JP6459576B2 - Die casting sleeve - Google Patents

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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。   The present invention relates to a die casting sleeve for injecting a molten non-ferrous metal such as an aluminum alloy into a die casting mold.

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ー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ダイカスト品を製造する。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、プランジャー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ー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ー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。   In a die casting machine, molten metal (molten metal) is supplied to a sleeve, and the molten metal is injected into a mold cavity communicating with the sleeve by a plunger tip sliding inside the sleeve, and the molten metal is cooled and solidified to produce a die cast product. For this reason, the inner surface of the sleeve may be melted by the molten metal or worn by sliding the plunger tip. When the inner surface of the sleeve is damaged due to melting or abrasion, the molten metal enters between the sleeve and the plunger tip, the sliding resistance of the sleeve increases, and the injection speed decreases, so the product quality decreases. If a large amount of lubricant is used to reduce the sliding resistance between the sleeve and the plunger tip or prevent seizure, impurities such as gas entrainment in the molten metal are likely to occur, resulting in a decrease in product quality. Invite.

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の金属製外筒内に、セラミックス製内筒を焼嵌めにより装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、高強度低熱膨張性金属の金属製外筒内に、窒化珪素、サイアロン等のセラミックスで形成したセラミックス製内筒を焼嵌めしたダイカスト用スリーブであって、前記高強度低熱膨張性金属の室温から300℃までの平均熱膨張係数が1×10-6/℃〜5×10-6/℃であり、室温から600℃まで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。特許文献1は、高強度低熱膨張性金属がこのような平均熱膨張係数を有することにより、焼嵌め作業が円滑容易にできるとともに、軸方向及び円周方向に外内筒のズレが発生せず十分な焼嵌め効果が確保できると記載している。 In order to reduce melting damage and wear on the inner surface of the sleeve, there has conventionally been proposed a die casting sleeve having a composite structure in which a ceramic inner cylinder is mounted by shrink fitting in a metal outer cylinder of a high-strength low thermal expansion metal. . For example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-246449 (Patent Document 1) discloses a die casting sleeve in which a ceramic inner cylinder formed of ceramics such as silicon nitride and sialon is shrink-fitted in a metal outer cylinder of a high-strength, low-thermal-expansion metal. The average thermal expansion coefficient of the high-strength low-thermal-expansion metal from room temperature to 300 ° C. is 1 × 10 −6 / ° C. to 5 × 10 −6 / ° C., and the average thermal expansion from room temperature to 600 ° C. A die casting sleeve having a coefficient of 5 × 10 −6 / ° C. or more is disclosed. Patent Document 1 discloses that a high-strength, low-thermal-expansion metal has such an average coefficient of thermal expansion, so that the shrink-fitting operation can be performed smoothly and easily, and the displacement of the outer and inner cylinders does not occur in the axial direction and the circumferential direction. It describes that a sufficient shrink-fit effect can be secured.

特許文献1のダイカスト用スリーブは、金属製外筒の表面温度が室温から300℃までの範囲で用いた場合には安定した射出が可能である。一方、大型のアルミニウム合金のダイカスト成形等で使用した際に、例えば、冷却水の量が不十分になったり、射出のサイクルが早くなり過ぎたりして、金属製外筒の一部の表面温度が300℃を超えるようになった場合、射出が安定し難くなり、成形不良を生じる虞がある。また、場合によっては、セラミックス製内筒の割れにつながる虞れもある。   The sleeve for die casting of Patent Document 1 can be stably injected when the surface temperature of the metal outer cylinder is used in the range from room temperature to 300 ° C. On the other hand, when it is used for die casting of large aluminum alloys, for example, the amount of cooling water becomes insufficient, the injection cycle becomes too fast, and the surface temperature of a part of the metal outer cylinder When the temperature exceeds 300 ° C., the injection becomes difficult to stabilize and there is a risk of causing molding defects. Moreover, depending on the case, there is a possibility of leading to cracking of the ceramic inner cylinder.

特開平7-246449号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-246449

従って、本発明の目的は、大型のアルミニウム合金のダイカスト成形において、金属製外筒の一部の表面温度が300℃を超えるようになった場合であっても、安定した射出を行うことができ、セラミックス製内筒の割れを抑制することのできるダイカスト用スリーブを提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to perform stable injection even when the surface temperature of a part of a metal outer cylinder exceeds 300 ° C. in die casting of a large aluminum alloy. Another object of the present invention is to provide a die casting sleeve capable of suppressing cracking of a ceramic inner cylinder.

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、金属製外筒の内にセラミックス製内筒を焼嵌めしたダイカスト用スリーブにおいて、前記金属製外筒が、特定の組成を有し、室温から400℃までの平均熱膨張係数が小さく、かつ室温から200℃までの平均熱膨張係数と、室温から400℃までの平均熱膨張係数との差が小さいFe-Ni-Co-Nb系合金で構成されたときに、大型のアルミニウム合金のダイカスト成形において、金属製外筒の一部の表面温度が300℃を超えるようになった場合であっても、安定した射出が可能であることを見い出し、本発明に想到した。   As a result of diligent research in view of the above object, the present inventors have found that in a die casting sleeve in which a ceramic inner cylinder is shrink-fitted in a metal outer cylinder, the metal outer cylinder has a specific composition, and has a room temperature. Fe-Ni-Co-Nb alloy with a small average thermal expansion coefficient from room temperature to 400 ° C and a small difference between the average thermal expansion coefficient from room temperature to 200 ° C and the average thermal expansion coefficient from room temperature to 400 ° C. When configured, in die casting of large aluminum alloys, it has been found that stable injection is possible even when the surface temperature of a part of the metal outer cylinder exceeds 300 ° C. The present invention has been conceived.

本発明者らは、まず、ダイカスト用スリーブを用いて室温から300℃までの温度で射出を行っているときの、金属製外筒の上下の温度に着目した。通常、ダイカスト用スリーブは、図1に示すように、水平方向に配置してスリーブの上部に設けられた供給口から溶湯を注入して使用する。このとき注入された溶湯は、射出が行われる前に一時スリーブの下部に滞留するため、繰り返し射出を行うことにより、金属製外筒の下側の温度が上側より高くなり金属製外筒の上下で温度差が生じる。このように金属製外筒の上下で温度差が生じると金属製外筒の上下で熱膨張差が生じる。   First, the inventors paid attention to the upper and lower temperatures of the metal outer cylinder when injection was performed at a temperature from room temperature to 300 ° C. using a die casting sleeve. Usually, as shown in FIG. 1, the die-casting sleeve is used by injecting molten metal from a supply port provided in the upper part of the sleeve arranged in the horizontal direction. Since the molten metal injected at this time stays in the lower part of the temporary sleeve before injection is performed, the temperature on the lower side of the metal outer cylinder becomes higher than the upper side by repeatedly injecting, so that the upper and lower sides of the metal outer cylinder are A temperature difference occurs. Thus, if a temperature difference arises in the upper and lower sides of a metal outer cylinder, a thermal expansion difference will arise in the upper and lower sides of a metal outer cylinder.

