JP3275052B2 - 竪型ダイカスト法および装置 - Google Patents

竪型ダイカスト法および装置

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JP3275052B2 JP53335897A JP53335897A JP3275052B2 JP 3275052 B2 JP3275052 B2 JP 3275052B2 JP 53335897 A JP53335897 A JP 53335897A JP 53335897 A JP53335897 A JP 53335897A JP 3275052 B2 JP3275052 B2 JP 3275052B2
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清 藤野
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Description

【発明の詳細な説明】 1.技術分野 この発明は、例えば、アルミホイール等の鋳造品を得
るために、溶湯を金型の下から金型キャビティ内に鋳込
み充填させる竪型ダイカスト法および装置に関するもの
である。
2.背景技術 アルミホイール等の強度を必要とする鋳造品をダイカ
ストで得る場合は、溶湯鋳込時にガスの巻込みを防止す
るため、竪型ダイカストマシンを用いることが多い。
自動車用アルミホイールを竪型ダイカストマシンを用
いて鋳造する方法において、例えば、特公平３−4297号
（特開平63−140747号）公報やUSP4840557号公報に示さ
れているように、鋳込スリーブ内径より小さい径のゲー
トと、ゲート内径よりわずかに小さい径の加圧ピンを上
方の可動金型から下方のゲートに向かって出し入れ自在
に設けた装置を用いて鋳造することは既に知られてい
る。
特公平３−4297号公報やUSP4840557号公報に記載され
ているものの主要部は図８に示すようになっている。
図８において、５は下金型である固定金型、６は上金
型である可動金型、７は固定金型５の鋳込口25に下方か
らドッキングさせた鋳込スリーブ、12は鋳込用のプラン
ジャ、11はプランジャ12の先端部に取付けられていて鋳
込スリーブ７内に摺動自在に設けられているプランジャ
チップである。
プランジャチップ11の上面は平面になっている。ま
た、プランジャチップ11の内部にはプランジャインサー
トブロック60の外周面および上面との間に冷却水用の通
路61が設けられ、プランジャインサートブロック60とプ
ランジャ12の軸芯部には導管62と通路63が設けられてお
り、冷却水を流すことによってプランジャチップ11を冷
却し得るようになっている。
竪型ダイカスト法では、溶湯の酸化物の混入、鋳込ス
リーブ７内面部で溶湯内に発生するチル層の金型キャビ
ティ26内への混入を防止するため、あるいは、アルミホ
イール等の鋳造品の形状から、鋳込口25より小径のゲー
ト27を有する固定金型５を使用することが多い。28は可
動金型６側に設けた加圧ピンで、溶湯を金型キャビティ
26へ鋳込んだ後に下方に前進させて押湯作用を行わせる
とともに、ゲート27部まで下降させて凝固した製品部と
ビスケット部を切断するためのものである。
また、例えば、実公平８−4198号公報に示されている
ように、鋳込スリーブの内径よりも小さい径のセンター
ゲートと、センターゲート内に入り得るセンタープラン
ジャをアウタプランジャに出し入れ自在に設けた装置を
用いてダイカストすることも公知である。
また、特開平１−138051号公報に示されているよう
に、鋳込スリーブ内の溶湯を鋳込スリーブに対して上下
動可能なプランジャにより湯口を通して上方にある金型
キャビティに押し込み溶湯鍛造する溶湯鍛造法におい
て、金型に互いに独立に上下動可能な上型、下型を含
め、プランジャをアウタプランジャとインナプランジャ
との複動プランジャとし、湯口を鋳込スリーブ径より小
径かつインナプランジャより大径とした装置を用い、ま
ず、アウタプランジャとインナプランジャを同時に上昇
させて鋳込スリーブ内の溶湯をキャビティ内に注入し、
次にインナプランジャを湯口に突入するように作動させ
てキャビティ内の溶湯を加圧し、適度に凝固させた後に
金型とプランジャを鋳込スリーブに対して同時に上昇さ
せ一定の高さまで上昇した時点で下型とアウタプランジ
ャの上昇を停止させて上型とインナプランジャを上昇さ
せることによって製品部とビスケット部を切断し、製品
部とビスケット部を取出すことも知られている。
3.発明の開示 ［発明が解決しようとする課題］ 特公平３−4297号公報やUSP4840557号公報に示されて
いるものにおいては、ゲート直径およびゲート上部の湯
溜りの高さはホイールの軸穴およびホイールのデザイン
によって決まり、溶湯の凝固収縮に必要な溶湯補給に対
しては必ずしも充分ではなかった。
また、加圧ピンの加圧方向がプランジャチップの加圧
方向と逆であり、加圧ピンの作用でプランジャチップが
後退し、その結果、金型キャビティ内に作用する加圧力
が小さくなり、加圧効果を減じていた。
更に、ビスケットのゲート入口部は厚肉で、溶湯の冷
却凝固に時間がかかり、鋳造時間が長くなっていた。
図８に示すような装置を用いて鋳造する場合、溶湯を
キャビティ26に充填するゲート27の中央内部、すなわ
