JP2018058087A - 減圧鋳造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製品不良の発生を抑えることが可能な減圧鋳造装置を提供する。【解決手段】本発明に係る減圧鋳造装置１００は、キャビティ１０内を注湯時に減圧状態にして鋳造を行う減圧鋳造装置１００であって、キャビティ１０を形成する固定型１に、キャビティ１０内から外へ一方向に通気可能なワンウェイバルブ３０を設けたことを特徴とする。これにより、キャビティ内に閉じ込められた空気をバルブから逃すことができるため、製品不良の発生を抑制することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、減圧鋳造装置に関し、特に、キャビティ内を減圧状態にして鋳造を行う減圧鋳造装置に関する。

製品となる鋳物を鋳造する金型鋳造法として、減圧ダイカスト鋳造法が知られている。減圧ダイカスト鋳造法は、減圧（真空）鋳造法とも呼ばれ、金型で形成されたキャビティ内に溶湯を注湯し、キャビティ内を減圧状態にすることで、高品質の製品を高速に製造することが可能である。例えば、特許文献１に、関連する減圧鋳造装置が記載されている。

図３は、特許文献１などの同様の関連する減圧鋳造装置の構成例を示す概略断面図である。図３に示すように、関連する減圧鋳造装置９０は、主に、固定型１、可動型２、スリーブ３を備えている。

固定型１は、減圧鋳造装置９０に固定されており、可動型２が固定型１に当接されることにより、固定型１と可動型２との間に鋳造する製品形状に応じたキャビティ（製品形状部）１０が形成される。また、固定型１と可動型２との間には、スリーブ３からキャビティ１０へ溶湯Ｍを充填するゲート１１が形成されている。可動型２には、キャビティ１０内を減圧するため、減圧口１２を介して減圧バルブ４が配置され、減圧バルブ４には真空ポンプ等の減圧装置５が接続されている。

スリーブ３は、溶湯Ｍを注湯する注湯口３ａを備え、内部にブランジャ６が配置されている。ブランジャ６は、ロッド６２の先端部にブランジャチップ６１を有し、ロッド６２の操作に応じてブランジャチップ６１がスリーブ３内を摺動可能である。

特開２０１４−０３４０５７号公報

関連する減圧鋳造装置９０において、鋳造を行う場合、まず、図４に示すように、溶湯Ｍを注湯口３ａに注ぎ、スリーブ３内のブランジャ６をキャビティ１０側へ押し込む。ブランジャチップ６１が注湯口３ａを通過すると、減圧バルブ４を開き、キャビティ１０内のガス（空気）を減圧口１２及び減圧バルブ４を介して排出し、キャビティ１０内の圧力を下げる。そうすると、キャビティ１０内の負圧によって、溶湯Ｍがゲート１１を介してキャビティ１０内へ高速に射出される。さらに、キャビティ１０内に溶湯Ｍの充填が進み、キャビティ１０の上壁１０ａ及び減圧口１２まで溶湯Ｍが到達する。

しかし、図４に示すように、この時、減圧口１２から離れた溶湯Ｍが入り込みにくい部分に空気が閉じ込められてしまう。すなわち、ゲート１１から溶湯Ｍが射出されると、キャビティ１０の下壁１０ｄから上壁１０ａへ溶湯Ｍが充填されていく。減圧口１２から空気が吸い出されているため、減圧口１２に近い側壁１０ｃの付近では空気が溜まらずに、溶湯Ｍが下壁１０ｄから上壁１０ａまで充填される。一方、減圧口１２から遠い側壁１０ｂの付近では空気が抜けずに溜まってしまい、溶湯Ｍを下壁１０ｄから上壁１０ａまで充填することができない。この空気が閉じ込められる部分を、閉ループが発生する閉ループ部２０と呼ぶ。

この閉ループ部２０では、減圧鋳造を実施していても充填の妨げとなるため、鋳巣、湯じわなどの不良が起きる原因となる。このため、関連する減圧鋳造装置では、製品不良が発生する恐れがあるという問題がある。

また、例えば、図５に示すように、関連する減圧鋳造装置９０において、閉ループ部２０内の空気を抜くため、ガス抜き孔１３を設置する参考例が考えられる。参考例では、キャビティ１０内の閉ループ部２０から固定型１の外へ貫通するように、固定型１にガス抜き孔１３が形成されている。この場合、キャビティ１０内の減圧時に、外部から内部へ空気を吸い上げることになるため、減圧の効果を損なう。したがって、この場合でも、製品不良の発生を抑えることは困難である。

そこで、本発明は、製品不良の発生を抑えることが可能な減圧鋳造装置を提供するものである。

本発明に係る減圧鋳造装置は、キャビティ内を注湯時に減圧状態にして鋳造を行う減圧鋳造装置であって、前記キャビティを形成する製品型に、前記キャビティ内から外へ一方向に通気可能なワンウェイバルブを設けたことを特徴とするものである。製品型にキャビティ内から外へ通気可能なワンウェイバルブを設けることで、キャビティ内に閉じ込められた空気をバルブから逃すことができるため、空気の閉じ込めを抑制でき、製品不良の発生を抑制することができる。

本発明によれば、製品不良の発生を抑えることが可能な減圧鋳造装置を提供することができる。

実施の形態１に係る減圧鋳造装置の構成例を示す概略断面図である。 実施の形態１に係るワンウェイバルブの構成例を示す拡大断面図である。 関連する減圧鋳造装置の構成例を示す概略断面図である。 関連する減圧鋳造装置の鋳造時の状態を示す概略断面図である。 参考例の減圧鋳造装置の構成を示す概略断面図である。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して実施の形態１について説明する。

