JP6350152B2 - ダイカスト用スリーブ - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム合金等の非鉄金属の溶湯をダイカスト金型に射出するためのダイカスト用スリーブに関する。

ダイカストマシンでは、スリーブに溶融金属（溶湯）を供給し、スリーブ内を摺動するプランジャチップによりスリーブと連通する金型キャビティに溶湯を射出し、溶湯を冷却固化させて製品を製造する。このため、スリーブの内面には、溶湯により溶損が生じたり、プランジャチップの摺動により摩耗が生じたりする。スリーブの内面が溶損や摩耗により損傷すると、スリーブとプランジャチップとの間に溶湯が侵入してスリーブの摺動抵抗が増大し、射出速度が低下するため製品品質が低下する。スリーブとプランジャチップとの摺動抵抗を低減したり焼付きを防止したりするために多量の潤滑剤を使用すると、溶湯へのガス巻込み等の不純物混入が起こり易くなり、製品品質の低下を招く。

スリーブ内面の溶損及び摩耗を低減するために、従来から高強度低熱膨張性金属からなる外筒内に、セラミックス製内筒を焼嵌めにより嵌着した複合構造のダイカスト用スリーブが提案されている。例えば、特開平7-246449号（特許文献1）は、Fe-Ni-Co系合金のような高強度低熱膨張性金属からなる外筒内に、窒化珪素、サイアロン等のセラミックスからなる内筒を焼嵌めしたダイカスト用スリーブにおいて、前記高強度低熱膨張性金属の20〜300℃の平均熱膨張係数が1×10^-6／℃〜5×10^-6／℃であり、20〜600℃の平均熱膨張係数が5×10^-6／℃以上であるダイカスト用スリーブを開示している。セラミックス製内筒を有するダイカスト用スリーブは優れた射出安定性（耐溶損性、耐摩耗性、耐熱性、溶湯保温性及び耐焼付き性）を有するだけでなく、潤滑剤を低減できるので、溶湯にガス等の不純物が混入しにくくなり、製品品質の低下を抑制できる。

このダイカスト用スリーブでは、外筒と内筒の軸方向のずれを防止するために、先端部に設けられた固定リングを半径方向のボルトにより外筒に固定している。しかし、半径方向のボルトはプランジャチップの往復動により剪断力を受けるので、固定リングを外筒に固定する力が不十分である。その結果、プランジャチップの往復動により次第にスリーブと固定リング（特に先端の固定リング）との間に隙間が生じるおそれがあることが分った。スリーブと先端の固定リングとの隙間に侵入した溶融金属（たとえばアルミニウム）はプランジャチップに付着し、セラミック内筒の内面を荒らすだけでなく、スリーブの取付け不具合の原因にもなる。この問題を防止するには、スリーブと先端リングを強固に結合する必要がある。

実開平2−87551（特許文献2）は、高強度低熱膨張性金属材料により中空円筒状に形成した外筒内に、セラミックス材料により中空円筒状に形成した内筒を嵌着し、外筒の端部に固定リングを設け、かつこの固定リングを介して内筒を軸方向に押圧するように形成すると共に、外筒内に冷媒循環路を設けたことを特徴とするダイカスト用スリーブを開示している。特許文献2の第１図には、固定リングは内周にメネジに相当する部位を有し、外筒は外周にオネジに相当する部位を有し、固定リングのメネジを外筒のオネジに螺着した様子が図示されている。しかし、ネジは嵌め合いを有するので、プランジャチップの往復動により次第に外筒と固定リング（特に先端の固定リング）との間に隙間が生じるおそれがあることが分った。

特開2002-283029号（特許文献3）は、高強度低熱膨張性金属からなる外筒の内面にセラミックスからなる内筒を焼嵌めした複合スリーブと、前記複合スリーブの先端部の外面に焼嵌めした先端リングとを具備し、前記先端リングが前記複合スリーブの先端部を包囲する冷却媒体通路を有するダイカスト用スリーブを開示している。先端リングは、外筒より熱膨張係数が大きい熱間工具鋼により形成されている。このため、先端リングは焼嵌めにより外筒に強固に固定される。しかし、ダイカスティング中にスリーブ全体の温度が冷却能力を超えて上昇すると、先端リングの焼嵌めが緩んで、複合スリーブと先端リングとの間に隙間が生じるおそれがある。