ここで、特許文献1の図1中Bで示されるような熱膨張係数を有する高強度低熱膨張性金属で金属製外筒を構成したダイカスト用スリーブを使用すると、金属製外筒の下側の温度が300℃以下の場合には金属製外筒の熱膨張係数が小さいため、金属製外筒の上側及び下側の熱膨張差は小さく、安定した射出が行える。   Here, when a die-casting sleeve having a metal outer cylinder made of a high-strength, low-thermal-expansion metal having a thermal expansion coefficient as indicated by B in FIG. 1 of Patent Document 1, the lower side of the metal outer cylinder is used. When the temperature is 300 ° C. or lower, the coefficient of thermal expansion of the metal outer cylinder is small, so that the difference in thermal expansion between the upper side and the lower side of the metal outer cylinder is small and stable injection can be performed.

ところが、大型のアルミニウム合金のダイカスト成形では射出容量(熱容量)が大きいため、例えば、冷却水の量が不十分になったり、射出のサイクルが早くなり過ぎたりして、冷却効果が十分でない場合、金属製外筒の下側の表面温度が300℃超、400℃以下の温度にまで上昇することもあることが判った。特許文献1の図1中Bで示されるように、300℃を超えると熱膨張係数が急激に大きくなるような金属で金属製外筒を構成した場合、金属製外筒の下側の温度が300℃を超えると、金属製外筒の上下の熱膨張差が大きくなり、ダイカスト用スリーブの中心軸が湾曲して、射出が安定し難くなる。   However, since the injection capacity (heat capacity) is large in die casting of a large aluminum alloy, for example, when the amount of cooling water becomes insufficient or the injection cycle becomes too fast, the cooling effect is not sufficient, It has been found that the surface temperature of the lower side of the metal outer cylinder may rise to a temperature above 300 ° C and below 400 ° C. As shown by B in FIG. 1 of Patent Document 1, when the metal outer cylinder is made of a metal whose coefficient of thermal expansion suddenly increases above 300 ° C., the temperature on the lower side of the metal outer cylinder is If the temperature exceeds 300 ° C., the difference in thermal expansion between the upper and lower sides of the metal outer cylinder becomes large, the center axis of the die casting sleeve is curved, and the injection becomes difficult to stabilize.

発明者らは、金属製外筒の下側の温度が300超且つ400℃以下の温度にまで上昇しても、射出を安定して行える構成について鋭意検討した結果、本発明に想到した。   The inventors of the present invention have come up with the present invention as a result of intensive investigations on a configuration that can stably perform injection even when the temperature on the lower side of the metal outer cylinder rises to a temperature exceeding 300 and not higher than 400 ° C.

すなわち、本発明のダイカスト用スリーブは、金属製外筒の内にセラミックス製内筒を焼嵌めしたダイカスト用スリーブであって、
前記金属製外筒が、29〜35質量%のNi、12〜23質量%のCo及び2〜5質量%のNbを含有し、0.8〜2のNi/Co比を有するFe-Ni-Co-Nb系合金で構成され、
前記金属製外筒の室温から200℃までの平均熱膨張係数αM200、室温から400℃までの平均熱膨張係数αM400、及び室温から600℃までの平均熱膨張係数αM600が、
αM400≦7.5×10-6/℃、
M400−αM200|≦1×10-6/℃、
αM600≧5×10-6/℃、及び
αM600>αM400
を満たすことを特徴とする。
That is, the die casting sleeve of the present invention is a die casting sleeve in which a ceramic inner cylinder is shrink-fitted in a metal outer cylinder,
Fe-Ni-Co-, wherein the metal outer cylinder contains 29-35 wt% Ni, 12-23 wt% Co and 2-5 wt% Nb, and has a Ni / Co ratio of 0.8-2 Composed of Nb alloy,
Average thermal expansion coefficient α M200 from room temperature to 200 ° C., average thermal expansion coefficient α M400 from room temperature to 400 ° C., and average thermal expansion coefficient α M600 from room temperature to 600 ° C.
α M400 ≦ 7.5 × 10 −6 / ℃,
| α M400M200 | ≦ 1 × 10 -6 / ℃,
α M600 ≧ 5 × 10 -6 / ° C and α M600 > α M400
It is characterized by satisfying.

前記セラミックス製内筒は、室温から200℃までの平均熱膨張係数αC200、室温から400℃までの平均熱膨張係数αC400、及び室温から600℃までの平均熱膨張係数αC600が4×10-6/℃以下であるのが好ましい。 The ceramic inner cylinder has an average thermal expansion coefficient α C200 from room temperature to 200 ° C., an average thermal expansion coefficient α C400 from room temperature to 400 ° C., and an average thermal expansion coefficient α C600 from room temperature to 600 ° C. of 4 × 10. It is preferably −6 / ° C. or lower.

αM400は4.5×10-6/℃≦αM400≦7.5×10-6/℃を満たすのが好ましく、5.0×10-6/℃≦αM400≦6.5×10-6/℃を満たすのがより好ましい。 α M400 preferably satisfies 4.5 × 10 −6 / ° C. ≦ α M400 ≦ 7.5 × 10 −6 / ° C., more preferably 5.0 × 10 −6 / ° C. ≦ α M400 ≦ 6.5 × 10 −6 / ° C. preferable.

αM600はαM600≧7×10-6/℃を満たすのが好ましい。 α M600 preferably satisfies α M600 ≧ 7 × 10 −6 / ° C.

前記金属製外筒の300℃及び400℃における引張強さは800 MPa以上であるのが好ましい。   The metallic outer cylinder preferably has a tensile strength at 300 ° C. and 400 ° C. of 800 MPa or more.

前記金属製外筒は、29〜35質量%のNi、12〜23質量%のCo、2〜5質量%のNb、0.4〜1.5質量%のAl、1.2〜3質量%のTi、0.1質量%以下のC、残部Fe及び不可避的不純物からなるのが好ましい。前記金属製外筒は1.1〜2のNi/Co比を有するのが好ましく、1.2〜2のNi/Co比を有するのが更に好ましい。   The metal outer cylinder is composed of 29 to 35 mass% Ni, 12 to 23 mass% Co, 2 to 5 mass% Nb, 0.4 to 1.5 mass% Al, 1.2 to 3 mass% Ti, 0.1 mass% It preferably consists of the following C, the balance Fe and unavoidable impurities. The metal outer cylinder preferably has a Ni / Co ratio of 1.1 to 2, more preferably a Ni / Co ratio of 1.2 to 2.

前記セラミックス製内筒の焼嵌め前の外径をd1、及び前記金属製外筒の焼嵌め前の内径をD2としたとき、焼嵌率:(d1−D2)/D2は0.001〜0.003の範囲内であるのが好ましい。   When the outer diameter of the ceramic inner cylinder before shrink fitting is d1 and the inner diameter of the metal outer cylinder before shrink fitting is D2, the shrinkage rate: (d1-D2) / D2 is in the range of 0.001 to 0.003. Is preferably within.

本発明のダイカスト用スリーブを用いることで、冷却が不十分となって金属製外筒の一部の表面温度が300℃を超えるようになった場合であっても、安定した射出を行うことができるため成形不良の発生を低減することができ、セラミックス製内筒の割れを抑制することができる。   By using the die casting sleeve of the present invention, even when the surface temperature of a part of the metal outer cylinder exceeds 300 ° C. due to insufficient cooling, stable injection can be performed. Therefore, the occurrence of molding defects can be reduced, and cracking of the ceramic inner cylinder can be suppressed.

