JP3085498B2 - 金型への離型剤スプレー方法および装置 - Google Patents

金型への離型剤スプレー方法および装置

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JP3085498B2 JP05150501A JP15050193A JP3085498B2 JP 3085498 B2 JP3085498 B2 JP 3085498B2 JP 05150501 A JP05150501 A JP 05150501A JP 15050193 A JP15050193 A JP 15050193A JP 3085498 B2 JP3085498 B2 JP 3085498B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,アルミニウム合金やマ
グネシウム合金等の軽金属を金型を用いて加圧鋳造する
際に用いる金型への離型剤スプレー方法および装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より,アルミニウム合金等の軽金属
合金を鋳造する際,引け巣を低減するため,溶湯を金型
に鋳込んでから凝固が完了するまでの間,常に一定の高
圧力を加圧し続ける方法が採られてきた。特に,自動車
部品等のように耐圧性,高強度等の高品質が要求される
場合,このような高圧で鋳造する方法が多く用いられて
いる。そして,金型鋳造を行う場合,鋳造品が金型から
取出しやすいように,溶湯を金型内に鋳込む前に金型の
キャビティ表面に離型剤を塗布していた。この離型剤塗
布は,通常,型開時に水溶性離型剤を金型のキャビティ
表面にスプレして塗布する方式が採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のように,常に一
定の高圧力で加圧し続ける場合,キャビティ表面で極め
て急速に冷やされるため,次のような問題がある。 (1)金型のキャビティ表面で急速に凝固が進行するた
め,型表面からの結晶核の遊離が殆ど起こらない。ま
た,表面近傍における温度勾配が大きく,過冷却が極め
て狭くなるため,過冷却で生成する結晶核の数も限られ
たものとなる。その結果,結晶核は少なくなり,結晶核
は粗大になり,その分だけ強度は低下する。なお,高圧
力を加えると,引け巣がなくなり,2次DASが細かく
なるため,重力鋳造,低圧鋳造よりは高強度となるのが
一般的であるが,結晶粒が粗大になった分だけその効果
は相殺される。 (2)キャビティ表面で急速に凝固した結晶は,熱流方
向に成長し柱状晶となる。その粒界もしくは各柱状晶を
構成する樹枝状晶の間で熱間割れが発生しやすくなる。 (3)樹枝状晶間に排出された溶質元素が加圧力によっ
て,製品内部の未凝固部に絞りだされて,大きな偏析を
起こす。このため,引け巣,強度低下の原因となる。
【0004】一方,水溶性離型剤を金型にスプレする方
式では,離型剤が垂れる。また,金型のパーティング面
にも不必要に離型剤成分が付着し,金型の汚れ,堆積等
の原因にもなっている。さらに,離型剤希釈液を排水す
る場合,排水処理を行う必要もあり,面倒であり,か
つ,そのための装置を設置する必要もある。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのため,本発明におい
ては,離型剤として,粉体の離型剤を用いた。また,上
記のような欠点を解消するために,金型表面に生成した
結晶粒を遊離させて微細等軸晶組織が得られるように,
金型表面に付着させた粉体離型剤の層厚が不均一になる
ことを目的とした。
【0006】そして,本発明においては,金型のキャビ
ティ表面に絶縁膜を分散させた状態で形成させ,この金
型に電圧を加えてキャビティ表面の絶縁膜を誘電分極さ
せ,この電圧を除去した後に,金型と逆の極性の電圧を
加えた粉体離型剤を金型のキャビティ表面に塗布するよ
うにした。
【0007】また,そのための装置は,金型のキャビテ
ィ表面に絶縁膜を分散させた金型と,この金型に電圧を
加えたり除去したりする加電圧手段と,金型と逆の極性
の電圧を加えた粉体離型剤を金型のキャビティ表面に塗
布する塗布手段とからなる金型への離型剤スプレー装置
とした。
【0008】
【作用】まず,金型のキャビティ表面に多数の小さい凹
凸をつけ,そこに絶縁膜を付着させた後,その絶縁膜の
凸部を削り落して絶縁膜が凹部のみに付着している状態
にし,金型のキャビティの表面に絶縁膜をミクロに分散
させた状態で形成させる。次に,この金型に正の電圧を
加えて絶縁膜を誘電分極させた後,電圧を除去すると,
絶縁膜の部分だけ正に帯電した状態になる。この状態
で,負に帯電した粉体離型剤を塗布すると,粉体離型剤
が,絶縁膜の部分に厚く,その他の部分に薄く付着す
る。
