JP3379688B2 - 低融点金属中子の製造方法 - Google Patents

低融点金属中子の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック製品
を成形する際に使用する低融点金属中子の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】プラスチック製品においては、機能上や
部品の一体化のため、中空部やアンダーカット形状を持
つ場合がある。このような形状を持つプラスチック製品
の一体成形は一般的に困難で、成形に当たってはいろい
ろと工夫がなされている。その1つにロストコアを使う
方法がある。これは製品の中空箇所やアンダーカット部
分と同じ内部形状を持つ低融点合金の中子すなわちロス
トコアを作り、これをプラスチック製品成形用の金型内
にセットして中子の周囲にプラスチック製品を成形し、
後にこのロストコアを溶出して所定形状の製品を得る方
法である。このロストコアはBi、Sn、Pbなどから
なる合金で鋳造によって作られる場合が多い。しかしな
がら大きなプラスチック製品を作ろうとした場合には、
ロストコアも大きくなって重量が非常に重くなり、ハン
ドリングしにくくなったり溶出に時間がかかったりす
る。
【0003】本出願人はこれを改善するため、特開平9
−38761号公報に開示したような低融点金属中子の
製造方法を開発した。該方法はロストコアを中空化して
重量を減らすことを要旨としており、より具体的には、
ヒータ内蔵のルーズピースを金型の天井部に嵌合挿入し
た状態で、保持炉内の低融点金属の溶湯をストークを介
して金型のキャビティに押し上げて鋳造を行なうと共
に、溶湯の充填状態を所定時間維持し、未凝固溶湯が中
央部に残っている状態で溶湯の押し上げ鋳造を解除する
と共に、ルーズピースを金型の天井部から抜き出して未
凝固溶湯を保持炉へ戻すようにしている。なお該製造方
法における保持炉内の圧力パターンを図6(A)に示
す。
【0004】しかし上記方法は、両端を開口した筒状の
ロストコアを鋳造するのには適しているが、一端のみが
開口した袋状の製品を鋳造する場合は、金型キャビティ
内における溶湯の凝固速度の差異により、均一な肉厚の
中空品を鋳造しにくいという問題がある。すなわち図6
(B)に示すように、製品の基端開口部付近の肉厚は薄
くなり、先端部付近の肉厚は厚くなる傾向がある。ロス
トコアの肉厚が均一ならないとプラスチック製品の成形
時に肉厚の薄い部分が成形圧力に耐えられずに変形する
恐れがある。この場合、金型に充填した溶湯の加圧保持
時間を長く取れば製品の基端開口部付近の肉厚を厚くす
ることはできるが、製品の先端部は凝固してしまい、中
空にならない。
【発明が解決しようとする課題】
【0005】本発明はこのような問題点に鑑みて成され
たものであり、一端のみが開口した袋状のロストコアを
鋳造する場合でも均一な肉厚の中空製品が鋳造できる方
法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】本発明は上記課題を解決するため、保持炉
内の低融点金属の溶湯を加圧してストーク中を上昇さ
せ、これを該ストークの上部に配置した金型のキャビテ
イに充填した後、該キャビティ内壁面部の溶湯のみが凝
固した時点で上記加圧を段階的に解除することを要旨と
している。
【0007】
【実施例1】以下、図面に示す本発明の第1の実施例に
ついて説明する。図1は本発明に係る低融点金属中子の
製造方法を実施する低圧鋳造装置の要部縦断図である。
図において、1は密閉された保持炉であり、該保持炉1
内の溶融金属2は図示しない温度検出手段と制御機器に
よって温度制御されるヒータ3により一定の温度に保持
されている。4はストークであり、該ストーク4の下部
は保持炉1内の溶融金属2に浸漬されていると共に上部
は保持炉1を貫通して上方に突出している。該ストーク
4の上方には上型5と下型6とから成る金型7が下ダイ
ベース8上に載置されて配設されており、ストーク4の
上端部は、下ダイベース8の中央開口部を経て上記金型