ち、図８において64として示すビスケットの部分は肉厚
が厚いために、鋳造時に溶湯から放出される熱量が多
く、また、上面が平面となっているプランジャチップ11
と溶湯が接している表面積が小さいので、ビスケットの
冷却凝固の時間が長くなり、鋳造のサイクルタイムが長
くなって生産性が悪かった。
溶湯をキャビティ26に鋳込充填したら金型からの冷却
により溶湯の外側が早急に凝固収縮し、キャビティ26内
の鋳造品の表面にクラックが発生し、内部の溶湯がクラ
ック部から外に出てくる。例えば、アルミニウム合金の
場合は、Siは融点が低いので外に出易く、偏析が生じ、
強度が低下する。したがって、本来は、鋳込が終了した
ら直ちに加圧ピン28を作用させて押湯動作に入りたい
が、鋳込終了後、加圧ピン28をすぐに前進させると、鋳
込側の溶湯がまだ液状になっていて加圧ピン28の作用で
プランジャチップ11が押戻され、充分な押湯作用が得ら
れないので、鋳込終了後、３〜５秒経過して加圧ピン28
を作動させていた。
そして、従来は、自動車用のホイールの場合、ホイー
ルの大きさ、形状によって幾分異なるが、通常、ビスケ
ットの冷却に22〜25秒を要し、全体のサイクルタイムと
して例えば52〜55秒を要していた。
溶湯の冷却時間を短縮し、生産性を向上させるために
は、ビスケットの体積をできるだけ小さくしてその放出
熱を少なくするとともに、プランジャチップの冷却能力
ないし熱吸収能力を増加させる必要がある。また、プラ
ンジャチップの寿命を長くするためには、プランジャチ
ップに発生する熱応力をできるだけ小さくする必要があ
る。
一方、実公平８−4198号公報に示されているものにお
いては、鋳込プランジャ内にインナプランジャとも言う
べきセンタープランジャが組込まれており、このセンタ
ープランジャの作用でスクイズすることを狙っているよ
うであるが、これではセンタープランジャの前進ストロ
ークを比較的に多く取らないと良いスクイズ効果を得る
ことができない。
また、これでは、ビスケットの冷却のことは何ら考慮
されていない。
また、これでは、センタープランジャでビスケットを
センターゲートの所で切断はできるが、この場合、ビス
ケットの取出が難しくなり、別の動作を必要とする。
すなわち、ビスケットを取出す場合は、キャビティ内
に溶湯が鋳込まれて鋳造品が有る状態で、まず、上の移
動金型とともに下の移動金型を同時に持上げて、その下
の固定金型から比較的に遠く離した後、鋳込プランジャ
を上昇させて、ビスケットを鋳込スリーブ内から上に突
出す必要がある。勿論、鋳造品をキャビティ内から取出
すためには、下の移動金型を途中で停止させた状態で、
上の移動金型のみを更に上昇させる必要があり、動作が
複雑となり、かつ、サイクルタイムも長くなる。
また、実公平８−4198号公報のものでは、センタープ
ランジャ径とセンターゲート径とはほぼ同じ径でなけれ
ばならない。
ところが、センタープランジャはダイカストマシンに
設置され、センターゲートは金型のデザインで決まるの
で、金型のゲート径が変わる毎にセンタープランジャを
取換える必要があり、極めて不便である。
なお、良質な強度の強いアルミニューム合金の鋳造品
を作るためには、溶湯を金型キャビティ内に充填完了
後、溶湯の凝固収縮によって発生するひけ巣を防止する
ために、充分な体積の溶湯を高圧で有効に補充し、製品
の不良の原因となる鋳込スリーブに注湯された溶湯の表
面にある酸化膜や鋳込スリーブの内面で冷却されて発生
するチル層の製品への混入を防止するとともに、製品お
よびビスケットの取出を容易に行う必要がある。
また、特開平１−138051号公報に示されているもの
も、固定金型側にスクイズプランジャと呼ぶ加圧ピンを
有する他は、実公平８−4198号公報のものとほぼ同様な
構造および製品とビスケットの取出動作になっているの
で、実公平８−4198号公報のものとほぼ同様な問題点を
有している。
また、特開平１−138051号公報に示されているもので
は、加圧ピンはインナプランジャによる押湯作用が不充
分なときに補助的に設けて少し下降させるものであり、
これで製品の中央部に鋳抜穴を明けることはできない。
なお、アルミホイールを鋳造する場合、加圧ピンの作
動で製品の中央部に鋳抜穴を明けることができれば、そ
の後の工程でいろいろな効果が得られる。すなわち、水
冷による熱処理時に冷却速度が速くなり、冷却効果が向
上し材料強度が増強されたり、機械加工時間が短縮され
たりする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、このような課題を解決するために行ったも
ので、第１の方法の発明では、下側の固定金型と、上側
の可動金型と、内部に鋳込プランジャを有する縦の鋳込
スリーブを固定金型の下側の鋳込口に着脱自在に取付け
た鋳込装置と、固定金型内の鋳込口の上側に鋳込口と同
芯に設けた鋳込口より小径の縦のゲートで、下側が最大
直径部で上側に最小直径部を有する裁頭円錐形状のゲー
トと、ゲートの最小直径よりもわずかに小径で可動金型
の下面からゲートの少なくとも最小直径部内まで下降可
能に設けた内部冷却型の加圧ピンとを有し、鋳込プラン
ジャをアウタプランジャとアウタプランジャの軸芯部に
設けてゲート内まで挿入する内部冷却型のインナプラン
ジャとで構成した竪型ダイカスト装置を用い、 鋳込プランジャを前進させて溶湯を鋳込口からゲート
