JP2007190584A - 真空ダイカスト鋳造法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空ダイカスト鋳造において、簡単かつ確実に空気漏れを防止できるようにする。
【解決手段】金型１０のキャビティ１１内を真空吸引装置３０により真空吸引しつつ、射出スリーブ２１内のプランジャチップ２３の推進により溶湯Ｍを、ランナー１５およびゲート１４を経てキャビティ１１に射出する真空ダイカスト鋳造において、金型１０に射出スリーブ２１内の溶湯圧を検出する圧力センサ４１を埋設し、射出時、最小流路断面積のゲート１４に溶湯Ｍが到達する際、ベルヌーイの定理に従って発生する動圧による射出スリーブ内の溶湯圧の上昇を前記圧力センサ４１により検出し、溶湯圧が大気圧の２倍以上になるタイミングで減圧弁３４を開いてキャビティ内の真空吸引を開始し、チップ背面側からチップ前面側への空気の漏出を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金型のキャビティ内を真空吸引しつつ該キャビティに溶湯を射出する真空ダイカスト鋳造法および装置に関する。

この種の真空ダイカスト鋳造法では、通常図３に示されるように、金型１のキャビティ２に連通する射出スリーブ３に給湯口４を通して溶湯Ｍを受けた後、プランジャチップ５が前記給湯口４を超えて所定位置まで前進（推進）するタイミングでキャビティ２に通じる減圧弁６を開き、キャビティ２内を真空吸引するようにしていた。しかし、このようなタイミングでキャビティ２内を真空吸引すると、射出スリーブ３内の、プランジャチップ５の前面側と背面側との間に生じる圧力差により、チップ背面側の空気がチップ前面側に漏れ出て、溶湯Ｍ内に空気が巻き込まれてしまい（白丸で示す）、鋳造品質の悪化を招く。

そこで従来、例えば、特許文献１に記載されるように、プランジャチップ（射出チップ）の背面側に減圧室を設けて、該減圧室とキャビティ内とを同時に減圧する対策、特許文献２に記載されるように、キャビティ内の真空度を監視しながら、真空吸引のタイミングをプランジャチップの位置と連動させて制御し、キャビティ内の減圧を開始するタイミングを遅らせる対策、特許文献３に記載されるように、射出スピード（プランジャチップの推進速度）に応じて減圧度を制御することによりキャビティ内圧力を一定にする対策などが採られていた。

特開２００２−２２４８０７号公報 特許第３４０１０８２号公報 特開平７−４００２７号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載の空気漏れ対策によれば、プランジャチップの背面側に減圧室を設けなければならないため、装置構造が複雑となり、一方、特許文献２、３に記載の空気漏れ対策によれば、プランジャチップの位置または推進速度に応じて減圧バルブ（真空バルブ）を操作する面倒な制御が必要になるため、制御系が複雑となり、何れも装置コストの増大やメンテナンス性の悪化が避けられない、という問題があった。

本発明は、上記した従来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、簡単かつ確実に空気漏れを防止できるようにし、もって装置コストの低減とメンテナンス性の向上に寄与する真空ダイカスト鋳造法および装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明に係る真空ダイカスト鋳造法は、金型のキャビティ内を真空吸引しつつ、プランジャチップの推進により射出スリーブ内の溶湯を前記キャビティに射出する真空ダイカスト鋳造法において、射出時に前記射出スリーブ内の溶湯圧を監視し、該溶湯圧が所定圧以上となるタイミングで前記キャビティ内の真空吸引を開始することを特徴とする。

ダイカスト鋳造においては、射出時に射出スリーブから金型内の流路断面積が小さくなる部分（ゲート）に溶湯が到達すると、ベルヌーイの定理に従って動圧が発生し、射出スリーブ内の溶湯圧が上昇する。本真空ダイカスト鋳造法は、この点に着目してなされたもので、射出時に射出スリーブ内の溶湯圧が所定圧以上となるタイミングでキャビティ内の真空吸引を開始することで、チップ前面側をチップ背面側より高圧にすることができ、チップ背面側からチップ前面側への空気漏れが防止される。

この場合、射出スリーブ内の溶湯圧が大気圧の２倍以上となるタイミングでキャビティ内の真空吸引を開始することにより、キャビティ内が真空状態となっても、射出スリーブ内の溶湯圧が少なくとも大気圧を維持し、したがって、キャビティ内の真空吸引開始に伴って不用意に空気漏れが生じることもなくなる。

上記課題を解決するための本発明に係る真空ダイカスト鋳造装置は、金型と、該金型のキャビティに溶湯を射出する射出装置と、前記キャビティ内を真空吸引する真空吸引装置とを備えた真空ダイカスト鋳造装置において、前記射出装置を構成する射出スリーブ内の溶湯圧を検出する圧力検出手段を設けると共に、該圧力検出手段による検出結果に基いて前記真空吸引装置による真空吸引のタイミングを制御する制御手段を設けたことを特徴とする。

