JP2014050872A - Die-casting method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a die-casting method which is available for a wide variety of products and can extend sufficiently the time for solidification of a molten metal within a cavity.SOLUTION: Thermit reaction between a metal oxide powder and molten aluminum is caused in the time from supply of molten aluminum into an injection sleeve 20 to completion of low-speed movement of the molten aluminum to the tip 20a of the injection sleeve 20 through low-speed movement of a plunger tip 30, resulting in reduction of the metal oxide and oxidation of the aluminum. The heat of reaction of the thermit reaction heats the molten aluminum within the injection sleeve 20, and the molten aluminum heated is fed into a cavity 16. Although the molten aluminum fed into the cavity 16 is cooled because its heat is taken away by a mold 10, the cooling rate is low owing to heating by the heat of reaction of the thermit reaction, thereby leading to a sufficient extention of the time for solidification of the molten aluminum.

Description

本発明はダイカスト方法に関する。   The present invention relates to a die casting method.

ダイカスト成形に用いられる金型のキャビティが薄いと、キャビティ内に射出される金属溶湯の単位射出量あたりにおける金型(キャビティ壁面)への金属溶湯の接触面積が大きいので、射出された金属溶湯は金型によって急速に冷却されて凝固する。凝固速度が極端に速い場合、金属溶湯がキャビティに行き渡る前に凝固し、部分的に欠損した製品が不良製品として成形される。斯かる不具合の発生を抑えるために、キャビティ内に射出された金属溶湯が凝固するまでの時間を延ばして金属溶湯がキャビティの全領域に確実に行き渡るようにし、精度の良好な薄肉鋳造品を得るための技術が提案されている。   If the mold cavity used for die casting is thin, the contact area of the molten metal to the mold (cavity wall surface) per unit injection amount of the molten metal injected into the cavity is large. It is rapidly cooled and solidified by the mold. When the solidification rate is extremely high, the molten metal solidifies before reaching the cavity, and a partially lost product is formed as a defective product. In order to suppress the occurrence of such defects, the time until the molten metal injected into the cavity solidifies is extended to ensure that the molten metal spreads over the entire area of the cavity, thereby obtaining a thin cast product with good accuracy. Techniques for this have been proposed.

特許文献1は、金属溶湯に溶け込むことによって金属溶湯の凝固温度を降下させる組成を有する金属材料(例えば亜鉛粒子)を金型のキャビティ内に供給した後に、金属溶湯をキャビティ内に射出することによって鋳造品を成形するダイカスト方法を開示する。特許文献1によれば、キャビティ内に射出された金属溶湯と予めキャビティ内に供給されている金属材料(例えば亜鉛粒子)とが局所的に合金化して金属溶湯の凝固温度が低下する。金属溶湯の凝固温度が低下することにより、キャビティ内に射出された金属溶湯が凝固するまでの時間が延ばされる。   In Patent Document 1, a metal material (for example, zinc particles) having a composition that lowers the solidification temperature of the molten metal by being melted into the molten metal is supplied into the cavity of the mold, and then the molten metal is injected into the cavity. A die casting method for forming a cast product is disclosed. According to Patent Document 1, the molten metal injected into the cavity and the metal material (for example, zinc particles) previously supplied into the cavity are locally alloyed to lower the solidification temperature of the molten metal. As the solidification temperature of the molten metal decreases, the time until the molten metal injected into the cavity solidifies is extended.

特開2003−112243号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-112243

(発明が解決しようとする課題)
特許文献1によれば、キャビティ内での金属溶湯の凝固温度の低下によって、理論的には金属溶湯が凝固するまでの時間が延びる。しかし、通常、ダイカストにおいては、数十〜数百ミリ秒という短時間でキャビティに金属溶湯が充填され、その後直ちにキャビティ壁面に接触している部分から冷却固化(凝固)していく。この場合において、合金化による凝固温度の低下と、冷却によるアルミニウム溶湯の凝固が同時進行しているので、金属溶湯が合金化する前に金属溶湯の凝固が進行する可能性が高い。特に薄肉成形品を鋳造する場合には凝固の進行が早い。したがって、特許文献1に記載の方法では実質的に金属溶湯が凝固するまでの時間を延ばすことができないと思われる。また、発熱反応を伴わないので、仮に合金化したとしても金型により急速に冷却された場合には、凝固温度の低下による金属溶湯の凝固の遅延効果が小さいと考えられる。さらに、亜鉛粒子等の金属材料をキャビティ内に供給しているので、製品表面にそのような金属材料が付着しても良い製品にしか、適用できない。すなわち、適用可能な製品が限定されてしまう。
(Problems to be solved by the invention)
According to Patent Document 1, theoretically, the time until the molten metal is solidified is extended by a decrease in the solidification temperature of the molten metal in the cavity. However, usually, in die casting, the molten metal is filled in the cavity in a short time of several tens to several hundreds of milliseconds, and then immediately cooled and solidified (solidified) from the portion in contact with the cavity wall surface. In this case, since the solidification temperature lowering due to alloying and the solidification of the molten aluminum due to cooling proceed simultaneously, there is a high possibility that the solidification of the molten metal proceeds before the molten metal is alloyed. In particular, when a thin-walled molded product is cast, solidification progresses quickly. Therefore, it seems that the method described in Patent Document 1 cannot substantially extend the time until the molten metal solidifies. In addition, since no exothermic reaction is involved, even if alloyed, if it is rapidly cooled by the mold, it is considered that the effect of delaying solidification of the molten metal due to a decrease in solidification temperature is small. Furthermore, since a metal material such as zinc particles is supplied into the cavity, it can be applied only to products in which such a metal material may adhere to the product surface. That is, applicable products are limited.

本発明は、幅広い製品に適用でき、且つ、キャビティ内で金属溶湯が凝固するまでの時間を十分に延ばすことができるダイカスト方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a die casting method that can be applied to a wide range of products and can sufficiently extend the time until the molten metal solidifies in the cavity.

(課題を解決するための手段)
本発明は、キャビティが形成された金型と、内部空間を有するように円筒状に形成され、その一方端側で前記キャビティに連通する射出スリーブと、前記射出スリーブ内に移動可能に配設されたプランジャチップとを備えるダイカストマシンを用いたアルミニウム製品のダイカスト方法であって、前記射出スリーブ内に、アルミニウムとテルミット反応を引き起こす金属酸化物粉末を供給する金属酸化物供給工程と、前記金属酸化物粉末が供給された前記射出スリーブ内にアルミニウム溶湯を供給する溶湯供給工程と、前記射出スリーブの前記一方端側に向けて前記プランジャチップを低速移動させることにより、前記射出スリーブ内に供給されたアルミニウム溶湯を前記射出スリーブの前記一方端側に移動させるプランジャ低速移動工程と、前記射出スリーブの前記一方端側に向けて前記プランジャチップを高速移動させることにより、前記プランジャ低速移動工程にて前記射出スリーブの前記一方端側に移動されたアルミニウム溶湯を前記キャビティ内に射出するプランジャ高速移動工程と、を含む、ダイカスト方法を提供する。
(Means for solving the problem)
The present invention includes a mold having a cavity, a cylindrical shape having an internal space, an injection sleeve that communicates with the cavity on one end side thereof, and is movably disposed in the injection sleeve. A die-casting method of an aluminum product using a die-casting machine comprising a plunger tip, a metal oxide supplying step for supplying a metal oxide powder that causes a thermite reaction with aluminum into the injection sleeve, and the metal oxide A molten metal supplying step of supplying molten aluminum into the injection sleeve to which powder has been supplied, and aluminum supplied into the injection sleeve by moving the plunger tip at a low speed toward the one end side of the injection sleeve. A plunger low-speed moving step of moving the molten metal to the one end side of the injection sleeve; A plunger that injects the molten aluminum moved to the one end side of the injection sleeve in the plunger low-speed moving step into the cavity by moving the plunger tip at a high speed toward the one end side of the injection sleeve. A die casting method including a high-speed moving process.