特開平7-246449号公報 実開平2−87551号公報 特開2002-283029号公報

従って、本発明の目的は、金属製の外筒内にセラミックス製内筒を設けてなるスリーブ部材と、スリーブ部材の一方の端部に固定された先端リング部材とを具備するダイカスト用スリーブであって、ダイカスティングを繰り返してもスリーブ部材と先端リング部材との間に隙間が生じることを抑制したダイカスト用スリーブを提供することである。

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者等は、焼嵌め式のダイカスト用スリーブにおいて、スリーブ部材と先端リング部材とを焼嵌めによって嵌合させるとともに、スリーブ部材に設けられたオネジ部と先端リング部材に設けられたメネジ部とによって螺合させると、ダイカスティング中にスリーブが昇温しても先端リング部材のスリーブ部材への固定が緩まず、もってスリーブ部材と先端リング部材との間に隙間が生じるのを抑制できることを発見し、本発明に想到した。

すなわち、本発明のダイカスト用スリーブは、
金属製の外筒内にセラミックス製の内筒を設けてなるスリーブ部材と、前記スリーブ部材の一方の端部に固定された先端リング部材とを備え、
前記外筒の一方の端部の外周面に外周嵌合面とオネジ部とを有し、
前記先端リング部材の内周面に、前記外周嵌合面と嵌合する内周嵌合面と前記オネジ部に螺合するメネジ部とを有し、
前記先端リング部材は、前記外筒の前記外周嵌合面と前記先端リング部材の前記内周嵌合面とが焼嵌めされるとともに、前記外筒の前記オネジ部と前記先端リング部材の前記メネジ部とが螺合されることによって前記スリーブ部材に固定されていることを特徴とする。

本発明のダイカスト用スリーブの第1の態様は、
前記外筒には、前記一方の端部先端から順に外周嵌合面及びオネジ部を有し、
前記先端リング部材には、前記外周嵌合面及び前記オネジ部に対応する位置に、それぞれ内周嵌合面及びメネジ部を有する。

本発明のダイカスト用スリーブの第2の態様は、
前記外筒には、前記一方の端部先端から順にオネジ部及び外周嵌合面を有し、
前記先端リング部材には、前記オネジ部及び前記外周嵌合面に対応する位置に、それぞれメネジ部及び内周嵌合面を有する。

本発明のダイカスト用スリーブの第3の態様は、
前記外筒には、前記一方の端部先端から順に第1の外周嵌合面、オネジ部及び第2の外周嵌合面を有し、
前記先端リング部材には、前記第1の外周嵌合面、前記オネジ部及び前記第2の外周嵌合面に対応する位置に、それぞれ第1の内周嵌合面、メネジ部及び第2の内周嵌合面を有する。

前記オネジ部と前記メネジ部との螺合部分の軸方向長さL₁と、前記外周嵌合面と前記内周嵌合面との焼嵌め部分の軸方向合計長さL₂とは、式：50 mm≦L₁ +L₂≦250 mmを満たすのが好ましい。

ダイカスティング中の前記スリーブの温度範囲において、前記先端リング部材は前記外筒より大きな平均熱膨張係数を有するのが好ましい。

ダイカスティング中の前記スリーブの温度範囲において、前記先端リング部材は前記外筒と同じ平均熱膨張係数を有するのが好ましい。

本発明のダイカスト用スリーブは、金属製の外筒内にセラミックス製の内筒を設けてなるスリーブ部材の一方の端部外面に先端リング部材を焼嵌めさせるとともに、スリーブ部材に設けられたオネジ部と先端リング部材に設けられたメネジ部とによって螺合させて先端リング部材を固定する構造を有するので、ダイカスティング中に高温（例えば、200℃程度）となり焼嵌めによる締結力が低下したとしても、オネジ部とメネジ部とが螺合されていることにより、スリーブ部材と先端リング部材との間に隙間が生じることが抑制され、もって隙間に溶湯が入ることによる不具合を回避することができる。また本発明のダイカスト用スリーブは、構造がシンプルであるため、コスト的に有利である。

