JP2014208355A - ダイカスト鋳造用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的な成形を支障なく行うことができるダイカスト鋳造用金型を提供する。【解決手段】ダイカスト鋳造用金型１は、キャビティ２及びランナ３を構成する固定型４及び可動型５と、固定型４に設けられた射出スリーブ６と、可動型５に設けられ、射出スリーブか６ら供給される溶湯７をランナ３へ導く溶湯供給溝１８を有する分流子８とを備える。分流子８は、型開きに際して可動型５が開方向Ａに移動するときに成形物１５に対して開方向Ａの力を付与する膨出部２２を溶湯供給溝１８内に備える。【選択図】図３

Description

本発明は、射出スリーブから供給される溶湯をランナへ導く分流子を備えたダイカスト鋳造用金型に関する。

従来、ダイカスト鋳造用金型として、キャビティ及びランナを構成する固定型及び可動型と、固定型に設けられた射出スリーブと、可動型に設けられ、射出スリーブから供給される溶湯をランナへ導く分流子とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかるダイカスト鋳造用金型においては、通常、成形物を離型させるための押し出しプレートが可動型側に設けられる。このため、型開き時には、可動型側に成形物が残留することが必要とされる。

また、ダイカスト鋳造用金型においては、従来からの課題として、射出スリーブから溶湯を射出するプランジャチップと分流子との間で固化するビスケットと呼ばれる押し湯部分を薄くして溶湯消費量の節減を図ることや、押し湯部分を迅速に固化させて鋳造サイクルタイムの短縮を図ることが求められている。しかし、押し湯部分を薄くすると、型開き時に、押し湯部分がプランジャチップへの抱き付きを生じ、成形物が固定型側に残留し易くなる。

そこで、特許文献１のダイカスト鋳造用金型では、プランジャチップに対向する分流子の面の周縁にバリ逃し溝を形成している。これによれば、型開きに際し、押し湯部分がバリ逃し溝に対して抱き付きを生じるようになるので、押し湯部分を薄く形成しても、押し湯部分が固定型へ残留するのを防止することができる。これにより、溶湯の消費量の節減を図ることができる。

実開昭６０−５６１５５号公報

ところで、銅合金で分流子を構成すると、鉄系の材料で分流子を構成した場合に比べて熱伝導性が極めて良好であるため、鋳造サイクルタイムを短縮することができる。しかし、鋳造サイクルタイムを短縮すると、一般に、成形物の取出し温度が上昇するので、離型時の収縮率が低下する。このため、押し湯部分の分流子への抱き付き力が低下し、固定型に成形物が残留し易くなる。

固定型への成形物の残留を防止するために、上記特許文献１に記載のバリ逃し溝を採用することも考えられる。しかしその場合、分流子の表面に、バリ逃し溝による大きな段差が生じるので、成形時にこの段差部分に熱応力が集中し易くなり、かつ分流子内の冷却回路と分流子の表面との距離が近くなる。また、銅合金で分流子を構成する場合、銅合金は中間温度脆性を有するので、例えば３００〜５００［℃］程度の高温で脆弱性が高まる。

このため、このようなバリ逃し溝によれば、成形に際して、分流子に亀裂が生じ易くなる。また、これを回避するために、バリ逃し溝の段差部分における冷却回路と分流子表面との間にある程度の距離を確保すべく、冷却回路を分流子の表面から遠ざけることも考えられる。しかし、これによれば、分流子の冷却効果が低下するので、鋳造サイクルタイムを短縮することができなくなる。

本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、効率的な成形を支障なく行うことができるダイカスト鋳造用金型を提供することにある。

本発明のダイカスト鋳造用金型は、キャビティ及びランナを構成する固定型及び可動型と、該固定型に設けられた射出スリーブと、該可動型に設けられ、該射出スリーブから供給される溶湯を前記ランナへ導く溶湯供給溝を有する分流子とを備えたダイカスト鋳造用金型であって、前記分流子は、型開きに際して前記可動型が開方向に移動するときに成形物に対して該開方向の力を付与する膨出部を前記溶湯供給溝内に備えることを特徴とする。

本発明によれば、型開きに際し、分流子の膨出部は、成形物内にアンダーカットのような状態で膨出しているので、可動型が開方向へ移動するときに成形物に対して該開方向の力を付与する。このため、成形物は、固定型に残留することなく、可動型及び分流子とともに開方向へ移動する。

