JP2022049250A - ダイカスト用プランジャ潤滑剤及びその塗布方法 - Google Patents
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Abstract
Description
これにより、潤滑剤の難燃性と潤滑に必要な量の成分(a)を適切に配合することとを実現することが可能となる。
これにより、潤滑剤の難燃性と潤滑に必要な量の成分(a)を適切に配合することとを実現することが可能となる。
これにより、潤滑剤の難燃性と潤滑に必要な量の成分(a)を適切に配合することとを実現することが可能となる。
これにより、スリーブに塗布された潤滑剤の燃焼をさらに抑制することができる。
図1~図3は、本実施の形態にかかるダイカスト鋳造装置1を示す図である。ダイカスト鋳造装置1は、金型10、スリーブ14、及びプランジャ15を有する。金型10は、溶湯を加圧凝固することにより鋳物を形成するためのものである。金型10は、例えば、ダイカスト法に用いる金型10である。ダイカスト法で使用する金型10は、鋳造した鋳物を取り出せるように、例えば、複数の部品から構成されている。金型10は、例えば、移動型金型10a及び固定側金型10bを含んでいる。金型10は、所定の鋼材から構成されている。例えば、金型10は、熱間金型用合金工具鋼(SKD61基材)を含んでいる。SKD61基材は、合金工具鋼の一種で、炭素工具鋼にタングステン、モリブデン、クロム、バナジウム等が添加されている。なお、金型10は、移動型金型10a及び固定側金型10bを含んでいるものに限らない。また、金型10の材料は、SKD61基材に限らない。
ダイカスト用プランジャ潤滑剤(潤滑剤50)は、主に潤滑成分として機能する成分(a)と、主に界面活性剤として機能する成分(b)と、脱水縮合可能なオキソ酸又はポリオキソ酸のアルカリ金属塩である成分(c)と、水とを含む。後述するように、成分(a)は、鉱物油、合成炭化水素、又は脂肪酸エステルから選ばれる1または2以上の化合物である。後述するように、成分(b)は、高級脂肪酸のアルカリ金属塩又は脂肪族ヒドロキシ酸のアルカリ金属塩から選ばれる1または2以上の化合物である。後述するように、脱水縮合可能なオキソ酸又はポリオキソ酸のアルカリ金属塩(以下、単に「オキソ酸のアルカリ金属塩」又は「オキソ酸塩」と称する)は、例えば、二価以上のオキソ酸のアルカリ金属塩であってもよい。また、オキソ酸のアルカリ金属塩は、例えば、ケイ酸のアルカリ金属塩、ホウ酸のアルカリ金属塩、又はリン酸のアルカリ金属塩であってもよい。オキソ酸のアルカリ金属塩を構成するアルカリ金属の例は、ナトリウム、リチウム、カリウム等であり、好ましくはナトリウム、カリウムである。
1.なお、潤滑剤50のpH調整のため、脂肪酸、脂肪族二塩基酸、ヒドロキシ脂肪酸を使用することができる。
2.なお、潤滑剤50の油粒径調整のため、非イオン界面活性剤、水溶性アミンを使用することができる。
発明者らは、上述したケイ酸アルカリ金属塩(以下、「ケイ酸塩」と称することがある)を含んだ潤滑剤が実機(ダイカスト鋳造装置1のプランジャ15及びスリーブ14)に対して使用可能であるかの検証を行った。まず、潤滑剤をスリーブ14に塗布する際の方式について、滴下方式とスプレー方式とを比較した。その結果、潤滑性能については、スプレー方式の方が潤滑剤をスリーブ14の全体に付与できるので、潤滑性が良好となった。一方、滴下方式では潤滑剤は燃焼しなかったものの、実機に対してスプレー方式で潤滑剤を供給したところ、注湯時に着火したことがあった。そこで、以下に示す実験1~3を行った。
塗布条件と注湯時に発生する火柱高さとの関係を調査した。実機のスリーブ14に潤滑剤を様々な条件で塗布した後、溶湯20を注湯したときに発生した火柱の高さを映像によって計測した。潤滑剤の塗布は、スリーブ14の供給口14aの直下へ、スプレーで2条件、滴下で1条件の計3条件で行った。スプレーによる塗布時のエア圧は0.2MPa及び0.3MPaの2条件、滴下による塗布時の液圧は0.15MPaの1条件、潤滑剤の塗布量は6gとした。注湯する溶湯20は、660℃のアルミニウム溶湯12kgとした。
スプレー条件及び潤滑剤組成の、給湯時の着火性への影響を調査した。実機のスリーブ14を模擬したブロックに、ケイ酸塩の配合量(ケイ酸塩量)を変更した潤滑剤をスプレーで塗布した後、ブロックに注湯して、着火の有無を調べた。ケイ酸塩量は、実験1で使用した潤滑剤のケイ酸塩量を基準として、1倍、1.5倍、2倍の3条件とした。スプレーのエア圧は、0.2MPa及び0.3MPaの2条件、滴下の液圧は0.15MPaの1条件、潤滑剤の塗布量は0.7gとした。注湯する溶湯20については、アルミニウム溶湯100gを650℃と700℃の2条件で注湯した。
