JP3281230B2 - ダイカスト用ノズル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属のスプル
ーレス射出成形のためのダイカスト用ノズル装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図９はダイカスト成形装置の一般的な構
造を示す断面図である。図９において、ダイカスト機械
の機械ノズル４及び金型７は、水平に対して、約１０度
の傾きを持っており、更に、機械ノズル４の溶湯射出部
４ａが溶解炉１内の溶融金属（溶湯９）の溶湯面９ａの
高さより高い位置に配置されており、溶湯射出部４ａか
らの湯だれを防止する構造になっている。

【０００３】このダイカスト成形装置により製品を成形
する場合には、はじめに、溶解炉１内で溶かされた溶湯
９を、スリーブ２の中で往復運動するプランジャー３で
送り出し、機械ノズル４内を通過させて金型７内に射出
する。この金型７は固定型７ａと可動型７ｂとからな
り、機械ノズル４から射出された溶湯は固定型７ａ内の
スプルーブッシュ６を通過し、固定型７ａと可動型７ｂ
で形成された製品成形部８’に供給される。この製品成
形部８’に供給された溶湯は金型７により冷却され凝固
する。その後、可動型７ｂを矢印Ａの方向に動かして金
型７を開き、図１０に示すような製品部８ａ、ランナー
部８ｂ、スプルー部８ｃとが一体となった成形品８を取
り出す。

【０００４】上記ダイカスト成形装置におけるスプルー
ブッシュ６は、図９及び図１１に示すように、外周部を
循環する冷却水３１により冷却されていて、金型７が開
いたときの冷却不足によるスプルー部８ｃの中途切断を
防止するように構成されていた。一方、機械ノズル４
は、溶湯が機械ノズル４内で凝固しないように外周部が
機械ノズルヒーター５により加熱されていた。また、こ
の機械ノズル４の射出部４ａは、溶湯が漏れないように
スプルーブッシュ６の機械ノズルタッチ部６ａに押し当
てられた状態にセットされているものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例において、
機械ノズル４から射出される溶湯は冷却されたスプルー
ブッシュ６を通過する際に熱を奪われ、金型７の製品成
形部８’に到達するまでにかなり低い温度となってしま
う。このため、製品成形部８’の微細な部分、極薄部分
には非常に充填しにくくなり、充填不足が発生すること
が多いという課題があった。

【０００６】また、上記従来例におけるスプルーブッシ
ュ６は常に冷却されているため、スプルーブッシュ６と
常に接触している機械ノズル４の溶湯射出部４ａの温度
が低下し、溶湯が凝固し易くなり、ノズル詰まりの原因
となるという課題もあった。尚、このノズル詰まりを防
止するため、機械ノズル４から射出される溶湯の温度を
高く設定することも考えられるが、溶湯の温度をあまり
高く保つと、ノズルの溶損、金型の溶湯充填部の肌荒
れ、溶湯のドロスの発生の原因となり、好ましいもので
はなかった。

【０００７】本発明は、上記従来例の課題に鑑みなされ
たもので、その目的は、射出された溶湯の温度を下げる
ことなく金型の製品成形部に供給することにより、充填
不足及びノズル詰まりをなくしたダイカスト用ノズル装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明におけるダイカス
ト用ノズル装置においては、ノズル本体の溶湯射出部の
外周部と金型の間に、断熱リングが設けられている。ま
た、ノズル本体と断熱リング、断熱リングと金型の嵌合
は、室温時も成形時の温度上昇時も常に隙間嵌めとなっ
ていて、断熱リングの破損を防止する構造となってい
る。更に、ノズル本体と断熱リングの間には、溶湯の通
過を防止するため、圧縮可能な耐熱ガスケットが設けら
れている。また、ノズル本体の溶湯の流入口付近の外周
部と金型の間には、断熱材料を用いたガイドリングを設
けており、ノズル本体の半径方向の移動と長手方向の大
きな移動を防止する構造となっている。また、ノズル本
体と金型は断熱材料を介して配設され、直接接触するこ
とがないようになっていて、ノズル本体と金型の断熱を
確実なものとしている。更に、ノズル本体は、断熱リン
グ、耐熱ガスケットを介して機械ノズルにより金型に押
しつけられている。この機械ノズルがノズル本体を押し
ている荷重は、溶湯が、ノズル本体と機械ノズルの接触
部を通過できない荷重となっている。また、断熱リング
はこの圧縮荷重により破損することがない材料で構成さ
れている。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明におけるダイカスト用ノズ
ル装置のノズル本体は、機械ノズルとの接触により機械
ノズルから熱供給され、かつ金型と断熱されている。こ
のため、ノズル本体はホットノズルとなり、従来例のよ
うなスプルーブッシュによる溶湯の温度低下がなくな
り、金型の製品成形部の微細な形状部及び極薄部への溶
湯の充填が容易になり、充填不足がなくなる。