本発明に係るダイカスト方法によれば、溶湯供給工程にて射出スリーブ内にアルミニウム溶湯が供給されてから、プランジャ低速移動工程にて射出スリーブ内のアルミニウム溶湯が射出スリーブの一方端側に移動されるまでの間に、金属酸化物粉末とアルミニウム溶湯とによってテルミット反応が引き起こされて、金属酸化物が還元されるとともにアルミニウムが酸化される。このテルミット反応により生じる反応熱によりアルミニウム溶湯が射出スリーブ内で加熱される。こうして加熱されたアルミニウム溶湯がプランジャ高速移動工程にてキャビティ内に供給される。キャビティ内に供給されたアルミニウム溶湯は金型に熱を奪われて冷却されるが、テルミット反応により生じた反応熱で加熱されているためその冷却速度は遅い。このためキャビティ内でアルミニウム溶湯が凝固するまでの時間を十分に延ばすことができる。   According to the die casting method of the present invention, after the molten aluminum is supplied into the injection sleeve in the molten metal supply step, the molten aluminum in the injection sleeve is moved to one end side of the injection sleeve in the plunger low-speed moving step. In the meantime, the thermite reaction is caused by the metal oxide powder and the molten aluminum, whereby the metal oxide is reduced and the aluminum is oxidized. The molten aluminum is heated in the injection sleeve by the reaction heat generated by the thermite reaction. The aluminum melt thus heated is supplied into the cavity in the plunger high-speed moving step. The molten aluminum supplied into the cavity is cooled by taking heat from the mold, but the cooling rate is slow because it is heated by the reaction heat generated by the thermite reaction. For this reason, the time until the molten aluminum solidifies in the cavity can be sufficiently extended.

また、テルミット反応は主に射出スリーブ内で起こるので、テルミット反応によって生成される金属やアルミニウム酸化物は射出スリーブ内に取り残され、キャビティ内に進入しない。ここで、射出スリーブ内の空間は金型のキャビティに連通しているとはいえ、射出スリーブ内の空間からキャビティまでの間には、通常、ランナや湯口等が設けられ、これらの空間を介して射出スリーブ内の空間がキャビティ空間に連通する。ランナや湯口は非常に狭い空間として形成されるため、テルミット反応で生成した固形物(金属やアルミニウム酸化物)はランナや湯口で堰き止められる。したがって、キャビティ空間にはアルミニウム溶湯のみが供給される。よって、不純物の少ないアルミニウム成形品が生成されるので、幅広いアルミニウム成形品に本発明を適用できる。   Further, since the thermite reaction mainly occurs in the injection sleeve, the metal and aluminum oxide generated by the thermite reaction are left in the injection sleeve and do not enter the cavity. Here, although the space in the injection sleeve communicates with the cavity of the mold, a runner, a gate, and the like are usually provided between the space in the injection sleeve and the cavity, and these spaces are interposed through the space. Thus, the space in the injection sleeve communicates with the cavity space. Since the runner and gate are formed as a very narrow space, the solid matter (metal or aluminum oxide) generated by the thermite reaction is blocked by the runner or gate. Therefore, only molten aluminum is supplied to the cavity space. Therefore, since an aluminum molded product with few impurities is produced, the present invention can be applied to a wide range of aluminum molded products.

上記発明において、金属酸化物粉末は、アルミニウムとテルミット反応を引き起こすものであれば、どのようなものでも良い。代表的には、四酸化三鉄(Fe)粉末、二酸化スズ(SnO)粉末、三酸化二クロム(Cr)粉末、酸化ニッケル(NiO)粉末、二酸化ケイ素(SiO)粉末、酸化マンガン(MnO)粉末が、本発明に係る金属酸化物粉末として好適に用いられる。 In the above invention, any metal oxide powder may be used as long as it causes a thermite reaction with aluminum. Typically, triiron tetroxide (Fe 3 O 4 ) powder, tin dioxide (SnO 2 ) powder, dichromium trioxide (Cr 2 O 3 ) powder, nickel oxide (NiO) powder, silicon dioxide (SiO 2 ) Powder and manganese oxide (MnO) powder are suitably used as the metal oxide powder according to the present invention.

前記金属酸化物供給工程は、前記射出スリーブの内部空間を減圧させた状態で、前記射出スリーブの前記一方端側から前記射出スリーブ内に前記金属酸化物粉末を供給する工程であるのがよい。これによれば、射出スリーブの内部空間が減圧されているので、射出スリーブの一方端側(キャビティに連通している側)から供給される金属酸化物粉末は、キャビティ側へは移動せずに射出スリーブ内に移動する。このため効率的に射出スリーブ内に金属酸化物粉末を供給することができる。この場合、射出スリーブの他方端側に、配管等で吸引ポンプを接続しておき、吸引ポンプを作動させることにより射出スリーブの内部空間を減圧させると良い。これによれば、吸引ポンプの作動によって射出スリーブ内の空気が排出されて減圧されるとともに、射出スリーブの一方端から他方端に向かう気流が射出スリーブ内に発生する。よって、射出スリーブの一方端側から供給された金属酸化物粉末がその流れに乗って射出スリーブ内を移動する。このためより効率的に射出スリーブ内に金属酸化物粉末を供給することができる。   The metal oxide supply step may be a step of supplying the metal oxide powder into the injection sleeve from the one end side of the injection sleeve in a state where the internal space of the injection sleeve is decompressed. According to this, since the internal space of the injection sleeve is depressurized, the metal oxide powder supplied from one end side (the side communicating with the cavity) of the injection sleeve does not move to the cavity side. Move into the injection sleeve. For this reason, metal oxide powder can be efficiently supplied into the injection sleeve. In this case, a suction pump may be connected to the other end side of the injection sleeve by piping or the like, and the internal space of the injection sleeve may be decompressed by operating the suction pump. According to this, the air in the injection sleeve is discharged and decompressed by the operation of the suction pump, and an air flow from one end of the injection sleeve toward the other end is generated in the injection sleeve. Therefore, the metal oxide powder supplied from one end side of the injection sleeve rides on the flow and moves in the injection sleeve. For this reason, the metal oxide powder can be supplied into the injection sleeve more efficiently.

また、前記射出スリーブにはアルミニウム溶湯を供給するための溶湯供給口が形成されており、前記金属酸化物供給工程では、前記溶湯供給口が塞がれているのがよい。これによれば、金属酸化物供給工程で供給された金属酸化物粉末がアルミニウム溶湯供給口から外部に放出されることを防止できる。   Further, the injection sleeve is formed with a molten metal supply port for supplying molten aluminum, and the molten metal supply port is preferably closed in the metal oxide supply step. According to this, it can prevent that the metal oxide powder supplied by the metal oxide supply process is discharge | released outside from the molten aluminum supply port.

また、前記金属酸化物粉末は二酸化ケイ素粉末であるのがよい。金属酸化物が二酸化ケイ素である場合、アルミニウム溶湯と二酸化ケイ素粉末とがテルミット反応したときに発生する反応熱が非常に大きい。このためキャビティに射出された金属溶湯が凝固するまでの時間をより長く延ばすことができる。   The metal oxide powder may be silicon dioxide powder. When the metal oxide is silicon dioxide, the heat of reaction generated when the molten aluminum and the silicon dioxide powder undergo a thermite reaction is very large. For this reason, it is possible to extend the time until the molten metal injected into the cavity is solidified.

本実施形態に係るダイカスト方法が適用されるダイカストマシンの概略図である。It is the schematic of the die-casting machine to which the die-casting method concerning this embodiment is applied. 準備工程時におけるダイカストマシンを示す図である。It is a figure which shows the die-casting machine at the time of a preparation process. 金属酸化物供給工程時におけるダイカストマシンを示す図である。It is a figure which shows the die-casting machine at the time of a metal oxide supply process. 溶湯供給口開放工程時におけるダイカストマシンを示す図である。It is a figure which shows the die-casting machine at the time of a molten metal supply port open | release process. 溶湯供給工程時におけるダイカストマシンを示す図である。It is a figure which shows the die-casting machine at the time of a molten metal supply process. プランジャ低速移動工程時におけるダイカストマシンを示す図である。It is a figure which shows the die-casting machine at the time of a plunger low-speed movement process. プランジャ高速移動工程時におけるダイカストマシンを示す図である。It is a figure which shows the die-casting machine at the time of a plunger high-speed movement process. 試験用金型を示す図である。It is a figure which shows the metal mold | die for a test. 各温度測定部位の温度変化を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature change of each temperature measurement site | part. 金属酸化物粉末が充填された凹部内にアルミニウム溶湯を供給してから5秒経過したときの各部位の温度と、金属酸化物粉末が充填されていない凹部内にアルミニウム溶湯を供給してから5秒経過したときの各部位の温度との差(温度差)を、充填する金属酸化物粉末ごとに示したグラフである。The temperature of each part when 5 seconds have elapsed after supplying molten aluminum into the recess filled with metal oxide powder, and 5 after supplying molten aluminum into the recess not filled with metal oxide powder It is the graph which showed the difference (temperature difference) with the temperature of each site | part when 2 second passed for every metal oxide powder with which it fills.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係るアルミニウム製品のダイカスト方法が適用されるダイカストマシンの概略図である。図1において、ダイカストマシン1は、金型10と、射出スリーブ20と、プランジャチップ30と、粉末供給装置40と、減圧装置50とを備える。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a die casting machine to which an aluminum product die casting method according to this embodiment is applied. In FIG. 1, the die casting machine 1 includes a mold 10, an injection sleeve 20, a plunger tip 30, a powder supply device 40, and a decompression device 50.

