JP3352402B2

JP3352402B2 - ダイカスト用プランジャスリーブ

Info

Publication number: JP3352402B2
Application number: JP25616098A
Authority: JP
Inventors: 明瀬尾; 誠石勝見
Original assignee: 誠石勝見; 明瀬尾
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2002-12-03
Anticipated expiration: 2018-09-10
Also published as: JP2000084653A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はダイカスト鋳造装置
に使用するダイカスト用プランジャスリーブの改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車、通信機器、日用品、カメラなど
の部品製造に用いられているダイカスト鋳造装置の一つ
である横鋳込み型コールドチャンバーダイカスト鋳造装
置は、図８に示すように、ベッド２の上に設けた固定盤
（固定プラテン）３で円筒状のプランジャスリーブ40の
中間部を支持し、このプランジャスリーブ40の先端部
（矢印Ａ側）を固定型（固定ダイス）５ａ内に嵌入し、
この固定型５ａに前方から可動型（可動ダイス）５ｂを
衝合させて、これらの金型５ａ、５ｂの合面に鋳造品の
原形であるキャビテイ10を形成している。

【０００３】更に、図９に示すように、このプランジャ
スリーブ40の固定盤３より突出した後方部分（矢印Ｂ
側）に溶湯を供給するための給湯口40ｂを開口し、この
溶湯をプランジャ穴40ｈに挿入したプランジャ８で押圧
して前記キャビティ10内に射出して鋳造するように構成
されている。そして、このプランジャスリーブ40は、熱
間用工具鋼のＳＫＤ−６１に窒化処理したもので作られ
ていることが多く、図１０に示すように、ダイカスト鋳
造の際に、溶湯を射出するためのプランジャ穴40ｈが中
心に貫通した筒状体40で形成され、前端部に取付け用の
フランジ40ｆを有し、筒状部40ａの後端側の上部に、溶
湯を注湯するための給湯口40ｂがプランジャ穴40ｈに貫
通して開口している。

【０００４】このプランジャスリーブ40は、図９に示す
ように、前方部分40ｃは、アウタースリーブ３ａを介し
て固定盤３に固定支持されるが、給湯口40ｂがある後方
部分40ｄは固定盤３に支持されず、片持梁状態で固定さ
れる。また、ダイカスト鋳造の溶湯となる材料として
は、通常はアルミ合金が使用される。このアルミ合金の
６４０℃〜６５０℃の溶湯を給湯口40ｂからプランジャ
スリーブ40に注湯してから、この給湯口40ｂの後方に待
機している図５に示すプランジャ８のピストン（チッ
プ）８ａをシリンダ７の駆動によりスリーブ40内に前進
させて、溶湯を加圧して固定型５ａのゲートを通じてキ
ャビテイ10内に高速で射出注入している。

【０００５】この時の注湯量は、プランジャスリーブ40
の容量の約40％前後即ち約30％〜50％の充填率であり、
プランジャスリーブ40内に給湯した状態では、断面積の
約半分以下に相当する下部に溶湯が充填される。この溶
湯がプランジャ８で押圧されて、前方部分40ｃにおいて
プランジャスリーブ40内一杯になって加圧されて、金型
５ａ、５ｂのキャビティ10内に射出されるように構成さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このプランジャスリー
ブ40のプランジャ穴40ｈの下側半分は、溶湯を注湯した
時に高温の溶湯が接触し急速に加熱されて高温になるの
で、溶湯によって浸蝕されるという問題がある。そし
て、この浸蝕で凹凸が生じると、この部分は、ピストン
８ａが往復する摺接面であるために、ピストン８ａの往
復摺動を円滑に行なうことが出来なくなり、早期に摩耗
が生じたり、場合によってはカジリ付きが発生して、溶
湯を十分に加圧することができなくなり、鋳造作業に支
障を来たすという問題が生じる。