を通して金型キャビティ内に鋳込んで充填させたら、イ
ンナプランジャをアウタプランジャから突出させゲート
内の最小直径部の下まで挿入させて押湯作用を行わせ、 次に、加圧ピンをゲート内の最小直径部付近まで下降
させて再度押湯作用を行わせ、キャビティ内の成形品や
ビスケットが凝固したら鋳込スリーブと鋳込プランジャ
を下降させ、加圧ピンを更に下降させてゲートの内面と
加圧ピンの外周面間でビスケットを成形品から切断して
落下させるようにした。
キャビティ内への溶湯の鋳込充填が終了したら、すぐ
にインナプランジャの前進を開始し、インナプランジャ
の前進が終了したら、直ちに加圧ピンを下降させ始め
る。
また、第２の方法の発明では、鋳込プランジャをアウ
タプランジャとアウタプランジャの軸芯部に設けゲート
内まで挿入する常時アウタプランジャから突出している
内部冷却型のインナプランジャとで構成した竪型ダイカ
スト装置を用い、 鋳込プランジャを前進させて溶湯を鋳込口からゲート
を通して金型キャビティ内に鋳込んで充填させ、この
時、アウタプランジャから突出しているインナプランジ
ャをゲート内の最小直径部の下まで挿入させるようにし
た。
本発明においては、加圧ピンとインナプランジャの内
部の冷却媒体通路に冷却媒体を通し、成形品のハブ部と
ビスケット部の溶湯の冷却を行い、冷却時間を短くする
ようにした。
また、第１の装置の発明では、下側の固定金型と、上
側の可動金型と、内部に鋳込プランジャを有する縦の鋳
込スリーブを固定金型の下側の鋳込口に着脱自在に取付
けた鋳込装置と、固定金型内の鋳込口の上側に鋳込口と
同芯に設けた鋳込口より小径の縦のゲートで下側が最大
直径部で上側に最小直径部を有する裁頭円錐形状のゲー
トと、ゲートの最小直径よりもわずかに小径で可動金型
の下面からゲートの少なくとも最小直径部内まで下降可
能に設けた加圧ピンとを有する竪型ダイカスト装置にお
いて、 鋳込プランジャをアウタプランジャとアウタプランジ
ャの軸芯部に摺動自在に設けたインナプランジャとで構
成し、インナプランジャはゲートの最大直径よりも小径
で、鋳込後にアウタプランジャの上面から突出させてゲ
ート内まで挿入可能に設け、かつ、インナプランジャと
アウタプランジャと加圧ピンの内部にそれぞれ冷却媒体
通路を設けた。
第２の装置の発明では、鋳込プランジャをアウタプラ
ンジャとアウタプランジャの軸芯部に固定して設けたイ
ンナプランジャとで構成し、インナプランジャはゲート
の最小直径よりも大径でゲートの最大直径よりも小径
で、アウタプランジャの上面から突出していて鋳込時に
ゲート内まで挿入可能な突出部を有する構造にした。
また、本発明においては、ゲート内に挿入する部分の
インナプランジャの直径をゲートの入口の最大直径より
10〜30mm小さくした。
また、インナプランジャがゲート内に挿入されてから
数秒後に加圧ピンをゲート内の最小直径部付近まで下降
させ、キャビティ内の成形品やビスケットが凝固する時
間が経過したら鋳込スリーブと鋳込プランジャを下降さ
せ、加圧ピンを更に下降させる作動指令装置を設けた。
［効果］ 本発明においては、請求の範囲に記載したようにした
ので、次のような効果が得られる。
（１）鋳込スリーブよりも小径のゲートを設けることに
より、溶湯充填時に溶湯表面の酸化物のキャビティへの
流入を少なくし、鋳込スリーブの内壁で発生した凝固チ
ル層のキャビティへの流入を防止して製品内の異物を少
なくし、鋳造製品の不良を少なくすることができる。
（２）上金型である可動金型側の加圧ピンに加えて、鋳
込プランジャにアキュラッドピンとも呼ぶインナプラン
ジャを設けることにより、凝固収縮時に充分な体積の溶
湯を補給すると共に、ピン加圧を有効に作用させること
によって、緻密な組織の強度のある鋳造製品を得ること
ができる。
（３）インナプランジャと加圧ピンの冷却効果で、鋳造
のサイクルタイムを短くして、生産性を向上させること
ができる。
（４）可動金型側の加圧ピンによりビスケットの切断を
行い、鋳造製品の後処理工程を容易にすることができ
る。
また、アルミホイールを鋳造する場合、加圧ピンの作
動で鋳造製品の中央部に鋳抜穴を明けることができるの
で、水冷による熱処理時に冷却速度が速くなり、冷却効
果が向上し材料強度が増強し、かつ、機械加工時間が短
縮される。
（５）溶湯の重量を小さくすることができ、したがっ
て、給湯量を少なくすることができる。
特に、本発明においては、アルミホイールを鋳造する
場合、 （６）比較的に大径のインナプランジャを裁頭円錐形状
のゲート内の最小直径部の下まで挿入させて押湯作用を
行わせ、インナプランジャを冷却するようにしたので、
ビスケットの厚肉部が無くなると共に冷却効果が増大
し、ビスケットの冷却時間を15〜18秒に短くすることが
できる。これは、従来のものに比べて、５〜８秒程度短
くすることができることとなり、生産性が良くなる。
なお、鋳込後にインナプランジャをアウタプランジャ
から突出させれば、鋳込側からの押湯効果と冷却効果は
両方とも大きいが、インナプランジャを突出させた状態
でアウタプランジャと一体にしたものを用いれば、冷却
効果の向上が主体となる。
インナプランジャを突出させた状態でアウタプランジ
ャと一体にしたものを用いても、インナプランジャを円
形のゲートの入口径より10〜30mm小さくしておくことに