本発明のダイカスト用スリーブの第1の態様を示す断面図である。 図1のダイカスト用スリーブを示す分解断面図である。 本発明のダイカスト用スリーブの第1の態様の、(a)先端リング部材の嵌合部及び螺合部、(b)スリーブ部材の端部の嵌合部及び螺合部、及び(c)スリーブ部材と先端リング部材との固定部の一例を示す部分断面図である。 本発明のダイカスト用スリーブの第2の態様を示す断面図である。 本発明のダイカスト用スリーブの第2の態様の、(a)先端リング部材の嵌合部及び螺合部、(b)スリーブ部材の端部の嵌合部及び螺合部、及び(c)スリーブ部材と先端リング部材との固定部の他の一例を示す部分断面図である。 本発明のダイカスト用スリーブの第3の態様を示す断面図である。 本発明のダイカスト用スリーブの第3の態様の、(a)先端リング部材の嵌合部及び螺合部、(b)スリーブ部材の端部の嵌合部及び螺合部、及び(c)スリーブ部材と先端リング部材との固定部のさらに他の一例を示す部分断面図である。 窒化珪素及び外筒を形成する金属の20℃から各温度までの平均熱膨張係数を示すグラフである。 本発明のダイカスト用スリーブの先端リング部材に冷却手段を設けた態様を示す断面図である。 本発明のダイカスト用スリーブの製造方法の一例における主な工程を示すフローチャートである。

本発明の実施形態を添付図面を参照して以下詳細に説明するが、本発明は勿論それらに限定されるものではない。各実施形態に関する説明は、特に断りがなければ他の実施形態にも適用できる。

[1] ダイカスト用スリーブの構造
図1〜図3は本発明のダイカスト用スリーブの一例を示す。ダイカスト用スリーブは、外筒11内に内筒12が焼嵌めされた構造のスリーブ部材1と、外筒11の一方の端部11aに固定された先端リング部材2と外筒11の後端面11bに複数のボルト31により固定された後端リング部材3とからなる。前記外筒11の一方の端部11aの外周面には外周嵌合面11cとオネジ部11dとが設けられており、前記先端リング部材2の内周面には前記外周嵌合面11cと嵌合する内周嵌合面2cと前記オネジ部11dに螺合するメネジ部2dとを有し、前記先端リング部材2は、前記外筒11の前記外周嵌合面11cと前記先端リング部材2の前記内周嵌合面2cとが焼嵌めされるとともに、前記外筒11の前記オネジ部11dと前記先端リング部材2の前記メネジ部2dとが螺合されることによって前記スリーブ部材1に固定されている。先端リング部材2はダイカストマシンのスプールブッシュ（図示せず）側に固定される。スリーブ部材１はダイカストマシンのプラテン（図示せず）側の保持部材30により支持される。

(第1の態様)
スリーブ部材1の外筒11には、図2及び図3に示すように、その一方の端部11aの外周面に端面11e側から順に外周嵌合面11c及びオネジ部11dが隣接して設けられており、一方で先端リング部材2には、前記外周嵌合面11c及び前記オネジ部11dに対応する位置に、それぞれ内周嵌合面2c及びメネジ部2dが設けられている。スリーブ部材1の外筒11に先端リング部材2を固定した状態を図3(c)に示す。先端リング部材2は、外筒11の外周嵌合面11cと先端リング部材2の内周嵌合面2cとが嵌合部42で焼嵌めされるとともに、外筒11のオネジ部11dと先端リング部材2のメネジ部2dとが螺合部41で螺合されることによってスリーブ部材1に強固に固定されている。

外筒11の外周嵌合面11cに先端リング部材2の内周嵌合面2cが焼嵌めされるために、先端リング部材2の内周嵌合面2cの内径D_2cは、外筒11の外周嵌合面11cの外径D_1cよりも小さく設計する。内周嵌合面2cの内径D_2cは、外周嵌合面11cの外径D_1cよりも小さく設計して、焼嵌め率を0.0001〜0.0002とするのが好ましい。焼嵌め率は（D_1c−D_2c）／D_2cで表わされる。

先端リング部材2のメネジ部2dの内径（メネジ部2dの山部の直径）D_2dは、先端リング部材2の内周嵌合面2cを外筒11の外周嵌合面11cに嵌合させるときに、外筒11の外周嵌合面11cが前記メネジ部2dのねじ山に干渉しないようにするため、前記内周嵌合面2cの内径D_2cよりも大きく設計する。前記メネジ部2dの内径D_2dは、前記内周嵌合面2cの内径D_2cよりも1〜3 mm大きく設計するのが好ましい。

先端リング部材2のメネジ部2d及び外筒11のオネジ部11dの形状、寸法及びピッチは、メートルネジの規格に準じたもの（特に細目）であるのが好ましい。具体的には、M80〜M195、ピッチ2〜6 mmとすることができる。

