JP4682612B2

JP4682612B2 - 金型と金型のシール方法

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Publication number: JP4682612B2
Application number: JP2004366160A
Authority: JP
Inventors: 政巳田代
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2024-12-17
Also published as: JP2006167780A

Description

本発明は、例えば、ダイカスト鋳造などで使用される金型と、当該金型のシール方法に関する。

例えば、ダイカスト鋳造法は、薄肉で精密な鋳物製品を大量に生産する技術として知られている。この鋳造法では、短時間に金型のキャビティ内に溶湯を充填するために、高速、高圧で溶湯を充填しているが、キャビティ内の空気は、その大部分が高速で流入する溶湯にトラップされ、鋳巣欠陥等のある鋳物になることがある。このため、キャビティ内を負圧状態にし、溶湯を溶湯保持部から射出スリーブ内に、差圧を利用して充填している（特許文献１、特許文献２参照）。

一方、ダイカスト鋳造用の金型は、嵌込型、押出ピン、中子ピン、スライドコアなど、数十〜数百の構成部材が複雑に組み合わされており、キャビティ内を負圧状態にすると、組み合わされる構成部材の合わせ面相互の間を通って、外部からキャビティ内に空気が流入し、キャビティ内の負圧状態を維持することができない虞がある。このため、キャビティ内に流入してきた溶湯がガスを巻き込み、鋳巣欠陥等が発生しやすくなる。

このため、構成部材相互の合わせ面などにＯリングを設置してシールし、負圧状態の維持を図っている。
特開昭５７−１５２３６１号公報特許第２６４５４８８号

しかし、摺動部分にシール材として、Ｏリングを設けると、摺動による劣化や欠損が生じ、シール状態が不十分になりやすく、負圧状態を確保できなくなる。負圧状態確保のため、Ｏリングの状態を頻繁に点検交換すると、稼働率が低下する虞がある。特に、ダイカスト鋳造用の金型は、多数の構成部材が複雑に組み合わされているので、Ｏリングの確認自体容易な作業ではない。

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、シール状態が十分に確保され、しかもシール部材の点検交換の必要が少なく、稼働率が高い金型およびシール方法を提供することを目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するため、金型のキャビティ周辺に設けられ、かつ、前記金型に対して相対的に進退可能とされた構成部材の前記キャビティ近傍、若しくは前記構成部材が前記金型に対して相対的に進退する範囲の前記金型に、離型剤としての粉体を収容する収容部を形成し、当該収容部内に充填した前記粉体を前記構成部材と前記金型との相対的移動により押し固め、前記構成部材と金型との隙間を閉塞しシールすることを特徴とする鋳造用の金型である。

また、上記目的を達成する他の発明は、鋳造用金型のキャビティ周辺に設けられ、かつ、前記金型に対して相対的に進退可能とされた構成部材の前記キャビティ近傍、若しくは前記構成部材が前記金型に対して相対的に進退する範囲の前記金型に形成され、離型剤としての粉体が収容される収容部に向けて粉体を塗布する塗布工程と、前記粉体を前記構成部材と前記金型との相対的移動により押し固め固化させる固化工程と、を交互に繰り返し行うようにしたことを特徴とする鋳造用の金型のシール方法である。

請求項１の発明によれば、金型のキャビティ周辺に設けられた構成部材のキャビティ近傍、若しくは前記構成部材が前記金型に対して相対的に進退する範囲の金型に、離型剤としての粉体を収容する収容部を形成し、当該収容部内に充填した粉体を構成部材と金型との相対的移動により押し固め、構成部材と収容部との隙間を閉塞しシールするので、金型のキャビティ内の負圧状態が確保され、鋳巣欠陥などの発生が防止される。また、熱により劣化しあるいは欠損を生ずることがないので、シール材としての点検交換をほとんど行う必要がない。

請求項２の発明によれば、前記構成部材を金型に摺動自在に設けられたスライドピン若しくはスライドコアにより構成したので、スライドピン若しくはスライドコアの摺動を利用して、粉体をシール材として機能させ、負圧状態を維持し、鋳巣欠陥などの発生を防止できる。

請求項３の発明によれば、粉体として珪酸塩が混合されたものを用いると、珪酸塩が粉体相互のバインダとなり、粉体相互の密着状態が維持され、粉体間の隙間が埋められ、よりシール性が向上する。