金型10は、可動型盤11にダイベース12を介して取付けられている可動型13と、固定型盤14に取付けられ可動型13が型合わせされる固定型15とを備える。可動型13は固定型15に近づく方向及び遠ざかる方向に移動可能に構成される。可動型13の型合わせ面と固定型15の型合わせ面が当接したときに、両型合わせ面間にキャビティ16が形成される。本実施形態においてキャビティ16は薄く形成される。すなわちこの金型10にアルミニウム溶湯を射出することによって薄肉成形品が鋳造される。また、両型合わせ面間に、キャビティ16に連通する湯口17、湯口に連通するランナ(方案部)18が形成される。   The mold 10 includes a movable mold 13 attached to the movable mold plate 11 via a die base 12 and a fixed mold 15 attached to the fixed mold plate 14 and matched with the movable mold 13. The movable mold 13 is configured to be movable in a direction approaching and moving away from the fixed mold 15. When the mold matching surface of the movable mold 13 and the mold matching surface of the fixed mold 15 abut, a cavity 16 is formed between the mold matching surfaces. In this embodiment, the cavity 16 is formed thin. That is, a thin molded product is cast by injecting molten aluminum into the mold 10. Further, a sprue 17 communicating with the cavity 16 and a runner (plan portion) 18 communicating with the sprue are formed between both mold joining surfaces.

可動型13内には、ランナ18に開口する第1通路131と、一端が第1通路131の途中に連通し他端が外部に開口した第2通路132とが形成される。また、可動型13内に第1油圧シリンダ61が埋め込まれている。この第1油圧シリンダ61にシャットオフピン62が接続されていて、第1油圧シリンダ61が駆動することによりシャットオフピン62が第1通路131内を移動するように構成されている。第1油圧シリンダ61の駆動によりシャットオフピン62が図1に示す位置から右方に前進して前進端位置に達すると、シャットオフピン62が第2通路132の第1通路131への開口を塞ぐ。これにより第1通路131と第2通路132との連通が遮断される。シャットオフピン62によって第1通路131と第2通路132との連通が遮断されているときに、第1油圧シリンダ61の駆動によりシャットオフピン62が図1の左方に後退して後退端位置に達すると、第1通路131と第2通路132とが連通される。   A first passage 131 that opens to the runner 18 and a second passage 132 that has one end communicating with the first passage 131 and the other end opened to the outside are formed in the movable mold 13. A first hydraulic cylinder 61 is embedded in the movable mold 13. A shut-off pin 62 is connected to the first hydraulic cylinder 61, and the shut-off pin 62 moves in the first passage 131 when the first hydraulic cylinder 61 is driven. When the shutoff pin 62 advances to the right from the position shown in FIG. 1 and reaches the forward end position by driving the first hydraulic cylinder 61, the shutoff pin 62 opens the second passage 132 to the first passage 131. Block it. Thereby, the communication between the first passage 131 and the second passage 132 is blocked. When the communication between the first passage 131 and the second passage 132 is blocked by the shut-off pin 62, the shut-off pin 62 moves backward to the left in FIG. The first passage 131 and the second passage 132 communicate with each other.

第2通路132の他端側に粉末供給装置40が接続される。粉末供給装置40は、図1に示すように、粉末充填槽41と、圧送装置42と、供給管43とを有する。粉末充填槽41内に金属酸化物粉末が充填される。供給管43は、粉末充填槽41と第2通路132の他端とを接続する。圧送装置42は、粉末充填槽41内の金属酸化物粉末を空気と共に供給管43に送出する。圧送装置42が駆動することにより供給管43内に送られた金属酸化物粉末はさらに第2通路132内に送られる。本実施形態において、金属酸化物粉末として四酸化三鉄(Fe)粉末を例示するが、アルミニウムとテルミット反応を引き起こすような金属酸化物(例えば二酸化ケイ素粉末)であれば、どのような金属酸化物粉末でもよい。 The powder supply device 40 is connected to the other end side of the second passage 132. As shown in FIG. 1, the powder supply device 40 includes a powder filling tank 41, a pressure feeding device 42, and a supply pipe 43. A metal oxide powder is filled in the powder filling tank 41. The supply pipe 43 connects the powder filling tank 41 and the other end of the second passage 132. The pressure feeding device 42 sends the metal oxide powder in the powder filling tank 41 to the supply pipe 43 together with air. The metal oxide powder sent into the supply pipe 43 when the pumping device 42 is driven is further sent into the second passage 132. In this embodiment, triiron tetroxide (Fe 3 O 4 ) powder is exemplified as the metal oxide powder, but any metal oxide (for example, silicon dioxide powder) that causes a thermite reaction with aluminum can be used. Metal oxide powder may be used.

固定型盤14と固定型15を貫通するように射出スリーブ20が設けられる。射出スリーブ20は内部空間を有するように円筒状に形成されていて、その先端(一方端)20aが固定型15の型合わせ面に開口する。金型10が型締め状態であるときに、射出スリーブ20はその先端20a側で、ランナ18、湯口17を経てキャビティ16に連通する。射出スリーブ20の後端(他方端)20b寄りの側周壁に溶湯供給口21が開口するように形成される。溶湯供給口21からアルミニウム溶湯が射出スリーブ20内に供給される。   An injection sleeve 20 is provided so as to penetrate the fixed mold plate 14 and the fixed mold 15. The injection sleeve 20 is formed in a cylindrical shape so as to have an internal space, and its tip (one end) 20 a opens in the die-matching surface of the fixed die 15. When the mold 10 is in the mold-clamping state, the injection sleeve 20 communicates with the cavity 16 through the runner 18 and the gate 17 on the tip 20a side. A molten metal supply port 21 is formed in the side peripheral wall near the rear end (the other end) 20b of the injection sleeve 20 so as to open. The molten aluminum is supplied into the injection sleeve 20 from the molten metal supply port 21.

また、固定型盤14に第2油圧シリンダ63が取付けられている。この第2油圧シリンダ63にロッド64が接続される。ロッド64の先端には封止板65が取付けられる。封止板65の形状は溶湯供給口21の形状とほぼ一致する。第2油圧シリンダ63の駆動によりロッド64が図1の下方に前進して前進端位置に達すると、ロッド64の先端に取付けられた封止板65が溶湯供給口21を塞ぐ。この状態では溶湯供給口21からアルミニウム溶湯を射出スリーブ20内に供給することができない。封止板65が溶湯供給口21を塞いでいるときに第2油圧シリンダ63が駆動してロッド64が図1の上方に後退すると、封止板65も上昇して溶湯供給口21が開放される。溶湯供給口21が開放された状態では、アルミニウム溶湯を溶湯供給口21から射出スリーブ20内に供給することができる。   A second hydraulic cylinder 63 is attached to the fixed mold platen 14. A rod 64 is connected to the second hydraulic cylinder 63. A sealing plate 65 is attached to the tip of the rod 64. The shape of the sealing plate 65 substantially matches the shape of the molten metal supply port 21. When the rod 64 is advanced downward in FIG. 1 by driving the second hydraulic cylinder 63 and reaches the forward end position, the sealing plate 65 attached to the tip of the rod 64 blocks the molten metal supply port 21. In this state, the molten aluminum cannot be supplied into the injection sleeve 20 from the molten metal supply port 21. When the second hydraulic cylinder 63 is driven and the rod 64 is retracted upward in FIG. 1 while the sealing plate 65 is blocking the molten metal supply port 21, the sealing plate 65 is also raised and the molten metal supply port 21 is opened. The In the state where the molten metal supply port 21 is opened, the molten aluminum can be supplied from the molten metal supply port 21 into the injection sleeve 20.

