JP2570488B2 - ダイカスト鋳造製品の良否判別方法 - Google Patents

ダイカスト鋳造製品の良否判別方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイカスト鋳造製品の良否を判別する方法
に関する。
〔従来の技術〕
鋳造分野においては高品質化のニーズが益々高まって
おり、鋳造製品個々について良品であることを保証する
ことが望まれている。
従来のダイカスト鋳造においては、鋳造現象を十分に
捉えることができず、鋳造欠陥が発生した場合でも、鋳
造工程内でこれを検出することができなかった。
特開昭63−72467号公報には、金型に圧力センサおよ
び温度センサを設置し、これらによる各測定値を予め設
定した基準値と比較することにより、鋳造条件を制御す
ることが記載されている。
しかし、上記従来の方法においては、ダイカスト鋳造
製品の品質に大きな影響を及ぼす急冷層の混入や巻き込
み巣欠陥についての良否判定をすることができない。ま
た、引け巣欠陥についても基準値の取り方が適切でな
く、十分な判定ができないという問題があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、上記従来の問題を解消し、キャビティ内溶
湯圧力、射出速度等の鋳造状態を実測することにより、
各種鋳造欠陥の発生状況を鋳造工程内で判別できる良否
判別方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的は、本発明によれば、大気下で金型内に金
属溶湯を加圧充填して鋳造する際に、金型キャビティ内
への溶湯充填開始から型開きまでの期間を通して金型キ
ャビティ内のガス圧力を連続して実測し、得られた実測
値と予め定めた基準値とを比較することにより巻き込み
巣および水漏れ不良の有無を判定するダイカスト鋳造製
品の良否判別方法によって達成される。
〔作 用〕
本発明では、操業因子である金型キャビティ内ガス圧
力と鋳造欠陥である巻き込み巣および水漏れ不良の発生
率との関係を予め求め、それに基づいて許容欠陥限度を
基準値として設定しておき、実際の鋳造中に操業因子を
実測し、この実測値を上記の基準値と比較することによ
り、その鋳造によるダイカスト鋳造製品が良品であるか
否かを鋳造工程内で的確且つ迅速に判別することができ
る。
以下に、添付図面を参照し、実施例によって本発明を
更に詳細に説明する。
〔実施例〕
第1図に、本発明の方法を行なうためのダイカスト鋳
造装置の配置例を示す。
可動型4および固定型5で構成された金型のキャビテ
ィ10内の金属溶湯15の加圧状態を検知する圧力センサ1
が、鋳造製品を押し出すエジェクタピン8の端面に接し
てエジェクタプレート9に設置されている。キャビティ
10内で溶湯に加わる圧力(鋳造圧力)が、このエジェク
タピン8に加わる圧縮(引張)力として圧力センサ1に
より計測される。本実施例で用いた圧力センサ1は歪ゲ
ージ式で、先端部は、球形状であり、垂直加圧を受ける
ような形状とした。圧力センサ1の設置位置は、金型キ
ャビティ10面に連通した、金型に拘束を受けない(垂直
荷重を自由に伝える)位置であればよい。また、圧力セ
ンサ1の設置位置は、湯溶の最終凝固部で圧力測定が行
なわれるようにするのが望ましい。本実施例では、バリ
ヤつまりによる影響(摩擦抵抗)を配慮して、鋳造毎に
摺動するエジェクタピン8の端面に設置した。
溶湯15が充填される際の金型キャビティ10内の気体
(エア、ミスト等)の圧力を測定するための圧力センサ
11が、金型キャビティ10に連通する圧力系路12に設け
る。
圧力センサ11のタイプは、特に限定せず、ひずみ式、
ダイヤフラム式等のいずれのタイプを用いてもよいが、
金型(4,5)の温度条件を考慮して選定する必要があ
る。
金型温度および射出スリーブ温度を計測するための温
度センサ2および22としては、測定範囲(常温〜700
℃)からCA熱電対を用いた。金型については、その外表
面から金型中の計測点方向に伸びた穴を設け、この穴の
中に上計CA熱電対2を挿入した。熱電対2の先端の計測
点での金型との密着力を確保するため、バネによる支持
方法を取った。
射出プランジャーロッド16上にパルス状に並んだ多数
の溝を設け、半導体磁気抵抗素子を用いた磁気ヘッドで
ある速度・変位センサ3により、このロッドの変位量を
パルス信号として検出する。速度としては、変位を時間
で微分した値を用いる。これらの代替方法としてひずみ