前記オネジ部11dと前記メネジ部2dとの螺合部41の軸方向長さL₁と、前記外周嵌合面11cと前記内周嵌合面2cとの焼嵌め部（嵌合部42）の軸方向長さL₂とは、式：50 mm≦L₁ +L₂≦250 mmを満たす長さにすることができる。さらに、50 mm≦L₁ +L₂≦250 mm 及び、L₁＞L₂を満たす条件で、例えばL₁は40〜200 mmの範囲内の数値、L₂は10〜120 mmの範囲内の数値を組み合わせることが望ましい。

スリーブ部材1の外筒11に先端リング部材2を固定したとき、外筒11の端面11eは、外筒11のオネジ部11dと先端リング部材2のメネジ部2dとが螺合部41で螺合されることによって、先端リング部材2の内側の当接面2eに当接する。先端リング部材2の内周嵌合面2cとメネジ部2dとの間の端面2fと、外筒11の外周嵌合面11cとオネジ部11dとの間の端面11fとの間にはギャップG1が形成され、先端リング部材2の軸方向メネジ部2d側の端面2gと、外筒11のオネジ部11dの軸方向後端面11b側の端面11gとの間にはギャップG2が形成される。前記ギャップG1は0.5〜5 mmであるのが好ましく、1 mm程度であるのが最も好ましい。前記ギャップG2は0.5〜5 mmであるのが好ましく、1 mm程度であるのが最も好ましい。

(第２の態様)
本発明の第２の態様は、図4及び図5に示すように、スリーブ部材1の外筒11には一方の端部11aの外周面に端面11e側から順にオネジ部11d及び外周嵌合面11cが隣接して設けられており、一方で先端リング部材2には、前記オネジ部11d及び前記外周嵌合面11cに対応する位置に、それぞれメネジ部2d及び内周嵌合面2cが設けられている。スリーブ部材1の外筒11に先端リング部材2を固定した状態を図5(c)に示す。先端リング部材2は、外筒11の外周嵌合面11cと先端リング部材2の内周嵌合面2cとが嵌合部42で焼嵌めされるとともに、外筒11のオネジ部11dと先端リング部材2のメネジ部2dとが螺合部41で螺合されることによってスリーブ部材1に強固に固定されている。

外筒11の外周嵌合面11cに先端リング部材2の内周嵌合面2cが焼嵌めされるために、先端リング部材2の内周嵌合面2cの内径D_2cは、外筒11の外周嵌合面11cの外径D_1cよりも小さく設計する。内周嵌合面2cの内径D_2cは、外周嵌合面11cの外径D_1cよりも小さく設計して、焼嵌め率を0.0001〜0.0002とするのが好ましい。焼嵌め率は（D_1c−D_2c）／D_2cで表わされる。

先端リング部材2の内周嵌合面2cの内径D_2cは、先端リング部材2のメネジ部2dを外筒11のオネジ部11dに螺合させるときに、外筒11のオネジ部11dのネジ山が先端リング部材2の内周嵌合面2cに干渉しないようにするため、前記外筒11のオネジ部11dの外径（オネジ部11dの山部の直径）D_1dよりも大きく設計する。前記内周嵌合面2cの内径D_2cは、前記オネジ部11dの外径D_1dよりも1〜3 mm大きく設計するのが好ましい。

先端リング部材2のメネジ部2d及び外筒11のオネジ部11dの形状、寸法及びピッチは、メートルネジの規格に準じたもの（特に細目）であるのが好ましい。具体的には、M80〜M195、ピッチ2〜6 mmとすることができる。

前記オネジ部11dと前記メネジ部2dとの螺合部41の軸方向長さL₁と、前記外周嵌合面11cと前記内周嵌合面2cとの焼嵌め部（嵌合部42）の軸方向長さL₂とは、式：50 mm≦L₁ +L₂≦250 mmを満たす長さにすることができる。さらに、50 mm≦L₁ +L₂≦250 mm 及び、L₁＞L₂を満たす条件で、例えばL₁は40〜200 mmの範囲内の数値、L₂は10〜120 mmの範囲内の数値を組み合わせることが望ましい。