本発明のダイカスト用スリーブの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the sleeve for die-casting of this invention. 金属製外筒を構成する金属B〜E及びセラミックス製内筒を構成するセラミックスAに関して、温度Tと、室温から温度Tまでの平均熱膨張係数を示すグラフである。It is a graph which shows temperature T and the average thermal expansion coefficient from room temperature to temperature T regarding the metals B to E constituting the metal outer cylinder and the ceramics A constituting the ceramic inner cylinder. 本発明のダイカスト用スリーブの他の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of the sleeve for die-casting of this invention. 図3のダイカスト用スリーブを構成する金属製外筒及びセラミックス製内筒を示す分解断面図である。FIG. 4 is an exploded sectional view showing a metal outer cylinder and a ceramic inner cylinder constituting the die casting sleeve of FIG. 3. 図3のダイカスト用スリーブを示す分解断面図である。FIG. 4 is an exploded cross-sectional view showing the die casting sleeve of FIG. 3.

本発明のダイカスト用スリーブは、金属製外筒の内にセラミックス製内筒を焼嵌めしてなり、前記金属製外筒が、29〜35質量%のNi、12〜23質量%のCo及び2〜5質量%のNbを含有し、0.8〜2のNi/Co比を有するFe-Ni-Co-Nb系合金で構成され、前記金属製外筒の室温から200℃までの平均熱膨張係数αM200、室温から400℃までの平均熱膨張係数αM400、及び室温から600℃までの平均熱膨張係数αM600が、αM400≦7.5×10-6/℃、|αM400−αM200|≦1×10-6/℃、αM600≧5×10-6/℃、及びαM600>αM400を満たすことを特徴とする。 The die-casting sleeve of the present invention is formed by shrink fitting a ceramic inner cylinder in a metal outer cylinder, the metal outer cylinder being 29 to 35 mass% Ni, 12 to 23 mass% Co, and 2 An average thermal expansion coefficient α from room temperature to 200 ° C. of the metal outer cylinder, which is composed of an Fe—Ni—Co—Nb alloy containing ˜5 mass% Nb and having a Ni / Co ratio of 0.8˜2. M200 , average thermal expansion coefficient α M400 from room temperature to 400 ° C., and average thermal expansion coefficient α M600 from room temperature to 600 ° C., α M400 ≦ 7.5 × 10 −6 / ° C., | α M400 −α M200 | ≦ 1 It is characterized by satisfying × 10 −6 / ° C., α M600 ≧ 5 × 10 −6 / ° C., and α M600 > α M400 .

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。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is of course not limited thereto. The description regarding each embodiment is applicable also to other embodiment unless there is particular notice.

(1)第1の実施形態
(a)全体構成
図1は本発明のダイカスト用スリーブの第1の実施形態を示す。図1において、直線A-Aはスリーブ1の中心軸線を示す。このダイカスト用スリーブは、金属製外筒11と、前記金属製外筒11内に焼嵌めにより装着されたセラミックス製内筒12とを備える。
(1) First embodiment
(a) Overall Configuration FIG. 1 shows a first embodiment of a die casting sleeve according to the present invention. In FIG. 1, a straight line AA indicates the central axis of the sleeve 1. The die casting sleeve includes a metal outer cylinder 11 and a ceramic inner cylinder 12 mounted in the metal outer cylinder 11 by shrink fitting.

金属製外筒11の先端部にはダイカストマシンに固定するための先端リング部材2が装着され、金属製外筒11の後端面には後端リング部材3がボルト31により固定されている。金属製外筒11の外周面のうち先端部に隣接する位置に鍔状凸部11cが形成されており、先端リング部材2は鍔状凸部11cにボルト51,51により固定されており、金属製外筒11の先端部からのズレが防止されている。   A front end ring member 2 for fixing to a die casting machine is attached to a front end portion of the metal outer cylinder 11, and a rear end ring member 3 is fixed to a rear end surface of the metal outer cylinder 11 by a bolt 31. A flange-like convex part 11c is formed at a position adjacent to the tip part on the outer peripheral surface of the metal outer cylinder 11, and the tip ring member 2 is fixed to the hook-like convex part 11c by bolts 51, 51, Deviation from the tip of the outer cylinder 11 is prevented.

金属製外筒11は後端面付近に開口部を有し、セラミックス製内筒12は金属製外筒11の開口部と整合する位置に開口部を有する。連通する両開口部は溶湯の供給口7を構成する。金属製外筒11の寸法は、例えば内径90〜180 mm、外径150〜300 mm、軸方向の全長600〜1300 mmとすることができる。   The metal outer cylinder 11 has an opening near the rear end surface, and the ceramic inner cylinder 12 has an opening at a position aligned with the opening of the metal outer cylinder 11. Both openings that communicate with each other constitute a molten metal supply port 7. The dimensions of the metal outer cylinder 11 can be, for example, an inner diameter of 90 to 180 mm, an outer diameter of 150 to 300 mm, and an overall length in the axial direction of 600 to 1300 mm.

(b)平均熱膨張係数
金属製外筒11は、αM400≦7.5×10-6/℃であり、|αM400−αM200|≦1×10-6/℃という関係を有するため、前記金属製外筒の温度が400℃になっても、前記セラミックス製内筒に対して前記金属製外筒は緩まない。冷却が不十分となって、前記金属製外筒の下側の温度が300℃超且つ400℃以下に達しても、金属製外筒の下側及び上側側の熱膨張差が小さいので、ダイカスト用スリーブの中心軸の湾曲が抑制される。このため、大型のアルミニウム合金のダイカスト成形であっても、安定して射出を行うことができ、成形不良の発生を低減することができる。また、αM600≧5×10-6/℃であり、かつαM600>αM400であるため、金属製外筒とセラミックス製内筒の焼嵌め時の加熱温度550〜600℃において、金属製外筒とセラミックス製内筒の熱膨張係数の差が大きいため、焼嵌め作業が円滑容易にできる。
(b) Average thermal expansion coefficient Since the metal outer cylinder 11 has α M400 ≦ 7.5 × 10 −6 / ° C. and has a relationship of | α M400 −α M200 | ≦ 1 × 10 −6 / ° C., the metal Even if the temperature of the outer cylinder becomes 400 ° C., the metal outer cylinder does not loosen with respect to the ceramic inner cylinder. Even if the cooling is insufficient and the temperature on the lower side of the metal outer cylinder exceeds 300 ° C. and reaches 400 ° C. or lower, the difference in thermal expansion between the lower side and the upper side of the metal outer cylinder is small. The bending of the central axis of the sleeve is suppressed. For this reason, even if it is die-casting of a large sized aluminum alloy, injection can be performed stably and generation | occurrence | production of a molding defect can be reduced. Further, since α M600 ≧ 5 × 10 −6 / ° C. and α M600 > α M400 , the metal outer case is used at a heating temperature of 550 to 600 ° C. during shrink fitting between the metal outer cylinder and the ceramic inner cylinder. Since the difference in thermal expansion coefficient between the cylinder and the ceramic inner cylinder is large, the shrink-fitting operation can be performed smoothly and easily.

