JP2022063174A - ダイカスト金型およびダイカスト金型の処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のダイカスト金型は、ランナー部を経由してキャビティに溶融金属を圧入してダイカスト製品を鋳造するダイカスト金型であって、前記ランナー部の内面にピットおよび前記ピットの縁に凸部を有し、前記ピットにより、前記ランナー部の内面のピット形成領域の表面粗さRzが、50μm以上かつ300μm以下であり、前記ピットの縁に凸部の高さが10μm以上であることを特徴とするものである。また、本発明のダイカスト金型の処理方法は、ランナー部を経由してキャビティに溶融金属を圧入してダイカスト製品を鋳造するダイカスト金型の処理方法であって、前記ランナー部の内面にピットおよび前記ピットの縁に凸部を形成し、前記ピットの形成により、前記ランナー部の内面のピット形成領域の表面粗さRzが、50μm以上かつ300μm以下であり、前記ピットの縁に凸部の高さが10μm以上であることを特徴とするものである。本発明は、アルミダイカストにおいて、鋳造時に溶湯がスリーブからキャビティにいたる経路であるランナー部での溶湯の温度低下を低減しキャビティへの溶湯充填時の溶湯温度を保持し、溶湯温度の低下に起因する湯回り不良、湯境、融合不良、鋳巣などの鋳造不良を低減させるものである。また、特にキャビティに湯流れ改善などのために、キャビティに対して表面処理を施すことが困難な鋳物の品質向上を図るものである。アルミダイカスト金型において、ランナー部に微細なピットを付与することで、ランナー部を流れる溶湯の温度低下を防止することができる。また、溶湯の温度低下を小さくすることにより、鋳型(キャビティ)内での湯回りを改善し、湯回り不良、湯境、融合不良、鋳巣などの鋳造不良を減少させることができる。
図10は、振動式機械工具の先端に取り付けるパンチを示す図である。振動式機械工具を用い、先端に図10に示すパンチ13(材質:KH03、先端R:0.5)を取り付けSKD61の鋼材にピット51を形成し、その形状を、デジタルマイクロスコープ(株式会社キーエンス製:VHX-6000(商品名))を用いて、測定した。結果を図11に示す。図11において、上左図は3次元画像の横断面、上右図は上面画像、下図は上右図の画像の白色直線部分の断面図である。なお、図11の下の断面図では横方向の長さのスケールと縦方向の長さのスケールは異なっている。このピット51の場合、ピット51の直径は365μm、深さ143μm、ピットの縁の凸部51aの盛り上がりは28μmであった。アスペクト比は0.39であった。ピット51の縁が盛り上がり、凸部51aを形成していることが確認できた。なお、振動式機械工具としては、日東工器株式会社製の「スーパーハンド SH-100A(商品名)、空気式小型ヤスリ」を使用し、以下の実施例でも同様に使用した。
SKD61の試験片にショットブラストまたは機械的打痕を施し、試験片の表面粗さRzと試験片の厚さ変化を測定し、表面粗さRzとピットの縁の凸部の盛り上がりの関係を調べた。また、施工方法の差による盛り上がりの大きさについて実験した。ショットブラストによる試験片の作製条件は下記表1に示した。また、機械的打痕は振動式機械工具を用い、下記表2に示す条件で試験片を作製した。下記表3に、ショットブラストと機械的打痕によるピット51の形成後の試験片の表面粗さRzと厚さ変化を示した。本発明では、表面粗さRzは、株式会社ミツトヨ製のサーフテスト SJ-400(商品名)を用いて測定した。
表3の結果から、機械的打痕では、板厚が大きくなっていることがわかる。すなわち、ピットの縁の凸部51aの盛り上がりが大きいことが推測できる。また、ショットブラストでは、ショットメディアが大きい場合には板厚は増えているが、ショットメディアが小さい場合には板厚が減少している。これは、ショットの研掃力により試験片の材質が削り取られているが、その量が縁の凸部の盛り上がり高さより相対的に大きいためと推察される。