【０００７】また、このプランジャスリーブ40は窒化処
理した熱間用工具鋼のＳＫＤ−６１等の熱伝導性の良い
金属で形成された場合には、注湯された時に溶湯の熱が
プランジャスリーブ40から熱伝導により逃げて冷却され
るために、プランジャスリーブ40に接触する部分の溶湯
が部分的に急冷されて、局部的に温度の低い溶湯が金型
５ａ、５ｂに供給されるので、ダイカスト製品の品質が
低下するという問題がある。

【０００８】この浸蝕と急冷の問題を解決するために、
プランジャスリーブ全体をセラミック材料で形成したセ
ラミック製プランジャスリーブが提案されている。この
セラミック材料は、耐浸蝕性、耐熱性、耐摩耗性に優れ
ている上に、熱伝導度が低くて溶湯の温度低下が少ない
ので、保温性がよく、又、熱膨張係数が低くて熱変形量
が少ないという性質がある。

【０００９】しかしながら、その反面、全体がセラミッ
ク製のプランジャスリーブは、製造価格が、鋼製プラン
ジャスリーブの５倍〜１０倍となる上に、脆いため取り
扱いを誤るとすぐに破損してしまうという欠点がある。
本発明は、上述の問題を解決するためになされたもので
あり、ダイカスト鋳造装置に使用するプランジャスリー
ブにおいて、プランジャのピストンの摺動往復運動の阻
害要因となる、プランジャスリーブの給湯口の下側部分
の溶湯による浸蝕を防止でき、しかも、注湯した溶湯の
急冷を避けることができて、溶湯を高温のままの好まし
い状態で金型内に充填できて、品質の良いダイカスト製
品を効率的に製造することができる、耐久性に優れ低コ
ストのダイカスト用プランジャスリーブを提供すること
を目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係るダイカスト用プランジャスリーブは、次
のような特徴を有して構成される。

【００１１】中心にプランジャ穴を有する円形の鋼製の
筒状体に後端側の上部を切除して開口部を設け、該開口
部の下部を薄肉に形成して内側の嵌合溝を設け、該嵌合
溝に耐熱及び耐熱磨耗性に優れたセラミック材料で形成
した半円筒状の浸蝕防止部材を嵌入し、前記開口部に給
湯口を有する半円筒状の鋼製の蓋部材を載置し、前記浸
蝕防止部材の後部に沿ってプランジャのピストンの摺動
を妨げない断面Ｕ字型の半リング状のスプリングを、該
Ｕ字型開口部を前記筒状体の軸芯側に向けて配置し、前
記筒状体の下部と前記蓋部材の各後端にプランジャ穴を
有するリング状の鋼製の端部部材を、前記スプリングを
押圧しつつ組付けたことを特徴とする。

【００１２】この構成により、給湯口の下側部分の浸蝕
の激しい部分に耐熱、耐摩耗性に優れたセラミック材料
を設けることができ、プランジャの円滑な摺動往復運動
を長期間維持できる。また、この高価で、壊れやすく取
り扱い難いセラミック部材を、半筒状の小さい部品にし
たので、コストを低く押さえることができ、しかも、金
属製などの従来の取り扱い易いプランジャスリーブで全
体を構成しているので、取り扱いも容易となる。

【００１３】この窒化珪素や酸化アルミニウム等のセラ
ミック材料は、熱膨張係数が低くて熱変形しにくいの
で、プランジャのピストンは温度変化によらず円滑に摺
動できる。また、熱伝導度が低くて保温性がよいので、
溶湯の温度低下が少なく、高温のまま鋳型に注入される
ので、製品の品質が向上する。また、プランジャスリー
ブの筒状体と熱膨張率が異なる浸蝕防止部材を常に前方
に押しつけて、熱膨張差によって浸蝕防止部材の前方に
隙間が発生するのを防止できる。

【００１４】また、浸蝕防止部材を給湯口の下側部分に
簡単に配設し、蓋部材でこの浸蝕防止部材を押さえて容
易に組付けすることができるプランジャスリーブを提供
できる。更に、浸蝕防止部材の後部に熱膨張差によって
発生する隙間量をこのスプリング自体の変形量でカバー
することができ、また、スプリングの断面Ｕ字部分で形
成されるオイル受け溝に潤滑油を溜めて、ピストンの摺
接面を潤滑することができる。