セラミックス製内筒12は低熱膨張性であるのが好ましく、例えば室温から200℃までの平均熱膨張係数αC200、室温から400℃までの平均熱膨張係数αC400、及び室温から600℃までの平均熱膨張係数αC600が4×10-6/℃以下であるのがより好ましく、これらが1×10-6/℃〜4×10-6/℃であるのが最も好ましい。溶湯の熱による変形を小さくするためには、セラミックス製内筒12は|αC400−αC200|≦1×10-6/℃という関係を有するのが好ましい。 The ceramic inner cylinder 12 is preferably low in thermal expansion, for example, an average thermal expansion coefficient α C200 from room temperature to 200 ° C., an average thermal expansion coefficient α C400 from room temperature to 400 ° C., and an average from room temperature to 600 ° C. The thermal expansion coefficient α C600 is more preferably 4 × 10 −6 / ° C. or less, and most preferably 1 × 10 −6 / ° C. to 4 × 10 −6 / ° C. In order to reduce deformation due to heat of the molten metal, the ceramic inner cylinder 12 preferably has a relationship of | α C400 −α C200 | ≦ 1 × 10 −6 / ° C.

金属製外筒11は、例えば図2に示す金属C及びDを用いることができる。セラミックス製内筒12は、例えば図2に示すAを用いることができる。   For the metal outer cylinder 11, for example, metals C and D shown in FIG. 2 can be used. For example, A shown in FIG. 2 can be used for the ceramic inner cylinder 12.

αM400が大きすぎると焼嵌めの効果が減じるので、金属製外筒を低熱膨張性のセラミックス製内筒に緩みなく装着するには、金属製外筒がαM400≦7.5×10-6/℃を満たすようにする。αM400≦6.5×10-6/℃であるのが好ましい。金属製外筒の|αM400−αM200|をセラミックス製内筒の|αC400−αC200|に近づけることにより、金属製外筒とセラミックス製内筒とを強固に装着することができる。そのためには、金属製外筒が|αM400−αM200|≦1×10-6/℃を満たすようにする。金属製外筒が|αM400−αM200|≦0.5×10-6/℃を見たすのがより好ましい。さらに金属製外筒が4.5×10-6/℃≦αM400を満たすのが好ましく、5.0×10-6/℃≦αM400を満たすのがより好ましい。また金属製外筒がαM600≧7×10-6/℃を満たすのが好ましく、αM600≧8×10-6/℃を満たすのがより好ましい。 If α M400 is too large, the effect of shrink fitting will be reduced. Therefore, in order to attach the metal outer cylinder to the low thermal expansion ceramic inner cylinder without loosening, the metal outer cylinder is α M400 ≦ 7.5 × 10 −6 / ℃ To satisfy. α M400 ≦ 6.5 × 10 −6 / ° C. is preferable. By bringing | α M400 −α M200 | of the metal outer cylinder close to | α C400 −α C200 | of the ceramic inner cylinder, the metal outer cylinder and the ceramic inner cylinder can be firmly attached. For that purpose, the metal outer cylinder is made to satisfy | α M400 −α M200 | ≦ 1 × 10 −6 / ° C. More preferably, the metal outer cylinder looks at | α M400 −α M200 | ≦ 0.5 × 10 −6 / ° C. Further, the metal outer cylinder preferably satisfies 4.5 × 10 −6 / ° C. ≦ α M400, and more preferably satisfies 5.0 × 10 −6 / ° C. ≦ α M400 . The metal outer cylinder preferably satisfies α M600 ≧ 7 × 10 −6 / ° C., and more preferably satisfies α M600 ≧ 8 × 10 −6 / ° C.

金属製外筒の平均熱膨張係数(平均線膨張係数又は平均線膨張率に相当)は、JIS Z 2285-2003「金属材料の線膨張係数の測定方法」に基づいて測定する。セラミックス製内筒の平均熱膨張係数は、JIS R 1618-2002「ファインセラミックスの熱機械分析による熱膨張の測定」に基づいて測定する。平均熱膨張係数の測定装置としては示差膨張式熱機械分析装置を用いる。室温として例えば25℃で測定してもよい。   The average thermal expansion coefficient (corresponding to the average linear expansion coefficient or the average linear expansion coefficient) of the metal outer cylinder is measured based on JIS Z 2285-2003 “Measuring method of linear expansion coefficient of metal material”. The average coefficient of thermal expansion of the ceramic inner cylinder is measured based on JIS R 1618-2002 “Measurement of thermal expansion by thermomechanical analysis of fine ceramics”. A differential expansion thermomechanical analyzer is used as a measurement device for the average thermal expansion coefficient. You may measure at room temperature, for example at 25 degreeC.

(c)組成
ダイカスト用スリーブの金属製外筒がαM400≦7.5×10-6/℃、|αM400−αM200|≦1×10-6/℃、αM600≧5×10-6/℃、及びαM600>αM400を満たすためには、金属製外筒を29〜35質量%のNi、12〜23質量%のCo及び2〜5質量%のNbを含有し、0.8〜2のNi/Co比を有するFe-Ni-Co-Nb系合金で構成する。このような材料を用いることにより、金属製外筒の強度を高めることもできる。Ni含有量を29〜35質量%、Co含有量を12〜23質量%、及びNi/Co比を0.8〜2とすることにより、平均熱膨張係数の変曲点を高温側にシフトする効果が発揮される。前記Nbの含有量は、3〜4質量%であるのが好ましい。Nbは析出強化元素であり、強度(例えば引張強さ)の向上に寄与する。Nbの他に析出強化元素としてはAl、Tiを用いることができる。Nbの含有に併せて、Al、Tiから選ばれる少なくとも1種の元素を含有してもよい。このような金属製外筒を構成する材料は、29〜35質量%のNi、12〜23質量%のCo、2〜5質量%のNb、0.4〜1.5質量%のAl、1.2〜3質量%のTi、0.1質量%以下のC、残部Fe及び不可避的不純物からなるのが好ましい。Al含有量は0.5〜1.5質量%であるのがより好ましい。
(c) Composition The metal outer cylinder of the die casting sleeve is α M400 ≦ 7.5 × 10 −6 / ° C., | α M400 −α M200 | ≦ 1 × 10 −6 / ° C., α M600 ≧ 5 × 10 −6 / ° C. In order to satisfy α M600 > α M400 , the metal outer tube contains 29 to 35% by mass of Ni, 12 to 23% by mass of Co and 2 to 5% by mass of Nb, and 0.8 to 2 Ni. It is composed of an Fe—Ni—Co—Nb alloy having a / Co ratio. By using such a material, the strength of the metal outer cylinder can be increased. By setting the Ni content to 29-35 mass%, the Co content to 12-23 mass%, and the Ni / Co ratio to 0.8-2, the effect of shifting the inflection point of the average thermal expansion coefficient to the high temperature side is achieved. Demonstrated. The Nb content is preferably 3 to 4% by mass. Nb is a precipitation strengthening element and contributes to the improvement of strength (for example, tensile strength). In addition to Nb, Al and Ti can be used as precipitation strengthening elements. In combination with the Nb content, at least one element selected from Al and Ti may be contained. The material constituting such a metal outer cylinder is 29 to 35 mass% Ni, 12 to 23 mass% Co, 2 to 5 mass% Nb, 0.4 to 1.5 mass% Al, 1.2 to 3 mass% Ti, 0.1% by mass or less of C, the balance Fe, and inevitable impurities are preferable. The Al content is more preferably 0.5 to 1.5% by mass.

