JP2961218B2 - 加圧鋳造方法およびその装置 - Google Patents

加圧鋳造方法およびその装置

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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、電磁ポンプ装置、空圧圧送装置あるいはプ
ランジャポンプ圧送装置などの溶湯充填装置により直接
金型装置に溶湯を充填して加圧鋳造する加圧鋳造方法お
よびその装置に係るもので、特に金型装置のキャビティ
内の凝固しつつある溶湯にプランジャを押し込み、高圧
力を付加して塑性流動を発生させ、引け巣の無い高強度
の鋳造製品を得ることができる加圧プランジャ装置に関
するものである。
[従来の技術] 電磁ポンプ装置、空圧圧送装置あるいはプランジャポ
ンプ圧送装置などによる溶湯充填装置で直接金型装置の
キャビティ内に溶湯を充填して加圧鋳造する加圧鋳造装
置において、いわゆる従来の低圧鋳造装置を第8図によ
り空圧圧送装置の場合で説明すると、気密に覆った気密
チャンバ37内に溶湯14を貯留した溶湯保持炉13が設けら
れ、前記気密チャンバ37に空圧圧送装置38が連結されて
おり、給湯管12の下端部を前記溶湯14に浸漬するととも
に、その上端部を金型装置15内のキャビティに連通して
いる。従って、溶湯14を金型装置15のキャビティ内へ充
填する際には、空圧圧送装置38から気密チャンバ37内て
空気を圧送し、溶湯14の湯面を押圧すると、溶湯保持炉
13の溶湯14は給湯管12を下方から上方に向かって圧送さ
れ、金型装置15のキャビティ内に充填される。この鋳造
方法では、ダイカスト鋳造と比べ充填速度が遅いので、
鋳造製品は空気の巻き込みが少なく巣の無い製品ができ
るという特徴があった。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような低圧鋳造装置において、空
圧圧送装置38における充填圧力は、1kg f/cm2以下と小
さく、肉厚の薄い製品の場合には、キャビティの隅々ま
で溶湯が充填されないので、引け巣を発生し易く、品質
の良い高強度の鋳造製品を得ることが困難であるという
問題があった。
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであっ
て、従来装置のいわゆる空気の巻き込みが少なく巣の無
い製品ができるという低圧鋳造の特徴を生かし、その上
で肉厚の薄い製品の場合でもキャビティの隅々まで溶湯
を充填して、品質の良い高強度の鋳造製品を得ることが
できる加圧鋳造方法およびその装置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] 前記の目的を達成するために、本発明に係る加圧鋳造
方法は、溶湯充填装置により金型装置のキャビティ内に
溶湯の充填を開始し、タイマーを作動し設定時間が経過
した後に発信される充填完了信号により前記金型装置に
設けた加圧プランジャ装置を作動させ、前記加圧プラン
ジャ装置の第1プランジャを湯口穴に挿入して該湯口穴
を閉塞するとともに、前記第1プランジャの前進ストロ
ーク位置を検出して発信される閉塞信号により前記溶湯
充填相違からの溶湯の充填を停止させ、次いでタイマー
を作動し設定時間が経過した後に前記加圧プランジャ装
置の第2プランジャを前記キャビティ内の凝固しつつあ
る前記溶湯に押し込み高圧力を付加して塑性流動を発生
させるようにしたことを特徴とする。
また、本発明に係る加圧鋳造装置は、キャビティ内に
溶湯を直接充填する溶湯充填装置と、この溶湯充填装置
からの溶湯を前記キャビティ内へ導く湯口穴を有する固
定金型に対し移動金型を進退させ両金型の当接面に前記
キャビティを形成する金型装置と、前記溶湯を充填する
設定時間の経過後に発信される充填完了信号により前記
湯口穴に摺動自在に前進して同湯口穴を閉塞する第1プ
ランジャと、この第1プランジャが前記湯口穴に嵌入し
て閉塞した前進ストローク位置を検知して前記溶湯充填
装置からの溶湯の充填を停止する閉塞信号を発信する位
置検出装置と、前記閉塞信号の発信後から設定時間の経
過後に前記金型装置のキャビティ内に突き出し充填され