よって、溶湯をキャビティ内に充填する時に必要な通路
面積を確保しながら、突出部からの冷却による溶湯の冷
却凝固を早くすることができる。
（７）また、本発明を用いれば、ビスケット部の肉厚が
薄くなることとインナプランジャからの冷却作用によ
り、冷却効果が大きくなり、ビスケット部の凝固が早ま
り、かつ、鋳込終了後、加圧ピンを作動させるまでには
インナプランジャを作動させる関係上、多少時間が経過
しており、加圧ピンの加圧力がプランジャチップ側に伝
わらなくなるので、鋳込後にインナプランジャの突出が
終了したら加圧ピンを直ちに突出させることができて、
サイクルタイムをかなり短縮させることができる。
インナプランジャを突出させた状態でアウタプランジ
ャと一体にしたものを用いても、ビスケット部の肉厚が
薄くなることとインナプランジャからの冷却作用によ
り、冷却効果が大きくなり、ビスケット部の凝固が早ま
る関係上、加圧ピンの加圧力がプランジャチップ側に伝
わりにくくなるので、鋳込後は例えば１秒以内のように
比較的に早く加圧ピンを突出させることができて、サイ
クルタイムを短縮させることができる。
（８）また、本発明においては、インナプランジャは円
形のゲートの入口径より10〜30mm小さくすれば良く、寸
法に幅があり、鋳造するアルミホイールのデザインの関
係で金型の円形のゲート寸法が変わっても、実用的には
インナプランジャを取換えることはなく、共用して用い
ることができるので、非常に便利である。
（９）更に、本発明においては、インナプランジャをビ
スケットに押込むので、ビスケットの重量が軽くなり、
鋳造時の溶湯使用量が、アルミホイールの場合、約0.4k
g程度少なくなり、コストダウンになり、その分の放熱
量が少なくなって金型の温度上昇が少なく、金型の寿命
が長くなり、また、離型剤が少なくなる効果もある。
（10）また、本発明においては、ゲートとインナプラン
ジャの径の間に隙間があり、インナプランジャを後退さ
せても、ビスケットは金型に残り、しかる後、加圧ピン
の作用でビスケットを切断して突落すので、ビスケット
の取出が容易になる。
また、ゲートの内面をゲート入口〜上方に向かって小
径となるテーパ面とすることによって、鋳込時の湯流
れ、鋳込圧の伝達を良好にすると共に、ビスケットの下
方への取出が容易を容易にすることができる。
（11）なお、インナプランジャを突出させた状態でアウ
タプランジャと一体にしたものを用いる場合、アウタプ
ランジャとインナプランジャとを互いに分割して製作し
一体に組立てて形成したものを用いれば、熱応力の発生
は比較的に小さくなり、プランジャの寿命は比較的に長
くなる。
（12）実用上、操作が容易な構造のものを提供できる。
4.図面の簡単な説明 図１は本発明の方法を実施するための装置の第１実施
例を示すもので、鋳込装置が固定金型にドッキングする
直前の状態を示す鋳造機の縦断面図である。
図２は第１実施例においてインナプランジャと加圧ピ
ンが作動している状態を示す縦断面図である。
図3A〜図3Cは第１実施例における溶湯のキャビティ内
への充填前から溶湯充填、インナプランジャ作用までの
作動順序を示す縦断面図である。
図4A,4Bは図3A〜図3Cに続く作動順序を示す縦断面図
である。
図５は本発明の方法を実施するための装置の第２実施
例をアルミホイールの例を用いて示す縦断面図である。
図６は第２実施例のプランジャチップ部の１実施例を
示す縦断面図である。
図７はプランジャチップ部の第３実施例を示す縦断面
図である。
図８は本発明に類した従来のプランジャチップ部の１
例を示す縦断面図である。
5.発明を実施するための最良の形態 ［第１実施例］ 図1,図2,図3A〜図3C,図4Aおよび図4Bは本発明の第１
実施例を示す。
図１は２点鎖線で示した位置で鋳込スリーブに溶湯が
注湯され、図示されていない傾転シリンダにより垂直に
なった鋳込装置が固定金型にドッキングする直前の状態
を示す鋳造機の縦断面図である。型締装置は公知のもの
を使用するので図示されていない。
図２はドッキング、鋳込、インナプランジャ加圧、加
圧ピン加圧の状態を示す鋳造機の縦断面図であり、図3A
〜図3C、図4A、図4Bは溶湯のキャビティ内充填からビス
ケット突落しまでの作動順序図である。
図１、図２において、１は竪型ダイカストマシンない
しは竪型スクイズキャスティングマシンの水平な固定
盤、２は水平状態で上下する可動盤、３はコラム、3aは
コラムナット、４は固定盤１に固定させた固定金型バッ
クアッププレート、５は下金型である固定金型、６は上
金型である可動金型である。
７は固定金型５に対して下方中央部で着脱できるよう
に設けた鋳込スリーブ、８は鋳込スリーブ７と一体に設
けたドッキングフレーム、９は鋳込シリンダ、10は鋳込
シリンダ９の上部に設けて、鋳込スリーブ７とドッキン
グフレーム８を上下動させるためのドッキングシリン
ダ、11は鋳込スリーブ７内に摺動自在に設けたアウタプ
ランジャとも呼ぶプランジャチップ、12は鋳込用のプラ
ンジャ、13はプランジャ継手、14は鋳込シリンダ９のピ
ストンおよびピストンロッドであり、ピストンおよびピ
ストンロッド14の上下動によりプランジャ12とプランジ
ャチップ11を上下動させることができる。
鋳込シリンダ９の底部は傾転軸15によって鋳込シリン
ダ取付板16に回動自在に取付けられており、図示してい
ない傾転装置の作動によって、鋳込シリンダ９と共に鋳
