JP5774640B2 - 鋳造用金型 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ダイカスト成形に用いられ、且つ、複数の成形品を同時に得ることができる鋳造用金型に関する。

下記特許文献１には、複数の成形品（製品）を得ることができる多数個取り金型が記載されている。

特開２００９−２１４１６６公報

ここで、多数個取り金型は、各製品間で品質が一定になるようにする必要がある。この品質がばらつく原因の１つとして、各成形品のキャビティ間での溶湯の充填時間が前後することが挙げられる。従って、各成形品のキャビティに対して同時に溶湯を充填することができれば品質を安定させることができる。

しかしながら、１つの金型で、体積が異なる成形品を複数得ようとする場合は、各キャビティの体積が異なるため、各キャビティへの溶湯の充填完了タイミングが異なる。そのため、体積の小さいキャビティへの溶湯の充填が完了したときには、体積の大きいキャビティへの溶湯の充填が未だ完了しておらず、各成形品間で品質のばらつきが生じてしまう。

そこで、本発明は、体積が異なるキャビティ間での充填時間のズレを抑制することで、各成形品間での品質のばらつきを抑制する鋳造用金型を提供することを目的とする。

本発明は、製品の体積が異なる複数の製品を一度に成形する鋳造用金型において、前記複数の製品を成形するための複数のキャビティと、前記複数のキャビティに連通する複数のランナーと、を備え、各前記ランナーが溶湯を供給する各前記キャビティの体積が大きい程、各前記ランナーの体積を大きくする。

本発明は、前記鋳造用金型において、前記複数のランナーは、１つの湯路から分岐し、前記湯路には、前記複数のランナーに連通する複数のランナー開口部が設けられ、各前記ランナー開口部の開口面積を、各前記ランナーと連通する各前記キャビティの体積が大きい程、大きくする。

本発明は、前記鋳造用金型において、前記複数のキャビティは、前記湯路の軸方向から見て上方に設けられ、体積が大きい前記キャビティに連通する前記ランナー開口部の下端を、体積が小さい前記キャビティに連通する前記ランナー開口部の下端よりも、下方に設ける。

本発明によれば、各キャビティ内への溶湯の充填完了タイミングのズレを抑制することができ、各キャビティ間における溶湯の充填完了タイミングを一致させることが可能となる。従って、各キャビティで成形される成形品間における品質のばらつきや歩留りのばらつきを抑制することができる。

実施の形態の鋳造用金型の断面図である。 図２Ａは、図１に示す分流子の拡大断面図、図２Ｂは、図１に示す分流子の正面図である。 固定型から可動型を見たときの、固定型と可動型とで形成されるキャビティ及びランナーを示す概略図である。

発明に係る鋳造用金型について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

図１は、実施の形態の鋳造用金型１０の断面図である。なお、特に説明しない限り、本実施の形態においては、図１に示す矢印方向を基準として前後及び上下の方向を説明する。図１において、重力方向は下方向となる。また、前方に向かって右側を右、左側を左として説明する。

本実施の形態の鋳造用金型１０は、一度に複数の異なる製品である成形品を成形する金型である。鋳造用金型１０は、固定型１２と、この固定型１２に対して前後方向に進退自在に設けられた可動型１４と、固定型１２に固定される円筒状のスリーブ１６とを有している。図１に示すように、可動型１４が前方に前進して固定型１２に合体した型締め状態において、固定型１２と可動型１４とで、製品である成形品を形成するキャビティ１８と、キャビティ１８より上流側であって、キャビティ１８に連通し、スリーブ１６からの溶湯をキャビティ１８に供給するランナー２０が形成される。

なお、図１においては、１つのキャビティ１８及びランナー２０しか図示されていないが、キャビティ１８は、固定型１２と可動型１４とによって、複数形成されている。同様に、複数のキャビティ１８にスリーブ１６からの溶湯を供給するランナー２０も複数形成されている。このキャビティ１８及びランナー２０は、図１の紙面に対して鉛直方向に沿って複数形成されている。各キャビティ１８の形状や体積は成形品に応じて異なり、後で詳細に説明するが、各ランナー２０の体積も成形品（キャビティ１８）に応じて異なる。

説明をわかり易くするため、本実施の形態では、鋳造用金型１０は、２つの異なる成形品を成形するものとする。従って、固定型１２と可動型１４とで形成されるキャビティ１８は２つであり、キャビティ１８に連通するランナー２０も２つである。

スリーブ１６には、プランジャ２２が設けられている。プランジャ２２は、プランジャロッド２２ａと、プランジャロッド２２ａの後端に設けられ、スリーブ１６内を軸方向に進退するプランジャチップ２２ｂとを有する。スリーブ１６の前方には、溶湯をスリーブ１６内に注入するための溶湯注入口２４が形成されている。

固定型１２は、固定型本体２６と湯口スリーブ２８とを有し、可動型１４は、可動型本体３０と分流子３２とを有する。可動型１４が前方に前進して固定型１２に合体した型締め状態において、固定型本体２６と可動型本体３０とで、キャビティ１８とランナー２０の一部である湯路３４とが形成される。