請求項４の発明によれば、金型のキャビティ周辺に設けられた構成部材のキャビティ近傍に、粉体を収容する収容部を形成し、当該収容部に向けて粉体を塗布する塗布工程と、当該粉体を前記構成部材と前記金型との相対的移動により押し固め固化させる固化工程と、を交互に繰り返し行うようにしたので、迅速かつ確実に、収容部の粉体相互を密着させることができ、収容部の粉体をよりシール性に優れるものとすることができる。
また、構成部材を変位することにより粉体を固化させると、簡単に粉体をより密着させることができる。構成部材の変位は、鋳造時に行われる通常の動作であり、固化のための器具を別途用意することがない。たとえば、スライドピンの外周面または当該外周面に接する他の構成部材の接触面に収容部を形成し、ここに粉体を収容させてシール材を形成すれば、スライドピンまたはこれに接する他の構成部材を進退移動させる動作で粉体を固化させることができる。一対の嵌込型の一方または両方の合わせ面に収容部を設ける場合は、両嵌込型を相互に密接させて型締めする動作で粉体を固化させることができる。

請求項５の発明によれば、粉体に珪酸塩が混合されていると、簡単かつ確実に、粉体相互の密着状態を維持できるとともに粉体相互間の隙間を埋めることができ、収容部によりシール性に優れるシール材を形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明に係る実施形態の鋳造用の金型を示す断面図、図２は後退した可動嵌込型を示す断面図である。なお、本実施形態では、代表的な型構成部材として、一組のスライドピン１６と、１つのスライドコア１９を例示的に示し、他のものについては、図示を省略している。

図１に示すように、鋳造用の金型Ｄは、その構成部材として、固定おも型１内に嵌め込まれた固定嵌込型２と、可動おも型１１内に嵌め込まれた可動嵌込型１２と、からなる一対の嵌込型を有している。固定嵌込型２および可動嵌込型１２は、それぞれ、他方の嵌込型に向けられた合わせ面２ａ，１２ａを有し、各合わせ面２ａ，１２ａには、鋳造物の形状に対応して凹んだ鋳型面２ｂ，１２ｂが形成されている。

可動嵌込型１２を含む可動型ユニットは、固定嵌込型２を含む固定型ユニットに対して進退移動可能に設置されており、可動嵌込型１２を固定嵌込型２に向けて前進移動させると、両嵌込型２，１２の合わせ面２ａ，１２ａが対面接触して型締め状態になり、各合わせ面２ａ，１２ａの鋳型面２ｂ，１２ｂに囲まれたキャビティＣが形成される。固定おも型１と固定嵌込型２とを型締めした状態で両型をシールするＯリング１３が設置されている。

可動おも型１１には、進退移動方向に延びる貫通穴１４が形成されており、可動嵌込型１２には、貫通穴１４よりも小径で進退移動方向に延びる挿入穴１５が形成されている。貫通穴１４および挿入穴１５は連通しており、挿入穴１５の、貫通穴１４側とは反対側の端部は、あわせ面１２ａに形成された鋳型面１２ｂに達している。そして、可動嵌込型１２の挿入孔１５には、可動おも型１１の貫通穴１４側からスライドピン１６が差し込まれている。

スライドピン１６は、鋳造された鋳造物を金型のキャビティＣ内から取り出す際に用いられるものであり、その基端部が押出板１７および支持板１８に固定され、これら押出板１７および支持板１８により可動嵌込型１２に対して相対的に進退移動可能になっている。スライドピン１６は、原位置（図１に示す状態）まで後退移動すると、先端が、可動嵌込型１２の鋳型面１２ｂからキャビティＣ内に突出しない状態になる。他方、図２に示すように、スライドピン１６を可動おも型１１および可動嵌込型１２に対して相対的に前進移動させると、先端は、可動嵌込型１２の鋳型面１２ｂから突き出した状態になる。

図３（Ａ）は鋳型面から突出したスライドピンの先端部を示す側面図、図３（Ｂ）は可動嵌込型内に退避した状態のスライドピンを示す側面図、図４（Ａ）は先端部に粉体が塗布された状態のスライドピンを示す側面図、図４（Ｂ）は塗布後後退したスライドピンの状態を示す側面図である。

特に、本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、前進移動したときに可動嵌込型１２の鋳型面１２ｂから突出するスライドピン１６の先端部外周面に、粉体Ｐを収容する収容部Ｓとしてのリング状の溝部１６ａが形成されている。

