

型締め用シリンダー１１２は、型締め用ロッド１１１を上下に移動させるシリンダー（例えば、油圧式シリンダー）である。具体的には、型締め用シリンダー１１２は、型締め用ロッド１１１を下方に移動させることによって、上金型１１０を下金型１０９に型締めする。

高周波コイル１１３は、スリーブ１０４内に配置される金属材料２００（プランジャーチップ１０５上に配置される金属材料２００）を１２００℃に加熱して、金属材料２００を溶解させる。また、高周波コイル１１３は、ケース部材１１５（閉空間１１５ａ）の外側に配置される。

連通管１１４は、台座部１０１とケース部材１１５とによって形成される閉空間１１５ａの内側から閉空間１１５ａの外側に連通する。また、連通管１１４は、真空排気装置（不図示）等によって閉空間１１５ａ内の空気（大気）を排気する際に用いられる。

なお、連通管１１４は、閉空間１１５ａ内の空気を排気するためだけではなく、閉空間１１５ａ内の空気（大気）を不活性ガスと置換するために用いられてもよい。

ケース部材１１５は、少なくともスリーブ１０４の下端を覆って、スリーブ１０４の下端を含む空間を閉空間１１５ａとする非導電性の部材（例えば、石英、ガラス又はセラミックス）である。具体的には、ケース部材１１５は、下金型１０９に上金型１１０が型締めされた状態の金型及び台座部１０１とともに、ダイキャビティ１１７及びスリーブ１０４内部を含む空間を閉空間１１５ａとする。

なお、本実施形態において、閉空間１１５ａは、下金型１０９に上金型１１０が型締めされた状態の金型、台座部１０１及びケース部材１１５によって形成されるが、これに限定されるものではなく、下金型１０９に上金型１１０が型締めされた状態の金型及びケース部材１１５のみによって形成されてもよい。

金型ヒータ１１６は、金型（下金型１０９及び上金型１１０）を加熱して、下金型１０９及び上金型１１０の温度を１５０℃〜２５０℃の範囲内に保つ。なお、金型ヒータ１１６は、電気炉、高周波コイルやＹＡＧレーザ等によって構成される。また、金型ヒータ１１６は、必ずしも金型の外部に設けられている必要はなく、金型の内部に挿入されるカートリッジヒータであってもよい。

ここで、金型（下金型１０９及び上金型１１０）の温度を１５０℃〜２５０℃の範囲内に保つこととした理由は、金型の温度が低すぎることに起因して、金属材料２００（溶湯）がダイキャビティ１１７に満たされる前に固化してしまうことを防止するとともに、金型の温度が高すぎることに起因して、金属材料２００（溶湯）の固化が進まないことを防止するためである。

ダイキャビティ１１７は、上金型１１０が型締めされることによって、下金型１０９及び上金型１１０によって形成される空間である。また、ダイキャビティ１１７内には、プランジャーによって金属材料２００が射出され、ダイキャビティ１１７の形状に応じて金属材料２００が成形される。さらに、ダイキャビティ１１７は、水平方向に延びる形状を有している。

このように、下金型１０９と上金型１１０とによって金型が構成され、下金型１０９及び上金型１１０が水平方向に延びるダイキャビティ１１７を形成することとした理由は、ダイキャビティ１１７が鉛直方向に延びる形状である場合に比べて、ダイキャビティ１１７内に射出された溶湯が、重力に逆らうことなく、均一な流れとなるためである。

図２は、本発明の一実施形態に係るプランジャーチップ１０５の周辺を拡大した図である。図２に示すように、スリーブ１０４の内壁１０４ａとプランジャーチップ１０５との間の距離（距離ｃ_１、距離ｃ_２）は、０．０１ｍｍ以下である。すなわち、プランジャーチップ１０５の外径ａとスリーブ１０４の内径ｂとの間の片側の寸法公差（クリアランス；すなわち、半径方向の間隙）は、０．０１ｍｍ以下である。

また、下金型１０９及び上金型１１０は、上金型１１０が下金型１０９に型締めされることによって、水平方向に延びる形状を有するダイキャビティ１１７を形成する。また、下金型１０９及び上金型１１０は、鉛直方向に延びるスリーブ１０４の中心線１０４ｂに関して、互いに対称な複数のキャビティ（第１キャビティ１１７ａ及び第２キャビティ１１７ｂ）を形成する。

