JP5353870B2 - 減圧鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は、キャビティー内を減圧して鋳造を行う減圧鋳造装置に関するものである。

金属製品や樹脂製品の鋳造を行う装置として、鋳造に先立ってキャビティー内を減圧することで、成型品に気泡が巻き込まれるのを防止する、真空ダイキャスト装置のような減圧鋳造装置が知られている。こうした減圧鋳造装置には、成型品を型から押し出しで離型させるための押し出しピンが設けられることがある。押し出しピンは、型に形成されたピン孔に摺動可能に配設されている。

そして従来、成型品押し出し時の押し出しピンの摺動抵抗を低減させるため、キャビティーに近い部位が押し出しピンとほぼ同径の小径部とされ、キャビティーから離れた部位が押し出しピンよりも径の大きい拡径部とされるようにピン孔を形成した、特許文献１に記載の減圧鋳造装置が知られている。

特開２００６−０６８８１４号公報 特開２００１−０７１１０６号公報

ところで、鋳造に先立っては、成型品の離型を容易とするため、キャビティーの内面に離型剤を吹き付けるようにしている。押し出しピンを備える減圧鋳造装置では、離型剤の吹き付けに際して、押し出しピンとピン孔との隙間に離型剤が浸入することがある。

ここで上記のような小径部及び拡径部を有したピン孔を備える減圧鋳造装置では、浸入した離型剤がピン孔の拡径部に溜るようになる。そして図７に示すように、キャビティー５０の減圧時に、キャビティー５０に向って吸い込まれる空気の流れによって、押し出しピン５１が配設されたピン孔５２の拡径部５３に溜った離型剤Ｍがキャビティー５０内に吸い出されてしまうようになる。その結果、キャビティー５０におけるピン孔５２の開口部の付近に過剰な量の離型剤Ｍが存在するようになり、その水分が成型品に取り込まれて、ガス巣が発生するようになる。

なお、特許文献２のように、離型剤の吹き付け時に押し出しピンとピン孔との隙間から空気を噴出するようにすれば、そうした隙間への離型剤の浸入を抑制することが可能となる。しかしながら、こうした場合には、圧縮空気を供給するポンプ等が必要となるため、型構造や制御の複雑化を招いてしまうことになる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、押し出しピンとピン孔との隙間に浸入した離型剤がキャビティーの減圧に応じて吸い出されて成型品に取り込まれることを好適に抑制することのできる減圧鋳造装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、キャビティー内を減圧して鋳造を行う減圧鋳造装置としての請求項１に記載の発明は、成型品を離型させるための押し出しピンと、その押し出しピンが摺動可能に配設される孔であって、キャビティーに近い部位が押し出しピンと同程度の径の小径部とされるとともに、キャビティーから離れた部位が押し出しピンよりも径の大きい拡径部とされたピン孔と、拡径部のうち、減圧時の空気の流れについて下流側に設けられるとともに、拡径部のキャビティー側の端部の下方のみに設けられた容積部と、を備えるようにしている。

こうした減圧鋳造装置では、離型剤吹き付け時に押し出しピンとピン孔との隙間に浸入した離型剤は、キャビティー減圧時の空気の流れに乗ってキャビティーに向って吸い込まれるようになる。ただし、この減圧鋳造装置では、拡径部のキャビティー側の端部の下方に容積部が形成されている。そのため、そうした離型剤は、拡径部のキャビティー側の端部に至った時点で、容積部に滴下するようになる。容積部は、キャビティーに向う空気の流れの陰となっており、容積部に捕集された離型剤は、空気の流れに直接触れないため、吸い上げられないようになる。そのため、こうした減圧鋳造装置では、押し出しピンとピン孔との隙間に浸入した離型剤がキャビティーの減圧に応じて吸い出されて成型品に取り込まれることが好適に抑制されるようになる。

なお、容積部は、例えば請求項２によるように、ピン孔拡径部のキャビティー側の端部より鉛直下方に延ばされた溝として形成することができる。
一方、請求項３によるように、ピン孔拡径部のキャビティー側の端部の表面に、疎水性を高めるための表面処理を施すようにすれば、そうした端部に至った離型剤が弾かれて、容積部に滴下するようになるため、キャビティーへの離型剤の吸い出しをより効果的に抑制することができるようになる。そうした疎水性を高めるための表面処理は、例えば請求項４によるような、端部の表面へのカーボンナノチューブ層の配設により行うことが可能である。

さらに請求項５によるように、ピン孔の形成される金型を、入れ子構造とするとともに、その入れ子の外面に形成された凹部によって、容積部及びその容積部から外部へ通じる通路を形成するようにすれば、容積部や通路の形成を容易とすることができるようになる。