7の湯口12に圧着連通している。
【0008】上記下ダイベース8上には門形の枠体13
が立設されており、該枠体13の天井部には金型開閉シ
リンダ14が下向きに取り付けられている。該シリンダ
14のピストンロッド15は上ダイベース16を介して
上記上型5に連結しており、該上型5は上記ピストンロ
ッド15の伸縮作動により昇降自在にされている。上記
保持炉1内には図示しない加圧制御装置から配管18を
介して圧縮空気が供給され、該圧縮空気が炉1内を加圧
して溶融金属2をストーク4を通して金型7のキャビテ
ィ19内に押し上げるように成してある。また保持炉1
内へ供給された圧縮空気は、上記配管18を介して炉1
外へ排出されるように成してあり、該圧縮空気の供給・
排出は配管18に取り付けられた圧力制御弁(図示せ
ず)及び三方弁(図示せず)の制御・切り替えによって
成される。
【0009】上記のように構成された装置において、金
型開閉シリンダ14のピストンロッド15が伸長作動し
て金型7が閉じられ、ついで図示しない制御装置により
圧縮気体で炉1内を加圧し、ストーク4を介して上記キ
ャビティ19に溶融金属2を押し上げて充填する。所定
時間加圧を保持した後、キャビティ19に充填された溶
湯2のうち該キャビティ19内壁面部の溶湯2のみが凝
固した時点で上記加圧を一部解除して溶湯ヘッドをキャ
ビティ19の下部レベルまで下げる。この状態で加圧を
保持し、所定時間経過後、溶湯2の加圧を完全に解除し
てキャビティ19内、及びストーク4内の未凝固の金属
2を保持炉1内に戻す。そして製品が金型7内で十分冷
却されたところで該金型7を開いて製品を取り出す。
【0010】より具体的には、低融点金属2( Sn4
3wt%−Bi 57wt%の合金:融点138℃)を
保持炉1内に180℃で保持して、炉1内を圧縮エアで
0.8Kgf/cm2に加圧して型温50℃の金型7に充填し
て50秒加圧してから、加圧を一部解除して加圧力を
0.3Kgf/cm2まで下げ、もう10秒間加圧を保持し
た。その後加圧を完全に解除して未凝固の低融点合金を
炉1内に戻した。該実施例における保持炉1内の圧力パ
ターンを図2に示す。該パターンにおいて、A点は加圧
直前、B点は加圧充填時、C点は加圧一部解除時、D点
は加圧完全解除時をそれぞれ示す。また図3(A)ない
し図3(D)は、該圧力パターンにおける各圧力変換点
に対応する金型キャビティの模式断面を示す。すなわち
図3(A)は加圧前の状態、図3(B)は加圧充填時の
状態、図3(C)は加圧一部解除時の状態、図3(D)
は加圧完全解除時の状態をそれぞれ示す。このようにし
て得られたロストコアの肉厚は4〜8mmで、これを使っ
てプラスチック製品を成形したところ、変形の問題もな
く安定して成形できた。
【0011】
【実施例2】低融点金属2( Sn43wt%−Bi 5
7wt%の合金 :融点138℃)を保持炉1内に18
0℃で保持して、炉1内を圧縮エアで0.8Kgf/cm2
加圧して型温50℃の金型7に充填して50秒加圧して
から、加圧を一部解除して加圧力を0.45Kgf/cm2
で下げ、7秒間加圧を保持した。さらに加圧力を0.3
Kgf/cm2まで下げ、7秒間加圧を保持した。その後加圧
を完全に解除して未凝固の低融点合金を炉1内に戻し
た。該実施例における保持炉1内の圧力パターンを図4
に示す。得られたロストコアの肉厚は4〜7mmで、これ
を使ってプラスチック製品を成形したところ、変形の問
題もなく安定して成形できた。なおこの方法は、ロスト
コアの形状が大きく、湯口近くと湯口から遠い製品上端
部との凝固時間の差が極めて大きい場合に有効である。
【0012】
【実施例3】低融点金属2( Sn43wt%−Bi 5
7wt%の合金 :融点138℃)を保持炉1内に18
0℃で保持して、炉1内を圧縮エアで0.8Kgf/cm2
加圧して型温50℃の金型7に充填して50秒加圧して
から、加圧を一部解除して加圧力を0.3Kgf/cm2まで
15秒かけて連続的に下げた。その後加圧を完全に解除
して未凝固の低融点合金を炉1内に戻した。該実施例に