金属製外筒をFe-Ni-Co-Nb系合金で構成して熱処理を行うことによって、金属製外筒は高強度になる。熱処理としては、例えば、固溶化処理(900〜1000℃)と、それについで行う時効処理(580〜750℃)との組み合わせが挙げられる。例えば、金属製外筒の300℃及び400℃における引張強さは800 MPa以上であるのが好ましく、900 MPa以上であるのがより好ましい。このような高温強度を有することにより、スリーブ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内筒12を十分に保護することができる。また、金属製外筒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   By forming the metal outer cylinder from an Fe—Ni—Co—Nb alloy and performing heat treatment, the metal outer cylinder becomes high in strength. Examples of the heat treatment include a combination of a solution treatment (900 to 1000 ° C.) and an aging treatment (580 to 750 ° C.) performed subsequently. For example, the tensile strength at 300 ° C. and 400 ° C. of the metal outer cylinder is preferably 800 MPa or more, and more preferably 900 MPa or more. By having such high temperature strength, the ceramic inner cylinder 12 can be sufficiently protected against internal stress when the molten metal injected into the sleeve 1 is injected. The metal outer cylinder 11 preferably has an elongation of 15% or more (particularly 20% or more) at room temperature, a thermal conductivity of 20 W / m · K or less, and a Young's modulus of 130 GPa or more.

セラミックス製内筒を構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。   As the ceramic constituting the ceramic inner cylinder, a silicon nitride sintered body such as silicon nitride or sialon excellent in melting resistance, wear resistance, heat resistance, molten metal heat retention and seizure resistance is preferable. The structure of the silicon nitride sintered body is composed of silicon nitride particles or sialon particles and a grain boundary phase containing a rare earth element.

(d)焼嵌率
金属製外筒とセラミックス製内筒とを強固に焼嵌めするには、焼嵌率≧1/1000であるのが好ましい。またセラミックス内筒の割れを抑制するには、焼嵌率≦3/1000であるのが好ましい。なお焼嵌率とは、セラミックス製内筒の焼嵌め前の外径をd1、及び金属製外筒の焼嵌め前の内径をD2としたとき、焼嵌率=(d1−D2)/D2で表される値である。
(d) Shrinkage ratio In order to firmly shrink-fit the metal outer cylinder and the ceramic inner cylinder, it is preferable that the shrinkage ratio ≧ 1/1000. Further, in order to suppress cracking of the ceramic inner cylinder, it is preferable that the shrinkage-fitting ratio ≦ 3/1000. The shrinkage rate is the shrinkage rate = (d1−D2) / D2, where d1 is the outer diameter of the ceramic inner tube before shrink fitting and D2 is the inner diameter of the metal outer tube before shrink fitting. The value represented.

(2)第2の実施形態
図3〜図5に示すスリーブ1は、金属製外筒11の内にセラミックス製内筒12を焼嵌めしてなるダイカスト用スリーブである。このスリーブ1は、図1と同様のスリーブをダイカスト成形で使用した後に、損耗したセラミックス製内筒を交換したスリーブ(再生したスリーブと呼ぶ)に相当する。本発明に係るダイカスト用のスリーブを再生する方法は、前記金属製外筒から使用済みセラミックス製内筒を焼外す焼外工程と、前記焼外工程の後に前記金属製外筒内に新しいセラミックス製内筒を焼嵌めする焼嵌工程と、前記焼嵌工程の前又は後に前記金属製外筒の外周面に拡径層を形成する拡径層形成工程と、前記金属製外筒内に前記新しいセラミックス製内筒を焼嵌めして装着した後に前記拡径層を円筒状外形に加工する拡径層加工工程を有する。拡径層を形成する前には前記金属製外筒の外周に研削加工を施す研削工程を有する。なお、図4は、拡径層形成工程以前において金属製外筒11を新しいセラミックス製内筒12に焼嵌める際の関係を示す。図5は、拡径層加工工程以降においてスリーブに先端リング部材2及び後端リング部材3を設ける際の関係を示す。
(2) Second Embodiment A sleeve 1 shown in FIGS. 3 to 5 is a die casting sleeve in which a ceramic inner cylinder 12 is shrink-fitted in a metal outer cylinder 11. The sleeve 1 corresponds to a sleeve (referred to as a regenerated sleeve) in which a sleeve similar to that shown in FIG. 1 is used in die casting and the worn ceramic inner cylinder is replaced. The method for reclaiming a die casting sleeve according to the present invention includes a step of flaring a used ceramic inner tube from the metal outer tube, and a new ceramic product in the metal outer tube after the tempering step. A shrink fitting process for shrink fitting the inner cylinder, a diameter expanding layer forming process for forming a diameter expanding layer on the outer peripheral surface of the metal outer cylinder before or after the shrink fitting process, and the new inside the metal outer cylinder. A diameter expansion layer processing step of processing the diameter expansion layer into a cylindrical outer shape after the ceramic inner cylinder is shrink-fitted and attached. Before forming the expanded diameter layer, a grinding process is performed in which the outer periphery of the metal outer cylinder is ground. FIG. 4 shows the relationship when the metal outer cylinder 11 is shrink-fitted into the new ceramic inner cylinder 12 before the diameter expansion layer forming step. FIG. 5 shows the relationship when the front end ring member 2 and the rear end ring member 3 are provided on the sleeve after the diameter expansion layer processing step.

前記研削工程によって金属製外筒の外径が減少しても、拡径層の形成及び円筒状外形への加工を行うので、金属製外筒のサイズがダイカストマシンの保持部材のサイズと合わなくなるまで再生を繰り返すことができる。繰り返し使用する金属製外筒は寿命が長くなるので、コスト削減及び資源及び環境の保護の観点から好ましい。再生を繰り返しても、ダイカストマシンに装着したときにガタの生じないスリーブとすることができる。   Even if the outer diameter of the metal outer cylinder is reduced by the grinding step, since the enlarged diameter layer is formed and the cylindrical outer shape is processed, the size of the metal outer cylinder does not match the size of the holding member of the die casting machine. Playback can be repeated until The metal outer cylinder that is repeatedly used has a long life, and is preferable from the viewpoint of cost reduction and resource and environmental protection. Even if the reproduction is repeated, the sleeve can be made free from looseness when mounted on the die casting machine.

金属製外筒11には、図4に示すように、外周面のうち鍔状凸部11cと開口部11dとの間に2つの円環状保持面11e,11fが設けられている。円環状保持面11e,11fは、再生のたびに円筒状外形に加工されるので、金属製外筒11の外周面の他の部分より大きな外径とするのが好ましい。具体的には、円環状保持面11e,11fを金属製外筒11の外周面の他の部分より0.5〜6 mm程度高くするのが好ましい。この実施形態では、円環状保持面11e,11fの数は2であるが、勿論限定的ではなく、1つでも3つ以上でも良い。しかし、2つの円環状保持面11e,11fによりスリーブ1をダイカストマシンに固定するのが最も安定するので好ましい。円環状保持面11e,11fの円筒状外形への加工は切削、研削又は研磨により行うことができる。   As shown in FIG. 4, the metal outer cylinder 11 is provided with two annular holding surfaces 11e and 11f between the flange-shaped convex portion 11c and the opening portion 11d on the outer peripheral surface. Since the annular holding surfaces 11e and 11f are processed into a cylindrical outer shape every time they are regenerated, it is preferable to have a larger outer diameter than other portions of the outer peripheral surface of the metal outer cylinder 11. Specifically, it is preferable that the annular holding surfaces 11e and 11f be higher by about 0.5 to 6 mm than other portions of the outer peripheral surface of the metal outer cylinder 11. In this embodiment, the number of the annular holding surfaces 11e and 11f is 2, but it is of course not limited, and may be one or three or more. However, it is preferable to fix the sleeve 1 to the die casting machine by the two annular holding surfaces 11e and 11f because it is most stable. The processing of the annular holding surfaces 11e and 11f into a cylindrical outer shape can be performed by cutting, grinding, or polishing.

