JP3939791B2

JP3939791B2 - ダイカスト用プランジャーおよびその使用方法

Info

Publication number: JP3939791B2
Application number: JP29838896A
Authority: JP
Inventors: 宏信河井
Original assignee: 有限会社板精工業
Priority date: 1996-11-11
Filing date: 1996-11-11
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2016-11-11
Also published as: JPH10137913A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶湯に圧力を加えて型に押込む鋳造法であるダイカストに用いられるプランジャーおよびその使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカストは、精密な型を使用し、溶湯（溶融金属）を自動または手動でスリーブ内に流し込み、この溶湯にプランジャーチップで圧力を加えて型内に注入し、型の形状の製品を鋳造する方法である。このダイカスト法によれば、精度が高くほとんど機械仕上げの必要がないため、大量生産に適し、自動車、通信機器、日用品、カメラ等の部品製造に広く利用されている。
【０００３】
このようなダイカスト用プランジャーは、溶湯流路となるスリーブ内を摺動するプランジャーチップと、このプランジャーチップ後端にネジ締め結合されたロッドとからなり、油圧等により１回の鋳造ごとにスリーブ内を往復する。このプランジャーチップの材料としては、通常耐熱および耐摩耗性に優れたベリリウム−銅合金あるいは熱間金型用鋼、あるいはその表面に対し円滑な摺動性を有する保護層を形成するために窒化処理や溶射処理等の表面硬化処理を施した材料を用いている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般のダイカスト装置においては、特に連続鋳造において、鋳造回数が所定値を越えると、前述のような耐熱および耐摩耗性に優れた窒化処理ＳＫＤ６１等を用いた場合であっても、スリーブ内を摺動するプランジャーチップの表面が熱や溶湯の影響で荒れたり局部的に摩耗して動きが悪くなる。このような場合、従来は、動きの悪くなったプランジャー全体を取外して廃棄し、新しいプランジャーを装着して鋳造を続けていた。しかしながら、このようにプランジャーチップ表面のみが摩耗したり荒れて使用できなくなった場合に、プランジャー全体を廃棄して新しいものと交換することは、使用可能な金属材料部分が無駄になり、省資源上好ましくなく、また、特にＳＫＤ６１やベリリウム−銅合金は高価であって、これを新たなものと交換することはコスト的にも不利であり経済性の面でも無駄になる。
【０００５】
このような経済性の点を考慮して安価な材料を用いれば、チップ表面の荒れや摩耗が激しくなり、短期間で使用不能となって生産性の低下を来すとともに荒れた状態での使用期間が長くなれば装置全体の劣化となって寿命を短くし製品の品質低下を来す。
【０００６】
本発明は上記従来技術を考慮してなされたものであって、冷却水循環室等を含む複雑で且つ精密加工を要するダイカスト用プランジャーにおいて、素材および加工の無駄をなくし、経済性および省資源の要求に適った構造のダイカスト用プランジャーおよびその使用方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、溶湯流路となるスリーブ内を摺動するプランジャーチップと、このプランジャーチップの後端に結合されたロッドとからなるダイカスト用プランジャーにおいて、前記プランジャーチップは、円筒形状を有するチップ本体と、このチップ本体外周に固定され前記スリーブに対する摺動面を形成する耐熱および耐摩耗性に優れた円筒状リングからなり、この円筒状リングを前記チップ本体に対し交換可能に構成したことを特徴とするダイカスト用プランジャーを提供する。
【０００８】
上記構成によれば、使用によりプランジャーチップ表面が荒れて動きが悪くなった場合、チップ本体はそのまま残し、その表面の円筒状リングのみを交換することができ、材料の無駄な廃棄が防止され省資源に貢献するとともに経済性の点でも有利になる。また、このように円筒状リングのみを交換することにより、このリングのみを耐熱および耐摩耗性に優れた高価な材料で形成することができ、品質低下を来すことなくコストの低減を図ることができる。また、低コストで優れた材料が使用可能となるため、部品交換頻度が減少し生産性が高まるとともに装置の寿命が延び合わせて品質の向上が図られる。