本発明の第１の実施の形態に係る減圧鋳造装置についてその側部断面構造を示す断面図。 同実施の形態の減圧鋳造装置のピン孔及びその周辺部の（ａ）側部断面構造及び（ｂ）正面断面構造を併せ示す図。 同実施の形態の減圧鋳造装置に設けられる入れ子についてその（ａ）正面構造、（ｂ）底面構造及び（ｃ）側部断面構造を併せ示す図。 同実施の形態の減圧鋳造装置における離型剤吹き付け時の状態を示す断面図。 同実施の形態の減圧鋳造装置におけるキャビティー減圧時のピン孔付近の状態を示す断面図。 本発明の第２の実施の形態に係る減圧鋳造装置についてそのピン孔及びその周辺部の（ａ）正面断面構造及び（ｂ）側部断面構造を併せ示す図。 従来の減圧鋳造装置におけるキャビティー減圧時のピン孔付近の状態を示す断面図。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の減圧鋳造装置を具体化した第１の実施の形態を、図１〜図５を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、床面に固定された固定型１の隣には、固定型１に近接／離間可能に設置された可動型２が固定型１に対向して配設されている。固定型１には、溶湯を注入するための給湯口３が形成された円管形状のスリーブ４が設けられている。そしてそのスリーブ４の内部には、プランジャー７が摺動可能に配設されており、その先端には、固定型１と可動型２との対向面間に形成されたキャビティー５に向けて溶湯を押し出すためのプランジャーチップ６が設けられている。

一方、可動型２には、ピン孔９が設けられ、そのピン孔９には、成型品を押し出して離型するための押し出しピン８が摺動可能に配設されている。ピン孔９は、そのキャビティー５に近い部位が、押し出しピン８と同程度の径の小径部１０とされ、キャビティー５から離れた部位が、押し出しピン８よりも径の大きい拡径部１１とされている。なお、ピン孔９の拡径部１１は、可動型２に後背側から挿入されて固定される、円筒形状の入れ子１２に形成されている。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ピン孔９の拡径部１１のキャビティー５側の端部の下方には、鉛直下方に延びる、容積部としての溝１３が形成されている。そしてその溝１３の下部には、断面略矩形状の通路１４が接続されている。この通路１４は、減圧鋳造装置の外部まで延伸されている。

溝１３は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すような円筒形状の上記入れ子１２の端面Ａに、断面略矩形状の凹部１５を設けることで形成されている。また通路１４は、入れ子１２の側面Ｓに、断面略矩形状の凹部１６を設けることで形成されている。

次に、以上のように構成された本実施の形態の作用について説明する。
鋳造に先立っては、図４に示すような態様で、ノズル１７によってキャビティー５の内面に離型剤を吹き付けて塗布するようにしている。こうした離型剤の吹き付けに際しては、押し出しピン８とピン孔９との隙間に離型剤が浸入するようになる。

その後、鋳造のためのキャビティー５の減圧が行われる。このときの押し出しピン８及びピン孔９の隙間には、図５に示すようなキャビティー５に向う空気の流れが形成される。そしてピン孔９の拡径部１１に浸入した離型剤Ｍは、その空気の流れに乗ってキャビティー５側に移動するようになる。

このときの本実施の形態の減圧鋳造装置では、ピン孔９の拡径部１１のキャビティー５側の端部の下方に溝１３が形成されているため、同端部まで移動した離型剤Ｍは、重力に従って溝１３に滴下するようになる。こうした溝１３の内部は、上記空気の流れの陰となっており、溝１３に捕集された離型剤Ｍは、空気の流れに直接触れることはないようになっている。そのため、一旦、溝１３内に捕集された離型剤Ｍは、吸い上げられることはなく、重力に従って通路１４を通り、減圧鋳造装置の外部に排出されるようになる。

以上の本実施の形態の減圧鋳造装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、ピン孔９の拡径部１１のキャビティー５側の端部の下方に、同端部より鉛直下方に延びる、容積部としての溝１３を形成するようにしている。そのため、押し出しピン８とピン孔９との隙間に浸入した離型剤Ｍがキャビティー５の減圧に応じて吸い出されて成型品に取り込まれることが好適に抑制されるようになる。

（２）本実施の形態では、ピン孔９が形成される可動型２を、入れ子構造とするとともに、その入れ子１２の外面に形成された凹部１５，１６によって、容積部としての溝１３及びその溝１３から外部へ通じる通路１４を形成するようにしている。そのため、溝１３や通路１４の形成を容易とすることができるようになる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の減圧鋳造装置を具体化した第２の実施の形態を、図６を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施の形態にあって、上記実施の形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

第１の実施の形態では、ピン孔９の拡径部１１のキャビティー５側の端部の下方に溝１３を設けることで、押し出しピン８とピン孔９との隙間に浸入した離型剤Ｍを溝１３に捕集して、そのキャビティー５への吸い出しを抑制するようにしていた。なお、離型剤Ｍの大半は、重力に従って拡径部１１の下部に集まるものの、少量の離型剤Ｍが拡径部１１の側部表面や上部表面に付着していることがあり、これらの離型剤Ｍは、溝１３に滴下せずに、キャビティー５に吸い出されることがある。

