JP2931067B2 - ホットチャンバ型ダイカスト用ポンプ部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はホットチャンバ型ダイカスト機の鋳型への溶
融金属、とくにアルミニウム合金を圧送する射出ポンプ
に係り、特に溶湯の通路となるポンプ部材の構造に関す
るものである。

（従来の技術） 従来からアルミニウム合金のダイカスト法はコールド
チャンバ方式であり、亜鉛合金のようにホットチャンバ
方式のものはない。その理由は、溶融アルミニウムにす
べの金属が侵食され、ポンプ部材としての機能をもたな
いからである。

このようなアルミニウム合金をホットチャンバ方式で
生産可能とするために、従来からセラミックスを鋳ぐる
んだり黒鉛を鋳ぐるんだポンプ部材が提案されている
（たとえば特公昭55−49945号公報参照）。

すなわち、第８図に示すように溶湯の通路100となる
部分を溶湯に接しても侵されずしかも強度の高い多孔質
セラミック等から成る管状のインサート部材101により
構成し、このインサート部材101を耐熱鋳鉄部材102にて
鋳ぐるんだ構成となっていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記した従来技術の場合には、耐熱鋳鉄
部材102とインサート部材101との熱膨張差により、イン
サート部材101が熱衝撃と熱応力によって破壊されると
いう問題があった。

そこで、このような熱衝撃を緩和するために、鋳ぐる
まれたインサート部材101の外側に熱衝撃緩和材103が巻
かれていた。

しかし、長時間運転していると鋳ぐるみされたインサ
ート部材101と耐熱鋳鉄部材102との間にすき間104が発
生し、そのすき間104に第９図に示すように溶湯105が流
入し、このすき間104内を溶湯が移動して背面の耐熱鋳
鉄部材102が溶損するという問題があった。

また、熱衝撃を防止するためにインサート部材101を
第10図に示すように複数に分割したものも提案されてい
る（特公昭56−26503号公報参照）。この分割構成の例
は、連結管106を各分割部材107,108の端部外周に嵌着
し、分割部材107,108の端部間の隙間ｇによってインサ
ート部材101と耐熱鋳鉄部材102間の軸方向の熱膨張差を
吸収するようにしたものである。

しかし、このような分割構成のものも、分割部材107,
108の合せ目に異常な圧力が負荷されるために、第11図
に示すように連結管106が膨らみ、高圧の溶湯がその両
端の隙間から各分割部材107,108と耐熱鋳鉄部材102との
境界部に図中矢印方向に急速に流れ込み、耐熱鋳鉄部材
102の金属が溶損して侵食されてしまう。

本発明は上記した従来技術の課題を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは、インサート部
材に作用する熱衝撃，熱応力を吸収でき、しかも耐熱鋳
鉄部材の溶損を防止し得るホットチャンバ型ダイカスト
用ポンプ部材を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明にあっては、内孔
が溶湯の通路となる管状のインサート部材と、該インサ
ート部材を鋳ぐるんだ耐熱鋳鉄部材とから構成されるホ
ットチャンバ型ダイカスト用ポンプ部材において、前記
インサート部材は、複数の分割部材を組み付けることに
より溶湯の通路を形成する多孔質の黒鉛により成形され
たインサート部材本体と、該インサート部材本体の外側
に巻き付けられ前記各分割部材間を固定する黒鉛化処理
を施されたカーボン繊維の織布材とから構成されると共
に、該インサート部材外周に環状の凹溝を軸方向に複数
設けたことを特徴とする。

（作 用） 上記構成のホットチャンバ型ダイカスト用ポンプ部材
にあっては、インサート部材を熱伝導率が大きくしかも
熱膨張率が小さい黒鉛により成形したので、鋳造時や運
転時にインサート部材に作用する熱衝撃に対して強い。

また、運転中のインサート部材と耐熱鋳鉄部材間の軸
方向の熱膨張量の差は、インサート部材外周に形成した
凹溝によって区分された凹溝と凹溝間の小間隔ごとに吸
収され、インサート部材に生じる引張応力が小さくな
る。

さらに、インサート部材と耐熱鋳鉄部材の接合面間に
生じた隙間に溶湯が侵入しても、この隙間は凹溝ごとに
区分されているので、耐熱鋳鉄部材の溶損が防止され
る。

また、インサート部材を複数の分割部材により構成
し、カーボン繊維の織布材で巻いて一体成形するように
すれば、複雑な形状のものでも容易に一体構造とするこ
とができる。

（実施例） 以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。発
明を理解する上で参照されるべき様々な実施例を以下詳
細に説明するが、請求項にかかる発明に直接的に対応す
る実施例は第３実施例である。第２図は本発明によるポ
ンプ部材が用いられるホットチャンバ型ダイカスト機の
ポンプ部分の一例を示す断面図である。同図において、
鋳型11を取り付けた固定台12の近くに保温炉13の中には
保温鍋14が配置されている。