【００１５】また、更に、蝕防止部材の外周側に加熱手
段を設けると、浸蝕防止部材を予熱することができるの
で、注湯時の急激な温度変化を和らげて、浸蝕防止部材
への熱衝撃を緩和でき、寿命を長くすることができる。
そして、この浸蝕防止部材の予熱により、注湯された溶
湯の温度低下をより確実に防ぐことができ、溶湯を高温
のまま金型に供給できるので、ダイカスト製品の品質の
低下を防止できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。本発明に係るプランジャスリーブ４
は、図１の分解組立図に示すように、筒状体41、浸蝕防
止部材42、蓋部材43、スプリング44、端部部材45から構
成される。この筒状体41、蓋部材43、端部部材45は、窒
化処理した熱間用工具鋼のＳＫＤ−６１等の鋼製プラン
ジャスリーブと同じ材料で形成され、浸蝕防止部材42は
窒化珪素や酸化アルミニウム等のセラミック材料で形成
される。また、スプリング44はスプリング用バネ鋼等の
材料で形成される。

【００１７】そして、組立後では、図２に示すように、
その中央に溶湯を射出するためのプランジャ穴４ｈが貫
通して形成され、矢印Ｂ側の後端側の上部には溶湯を注
湯するための給湯口４ｂがプランジャ穴４ｈに貫通して
開口された形状になる。この筒状体41は通常は円筒状で
あり、プランジャ穴４ｈも円形断面で形成されるが、筒
状体41を楕円筒状又は多角形筒状等に形成し、プランジ
ャ穴４ｈを断面が楕円形、又は多角形等の貫通孔で形成
してもよい。また、先端側（Ａ方向側）にフランジ部４
ｆを有し、後端側（Ｂ方向側）の上部は略上半分が切除
されて開口部となっており、この開口部の下部は内側を
削られて薄肉に形成され、この内側部分に半円筒状の浸
蝕防止部材42を嵌入するための嵌合部である嵌合溝41ｃ
が設けられている。

【００１８】また、この筒状体41の下半分の薄肉部の蓋
部材43との接合面に、蓋部材43を被せて係合するための
ボルト49ａ用のネジ穴41ａが、また、下半分の後端部に
は端部部材45を後側から係合するボルト49ｂ用のネジ穴
41ｂが、それぞれ設けられている。そして、浸蝕防止部
材42は、内側をピストン８ａの摺接面とする半円筒状に
形成され、筒状体41の嵌合溝41ｃに配設されて、ピスト
ン８ａの摺接面の一部を形成するように形成される。

【００１９】また、蓋部材43は、断面が半円筒状に形成
され、略中央部に湯口４ｂを開口し、後端部には芯出し
用の溝部43ｃが形成され、更にこの後端部には、端部部
材45を係合するためのボルト49ｂ用のネジ穴43ｂが設け
られる。また、蓋部材43の側方部分には筒状体41との係
合のためのボルト49ａ用のボルト挿通穴43ａが設けられ
ている。なお、この溝部43ｃには、端部部材45を係合す
る時に、芯出し用の段部45ａが挿入される。浸蝕防止部
材42を前方に付勢する弾性部材であるスプリング44は、
断面Ｕ字形で、半リング状に形成され、このＵ字の幅方
向に付勢力が働くように、即ち、Ｕ字の開口部44ａが開
閉するように弾力性を有して形成され、Ｕ字の開口部44
ａを内側に向けて浸蝕防止部材42の後部42ｂに沿って配
置し、Ｕ字の開口部44ａでオイル受け溝を形成する。