このように構成した真空ダイカスト鋳造装置においては、射出スリーブ内の溶湯圧を検出する圧力検出手段を設けると共に、該圧力検出手段による検出結果に基いて前記真空吸引装置による真空吸引のタイミングを制御する制御手段を設けるだけで、簡単に空気漏れ対策を行うできる。

本真空ダイカスト鋳造装置において、上記圧力上昇検出手段の種類は任意であり、射出スリーブ内の溶湯圧を直接検出する圧力センサであっても、あるいは射出装置を構成するプランジャチップの駆動推力から射出スリーブ内の溶湯圧を間接的に検出する推力検出手段であってもよい。

本発明に係る真空ダイカスト鋳造法および装置によれば、簡単かつ確実に空気漏れを防止できるので、装置コストの低減とメンテナンス性の向上とに大きく寄与する効果を奏する。

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、本発明の一つの実施形態としての真空ダイカスト鋳造装置を示したものである。同図において、１０は金型、２０は、金型１０のキャビティ１１に溶湯Ｍを射出するための射出装置、３０は前記キャビティ１１内を真空吸引するための真空吸引装置、４０は真空吸引装置３０による真空吸引のタイミングを制御するコントローラ（制御手段）である。

金型１０は、固定型１２と可動型１３とからなっており、固定型１２に対して可動型１３を合せた状態すなわち型閉じ状態で、両者の間には前記キャビティ１１が画成されるようになっている。また、この型閉じ状態において、固定型１２と可動型１３との間には、キャビティ１１に開口するゲート１４と、このゲート１４を、固定型１２の背面に結合された射出装置２０の射出スリーブ２１内に連通させるランナー１５とからなる流路が画成されるようになっている。ゲート１４は流路断面積が最小となっており、ランナー１５は、射出スリーブ２１側からこのゲート１４に向けて次第に流路が絞られている。

上記射出装置２０を構成する射出スリーブ２１は、その後端側上部に溶湯を受けるための給湯口２２を有している。射出シリンダ２０は、前記射出スリーブ２１内に摺動可能に配設されたプランジャチップ２３と、射出スリーブ２１の後方に配設された射出シリンダ（プランジャ駆動装置）２４と、この射出シリンダ２４内のピストン（図示略）に一端が連結され、他端が前記プランジャチップ２３に連結されたロッド２５と、射出シリンダ２４に供給する作動油の油量および油圧を制御する油圧制御回路２６とを備えている。このような射出装置２０においては、射出シリンダ２４の作動に応じてプランジャチップ２３が射出スリーブ２１内を金型１０側へ進退動する。なお、プランジャ駆動装置としての射出シリンダ２４は、電動方式等の他の駆動方式に代えてもよいものである。

一方、上記真空吸引装置３０は、真空ポンプ３１と、この真空ポンプ３１による真空引きされた負圧を蓄える真空タンク３２と、この真空タンク３２と前記金型１０内のキャビティ１１とを連通する真空配管３３とこの真空配管３３に介装された減圧弁３４とを備えている。真空タンク３２内は、真空ポンプ３１の間欠運転により所定の真空度に維持されるようになっており、減圧弁３４を開くことでキャビティ１１内の空気は急速に真空タンク３２へ真空吸引される。

本実施形態において、上記金型１０を構成する可動型１３の、射出スリーブ２１内に臨む部位には、射出スリーブ２１内の溶湯Ｍの圧力（溶湯圧）を検出する圧力センサ（圧力検出手段）４１が埋設されている。この圧力センサ４１の信号は信号線４２を介して前記コントローラ４０へ送出されるようになっている。コントローラ４０は、前記圧力センサ４１からの信号に基いて上記減圧弁３４を開閉制御する機能を有しており、コントローラ４０と減圧弁３４との間は信号線４３により接続されている。

以下、上記のように構成した真空ダイカスト鋳造装置により行う真空ダイカスト鋳造法について説明する。

鋳造の開始に際しては、射出スリーブ２１内のプランジャチップ２３は後退位置にあり、また、真空吸引装置３０の減圧弁３４は閉じられており、この状態のもと、給湯口２２を通して射出スリーブ２１内に所定量の溶湯Ｍが供給される。そして、前記給湯完了により、油圧制御回路２６から射出シリンダ２４内へ作動油が供給され、射出シリンダ２４内のピストンと一体にロッド２５が伸長動作して、プランジャチップ２３が所定の速度で前進（推進）する。これにより射出スリーブ２１内の溶湯Ｍは、図示のように金型１５のランナー１５内に流入してゲート１４に到達する。