ここで、第１キャビティ１１７ａ及び第２キャビティ１１７ｂが、鉛直方向に延びるスリーブ１０４の中心線１０４ｂに関して、互いに対称となるようにした理由は、ダイキャビティ１１７内に射出された溶湯の流れも中心線１０４ｂに関して互いに対称となり、非晶質相の比率が高い複数の成形品３００を効率よく成形するためである。

（本発明の一実施形態に係る成形品）
以下において、本発明の一実施形態に係る成形品について、図面を参照しながら説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る成形品３００を示す図である。

図３に示すように、成形品３００は、上述したダイキャビティ１１７の形状に応じて、Ｚｒ基又はＴｉ基を含む合金である金属材料２００から成形される。具体的には、成形品３００は、水平方向に延びる第１キャビティ１１７ａの形状に応じて成形される部分である第１成形部３００ａと、水平方向に延びる第２キャビティ１１７ｂの形状に応じて成形される部分である第２成形部３００ｂとを有する。

（本発明の一実施形態に係るダイキャスト方法）
以下において、本発明の一実施形態に係るダイキャスト方法について、図面を参照しながら説明する。図４は、本発明の一実施形態に係るダイキャスト方法のフロー図である。

図４に示すように、ステップ１０１において、プランジャーチップ１０５上に金属材料２００が配置される。

ステップ１０２において、ダイキャスト装置１００は、型締め用ロッド１１１を下方に移動させることによって、上金型１１０を下金型１０９に型締めする。なお、上金型１１０が下金型１０９に型締めされることによって、上述した閉空間１１５ａが形成される。

ステップ１０３において、ダイキャスト装置１００は、プランジャー（プランジャーチップ１０５、補強部材１０６及び射出用ロッド１０７）とスリーブ１０４との間に空気（大気）の通路が十分に確保されるようにプランジャーがスリーブ１０４の下方で待機した状態で、上述した連通管１１４を通じて、閉空間１１５ａ内の空気（大気）を排気して、閉空間１１５ａ内を真空状態とする。

ステップ１０４において、ダイキャスト装置１００は、プランジャーチップ１０５上に配置された金属材料２００がスリーブ１０４内で加熱可能な位置となるまでプランジャーを上昇させた後、高周波コイル１１３によって金属材料２００を１２００℃に加熱して、プランジャーチップ１０５上で金属材料２００を溶解させる。

ステップ１０５において、ダイキャスト装置１００は、プランジャーチップ１０５を鉛直方向上方に移動させることによって、金属材料２００（溶湯）を鉛直方向上方に射出する。ここで、ダイキャスト装置１００は、０．１ｍ／秒〜２ｍ／秒の速度で金属材料２００（溶湯）を射出する。

ステップ１０６において、ダイキャスト装置１００は、ダイキャビティ１１７内に射出された金属材料２００（溶湯）に圧力を加える。ここで、ダイキャスト装置１００は、５ＭＰａ〜５０ＭＰａの圧力を金属材料２００（溶湯）に加える。

ステップ１０７において、ダイキャスト装置１００は、ダイキャビティ１１７内に射出された金属材料２００（溶湯）を冷却して、金属材料２００（溶湯）を固化させる。ここで、ダイキャスト装置１００は、金型（下金型１０９及び上金型１１０）の温度を１５０℃〜２５０℃の範囲内に保っている。

ステップ１０８において、ダイキャスト装置１００は、連通管１１４を通じて、閉空間１１５ａ内に大気が導入され、閉空間１１５ａ内を大気圧に戻す（リーク処理）。

ステップ１０９において、ダイキャスト装置１００は、型締め用ロッド１１１を上方に移動させることによって、上金型１１０を下金型１０９から型開きする。

ステップ１１０において、ダイキャビティ１１７内で成形された成形品３００が取り出される。

（本発明の一実施形態に係るダイキャスト装置の作用及び効果）
本発明の一実施形態に係るダイキャスト装置１００によれば、高周波コイル１１３が、プランジャー（プランジャーチップ１０５）上に配置される金属材料２００を加熱して、金属材料２００を溶解させることにより、溶解炉から金属材料（溶湯）をスリーブ１０４内に流し込む必要がなく、ダイキャスト装置１００は、溶湯の温度低下を抑制することができる。