【００２０】即ち、この構成により、このスプリング44
のＵ字の開口部44ａがオイル受け溝を兼用し、このＵ字
の開口部44ａにグリース等のピストン８ａの周囲に塗布
される潤滑油が溜まるので、ピストン８ａが摺動する時
の潤滑を旨く行な得る。また、端部部材45は、中央部に
プランジャ穴45ｈを有し、筒状体41と蓋部材43の後端部
の内周面に当接する芯出し用に段部45ａを有するリング
形状に形成される。この段部45ａは筒状体41と蓋部材43
の後端部の内周面に挿入されて当接し、端部部材45のプ
ランジャ穴45ｈが筒状体41のプランジャ穴４ｈと整合す
るように芯出し（位置決め）機能を有して形成される。
また、この端部部材45には、筒状体41と蓋部材43の後端
部に接合するためのボルト49ｂ用のボルト挿通穴45ｂが
設けられる。

【００２１】なお、プランジャスリーブ４の寸法例を上
げると、型締力が２５０トン〜３，５００トン級のダイ
カスト鋳造装置に使用されるプランジャスリーブ４の寸
法は、全長が３００〜１，５００ｍｍ、プランジャ穴４
ｈの径が５０〜１８０ｍｍ程度である。そして、このプ
ランジャスリーブ４の組立は、図１〜図５に示すよう
に、筒状体41の後端側下部の嵌合溝41ｃに浸蝕防止部材
42を嵌合した後に、蓋部材43をこの浸蝕防止部材42の上
面を押さえながら筒状体41に載置してボルト49ａで固定
する。

【００２２】次に、浸蝕防止部材42の後部42ｂに接触さ
せてスプリング44を配置して、浸蝕防止部材42の後部42
ｂを前方（Ａ方向）に付勢し、更に端部部材45を蓋部材
43と筒状体41の後部に当接してボルト49ｂで取り付け
て、図２〜図５の組立状態とする。このプランジャスリ
ーブ４は、次のようなダイカスト鋳造装置に使用され
る。先ず、このプランジャスリーブ４は、図８に示すよ
うな横鋳込み型コールドチャンバーダイカスト鋳造装置
１のベッド２上に設けた固定盤３に支持される。

【００２３】より詳細には、図９に示すように、固定盤
３に設けたアウタースリーブ３ａを介して支持され、こ
のプランジャスリーブ４の前部に固定型５ａに嵌合した
ブッシュ５ｃを接続し、このブッシュ５ｃを経由して既
に衝合している固定型５ａと可動型５ｂとの間に形成し
たキャビティ10に溶湯を注入するように支持される。そ
して、更に、プランジャスリーブ４の後部（矢印Ｂ側）
から、プランジャ穴４ｈに、プランジャ８のピストン
（チップ）８ａを挿入し、シリンダ装置７でプランジャ
スリーブ４の内側を摺動往復移動させて、プランジャス
リーブ４の後部に設けた給湯口４ｂから注入された溶湯
を射出するように配置される。

【００２４】そして、図示しない溶融炉で溶融されたア
ルミ合金等の溶湯を所定量だけプランジャスリーブ４の
後部に設けた給湯口４ｂから供給し、図８に示すシリン
ダ装置７を駆動してプランジャ８の先端のピストン８ａ
で、プランジャスリーブ４内に供給された溶湯を、急速
加圧して固定型５ａと可動型５ｂとの間のキャビティ10
に高速で注入し、このキャビティ10に注入した溶湯が冷
却され固化した後に、可動型５ｂを固定型５ａより離反
させてダイカスト鋳造品を取り出して、鋳造品を製造す
る。

【００２５】以上のような構成のプランジャスリーブ４
によれば、給湯口４ｂからプランジャ穴４ｈに溶湯が注
入された時に、この溶湯を給湯口４ｂの下側部分に設け
た浸蝕に強い窒化珪素等のセラミック材料で形成された
浸蝕防止部材44で受けることができるので、この給湯口
４ｂの下側部分の浸蝕を防止でき、プランジャ８のピス
トン８ａの円滑な摺動往復運動を長期間維持できる。ま
た、窒化珪素等のセラミック材料は、熱膨張係数が低く
て熱変形しにくいので、注湯による温度変化があって
も、ピストン８ａの摺動が阻害されることなく、円滑に
摺動できる。