おける保持炉1内の圧力パターンを図5に示す。なお上
記降圧は、金型キャビティ内での溶湯の凝固に合わせる
ため、下向きの円弧に近いパターンになるよう圧力制御
されている。このようにして得られたロストコアの肉厚
は5〜7mmで、これを使ってプラスチック製品を成形し
たところ、変形の問題もなく安定して成形できた。この
方法によれば、凝固時間の違いを吸収しやすく、肉厚差
を減らすことが可能である。
【0013】
【発明の効果】このような本発明によれば、一端のみが
開口した袋状のロストコアを鋳造する場合でも、均一な
肉厚の中空ロストコアが鋳造でき、プラスチックの成形
も安定する。なお本実施例では鋳造方法は低圧鋳造によ
って行っているが、本発明の効果を妨げなければ、低圧
鋳造のみならず、吸引鋳造やプランジャーによる加圧鋳
造、あるいはその併用でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る低融点金属中子の製造方法を実施
する低圧鋳造装置の要部縦断図である。
【図2】実施例1における保持炉内の圧力パターンであ
る。
【図3(A)】図2の圧力パターンにおける各圧力変換
点に対応する金型キャビティの模式断面図で、加圧前の
状態を示すものである。
【図3(B)】図2の圧力パターンにおける各圧力変換
点に対応する金型キャビティの模式断面図で、加圧充填
時の状態を示すものである。
【図3(C)】図2の圧力パターンにおける各圧力変換
点に対応する金型キャビティの模式断面図で、加圧一部
解除時の状態を示すものである。
【図3(D)】図2の圧力パターンにおける各圧力変換
点に対応する金型キャビティの模式断面図で、加圧完全
解除時の状態を示すものである。
【図4】実施例2における保持炉内の圧力パターンであ
る。
【図5】実施例3における保持炉内の圧力パターンであ
る。
【図6(A)】従来方法における保持炉内の圧力パター
ンである。
【図6(B)】図6(A)の圧力パターンにおける金型
キャビティの模式断面図で、加圧解除時の状態を示すも
のである。
【符号の説明】
1 保持炉 2 溶湯 4 ストーク 7 金型 19 キャビティ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 18/04 B22C 9/10 B22D 18/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 保持炉1内に貯溜される低融点金属の溶
    湯2を加圧してストーク4中を上昇させ、該ストーク4
    上部に配置した金型7のキャビティ19に該溶湯2を充
    填して成形を行なう低融点金属中子の製造方法であっ
    て、 上記キャビティ19に充填された溶湯2のうち該キャビ
    ティ19内壁面部の溶湯2のみが凝固した時点で上記加
    圧を一部解除して溶湯ヘッドを該キャビティ19の下部
    レベルまで下げる工程と、 所定時間経過後に上記加圧を完全に解除する工程と、か
    ら成ることを特徴とする低融点金属中子の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記キャビティ19に充填された溶湯2
    のうち該キャビティ19内壁面部の溶湯2のみが凝固し
    た時点で上記加圧を多段階で解除して、溶湯ヘッドを該
    キャビティ19の下部レベルまで下げることを特徴とす
    る請求項1記載の低融点金属中子の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記キャビティ19に充填された溶湯2
    のうち該キャビティ19内壁面部の溶湯2のみが凝固し
    た時点で上記加圧を該キャビティ19内の溶湯2の凝固
    に合わせて連続的に解除して、溶湯ヘッドを該キャビテ
    ィ19の下部レベルまで下げることを特徴とする請求項
    1記載の低融点金属中子の製造方法。
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