これにより、成形物の固定型への残留を確実に阻止できるので、上述のバリ逃し溝を設ける必要なく、押し湯部を薄くすることができる。したがって、バリ逃し溝によって分流子に亀裂が生じ易くなったり、分流子の冷却効果を低下させたりすることなく、効率的に成形を行うことができる。

本発明において、前記膨出部は、前記開方向と交差する方向に延在し、かつ前記射出スリーブからの溶湯の流れの上流側及び下流側の斜面を有し、該上流側の斜面は該下流側の斜面よりも緩やかであってもよい。

これによれば、分流子の膨出部には溶湯からの熱応力が付与されるが、熱応力が付与されやすい膨出部の上流側の斜面が下流側の斜面よりも緩やかであるため、分流子の膨出部における熱応力による亀裂の発生を防止することができる。

また、本発明において、前記溶湯供給溝の前記開方向に垂直な断面が円弧形状を有しており、前記膨出部は、前記円弧形状に沿った方向における前記溶湯供給溝の端部に位置してもよい。

これによれば、溶湯供給溝の円弧形状に沿った方向の端部は、供給される溶湯によって過熱され難いので、そこに位置する膨出部は熱応力を受け難い。このため、膨出部に付与される熱応力を起因として分流子に亀裂が生じるのを、より効果的に防止することができる。

特に、中間温度脆性を有する銅合金や、延性−脆性遷移温度が存在するタングステンで分流子を構成した場合でも、膨出部の近傍は、脆性を生じるような高温とならないので、亀裂の発生を効果的に防止することができる。したがって、これらの高い熱伝導度を有する素材で分流子を構成し、さらに効率的な成形を行うことができる。

本発明の一実施形態に係るダイカスト鋳造用金型で成形を行う様子を示す断面図である。 図１の金型の分流子の斜視図である。 図１の金型の分流子の近傍を示す断面図である。 図１の金型の分流子の正面図である。 図４のV−V線断面図である。 図１の金型の分流子の変形例を示す断面図である。 図１の金型の分流子の別の変形例を示す正面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、実施形態のダイカスト鋳造用の金型１は、キャビティ２及びランナ３を構成する固定型４及び可動型５と、固定型４に設けられた射出スリーブ６と、可動型５に設けられ、射出スリーブ６から供給される溶湯７をランナ３へ導く分流子８とを備える。

固定型４は、固定ダイプレート９に取り付けられる。可動型５は、可動ダイプレート１０に取り付けられる。可動型５には、成形物を押出すための押出しピン１１と、押出しピン１１を支持して駆動するための押出しプレート１２とが設けられる。

なお、図１（ａ）では、金型１の射出スリーブ６に溶湯７が供給される様子が示されている。図１（ｂ）では、射出スリーブ６内の溶湯７をキャビティ２に射出して固化させている様子が示されている。

この射出は、先端にプランジャチップ１３が設けられたプランジャロッド１４を駆動することにより行われる。また、溶湯７の固化は、プランジャロッド１４を先端方向へ押し付けて押し湯を補給しながら行われる。また、図１（ｃ）では、成形物１５が取り出される様子が示されている。成形物１５には、製品部分１６と、ビスケットと呼ばれる押し湯部分１７とが含まれる。

図２は、分流子８の斜視図である。図３は、分流子８の近傍を示す断面図である。図２及び図３に示すように、分流子８は、射出スリーブ６からプランジャロッド１４により供給される溶湯７を、分流子８とプランジャチップ１３との間からランナ３へ導く溶湯供給溝１８を有する。分流子８とプランジャチップ１３との間には、溶湯７が固化する際に溶湯７を押し湯として補充するための押し湯部１９が形成される。

分流子８の内側には、分流子８を冷却するための冷却部材２０が設けられる。分流子８の内面と接する冷却部材２０の表面には、分流子８の内面との間で冷却路を形成する冷却溝２１が設けられる。

冷却部材２０は、供給される冷却水を、この冷却路に流通させて分流子８を冷却するように構成される。溶湯供給溝１８には、型開きに際して可動型５が開方向Ａに移動するときに、成形物１５に対して開方向Ａの力を付与する膨出部２２が設けられる。なお、開方向Ａは、射出スリーブ６からの溶湯７の射出方向とほぼ同じである。