ゲージ式、レーザ式、超音波式などの変位計を用いても
よい。
これらのセンサ1,11,2,3は、各増幅器51を介してある
いは直接にAD変換器52に接続されており、アナログ検出
値から変換されたディジタル信号がコンピュータ53に入
力される。
本発明においては、上記各センサーにより計測した各
操業因子と各種の鋳造欠陥とが第1表に示したように対
応することを利用する。
第2図(a)および(b)に、前記の圧力センサ1に
より連続計測した鋳造圧力を、鋳造製品に引け巣のある
場合(a)および無い場合(b)についてそれぞれ例示
する。一回の鋳造中に同図に示したように変化する鋳造
圧力から、例えば射出後、型開き前のピーク圧力Pp、あ
るいはキャビティ内溶湯圧力Pe等を用い、引け巣発生限
界値として予め実験により求めた基準値と比較して、そ
の鋳造による鋳造製品について引け巣の有無を判定す
る。第3図に、基準値設定のために行った予備実験結果
の一例を示す。同図では、鋳造圧力としてキャビティ内
溶湯圧力Peを用い、これに対する引け巣面積の変化を示
した。この結果から、個々の鋳造製品について、キャビ
ティ内溶湯圧力Peが600kgf/cm2以上であれば引け巣なし
と判定される。
第4図に、射出プランジャー7の作動開始すなわちキ
ャビティ10内への溶湯充填開始から型開きまでの過程に
おける、キャビティ10内のガス圧力を圧力センサ11によ
り連続計測した結果の一例を示す。同図のような計測結
果から、例えばキャビティ内ガス圧力Pgを用い、巻き込
み巣および水漏れ不良(巣、フクレ、湯じわ、湯境等)
の発生限界値として予め実験により求めた基準値と比較
して、その鋳造による鋳造製品についてこれらの鋳造欠
陥の有無を判定する。第5図に、基準値設定のために行
った予備実験結果の一例を示す。同図では、キャビティ
内ガス圧力としてキャビティ内ガス圧力Pgを用い、これ
に対する製品内ガス量の変化を示した。この結果から、
ある製品の鋳造時にキャビティ内ガス圧力(Pg)が1.17
kg/cm2以下であれば、その製品について巻き込み巣およ
び水漏れ不良なしと判定される。
急冷組織(破断チル層)は射出スリーブ6の内壁面で
発生し、過剰に製品中に混入すると、製品強度が著しく
低下することが分かった。一般的に、射出スリーブ温度
と急冷組織発生量とは第6図に示すような関係があり射
出スリーブ温度の高低により急冷組織発生量の多少を判
定できる。例えば、射出スリーブ温度が170℃以上であ
れば急冷組織発生なしと判定される。
湯まわり不良は、第11図に示すように金型温度と関係
があり、金型温度が180℃以上であれば湯まわり不良は
発生しない。第7図および第8図に、速度・変位センサ
3により測定した射出プランジャー速度および変位と急
冷組織混入率との関係をそれぞれ示す。この結果から、
例えば射出プランジャー速度については、0.7m/s以下で
あれば急冷組織混入率が許容限度内になる。ただし、射
出プランジャー速度はあまり速くし過ぎると湯回り不良
を生ずるので、この場合0.02m/s以上とする必要があ
る。
以上の各操業要因の内、少なくとも一つを用いれば、
その要因に対応する(第1表)鋳造欠陥についての判定
を行うことができる。複数の操業要因を用いて対応する
各鋳造欠陥を判定することが望ましく、以上の要因全て
を用いて第1表の全鋳造欠陥についての判定を行うこと
が最も望ましい。
ダイカスト鋳造過程(1ヒート)の全体にわたって鋳
造条件を計測することが望ましく、鋳造過程のある区間
についての平均値、最大値、最小値、積分値、微分値等
を予め設定した値と比較し、製品の良否判定を行なう。
この判定結果に応じて、図示しないロボット等によりダ
イカストマシンから取り出された製品を良品と不良品を
層別して箱詰めする。
計測する各操業要因値としては、第2図のキャビティ
面の圧力波形においては、射出後、型開き前のピーク値
を取る。この場合、この間の平均値等を代用しても良
い。第4図のキャビティ内の気体の圧力波形において
は、充填完了後のピーク値を取る。この場合、充填過程
の任意のタイミングの値等を取ってもよい。金型温度
は、鋳造準備完了あるいは給湯の信号と同期して取る。
第7図に示す射出プランジャースピードは、充填時の
区間平均値を取る。最大値、最小値、標準偏差等を取っ
てもよい。
第8図の変位は、射出プランジャーの充填開始を起点
として充填完了までの変位である。
第9図に、ダイカスト鋳造工程のフローチャートの一
例を示す。鋳造工程はステップ〜から成り、ステッ