た溶湯を押圧する第2プランジャと、アクチュエータを
取着した前記第1プランジャおよび第2プランジャとそ
のアクチュエータを作動させる駆動装置とからなる加圧
プランジャ装置と、により構成され、前記加圧プランジ
ャ装置の第2プランジャを前記キャビティ内の凝固しつ
つある前記溶湯に押し込み高圧力を付加して塑性流動を
発生させるようにしたことを特徴とする。
さらに、前記加圧プランジャ装置は、先端部が前記第
1プランジャを形成し、他端部が前記第2プランジャを
第1プランジャよりも大径で段付き一体に形成し、該第
2プランジャに取着したアクチュエータを前記位置検出
装置の信号により中間停止してタイマーを作動し設定時
間後に再作動させるようにした駆動装置とを具備したこ
と、 あるいは、前記加圧プランジャ装置は、第1プランジ
ャと第2プランジャとを同軸二重構造とし、それぞれに
前後進するアクチュエータを具備したこと、 あるいは、前記加圧プランジャ装置は、前記湯口穴と
同軸上にして移動金型に摺動自在に嵌入し前後進可能に
アクチュエータを装着した第1プランジャと、移動金
型、あるいは固定金型のいずれか一方ないしは両方に、
少なくとも一つないしは複数を摺動自在に嵌入して、ア
クチュエータで前後進可能に装着しキャビティ内に突き
出すようにした第2プランジャと、を具備したこと、と
すると好適である。
[作 用] 前述の低圧鋳造の特徴であった溶湯充填時の空気の巻
き込みがなく巣の発生のない溶湯充填方法を生かして、
溶湯充填装置により溶湯を直接金型装置のキャビティ内
に充填して、その上で金型装置に設けた加圧プランジャ
装置を作動させ、加圧プランジャ装置の第1プランジャ
を湯口穴を挿入して閉塞した後、次に第2プランジャを
キャビティ内の凝固しつつある溶湯に押し込み、高圧力
を付加して塑性流動を発生させ、いわゆるスクイズ効果
を作用させて、高強度の鋳造製品を得ることができる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を第1図〜第7図に基づいて詳
細に説明する。
第1図は第1の実施例であって、溶湯充填装置に電磁
ポンプ装置を用いた場合を示している。10は電磁ポンプ
で、給湯管12が下端部を溶湯保持炉13の溶湯14に浸漬
し、その上端部が金型装置15の固定金型16に設けた湯口
穴17に液密に接続し、キャビティ18内に溶湯14を充填す
るものである。
金型装置15は、固定金型16および移動金型19からな
り、20は型分離面であり、型分離面20でキャビティ18を
形成している。湯口穴17は型分離面20にほぼ垂直に穿設
した円筒穴である。21は加圧プランジャ装置であり、先
端部が第1プランジャ22を形成して、他端部が第1プラ
ンジャよりも大径で段付きになった第2プランジャ23を
形成した一体のプランジャになっており、油圧シリンダ
24により図で上下方向に移動する。なお、油圧シリンダ
24の代りに他のアクチュエータ例えば電動機、空圧シリ
ンダ等でもよい。前記第1プランジャ22は湯口穴17と同
軸上に設けられ、湯口穴17に摺動自在に嵌入して同湯口
穴17を閉塞するようになっている。
次に、本実施例の動作を説明すると、電磁ポンプ10を
起動して溶湯の充填を開始し、コントローラ11のタイマ
ーにより予め設定された時間が経路しタイムアウトする
と、キャビティ18内には所要量の溶湯14が充填されると
ともに、充填完了の信号Aが発信される。この充填完了
信号Aで電磁弁を介して油圧シリンダ24を作動して第1
プランジャ22を前進(図で下降)させ、第2図のように
湯口穴17に嵌入させてこの湯口穴17を閉塞するととも
に、第1プランジャ22の前進ストローク位置をセンサ−
25で検出して閉塞信号Bが発生されることにより、コン
トローラ11を介して前記電磁ポンプ10の駆動を停止させ
た後、さらに励磁電流を逆転に切換え給湯管12内の溶湯
を逆流させ、湯口穴17近傍の溶湯を溶湯保持炉13側へ戻
して空にし湯口穴17の溶湯の詰まりを防止することがで
きる。同時に閉塞信号Bで油圧シリンダ24を一時停止
し、リレーボックス26のタイマーを作動させ設定時間後
に油圧シリンダ24を再作動させ第2プランジャ23が前進
(図で下降)され、凝固しつつあるキャビティ18内の溶