金属製外筒11の円環状保持面11e,11fには、図5に示すように、拡径層8,8が形成される。古いセラミックス製内筒12の焼外しと新しいセラミックス製内筒12の焼嵌めにより金属製外筒11の外周面において真円度は変化するが、拡径層8,8を設けて加工を施すことで外周面の真円度を元に戻すことができる。拡径層8,8は、成膜速度の観点からメッキ層、溶射層又は肉盛り溶接層であるのが好ましいが、勿論限定的でない。形成された拡径層8,8は円筒状外形に研削される。前記拡径層8,8が硬質金属のメッキ層である場合、新しいセラミックス製内筒を焼嵌めした後の前記金属製外筒の外周面に前記メッキ層を形成するのが好ましい。前記拡径層が溶射層又は肉盛り溶接層である場合、新しいセラミックス製内筒を焼嵌めする前の前記金属製外筒の外周面に前記溶射層又は肉盛り溶接層を形成するのが好ましい。   As shown in FIG. 5, diameter-enlarged layers 8 and 8 are formed on the annular holding surfaces 11e and 11f of the metal outer cylinder 11, respectively. The roundness of the outer peripheral surface of the metal outer cylinder 11 changes due to the tempering of the old ceramic inner cylinder 12 and the shrink-fit of the new ceramic inner cylinder 12, but it should be processed by providing expanded layers 8 and 8 With this, the roundness of the outer peripheral surface can be restored. The diameter-expanding layers 8 and 8 are preferably a plating layer, a sprayed layer, or a build-up weld layer from the viewpoint of film formation speed, but of course are not limited. The formed enlarged diameter layers 8 and 8 are ground into a cylindrical outer shape. When the diameter expansion layers 8 and 8 are hard metal plating layers, the plating layer is preferably formed on the outer peripheral surface of the metal outer cylinder after shrink fitting a new ceramic inner cylinder. When the diameter expansion layer is a sprayed layer or a build-up weld layer, it is preferable to form the sprayed layer or the build-up weld layer on the outer peripheral surface of the metal outer tube before shrink fitting a new ceramic inner tube. .

本発明を以下の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。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1
30質量%のNi、20質量%のCo、4質量%のNb、0.5質量%のAl、1.5質量%のTi、0.05質量%のC、残部Fe及び不可避的不純物からなる高強度低熱膨張性の金属C(表1を参照)からなる金属製外筒11(外径300 mm、内径180 mm、長さ1000 mm)と、87質量%のSi3N4、6質量%のY2O3、4質量%のAl2O3、及び3質量%のAlNを原料配合して焼結してなるサイアロンからなるセラミックス製内筒12(外径180 mm、内径130 mm、長さ1000 mm)とを、焼嵌率0.001で焼嵌めし、熱間工具鋼からなる先端リング部材2を金属製外筒11の先端部11aに焼嵌め及びボルト止めし、さらに後端リング部材3をボルトで取り付けて、図1に示す構造のスリーブ1を構成した。
Example 1
30% Ni, 20% Co, 4% Nb, 0.5% Al, 1.5% Ti, 0.05% C, the balance Fe and unavoidable impurities with high strength and low thermal expansion Metal outer cylinder 11 (outer diameter 300 mm, inner diameter 180 mm, length 1000 mm) made of metal C (see Table 1), 87 mass% Si 3 N 4 , 6 mass% Y 2 O 3 , A ceramic inner cylinder 12 (outer diameter 180 mm, inner diameter 130 mm, length 1000 mm) made of sialon formed by blending and sintering 4% by mass of Al 2 O 3 and 3% by mass of AlN Then, shrink fitting with a shrinkage rate of 0.001, shrinking and bolting the front end ring member 2 made of hot tool steel to the front end portion 11a of the metal outer cylinder 11, and further attaching the rear end ring member 3 with bolts, A sleeve 1 having the structure shown in FIG. 1 was constructed.

金属製外筒11を構成する金属C及びセラミックス製内筒12を構成するサイアロンの室温から所定の温度Tまでの平均熱膨張係数を、それぞれ図2のC及びAに示す。金属Cの室温から200℃までの平均熱膨張係数αM200、室温から400℃までの平均熱膨張係数αM400、及び室温から600℃までの平均熱膨張係数αM600を表2に示す。セラミックスAの室温から200℃までの平均熱膨張係数αC200は2.0×10-6/℃、室温から400℃までの平均熱膨張係数αC400は2.4×10-6/℃、及び室温から600℃までの平均熱膨張係数αC600は2.9×10-6/℃であった。また金属Cの300℃、350℃及び400℃における引張強さ、並びに室温におけるヤング率を表3に示す。 The average thermal expansion coefficients from room temperature to a predetermined temperature T of the metal C constituting the metal outer cylinder 11 and the sialon constituting the ceramic inner cylinder 12 are shown in C and A of FIG. Table 2 shows the average thermal expansion coefficient α M200 of metal C from room temperature to 200 ° C., the average thermal expansion coefficient α M400 from room temperature to 400 ° C., and the average thermal expansion coefficient α M600 from room temperature to 600 ° C. The average thermal expansion coefficient α C200 of ceramics A from room temperature to 200 ° C is 2.0 × 10 -6 / ° C, the average thermal expansion coefficient α C400 from room temperature to 400 ° C is 2.4 × 10 -6 / ° C, and from room temperature to 600 ° C The average coefficient of thermal expansion α C600 was 2.9 × 10 −6 / ° C. Table 3 shows the tensile strength of metal C at 300 ° C, 350 ° C and 400 ° C, and the Young's modulus at room temperature.

Figure 0006459576
注:各金属の単位は質量%であり、各金属はさらにFe(残部)及び不可避的不純物を含む。
Figure 0006459576
Note: The unit of each metal is% by mass, and each metal further contains Fe (remainder) and inevitable impurities.

Figure 0006459576
注:平均熱膨張係数の単位は[/℃]
Figure 0006459576
Note: Unit of average thermal expansion coefficient is [/ ° C]

Figure 0006459576
Figure 0006459576

作製したスリーブ1を、型締力350トンの横型ダイカストマシンの射出装置に取り付けて、アルミニウム合金のダイカスト成形に使用した(自動車用部品:成形重量16 kg)。放射温度計で測定した金属製外筒11の下側の温度が350〜400℃に達するまで連続使用したが、安定して射出を行うことができた。具体的には、プランジャーチップの射出速度にムラを生じることがなく、湯じわや巣の成形不良は発生しなかった。また、セラミックス製内筒に割れは発生していなかった。   The manufactured sleeve 1 was attached to an injection device of a horizontal die casting machine having a clamping force of 350 tons and used for die casting of an aluminum alloy (automobile parts: molding weight 16 kg). Although it was continuously used until the temperature of the lower side of the metal outer cylinder 11 measured with the radiation thermometer reached 350 to 400 ° C., injection could be performed stably. Specifically, there was no unevenness in the injection speed of the plunger tip, and there was no molding of a water fistula or nest. Moreover, no cracks occurred in the ceramic inner cylinder.