【０００９】
この交換可能な円筒状リングの材料としては、例えば、耐熱性および耐摩耗性に優れた熱間金型用鋼（ＳＫＤ６１）、あるいはさらにこのＳＫＤ６１に溶射または窒化処理等の表面硬化処理を施した材料、あるいはベリリウム−銅合金やサーメット等の複合金属材料、あるいは超硬焼結材、セラミックス材料等の高価な材料を用いることができる。
【００１０】
【実施例】
以下図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施例に係るダイカスト用プランジャーの要部断面構成図であり、図２および図３はそれぞれそのプランジャーチップの背面（後面）図および正面（前面）図である。
【００１２】
このダイカスト用プランジャー１は、プランジャーチップ２とその後端部に結合されるロッド３とからなる。プランジャーチップ２は、円筒形状の側面を有するチップ本体４とその周囲に交換可能に装着された円筒状リング５とにより構成される。チップ本体４の内部には冷却水循環室６が形成され、その入口部内面にネジ４ａが形成される。ロッド３は、その端部に形成されたネジ３ａをチップ本体４のネジ４ａに螺合させてチップ本体４にネジ締め固定される。このとき、チップ本体４の後端部に設けたスパナ掛け７を用いてロッド３はチップ本体４に対し強固にネジ結合される。ロッド３の内部には、前記冷却水循環室６に連通する往復の冷却水通路８が形成されている。
【００１３】
チップ本体４の前端部にはフランジ状頭部９が形成され、その背面側に段差部１０が形成される。この段差部１０に対し、前記円筒状リング５が当接し、リング５がチップ本体４の前方に抜け落ちることが防止される。リング５の後端部側のチップ本体４の外周にはネジ４ｂが形成され、このネジ４ｂにダブルナット形式のナット１２が螺着される。これらのナット１２により、リング５をチップ本体４の段差部１０に押し当てて強固にネジ締め固定する。このとき、適当な工具をナット締め用の穴１３に挿入してナット１２を回転させ強固に締め付ける。これにより、リング５はチップ本体４上に、位置ずれや脱落することなく強固に固定保持される。なお、このナット締め用の穴１３は、ダイカストマシンへの組立て状態では、溶湯が入らないように下向きにして取付けられるように、プランジャーチップの取付け回転角度が調整される。
【００１４】
なお、リング５をチップ本体４に固定する手段として、前述のダブルナット１２による方法に代えて、焼バメ方式あるいはねじ込み方式を用いてもよい。このように、リングをチップ本体に対し、直接固定することにより、チップの中心部と外周部の温度差に基づく熱膨張の差により、リングとチップ本体間にガタが発生することを防止し確実にリングをチップ本体上に固定することができる。
【００１５】
チップ本体４とリング５との間には、相互の回転を防止するために、キー１１が装着される。このキー１１は、図示したように、チップ本体４の後端部側に設けることが望ましい。これは、プランジャー先端部側に設けると、この先端部には最も大きな荷重がかかりキー自体あるいはチップ本体が変形するおそれがあるためである。ただし、熱的あるいは強度的に問題がない場合には、着脱作業性の点からチップ本体４の先端部側のフランジ状頭部９の円周上の裏面に設けてもよい。なお、特に小型のプランジャーチップの場合には、このキーは設けなくてもよい。
【００１６】
また、キー溝を円周上の２分割または３分割あるいは４分割またはそれ以上に分割した位置に設け、リングの円周側面が摩耗したり荒れてきた場合に、キー溝位置を変えることにより、リングの取付け回転角度を変えて同じリングの使用を続けてもよい。すなわち、一般に、プランジャーチップは、熱的影響が大きい溶湯に直接接触する先端部側および溶湯が溜まるスリーブ下側に接触する下面側が大きく摩耗する。このように、チップの先端部側および下面側の偏摩耗が観察された場合に、リングの取付け回転角度を変えることにより、リングの円周側面を均一に摩耗させてリング材料を有効に利用し使用寿命を長くすることができる。この場合、リングの前後方向の挿入の向きを変えれば、さらに使用寿命を延すことができる。
【００１７】
また、キー１１を設けずに、リング５をチップ本体４に対し回転自在に装着することにより、使用中にリングが自然に回転し、その周囲側面の偏摩耗を防止してリング側面の均一な摩耗を図ることもできる。
【００１８】