込スリーブ７やプランジャチップ11等を、図１に２点鎖
線で示すように、ラドル17で給湯し易い位置に傾転させ
ることができる。18は鋳込シリンダ取付タイバーであ
る。
プランジャチップ11およびプランジャ12の軸芯部に
は、軸線方向に摺動自在で、先端がプランジャチップ11
から出入りするインナプランジャ19が設けられている。
このインナプランジャ19は従来よりアキュラッドピンと
かセンタープランジャとも呼ばれているものである。
第１実施例では、プランジャチップ11が外側にあるの
で、以後、11をアウタプランジャ、19をインナプランジ
ャと呼ぶ。したがって、アウタプランジャ11とインナプ
ランジャ19で鋳込プランジャが構成される。
鋳込シリンダ９のピストンおよびピストンロッド14の
中の軸芯部には、インナシリンダ20が設けられ、インナ
シリンダ20の中にはインナシリンダ20のピストンおよび
ピストンロッド21が設けられている。
インナプランジャ19の中には、図3A〜図4Bに示すよう
に、冷却水用通路22およびパイプ23を設けて、インナプ
ランジャ19を内部から冷却し得るようにした。24は溶湯
である。
なお、アウタプランジャ11の先端部内部のインナプラ
ンジャ19の貫通部に、例えば、0.05〜1mm程度の幅で、
深さ10mm程度の抜き勾配を持ったリング状の凹部を設け
ておくこともできる。
この凹部を設けておくと、溶湯24を鋳込スリーブ７内
に給湯したとき、溶湯24がこの凹部に入り、早期に凝固
することによって、インナプランジャ19とアウタプラン
ジャ11との隙間に溶湯24が流入することを防ぎ、ピスト
ンリングの役割をさせることができると共に、インナプ
ランジャ19の焼付を防止することもできる。
25は固定金型５の下側中央部に設けた鋳込口で、この
鋳込口25部には、前記したように、鋳込スリーブ７の上
端部がドッキングされる。鋳込口25の内径は鋳込スリー
ブ７の内径と同一であり、鋳込口25の内面の一部までア
ウタプランジャ11が上昇する。
鋳込口25の軸芯部の上側には、鋳込スリーブ７の内径
より小さくて、金型４、５内のキャビティ26に通じた円
形のゲート27が設けてある。
ゲート27の上端部は比較的に小径で、下側はラッパ状
に広がっている。即ち、下側が最大直径部で上側に最小
直径部を有する裁頭円錐形状のゲート27となっている。
インナプランジャ19はゲート27の最小直径よりも大径に
するなど比較的に大径にすることができるので、ゲート
27の入口部分の径はインナプランジャ19の直径より例え
ば10〜30mmのように少し大きくし、インナプランジャ19
がゲート27内まで挿入するようにした。ゲート27とイン
ナプランジャ19の間に隙間を設けたのは、鋳造するアル
ミホイールのデザイン面のデザインが少し位変わって
も、その都度、インナプランジャ19の径を変えなくてす
むようにしたためである。
28は可動金型６の中央部において下方に向かって出し
入れ自在に設けた加圧ピン、29は加圧ピン用シリンダで
あり、加圧ピン28内には、図3A〜図4Bに示すように、冷
却水用通路30およびパイプ31を設け、加圧ピン28を内部
から冷却し得るようにした。
加圧ピン28の直径は、円形ゲート27の最小直径部の内
径よりも、例えば、0.2〜0.5mmのように、わずかに小さ
い径とし、加圧ピン28が下降前進した時は、加圧ピン28
の先端部がゲート27内まで入り得るようにした。
次に、図１〜図4Bを用いて、この作動を説明する。
型締した後、鋳込装置が図１の中で２点鎖線で示す傾
転状態にある時、鋳込スリーブ７に溶湯24が注湯され、
傾転解除で、図１に示すように、垂直になり、鋳込スリ
ーブ７はドッキングフレーム８を介してドッキングシリ
ンダ10によって押上げられ固定金型５の鋳込口25にドッ
キングされる。ドッキングさせた後、鋳込を開始した時
の状態を図3Aに示す。
続いて、アウタプランジャ11、プランジャ12とインナ
プランジャ19は鋳込シリンダ９のピストンおよびピスト
ンロッド14の作用によって同時に上昇し、溶湯24をゲー
ト27を通して金型キャビティ26内に充填し、アウタプラ
ンジャ11とインナプランジャ19からなるプランジャチッ
プで加圧する。この状態を図3Bに示す。
なお、溶湯充填時には、鋳込スリーブ７内の溶湯表面
の外周部の酸化膜と鋳込スリーブ７内面で冷却され形成
されたチル層は、鋳込口25のゲート27入口の外周の天井
部分の隅に残り、ゲート27内には流入せず、製品不良の
原因を排除する。
鋳込シリンダ９の作動圧力の上昇または移動位置を検
知することによって溶湯充填が完了したことを検知した
ら、溶湯充填完了後に溶湯の凝固収縮が始まるので、鋳
込シリンダ９のピストンおよびピストンロッド14に内蔵
されているインナシリンダ20のピストンおよびピストン
ロッド21を直ちに前進させ、インナプランジャ19を直ち
に前進させてゲート27内の最小直径部の下まで突入させ
押湯作動を行わせる。この状態を図3Cに示す。
鋳込口25の外周上部は、鋳込スリーブ７内で凝固した
チル層32が堆積し、また、固定金型５からも冷却される
ので、早く凝固するが、図3Bに示すように、本来、最終
凝固部33となる円形ゲート27の中央部の溶湯24は冷却が
遅く、溶融状態であり、アウタプランジャ11による加圧
方向と同じ方向に作用するインナプランジャ19による加