湯に押し込み、高圧力を付加して、塑性流動を発生させ
るようにするものである。なお、リレーボックス26のタ
イマー作動時間はキャビティ18内の溶湯14の凝固状態に
合わせて設定するものである。
ここで、第2の実施例として、上述の第1の実施例の
ように第1プランジャを閉塞信号Bで中間停止をさせ
ず、第1プランジャの動作から連続動作で第2プランジ
ャを動作するように駆動装置を制御しても良く、この場
合でも同様の作用を得ることができる。
第3図は、第3の実施例の場合であり、第3図におい
て第1図と同一部材には同一符号を付して重複する説明
を省略する。
この第3の実施例の場合では、第1プランジャ27と、
第2プランジャ28を同軸二重構造として、相対的に摺動
する構造としたものである。29は第1プランジャ27の油
圧シリンダで第2プランジャ28に内装されており、30は
第2プランジャ28の油圧シリンダでブラケット31を介し
て移動金型19に取着されている。第1プランジャ27の前
進ストローク限位置の検出手段は、図示したように前記
油圧シリンダ29の前進限で油圧が上昇するのをプレッシ
ャスイッチ32で検出するようにしても良いし、他の位置
センサー例えばプランジャロッドに施された磁気スケー
ルに係合する磁気抵抗素子を用いた磁気センサーとして
も良い。
次に第3の実施例の動作について説明すると、第1プ
ランジャ27を前進(図で下降)させて湯口穴17を閉塞す
ると、第1プランジャ27が前進ストローク限位置に達し
油圧シリンダ29の前進限で上昇した油圧力をプレッシャ
スイッチ32が検出して閉塞信号Bを発信する。そこで第
1の実施例のように電磁ポンプ10を停止し、前述のよう
に、電磁ポンプ10を逆転駆動し、湯口穴17の近傍の溶湯
を空にする。同時にこの閉塞信号Bによりリレーボック
ス26のタイマーを作動させ設定時間後に油圧シリンダ30
を作動して、第4図のように第2プランジャ28を前進
(図で下降)させ、凝固しつつあるキャビティ18内の溶
湯に押し込み、高圧力を付加して塑性流動を発生させる
ようにするものである。
第5図は、第4の実施例の場合であり、第5図におい
て第1図と同一部材には同一符号で付して重複する説明
を省略する。
この第4の実施例は、第1プランジャ33と第2プラン
ジャ35とを分離した場合である。第1プランジャ33は、
湯口穴17と同心に設けてあり、油圧シリンダ34で前後進
可能に装着されている。第2プランジャ35は鋳造製品の
形状によって好適位置に設けてあり、油圧シリンダ36に
よって前後進可能に装着されている。第2プランジャ35
は図示の通りに限定するものではなく、一つでも良い
し、また複数でも良く、また、装着される場所は固定金
型でも良いし、移動金型と固定金型の両方でも良い。
第6図は、第4の実施例の動作を説明したもので、第
1および第3の実施例の場合と同様に、第1プランジャ
33で湯口穴17を閉塞し、第2プランジャ35を凝固しつつ
ある溶湯に押し込んだ状態を示している。
さらに、第7図は、溶湯充填装置に空圧圧送装置を用
いた他の実施例の場合である。溶湯保持炉13を気密チャ
ンバ37に内設し、加圧空気供給装置38から加圧空気を供
給して、溶湯14の湯面を加圧して給油管12から溶湯を圧
送するものである。図示以外は、第1、第2、第3およ
び第4の実施例と同様にできるので重複する図示および
説明を省略する。
また、溶湯充填装置に、ホットチャンバダイカストマ
シンと同様なプランジャポンプを用いた場合でも同様で
あり、重複する図示および説明を省略する。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、低圧鋳造にお
ける問題点が解決され、低圧鋳造の特徴である、溶湯充
填時の空気の巻き込みがなく巣の発生のない溶湯充填方
法を用いて、その上で溶湯充填完了後その湯口穴を第1
プランジャで閉塞し、次に第2プランジャをキャビティ
内の凝固しつつある溶湯に押し込み、高圧力を付加して
塑性流動を発生させ、いわゆるスクイズ効果を作用させ
て、引け巣の無い高強度の鋳造製品を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の実施例の概略断面図、第2図は第1図の