チップ本体４の材料としては、例えばＳＫＤ６１が用いられ、リング５の材料としては、例えば、耐熱性および耐摩耗性に優れた熱間金型用鋼（ＳＫＤ６１）、あるいはさらにこのＳＫＤ６１に溶射または窒化処理等の表面硬化処理を施した材料、あるいはベリリウム−銅合金やサーメット等の複合金属材料、あるいは超硬焼結材、セラミックス材料等の高価な材料または他の溶射用金属を用いることができる。
【００１９】
なお、溶射用金属は、従来よりチップ表面に溶射又は溶接されていた金属材であり、例えば主成分をＮｉ，Ｃｒ，Ｂ，ＳｉあるいはこれにＭｏを加えた耐摩耗性に優れた自溶性合金や主成分をＣｏ，Ｃｒ，Ｂ，ＳｉおよびＭｏとする耐熱性に優れた自溶性合金が用いられる。
【００２０】
図４は、本発明が適用されるコールドチャンバダイカストマシンの構造図である。ベースフレーム３０上に固定盤１８ａおよび可動盤１８ｂが設置される。固定盤１８ａおよび可動盤１８ｂには、それぞれ固定型１９ａおよび可動型１９ｂが対向して取付けられる。可動盤１８ｂは、型締めシリンダ２９により、タイバー２０に沿って往復動作可能である。この可動盤１８ｂには、押出シリンダ２８に連結された押出ロッド２７および押出板２６が装着される。押出板２６の前面（図の右側）には複数の押出ピン２５が突出して設けられる。
【００２１】
一方、固定盤１８ａには、スリーブ２１が装着される。このスリーブ２１の端部（図の右側）は固定盤１８ａから突出し、その上側に湯口１４が形成され、内部は溶湯通路１７となる。このスリーブ２１に、前述の本発明に係るプランジャーチップ２とロッド３とからなるプランジャー１が装着される。ロッド３は、カップリング２４を介して、射出シリンダ２２のピストンロッド２３に連結される。
【００２２】
上記構成のダイカストマシンによる鋳造動作において、まず、型締めシリンダ２９により、可動盤１８ｂをタイバー２０に沿って固定盤１８ａに向けて移動させ、可動型１９ｂを固定型１９ａに対し押圧して型締めを行い、両型間に成形品に対応したキャビティを形成する。この型締め状態でスリーブ２１の湯口１４から溶湯（溶融金属）を注入する。
【００２３】
続いて、射出シリンダ２２により、ピストンロッド２３およびプランジャーロッド３を介して、プランジャーチップ２をスリーブ２１内に押込み、溶湯通路１７を通して溶湯をキャビティ内に射出しキャビティを溶湯で充填する。
【００２４】
キャビティ内に射出充填された溶湯が硬化したら、可動盤１８ｂを固定盤１８ａから離す方向に移動させ、可動型１９ｂおよび固定型１９ａを開いて、押出シリンダ２８により、押出ロッド２７および押出板２６を介して、押出ピン２５をキャビティ内に突出させ、製品を型から押出す。これにより、１サイクル（１ショット）の鋳造動作が終了する。このような鋳造動作を繰り返すことにより、連続的にダイカスト製品が得られる。
【００２５】
鋳造回数がある程度以上に達すると、溶湯の熱やスリーブとの摩擦により、前述のように、プランジャー１のプランジャーチップ２の表面が偏摩耗したり荒れて摺動動作が円滑にならず動きが悪くなる。このような状態は、本実施例においては、プランジャーチップ２のチップ本体４に装着したリング５の表面が摩耗したり荒れて劣化した状態である。したがって、このような状態になったときは、チップ本体４に装着されたナット１２（図１）を外して劣化したリング５を取外し、これを新しいリングと交換して再びチップ本体４に装着し、ナット１２で締め付け固定保持する。これにより、チップ本体４は残したまま、摩耗したり荒れた状態の摺動面のみを新しくすることができ、材料を無駄に廃棄することなく、摺動部の僅かな材料の交換のみで新製品と同じ円滑な摺動動作が達成される。
【００２６】
なお、摩耗したリング５の円周側面を研削し、円周側面が新製品と同じ未使用の耐熱、耐摩耗性材料が露出した状態の縮径したプランジャーチップとして再生し、これに適合した径のスリーブに装着して再利用することもできる。あるいは、円周側面を研削した後、溶射や溶接等によりリング径を拡大して元のリング径に戻して同じダイカストマシンで再使用することもできる。
【００２７】
図５〜図８は、本発明の別の実施例に係るプランジャーチップを示す。図５はチップ本体の断面図、図６はチップ本体に装着するリングの断面図、図７は図６のリングの正面図、図８はプランジャーチップ組立て状態の断面図である。このプランジャーチップは、図６に示すように、リング５の後部内面にネジ５ａを形成し、このネジ５ａによりリング５を図５のチップ本体４に設けたネジ４ｂにネジ止め固定するものである。リング５をチップ本体４上に装着した後、図８に示すように、キー３２を打込んでリング５の回転を防止し、その後ナット１２を螺着させてリング５をチップ本体４上に固定する。リング５には、着脱作業用のスパナ掛け３１を形成しておくことが望ましい。また、チップ本体４にも同様に着脱作業用のスパナ掛け３０を設けておくことが望ましい。なお、廻り止め用のキー３２は、省略可能であり、特に小径のチップの場合には省略しても何等問題はない。