ダイカスト鋳造用の金型では、鋳造時に、金型に離型剤としての粉体Ｐを塗布し、その後型締めを行って鋳造を行うが、本実施形態では、型締め前の金型に粉体Ｐを塗布する。このようにすれば、図４（Ａ）に示すように、スライドピン１６が突出されているので、このスライドピン１６の外周部に形成した溝部１６ａに粉体Ｐが自動的に、通常の動作内で塗布され充填されることになり、これを図４（Ｂ）に示すように、離型剤塗布後のスライドピン１６が原位置に戻ることにより溝部１６ａ内の離型剤粉体Ｐは自動的に押し固められ、スライドピン１６と挿入孔１５の内周面との間の隙間や、スライドピン１６の先端部における可動嵌込型１２の鋳型面１２ｂとの間の隙間を塞ぎ、シール性を高めることになる。なお、粉体としては、たとえば、雲母、黒鉛、タルク、セラミック、ワックスあるいは金属石鹸などからなる耐熱性の粉体が好ましく、また、溝部１６ａの深さとしては、０．０５ｍｍ以上が好ましい。

したがって、収容部Ｓは、離型剤として塗布される粉体Ｐが収容される部分であることから、キャビティＣの周辺であって、金型の構成部材のキャビティ近傍に設けられることが好ましい。つまり、粉体Ｐを収容する収容部Ｓとしては、スライドピン１６の外周部に形成した溝部１６ａのみでなくスライドピン近傍の金型に形成してもよい。

また、収容部Ｓは、スライドコア１９若しくは当該スライドコア近傍の金型に形成してもよい。

図５（Ａ）はスライドコアの後退した状態を示す側面図、（Ｂ）は粉体塗布後スライドコアが前進した状態を示す側面図である。

スライドコア１９は、図１に示すように、ピストンシリンダ２０によって、可動おも型１１の進退移動方向と直交する方向に進退移動されるものであり、突き当て位置まで前進すると、両嵌込型２，１２と接する状態になり、キャビティＣの輪郭の一部を構成する。

したがって、ここにも収容部Ｓを形成すれば、スライドピン１６の場合と同様、鋳造時に行われる通常の動作で、収容部Ｓに塗布され充填された粉体Ｐを押し固めることができ、固化のための器具を別途用意する必要がない。この押し固めによりスライドコア１９と可動嵌込型１２の鋳型面１２ｂなどとの間の隙間を塞ぎ、シール性を高めることができる。

図５（Ａ）に示すように、可動嵌込型１２の、スライドコア１９との摺動面に、収容部Ｓとしての凹部１２ｄを形成する。凹部１２ｄは、図５（Ｂ）に示すように、スライドコア１９が型締め位置まで前進すると、スライドコア１９と接触し、退避すると、図５（Ａ）に示すように、キャビティＣに露出する状態になる。このため、凹部１２ｄに粉体Ｐを供給すると、その移動変位動作により粉体Ｐは押し固められることになる。なお、この凹部１２ｄの深さとしては、０．０５ｍｍ以上が好ましい。なお、可動嵌込型１２側ではなく、場合によってはスライドコア１９に収容部Ｓとしての凹部を設けてもよい。

さらに、粉体Ｐの塗布と押し固めにつき詳述する。

シール材として用いられる粉体Ｐの塗布は、まず、図２に示すように、可動おも型１１および可動嵌込型１２を退避位置まで後退させ、スライドコア１９も退避位置に後退させる。これにより可動嵌込型１２の、スライドコア１９との接触面に形成されている凹部１２ｄが外部に露出する。また、図３（Ａ）に示すように、スライドピン１６の先端を、可動嵌込型１２の鋳型面１２ｂから突出させると、スライドピン１６の先端の外周部に形成した溝部１６ａが外部に露出する。

この状態で、図２に示す塗布装置の噴出ノズル２１から可動嵌込型１２のキャビティＣに向けて、離型剤として機能する粉体Ｐと、無機系接着剤である珪酸塩との混合物を塗布すると、可動嵌込型１２の鋳型面１２ｂのみならず、図４（Ａ）や図５（Ａ）に示すように、スライドピン１６の溝部１６ａの表面や、可動嵌込型１２の凹部１２ｄの表面に粉体Ｐが付着する。

その後、スライドピン１６の押出板１７および支持板１８を後退させると、図４（Ｂ）に示すように、スライドピン１６の溝部１６ａの表面に付着した粉体Ｐが確実に溝部１６ａ内に収容される。また、スライドコア１９を突き当て位置まで前進移動させると、図５（Ｂ）に示されるように、移動してきたスライドコア１９によって可動嵌込型１２の凹部１２ｄ内に粉体Ｐが収容される。

そして、上述した塗布工程と、金型の構成部材を移動させて付着した粉体Ｐを押し固めるように収容部Ｓに収容させる工程（固化工程）とを数回繰り返すと、粉体Ｐが溝部１６ａや凹部１２ｄなどの収容部Ｓに収容され堆積するとともに、強固に押し固められる。また、塗布された混合物には接着剤である珪酸塩が含まれており、各収容部Ｓに収容された粉体Ｐは強固に接着された状態になる。