スリーブ部材1の外筒11に先端リング部材2を固定したとき、外筒11の端面11eは、外筒11のオネジ部11dと先端リング部材2のメネジ部2dとが螺合部41で螺合されることによって、先端リング部材2の内側の当接面2eに当接する。先端リング部材2のメネジ部2dと内周嵌合面2cとの間の端面2fと、外筒11のオネジ部11dと外周嵌合面11cとの間の端面11fとの間にはギャップG1が形成され、先端リング部材2の軸方向内周嵌合面2c側の端面2gと、外筒11の外周嵌合面11cの軸方向後端面11b側の端面11gとの間にはギャップG2が形成される。前記ギャップG1は0.5〜5 mmであるのが好ましく、1 mm程度であるのが最も好ましい。前記ギャップG2は0.5〜5 mmであるのが好ましく、1 mm程度であるのが最も好ましい。

(第３の態様)
本発明の第３の態様は、図6及び図7に示すように、スリーブ部材1の外筒11には一方の端部11aの外周面に端面11e側から順に第1の外周嵌合面11c'、オネジ部11d及び第2の外周嵌合面11c''が隣接して設けられており、一方で先端リング部材2には、前記第1の外周嵌合面11c'、前記オネジ部11d及び前記第2の外周嵌合面11c''に対応する位置に、それぞれ第1の内周嵌合面2c'、メネジ部2d及び第2の内周嵌合面2c''が設けられている。スリーブ部材1の外筒11に先端リング部材2を固定した状態を図7(c)に示す。先端リング部材2は、外筒11の第1の外周嵌合面11c'と先端リング部材2の第1の内周嵌合面2c'とが嵌合部42'で焼嵌めされ、第2の外周嵌合面11c''と先端リング部材2の第2の内周嵌合面2c''とが嵌合部42''で焼嵌めされるとともに、外筒11のオネジ部11dと先端リング部材2のメネジ部2dとが螺合部41で螺合されることによってスリーブ部材1に強固に固定されている。

外筒11の外周嵌合面11c'に先端リング部材2の内周嵌合面2c'が焼嵌めされるために、先端リング部材2の内周嵌合面2c'の内径D_2c'は、外筒11の外周嵌合面11c'の外径D_1c'よりも小さく設計する。内周嵌合面2c'の内径D₂'は、外周嵌合面11cの外径D_1c'よりも小さくして、焼嵌め率を0.0001〜0.0002と設計するのが好ましい。焼嵌め率は（D_1c−D_2c）／D_2cで表わされる。

外筒11の外周嵌合面11c''に先端リング部材2の内周嵌合面2c''が焼嵌めされるために、先端リング部材2の内周嵌合面2c''の内径D_2c''は、外筒11の外周嵌合面11c''の外径D_1c''よりも小さく設計する。内周嵌合面2c''の内径D₂''は、外周嵌合面11cの外径D_1c''よりも小さくして、焼嵌め率を0.0001〜0.0002と設計するのが好ましい。焼嵌め率は（D_1c−D_2c）／D_2cで表わされる。

先端リング部材2のメネジ部2dの内径（メネジ部2dの山部の直径）D_2dは、先端リング部材2の内周嵌合面2c'を外筒11の外周嵌合面11c'に嵌合させるときに、外筒11の外周嵌合面11c'が前記メネジ部2dのねじ山に干渉しないようにするため、前記内周嵌合面2c'の内径D_2c'よりも大きく設計する。前記メネジ部2dの内径D_2dは、前記内周嵌合面2c'の内径D_2c'よりも1〜3 mm大きく設計するのが好ましい。

先端リング部材2の内周嵌合面2c''の内径D_2c''は、先端リング部材2のメネジ部2dを外筒11のオネジ部11dに螺合させるときに、外筒11のオネジ部11dのネジ山が先端リング部材2の内周嵌合面2c''に干渉しないようにするため、前記外筒11のオネジ部11dの外径（オネジ部11dの山部の直径）D_1dよりも大きく設計する。前記内周嵌合面2c''の内径D_2c''は、前記オネジ部11dの外径D_1dよりも1〜3 mm大きく設計するのが好ましい。

先端リング部材2のメネジ部2d及び外筒11のオネジ部11dの形状、寸法及びピッチは、メートルネジの規格に準じたもの（特に細目）であるのが好ましい。具体的には、M80〜M195、ピッチ2〜6 mmとすることができる。

前記オネジ部11dと前記メネジ部2dとの螺合部41の軸方向長さL₁と、前記外周嵌合面11c'と前記内周嵌合面2c'との嵌合部42'の軸方向長さL₂'及び前記外周嵌合面11c''と前記内周嵌合面2c''との嵌合部42''の軸方向長さL₂''の合計L₂とは、式：50 mm≦L₁ +L₂≦250 mmを満たす長さにすることができる。さらに、50 mm≦L₁ +L₂≦250 mm 及び、L₁＞L₂を満たす条件で、例えばL₁は40〜200 mmの範囲内の数値、L₂は10〜120 mmの範囲内の数値を組み合わせることが望ましい。