また、金型（下金型１０９及び上金型１１０）が、鉛直方向に延びるスリーブ１０４の上側に配置され、プランジャー（プランジャーチップ１０５）が、スリーブ１０４内を鉛直方向上方に移動することにより、ダイキャスト装置１００は、金属材料２００（溶湯）がスリーブ１０４内に接地する面積を小さくすることができ、溶湯の温度低下を抑制することができる。

すなわち、ダイキャスト装置１００は、成形品に含まれる非晶質相の比率を高めることができる。

さらに、ダイキャスト装置１００は、閉空間１１５ａの内側から閉空間１１５ａの外側に連通する連通管１１４を備えることにより、連通管１１４を通じて閉空間１１５ａ内の空気（大気）を排気することや連通管１１４を通じて閉空間１１５ａ内の空気（大気）を不活性ガスと置換することができる。

また、高周波コイル１１３が、スリーブ１０４内部及びダイキャビティ１１７を含む空間を閉空間１１５ａとするケース部材１１５の外側から金属材料２００を加熱することにより、ダイキャスト装置１００は、閉空間１１５ａが真空である状態で金属材料を加熱しても、ケース部材１１５の外側が大気雰囲気であるため、コロナ放電が発生することを防止することができる。

さらに、ケース部材１１５が、少なくともスリーブ１０４の下端を覆うとともに、金型（下金型１０９及び上金型１１０）を覆うことなく、閉空間１１５ａを形成することにより、金型（下金型１０９及び上金型１１０）を覆うことによって閉空間を形成する場合に比べて、閉空間１１５ａのサイズを小さくすることができる。

従って、ダイキャスト装置１００は、閉空間１１５ａ内の空気（大気）を排気する時間を短縮することができ、真空排気装置を小型化することも可能である。また、ダイキャスト装置１００は、閉空間１１５ａ内の空気（大気）を不活性ガスと置換する場合にも、空気を置換する時間を短縮することができる。

［実施例］
以下において、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。最初に、本発明の一実施例に係る非晶質度合いを判定する基準（判定基準）について、図面を参照しながら説明する。図５は、本発明の一実施例に係る非晶質度合いを判定する判定基準を示す図である。

図５に示すように、Ｘ線回析法（ＸＲＤ法；Ｘ−Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ法）による測定結果（ＸＲＤ−Ｐｒｏｆｉｌｅ）及び成形品の強度（Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ）を判定基準とした。具体的には、ＸＲＤ−ｐｒｏｆｉｌｅで鋭いピークが生じておらず、Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓが１３０ＫＪ／ｍ^２よりも大きい成形品については“Ｇ５”と判定した。一方、ＸＲＤ−ｐｒｏｆｉｌｅで鋭いピークが生じており、Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓが７０ＫＪ／ｍ^２未満である成形品については“Ｇ０”と判定した。

次に、ＸＲＤ−Ｐｒｏｆｉｌｅの一例について図面を参照しながら説明する。図６（ａ）は、“Ｇ０”と判定される成形品のＸＲＤ−Ｐｒｏｆｉｌｅを示す図であり、図６（ｂ）は、“Ｇ５”と判定される成形品のＸＲＤ−Ｐｒｏｆｉｌｅを示す図である。

図６（ａ）に示すように、ＸＲＤ−Ｐｒｏｆｉｌｅで鋭いピークが生じている成形品については、上述した判定基準に従って、非晶質度合いが最も低い“Ｇ０”と判定される。一方、図６（ｂ）に示すように、ＸＲＤ−Ｐｒｏｆｉｌｅで鋭いピークが生じていない成形品については、上述した判定基準に従って、非晶質度合いが最も高い“Ｇ５”と判定される。

次に、比較例に係る成形品の品質について、図面を参照しながら説明する。図７は、比較例に係る成形品の品質を示す図である。なお、具体的には、比較例では、Ｚｒ（５５％）−Ｃｕ（３０％）−Ａｌ（１０％）−Ｎｉ（５％）の合金を１２００℃で溶解した後に、溶解した合金（溶湯）をスリーブ内に流し込み、溶湯をキャビティ内に射出した。