この結果、収容部Ｓの粉体Ｐは、スライドピン１６やスライドコア１９と金型との間の隙間を塞ぎ、シール材としても機能することになる。

なお、実験によれば、塗布装置の噴出ノズル２１から噴出させた混合物は、水が９５重量％以上、離型成分でもある粉体が３重量％、接着剤である珪酸塩が１重量％程度、が好ましいことが判明している。

このようにしてシール材が形成されると、鋳造用の金型を型締めし、真空ポンプでキャビティＣ内を負圧状態する。そして、金型に接続された射出スリーブ３０（図１参照）に、シドル３３やストーク（不図示）を用いて溶湯を供給し、射出スリーブ３０のピストン３１を作動して高速、高圧でキャビティＣ内に溶湯を充填して鋳造を行う。

この鋳造時において、キャビティＣ内の負圧状態は、Ｏリングでシールした従来の場合と同等の負圧状態を確保でき、鋳巣欠陥等の不具合の発生を最小限に防止することができる。

なお、７００℃程度の溶湯を供給し、粉体からなるシール材の状態を調べる鋳造実験を行ったところ、シール材の品質が劣化することもなく、欠損も生じにくく、長期にわたって十分なシール状態を実現できることが判明した。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変することができる。例えば、前記実施形態では、スライドピン１６やスライドコア１９の周辺に収容部Ｓを形成したものであるが、これのみでなく、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、可動嵌込型１２の合わせ面１２ａに形成された、周縁部に沿って延びる二重の環状凹溝１２ｃを収容部Ｓとしてもよい。なお、各環状凹溝１２ｃの深さとしては、０．０５ｍｍ以上が好ましい。

また、可動嵌込型１２の合わせ面１２ａだけでなく、固定嵌込型２の合わせ面２ａに収容部Ｓとしての凹溝を形成してもよい。

さらに、本発明は、鋳造用の金型のみでなく、場合によっては射出成形用の金型などにも適用することもできる。

本発明は、金型のシール構造として、耐熱性および耐久性に優れるものを提供するものであり、高い稼働率でダイカスト鋳造用金型を使用する場合に有効である。

本発明に係る実施形態の鋳造用の金型を示す断面図である。後退した可動嵌込型を示す断面図である。（Ａ）は鋳型面から突出したスライドピンの先端部を示す側面図、（Ｂ）は可動嵌込型内に退避した状態のスライドピンを示す側面図である。（Ａ）は先端部に粉体が塗布された状態のスライドピンを示す側面図、（Ｂ）は塗布後後退したスライドピンの状態を示す側面図である。（Ａ）はスライドコアの後退した状態を示す側面図、（Ｂ）は粉体塗布後スライドコアが前進した状態を示す側面図である。（Ａ）は可動おも型および可動嵌込型を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

符号の説明

１…固定おも型（金型）、
２…固定嵌込型（金型）、
１１…可動おも型（金型）、
１２…可動嵌込型（金型）、
１２ａ…合わせ面、
１２ｂ…鋳型面、
１２ｃ…凹溝（収容部）、
１２ｄ…凹部（収容部）、
１６…スライドピン（構成部材）、
１６ａ…溝部（収容部）、
１９…スライドコア（構成部材）、
Ｃ…キャビティ、
Ｐ…粉体、
Ｓ…収容部。

Claims

金型のキャビティ周辺に設けられ、かつ、前記金型に対して相対的に進退可能とされた構成部材の前記キャビティ近傍、若しくは前記構成部材が前記金型に対して相対的に進退する範囲の前記金型に、離型剤としての粉体を収容する収容部を形成し、当該収容部内に充填した前記粉体を前記構成部材と前記金型との相対的移動により押し固め、前記構成部材と金型との隙間を閉塞しシールすることを特徴とする鋳造用の金型。
前記構成部材は、前記金型に摺動自在に設けられたスライドピン若しくはスライドコアである請求項１に記載の鋳造用の金型。
前記粉体は、珪酸塩が混合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造用の金型。
鋳造用金型のキャビティ周辺に設けられ、かつ、前記金型に対して相対的に進退可能とされた構成部材の前記キャビティ近傍、若しくは前記構成部材が前記金型に対して相対的に進退する範囲の前記金型に形成され、離型剤としての粉体が収容される収容部に向けて粉体を塗布する塗布工程と、前記粉体を前記構成部材と前記金型との相対的移動により押し固め固化させる固化工程と、を交互に繰り返し行うようにしたことを特徴とする鋳造用の金型のシール方法。
前記粉体は、珪酸塩が混合されていることを特徴とする請求項４に記載の鋳造用の金型のシール方法。