圧は有効に働き、溶湯24を金型キャビティ26内に補給す
るとともに、金型キャビティ26内を高圧で加圧する。
この場合、インナプランジャ19とアウタプランジャ11
の加圧方向は同一なので、インナプランジャ19による加
圧力はアウタプランジャ11の加圧力を減ずることなく前
進でき、凝固の進んでいない時からインナプランジャ19
による加圧をスタートさせ、その体積を有効に活用し、
更に高い圧力でゲート27を通して金型キャビティ26内を
加圧できるので、緻密な鋳造品を鋳造することができ
る。
また、下側が最大直径部で上側に最小直径部を有する
裁頭円錐形状のゲート27内に例えばゲート27の最小直径
よりも大径のように比較的に大径のインナプランジャ19
をゲート27内まで挿入するので、インナプランジャ19の
前進ストロークは比較的に少なくてすむ。
インナプランジャ19の前進が完了すると、ゲート27の
入口部の溶湯24は下金型である固定金型５とインナプラ
ンジャ19の両方から冷却され、早く冷却される。この場
合、インナプランジャ19の前進によりゲート27の入口部
の溶湯24は断面が円形で薄くなっていて、内部を水冷さ
れているインナプランジャ19によっても冷却されるの
で、ビスケットは早期に冷却凝固される。
そして、引続いて、上金型である可動金型６の加圧ピ
ン28を前進させ、金型キャビティ26への溶湯補給および
加圧を続けて再度押湯作動を行わせる。
その場合、可動金型６の加圧ピン28の先端はゲート27
の上部の最小径部直前ないしは最小径部で停止させる。
この状態を図２および図4Aに示す。
この場合、ゲート27の入口部は冷却されていて、パス
カルの原理はアウタプランジャ11とインナプランジャ19
からなるプランジャチップの表面に殆ど作用することは
なく、プランジャチップを押戻すことはないので、加圧
ピン28を直ちに前進させることができ、鋳造時間を短縮
できる。
なお、インナプランジャ19の前進と加圧ピン28の前進
は両方とも、例えば２〜３秒かけて比較的にゆっくりと
行う。これは、キャビティ26内の溶湯の収縮進行状態に
応じて、時間経過に対する前進位置を予め定めておい
て、設定カーブに倣うように制御すると良い。
金型キャビティ26およびビスケット34の凝固が完了す
ると、アウタプランジャ11とインナプランジャ19を後退
させる。このとき、ゲート27とインナプランジャ19の間
には隙間があるので、アウタプランジャ11とインナプラ
ンジャ19を後退させても、ビスケット34は固定金型５側
に残る。
この状態で、再度、上金型である可動金型６の加圧ピ
ン28を前進させてゲート27の最小径部で金型キャビティ
26内の鋳造品とビスケット34を切断して、ビスケット34
を突落す。この状態を図4Bに示す。
その後、型開を行い、鋳造品の取出を行う。
［第２実施例］ 図５、図６に本発明の第２実施例を示す。
図５、図６において、図１〜図4Bと同じ部分は同じ符
号で示し、その説明は省略する。
図１、図２に示すものは、下金型である固定金型５
と、上金型である可動金型６と、円周方向に４分割した
スライドコア40を用いて自動車のアルミホイールをダイ
カスト鋳造する例を示す。
プランジャチップ41は、同芯のアウタプランジャチッ
プ部42とアウタプランジャチップ部42の上面から常時突
出した突出部43を有するインナプランジャチップ部44と
で構成し、突出部43の外径は円形のゲート27の入口径よ
り小さくした。
ゲート27の内面はゲート27の入口部から上方に向かっ
て小径となるテーパ面45とし、インナプランジャチップ
部44の突出部43の外径をゲート27の入口径より10〜30mm
小さくした。これは、溶湯24をキャビティ26内に充填す
るときに必要な通路面積を有し、ビスケット部の冷却凝
固を早くするためにできるだけ薄くし、ビスケットを加
圧ピン28によって突落すために必要な力を伝えるのに充
分な厚さにしておくためである。
図６に示すものは、互いに分割したインナプランジャ
チップ部44とアウタプランジャチップ部42とを一体に組
立ててプランジャチップ41を形成した。
インナプランジャチップ部44とアウタプランジャチッ
プ部42の内面に冷却水用通路を設けた。
プランジャチップ41を上昇させて溶湯24を金型キャビ
ティ26内に鋳込む時は、インナプランジャチップ部44の
突出部43がゲート27内の奥深くまで入り込むので、押湯
体積はその分だけ小さく、放熱量も少なくなる。
インナプランジャチップ部44とアウタプランジャチッ
プ部42に吸収された熱量はプランジャチップ41内を流れ
る冷却媒体によって持去られ、各プランジャチップ部4
2、44の極度な温度上昇を抑えてビスケット部を冷却す
る。
このとき、突出部43を設けてその内部も冷却すること
により、インナプランジャチップ部44の外表面積および
内部の冷却媒体通路面積は従来のものより大きくなって
いるので、冷却能力が大きく、放熱量が少なくなること
と相まって凝固時間を短縮することができる。
プランジャチップ41を冷却する冷却媒体は、鋳込プラ
ンジャ12の中心に明けられた穴46に通したパイプ23を通
じて供給され、インナプランジャチップ部44の先端内で
噴出し、インナプランジャチップ部44の内周を冷却しな
がら下降し、インナプランジャチップ部44の下部に明け
られた通路48を通ってアウタプランジャチップ部42の内
部に入り、隔壁49を介して内外面を流れ、アウタプラン