潤滑剤を放置した際の吸湿性及び着火性の調査を行った。潤滑剤を恒温槽にて乾燥させた後、潤滑剤を恒温槽から取り出した直後(0h)と、外部環境に放置してから1h、3h、9h後とに、潤滑剤の重量計測及び潤滑剤に対する注湯を行い、そのときの重量変化及び着火の有無を調べた。潤滑剤の使用量は乾燥前の重量で6gとし、潤滑剤を150℃の恒温槽で16h乾燥させた。外部環境は、通気性の良い工場内で気温38℃、湿度40%であった。
<実験1>
図5は、実験1に関する実験結果を示す図である。図5は、エア圧と火柱の高さとの関係を示すグラフである。なお、滴下で塗布した条件を、便宜上、エア圧0MPaで塗布したものとした。図5に示すように、エア圧が上昇してミスト径が小さくなるほど、火柱が高くなる結果となった。このように、潤滑剤の燃焼性は、塗布条件にも影響されることが分かった。つまり、潤滑剤の塗布方法として、潤滑剤50をスリーブ14の内面にスプレーによって塗布することで、スリーブ14に塗布された潤滑剤の燃焼をさらに抑制することができる。
1つ目の理由は、微細化により液滴の比表面積が増え、酸化反応が促進されたことである。液滴の比表面積(面積/体積)は、液滴の代表径に反比例する。そのため、液滴が微細化すると、液滴の表面を介した入熱及び酸素供給が激しくなり、各液滴の酸化反応が激しくなると考えられる。
図6は、実験2に関する実験結果を示す図である。なお、ケイ酸塩量が1倍の潤滑剤は全ての条件で着火し、ケイ酸塩量が2倍の潤滑剤は全ての条件で着火しなかった。図6は、ケイ酸塩量が1.5倍の潤滑剤の場合の各条件における着火の有無を示す。
図7は、実験3に関する実験結果を示す図である。なお、乾燥によって減少した重量は潤滑剤に含まれる水分量とほぼ同等となり、潤滑剤の水分は十分に除去できたと考えられる。図7は、恒温槽で乾燥された潤滑剤を恒温槽から取り出してからの時間と、そのときの重量の乾燥終了直後の重量に対する比との関係を示すグラフである。
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。例えば、上述した実施形態では、オキソ酸のアルカリ金属塩としてケイ酸のアルカリ金属塩、ホウ酸のアルカリ金属塩又はリン酸のアルカリ金属塩が考えられるとしたが、これ以外のオキソ酸塩であってもよい。
Claims (8)
- 鉱物油、合成炭化水素、又は脂肪酸エステルから選ばれる1または2以上の化合物である成分(a)と、
高級脂肪酸のアルカリ金属塩又は脂肪族ヒドロキシ酸のアルカリ金属塩から選ばれる1または2以上の化合物である成分(b)と、
脱水縮合可能なオキソ酸又はポリオキソ酸のアルカリ金属塩である成分(c)と、
水と、
を含むダイカスト用プランジャ潤滑剤。 - 前記成分(c)は、ケイ酸のアルカリ金属塩である、
請求項1に記載のダイカスト用プランジャ潤滑剤。 - 前記成分(a)の配合量は、潤滑剤全量に対して5~25%であり、
前記成分(b)の配合量が潤滑剤全量に対して3~15%であり、
前記ケイ酸のアルカリ金属塩の配合量が潤滑剤全量に対して3~25%である、
請求項2に記載のダイカスト用プランジャ潤滑剤。 - 前記成分(c)は、ホウ酸のアルカリ金属塩である、
請求項1に記載のダイカスト用プランジャ潤滑剤。 - 前記成分(a)の配合量は、潤滑剤全量に対して5~25%であり、
前記成分(b)の配合量は、潤滑剤全量に対して3~15%であり、
前記ホウ酸のアルカリ金属塩の配合量は、潤滑剤全量に対して0.5~30%である、
請求項4に記載のダイカスト用プランジャ潤滑剤。 - 前記成分(c)は、リン酸のアルカリ金属塩である、
請求項1に記載のダイカスト用プランジャ潤滑剤。 - 前記成分(a)の配合量は、潤滑剤全量に対して5~25%であり、
前記成分(b)の配合量は、潤滑剤全量に対して3~15%であり、
前記リン酸のアルカリ金属塩の配合量は、潤滑剤全量に対して0.5~30%である、
請求項6に記載のダイカスト用プランジャ潤滑剤。 - 請求項1~7のいずれか1項に記載のダイカスト用プランジャ潤滑剤を、ダイカスト鋳造装置において溶湯を金型内に射出するプランジャが摺動するスリーブの内面に、スプレーによって塗布する、ダイカスト用プランジャ潤滑剤の塗布方法。
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