【００２６】その上、熱伝導度が低くて保温性がよく、
溶湯の温度低下が少ないので、溶湯を高温のまま鋳型に
注入でき、製品の品質を向上できる。更に、窒化珪素等
のセラミック材料は、耐熱性、耐摩耗性に優れているの
で、長期間使用できる。また、浸蝕防止部材42の後部42
ｂ側をスプリング44で常に前方（Ａ方向）に付勢するこ
とができるので、プランジャスリーブ４と浸蝕防止部材
42とのを熱膨張差による隙間が浸蝕防止部材42の前方に
発生するのを防止できる。

【００２７】また、このスプリング44のＵ字の開口部44
ａを内側に向けて浸蝕防止部材42の後部42ｂに沿って配
置しているので、浸蝕防止部材42の後部42ｂ側で、熱膨
張差によって発生する隙間量をこのスプリング44自体の
変形量でカバーすることができ、隙間の発生を防止でき
る。また、スプリング44のＵ字部分に潤滑油を溜めるこ
とができるので、ピストン８ａの摺接面を効率良く潤滑
できる。

【００２８】そして、ダイカスト鋳造装置に組み込まれ
た時のピストン８ａの前端の移動開始位置は図３、図
５、図７等に二点鎖線で示すように、スプリング44のＵ
字部分のオイル受け溝44ａより前方（Ａ方向）に位置す
るので、浸蝕防止部材42の後方のオイル受け溝44ａは、
ピストン８ａの前端に接触しない。そのため、ピストン
８ａはオイル受け溝44ａの影響を受けることなく円滑に
往復摺動することができる。更に、図６、図７に示すよ
うに、浸蝕防止部材42の下部に温度ヒーター47等の加熱
手段を設けて構成することもできる。これらの温度ヒー
ター47等の加熱手段は、筒状体41に穿孔された穴に丸棒
状のカートリッジヒーター47を挿入して形成すると熱効
率がよいが、加工を容易にするために筒状体41の外側に
沿わせて設けてもよい。

【００２９】この加熱手段により、浸蝕防止部材42を予
熱することができるので、注湯時の急激な温度変化を和
らげて、浸蝕防止部材42への熱衝撃を緩和でき、この熱
衝撃に弱いセラミック材料で形成される浸蝕防止部材42
の寿命を長くすることができる。また、加熱手段による
予熱により、供給した溶湯が冷却されるのを防止できる
ため、溶湯を高温のままの好ましい状態で金型５ａ、５
ｂ内に充填でき、品質の良いダイカスト製品を効率的に
製造することができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係るダイカスト用プランジャス
リーブによれば、次のような効果を奏することができ
る。先ず、中心にプランジャ穴を貫通した筒状部の後端
側に注湯用の給湯口を開口し、該給湯口の下側部分のピ
ストンの摺接面を浸蝕防止部材で形成したので、この給
湯口の下側部分の浸蝕を防止できて、プランジャのピス
トンの円滑な摺動往復運動を長期間維持できる。

【００３１】また、この浸蝕防止部材を窒化珪素等のセ
ラミック材料で形成したことにより、熱膨張係数が低く
て熱変形しにくいので、注湯による温度変化があって
も、ピストンの摺動が阻害されることなく、円滑に摺動
できる。その上、耐熱性、耐摩耗性に優れているので、
長期間使用できる。更に、窒化珪素等のセラミック材料
は熱伝導度が低くて保温性がよいために、注湯された溶
湯の温度低下を少なくすることができ、高温のまま鋳型
に注入できるので、製品の品質を向上できる。