図４は、分流子８を射出スリーブ６側から見た正面図である。図５は、図４のV−V線断面図である。図４及び図５に示すように、溶湯供給溝１８は、射出スリーブ６側から見た形状が円弧形状である。したがって、溶湯供給溝１８の膨出部２２が位置する部分における開方向Ａ（図３参照）に垂直な断面も円弧形状を有する。膨出部２２は、この円弧形状に沿って延在する。

金型１による成形に際しては、図１（ａ）のように、型締めされた金型１の射出スリーブ６に溶湯７が供給される。次に、図１（ｂ）のように、プランジャロッド１４の駆動により、射出スリーブ６内の溶湯７が、ランナ３を経てキャビティ２内に供給される。このとき、図３のように、プランジャチップ１３により分流子８の方へ押し出される溶湯７が、分流子８の溶湯供給溝１８により、ランナ３の方へ導かれる。

キャビティ２内への溶湯７の充填が完了した後も、引き続き、プランジャチップ１３による押圧が継続される。これにより、分流子８とプランジャチップ１３との間に形成された押し湯部１９が押圧され、キャビティ２内の溶湯７の固化に伴って必要となる押し湯が供給される。

次に、キャビティ２や押し湯部１９に充填された溶湯７が固化して成形物１５が形成されると、図１（ｃ）のように、金型１が開かれて成形物１５が取り出される。この型開きに際し、分流子８の膨出部２２が、成形物１５内にアンダーカットのような状態で膨出しているので、可動型５が開方向へ移動するときに成形物１５に対して開方向Ａの力を付与する。

これにより、成形物１５は、固定型４上に残留することなく、可動型５及び分流子８とともに、開方向Ａに移動する。可動型５上の成形物１５は、押出しピン１１により押し出されて取り出される。

なお、分流子８の近傍に充填された溶湯７は、他の部分の溶湯７よりも高温となり、最後に固化する。この固化に際して、冷却部材２０による分流子８の冷却によって、溶湯７の固化が促進される。これにより、鋳造サイクルタイムの短縮が図られる。

なお、型開きに際して可動型５が開方向Ａに移動するとき、分流子８の膨出部２２が、成形物１５に対して開方向Ａの力を付与するが、これにより製品部分１６の成型に支障が生じることはない。

すなわち、型開きの時点において、成形物１５の膨出部２２近傍の部分は、熱がある程度残っているために変形し易いので、膨出部２２からの余分な力を容易に吸収することができる。また、成形物１５の膨出部２２近傍の部分は、方案部（製品以外の部分）であるため、膨出部２２によって受ける多少の傷が問題となることはない。

以上のように、本実施形態によれば、分流子８の溶湯供給溝１８に膨出部２２を設けたので、金型１の型開きに際し、成形物１５が固定型４上に残留するのを確実に防止することができる。

これにより、従来技術におけるバリ逃し溝のようなものを設けて分流子８を脆弱化させたり、あるいはこの代わりに分流子８の冷却能力を低下させて鋳造サイクルタイムを長期化させたりすることなく、押し湯部分１７を薄くして溶湯の節減を図ることができる。したがって、支障なく効率的な成形を行うことができる。

図６は、分流子の変形例を示す断面図である。図６では、この分流子２３における図５と同様の部分の断面が示されている。分流子２３の膨出部２４は、図６のように、図５の分流子８の膨出部２２の場合と同様に、開方向Ａに垂直な方向に延在し、かつ射出スリーブ６からの溶湯７の射出方向（開方向Ａとほぼ同じ）の上流側及び下流側にそれぞれ斜面を有する。

ただし、図６の膨出部２４は、図５の膨出部２２と断面形状が異なる。すなわち、図５の分流子８では、上流側の斜面及び下流側の斜面はともに同様の傾斜を有する。これに対し、図６の膨出部２４では、上流側の斜面２４ａは下流側の斜面２４ｂよりも緩やかである。