しかして、ランナー１５の流路がゲート１４に向けて次第に絞られかつゲート１４の流路断面積が最小になっているので、ベルヌーイの定理に従って溶湯Ｍに動圧が発生し、射出スリーブ２１内の溶湯圧が上昇する。本実施形態において、この射出スリーブ２１内の溶湯圧は圧力センサ４１により監視されており、溶湯圧が所定圧以上になると、圧力センサ４１からの信号に基いてコントローラ４０が減圧弁３４に開弁指令を出力する。すると、減圧弁３４が開弁し、キャビティ１１内のガスが真空配管３３を経て真空タンク３２へ真空吸引される。この間、プランジャチップ２３の前進は継続されており、前記真空吸引の開始と同時に溶湯Ｍがゲート１４からキャビティ１１内へ射出され、キャビティ１１内は急速に溶湯Ｍで満たされる。この時、前記キャビティ１１内への溶湯Ｍの射出に応じて射出スリーブ２１内の溶湯圧も下がるが、前記真空吸引の開始時点を決める所定の溶湯圧を大気圧の２倍以上の大きさに設定しておけば、射出スリーブ２１内の溶湯圧は大気圧よりも高い状態となる。すなわち、チップ前面側がチップ背面側より高圧になっており、したがって、チップ背面側からチップ前面側へ空気が漏れ出ることはなく、これによって、鋳巣欠陥のない鋳造品が得られるようになる。

ところで、射出時に溶湯Ｍに発生する動圧は、溶湯Ｍの密度、射出スリーブ２１の内径およびゲート１４の流路断面積（絞り率）が一定であれば、プランジャチップ２３の推進速度（射出速度）によって変化する。したがって、予め大気圧の２倍以上の溶湯圧が得られるようにプランジャチップ２３の推進速度を設定すれば、チップ背面側からチップ前面側へ空気漏れは確実に防止される。なお、この種の真空ダイカスト鋳造では、溶湯Ｍがゲート１４に到達するタイミングで低速から高速に射出速度の切換えが一般に行われており、この場合は、前記射出速度の高速への切換えにより、十分なる溶湯圧が得られるので、射出速度を設定する特別の配慮は不要になる。

ここで、上記実施形態においては、射出シリンダ２１内の溶湯圧を金型１０に設けた圧力センサ４１により直接検出するようにしたが、これに代えて、図２に示されるように、射出装置２０のプランジャ駆動手段である射出シリンダ２４にプランジャチップ２３の駆動推力を検出する推力検出手段５０を設け、該推力検出手段５０により間接的に前記溶湯圧を求めるようにしてもよい。

図１に示した真空ダイカスト鋳造装置において、射出スリーブ２１の内径を１５０ｍｍ（断面積：１．７７×１０^-2ｍ²）、ゲート１４の流路断面積を４．０×１０^-4ｍ²にそれぞれ設定し、密度２５００ｋｇ／ｍ³のアルミニウム溶湯を、プランジャチップ２３の推進速度（射出速度）０．２ｍ／ｓの条件で射出し、圧力センサ４１により検出された射出スリーブ２１内の溶湯圧が２気圧を超えた時点で減圧弁３４を開いてキャビティ１１内を真空吸引しながら鋳造を行った。そして、前記鋳造を１０ショット繰返して、得られた 鋳造品（ｎ＝１０）について破断による破面検査を行った。この結果、各鋳造品には、空気巻込みに起因する鋳巣欠陥は全く認められず、本真空ダイカスト鋳造法および装置が鋳造品質の向上に大きく寄与することを確認できた。

本発明に係る真空ダイカスト鋳造装置の１つの実施形態を示す断面図である。 本発明に係る真空ダイカスト鋳造装置の他の実施形態を示す断面図である。 従来の真空ダイカスト鋳造装置によるダイカスト鋳造の実施形態を示す要部断面図である。

符号の説明

１０ 金型
１１ キャビティ
２０ 射出装置
２１ 射出スリーブ
２３ プランジャチップ
２４ 射出シリンダ（プランジャ駆動手段）
３０ 真空吸引装置
３１ 真空ポンプ
３２ 真空タンク
３４ 減圧弁
４０ コントローラ（制御手段）
４１ 圧力センサ
５０ 推力検出手段
Ｍ 溶湯

Claims (5)

1. 金型のキャビティ内を真空吸引しつつ、プランジャチップの推進により射出スリーブ内の溶湯を前記キャビティに射出する真空ダイカスト鋳造法において、射出時に前記射出スリーブ内の溶湯圧を監視し、該溶湯圧が所定圧以上となるタイミングで前記キャビティ内の真空吸引を開始することを特徴とする真空ダイカスト鋳造法。
2. 射出スリーブ内の溶湯圧が大気圧の２倍以上になるタイミングでキャビティ内の真空吸引を開始することを特徴とする請求項１に記載の真空ダイカスト鋳造法。
3. 金型と、該金型のキャビティに溶湯を射出する射出装置と、前記キャビティ内を真空吸引する真空吸引装置とを備えた真空ダイカスト鋳造装置において、前記射出装置を構成する射出スリーブ内の溶湯圧を検出する圧力検出手段を設けると共に、該圧力検出手段による検出結果に基いて前記真空吸引装置による真空吸引のタイミングを制御する制御手段を設けたことを特徴とする真空ダイカスト鋳造装置。
4. 圧力検出手段が、射出スリーブ内の溶湯圧を直接検出する圧力センサであることを特徴とする請求項３に記載の真空ダイカスト鋳造装置。
5. 圧力検出手段が、射出装置を構成するプランジャチップの駆動推力から射出スリーブ内の溶湯圧を間接的に検出する推力検出手段であることを特徴とする請求項３に記載の真空ダイカスト鋳造装置。
   
   

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