図７に示すように、スリーブ内の雰囲気が大気雰囲気である場合（比較例２）、スリーブとプランジャーチップとの寸法公差（クリアランス）が大きい場合（比較例４）、プランジャーによる溶湯の射出速度が遅い場合（比較例５）には、成形品を成形することができなかった。

また、スリーブ及びブランジャーチップの材質をダイス鋼とした場合（比較例３）、プランジャーによって溶湯に加える圧力（プランジャー圧力）が小さい場合（比較例７）、金型の温度が適切でない場合（比較例９及び比較例１０）、金型の熱伝導率が高すぎる場合（比較例１１）には、成形品の外観品質が不良となった。

さらに、溶湯を射出する方向が水平方向である場合（比較例１及び比較例１２）、プランジャーによって溶湯を射出する速度（射出速度）が速過ぎる場合（比較例６）には、成形品が非晶質とならなかった。

また、比較例８では、成形品の外観品質が良好で、成形品が非晶質となったが、プランジャー圧力が７０ＭＰａと大きいため、金型に加わる圧力（負荷）が大きくなり、金型が損傷する可能性が高まってしまった。

このように、比較例１〜比較例１２のように、金属材料（合金）を溶解してから、スリーブ内に流し込み、スリーブ内の溶湯を射出すると、金型に加わる圧力を抑えながら、外観品質が良好で非晶質相の比率が高い成形品を成形することができなかった。

最後に、本発明の一実施形例に係る成形品３００の品質について、図面を参照しながら説明する。図８は、本発明の一実施例に係る成形品３００の品質を示す図である。なお、本発明の一実施例では、Ｚｒ（５５％）−Ｃｕ（３０％）−Ａｌ（１０％）−Ｎｉ（５％）の合金をプランジャー上で１２００℃に加熱して、合金を溶解した後に、溶解した合金（溶湯）をキャビティ内に射出した。

図８に示すように、実施例１〜実施例１４では、金型に加わる圧力（プランジャー圧力）を抑えながら、外観品質が良好で非晶質相の比率が高い成形品を成形することができた。

本発明の一実施形態に係るダイキャスト装置１００を示す図である。 本発明の一実施形態に係るプランジャーチップ１０５の周辺を拡大した図である。 本発明の一実施形態に係る成形品３００を示す図である。 本発明の一実施形態に係るダイキャスト方法をフロー図である。 本発明の一実施例に係る非晶質度合いを判定する基準を示す図である。 成形品のＸＲＤ−Ｐｒｏｆｉｌｅの一例を示す図である。 比較例に係る成形品の品質を示す図である。 本発明の一実施例に係る成形品３００の品質を示す図である。

符号の説明

１００・・・ダイキャスト装置、１０１・・・台座部、１０２・・・支柱、１０３・・・スリーブ支持部、１０４・・・スリーブ、１０５・・・プランジャーチップ、１０６・・・補強部材、１０７・・・射出用ロッド、１０８・・・射出用シリンダー、１０９・・・下金型、１１０・・・上金型、１１１・・・型締め用ロッド、１１２・・・型締め用シリンダー、１１３・・・高周波コイル、１１４・・・連通管、１１５・・・ケース部材、１１６・・・金型ヒータ、１１７・・・ダイキャビティ、２００・・・金属材料、３００・・・成形品

Claims (2)

1. 鉛直方向に延びるスリーブと、
   前記スリーブ内を鉛直方向上方に移動するプランジャーと、
   前記スリーブの上側に配置される金型と、
   少なくとも前記スリーブの下端を覆って、前記スリーブの下端を含む空間を閉空間とするケース部材と、
   前記閉空間の内側から前記閉空間の外側に連通する連通管と、
   前記プランジャー上に配置される金属材料を前記ケース部材の外側から加熱して、前記金属材料を溶解させる高周波コイルとを備え、
   前記ケース部材は、非導電性の部材によって構成されることを特徴とするダイキャスト装置。
2. 前記ケース部材は、石英、ガラス又はセラミックスによって構成されることを特徴とする請求項１に記載のダイキャスト装置。
   
   

Images