封止板65に貫通孔651が形成されており、この貫通孔651に減圧装置50が接続される。減圧装置50は、真空ポンプ(吸引ポンプ)51と、フィルタ52と、開度調整弁53と、配管54とを備える。配管54の一端が貫通孔651に接続され、配管54の他端が真空ポンプ51に接続される。配管54の途中にフィルタ52及び開度調整弁53が介装される。封止板65で溶湯供給口21を塞いだ状態で真空ポンプ51を作動させると、射出スリーブ20内の空気が配管54を経て真空ポンプ51に導かれる。これにより射出スリーブ20内が減圧される。   A through hole 651 is formed in the sealing plate 65, and the decompression device 50 is connected to the through hole 651. The decompression device 50 includes a vacuum pump (suction pump) 51, a filter 52, an opening degree adjusting valve 53, and a pipe 54. One end of the pipe 54 is connected to the through hole 651, and the other end of the pipe 54 is connected to the vacuum pump 51. A filter 52 and an opening adjustment valve 53 are interposed in the middle of the pipe 54. When the vacuum pump 51 is operated in a state where the molten metal supply port 21 is closed with the sealing plate 65, the air in the injection sleeve 20 is guided to the vacuum pump 51 through the pipe 54. Thereby, the inside of the injection sleeve 20 is depressurized.

また、射出スリーブ20内にプランジャチップ30が設けられる。このプランジャチップ30は、図示しない油圧シリンダの駆動によって射出スリーブ20内を往復移動することができるように構成されている。   A plunger tip 30 is provided in the injection sleeve 20. The plunger tip 30 is configured to reciprocate within the injection sleeve 20 by driving a hydraulic cylinder (not shown).

上記構成のダイカストマシン1を用いたアルミニウム製品のダイカスト方法について、以下に説明する。図2乃至図7は、ダイカストマシン1を用いた本実施形態に係るダイカスト方法を工程ごとに示す図である。   A method for die casting of an aluminum product using the die casting machine 1 having the above configuration will be described below. 2 to 7 are diagrams showing the die casting method according to the present embodiment using the die casting machine 1 for each process.

<準備工程>
まず、可動型13と固定型15とを型開させ、キャビティ16やランナ18を形成する金型壁面(型合わせ面)に離型剤を塗布する。離型剤塗布後、金型10を型閉めする。また、射出スリーブ20内に潤滑剤を塗布する。潤滑剤の塗布後、プランジャチップ30を射出スリーブ20の後端20b付近まで後退させる。プランジャチップ30が図1に示す位置まで後退している場合には、射出スリーブ20に形成されている溶湯供給口21はプランジャチップ30よりも前方(図1において左方)に位置する。よって、溶湯供給口21から供給されるアルミニウム溶湯は、射出スリーブ20内であって、射出スリーブ20の先端20aとプランジャチップ30との間の部分に充填される。
<Preparation process>
First, the movable mold 13 and the fixed mold 15 are opened, and a mold release agent is applied to a mold wall surface (mold matching surface) that forms the cavity 16 and the runner 18. After the release agent is applied, the mold 10 is closed. Further, a lubricant is applied in the injection sleeve 20. After applying the lubricant, the plunger tip 30 is retracted to the vicinity of the rear end 20b of the injection sleeve 20. When the plunger tip 30 is retracted to the position shown in FIG. 1, the molten metal supply port 21 formed in the injection sleeve 20 is located in front of the plunger tip 30 (leftward in FIG. 1). Therefore, the molten aluminum supplied from the molten metal supply port 21 is filled in the portion of the injection sleeve 20 between the tip 20a of the injection sleeve 20 and the plunger tip 30.

また、図2に示すように、第1油圧シリンダ61を駆動させてシャットオフピン62を図2の左方に後退させる。シャットオフピン62が図2に示す後退端位置まで後退している場合、第1通路131と第2通路132が連通する。また、第2油圧シリンダ63を駆動させてロッド64を図2の下方に前進させる。ロッド64が図2に示す前進端位置まで前進している場合、射出スリーブ20に形成された溶湯供給口21が封止板65により塞がれる。   Further, as shown in FIG. 2, the first hydraulic cylinder 61 is driven to retract the shut-off pin 62 to the left in FIG. When the shut-off pin 62 is retracted to the retracted end position shown in FIG. 2, the first passage 131 and the second passage 132 communicate with each other. Further, the second hydraulic cylinder 63 is driven to advance the rod 64 downward in FIG. When the rod 64 has advanced to the forward end position shown in FIG. 2, the melt supply port 21 formed in the injection sleeve 20 is blocked by the sealing plate 65.

<金属酸化物供給工程>
次に、真空ポンプ51を作動させる。すると、射出スリーブ20内の空気が射出スリーブ20の先端20a側から後端20b側に流れるとともに、後端20b側に流れた空気が配管54を経て真空ポンプ51に吸引される。これにより射出スリーブ20内が減圧される。射出スリーブ20内の圧力が所定の圧力まで減圧したときに、粉末供給装置40を作動させる。これにより粉末充填槽41内に充填されている四酸化三鉄粉末が供給管43を経て第2通路132に進入し、さらに第2通路132から第1通路131に進入する。第1通路131はランナ18に開口しているので、四酸化三鉄粉末はランナ18内に進入する。ランナ18は湯口17を経てキャビティ16に連通しているとともに、射出スリーブ20の先端20a側で射出スリーブ20内の空間に連通している。ここで、射出スリーブ20内の空間は真空ポンプ51の作動によって減圧されており、且つ、射出スリーブ20の先端20a側から後端20b側に向けて気流が発生しているので、ランナ18に進入した四酸化三鉄粉末(金属酸化物粉末)はその大部分が、図3に示すように射出スリーブ20内に供給される。このとき、開度調整弁53の開度を調整することにより、射出スリーブ20内への四酸化三鉄粉末の供給量を調整することができる。また、射出スリーブ20から配管54内に入り込んだ四酸化三鉄粉末はフィルタ52により捕捉される。これにより真空ポンプ51内に四酸化三鉄粉末が入り込むことが防止される。
<Metal oxide supply process>
Next, the vacuum pump 51 is operated. Then, the air in the injection sleeve 20 flows from the front end 20 a side to the rear end 20 b side of the injection sleeve 20, and the air flowing to the rear end 20 b side is sucked into the vacuum pump 51 through the pipe 54. Thereby, the inside of the injection sleeve 20 is depressurized. When the pressure in the injection sleeve 20 is reduced to a predetermined pressure, the powder supply device 40 is operated. As a result, the ferric tetroxide powder filled in the powder filling tank 41 enters the second passage 132 through the supply pipe 43, and further enters the first passage 131 from the second passage 132. Since the first passage 131 is open to the runner 18, the triiron tetroxide powder enters the runner 18. The runner 18 communicates with the cavity 16 through the gate 17 and communicates with the space in the injection sleeve 20 on the tip 20a side of the injection sleeve 20. Here, since the space in the injection sleeve 20 is depressurized by the operation of the vacuum pump 51 and airflow is generated from the front end 20a side to the rear end 20b side of the injection sleeve 20, the air enters the runner 18. Most of the ferric oxide tetraoxide powder (metal oxide powder) is supplied into the injection sleeve 20 as shown in FIG. At this time, by adjusting the opening degree of the opening degree adjusting valve 53, the supply amount of the triiron tetraoxide powder into the injection sleeve 20 can be adjusted. Further, the triiron tetroxide powder that has entered the pipe 54 from the injection sleeve 20 is captured by the filter 52. This prevents the ferric tetroxide powder from entering the vacuum pump 51.

<溶湯供給口開放工程>
射出スリーブ20内に所定量の四酸化三鉄粉末を供給した後に、粉末供給装置40の作動を停止させるとともに、真空ポンプ51の作動を停止させる。その後、第2油圧シリンダ63を駆動させてロッド64を図4において上方に後退させる。これにより、図4に示すように溶湯供給口21を塞いでいた封止板65が上昇して溶湯供給口21が開放される。また、第1油圧シリンダ61を駆動させてシャットオフピン62を図3の右方に前進させる。シャットオフピン62が図4に示す前進端位置まで達した場合、第1通路131と第2通路132の連通が遮断される。
<Process for opening molten metal supply port>
After supplying a predetermined amount of triiron tetroxide powder into the injection sleeve 20, the operation of the powder supply device 40 is stopped and the operation of the vacuum pump 51 is stopped. Thereafter, the second hydraulic cylinder 63 is driven to retract the rod 64 upward in FIG. As a result, as shown in FIG. 4, the sealing plate 65 that has blocked the molten metal supply port 21 rises and the molten metal supply port 21 is opened. Further, the first hydraulic cylinder 61 is driven to advance the shut-off pin 62 to the right in FIG. When the shut-off pin 62 reaches the forward end position shown in FIG. 4, the communication between the first passage 131 and the second passage 132 is blocked.