同保温鍋14内には溶湯15が収納されている。

一方、前記固定台12の側面中央より水平に伸びる２本
（図では後側の１本のみ示されている）のタイバー16に
はナット17などよりなる締付装置によってフレーム18が
装着され、同フレーム18にポンプ部材１が固定され、ポ
ンプ部材１の下部は溶湯15の中に浸っている。ポンプ部
材１にはプランジャ19の嵌合するシリンダ20が押台21を
介して固定されている。

前記プランジャ19は軸22、カップリング23を介して油
圧シリンダ24のピストン25に連結されピストン25の下降
によりシリンダ20、通路26の中の溶湯15をノズル装置27
を介して鋳型11の中に圧送する。次いでプランジャ19が
上昇して図示の位置に帰り動作を一巡するようになって
いる。

ポンプ部材１は、第１図および第３図に示すように、
内孔が溶湯の通路２となる管状のインサート部材３と、
このインサート部材３を鋳ぐるんだ耐熱鋳鉄より成る耐
熱鋳鉄部材４とから構成されている。

耐熱鋳鉄部材４は上記したシリンダ20等が装着される
凹部５を備え、この凹部５の側方に上記インサート部材
３が上下方向に配置されていて、インサート部材３の下
端が凹部５の底面に開口し、上端が耐熱鋳鉄部材４の上
端側方に開口している。

インサート部材３は多孔質の黒鉛により管状に成形さ
れるもので、この実施例では一部材から切り出し製作し
たものである。黒鉛はセラミックス等に比べてヤング率
が小さく、歪によって生じる応力は小さい。しかも熱伝
導率が大きく、熱膨張率の小さい部材であり、熱衝撃が
小さくインサート部材３として最適である。また、気孔
率は20±５％程度のものが好ましい。

そして、このインサート部材３の外周面には、環状の
凹溝６が軸方向に所定間隔でもって複数設けられてい
る。この実施例では各凹溝6,…は約50〜100〔mm〕ピッ
チで20〔mm〕の巾で設けられており、凹溝６の深さは、
インサート部材３の肉厚の約７％に設定した。この凹溝
６の深さは、肉厚の５〜15％に設定することが好まし
い。

凹溝６は運転時にインサート部材３が約700〔℃〕程
度に加熱された際に、この熱により生じる耐熱鋳鉄部材
４とインサート部材３との間の軸方向の熱膨張差によ
り、インサート部材３に上下方向に過大な引張応力が作
用するのを小間隔に区切って緩和するためのものであ
る。

すなわちインサート部材３の各凹溝6,6…には耐熱鋳
鉄部材４の凸部4a,…が嵌合しており、インサート部材
３と耐熱鋳鉄部材４との軸方向の熱膨張差は、第４図に
示すようにインサート部材３の各凹溝6,6…間の間隔ご
とに吸収されるので、吸収される熱膨張量は小さくなっ
てインサート部材３に生じる引張応力は小さくなる。

ここで、凹溝６の深さがインサート部材３の肉厚の約
５％以下の場合は、インサート部材３のエッジ部がかけ
てしまうだけで凹溝６を入れない場合と同じようにイン
サート部材３の一部に破壊が起きるおそれがあり、約５
％以上とすることが好ましい。

５％以上になれば、加熱時又は運転時においてもイン
サート部材３の破壊は発生しない。

一方、高圧溶融アルミがインサート部材３の管壁の微
細孔を通過しても、インサート部材３と耐熱鋳鉄部材４
間のすき間6a,6a…が各凹溝6,6…によって隔離されてい
るために、溶融アルミ等の溶湯の運動が妨げられ、耐熱
鋳鉄部材４との反応が著しく抑えられ、高寿命のポンプ
部材１を提供することができる。

また、インサート部材３と耐熱鋳鉄部材４は径方向に
も熱膨張差があり、インサート部材３と耐熱鋳鉄部材４
の接合面間にすき間が生じるものの、この隙間は小さく
インサート部材３の凹溝６に嵌合している耐熱鋳鉄部材
６の凸部4aが凹溝６から外れるおそれはない。

因みに、インサート部材３の直径をφ50〔mm〕とし、
鋳鉄熱膨張率を12×10^-6,黒鉛の熱膨張率を２×10^-6と
し、700〔℃〕加熱した場合に生じるすき間を考える
と、50×700×（12−２）×10^-6＝0.35〔mm〕となり、
最初に隙間が０であったとすると、0.35/2＝0.175〔m
m〕程度のごく小さいすき間である。