上記図４を用いて説明したように、通常、減圧鋳造装置では、まずキャビティ内を負圧（減圧状態）にして溶湯を高速射出するが、その際、キャビティの各部では型内に残存した空気の圧縮により、背圧が立ち、溶湯の充填に悪影響を与える。すなわち、減圧ダイカスト法においては、減圧効率をあげるためキャビティ内の気密性をあげていることから、射出／充填時においてガス抜き路から外れた部位（閉ループ）は、残存した空気による背圧が発生する。

この対策として、図５のように、ガス抜き孔を設けた場合でも、減圧の効果を損なう。閉ループ部にガス抜き構造を配置すると、キャビティ内減圧時に同部位からの空気や隙間に入り込んだ離型剤の吸い上げ（湯まわり、加工面鋳巣、外観変色不良の原因）が発生する。この問題により、減圧ダイカスト法では、通常ガス抜き構造を配置しない。そこで、本実施の形態では、キャビティ内の背圧低減するガス抜きを、ワンウェイバルブにより実現する。ガス抜き構造をワンウェイバルブにすることにより、上記したような減圧時の不具合を発生させず射出／充填過程の背圧を抑制することが可能となる。

図１は、本実施の形態に係る減圧鋳造装置の構成例を示す概略断面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る減圧鋳造装置１００は、固定型１、可動型２、スリーブ３を備えており、さらに、固定型１にワンウェイバルブ３０を備えている。ワンウェイバルブ３０以外については、図３の関連する減圧鋳造装置と同様である。本実施の形態では、キャビティ１０内の閉ループ部２０から固定型１の外へ貫通するように、固定型１にワンウェイバルブ３０が形成されている。閉ループ部２０は、減圧時に空気が溜まる部分であり、例えば、固定型１の側壁１０ｂと可動型２の上壁１０ａとが接する接触部近傍である。

ワンウェイバルブ３０は、減圧ダイカスト鋳造において射出／充填時の型内背圧を低減するための手段であり、減圧（真空）におけるガス抜き構造である。ワンウェイバルブ３０は、キャビティ１０内から固定型１の外へ一方向にのみ通気可能であり、逆に固定型１の外からキャビティ１０内の方向へは通気不可能である。

図２は、図１のワンウェイバルブ３０の具体的な構成例を示す拡大断面図である。図２に示すように、ワンウェイバルブ３０は、主要な構成として、ガス抜きピン（または鋳抜きピン）３１を備えている。ガス抜きピン３１は、固定型１の固定型本体１ａを貫通するピン孔４０に挿入された状態で、シート３３及びシート押さえカラー３２を介して固定型１の後ろ板１ｂによってキャビティ外側から押圧され保持されている。

ガス抜きピン３１は、円筒状に伸びるピン本体部３１ａ、ピン本体部３１ａより径の大きいピン頭部３１ｃを備え、ピン本体部３１ａとピン頭部３１ｃの間に、ピン本体部３１ａ及びピン頭部３１ｃより径の大きい環状部３１ｂを備える。ピン孔４０は、ガス抜きピン３１を保持可能に、キャビティ外側へ段階的に開口している。すなわち、ピン孔４０は、ピン本体部３１ａを収容する開口部４０ａ、開口部４０ａより広がる溝部４０ｂ、溝部４０ｂより広がる溝部４０ｃを備える。

ピン本体部３１ａの外面と開口部４０ａの内面との間に空間が形成され、この空間がガス抜き路となる。溝部４０ｂは、ガス抜きピン３１の環状部３１ｂを係止する係止部である。一方向に空気が抜ける際に、ガス抜きピン３１の環状部３１ｂの外面と溝部４０ｂの内面との間に空間が形成され、この空間を空気が流れる。

環状部３１ｂと溝部４０ｃに跨ってシート３３が配置される。シート３３は、シート押さえカラー３２を介して、後ろ板１ｂによって押さえつけられている。キャビティ内減圧時、シート３３が固定型に張り付き、ガス抜きピン３１の環状部３１ｂと溝部４０ｂの間の空間が閉じるため、空気の吸い上げを抑える。キャビティ内からの射出時は、シート３３が固定型から浮上し、ガス抜きピン３１の環状部３１ｂと溝部４０ｂの間の空間が開くため、空気の吐き出しが可能となる。

以上のように、本実施の形態では、ダイカスト金型であるキャビティにワンウェイバルブのガス抜きを設置する。このため、減圧の際にはキャビティ外から空気を吸い込まず、ガスを逃す際は解放されてガス抜きが可能となる。射出前のキャビティ内減圧を確保しつつ射出／充填時の背圧を解放することができる。したがって、キャビティ内の背圧をなくし、製品の品質を向上することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 固定型
１ａ 固定型本体
１ｂ 後ろ板
２ 可動型
３ スリーブ
３ａ 注湯口
４ 減圧バルブ
５ 減圧装置
６ ブランジャ
１０ キャビティ
１０ａ 上壁
１０ｂ 側壁
１０ｃ 側壁
１０ｄ 下壁
１１ ゲート
１２ 減圧口
１３ ガス抜き孔
２０ 閉ループ部
３０ ワンウェイバルブ
３１ ガス抜きピン
３１ａ ピン本体部
３１ｂ 環状部
３１ｃ ピン頭部
３２ シート押さえカラー
３３ シート
４０ ピン孔
４０ａ 開口部
４０ｂ 溝部
４０ｃ 溝部
６１ ブランジャチップ
６２ ロッド
１００ 減圧鋳造装置

Claims (1)

1. キャビティ内を注湯時に減圧状態にして鋳造を行う減圧鋳造装置であって、
   前記キャビティを形成する製品型に、前記キャビティ内から外へ一方向に通気可能なワンウェイバルブを設けたことを特徴とする、
   減圧鋳造装置。

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