<溶湯供給工程>
次いで、図示しない溶湯タンクに充填されているアルミニウム溶湯をラドルRで掬う。そして、ラドルRで掬ったアルミニウム溶湯を溶湯供給口21から射出スリーブ20内に流し込む。これにより、図5に示すように、アルミニウム溶湯が射出スリーブ20の先端20aとプランジャチップ30との間の部分に溜まる。
<Melt supply process>
Next, the molten aluminum filled in a molten metal tank (not shown) is poured with a ladle R. Then, the molten aluminum sprinkled by the ladle R is poured into the injection sleeve 20 from the molten metal supply port 21. Thereby, as shown in FIG. 5, the molten aluminum accumulates in a portion between the tip 20 a of the injection sleeve 20 and the plunger tip 30.

<プランジャ低速移動工程>
次いで、図示しない油圧シリンダを駆動させて、プランジャチップ30を図5に示す位置から左方、すなわち射出スリーブ20の先端20a側に向けて前進移動させる。このとき低速(例えば0.2m/sec.)でプランジャチップ30を移動させる。このプランジャチップ30の低速移動により、図6に示すように、プランジャチップ30よりも前方(図6において左方)に溜まっているアルミニウム溶湯が射出スリーブ20の先端20a側に移動してランナ18までアルミニウム溶湯が充填される。
<Plunger low-speed movement process>
Next, a hydraulic cylinder (not shown) is driven to move the plunger tip 30 forward from the position shown in FIG. 5 to the left, that is, toward the tip 20 a side of the injection sleeve 20. At this time, the plunger tip 30 is moved at a low speed (for example, 0.2 m / sec.). Due to the low speed movement of the plunger tip 30, as shown in FIG. 6, the molten aluminum accumulated in front of the plunger tip 30 (leftward in FIG. 6) moves to the tip 20 a side of the injection sleeve 20 and reaches the runner 18. Filled with molten aluminum.

溶湯供給工程にて射出スリーブ20内にアルミニウム溶湯が供給されてから、プランジャ低速移動工程にてプランジャ30が射出スリーブ20内を低速で移動してアルミニウム溶湯を射出スリーブ20の先端20a側に移動させるまでに要する時間、つまり射出スリーブ20内にアルミニウム溶湯が供給されてからプランジャ低速移動工程が完了するまでの時間は、約3〜10秒である。この間、射出スリーブ20内のアルミニウム溶湯が四酸化三鉄粉末に接触して、下記化学式(1)に示すテルミット反応が起こり、四酸化三鉄が還元されて鉄が生成されるとともに、アルミニウムが酸化されて酸化アルミニウムが生成される。

Figure 2014050872
上記化学式(1)からわかるように、テルミット反応は発熱反応である。したがって、テルミット反応で生じた反応熱がアルミニウム溶湯に加えられることによってアルミニウム溶湯が加熱される。すなわち本実施形態によれば、射出スリーブ20内でテルミット反応を起こさせることにより、アルミニウム溶湯が3〜10秒間に亘り、テルミット反応の反応熱により射出スリーブ20内で加熱される。例えば、供給されるアルミニウム溶湯が500gであり、供給される四酸化三鉄粉末が1gであり、全ての四酸化三鉄粉末がアルミニウムと反応した場合、射出スリーブ20内のアルミニウム溶湯は、理論上は10.3℃温度上昇する。 After the molten aluminum is supplied into the injection sleeve 20 in the molten metal supply step, the plunger 30 moves in the injection sleeve 20 at a low speed in the plunger low-speed movement step to move the molten aluminum to the tip 20a side of the injection sleeve 20. It takes about 3 to 10 seconds from when the molten aluminum is supplied into the injection sleeve 20 to when the plunger low-speed moving process is completed. During this time, the molten aluminum in the injection sleeve 20 comes into contact with the triiron tetroxide powder, the thermite reaction shown in the following chemical formula (1) occurs, the triiron tetroxide is reduced to produce iron, and the aluminum is oxidized. As a result, aluminum oxide is produced.
Figure 2014050872
As can be seen from the chemical formula (1), the thermite reaction is an exothermic reaction. Therefore, the molten aluminum is heated by the reaction heat generated by the thermite reaction being added to the molten aluminum. That is, according to this embodiment, by causing a thermite reaction in the injection sleeve 20, the molten aluminum is heated in the injection sleeve 20 by the reaction heat of the thermite reaction for 3 to 10 seconds. For example, when the supplied molten aluminum is 500 g, the supplied triiron tetroxide powder is 1 g, and all the ferric tetroxide powder reacts with aluminum, the molten aluminum in the injection sleeve 20 is theoretically Increases by 10.3 ° C.

<プランジャ高速移動工程>
プランジャチップ30が所望の位置まで前進してプランジャ低速移動工程が完了した後に、プランジャチップ30の移動速度を低速から高速(例えば2m/s)に切り換える。すなわち、プランジャチップ30を射出スリーブ20の先端20a側に向けて高速で移動させる。このプランジャチップ30の高速移動により、プランジャ低速移動工程にて射出スリーブ20の先端20a側に移動されてランナ18まで充填されているアルミニウム溶湯が湯口17を経てキャビティ16内に射出される。このときキャビティ16内に射出されたアルミニウム溶湯は、上述したテルミット反応により生じる反応熱によって加熱されているので、金型10に熱を奪われて凝固するまでの時間が延ばされる。このためアルミニウム溶湯がキャビティ16の全ての部分に行き渡る前に凝固してしまうことが効果的に防止される。その結果、欠損の生じていない精度の良好なアルミニウム製品をダイカスト成形することができる。
<Plunger high-speed movement process>
After the plunger tip 30 moves forward to a desired position and the plunger low-speed moving step is completed, the moving speed of the plunger tip 30 is switched from a low speed to a high speed (for example, 2 m / s). That is, the plunger tip 30 is moved at a high speed toward the tip 20 a side of the injection sleeve 20. Due to the high-speed movement of the plunger tip 30, the molten aluminum that has been moved to the tip 20 a side of the injection sleeve 20 and filled up to the runner 18 in the plunger low-speed movement process is injected into the cavity 16 through the gate 17. At this time, the molten aluminum injected into the cavity 16 is heated by the reaction heat generated by the above-described thermite reaction, so the time until the mold 10 is deprived of heat and solidifies is extended. For this reason, it is effectively prevented that the molten aluminum solidifies before reaching all the parts of the cavity 16. As a result, it is possible to die-cast an aluminum product with good accuracy with no defects.

また、ランナ18や湯口17の幅は狭い(特に湯口17の幅は極めて狭い)ので、テルミット反応により射出スリーブ20内で生じた鉄やアルミニウム酸化物等の固形物は、ランナ18や湯口17で堰き止められて、これらがキャビティ16に進入することが抑制される。これらの生成物の大部分は、図7に示すように、射出スリーブ20の先端20a付近に形成されるビスケット部Biに堆積される。   Further, since the runner 18 and the gate 17 are narrow (particularly, the width of the gate 17 is extremely narrow), solids such as iron and aluminum oxide generated in the injection sleeve 20 due to the thermite reaction are transferred to the runner 18 and the gate 17. The dams are prevented from entering the cavity 16. Most of these products are deposited on the biscuits Bi formed near the tip 20a of the injection sleeve 20, as shown in FIG.

<保圧、取り出し工程>
プランジャ高速移動工程の後に、一定の圧力をプランジャチップ30からキャビティ16側に加える(保圧工程)。そして、所定時間経過した後に、プランジャチップ30を射出スリーブ20の後端20b側に後退させるとともに、金型10を型開きして、キャビティ16内の製品を取り出す。以上の工程を経て、ダイカスト成形品が製造される。
<Pressurization and removal process>
After the plunger high-speed movement step, a constant pressure is applied from the plunger tip 30 to the cavity 16 side (pressure holding step). After a predetermined time has elapsed, the plunger tip 30 is retracted toward the rear end 20b of the injection sleeve 20, and the mold 10 is opened to take out the product in the cavity 16. A die cast product is manufactured through the above steps.