【００１０】特に、ノズル本体と金型の間に溶湯が流入
すると、溶湯を介して熱がノズル本体から金型に逃げ、
ノズル本体をダイカスト成形に適した温度に保つことが
できなくなるため、このようなノズル本体と金型の間へ
の溶湯の流入を確実に防ぐことが必要である。このた
め、本発明においては、後述するように、断熱リングと
ガイドリング及び、耐熱ガスケットの圧縮により、金型
とノズル本体の間へ溶湯が流入することを防止してお
り、これにより確実に断熱している。

【００１１】即ち、金型とノズル本体の間への溶湯の流
入防止は次のようにして行われる。金型に配設されたノ
ズル本体は、これにノズルタッチする機械ノズルにより
押圧され、このときに耐熱ガスケットと断熱リングがノ
ズル本体と金型との間で押圧される。これにより、耐熱
ガスケットが圧縮され、金型とノズル本体の間に溶湯が
流入することを防止している。また、ノズル本体が機械
ノズルにノズルタッチしていると、機械ノズルからノズ
ル本体に熱が伝わり、ノズル本体は加熱される。この結
果、ノズル本体の溶湯射出部は、機械ノズルとほとんど
等しい温度、即ち、ダイカスト成形に適した温度にな
る。この温度上昇により、ノズル本体は膨張し、更に断
熱リングを強く押圧する。これにより、耐熱ガスケット
も更に圧縮されて、より確実に溶湯の流入を防止するこ
とが可能となる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明のダイカスト用ノズル装置を金
型２２に組み込み、ダイカスト機械に取り付けた状態を
示す断面図であり、図２は図１に示すダイカスト用ノズ
ル装置の詳細な構成を示す要部拡大断面図、図３は図２
に示すダイカスト用ノズル装置がノズルタッチしていな
い状態を示す要部拡大断面図である。

【００１３】図１及び図２に示すように、金型２２の固
定型２２ａには略円筒形の取付穴２２ｃが設けられてお
り、この取付穴２２ｃ内にノズル本体１１が収容されて
いる。このノズル本体１１は、耐熱鋼又は耐熱鋼よりも
熱伝導率の高い、例えば熱伝導率０．２５ｃａｌ／ｓｅ
ｃ・ｃｍ・℃以上のタングステン合金からなるもので、
略円筒形をなし、その先端部１１ａ付近の外周と機械ノ
ズルタッチ部１１ｃ付近の外周にそれぞれ段部１１ｄ、
１１ｅを有する。即ち、このノズル本体１１の中央部１
１ｂは、先端部１１ａと機械ノズルタッチ部１１ｃの近
傍よりも直径が大きくなるように設定されている。

【００１４】断熱リング１２は、セラミックなどの耐熱
性の良い熱伝導率の低い材料で、しかも押圧に耐え得る
機械的強度を持った材料で形成されている。この断熱リ
ング１２は、取付穴２２ｃの流出側開口部２２ｄに適合
する径小部１２ａと、流出側開口部２２ｄの内側に設け
られた段部２２ｅに当接する径大部１２ｂと、この径大
部１２ｂの端面に設けられた環状の凹部１２ｃと、から
構成されている。また、この断熱リング１２の内径は、
ノズル本体１１の先端部１１ａに外嵌可能に設定されて
いる。この断熱リング１２は、図２等に示すように、そ
の径小部１２ａが固定型２２ａの取付穴２２ｃの流出側
開口部２２ｄに嵌合し、また、径大部１２ｂが取付穴２
２ｃの段部２２ｅとノズル本体１１の段部１１ｄとの間
に挟まれるように設置されている。

【００１５】耐熱ガスケット１４は、ある程度耐熱性の
ある金や銅等の柔らかい材料、ステンレスＯリング等の
金属Ｏリング、ステンレスＣリング等の金属Ｃリング等
からなるものであり、断熱リング１２の凹部１２ｃ内に
収めることが可能な大きさで、図３に示すように、押圧
されていない状態でわずかに凹部１２ｃから突出する厚
みを有するように形成されている。

【００１６】ガイドリング１３は耐熱性を有し、ノズル
本体１１に外嵌され、その段部１１ｅに係止して位置決
めされるものであり、その外周が取付穴２２ｃの内面に
当接してノズル本体１１を支えて、その機械ノズルタッ
チ部１１ｃを適正な位置に位置決めするものである。
尚、このガイドリング１３は取付穴２２ｃ内を軸方向に
摺動可能な状態で取付穴２２ｃ内に嵌め込まれている。