動作説明図、第3図は第3の実施例の概略断面図、第4
図は第3図の動作説明図、第5図は第4の実施例の概略
断面図、第6図は第5図の動作説明図、第7図はさらに
溶湯充填装置に空圧圧送装置を用いた場合の他の実施例
の概略断面図、第8図は従来の低圧鋳造装置の概略断面
図である。 10……電磁ポンプ、17……湯口穴、18……キャビティ、 21……加圧プランジャ装置、22、27、33……第1プラン
ジャ 23、28、35……第2プランジャ、 24、29、30、34、36……油圧シリンダ、 25……前進ストローク限位置検出手段のセンサー、 37……気密チャンバ、38……加圧空気供給装置

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶湯充填装置により金型装置のキャビティ
    内に溶湯の充填を開始し、タイマーを作動し設定時間が
    経過した後に発信される充填完了信号により前記金型装
    置に設けた加圧プランジャ装置を作動させ、前記加圧プ
    ランジャ装置の第1プランジャを湯口穴に挿入して該湯
    口穴を閉塞するとともに、前記第1プランジャの前進ス
    クロール位置を検出して発信される閉塞信号により前記
    溶湯充填装置からの溶湯の充填を停止させ、次いでタイ
    マーを作動し設定時間が経過した後に前記加圧プランジ
    ャ装置の第2プランジャを前記キャビティ内の凝固しつ
    つある前記溶湯に押し込み高圧力を付加して塑性流動を
    発生させるようにしたことを特徴とする加圧鋳造方法。
  2. 【請求項2】キャビティ内に溶湯を直接充填する溶湯充
    填装置と、この溶湯充填装置からの溶湯を前記キャビテ
    ィ内へ導く湯口穴を有する固定金型に対し移動金型を進
    退させ両金型の当接面に前記キャビティを形成する金型
    装置と、前記溶湯を充填する設定時間の経過後に発信さ
    れる充填完了信号により前記湯口穴に摺動自在に前進し
    て同湯口穴を閉塞する第1プランジャと、この第1プラ
    ンジャが前記湯口穴に嵌入して閉塞した前進ストローク
    位置を検知して前記溶湯充填装置からの溶湯の充填を停
    止する閉塞信号を発信する位置検出装置と、前記閉塞信
    号の発信後から設定時間の経過後に前記金型装置のキャ
    ビティ内に突き出し充填された溶湯を押圧する第2プラ
    ンジャと、アクチュエータを取着した前記第1プランジ
    ャおよび第2プランジャとそのアクチュエータを作動さ
    せる駆動装置とからなる加圧プランジャ装置と、により
    構成され、前記加圧プランジャ装置の第2プランジャを
    前記キャビティ内の凝固しつつある前記溶湯に押し込み
    高圧力を付加して塑性流動を発生させるようにしたこと
    を特徴とする加圧鋳造装置。
  3. 【請求項3】前記加圧プランジャ装置は、先端部が前記
    第1プランジャを形成し、他端部が前記第2プランジャ
    を第1プランジャよりも大径で段付き一体に形成し、該
    第2プランジャに取着したアクチュエータを前記位置検
    出装置の信号により中間停止してタイマーを作動し設定
    時間後に再作動させるようにした駆動装置とを具備した
    ことを特徴とする前記請求項2記載の加圧鋳造装置。
  4. 【請求項4】前記加圧プランジャ装置は、第1プランジ
    ャと第2プランジャとを同軸二重構造とし、それぞれに
    前後進するアクチュエータを具備したことを特徴とする
    前記請求項2記載の加圧鋳造装置。
  5. 【請求項5】前記加圧プランジャ装置は、前記湯口穴と
    同軸上にして移動金型に摺動自在に嵌入し前後進可能に
    アクチュエータを装着した第1プランジャと、移動金
    型、あるいは固定金型のいずれか一方ないしは両方に、
    少なくとも一つないしは複数を摺動自在に嵌入して、ア
    クチュエータで前後進可能に装着しキャビティ内に突き
    出すようにした第2プランジャと、を具備したことを特
    徴とする前記請求項2記載の加圧鋳造装置。
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