【００３２】その上、この高価で、壊れやすく取り扱い
難いセラミック部材を、開口部の下部を薄肉に形成して
内側に設けた嵌合溝に嵌入される薄肉であってかつ半円
筒状の小さい部品にしたので、コストを低く押さえるこ
とができ、しかも、この浸蝕防止部材の外側をカバーす
る部分も含めて鋼製などの従来の取り扱い易いプランジ
ャスリーブで全体を構成しているので、取り扱いも容易
にすることができる。浸蝕防止部材を、プランジャスリ
ーブの給湯口の下側部分に設けた嵌合溝に配置し、浸蝕
防止部材の後部側を前方に付勢するスプリングを介して
端部部材で係止したので、プランジャスリーブの筒状体
を形成する金属と熱膨張率が異なる材質の浸蝕防止部材
を常に前方に押しつけて、熱膨張差がスプリングの伸縮
により吸収されることによって、熱膨張差による浸蝕防
止部材の前方にピストンの往復摺動の障害となる隙間が
発生するのを防止できるとともに、熱膨張差によって浸
蝕防止部材の後部に発生する隙間量もこのスプリング自
体の変形量でカバーすることができる。

【００３３】そして、スプリングを断面Ｕ字形に形成
し、このＵ字の開口部を内側に向けて浸蝕防止部材の後
部に沿って配置し、オイル受け溝を形成することによ
り、スプリングのＵ字部分に潤滑油を溜めることができ
るので、ピストンの摺接面を適切に潤滑できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプランジャスリーブの分解図であ
る。

【図２】図１の組立後のプランジャスリーブの斜視図で
ある。

【図３】図１のプランジャスリーブの後半分の一部断面
を含む正面図である。

【図４】図１のプランジャスリーブの後半分の側面図
で、左側半分は図３のＸ−Ｘ断面図である。

【図５】図１のプランジャスリーブの後半分の平面図で
ある。

【図６】本発明に係る第２の実施の形態のプランジャス
リーブの後半分の一部断面を含む正面図である。

【図７】図６のプランジャスリーブの後半分の側面図
で、左側半分は図３のＸ−Ｘ断面図である。

【図８】ダイカスト鋳造装置を示す概略図である。

【図９】プランジャスリーブの取付け状態を示す断面図
である。

【図１０】従来技術のプランジャスリーブの斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ダイカスト鋳造装置２ベッド３固定盤（固定プラテン）３ａアウター
スリーブ４、４Ａ、40 プランジャスリーブ４ｂ、40ｂ給
湯口４ｃ、40ｃ前方部分４ｄ、40ｄ後
方部分４ｆ、40ｆ固定フランジ４ｈ、40ｈプ
ランジャ穴５ａ固定型５ｂ可動型６可動盤（移動プラテン）７シリンダ装
置８プランジャ８ａピストン
（チップ） 41 筒状体 41ａ、41ｂ、43
ｂネジ穴 41ｃ嵌合溝 42 浸蝕防止部材 42ｂ後部 43 蓋部材 43ａ、45ｂボ
ルト挿通穴 44 スプリング 44ａＵ字の開
口部 45 端部部材 45ａ段部 47 ヒーター 49ａ、49ｂボ
ルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−261507（ＪＰ，Ａ) 特開平９−225615（ＪＰ，Ａ) 実開昭54−15010（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−77653（ＪＰ，Ｕ) 実開平６−70951（ＪＰ，Ｕ) 実開昭60−151663（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 17/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】中心にプランジャ穴を有する円形の鋼製
の筒状体に後端側の上部を切除して開口部を設け、該開
口部の下部を薄肉に形成して内側の嵌合溝を設け、該嵌
合溝に耐熱及び耐熱磨耗性に優れたセラミック材料で形
成した半円筒状の浸蝕防止部材を嵌入し、前記開口部に
給湯口を有する半円筒状の鋼製の蓋部材を載置し、前記
浸蝕防止部材の後部に沿ってプランジャのピストンの摺
動を妨げない断面Ｕ字型の半リング状のスプリングを、
該Ｕ字型開口部を前記筒状体の軸芯側に向けて配置し、
前記筒状体の下部と前記蓋部材の各後端にプランジャ穴
を有するリング状の鋼製の端部部材を、前記スプリング
を押圧しつつ組付けたことを特徴とするダイカスト用プ
ランジャスリーブ。