【００１７】バックプレート１５は、ノズル本体１１及
びガイドリング１３が取付穴２２ｃから脱落することを
防ぐため、固定型２２ａの端面にネジ１６で固定されて
いるものである。このバックプレート１５には、ノズル
本体１１の機械ノズルタッチ部１１ｃの外径よりもわず
かに大きい穴１５ａが設けられており、この穴１５ａか
らノズル本体１１の機械ノズルタッチ部１１ｃがわずか
に突出するように設定されている。

【００１８】図３に示すように、ノズル本体１１の機械
ノズルタッチ部１１ｃが機械ノズルにタッチしていない
状態においては、耐熱ガスケット１４は押圧されておら
ず、圧縮されていない状態となっている。ここで、図１
及び図２に示すように、ノズル本体１１の機械ノズルタ
ッチ部１１ｃに機械ノズルがノズルタッチし、更に、機
械ノズルによりノズル本体１１が押圧されると、耐熱ガ
スケット１４は断熱リング１２とノズル本体１１との間
で圧縮され、溶湯が断熱リング１２とノズル本体１１の
隙間を通過できないようにシールする。

【００１９】このような図１及び図２に示す状態におい
て、ダイカスト成形を開始すると、溶湯がノズル本体１
１内を通過し、金型２２の製品成形部１０’に充填され
る。このように金型２２内に充填された溶湯は、冷却さ
れて凝固する。その後、可動型２２ｂが矢印Ａの方向に
動いて金型２２が開くことにより、図４に示すような製
品部１０ａとランナー部１０ｂとが一体となった成形品
１０が取り出される。このときに、ノズル本体１１は機
械ノズルからの熱により加熱されているため、図１０に
示す従来の成形品８のようにスプルー部８ｃは形成され
ない。

【００２０】上記のように、成形品１０が取り出される
と、ノズル本体１１の先端部１１ａの温度はノズル本体
１１の中央部１１ｂの熱により急激に成形可能な適正温
度に回復する。本実施例においては、ノズル本体１１の
先端部１１ａの断面積が中央部１１ｂの断面積よりも十
分小さくなるように設定しているので、先端部１１ａと
中央部１１ｂの熱容量に差が生じ、中央部１１ｂの熱容
量の方が大きいため、先端部１１ａの温度を急激に回復
させることができる。尚、ノズル本体１１に熱伝導率の
良い材料を用いると、更に急激な温度の回復が可能とな
る。

【００２１】尚、金型２２の温度は、溶湯の温度よりも
はるかに低い温度のため、断熱リング１２と金型２２と
の隙間１７には溶湯が奥まで流れ込む前に凝固するた
め、この隙間を小さくしておけば、ガスケット等を用い
なくても流れ込むことはない。

【００２２】図５及び図６はノズル本体１１を加熱する
ための加熱手段としてノズル本体外周部にヒーター１８
を備えたノズル装置を示す要部拡大断面図及び側面図で
ある。このヒーター１８は内部に温度検出部を備えてい
て、ノズル本体１１の温度コントロールを行っている。
１８ａはヒーター１８のリード線であり、温度制御装置
（図示せず）に接続されているものである。このように
ヒーター１８を備えることにより、ノズル本体１１の適
正温度までの温度の上昇を早めることができ、より効率
的な成形が容易となる。即ち、連続して成形する時間を
極めて短くすることが可能になる。また、固定型２２ａ
を厚くすることが必要で、ノズル本体１１を長くせざる
を得ない場合には、ヒーター等の加熱手段を備えること
は特に有効である。更に、融点の高い金属材料のダイカ
ストほどノズル本体に加熱手段を設けることは有効であ
る。

【００２３】図７は図５の実施例においてノズル本体１
１と金型２２の固定型２２ａの間に保護カバー１９を設
けた変更例を示す要部拡大断面図である。このように、
保護カバー１９を設けることで、ノズル本体１１、断熱
リング１２等からなるノズル装置をユニット化しノズル
の取り付けと取り外しを容易としている。尚、この保護
カバー１９は止めネジ２０により固定型２２ａに固定さ
れている。

【００２４】図８は、図７に示す変更例において、耐熱
ガスケット１４、断熱リング１２を介して金型にノズル
本体１１を押圧する手段として皿バネ２１を備えた更な
る変更例を示す要部拡大断面図である。図に示すよう
に、バックプレート１５とガイドリング１３との間に皿
バネ２１を設けることにより、バックプレート１５を保
護カバー１９に取り付ける際に、皿バネ２１が圧縮され
てガイドリング１３を介してノズル本体１１を耐熱ガス
ケット１４の方向に付勢することができる。このため、
ダイカスト機械から金型２２を取り外した後も耐熱ガス
ケット１４が常に押圧されていて、耐熱ガスケット１４
の近辺にある溶湯の凝固した微小片の挟み込みによる耐
熱ガスケット１４の変形を防止することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、従来使用されていたス
プルーブッシュを廃止し、金型から断熱されたホットノ
ズルを用いているので、溶湯の射出がスムーズになり、
微細製品の成形を容易にすることができる。特に、従来
の装置では成形が困難であった極薄製品の成形も容易に
行うことができる。