【0009】この粉体離型剤の層厚のむらは,金型キャ
ビティ表面の熱伝達を不均一にして,金型キャビティ表
面近傍に溶湯温度の揺らぎを生じさせる効果を持つ。こ
の熱的な揺らぎにより,粉体離型剤が薄い部分では熱伝
達が大きく,溶湯温度が比較的に低くなり,結晶粒が生
成するが,粉体離型剤が厚い部分では熱伝達が小さく,
溶湯温度が比較的に高く保たれ,凝固殻が形成されず,
金型キャビティ表面に生成した結晶粒の遊離が促進され
る。その結果,結晶核の増殖により,鋳造物の表面部分
を含む内面全体に微細等軸晶組織が形成されるし,等軸
晶帯に溶質元素の偏析ができることもない。そして,熱
間割れの発生がなく,引け巣もほとんど発生しない,高
強度で靭性を有する高品質の鋳込製品が容易に得られ
る。
【0010】
【実施例】図1は,本発明の方法を実施するための装置
の1実施例を示す概略図である。ダイカストマシンを示
す図1において,1は固定盤,2は可動盤,3は固定金
型,4は可動金型,5は鋳込スリーブ,5aは注湯口,
5bは鋳込スリーブ5内を摺動するプランジャチップで
ある。6は,粉体離型剤7を流動エアで供給して溜めて
おく粉体タンク,8は吐出エアの作用で粉体タンク6内
の粉体離型剤7を送り出すエジェクタ,9は粉体離型剤
7搬送用で先端部を鋳込スリーブ5の途中に連結してい
るパイプ,10はパイプ9の先端付近に設けた静電ノズ
ルであり,これら粉体タンク6,エジェクタ8,パイプ
9,静電ノズル10等によって,粉体離型剤供給装置1
1を構成した。
【0011】固定金型3と可動金型4の内面側には,そ
れぞれ入子3a,4aをはめ込んで固定した。12は可
動金型4側の入子4aの凹み部に取付けた絶縁体,4b
は絶縁体12の内側にあってキャビティ表面の一部を形
成する入子,13は金型3,4のキャビティである。1
4a,14bは電源,15a,15b,15c,15d
はスイッチ,16a,16bはアース部であり,これら
は入子4bとパイプ9とアース部16a,16bの間
で,図1に示すような電気回路になるように配線した。
【0012】つぎに,このような装置における作用を説
明する。まず,金型4のキャビティ13表面に絶縁膜1
7を分散させた状態で形成させるが,その方法,順序を
図2によって説明する。最初,入子4bを含む金型4の
表面は図2(a)に示すように平面になっているが,金
型表面に例えばショットブラストを施して,図2(b)
に示すように,あえて凹凸を付けた後,図2(c)に示
すように,イオンコーティングして金型4の表面全体
に,例えば,Al23 やSi34 等の絶縁膜17を
付着させる。その後,金型4の表面の凸部を削り落し
て,図2(d)に示すように,絶縁膜17が凹部のみに
付着した状態にする。
【0013】このようにして表面に絶縁膜17をミクロ
に分散させた金型4に、図1(a)に示したように、ス
イッチ15aを入れて、正の電圧を加え、絶縁膜17を
図1(b)に示すように誘電分極する。この後、スイッ
チ15a、15dを切り、スイッチ15cを入れて、電
圧を除去すると、図3(a)に示すように、絶縁膜17
の部分だけが正に帯電した状態になる。次に、この状態
からスイッチ15bを入れるとともに、吐出エアをエジ
ェクタ8内に送り、エジェクタ8の作用で粉体タンク6
内の粉体離型剤7を送り出してキャビティ13内に供給
し、図3(b)に示すように、負に帯電した粉体離型剤
7を金型4のキャビティ13面に塗布する。そして、こ
の状態から、スイッチ15b、15cも切った状態にす
ると、図3(c)に示すように、粉体離型剤7が絶縁膜
17の部分に厚く、その他の部分に薄く付着し、粉体層
7aが形成される。
【0014】なお,粉体離型剤7としては,例えば,黒
鉛,窒化ホウ素,雲母,タルク等の無機固体に,高分子
化合物,油脂類,合成油等の付着付与剤を混合したり,
まぶしたものを使用する。
【0015】このようにして生じた粉体離型剤7の層厚
のむらは,金型4の表面の熱伝達を不均一にして,表面
近傍に溶湯温度の比較的に高い所と比較的に低い所から
なる揺らぎを生じさせる効果を持つ。そして,この熱的
な揺らぎにより,金型表面に生成した結晶粒の遊離を促
進する。特に,特願平4−342575号明細書に記載
した,加圧力を溶湯にパルス的に加える方法と組合せる
と,さらに容易に結晶核を増殖し,微細等軸晶組織を得
ることができる。
【0016】すなわち,熱的な揺らぎにより,粉体離型
剤7が薄い部分では熱伝達が大きく,溶湯温度が比較的
に低くなり,優先的に結晶粒が生成するが,絶縁膜17
がコーティングされており粉体離型剤7が厚い部分では
熱伝達が小さく,溶湯温度が比較的に高く保たれ,凝固
初期において金型表面に安定な凝固殻が形成されず,金
型キャビティ表面に生成した結晶粒の遊離が促進され
る。その結果,結晶核の増殖により,鋳造物の表面部分