図12は、ランナー部を模した金型を示す図((a)は平面図、(b)は断面図)であり、図13は、底板を示す図((a)は平面図、(b)は断面図)である。図中、111はランナー部5を模した金型、112は湯流れ部底面、113は湯口、114は底板(試験片)、115はピット形成面を示す。ピット51による溶湯の温度低下防止を確認するために、ランナー部5を模した金型111(材質:S50C)を製作し、湯流れ部分に図13に示す底板(試験片)を敷き、底板の表面にピット51を形成し、湯流れ試験を行った。ピット51はショットブラストと電解加工より形成した。ショットブラストによるピット51は、ピットの縁の凸部51aの盛り上がりのあるピットであり、電解加工によるピットは、ピットの縁の凸部の盛り上がりのないピットであった。
図14は、湯流れ距離の測定図である。図14中、iの矢印は湯流れ距離を示し、jは溶湯14の流れを示す矢印である。ピット51により溶湯14の温度低下が抑制されるならば、溶湯18は給湯口8から流れる距離が長くなる。そこで、金型の材料はS45C、溶湯18はアルミニウム合金ADC12として、720℃の溶湯14を給湯口8から給湯し、図14に示す装置を使用して、湯流れ距離を測定した。湯流れ試験結果と試料のピット状態を下記表4に示す。
実施例3と同じ金型111を用い、底板114にピットを形成した後、一部の底板114の表面をフライス盤で平面に切削し、実施例3と同様に湯流れ試験を行った。底板114の作製方法は次の通りである。まず、湯流れ試験における底板114の板厚を測定しておき、ショットスラストでピット51を形成し、表面粗さRzを測定すると共に再度板厚を測定し、板厚変化を確認した。この板厚の寸法変化量をピット51の縁の凸部の盛り上がり量と考え、その盛り上がり量を面削し、面削後の表面粗さRzを測定した。ショットブラストによるピット形成は、下記表5に示したアルミナを用い、0.4MPaのエアー圧で行った。ピット開口面積は90%であり、アスペクト比は0.4であった。これらの底板114を図14の湯流れ試験金型の湯流れ部分の底に設置し、アルミニウム合金ADC12を溶解し720℃で給湯口8から溶湯14を金型111に流し、湯流れ距離を測定した。また、下記表5に底板のピット成形方法と、表面粗さRzおよび湯流れ試験結果を示した。
実施例4と同様に、実施例3と同じ金型111を用い、底板114にピット51を形成した後、一部の底板の表面をフライス盤で平面に切削し、実施例4と同様に湯流れ試験を行った。振動式機械工具(エアー式)を使用してピット51を形成すると、板厚が薄い場合には変形する場合がある。そのため、20mmの板材にピット51を形成した後に板厚を5mmに切断し、試験を行った。その他の底板の作製方法は実施例4と同じである。
350t(トン)ダイカストマシンで製造する自動車部品Aの金型のランナーの可動型2と固定型3にショットブラストでピット51を形成し、鋳造不良に対するピット51の効果を確認した。金型1はSKD61で製作されており、アルミ合金はADC12である。溶湯温度は670℃であり、ピット形成以外のその他の鋳造条件は、すべて同じ条件で比較した。ショットブラストによるピット形成は、F10アルミナを使用し、エアー圧は0,4MPaであった。ピット形成の結果、ピット形成部のRz:78μm、面積率86%であった。鋳造不良の判定は、ダイカスト製品の外観の目視で行った。不良の判定結果を下記表7に示す。
500t(トン)ダイカストマシンで製造する自動車部品Bの金型のランナーの可動型2と固定型3に機械的打痕でピット51を形成し、鋳造不良に対するピット51の効果を確認した。金型1はSKD61で製作されており、アルミ合金はADC12である。溶湯温度は660℃であり、ピット形成以外のその他の鋳造条件は、すべて同じ条件で比較した。機械的打痕によるピット形成は、振動式機械工具(エアー式)を使用し、パンチは図10に示したものと同じものを使用した。エアー圧は0,4MPaとした。ピット形成の結果、ピット形成部のRz:103μm、面積率74%であった。鋳造不良の判定は、ダイカスト製品の外観の目視および製品の切削面の0.2mm以上の鋳巣の有無の目視検査で判定した。不良の判定結果を下記表8に示す。