(テルミット反応によるアルミニウム溶湯の加熱の確認)
図8に示す試験用金型70を用いて本実施形態の効果を確認した。この試験用金型70は、高さ120mmの角柱形状をなし、高さ方向に垂直な断面形状は1辺が100mmの正方形である。また、試験用金型70には、その上端面に開口した逆円錐台形状の凹部71が形成されている。凹部71の高さは100mm、開口円の直径は60mm、底円の直径は40mmである。このような凹部71にその上端開口からアルミニウム溶湯を重力を利用して流し込み、凹部71をアルミニウム溶湯で満たした。このとき凹部71の底部にアルミニウムとテルミット反応を起こす金属酸化物粉末を予め充填しておいた場合における凹部71内でのアルミニウム溶湯の温度変化と、凹部71に何も充填していない場合における凹部71内でのアルミニウム溶湯の温度変化を測定した。温度の測定部位は、図8に示す部位A,B,Cである。部位Aの位置は凹部71の上端開口円の中心から40mmの深さ位置であり、部位Bの位置は凹部71の上端開口円の中心から70mmの深さ位置であり、部位Cの位置は凹部71の上端開口円の中心から95mmの深さ位置である。その他の試験条件は、以下に示す通りである。
・凹部71に流し込むアルミニウム溶湯の材質:ADC12
・凹部71に流し込むアルミニウム溶湯の温度:700℃
・試験用金型70の温度:250℃±15℃
・充填する金属酸化物の種類:SiO、CuO、Fe
・充填する金属酸化物粉末の量:3g
(Confirmation of heating of molten aluminum by thermite reaction)
The effect of this embodiment was confirmed using the test mold 70 shown in FIG. The test mold 70 has a prismatic shape with a height of 120 mm, and the cross-sectional shape perpendicular to the height direction is a square with a side of 100 mm. Further, the test mold 70 is formed with an inverted frustoconical recess 71 opened at the upper end surface thereof. The height of the recess 71 is 100 mm, the diameter of the opening circle is 60 mm, and the diameter of the bottom circle is 40 mm. The molten aluminum was poured into the concave portion 71 from the upper end opening by using gravity, and the concave portion 71 was filled with the molten aluminum. At this time, the temperature change of the molten aluminum in the recess 71 when the bottom portion of the recess 71 is preliminarily filled with metal oxide powder that causes a thermite reaction with aluminum, and the recess when the recess 71 is not filled with anything. The temperature change of the molten aluminum in 71 was measured. The temperature measurement sites are sites A, B, and C shown in FIG. The position of the part A is a depth position of 40 mm from the center of the upper end opening circle of the concave part 71, the position of the part B is a depth position of 70 mm from the center of the upper end opening circle of the concave part 71, and the position of the part C is the concave part. The depth position is 95 mm from the center of the upper end opening circle of 71. Other test conditions are as shown below.
-Material of molten aluminum poured into the recess 71: ADC12
-Temperature of molten aluminum poured into the recess 71: 700 ° C
・ Temperature of test mold 70: 250 ° C. ± 15 ° C.
・ Types of metal oxide to be filled: SiO 2 , CuO, Fe 3 O 4
-Amount of metal oxide powder to fill: 3 g

図9は、各温度測定部位の温度変化を示すグラフであり、図9(a)は部位Aの温度変化を、図9(b)は部位Bの温度変化を、図9(c)は部位Cの温度変化を、それぞれ表わす。各グラフの横軸は、アルミニウム溶湯を凹部71に供給してからの経過時間(秒)であり、縦軸は各部位の測定温度(℃)である。また、各グラフ中、○で示される温度測定値を繋いで作成したグラフは、金属酸化物が充填されていない凹部71にアルミニウム溶湯を供給した場合における各部位の温度変化を表し、△で示される温度測定値を繋いで作成したグラフは、金属酸化物粉末として四酸化三鉄粉末が充填されている凹部71にアルミニウム溶湯を供給した場合における温度変化を表し、×で示される温度測定値を繋いで作成したグラフは、金属酸化物粉末として二酸化ケイ素粉末が充填されている凹部71にアルミニウム溶湯を供給した場合における温度変化を表し、□で示される温度測定値を繋いで作成したグラフは、金属酸化物粉末として酸化銅粉末が充填されている凹部71にアルミニウム溶湯を供給した場合における温度変化を表す。   FIG. 9 is a graph showing the temperature change at each temperature measurement site. FIG. 9 (a) shows the temperature change at site A, FIG. 9 (b) shows the temperature change at site B, and FIG. 9 (c) shows the site change. The temperature change of C is represented respectively. The horizontal axis of each graph is the elapsed time (seconds) after supplying the molten aluminum to the recess 71, and the vertical axis is the measured temperature (° C.) of each part. In each graph, the graph created by connecting the temperature measurement values indicated by ◯ represents the temperature change of each part when the molten aluminum is supplied to the recess 71 not filled with the metal oxide, and indicated by Δ. The graph created by connecting the measured temperature values represents the temperature change when the molten aluminum is supplied to the recess 71 filled with the triiron tetroxide powder as the metal oxide powder, and the measured temperature value indicated by × The graph created by linking represents the temperature change when supplying molten aluminum to the recess 71 filled with silicon dioxide powder as the metal oxide powder, and the graph created by linking the temperature measurement values indicated by □, It represents a temperature change when molten aluminum is supplied to the recess 71 filled with copper oxide powder as a metal oxide powder.

図9からわかるように、金属酸化物粉末が凹部71に充填されている場合は、充填されていない場合に比較して、同じ経過時間におけるアルミニウム溶湯の温度が高い。このことから、金属酸化物粉末が充填された凹部71にアルミニウム溶湯を供給した場合、凹部71でテルミット反応が起こり、その反応熱により凹部71内のアルミニウム溶湯が加熱されて温度上昇することがわかる。   As can be seen from FIG. 9, when the metal oxide powder is filled in the recess 71, the temperature of the molten aluminum at the same elapsed time is higher than when it is not filled. From this, it can be seen that when molten aluminum is supplied to the recess 71 filled with the metal oxide powder, a thermite reaction occurs in the recess 71, and the molten aluminum in the recess 71 is heated by the reaction heat, and the temperature rises. .

また、凹部71内の全ての測定部位(部位A、部位B、部位C)において、金属酸化物粉末が凹部71に充填されている場合は、充填されていない場合に比較して、同じ経過時間におけるアルミニウム溶湯の温度が高い。このことから、凹部71の至るところでテルミット反応の反応熱でアルミニウム溶湯が加熱されていることがわかる。   Moreover, in all the measurement parts (part A, part B, part C) in the recessed part 71, when the metal oxide powder is filled into the recessed part 71, compared with the case where it is not filled, it is the same elapsed time. The temperature of the molten aluminum is high. From this, it can be seen that the molten aluminum is heated by the reaction heat of the thermite reaction throughout the recess 71.

図10は、金属酸化物粉末が充填された凹部71内にアルミニウム溶湯を供給してから5秒経過したときの各部位の温度T1と、金属酸化物粉末が充填されていない凹部71内にアルミニウム溶湯を供給してから5秒経過したときの各部位の温度T2との差(温度差T1−T2)を、充填する金属酸化物粉末ごとに示したグラフである。図10からわかるように、金属酸化物粉末の違いにかかわらず、部位Cにおける温度差、すなわち金属酸化物が充填された凹部71の底面位置に最も近い位置での温度差が最も大きい。また、金属酸化物粉末として二酸化ケイ素粉末を用いた場合には、他の金属酸化物粉末を用いた場合と比較して、温度差が非常に大きい。このことから、金属酸化物粉末として二酸化ケイ素粉末を用いることにより、キャビティ内にアルミニウム溶湯を射出してからアルミニウム溶湯が凝固するまでの時間を最も長く延ばすことができるという結果が得られた。   FIG. 10 shows the temperature T1 of each part when 5 seconds have passed since the molten aluminum was supplied into the recess 71 filled with the metal oxide powder, and the aluminum in the recess 71 not filled with the metal oxide powder. It is the graph which showed the difference (temperature difference T1-T2) with respect to temperature T2 of each site | part when 5 seconds passed since supplying molten metal for every metal oxide powder with which it fills. As can be seen from FIG. 10, regardless of the difference in the metal oxide powder, the temperature difference at the site C, that is, the temperature difference at the position closest to the bottom surface position of the recess 71 filled with the metal oxide is the largest. In addition, when silicon dioxide powder is used as the metal oxide powder, the temperature difference is very large compared to the case where other metal oxide powders are used. From this, it was found that the use of silicon dioxide powder as the metal oxide powder allowed the longest time from injection of molten aluminum into the cavity to solidification of the molten aluminum.

