JP3420040B2 - 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、亜鉛合金やマグネ
シウム合金等の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１１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１１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１２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】上記ダイカスト装置におけるスプルーブッ
シュ６は、図１１及び図１３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。

【０００５】一方、機械ノズル４は、溶湯が機械ノズル
内で凝固しないように外周部が機械ノズルヒータ５によ
り加熱されていた。また、この機械ノズルの射出部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。

【０００６】

【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になってしま
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。

【０００７】また、上記従来技術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
と接触する機械ノズル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
ドロス発生の原因となり、好ましいものではなかった。

【０００８】本発明は、上記従来例の課題に鑑みてなさ
れたもので、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
ズル詰まりを無くしたダイカスト用ノズル装置を提供す
るものである。

【０００９】

【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に
セラミックス等の耐熱性の良い材料でできた耐熱ノズル
チップが設けられており、溶湯の流路を形成している。
また、耐熱ノズルチップと金型の嵌合は、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、断熱ノズ
ルチップの破損を防止する構造となっている。更に、ノ
ズル本体と断熱ノズルチップの間には、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。この耐熱ガスケットは、断熱ノズルチップをノズル
本体に固定する際にそれらの間で圧縮される。また、ノ
ズル本体は、断熱材料を用いたガイドリングを介して金
型に固定されている。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。

【００１０】また、上記ダイカスト用ノズル装置におけ
るノズル本体には、温度制御可能な加熱手段が設けられ
ており、更に、このノズル本体には、耐熱鋼よりも熱伝
導率の高い金属材料が用いられている。

【００１１】

【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。

【００１２】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、断熱ノズルチ
ップ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。

【００１３】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。金型に配設されるノ
ズル本体には、断熱ノズルチップが固定される構造にな
っており、これを固定する際に耐熱ガスケットが断熱ノ
ズルチップとノズル本体との間で圧縮される。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。

【００１４】一方、ノズル本体に温度制御可能な加熱手
段を設けることにより、ノズル本体は、機械ノズルから
の熱供給だけでなく、加熱手段の熱によっても加熱され
るので、急速に最適温度になる。このため、金型取付後
の成形開始までの時間を短縮することができる。このよ
うな加熱手段による加熱は、長いノズル本体を用いる場
合や、融点の高い金属材料を成形する場合には特に有効
である。

【００１５】また、ノズル本体に熱伝導率の良い材料を
用いると、ノズル先端部への熱伝達が短時間で行われ、
この場合にも金型取付後の成形開始時間を短縮すること
ができると共に、成形サイクルの短縮も容易となる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係るダイカスト用
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のノズル
タッチ方向から見た側面図、図４は図２に示すダイカス
ト用ノズル装置の射出方向から見た側面図である。

【００１７】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２２ｄが設けられてお
り、この取付穴２２ｄ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、略円筒形状をなし、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
０．３ｃａｌ／ｓｅｃ・ｃｍ・℃以上のタングステン合
金からなる。また、このノズル本体１１の一方の端部に
ある機械ノズルタッチ部１１ｃ付近の外周には突出部１
１ｄが設けられており、また先端１１ａ側の端面には後
述する耐熱ガスケットに適合する環状の凹部１１ｅが設
けられている。

【００１８】断熱ノズルチップ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、しかも螺合や押
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。この断熱ノズルチップ１２は、取付穴２２ｄの流出
側開口部２２ｃに適合する外径を有し、そのノズルタッ
チ方向の端面１２ａにはノズル本体１１の先端１１ａに
適合する環状の凹部１２ｂが設けられている。この断熱
ノズルチップ１２は、図２に示すように、その凹部１２
ｂの内周に設けられているネジ部１２ｃをノズル本体１
１の先端１１ａの外周に形成されたネジ部１１ｆに螺合
することによりノズル本体１１に固定されている。

【００１９】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、インコネ
ル、ハステロイ等で作られた金属Ｏリング、金属Ｃリン
グ、金属Ｕリング等からなるものであり、ノズル本体１
１の凹部１１ｅ内に収めることが可能な大きさで、押圧
されていない状態でわずかに凹部１１ｅから突出する厚
みを有するように形成されている。この耐熱ガスケット
１４は、前述したように、断熱ノズルチップ１２がノズ
ル本体１１に固定されるときに断熱ノズルチップ１２と
ノズル本体１１との間で圧縮される。このように圧縮さ
れた耐熱ガスケット１４は、溶湯がノズル本体１１と断
熱ノズルチップ１２の隙間を通って金型２２とノズル本
体１１の間に流出するのを防止するように作用する。

【００２０】ガイドリング２３、２４は耐熱性を有し、
ノズル本体１１にその突出部１１ｄを挟むように外嵌さ
れ、ガイドリング２３が取付穴２２ｄ内の段部２２ｅ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
２２ｄ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。

【００２１】バックプレート１５は、ノズル本体１１及
びガイドリング２３、２４が取付穴２２ｄ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１
５ａ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。