ジャチップ部42を冷却する。そして、鋳込プランジャ12
に明けられた通路50から穴46内に流入し、外部に排出さ
れる。
仕切プラグ51は冷却媒体がアウタプランジャチップ部
42に流れるようにした仕切である。矢印は冷却媒体の流
れを示す。
インナプランジャチップ部44とアウタプランジャチッ
プ部42は同芯でそれぞれプランジャ12にねじ込まれてい
取付けられている。そして、その間はパッキン52で冷却
媒体が流れ出さないようにシールされている。
このように、インナプランジャチップ部44とアウタプ
ランジャチップ部42を別体で作り、一体に組立てて用い
れば、各々の熱応力の発生は少なく、疲労破壊までの寿
命は長くなる。
この第２実施例のものにおいては、金型キャビティ26
内に溶湯24を鋳込充填させたら、加圧ピン28を第１実施
例のものと同様に作動させる。
この第２実施例のものでは、ビスケット部34の肉厚が
薄くなることとインナプランジャチップ部44の突出部43
からの冷却作用により、冷却効果が大きくなり、ビスケ
ット部34の凝固が早まる関係上、加圧ピン28の加圧力が
プランジャチップ41側に伝わりにくくなるので、鋳込後
は例えば１秒以内のように比較的に早く加圧ピン28を突
出させることができ、サイクルタイムを短縮させること
ができる。
［第３実施例］ 図７は本発明の他の実施例を示すもので、アウタプラ
ンジャチップ部42と突出部43を有するインナプランジャ
チップ部44を初めから一体にしてプランジャチップ41を
形成したものである。
プランジャチップ41内には、プランジャインサートブ
ロック53やパイプ23等を用いて冷却媒体通路を形成し
た。
充填時においては、アルミニウム合金等の溶湯24の凝
固熱および顕熱の放出が短時間に行われ、冷却媒体によ
る熱吸収能力が不足した場合は、インナプランジャチッ
プ部44の温度は上昇する。一方、凝固が完了すると、溶
湯24からの放熱量は無くなり冷却媒体による内部冷却が
進み、インナプランジャチップ部44の温度は低下する。
この温度変化はアウタプランジャチップ部42に比較して
インナプランジャチップ部44の方が大きい。
したがって、プランジャチップ41のアウタプランジャ
チップ部42とインナプランジャチップ部44が図７に示す
ように完全な一体であると、プランジャチップ41の中で
の温度差が大きくなり、比較的に大きな繰返し熱応力が
発生し、疲労破壊が生じて寿命が短くなる可能性があ
る。その点では、アウタプランジャチップ部42とインナ
プランジャチップ部44が図６に示すように２分割したも
のの方が図７に示したものよりも優れていると言える。
勿論、図７に示すものでも、ビスケット部の体積が減
少すると共に、プランジャチップ41内からの冷却によっ
て、ビスケット部の冷却が早くなる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22D 17/12 B22D 17/22 B22D 17/20

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】下側の固定金型と、上側の可動金型と、内
    部に鋳込プランジャを有する縦の鋳込スリーブを固定金
    型の下側の鋳込口に着脱自在に取付けた鋳込装置と、固
    定金型内の鋳込口の上側に鋳込口と同芯に設けた鋳込口
    より小径の縦のゲートで、下側が最大直径部で上側に最
    小直径部を有する裁頭円錐形状のゲートと、ゲートの最
    小直径よりもわずかに小径で可動金型の下面からゲート
    の少なくとも最小直径部内まで下降可能に設けた内部冷
    却型の加圧ピンとを有し、鋳込プランジャをアウタプラ
    ンジャとアウタプランジャの軸芯部に設けてゲート内ま
    で挿入する内部冷却型のインナプランジャとで構成した
    竪型ダイカスト装置を用い、 鋳込プランジャを前進させて溶湯を鋳込口からゲートを
    通して金型キャビティ内に鋳込んで充填させたら、イン
    ナプランジャをアウタプランジャから突出させゲート内
    の最小直径部の下まで挿入させて押湯作用を行わせ、 次に、加圧ピンをゲート内の最小直径部付近まで下降さ
    せて再度押湯作用を行わせ、キャビティ内の成形品やビ
    スケットが凝固したら鋳込スリーブと鋳込プランジャを
    下降させ、加圧ピンを更に下降させてゲートの内面と加
    圧ピンの外周面間でビスケットを成形品から切断して落
    下させるようにした竪型ダイカスト法。
  2. 【請求項２】金型キャビティ内への溶湯の鋳込充填が終
    了したら、すぐにインナプランジャの前進を開始し、イ
    ンナプランジャの前進が終了したら、直ちに加圧ピンを
    下降させ始めるようにした請求項１記載の竪型ダイカス
    ト法。
  3. 【請求項３】下側の固定金型と、上側の可動金型と、内
    部に鋳込プランジャを有する縦の鋳込スリーブを固定金
    型の下側の鋳込口に着脱自在に取付けた鋳込装置と、固
    定金型内の鋳込口の上側に鋳込口と同芯に設けた鋳込口
    より小径の縦のゲートで、下側が最大直径部で上側に最
    小直径部を有する裁頭円錐形状のゲートと、ゲートの最
    小直径よりもわずかに小径で可動金型の下面からゲート
    の少なくとも最小直径部内まで下降可能に設けた内部冷