ちなみに、アルミダイカスト製品の流動長は、下記式に基づいて求めることができる。

Figure 2014050872
ここで、Tはキャビティに充填する直前の射出スリーブ内のアルミニウム溶湯温度(K)、Tはキャビティ内で流動が停止したときのアルミニウムの温度(K)、Tは金型温度(K)、hはアルミニウム金属から金型への熱伝達率(W/mK)、Lは、成形される鋳造品の周長(アルミニウム溶湯が流れる方向に垂直な断面における鋳造品の外周の長さ)(m)、Xは流動長(m)、ρはアルミニウムの比重(kg/m)、Cpはアルミニウムの比熱(J/kg・K)、uはキャビティを流れるアルミニウム溶湯の流速(m/s)、Aはキャビティの断面積(m)である。 Incidentally, the flow length of an aluminum die-cast product can be obtained based on the following formula.
Figure 2014050872
Here, T 0 is the molten aluminum temperature (K) in the injection sleeve immediately before filling the cavity, T is the aluminum temperature (K) when the flow stops in the cavity, and T m is the mold temperature (K). , H is the heat transfer coefficient from the aluminum metal to the mold (W / m 2 K), and L is the circumference of the cast product to be formed (the length of the outer periphery of the cast product in a cross section perpendicular to the direction in which the molten aluminum flows) ) (M), X is the flow length (m), ρ is the specific gravity of aluminum (kg / m 3 ), Cp is the specific heat of aluminum (J / kg · K), u is the flow velocity of the molten aluminum flowing through the cavity (m / s), A is the cross-sectional area (m 2 ) of the cavity.

上記式からわかるように、射出スリーブ内のアルミニウム溶湯温度と流動長との間に相関関係があり、射出スリーブ内のアルミニウム溶湯温度が高いほど流動長が長い。したがって、必要な流動長(すなわち薄く形成されたキャビティの長さ)に応じて、その流動長を得るための温度にまでアルミニウム溶湯の温度が上昇するように、適宜、金属酸化粉末の種類を選択することができる。   As can be seen from the above formula, there is a correlation between the molten aluminum temperature in the injection sleeve and the flow length, and the higher the molten aluminum temperature in the injection sleeve, the longer the flow length. Therefore, depending on the required flow length (that is, the length of the thinly formed cavity), the type of the metal oxide powder is appropriately selected so that the temperature of the molten aluminum rises to the temperature for obtaining the flow length. can do.

以上のように、本実施形態のダイカスト方法は、射出スリーブ20内に、アルミニウムとテルミット反応を引き起こす金属酸化物粉末を供給する金属酸化物供給工程と、金属酸化物粉末が供給された射出スリーブ20内にアルミニウム溶湯を供給する溶湯供給工程と、射出スリーブ20の先端20a側に向けてプランジャチップ30を低速移動させることにより、射出スリーブ20内に供給されたアルミニウム溶湯を射出スリーブ20の先端20a側に移動させるとともに、プランジャチップ30と射出スリーブ20の先端20aとの間の空気を排出するプランジャ低速移動工程と、射出スリーブ20の先端20a側に向けてプランジャチップ30を高速移動させることにより、プランジャ低速移動工程にて射出スリーブ20の先端20a側に移動されたアルミニウム溶湯をキャビティ16内に射出するプランジャ高速移動工程と、を含む。   As described above, in the die casting method of the present embodiment, the metal oxide supplying step of supplying the metal oxide powder causing the thermite reaction with aluminum into the injection sleeve 20, and the injection sleeve 20 supplied with the metal oxide powder. The molten metal supply process for supplying molten aluminum into the inside, and the plunger tip 30 is moved at a low speed toward the distal end 20 a side of the injection sleeve 20, so that the molten aluminum supplied into the injection sleeve 20 is transferred to the distal end 20 a side of the injection sleeve 20. And a plunger low-speed moving step for discharging air between the plunger tip 30 and the tip 20a of the injection sleeve 20 and a high-speed movement of the plunger tip 30 toward the tip 20a of the injection sleeve 20 The tip 20a side of the injection sleeve 20 in the low-speed movement process The moving aluminum melt including a plunger speed movement step of injecting into the cavity 16.

本実施形態に係るダイカスト方法によれば、溶湯供給工程にて射出スリーブ20内にアルミニウム溶湯が供給されてから、プランジャ低速移動工程にて射出スリーブ20内のアルミニウム溶湯が射出スリーブ20の先端20a側に移動されるまでの間に、金属酸化物粉末とアルミニウム溶湯とによってテルミット反応が引き起こされて、金属酸化物が還元されるとともにアルミニウムが酸化される。このテルミット反応により生じる反応熱によりアルミニウム溶湯が射出スリーブ20内で加熱される。こうして加熱されたアルミニウム溶湯がプランジャ高速移動工程にてキャビティ16内に供給される。キャビティ16内に供給されたアルミニウム溶湯は金型10に熱を奪われて冷却されるが、テルミット反応により生じた反応熱で加熱されているためその冷却速度は遅い。このためキャビティ16内でアルミニウム溶湯が凝固するまでの時間を十分に延ばすことができる。   According to the die casting method according to this embodiment, after the molten aluminum is supplied into the injection sleeve 20 in the molten metal supply process, the molten aluminum in the injection sleeve 20 is moved to the tip 20a side of the injection sleeve 20 in the plunger low-speed movement process. In the meantime, the thermite reaction is caused by the metal oxide powder and the molten aluminum, thereby reducing the metal oxide and oxidizing the aluminum. The molten aluminum is heated in the injection sleeve 20 by reaction heat generated by the thermite reaction. The molten aluminum thus heated is supplied into the cavity 16 in the plunger high-speed moving step. The molten aluminum supplied into the cavity 16 is cooled by being deprived of heat by the mold 10, but the cooling rate is slow because it is heated by the reaction heat generated by the thermite reaction. For this reason, the time until the molten aluminum solidifies in the cavity 16 can be extended sufficiently.

また、テルミット反応は主に射出スリーブ20内で起こり、テルミット反応及びその反応に伴う反応熱の発生が金型10の冷却作用に影響されない。つまり、テルミット反応によるアルミニウム溶湯の加熱と、金型10によるアルミニウム溶湯の冷却とが同時進行していない。このため、確実に射出スリーブ20内でアルミニウム溶湯を加熱することができる。また、射出スリーブ20にアルミニウム溶湯が供給されてからプランジャ低速移動工程が完了するまでに要する時間は約3〜10秒と長いので、射出スリーブ20内で十分にテルミット反応を起こさせることができる。よって、射出スリーブ20内でアルミニウム溶湯を十分に加熱することができる。   The thermite reaction mainly occurs in the injection sleeve 20, and the thermite reaction and generation of reaction heat accompanying the reaction are not affected by the cooling action of the mold 10. That is, the heating of the molten aluminum by the thermite reaction and the cooling of the molten aluminum by the mold 10 do not proceed simultaneously. For this reason, the molten aluminum can be reliably heated in the injection sleeve 20. In addition, since the time required for the plunger low-speed movement process to be completed after the molten aluminum is supplied to the injection sleeve 20 is as long as about 3 to 10 seconds, the thermite reaction can be sufficiently caused in the injection sleeve 20. Therefore, the molten aluminum can be sufficiently heated in the injection sleeve 20.

また、テルミット反応によって射出スリーブ20内に金属やアルミニウム酸化物等が生成される。ここで、射出スリーブ20内の空間は、ランナ18、湯口17を介してキャビティ16に連通する。ランナ18や湯口17は狭い空間として形成されるため、テルミット反応で生成した固形物(金属やアルミニウム酸化物)はランナ18や湯口17で堰き止められる。したがって、キャビティ16にはアルミニウム溶湯のみが供給され、テルミット反応で生成した固形物は射出スリーブ20の先端20a付近に形成されるビスケット部Biに堆積する。よって、不純物の少ないアルミニウム成形品が生成されるので、幅広いアルミニウム成形品を製造することができる。   Further, metal, aluminum oxide, or the like is generated in the injection sleeve 20 by the thermite reaction. Here, the space in the injection sleeve 20 communicates with the cavity 16 via the runner 18 and the gate 17. Since the runner 18 and the gate 17 are formed as a narrow space, the solid matter (metal or aluminum oxide) generated by the thermite reaction is blocked by the runner 18 or the gate 17. Therefore, only the molten aluminum is supplied to the cavity 16, and the solid matter generated by the thermite reaction is deposited on the biscuits Bi formed near the tip 20 a of the injection sleeve 20. Therefore, since an aluminum molded product with few impurities is produced | generated, a wide aluminum molded product can be manufactured.