実施例2
金属製外筒11を、表1に組成を示す金属Dで作製した以外は、実施例1と同様にしてスリーブ1を作製した。金属Dの室温から所定の温度Tまでの平均熱膨張係数を図2のDに示し、αM200、αM400及びαM600を表2に示す。また300℃、350℃及び400℃における引張強さ、並びに室温におけるヤング率を表3に示す。
Example 2
A sleeve 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the metal outer cylinder 11 was produced from metal D having the composition shown in Table 1. The average thermal expansion coefficient of metal D from room temperature to a predetermined temperature T is shown in FIG. 2D, and α M200 , α M400 and α M600 are shown in Table 2. Table 3 shows the tensile strength at 300 ° C, 350 ° C and 400 ° C, and the Young's modulus at room temperature.

このスリーブ1を、実施例1と同様にしてダイカスト成形で、金属製外筒の下側の温度が350〜400℃に達するまで連続使用したが、安定して射出を行うことができ、湯じわや巣の成形不良は発生しなかった。また、セラミックス製内筒に割れは発生していなかった。   The sleeve 1 was continuously used by die casting in the same manner as in Example 1 until the temperature on the lower side of the metal outer cylinder reached 350 to 400 ° C. There was no molding defect of the nest. Moreover, no cracks occurred in the ceramic inner cylinder.

実施例3
焼嵌率を0.002に変更した以外は、実施例2と同様にしてスリーブ1を作製した。このスリーブ1をアルミニウム合金のダイカスト成形で、金属製外筒の下側の温度が350〜400℃に達するまで連続使用したが、射出を安定して行うことができ、湯じわや巣の成形不良は発生しなかった。また、セラミックス製内筒に割れは発生していなかった。
Example 3
A sleeve 1 was produced in the same manner as in Example 2 except that the shrink-fit rate was changed to 0.002. This sleeve 1 was continuously used by die-casting aluminum alloy until the lower temperature of the metal outer cylinder reached 350-400 ° C, but injection could be performed stably, forming hot water lines and nests. No defects occurred. Moreover, no cracks occurred in the ceramic inner cylinder.

比較例1
金属製外筒11を、表1に組成を示す金属Bで作製した以外は、実施例1と同様にしてスリーブ1を作製した。金属Bの室温から所定の温度Tまでの平均熱膨張係数を図2のBに示し、αM200、αM400及びαM600を表2に示す。また300℃、350℃及び400℃における引張強さ、並びに室温におけるヤング率を表3に示す。
Comparative Example 1
A sleeve 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the metal outer cylinder 11 was made of metal B having the composition shown in Table 1. The average thermal expansion coefficient of metal B from room temperature to a predetermined temperature T is shown in FIG. 2B, and α M200 , α M400 and α M600 are shown in Table 2. Table 3 shows the tensile strength at 300 ° C, 350 ° C and 400 ° C, and the Young's modulus at room temperature.

このスリーブ1を、実施例1と同様にダイカスト成形で、金属製外筒の下側の温度が200℃に達するまで連続使用したが、射出を安定して行うことができた。しかし、さらに続けて金属製外筒の下側の温度が350〜400℃に達するまで使用した際に、射出が安定しなくなる場合があった。具体的には、プランジャーチップの射出速度にムラを生じて、製品に湯じわや巣を生じることがあった。   The sleeve 1 was continuously used by die casting as in Example 1 until the temperature on the lower side of the metal outer cylinder reached 200 ° C., but injection could be performed stably. However, when it was used until the temperature on the lower side of the metal outer cylinder reached 350 to 400 ° C., the injection sometimes became unstable. Specifically, unevenness in the injection speed of the plunger tip may cause water wrinkles and nests in the product.

比較例2
金属製外筒11を、表1に組成を示す金属Eで作製した以外は、実施例1と同様にしてスリーブ1を作製した。金属Eの室温から所定の温度Tまでの平均熱膨張係数を図2のEに示し、αM200、αM400及びαM600を表2に示す。また300℃、350℃及び400℃における引張強さ、並びに室温におけるヤング率を表3に示す。
Comparative Example 2
A sleeve 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the metal outer cylinder 11 was produced from metal E having the composition shown in Table 1. The average coefficient of thermal expansion of the metal E from room temperature to a predetermined temperature T is shown in E of FIG. 2, and α M200 , α M400 and α M600 are shown in Table 2. Table 3 shows the tensile strength at 300 ° C, 350 ° C and 400 ° C, and the Young's modulus at room temperature.

このスリーブ1をダイカスト成形で、金属製外筒の下側の温度が350〜400℃に達するまで連続使用したが、射出を行うことができ、湯じわや巣の成形不良は発生しなかった。ただし、比較例2の金属製外筒は、熱膨張係数が大きいため、金属製外筒の下側の温度が400℃以上になると外筒が内筒に加える圧縮応力が低下して、内筒と外筒の締結が緩み、セラミックス製内筒が割れる恐れがある。   This sleeve 1 was continuously used by die casting until the temperature on the lower side of the metal outer cylinder reached 350 to 400 ° C., but injection could be performed, and there was no formation of hot water lines or nests. . However, the metal outer cylinder of Comparative Example 2 has a large coefficient of thermal expansion. There is a risk that the outer cylinder will be loosened and the ceramic inner cylinder will break.

実施例4
実施例1のスリーブ1をダイカスト成形に使用した後、セラミックス製内筒12が消耗したスリーブ1を再生するため、まず金属製外筒11から後端リング部材3を取り外した(工程S1)後、先端リング部材2だけを450℃の温度に加熱して金属製外筒11から先端リング部材2を焼外した(工程S2)。さらに、スリーブ1を700℃の温度に加熱して金属製外筒11からセラミックス製内筒12を焼外し(工程S3)、直ちに同じ温度で、金属製外筒11に新しいセラミックス製内筒12を焼嵌めした(工程S4)。なお、セラミックス製内筒12の両端部を研削して金属製外筒の面と合わせた。
Example 4
After the sleeve 1 of Example 1 was used for die casting, the rear end ring member 3 was first removed from the metal outer cylinder 11 in order to regenerate the sleeve 1 with the ceramic inner cylinder 12 consumed (step S1). Only the tip ring member 2 was heated to a temperature of 450 ° C. to burn off the tip ring member 2 from the metal outer cylinder 11 (step S2). Further, the sleeve 1 is heated to a temperature of 700 ° C. to burn out the ceramic inner cylinder 12 from the metal outer cylinder 11 (step S3), and immediately at the same temperature, a new ceramic inner cylinder 12 is attached to the metal outer cylinder 11. It was shrink-fitted (Step S4). Both end portions of the ceramic inner cylinder 12 were ground to match the surface of the metal outer cylinder.