を含む内面全体に微細等軸晶組織が形成されるし,等軸
晶帯に溶質元素の偏析ができることもない。そして,熱
間割れの発生がなく,引け巣もほとんど発生しない,高
強度で靭性を有する高品質の鋳込製品が容易に得られ
る。
【0017】なお,粉体離型剤7の均一な塗布によって
も,粉体離型剤7をある程度厚く塗布すれば,急速に安
定な凝固殻が生じないようにし,ある程度,結晶粒が遊
離し易く,等軸晶が生成しやすくすることはできる。し
かし,本発明のようにして粉体離型剤7を不均一膜にし
た場合,薄膜部で急冷されて熱流方向には急速に粒成長
するにもかかわらず,厚膜部で粒成長が阻止されて,結
晶粒は顔でっかちの遊離し易い形状になる。このため,
厚膜の場合よりも,等軸晶は格段に多く生成される。
【0018】不均一膜の厚膜部で粒成長が阻止される理
由としては,次のことが考えられる。 (1)厚膜部前方の湯温が高いこと。 (2)結晶粒の周辺には溶質元素が排出され,それによ
って液相線温度が下り,凝固が遅れる。不均一膜の場
合,結晶粒の成長が速い分だけ,排出される溶質元素の
量は厚膜に比べて多くなり,液相線温度は著しく低下す
る。
【0019】なお,前記実施例においては,本発明を可
動金型4側にのみ施した例を示したが,これは勿論,固
定金型3側や中子等にも施すことができるし,キャビテ
ィ13表面の全面に施すこともできる。また,本発明を
用いて金型3,4のキャビティ13内に溶湯を鋳造する
前に,例えば特公昭58−46386号公報に記載され
ているような真空吸引装置を用いてキャビティ13内を
真空にした後に,溶湯を鋳込むようにすることもできる
し,例えば特公昭58−46387号公報や特公昭59
−309号公報に記載されたような金型のガス抜き装置
を併用して鋳込作業を行うこともできる。
【0020】
【発明の効果】本発明においては,特許請求の範囲に記
載したように,金型のキャビティ表面に絶縁膜を分散さ
せた状態で形成させ,この金型に粉体離型剤を塗布する
ようにしたので,粉体離型剤の厚みが厚い所と薄い所が
生じ,鋳造時に熱的な揺らぎが生じ,凝固初期において
金型表面に安定な凝固殻が形成されず,金型キャビティ
表面に生成した結晶粒は遊離する。その結果,結晶核の
増殖により,鋳造物の表面部分を含む内面全体に微細等
軸晶組織が形成されるし,等軸晶帯に溶質元素の偏析が
できることもない。そして,熱間割れの発生がなく,引
け巣もほとんど発生しない,高強度で靭性を有する高品
質の鋳込製品が容易に得られる。なお,本発明において
は,粉体離型剤を用いるので,金型の分離面がきれい
で,オイルミストの低減により水蒸気の発生がなく,エ
アブロー不要のために工場内騒音が低減でき,作業環境
も良く,また,排水処理も不要で,コスト的にも有利に
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するための装置の1実施例
を示す縦断面図およびA部拡大図である。
【図2】本発明における金型表面の加工方法の1実施例
を説明するための工程図である。
【図3】本発明における金型表面への帯電状態と粉体離
型剤の塗布状態の1実施例を説明するための工程図であ
る。
【符号の説明】
3 固定金型 4 可動金型 4a,4b 入子 5 鋳込スリーブ 5b プランジャチップ 6 粉体タンク 7 粉体離型剤 8 エジェクタ 11 粉体離型剤供給装置 12 絶縁体 13 キャビティ 14a,14b 電源 15a,15b,15c,15d スイッチ 17 絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−299752(JP,A) 特公 昭51−37045(JP,B2) 特公 昭45−23225(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22C 9/06 B22C 23/02 B22D 17/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金型のキャビティ表面に絶縁膜を分散さ
    せた状態で形成させ,この金型に電圧を加えてキャビテ
    ィ表面の絶縁膜を誘電分極させ,この電圧を除去した後
    に,金型と逆の極性の電圧を加えた粉体離型剤を金型の
    キャビティ表面に塗布するようにした金型への離型剤ス
    プレー方法。
  2. 【請求項2】 金型のキャビティ表面に絶縁膜を分散さ
    せた金型と,この金型に電圧を加えたり除去したりする
    加電圧手段と,金型と逆の極性の電圧を加えた粉体離型
    剤を金型のキャビティ表面に塗布する塗布手段とからな
    る金型への離型剤スプレー装置。
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