スリーブ部材1の外筒11に先端リング部材2を固定したとき、外筒11の端面11eは、外筒11のオネジ部11dと先端リング部材2のメネジ部2dとが螺合部41で螺合されることによって、先端リング部材2の内側の当接面2eに当接する。先端リング部材2の内周嵌合面2c'とメネジ部2dとの間の端面2fと、外筒11の外周嵌合面11c'とオネジ部11dとの間の端面11fとの間にはギャップG1が形成され、先端リング部材2のメネジ部2dと内周嵌合面2c''との間の端面2gと、外筒11のオネジ部11dと外周嵌合面11c''との間の端面11gとの間にはギャップG2が形成され、先端リング部材2の軸方向内周嵌合面2c''側の端面2hと、外筒11の外周嵌合面11c''の軸方向後端面11b側の端面11hとの間にはギャップG3が形成される。前記ギャップG1及びG2は0.5〜5 mmであるのが好ましく、1 mm程度であるのが最も好ましい。前記ギャップG3は0.5〜5 mmであるのが好ましく、1 mm程度であるのが最も好ましい。なお、第１の態様は、第２及び第３の態様よりもメネジ部が先端リング部材の開口側にあるので、メネジ部を加工し易い。

(1) スリーブ部材
スリーブ部材は、金属製の外筒11内にセラミックス製の内筒12を焼嵌めしてなるのが好ましい。外筒11を形成する金属は、20℃から300℃までの平均熱膨張係数が1×10^-6／℃〜5×10^-6／℃であり、20℃から600℃までの平均熱膨張係数が5×10^-6／℃以上である、いわゆる高強度低熱膨張性金属であるのが好ましい。このような金属の一例は、Fe-Ni-Co系合金に1種以上の析出強化元素を添加したものであり、析出強化元素としてはAl、Ti、Nb等が挙げられる。このような金属の好ましい組成例は、Ni：30〜35質量％、Co：12〜17質量％、Al：0.5〜1.5質量％、Ti：1.5〜3質量％、残部Feである。Al及びTiは析出強化元素として作用する。

内筒12を形成するセラミックスとしては、耐溶損性、耐摩耗性、耐熱性、溶湯保温性及び耐焼付き性に優れた窒化珪素又はサイアロン等の窒化珪素質焼結体が好ましい。前記窒化珪素質焼結体の組織は、窒化珪素粒子又はサイアロン粒子と、希土類元素を含む粒界相により構成されている。例えば20℃から600℃までの窒化珪素の平均熱膨張係数は、図8にAで示されているように約3×10^-6／℃である。

上記組成の金属の平均熱膨張係数は図8にBで示されている。550〜600℃の焼嵌め温度において、金属からなる外筒11と窒化珪素からなる内筒12の平均熱膨張係数の差が大きいので、焼嵌め作業を容易に行うことができる。また、ダイカスト用スリーブ部材1内にアルミニウム溶湯を注入した場合、外筒11は通常約300℃（最高でも約350℃）まで加熱されるが、その温度範囲では金属と窒化珪素との平均熱膨張係数の差が小さいので、外筒11と内筒12との間に円周方向及び径方向のずれが発生しない。

外筒11を形成する金属は、20℃から500℃までの引張強さが590 MPa以上であるのが好ましく、690 MPa以上であるのがより好ましい。これにより、スリーブ部材1内に注入された溶湯を射出する際の内部応力に対してセラミックス製の内筒12を十分に保護することができる。また、外筒11は室温で、15％以上（特に20％以上）の伸び、20 W/ｍ・Ｋ以下の熱伝導率、及び130 GPa以上のヤング率を有するのが好ましい。

外筒11は後端面11b付近に開口部11dを有し、内筒12は外筒11の開口部11dと整合する位置に開口部12aを有する。連通する両開口部11d，12aは溶湯の供給口7を構成する。外筒11の寸法は、例えば内径65〜150 mm、外径95〜235 mm、軸方向の全長230〜815 mmとすることができる。内筒12の寸法は、例えば内径45〜120 mm、外径65〜150 mm、軸方向の全長230〜815 mmとすることができる。