【００２８】
このように、リング５をチップ本体４に対しネジ止めにより結合することにより、リング交換時の着脱作業、特に摩耗したリングの取外し作業が容易に行われる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、使用によりプランジャーチップ表面が偏摩耗したり溶湯の熱的影響により荒れて動きが悪くなった場合、チップ内部を構成するチップ本体はそのまま残し、その外周囲側面を覆う円筒状リングのみを交換することができ、材料の無駄な廃棄が防止され省資源に貢献するとともに経済性の点でも有利になる。また、このように円筒状リングのみを交換することにより、このリングのみを、例えば、耐熱性および耐摩耗性に優れた熱間金型用鋼（ＳＫＤ６１）、あるいはさらにこのＳＫＤ６１に溶射または窒化処理等の表面硬化処理を施した材料、あるいはベリリウム−銅合金やサーメット等の複合金属材料、あるいは超硬焼結材、セラミックス材料等の高価な材料あるいはその他の溶射用金属を用いて形成することができ、内部のチップ本体の材料としてこれより安価な材料を用いることができる。これにより、品質低下を来すことなくコストの低減を図ることができる。また、低コストで優れた材料が使用可能となるため、部品交換頻度が減少し生産性が高まるとともに装置の寿命が延び合わせて品質の向上が図られる。
【００３０】
これにより、鋳造製品の製造プロセスにおける必要部品のリサイクルを図り、常に変動する経済情勢にかかわらずコストを安定して低く抑えるとともに、限られた資源を有効に利用して材料を節約し産業界全体の発展に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るダイカスト用プランジャーの要部断面構成図。
【図２】図１のプランジャーのチップ本体の後面図。
【図３】図１のプランジャーのチップ本体の前面図。
【図４】図１のプランジャーが適用されるダイカスト装置の基本構成図。
【図５】本発明の別の実施例に係るチップ本体の断面図。
【図６】図５のチップ本体に装着するリングの断面図。
【図７】図６のリングの正面図。
【図８】図５チップ本体に図６のリングを装着した状態の断面図。
【符号の説明】
１：プランジャー、２：プランジャーチップ、３：ロッド、４：チップ本体、
５：リング、９：フランジ状頭部、１０：段差部、１１：キー、１２：ナット。

Claims

溶湯流路となるスリーブ内を摺動するプランジャーチップと、このプランジャーチップの後端に結合されたロッドとからなるダイカスト用プランジャーにおいて、
前記プランジャーチップは、円筒形状を有するチップ本体と、このチップ本体外周に固定され前記スリーブに対する摺動面を形成する耐熱性および耐摩耗性に優れた円筒状リングからなり、この円筒状リングを前記チップ本体に対し交換可能に構成し、
前記チップ本体と前記円筒状リングとの間には、相互の回転を防止するためのキーが装着され、
該キーは、前記チップ本体と前記円筒状リングに複数個形成されたキー溝に装着されて、前記チップ本体の後端部側に設けられたことを特徴とするダイカスト用プランジャー。
前記円筒状リングは、ＳＫＤ６１、ＳＫＤ６１に溶射または窒化処理からなる表面硬化処理を施した材料、ベリリウム−銅合金、サーメット、または超硬性セラミックスからなることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト用プランジャー。
溶湯流路となるスリーブ内を摺動するプランジャーチップと、このプランジャーチップの後端に結合されたロッドとからなるダイカスト用プランジャーの使用方法において、
前記プランジャーチップを、円筒形状を有するチップ本体と、このチップ本体外周に固定され前記スリーブに対する摺動面を形成する円筒状リングとにより構成し、
前記チップ本体と前記円筒状リングの間には、相互の回転を防止するためにキーが装着され、
当該キーは前記チップ本体の後端部側に設けられ、
前記キーは前記チップ本体と前記円筒状リングの間の円周上に複数個所設けられたキー溝に取付けられ、
所定回数の使用後に前記円筒状リングを前記チップ本体から取外して新たな円筒状リングを装着して前記チップ本体を再使用し、
前記円筒状リング表面が局部的に摩耗または荒れたときに、前記キーが取付けられる前記キー溝の位置を変えることにより、その円筒状リングのチップ本体に対する取付け回転角度を変えてさらに使用し、その後、この円筒状リングを新たな円筒状リングと交換することを特徴とするダイカスト用プランジャーの使用方法。