    却型の加圧ピンとを有し、鋳込プランジャをアウタプラ
    ンジャとアウタプランジャの軸芯部に設けゲート内まで
    挿入する常時アウタプランジャから突出している内部冷
    却型のインナプランジャとで構成した竪型ダイカスト装
    置を用い、 鋳込プランジャを前進させて溶湯を鋳込口からゲートを
    通して金型キャビティ内に鋳込んで充填させ、この時、
    アウタプランジャから突出しているインナプランジャを
    ゲート内の最小直径部の下まで挿入させ、 次に、若干秒後に加圧ピンをゲート内の最小直径部付近
    まで下降させて押湯作用を行わせ、キャビティ内の成形
    品やビスケットが凝固したら鋳込スリーブと鋳込プラン
    ジャを下降させ、加圧ピンを更に下降させてゲートの内
    面と加圧ピンの外周面間でビスケットを成形品から切断
    して落下させるようにした竪型ダイカスト法。
  4. 【請求項４】鋳込プランジャとして互いに分割したイン
    ナプランジャ部とアウタプランジャ部とを一体に組立て
    て形成したものを用いた請求項３記載の竪型ダイカスト
    法。
  5. 【請求項５】加圧ピンとインナプランジャの内部の冷却
    媒体通路に冷却媒体を流し、成形品のハブ部とビスケッ
    ト部の溶湯の冷却を行い、冷却時間を短くするようにし
    た請求項１ないし請求項４記載の竪型ダイカスト法。
  6. 【請求項６】インナプランジャの直径をゲートの入口の
    最大直径より10〜30mm小さくした装置を用いてダイカス
    トするようにした請求項１ないし請求項５記載の竪型ダ
    イカスト法。
  7. 【請求項７】下側の固定金型と、上側の可動金型と、内
    部に鋳込プランジャを有する縦の鋳込スリーブを固定金
    型の下側の鋳込口に着脱自在に取付けた鋳込装置と、固
    定金型内の鋳込口の上側に鋳込口と同芯に設けた鋳込口
    より小径の縦のゲートで下側が最大直径部で上側に最小
    直径部を有する裁頭円錐形状のゲートと、ゲートの最小
    直径よりもわずかに小径で可動金型の下面からゲートの
    少なくとも最小直径部内まで下降可能に設けた加圧ピン
    とを有する竪型ダイカスト装置において、 鋳込プランジャをアウタプランジャとアウタプランジャ
    の軸芯部に摺動自在に設けたインナプランジャとで構成
    し、インナプランジャはゲートの最大直径よりも小径
    で、鋳込後にアウタプランジャの上面から突出させてゲ
    ート内まで挿入可能に設け、かつ、インナプランジャと
    アウタプランジャと加圧ピンの内部にそれぞれ冷却媒体
    通路を設けた竪型ダイカスト装置。
  8. 【請求項８】インナプランジャをゲートの最小直径より
    も大径で、ゲートの最大直径よりも小径でとした請求項
    ７記載の竪型ダイカスト装置。
  9. 【請求項９】下側の固定金型と、上側の可動金型と、内
    部に鋳込プランジャを有する縦の鋳込スリーブを固定金
    型の下側の鋳込口に着脱自在に取付けた鋳込装置と、固
    定金型内の鋳込口の上側に鋳込口と同芯に設けた鋳込口
    より小径の縦のゲートで下側が最大直径部で上側に最小
    直径部を有する裁頭円錐形状のゲートと、ゲートの最小
    直径よりもわずかに小径で可動金型の下面からゲートの
    少なくとも最小直径部内まで下降可能に設けた加圧ピン
    とを有する竪型ダイカスト装置において、 鋳込プランジャをアウタプランジャとアウタプランジャ
    の軸芯部に固定して設けたインナプランジャとで構成
    し、インナプランジャはゲートの最大直径よりも小径
    で、アウタプランジャの上面から突出していて鋳込時に
    ゲート内まで挿入可能な突出部を有し、かつ、インナプ
    ランジャとアウタプランジャと加圧ピンの内部にそれぞ
    れ冷却媒体通路を設けた竪型ダイカスト装置。
  10. 【請求項１０】互いに分割したインナプランジャ部とア
    ウタプランジャ部とを一体に組立てて鋳込プランジャを
    形成した請求項９記載の竪型ダイカスト装置。
  11. 【請求項１１】ゲートの内面をゲートの上方に向かって
    小径となるテーパ面とし、ゲート内に挿入する部分のイ
    ンナプランジャの直径をゲートの入口の最大直径より10
    〜30mm小さくした請求項７ないし請求項10記載の竪型ダ
    イカスト装置。
  12. 【請求項１２】インナプランジャがゲート内に挿入され
    てからすぐにまたは若干秒後に加圧ピンをゲート内の最
    小直径部付近まで下降させる作動指令装置を有する請求
    項７または請求項９記載の竪型ダイカスト装置。
  13. 【請求項１３】インナプランジャがゲート内に挿入され
    てからすぐにまたは若干秒後に加圧ピンをゲート内の最
    小直径部付近まで下降させ、キャビティ内の成形品やビ
    スケットが凝固する時間が経過したら鋳込スリーブと鋳
    込プランジャを下降させ、加圧ピンを更に下降させる作
    動指令装置を設けた請求項７または請求項９記載の竪型
    ダイカスト装置。
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