(2) 先端リング部材
外筒11の一方の端部11aに焼嵌めされる先端リング部材2は、高強度及び低熱膨張性の金属からなるスリーブ部材1（外筒11）と連結するので、高強度を有することが望ましい。なお、螺合部及び嵌合部を有する構造の場合、焼嵌めだけでなく、ねじにより締結されるので、材質に関わらず、冷却手段は必ずしも必要ではない。特に、先端リング部材2を外筒11と同じ高強度低熱膨張性金属で形成した場合（熱膨張係数が同じ場合）は、冷却手段を設けなくても温度上昇による焼嵌部のゆるみがほとんど生じないので冷却手段が不要となる。従って、このような高強度低熱膨張性金属の使用は、先端リング部材2に冷却手段を形成できない構成に適している。ただし、そのような場合でも、先端リング部材の温度300℃以下で使用することが望ましい。

外筒11よりも大きな熱膨張係数を有する金属で先端リング部材2を形成することもできる。例えば、先端リング部材を20℃〜300℃において11×10^-6／℃〜18×10^-6／℃の平均熱膨張係数を有する鋼材で構成してもよい。そのような鋼材としては、高強度の熱間金型用鋼のSKD61（平均熱膨張係数が、20℃〜300℃では11.7×10^-6／℃であり、20℃〜600℃では12.8×10^-6／℃である）が挙げられる。必ずしも必要ではないが、ダイカスティング中に先端リング部材2を冷却することができる冷却手段を有しているのが好ましい。このような冷却手段により、先端リング部材2と外筒11との焼嵌部分の締結力の低下が抑制される。冷却温度は、例えば100℃以下であるのが好ましい。

前記冷却手段は、例えば、図9に示すように、冷媒（水など）を流すための冷却路21を設ける方法が好ましい。前記冷却路21は、先端リング部材2の外周面に形成した環状の溝部22をリング状のカバー部材23で覆うことによって形成することができる。前記冷却路21に、カバー部材23に設けられた流路24から冷媒を供給し、先端リング部材2を冷却する。前記流路24には、冷媒の供給・排出用パイプが接続される（図示せず。）。

[2] ダイカスト用スリーブの製造方法
本発明のダイカスト用スリーブの製造方法の一例を以下詳細に説明するが、勿論他の方法でも製造可能である。なおこの例では、本発明のダイカスト用スリーブの第1の態様について述べるが、第2の態様及び第3の態様についても同様にして製造することができる。

図10は本発明のダイカスト用スリーブの製造方法の一例における主な工程を示す。まず、外筒11内に内筒12を焼嵌めする（工程S1）。この時の焼嵌め温度は550〜600℃が好ましい。次に、内筒12の両端面を加工し、外筒11と内筒12の端面を一致させる（工程S2）。次に、図1及び図3に示すように、外筒11の一方の端部11aの外周面に形成されたオネジ部11dと先端リング部材2の内周面に形成されたメネジ部2dと螺合しながら、外筒11の一方の端部11aの外周面に形成された外周嵌合面11cと先端リング部材2の内周嵌合面2cとを焼嵌めする（工程S3）。先端リング部材2の焼嵌め温度は300〜500℃が好ましい。先端リング部材2の先端面を正確な寸法に加工し（工程S4）、さらに内筒11と先端リング部材2の内面が同一円筒状となるように、両者の内面を加工する（工程S5）。最後に、後端リング部材3を複数のボルト31により外筒11に取り付ける（工程S6）。

本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

実施例1
図１〜図３に示す構造のダイカスト用スリーブを作製した。このダイカスト用スリーブは、Ni：32.6質量％、Co：14.9質量％、Al：0.8質量％、及びTi：2.3質量％、残部Fe及び不可避的不純物からなる高強度低熱膨張性金属（20℃から300℃までの平均熱膨張係数：3.6×10^-6／℃、20℃から600℃までの平均熱膨張係数：9.5×10^-6／℃、20℃の引張強さ1205 MPa及び300℃の引張り強さ940 MPa）製の外筒11（外径135 mm、内径95 mm、長さ345 mm）と、Si₃N₄：87質量％、Y₂O₃：6質量％、Al₂O₃：4質量％、及びAlN：3質量％の組成の原料粉末を焼結してなるサイアロン製の内筒12（外径95 mm、内径75 mm、長さ345 mm）と、前記外筒11と同じ高強度低熱膨張性金属製の先端リング部材2と、SKD61（熱間金型用鋼）製の後端リング部材3とを備えていた。