この凹溝６の深さは大きい程よいが、15％以上になる
とインサート部材３の強度が低下して鋳造時に破壊する
心配があるので、５〜15％の範囲が好ましい。

この実施例では、上記インサート部材３を耐熱鋳鉄
（C_g3.10％,S_i1.45％,C_r0.25％,M_o1.1％,N_i0.2％）によ
って鋳ぐるんだ。鋳ぐるみ条件は、鋳込温度を1360
〔℃〕，インサート部材３の加熱温度を150〔℃〕に設
定した。

因みに、このような方法で鋳造したポンプ部材１では
インサート部材１に熱衝撃による割れは発生していな
い。この部材をホットチャンバ型ダイカスト機に組込
み、650〔℃〕のADC12合金溶湯を150気圧下で200,000シ
ョット成長した。その結果、インサート部材１の折損お
よび耐熱鋳造部材４にも侵食がなく良好な結果を得るこ
とができた。

第５図は、本発明の第２実施例に係るポンプ部材のイ
ンサート部材を示している。この実施例は一部材により
成形が困難な場合にインサート部材７を複数個に分割構
成としたものである。各分割部材71,…の合せ目に第６
図に示すように黒鉛のパッキン72を入れ、ねじ部73に無
機接着剤を塗布し、その後ねじ部73を締付け固定したも
のである。

また、第７図は本発明の第３実施例に係るポンプ部材
のインサート部材８を示している。この実施例も分割構
成のタイプであるが、たとえばねじ構造で締めつけると
強度的に問題がある場合で、複数の分割部材83,…を一
体化したインサート部材本体81の外側をカーボン繊維の
織布材82で巻き、ピッチ系バインダをしみ込ませ2300
〔℃〕に加熱して黒鉛化し、一体成形したものである。

この方法によれば、複雑な形状のものでも容易に一体
構造とすることができる。

（発明の効果） 本発明は以上の構成および作用を有するもので、イン
サート部材を熱伝導率が大きくしかも熱膨張率の小さい
黒鉛により成形したので、鋳造時の熱衝撃により破損等
を防止できる。

また、インサート部材外周に環状の凹溝を軸方向に複
数設けて、インサート部材と耐熱鋳造部材間の軸方向の
熱膨張差を各凹溝と凹溝間の小領域ごとに吸収するよう
にしたので、インサート部材に生じる引張応力を緩和す
ることができる。

さらに、アルミ等の溶湯がインサート部材の微細孔を
通じてインサート部材と耐熱鋳鉄部材接合面間の隙間に
侵入しても、この隙間は各凹溝によって分断されている
ので、溶湯の流動が防止され、耐熱鋳鉄部材の溶損を防
止することができる。

また、インサート部材を、複数の分割部材の外側をカ
ーボン繊維の織布材で巻いて一体成形するようにすれ
ば、複雑な形状のものでも容易に一体構造とすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るホットチャンバ型ダイ
カスト用ポンプ部材の縦断面図、第２図はホットチャン
バ型ダイカスト機の概略断面図、第３図は第１図のイン
サート部材のみを取り出して示した縦断面図、第４図は
第１図のポンプ部材のインサート部材と耐熱鋳鉄部材間
の熱応力吸収状態を説明するための模式的断面図、第５
図は本発明の他の実施例に係るインサート部材の断面
図、第６図は第５図の部材の継手部の拡大断面図、第７
図は本発明のさらに他の実施例に係るインサート部材の
断面図、第８図は従来のポンプ部材の模式的断面図、第
９図は第８図のポンプ部材の溶損状態を示す断面図、第
10図は他の従来のポンプ部材の模式的断面図、第11図は
第10図のポンプ部材の溶損状態を示す断面図である。 符号の説明 １……ポンプ部材、２……通路 ３……インサート部材、４……耐熱鋳鉄部材 ５……凹部、６……凹溝 6a……すき間、７……インサート部材 ８……インサート部材

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−5138（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−5139（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−63660（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−66464（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−8370（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 17/02 19/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内孔が溶湯の通路となる管状のインサート
   部材と、該インサート部材を鋳ぐるんだ耐熱鋳鉄部材と
   から構成されるホットチャンバ型ダイカスト用ポンプ部
   材において、 前記インサート部材は、複数の分割部材を組み付けるこ
   とにより溶湯の通路を形成する多孔質の黒鉛により成形
   されたインサート部材本体と、該インサート部材本体の
   外側に巻き付けられ前記各分割部材間を固定する黒鉛化
   処理を施されたカーボン繊維の織布材とから構成される
   と共に、該インサート部材外周に環状の凹溝を軸方向に
   複数設けたことを特徴とするホットチャンバ型ダイカス
   ト用ポンプ部材。