そこで本実施の形態の減圧鋳造装置では、図６（ａ）及び（ｂ）に示される、ピン孔９の拡径部１１のキャビティー５側の端部の表面Ｔに、疎水性を高めるための表面処理を施すようにしている。ここでは、上記端部の表面Ｔにカーボンナノチューブ層を設けることで、そうした表面処理を行うようにしている。

こうした本実施の形態では、疎水性表面処理の施された上記端部の表面Ｔに至った離型剤Ｍは、表面Ｔとの粘着が弱まることから、重力に従って下方に滴下するようになる。そのため、本実施の形態によれば、拡径部１１の側部表面や上部表面に付着した離型剤Ｍまで確実に溝１３に滴下させることができるようになる。

本実施の形態によれば、上記（１）及び（２）の効果に加え、更に次の効果を奏することができる。
（３）本実施の形態では、ピン孔９の拡径部１１のキャビティー５側の端部の表面Ｔに、疎水性を高めるための表面処理を施すようにしている。そのため、キャビティー５への離型剤Ｍの吸い出しをより効果的に抑制することができるようになる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、溝１３に捕集した離型剤Ｍを、重力を利用して外部に排出するようにしていたが、通路１４から空気を引き込むことで離型剤Ｍの排出を強制的に行うようにしても良い。このときの通路１４から空気を引込みは、キャビティー５の減圧装置を利用して行うことも可能である。

・第２の実施の形態では、カーボンナノチューブ層を設けることで、疎水性を高めるための表面処理を行うようにしていたが、それ以外の表面処理を通じて表面Ｔの疎水性を高めるようにしても良い。いずれにせよ、表面の疎水性を十分に高めることの可能な表面処理であれば、キャビティー５への離型剤Ｍの吸い出しをより効果的に抑制することができるようになる。

・第２の実施の形態では、疎水性を高めるための表面処理を、ピン孔９の拡径部１１のキャビティー５側の端部の表面Ｔのみに施すようにしていたが、拡径部１１の全体にそうした表面処理を施すようにしても良い。

・上記実施の形態では、ピン孔９が形成される可動型２を、入れ子構造とするとともに、その入れ子１２の外面に形成された凹部１５，１６によって、容積部としての溝１３及びその溝１３から外部へ通じる通路１４を形成するようにしている。もっとも、溝１３や通路１４の形成が可能であれば、可動型２を入れ子構造としないようにしても良い。

・上記実施の形態では、離型剤Ｍをトラップする容積部として溝１３を形成するようにしていたが、離型剤Ｍの捕集が可能であれば、容積部の形状や大きさは、任意に変更しても良い。

・上記実施の形態では、容積部に滴下した離型剤Ｍを圧鋳造装置の外部に排出するための通路１４を設けるようにしていたが、捕集した離型剤Ｍのすべてを溜めておくだけの十分な容積を容積部に与えれば、通路１４を通じて外部に排出せずとも、鋳造の間、捕集した離型剤Ｍを溜めておくことができるようになる。そのため、そうした場合には、通路１４を省略するようにしても良い。なお、こうした場合の容積部に溜った離型剤Ｍは、鋳造後に取り除くようにすれば良い。

Ｍ…離型剤、Ｔ…拡径部のキャビティー側の端部の表面、１…固定型、２…可動型（ピン孔の形成される金型）、３…給湯口、４…スリーブ、５…キャビティー、６…プランジャーチップ、７…プランジャー、８…押し出しピン、９…ピン孔、１０…小径部、１１…拡径部、１２…入れ子（Ａ…端面、Ｓ…側面）、１３…溝（容積部）、１４…通路、１５…凹部、１６…凹部、１７…ノズル、５０…キャビティー、５１…押し出しピン、５２…ピン孔、５３…拡径部。

Claims (5)

1. キャビティー内を減圧して鋳造を行う減圧鋳造装置において、
   成型品を離型させるための押し出しピンと、
   その押し出しピンが摺動可能に配設される孔であって、前記キャビティーに近い部位が前記押し出しピンと同程度の径の小径部とされるとともに、前記キャビティーから離れた部位が前記押し出しピンよりも径の大きい拡径部とされたピン孔と、
   前記拡径部のうち、減圧時の空気の流れについて下流側に設けられるとともに、前記拡径部の前記キャビティー側の端部の下方のみに設けられた容積部と、
   を備える減圧鋳造装置。
2. 前記容積部は、前記端部より鉛直下方に延ばされた溝である
   請求項１に記載の減圧鋳造装置。
3. 前記端部の表面には、疎水性を高めるための表面処理が施されてなる
   請求項１又は２に記載の減圧鋳造装置。
4. 前記表面処理は、前記端部の表面にカーボンナノチューブ層を設けることで行われる
   請求項３に記載の減圧鋳造装置。
5. 前記ピン孔の形成される金型を、入れ子構造とするとともに、その入れ子の外面に形成された凹部によって、前記容積部及びその容積部から外部へ通じる通路が形成されてなる
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の減圧鋳造装置。

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