また、金属酸化物供給工程にて、射出スリーブ20の内部空間を減圧させた状態で、射出スリーブ20の先端20a側から射出スリーブ20内に金属酸化物粉末が供給される。射出スリーブ20の内部空間を減圧することで、射出スリーブ20の先端20aから供給される金属酸化物粉末をキャビティ16側に移動させずに射出スリーブ20内に移動させることができる。このため効率的に射出スリーブ20内に金属酸化物粉末を供給することができる。また、射出スリーブ20の後端20b寄りの部分に、配管54で真空ポンプ51を接続しておき、真空ポンプ51を作動させることにより射出スリーブ20の内部空間を減圧させている。このため真空ポンプ51の作動によって射出スリーブ20内の空気が排出されて減圧されるとともに、射出スリーブ20の先端20a側から後端20b側に向かう流れが射出スリーブ20内に発生する。よって、射出スリーブ20の先端20a側から供給された金属酸化物粉末がその流れに乗って射出スリーブ20内を移動する。このためより効率的に射出スリーブ20内に金属酸化物粉末を供給することができる。   Further, in the metal oxide supply step, metal oxide powder is supplied into the injection sleeve 20 from the tip 20a side of the injection sleeve 20 in a state where the internal space of the injection sleeve 20 is decompressed. By depressurizing the internal space of the injection sleeve 20, the metal oxide powder supplied from the tip 20a of the injection sleeve 20 can be moved into the injection sleeve 20 without moving to the cavity 16 side. Therefore, the metal oxide powder can be efficiently supplied into the injection sleeve 20. Further, a vacuum pump 51 is connected to the portion near the rear end 20b of the injection sleeve 20 by a pipe 54, and the vacuum pump 51 is operated to reduce the internal space of the injection sleeve 20. For this reason, the air in the injection sleeve 20 is discharged and decompressed by the operation of the vacuum pump 51, and a flow from the front end 20 a side to the rear end 20 b side of the injection sleeve 20 is generated in the injection sleeve 20. Therefore, the metal oxide powder supplied from the tip 20a side of the injection sleeve 20 rides on the flow and moves in the injection sleeve 20. Therefore, the metal oxide powder can be supplied into the injection sleeve 20 more efficiently.

また、射出スリーブ20にはアルミニウム溶湯を供給するための溶湯供給口21が形成されており、金属酸化物供給工程では、溶湯供給口21が封止板65で塞がれている。このため、射出スリーブ20内に供給された金属酸化物粉末が溶湯供給口21から外部に放出されることが防止される。また、金属酸化物粉末として二酸化ケイ素を用いた場合、大きな反応熱を発生させることができるため、アルミニウム溶湯がキャビティ16に射出されてから凝固するまでの時間をより長く延ばすことができる。   The injection sleeve 20 is formed with a molten metal supply port 21 for supplying molten aluminum. In the metal oxide supply process, the molten metal supply port 21 is closed with a sealing plate 65. For this reason, the metal oxide powder supplied into the injection sleeve 20 is prevented from being discharged from the molten metal supply port 21 to the outside. In addition, when silicon dioxide is used as the metal oxide powder, a large reaction heat can be generated, so that the time from when the molten aluminum is injected into the cavity 16 to solidification can be extended longer.

1…ダイカストマシン、10…金型、13…可動型、15…固定型、16…キャビティ、17…湯口、18…ランナ、20…射出スリーブ、20a…先端(一方端)、20b…後端(他方端)、21…溶湯供給口、30…プランジャチップ、40…粉末供給装置、41…粉末充填槽、42…圧送装置、43…供給管、50…減圧装置、51…真空ポンプ(吸引ポンプ)、52…フィルタ、53…開度調整弁、54…配管、61…第1油圧シリンダ、62…シャットオフピン、63…第2油圧シリンダ、64…ロッド、65…封止板、70…試験用金型、71…凹部、131…第1通路、132…第2通路、651…貫通孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Die casting machine, 10 ... Die, 13 ... Movable type, 15 ... Fixed type, 16 ... Cavity, 17 ... Spout, 18 ... Runner, 20 ... Injection sleeve, 20a ... Front end (one end), 20b ... Rear end ( The other end), 21 ... molten metal supply port, 30 ... plunger tip, 40 ... powder supply device, 41 ... powder filling tank, 42 ... pressure feeding device, 43 ... supply pipe, 50 ... decompression device, 51 ... vacuum pump (suction pump) 52 ... Filter, 53 ... Opening adjustment valve, 54 ... Piping, 61 ... First hydraulic cylinder, 62 ... Shut-off pin, 63 ... Second hydraulic cylinder, 64 ... Rod, 65 ... Sealing plate, 70 ... For testing Mold, 71 ... recess, 131 ... first passage, 132 ... second passage, 651 ... through hole

Claims (4)

キャビティが形成された金型と、内部空間を有するように円筒状に形成され、その一方端側で前記キャビティに連通する射出スリーブと、前記射出スリーブ内に移動可能に配設されたプランジャチップとを備えるダイカストマシンを用いたアルミニウム製品のダイカスト方法であって、
前記射出スリーブ内に、アルミニウムとテルミット反応を引き起こす金属酸化物粉末を供給する金属酸化物供給工程と、
前記金属酸化物粉末が供給された前記射出スリーブ内にアルミニウム溶湯を供給する溶湯供給工程と、
前記射出スリーブの前記一方端側に向けて前記プランジャチップを低速移動させることにより、前記射出スリーブ内に供給されたアルミニウム溶湯を前記射出スリーブの前記一方端側に移動させるプランジャ低速移動工程と、
前記射出スリーブの前記一方端側に向けて前記プランジャチップを高速移動させることにより、前記プランジャ低速移動工程にて前記射出スリーブの前記一方端側に移動されたアルミニウム溶湯を前記キャビティ内に射出するプランジャ高速移動工程と、
を含む、ダイカスト方法。
A mold in which a cavity is formed, an injection sleeve which is formed in a cylindrical shape so as to have an internal space and communicates with the cavity on one end side thereof, and a plunger tip which is movably disposed in the injection sleeve; A die casting method for aluminum products using a die casting machine comprising:
A metal oxide supplying step for supplying a metal oxide powder that causes a thermite reaction with aluminum in the injection sleeve;
A molten metal supplying step of supplying molten aluminum into the injection sleeve supplied with the metal oxide powder;
A plunger low-speed moving step of moving the molten aluminum supplied into the injection sleeve to the one end side of the injection sleeve by moving the plunger tip at a low speed toward the one end side of the injection sleeve;
A plunger that injects the molten aluminum moved to the one end side of the injection sleeve in the plunger low-speed moving step into the cavity by moving the plunger tip at a high speed toward the one end side of the injection sleeve. A high-speed movement process;
Including die casting method.
請求項1に記載のダイカスト成形方法において、
前記金属酸化物供給工程は、前記射出スリーブの内部空間を減圧させた状態で、前記射出スリーブの前記一方端側から前記射出スリーブ内に前記金属酸化物粉末を供給する工程である、ダイカスト成形方法。
In the die-casting method according to claim 1,
The metal oxide supply step is a step of supplying the metal oxide powder into the injection sleeve from the one end side of the injection sleeve in a state where the internal space of the injection sleeve is decompressed. .
請求項2に記載のアルミダイカスト成形方法において、
前記射出スリーブにはアルミニウム溶湯を供給するための溶湯供給口が形成されており、前記金属酸化物供給工程では、前記溶湯供給口が塞がれている、アルミダイカスト成形方法。
In the aluminum die-cast molding method according to claim 2,
A molten metal supply port for supplying molten aluminum is formed in the injection sleeve, and the molten metal supply port is closed in the metal oxide supply step.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のアルミダイカスト成形方法において、
前記金属酸化物粉末は、二酸化ケイ素粉末である、アルミダイカスト成形方法。
In the aluminum die-casting molding method according to any one of claims 1 to 3,
The aluminum oxide powder casting method, wherein the metal oxide powder is silicon dioxide powder.
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