湯口スリーブ２８は、キャビティ１８の下方に設けられ、可動型１４の進退方向に貫通した孔２８ａが形成された環状の部材である。この湯口スリーブ２８の内周面（孔２８ａの形成面）は、前方に向かうほど縮径するテーパ面となっている。スリーブ１６の内径と、湯口スリーブ２８の前端の内径は略同一である。

分流子３２は、キャビティ１８の下方に設けられている。図２Ａ及び図２Ｂも併せて参照し、分流子３２は、外径が同一の円筒部３２ａと、円筒部３２ａの前端から前方に突出し、前端が閉塞した突出部３２ｂとが一体に形成されたものである。突出部３２ｂの外周面は、前方に向かうほど縮径するテーパ面３６となっている。この分流子３２の表面には、突出部３２ｂから円筒部３２ａに亘って、ランナー２０の一部である湯路３８が複数（本実施の形態では２つ）形成されている。この複数の湯路３８は、分流子３２の上半円側に形成される。湯路３４と湯路３８とは互いに連通しており、この湯路３４と湯路３８とでランナー２０を構成する。

可動型１４が前方に前進して固定型１２に合体した型締め状態において、分流子３２の突出部３２ｂが湯口スリーブ２８の孔２８ａと嵌合するように、分流子３２は、可動型１４に設けられている。また、分流子３２の先端面（突出部３２ｂの先端面）４０と、湯口スリーブ２８の先端面４２との間には、一定の厚さの隙間を有する溶湯の導入空間である湯路４４が形成される。

可動型１４と固定型１２とが合体した型締め状態において、各ランナー２０は、湯路４４の溶湯を各キャビティ１８に導く。即ち、複数のランナー２０は、湯路４４からそれぞれ分岐しており、湯路４４には、複数の前記ランナー２０に連通するランナー開口部４６が設けられている。図２Ｂにおいては、このランナー開口部４６を斜線で表している。参照符号４８は、冷却用の冷却空間である。

次に、上記実施の形態の鋳造用金型１０を用いた成形品の鋳造について簡単に説明する。まず、可動型１４を前方に前進させて固定型１２に合体させて型締め状態とし、キャビティ１８とランナー２０とを形成する。このとき、プランジャ２２のプランジャチップ２２ｂを溶湯注入口２４よりも前方に配置させた状態にしておく。

そして、キャビティ１８及びランナー２０の温度、即ち固定型本体２６及び可動型本体３０の温度を１００〜３００℃の範囲内に保持するとともに、分流子３２を冷却させておく。次いで、溶湯注入口２４からスリーブ１６内に適量の溶湯（例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等）を注入して、プランジャ２２のプランジャチップ２２ｂを可動型１４方向に押し込む。

プランジャチップ２２ｂを可動型１４方向に押し込むと、その押し込み量に応じて湯路４４内での溶湯の水面高さが上昇し、溶湯の水面高さがランナー開口部４６まで到達すると、溶湯はランナー２０を通って上昇し、キャビティ１８に到達する。これにより、溶湯がキャビティ１８に充填される。プランジャチップ２２ｂは、分流子３２の先端面４０に当接することで、その移動が規制される。プランジャチップ２２ｂを押し込んだまま、凝固させる時間が経過したら、可動型１４を後退させて、鋳造が終了する。

次に、各ランナー２０の体積等について説明する。図３は、固定型１２から可動型１４を見たときの、固定型１２と可動型１４とで形成されるキャビティ１８及びランナー２０を示す概略図である。図３で示す点線は、湯路４４を表しており、斜線で示す領域は、ランナー開口部４６を表している。

湯路４４から分岐するランナー２０の湯路３４は、湯路３８と接続される主湯路３４ａと、主湯路３４ａから分岐した複数の副湯路３４ｂとを有し、複数の副湯路３４ｂが同一のキャビティ１８に接続されている。

図３に示すように、成形する成形品が異なるので、固定型１２と可動型１４とで形成される各キャビティ１８の体積は異なる。また、各ランナー２０の体積は、各ランナー２０が溶湯を供給する各キャビティ１８の体積の大きさに応じて大きくなるように、形成されている。例えば、図３に示すように、左側のキャビティ１８（以下、キャビティ１８Ｌ）が、右側のキャビティ１８（以下、キャビティ１８Ｒ）より大きい場合は、キャビティ１８Ｌに溶湯を供給する左側のランナー２０（以下、ランナー２０Ｌ）の体積が、キャビティ１８Ｒに溶湯を供給する右側のランナー２０（以下、ランナー２０Ｒ）の体積よりも大きくなるように形成する。

これにより、キャビティ１８Ｌに供給される溶湯の単位時間当たりの供給量を、キャビティ１８Ｒに供給される溶湯の単位時間当たりの供給量より大きくすることができる。従って、各キャビティ１８内への溶湯の充填完了タイミングのズレを抑制することができ、各キャビティ１８間における溶湯の充填完了タイミングを一致させることが可能となる。従って、各キャビティ１８で成形される成形品間における品質のばらつきや歩留りのばらつきを抑制することができる。