【００２６】また、従来の装置による小物部品の成形に
おいては、成形品のスプルー部が占める割合が多く、製
品部が占める割合が少なくなり、製品部の品質が不安定
となりがちであるが、本発明によれば、スプルー部がな
くなるため、非常に安定した成形が可能となる。更に、
リターン材もスプルー部の分だけ少なくなり、再溶解の
コストも削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイカスト用ノズル装置を金型に組み
込み、ダイカスト機械に取り付けた状態を示す断面図で
ある。

【図２】図１に示すダイカスト用ノズル装置の詳細な構
成を示す要部拡大断面図である。

【図３】図２に示すダイカスト用ノズル装置がノズルタ
ッチしていない状態を示す要部拡大断面図である。

【図４】図１等に示すダイカスト用ノズル装置にて成形
した成形品を示す側面図である。

【図５】ノズル本体を加熱するための加熱手段としてノ
ズル本体外周部にヒーターを備えたノズル装置を示す要
部拡大断面図である。

【図６】図５に示すダイカスト用ノズル装置の側面図で
ある。

【図７】図５の実施例においてノズル本体と金型の固定
型の間に保護カバーを設けた変更例を示す要部拡大断面
図である。

【図８】図７に示す変更例において、耐熱ガスケット、
断熱リングを介して金型にノズル本体を押圧する手段と
して皿バネを備えた更なる変更例を示す要部拡大断面図
である。

【図９】従来のダイカスト用ノズル装置を示す断面図で
ある。

【図１０】図９に示すダイカスト用ノズル装置にて成形
した成形品を示す側面図である。

【図１１】図９に示すダイカスト用ノズル装置に使用さ
れているスプルーブッシュを示す断面図である。

【符号の説明】

１ 溶解炉 ２ スリーブ ３ プランジャー ４ 機械ノズル ４ａ 溶湯射出部 ５ 機械ノズルヒーター ６ スプルーブッシュ ６ａ 機械ノズルタッチ部 ７、２２ 金型 ７ａ、２２ａ 固定型 ７ｂ、２２ｂ 可動型 ８、１０ 成形品 ８ａ、１０ａ 製品部 ８ｂ、１０ｂ ランナー部 ８ｃ スプルー部 ８’、１０’ 製品成形部 ９ 溶湯 ９ａ 湯面 １１ ノズル本体 １１ａ 先端部 １１ｂ 中央部 １１ｃ 機械ノズルタッチ部 １１ｄ、１１ｅ 段部 １２ 断熱リング １２ａ 径小部 １２ｂ 径大部 １２ｃ 凹部 １３ ガイドリング １４ 断熱ガスケット １５ バックプレート １６ 止めネジ １７ 隙間 １８ ヒーター １８ａ リード線 １９ 保護カバー ２０ 止めネジ ２１ 皿バネ ３１ 冷却水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 17/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル本体と、 金型と前記ノズル本体との断熱を保ち前記金型と前記ノ
   ズル本体に隙間嵌めで嵌合する断熱リングと、 前記金型と前記ノズル本体の断熱と前記金型内の前記ノ
   ズル本体の位置を保つためのガイドリングと、 前記ノズル本体と前記金型の間に溶融金属が流入するこ
   とを防止するための圧縮性の耐熱ガスケットとを有し、 前記ノズル本体がダイカスト機械のノズルにより、前記
   断熱リングと前記耐熱ガスケットを介し、溶融金属が前
   記ノズル本体と前記断熱リング及び前記ノズル本体と前
   記ダイカスト機械のノズルとの接触部を通過できないよ
   うに金型に押しつけられることを可能としたダイカスト
   用ノズル装置。
2. 【請求項２】 前記ノズル本体に温度制御可能な加熱手
   段を設けたことを特徴とする請求項１記載のダイカスト
   用ノズル装置。
3. 【請求項３】 前記ノズル本体に耐熱鋼よりも熱伝導率
   のよい耐熱金属材料を用いたことを特徴とする請求項１
   又は請求項２記載のダイカスト用ノズル装置。
4. 【請求項４】 前記ノズル本体は、その射出部の断面積
   が中央部の断面積よりも小さくなるように形成されてい
   ることを特徴とする請求項１、２又は３記載のダイカス
   ト用ノズル装置。