外筒11の一方の端部11aの外周には、図３に示すように、メートルネジ規格でM115、ピッチ3 mmのオネジ部11dと外径D_1c＝110mmの外周嵌合面11cを形成した。先端リング部材2の内周にはメートルネジ規格でM115、ピッチ3 mmのメネジ部2dとD_1cに対して焼嵌率＝0.0001となる内径D_2cの内周嵌合面2cを形成した。螺合部41の長さL₁＝55 mm、嵌合部42の長さL₂＝10 mm、ギャップG1=5 mm、ギャップG2＝4 mmとした。なお、先端リング部材の最内周の面には、溶湯による侵食を抑制するために、保護膜を被覆した（保護膜の表面が、図１に示すように、内筒12の内周面と一致するようにした。）。

このダイカスト用スリーブを型締力1650トンの横型のダイカストマシンの射出装置に装着しアルミニウム合金のダイカスト成形（成形重量20 kgの自動車用部品の成型）に使用したところ、ダイカスト用スリーブの隙間にアルミニウム溶湯が侵入することなく使用することができた。

1・・・スリーブ部材
11・・・外筒
11a・・・一方の端部
11b・・・後端面
11c・・・外周嵌合面
11d・・・オネジ部
11e・・・端面
11f,11g,11h・・・端面
12・・・内筒
12a・・・開口部
2・・・先端リング部材
2c・・・内周嵌合面
2d・・・メネジ部
2e・・・当接面
2f,2g,2h・・・端面
3・・・後端リング部材
41・・・螺合部
42・・・嵌合部
31，51・・・ボルト
55・・・ボルト挿通孔
7・・・溶湯の供給口

Claims (7)

1. 金属製の外筒内にセラミックス製の内筒を設けてなるスリーブ部材と、前記スリーブ部材の一方の端部に固定された先端リング部材とを備えるダイカスト用スリーブであって、
   前記外筒の一方の端部の外周面に外周嵌合面とオネジ部とを有し、
   前記先端リング部材の内周面に、前記外周嵌合面と嵌合する内周嵌合面と前記オネジ部に螺合するメネジ部とを有し、
   前記先端リング部材は、前記外筒の前記外周嵌合面と前記先端リング部材の前記内周嵌合面とが焼嵌めされるとともに、前記外筒の前記オネジ部と前記先端リング部材の前記メネジ部とが螺合されることによって前記スリーブ部材に固定されていることを特徴とするダイカスト用スリーブ。
2. 請求項１に記載のダイカスト用スリーブにおいて、
   前記外筒には、前記一方の端部先端から順に外周嵌合面及びオネジ部を有し、
   前記先端リング部材には、前記外周嵌合面及び前記オネジ部に対応する位置に、それぞれ内周嵌合面及びメネジ部を有することを特徴とするダイカスト用スリーブ。
3. 請求項１に記載のダイカスト用スリーブにおいて、
   前記外筒には、前記一方の端部先端から順にオネジ部及び外周嵌合面を有し、
   前記先端リング部材には、前記オネジ部及び前記外周嵌合面に対応する位置に、それぞれメネジ部及び内周嵌合面を有することを特徴とするダイカスト用スリーブ。
4. 請求項１に記載のダイカスト用スリーブにおいて、
   前記外筒には、前記一方の端部先端から順に第1の外周嵌合面、オネジ部及び第2の外周嵌合面を有し、
   前記先端リング部材には、前記第1の外周嵌合面、前記オネジ部及び前記第2の外周嵌合面に対応する位置に、それぞれ第1の内周嵌合面、メネジ部及び第2の内周嵌合面を有することを特徴とするダイカスト用スリーブ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のダイカスト用スリーブにおいて、
   前記オネジ部と前記メネジ部との螺合部分の軸方向長さL₁と、前記外周嵌合面と前記内周嵌合面との焼嵌め部分の軸方向合計長さL₂とが、式：50 mm≦L₁ +L₂≦250 mmを満たすことを特徴とするダイカスト用スリーブ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のダイカスト用スリーブにおいて、
   ダイカスティング中の前記スリーブの温度範囲において、前記先端リング部材が前記外筒より大きな平均熱膨張係数を有することを特徴とするダイカスト用スリーブ。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載のダイカスト用スリーブにおいて、
   ダイカスティング中の前記スリーブの温度範囲において、前記先端リング部材が前記外筒と同じ平均熱膨張係数を有することを特徴とするダイカスト用スリーブ。

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