プ〜で現実に鋳造が行なわれる。
鋳造ステップ〜の各時点において計測したデータ
からサンプリングし、予め実験により求めたデータか
ら設定した基準値と上記サンプル値とを比較して品質の
良否判定を行なう。その判定信号をステップとの
間に出力する。この出力信号によりステップで鋳造品
を良品と不良品を層別する。「層別」とは、不良品と良
品を判別し、かつ不良の内容ごとに分けることをいう。
第10図に、コンピュータ53における処理の流れを示
す。
(ステップ1) 第9図のステップ〜からの計測データがコンピュ
ータ53に入力される。
(ステップ2) 入力された計測データから、第1表に示す各操業因子
についてのデータをサンプリングし基準値と比較する。
キャビティ圧力については、第3図に示す特性図におい
て基準値を満足しているか否かを比較する。キャビティ
内ガス圧については、第5図、射出スリーブ温度につい
ては、第6図、射出プランジャー速度については、第7
図、射出プランジャー変位については、第8図について
比較する。
(ステップ3) ステップ2において、基準値を満していない場合、不
良と判定し、良品であるか、不良品であるかをロボット
に出力し層別を行なう。
(ステップ4) 計測したデータ及び判定結果を記憶する。
ステップ2で示す演算とは、各サンプリングデータを
算出するための方法で、例えばキャビティ圧力について
は、ピーク値の算出を行なう。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、鋳造条件(操
業要因)を鋳造中に実測し、この実測値を予め設定した
基準値と比較することにより、従来なし得なかった鋳造
欠陥についても鋳造工程内で製品の良否判別を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の方法を行うためのダイカスト鋳造装
置の配置例を一部断面図で示す配置図、 第2図は、鋳造圧力の実測チャート、 第3図は、鋳造圧力と引け巣面積の関係を示すグラフ、 第4図は、キャビティ内ガス圧力の実測チャート、 第5図は、キャビティ内ガス圧力と鋳造製品内ガス量の
関係を示すグラフ、 第6図は、金型温度と急冷組織発生量の関係を示すグラ
フ、 第7図は、射出プランジャー速度と急冷組織発生量の関
係を示すグラフ、 第8図は、射出プランジャー変位と急冷組織発生量の関
係を示すグラフ、 第9図は、本発明に従って鋳造製品の良否判別を行う鋳
造工程の一例を示すフローチャート、 第10図は、本発明に従って鋳造製品の良否判別を行うた
めのコンピュータ処理を示すフローチャート、および 第11図は、金型温度と湯まわり不良率の関係を示すグラ
フである。 1……圧力センサ、2……温度センサ、 3……速度(変位)センサ、4……可動型、 5……固定型、6……射出スリーブ、 7……射出プランジャー、8……エジェクタピン、 9……エジェクタプレート、10……キャビティ、 11……圧力センサ、12……圧力経路、 13……溶湯遮断スリット、14……射出シリンダ、 15……溶湯、 16……射出プランジャーロッド、 22……温度センサ、51……増幅器、 52……AD変換器、53……コンピュータ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−216721(JP,A) 特開 平2−160155(JP,A) 特開 昭63−72467(JP,A) 特開 昭60−221163(JP,A) 特開 平1−127165(JP,A) 特開 平2−34264(JP,A) 特開 昭61−180659(JP,A) 実開 昭60−56158(JP,U) 特公 昭60−21817(JP,B2)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】大気下で金型内に金属溶湯を加圧充填して
    鋳造する際に、金型キャビティ内への溶湯充填開始から
    型開きまでの期間を通して金型キャビティ内のガス圧力
    を連続して実測し、得られた実測値と予め定めた基準値
    とを比較することにより巻き込み巣および水漏れ不良の
    有無を判定するダイカスト鋳造製品の良否判別方法。
JP2273197A 1990-10-15 1990-10-15 ダイカスト鋳造製品の良否判別方法 Expired - Fee Related JP2570488B2 (ja)

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