【００２２】このような図１及び図２に示す構造からな
るダイカスト用ノズル装置において、ダイカスト成形を
開始すると、溶湯がノズル本体１１内を通過し、金型２
２の製品成形部１０’に充填される。このように金型２
２内に充填された溶湯は、冷却されて凝固する。このと
きに、断熱ノズルチップ１２の先端部１２ｄにある溶湯
も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５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１２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。

【００２３】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の温度は機械ノズル
からの熱供給により急激に成形可能な適正温度に回復す
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。

【００２４】上記ダイカスト成形時に、溶湯が断熱ノズ
ルチップ１２とノズル本体１１との間に流入しようとす
るが、耐熱ガスケット１４が断熱ノズルチップ１２とノ
ズル本体１１との間で圧縮されてその隙間をシールして
いるので、溶湯がノズル本体１１と固定型２２ａとの間
に流入することはない。

【００２５】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、断熱ノズルチップ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
用いなくても溶湯が流れ込むことはない。

【００２６】また、固定型２２ａとノズル本体１１の熱
膨張率の相違は、固定型２２ａの流出側開口部２２ｃと
断熱ノズルチップ１２とが摺動することにより吸収され
る。

【００２７】図６及び図７は、図２に示す実施例におい
て、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１１の外周部にヒーター１８を設けた変更例を
示す要部拡大断面図及び側面図である。このヒーター１
８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。

【００２８】図８は図２に示す実施例における断熱ノズ
ルチップ１２の固定構造を変更した変更例を示す要部拡
大断面図である。このノズル装置における断熱ノズルチ
ップ１２は、そのノズルタッチ方向の端面１２ａの中央
から突出する円筒形状の突出部１２ｅを有し、この突出
部１２ｅの外周にネジ部１２ｆが設けられている。そし
て、この断熱ノズルチップ１２は、そのネジ部１２ｆを
ノズル本体１１の先端部１１ａ中央に設けられている固
定用凹部１１ｇの内周に設けられているネジ部１１ｈに
螺合することによりノズル本体１１に固定されている。
このノズル装置においては、ノズル本体１１の固定用凹
部１１ｇの開口部周縁に環状の凹部１１ｅが設けられて
おり、ここに耐熱ガスケット１４が収められている。こ
のノズル装置においては、断熱ノズルチップ１２がノズ
ル本体１１の外周に大きく回り込んでいないため、固定
型２２ａに設けた取付穴２２ｄを大きくすることなく、
ノズル本体１１の外径を大きくしてその厚みを増し、保
温性を高めることができる。

【００２９】図９及び図１０は図２に示す実施例におけ
る断熱ノズルチップ１２の固定構造を変更した他の変更
例を示す要部拡大断面図及び側面図である。このノズル
装置における断熱ノズルチップ１２は、その端面１２ａ
に浅い位置決め用凹部１２ｇを有し、この位置決め用凹
部１２ｇにノズル本体１１の先端部１１ａが嵌合する。
そして、この断熱ノズルチップ１２は、その貫通穴１２
ｈとこれに連通するノズル本体１１のネジ穴１１ｉにネ
ジ２８を取り付けることにより、ノズル本体１１にネジ
止めされて固定される。この変更例においても、断熱ノ
ズルチップ１２の位置決め用凹部１２ｇの内周にネジ部
を設ける必要がないので、断熱ノズルチップ１２がノズ
ル本体１１の外周に大きく回り込むことがなく、ノズル
本体１１の厚みを増すことができる。

【００３０】

【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。

【００３１】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のノズルタ
ッチ方向の側面図である。

【図４】図２に示すダイカスト用ノズル装置の射出方向
の側面図である。

【図５】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６】図２に示す実施例において、ノズル本体を加熱
するための加熱手段として本体部の外周部にヒーターを
設けた変更例を示す要部拡大断面図である。

【図７】図６に示すダイカスト用ノズル装置の側面図で
ある。

【図８】図２に示す実施例における断熱ノズルチップの
固定構造を変更した変更例を示す要部拡大断面図であ
る。

【図９】図２に示す実施例における断熱ノズルチップの
固定構造を変更した他の変更例を示す要部拡大断面図で
ある。

【図１０】図９に示すダイカスト用ノズル装置の側面図
である。

【図１１】従来のダイカスト用ノズル装置を示す断面図
である。

【図１２】図１１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１３】図１１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 １１ｃ 機械ノズルタッチ部 １１ｄ 突出部 １１ｅ 凹部 １１ｆ ネジ部 １１ｇ 固定用凹部 １１ｈ ネジ部 １１ｉ ネジ穴 １２ 断熱ノズルチップ １２ａ 端面 １２ｂ 凹部 １２ｃ、１２ｆ ネジ部 １２ｅ 突出部 １４ 耐熱ガスケット 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 ２３、２４ ガイドリング 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 (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル本体と、 金型と隙間嵌めで嵌合する断熱ノズルチップと、 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、 前記断熱ノズルチップを前記耐熱ガスケットを圧縮し
   て、前記ノズル本体の溶湯流出側に固定して流路を形成
   し、前記ノズル本体を前記ガイドリングを介して金型に
   固定したことを特徴とする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２記載のダイカスト用ノズル装置。