このため、図６の膨出部２４は、次のような利点を有する。すなわち、膨出部２４は、溶湯７の固化に際して溶湯７から熱応力を受ける。しかし、熱応力を受け易い膨出部２４の上流側の斜面が下流側の斜面よりも緩やかであるため、熱応力による膨出部２４における亀裂の発生を極力防止することができる。他の点については、図６の分流子２３は、図４の分流子８と同様である。

図７は、分流子の別の変形例を示す正面図である。図７では、この分流子２５を、図４の場合と同様に、射出スリーブ６側から見た様子が示されている。分流子２５は、図４の分流子８の場合と同様に、射出スリーブ６側から見た形状が円弧形状である溶湯供給溝１８を有する。また、分流子２５の膨出部２６は、開方向Ａ（図２参照）と垂直な方向に延在する。ただし、分流子２５は、図４の分流子８と膨出部の位置及び数が異なる。

すなわち、図４の分流子８では、１つの膨出部２２が溶湯供給溝１８の中央部に位置する。これに対し、図７の分流子２５では、２つの膨出部２６が、それぞれ溶湯供給溝１８の円弧形状に沿った方向の両端部に配置される。他の点については、図７の分流子２５は、図４の分流子８と同様である。

これによれば、溶湯供給溝１８の円弧形状に沿った方向の両端部は、射出スリーブ６から供給される溶湯７によって過熱され難く、各膨出部２６に付与される熱応力が生じ難いので、各膨出部２６に付与される熱応力を起因として分流子２５に亀裂が生じるのを回避することができる。

すなわち、図４の膨出部２２が位置する溶湯供給溝１８の中央部は、供給される溶湯７によって分流子８における温度が最も高くなる部分である。また、この部分に膨出部２２が位置すると、表面温度の勾配が急激に変化するので、膨出部２２は大きい熱応力を受ける。

このため、図４の分流子８の場合、強度が工具鋼より低く、溶湯供給溝１８の中央部が到達する温度と同程度の高温で靭性が低下するような材料で分流子８を形成すると、溶湯７の供給時に膨出部２２において靭性の劣化が生じ、熱応力により亀裂が生じ易くなる。

この点、図７の分流子２５によれば、高温で靭性が低下する材料で分流子２５を形成する場合であっても、膨出部２６が、溶湯供給溝１８の比較的低温に維持される両端部に配置されるので、亀裂が生じるおそれはない。

したがって、高い熱伝導度を有するが、３００［℃］以上のある温度範囲で脆性が高まるような中間温度脆性を有する銅合金や、同程度の高温域に延性−脆性遷移温度が存在するようなタングステンを、亀裂の発生を懸念する必要なく、分流子２５の素材として用いることができる。これにより、分流子２５の冷却効率を高めてキュアタイムを短縮し、鋳造サイクルタイムのさらなる短縮化を図ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば、分流子８や、分流子２３、分流子２５に、冷却部材２０が設けられていなくてもよい。また、図７のように溶湯供給溝１８の両端部に２つの膨出部２６を配置する場合においても、図６の膨出部２４のように、膨出部２６の上流側の斜面を、下流側の斜面よりも緩やかとなるように形成してもよい。

１…金型、２…キャビティ、３…ランナ、４…固定型、５…可動型、６…射出スリーブ、１８…溶湯供給溝、８、２３、２５…分流子、２２、２４、２６…膨出部、２４ａ…上流側の斜面、２４ｂ…下流側の斜面。

Claims (3)

1. キャビティ及びランナを構成する固定型及び可動型と、該固定型に設けられた射出スリーブと、該可動型に設けられ、該射出スリーブから供給される溶湯を前記ランナへ導く溶湯供給溝を有する分流子とを備えたダイカスト鋳造用金型であって、
   前記分流子は、型開きに際して前記可動型が開方向に移動するときに成形物に対して該開方向の力を付与する膨出部を前記溶湯供給溝内に備えることを特徴とするダイカスト鋳造用金型。
2. 前記膨出部は、前記開方向と交差する方向に延在し、かつ前記射出スリーブからの溶湯の流れの上流側及び下流側の斜面を有し、該上流側の斜面は該下流側の斜面よりも緩やかであることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト鋳造用金型。
3. 前記溶湯供給溝の前記開方向に垂直な断面が円弧形状を有しており、
   前記膨出部は、前記円弧形状に沿った方向における前記溶湯供給溝の端部に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載のダイカスト鋳造用金型。