800t(トン)ダイカストマシンで製造する自動車部品Cの金型のランナーの可動型2と固定型3に機械的打痕でピットを形成し、鋳造不良に対するピットの効果を確認した。金型1はSKD61で製作されており、アルミ合金はADC12である。溶湯温度は660℃であり、ピット形成以外のその他の鋳造条件は、すべて同じ条件で比較した。機械的打痕によるピット形成は、振動式機械工具(エアー式)を使用し、パンチは図10に示したものと同じものを使用した。エアー圧は0,5MPaとした。ピット形成の結果、ピット形成部のRz:138μm、面積率67%であった。鋳造不良の判定は、ダイカスト製品の切削面の鋳巣を標準サンプルとの比較で行った。不良の判定結果を下記表9に示す。
2 可動型
3 固定型
4 キャビティ
5 ランナー部
51 ピット
51a 該ピットの縁に凸部
52 ピット形成領域
55 ピット
6 射出スリーブ
7 射出プランジャー
8 給湯口
9 プランジャーチップ
10 ゲート
11 分流子
12 ピットが形成されていない状態でのランナー部と溶融金属との接触領域(接触領域)
13 パンチ
14 溶湯
111 ランナー部を模した金型
112 湯流れ部底面
113 湯口
114 底板(試験片)
115 ピット形成面
Claims (10)
- ランナー部を経由してキャビティに溶融金属を圧入してダイカスト製品を鋳造するダイカスト金型であって、
前記ランナー部の内面にピットおよび前記ピットの縁に凸部を有し、
前記ピットにより、前記ランナー部の内面のピット形成領域の表面粗さRzが、50μm以上かつ300μm以下であり、
前記ピットの縁の凸部の高さが10μm以上であることを特徴とするダイカスト金型。 - 前記ピット開口面積が、ピット施工領域の60%以上である請求項1記載のダイカスト金型。
- 前記ピットを有するランナー部が、窒化処理されている請求項1または2記載のダイカスト金型。
- 前記ピットを有するランナー部が、窒化処理後に、酸化処理されている請求項3記載のダイカスト金型。
- 前記ピットのアスペクト比が0.2~1.0である請求項1~4のうちいずれか一項に記載のダイカスト金型。
- ランナー部を経由してキャビティに溶融金属を圧入してダイカスト製品を鋳造するダイカスト金型の処理方法であって、
前記ランナー部の内面にピットおよび前記ピットの縁に凸部を形成し、
前記ピットの形成により、前記ランナー部の内面のピット形成領域の表面粗さRzが、50μm以上かつ300μm以下であり、
前記ピットの縁に凸部の高さが10μm以上であることを特徴とするダイカスト金型の処理方法。 - 前記ピット開口面積が、ピット施工領域の60%以上である請求項6記載のダイカスト金型の処理方法。
- 前記ピットを有するランナー部を窒化処理する請求項6または7記載のダイカスト金型の処理方法。
- 前記ピットを有するランナー部を窒化処理後に、酸化処理する請求項8記載のダイカスト金型の処理方法。
- 前記ピットのアスペクト比が0.2~1.0である請求項6~9のうちいずれか一項に記載のダイカスト金型の処理方法。
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"Guidelines for die-casing die-makers-2", MACHINERY AND PRODUCTION ENGINEERING, vol. 128, no. 3306, JPN6021044141, 21 April 1976 (1976-04-21), GB, pages 370 - 376, ISSN: 0004727516 * |
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