理想的には、各キャビティ１８の体積比と、各キャビティ１８に接続された各ランナー２０の体積比とを同一にすることが好ましい。例えば、キャビティ１８Ｌとキャビティ１８Ｒとの体積比が、「１．２：１」の場合は、ランナー２０Ｌとランナー２０Ｒとの体積比も、「１．２：１」にすることが好ましい。これにより、各キャビティ１８内への溶湯の充填完了タイミングのズレをより抑制することができる。

また、各ランナー２０と湯路４４とを連通する各ランナー開口部４６の開口面積は、各ランナー２０と連通する各キャビティ１８の体積の大きさに応じて大きくなるように形成されている。例えば、図３に示すように、キャビティ１８Ｌが、キャビティ１８Ｒより大きい場合は、ランナー２０Ｌに連通する左側のランナー開口部４６（以下、ランナー開口部４６Ｌ）の開口面積を、ランナー２０Ｒに連通する右側のランナー開口部４６（以下、ランナー開口部４６Ｒ）より大きくなるように形成する。

これにより、各キャビティ１８内への溶湯の充填完了タイミングのズレを更に抑制することができ、各キャビティ１８間における溶湯の充填完了タイミングを一致させることが可能となる。従って、各キャビティ１８で成形される成形品間における品質のばらつきや歩留りのばらつきを更に抑制することができる。

理想的には、各キャビティ１８の体積比と、各キャビティ１８に連通する各ランナー開口部４６の開口面積比とを同一にすることが好ましい。例えば、キャビティ１８Ｌとキャビティ１８Ｒとの体積比が、「１．２：１」の場合は、ランナー開口部４６Ｌとランナー開口部４６Ｒとの開口面積比も、「１．２：１」にすることが好ましい。これにより、各キャビティ１８内への溶湯の充填完了タイミングのズレをより抑制することができる。

ここで、体積が小さいキャビティ１８Ｒに接続されるランナー２０Ｒはランナー２０Ｌより体積が小さく、ランナー開口部４６Ｒはランナー開口部４６Ｌより開口面積が小さい。そのため、ランナー２０Ｒを流れる溶湯の方が、ランナー２０Ｌを流れる溶湯より、その流速は速くなり、溶湯がキャビティ１８Ｌに到達する時間よりもキャビティ１８Ｒに到達する時間の方が早くなる。従って、体積が大きいキャビティ１８Ｌへの溶湯の充填完了タイミングが遅れる傾向にある。

そこで、本実施の形態では、溶湯の流速も考慮して、図３に示すように、体積が大きいキャビティ１８Ｌに連通するランナー開口部４６Ｌの下端を、体積が小さいキャビティ１８Ｒに連通するランナー開口部４６Ｒの下端よりも、下方に設ける。

これにより、湯路４４の溶湯は、ランナー２０Ｒよりも早くランナー２０Ｌに流入するので、体積が大きいキャビティ１８Ｌへの溶湯の充填完了タイミングの遅れを軽減することができる。従って、各キャビティ１８で成形される成形品間における品質のばらつきや歩留りのばらつきを更に抑制することができる。

１０…鋳造用金型 １２…固定型
１４…可動型 １６…スリーブ
１８、１８Ｌ、１８Ｒ…キャビティ ２０、２０Ｌ、２０Ｒ…ランナー
２２…プランジャ ２６…固定型本体
２８…湯口スリーブ ３０…可動型本体
３２…分流子 ３４、３８、４４…湯路
３２ａ…円筒部 ３２ｂ…突出部
３４ａ…主湯路 ３４ｂ…副湯路
４６、４６Ｌ、４６Ｒ…ランナー開口部

Claims (3)

1. 製品の体積が異なる複数の製品を一度に成形する鋳造用金型において、
   前記複数の製品を成形するための複数のキャビティと、
   前記複数のキャビティに連通する複数のランナーと、
   を備え、
   各前記ランナーが溶湯を供給する各前記キャビティの体積が大きい程、各前記ランナーの体積を大きくする
   ことを特徴とする鋳造用金型。
2. 請求項１に記載の鋳造用金型において、
   前記複数のランナーは、１つの湯路から分岐し、
   前記湯路には、前記複数のランナーに連通する複数のランナー開口部が設けられ、
   各前記ランナー開口部の開口面積を、各前記ランナーと連通する各前記キャビティの体積が大きい程、大きくする
   ことを特徴とする鋳造用金型。
3. 請求項２に記載の鋳造用金型において、
   前記複数のキャビティは、前記湯路の軸方向から見て上方に設けられ、
   体積が大きい前記キャビティに連通する前記ランナー開口部の下端を、体積が小さい前記キャビティに連通する前記ランナー開口部の下端よりも、下方に設ける
   ことを特徴とする鋳造用金型。

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