新しいセラミックス製内筒12を焼嵌めした金属製外筒11の2つの円環状保持面11e,11fを円筒状外形に研削した(工程S5)。金属製外筒の円筒状外形は、軸方向の複数個所で測定した真円度が10μmとなるようにした。その後、2つの円環状保持面11e,11f以外をマスキングし、それらの円筒状研削面に、60℃のサージェント浴を用いて60 A/dm2の電流密度で、厚さ60μmのCrメッキ層8を形成した(工程S6)。Crメッキ層8の組成は、0.4質量%の酸素、0.05質量%の水素及び残部Crであった。 The two annular holding surfaces 11e and 11f of the metal outer cylinder 11 on which the new ceramic inner cylinder 12 was shrink-fitted were ground into a cylindrical outer shape (step S5). The cylindrical outer shape of the metal outer cylinder was such that the roundness measured at a plurality of locations in the axial direction was 10 μm. Thereafter, except for the two annular holding surfaces 11e and 11f, masking is performed, and a Cr plating layer 8 having a thickness of 60 μm and a current density of 60 A / dm 2 is applied to the cylindrical grinding surfaces using a 60 ° C. Sargent bath. Was formed (step S6). The composition of the Cr plating layer 8 was 0.4 mass% oxygen, 0.05 mass% hydrogen and the balance Cr.

その後、先端リング部材2を450℃の温度に加熱して、金属製外筒11の先端部11aに焼嵌めした(工程S7)。焼嵌めした先端リング部材2の先端面を所定のサイズに切削加工した(工程S8)後、先端リング部材2を鍔状凸部11cに螺着した(工程S9)。   Thereafter, the tip ring member 2 was heated to a temperature of 450 ° C. and shrink-fitted onto the tip portion 11a of the metal outer cylinder 11 (step S7). The front end surface of the shrink-fitted front end ring member 2 was cut into a predetermined size (step S8), and then the front end ring member 2 was screwed to the hook-shaped convex portion 11c (step S9).

金属製外筒11に焼嵌めされたセラミックス製内筒12及び先端リング部材2の内面を面一に研削加工した(工程S10)。新しいセラミックス製内筒12を焼嵌めした金属製外筒11の外周面は僅かに真円度が変化しているので、メッキ層8の外形が円筒になるように(すなわち、外形が工程S1以前の真円度になるように)、平均で10μm研削した(工程S11)。メッキ層は、軸方向の複数個所で測定した真円度が10μmとなるようにした。最後に、金属製外筒11の後端面11bにボルト31により後端リング部材3を固定した(工程S12)。   The inner surface of the ceramic inner tube 12 and the inner surface of the tip ring member 2 that were shrink-fitted into the metal outer tube 11 were ground to the same surface (step S10). Since the roundness of the outer peripheral surface of the metal outer cylinder 11 in which the new ceramic inner cylinder 12 is shrink-fitted is slightly changed, the outer shape of the plating layer 8 becomes a cylinder (that is, the outer shape is before step S1). ) And averaged 10 μm (step S11). The plated layer had a roundness of 10 μm measured at a plurality of locations in the axial direction. Finally, the rear end ring member 3 was fixed to the rear end surface 11b of the metal outer cylinder 11 with the bolts 31 (step S12).

再生したスリーブ1を型締力350トンの横型ダイカストマシンの射出装置に設けて、高い寸法精度を要する大型のアルミニウム合金のダイカスト成形に使用した結果、安定した射出を行うことができ、湯じわや巣の成形不良は発生しなかった。また、セラミックス製内筒に割れは発生していなかった。   As a result of using the regenerated sleeve 1 in an injection device of a horizontal die casting machine with a clamping force of 350 tons and using it for die casting of large aluminum alloys that require high dimensional accuracy, stable injection can be performed. There were no molding defects in the nest. Moreover, no cracks occurred in the ceramic inner cylinder.

1・・・ダイカスト用スリーブ
11・・・金属製外筒
11a・・・先端部
11b・・・後端面
11c・・・鍔状凸部
11d・・・開口部
11e,11f・・・円環状保持面
12・・・セラミックス製内筒
12a・・・開口部
2・・・先端リング部材
3・・・後端リング部材
31,51・・・ボルト
7・・・溶湯の供給口
8・・・拡径層
30・・・ダイカストマシンの保持部材
1 ... Die-casting sleeve
11 ... Metal outer cylinder
11a ・ ・ ・ Tip
11b ・ ・ ・ Rear end face
11c ...
11d ・ ・ ・ Opening
11e, 11f ... annular holding surface
12 ... Ceramic inner cylinder
12a ... Opening
2 ... Tip ring member
3 ... Rear end ring member
31, 51 ... Bolt
7 ... Molten metal supply port
8 ... Diameter layer
30 ・ ・ ・ Die-casting machine holding member

Claims (7)

金属製外筒の内にセラミックス製内筒を焼嵌めしたダイカスト用スリーブであって、
前記金属製外筒が、29〜35質量%のNi、12〜23質量%のCo及び2〜5質量%のNbを含有し、0.8〜2のNi/Co比を有するFe-Ni-Co-Nb系合金で構成され、
前記金属製外筒の室温から200℃までの平均熱膨張係数αM200、室温から400℃までの平均熱膨張係数αM400、及び室温から600℃までの平均熱膨張係数αM600が、
αM400≦7.5×10-6/℃、
M400−αM200|≦1×10-6/℃、
αM600≧5×10-6/℃、及び
αM600>αM400
を満たし、
前記セラミックス製内筒は、室温から200℃までの平均熱膨張係数α C200 、室温から400℃までの平均熱膨張係数α C400 、及び室温から600℃までの平均熱膨張係数α C600 が4×10 -6 /℃以下であることを特徴とするダイカスト用スリーブ。
A die casting sleeve in which a ceramic inner cylinder is shrink-fitted in a metal outer cylinder,
Fe-Ni-Co-, wherein the metal outer cylinder contains 29-35 wt% Ni, 12-23 wt% Co and 2-5 wt% Nb, and has a Ni / Co ratio of 0.8-2 Composed of Nb alloy,
Average thermal expansion coefficient α M200 from room temperature to 200 ° C., average thermal expansion coefficient α M400 from room temperature to 400 ° C., and average thermal expansion coefficient α M600 from room temperature to 600 ° C.
α M400 ≦ 7.5 × 10 −6 / ℃,
| α M400M200 | ≦ 1 × 10 -6 / ℃,
α M600 ≧ 5 × 10 -6 / ° C and α M600 > α M400
Meet the,
The ceramic inner cylinder has an average thermal expansion coefficient α C200 from room temperature to 200 ° C., an average thermal expansion coefficient α C400 from room temperature to 400 ° C. , and an average thermal expansion coefficient α C600 from room temperature to 600 ° C. of 4 × 10. -6 / ° C or less, a die-casting sleeve.
請求項に記載のダイカスト用スリーブにおいて、αM400が4.5×10-6/℃≦αM400≦7.5×10-6/℃を満たすことを特徴とするダイカスト用スリーブ。 2. The die-casting sleeve according to claim 1 , wherein α M400 satisfies 4.5 × 10 −6 / ° C. ≦ α M400 ≦ 7.5 × 10 −6 / ° C. 3. 請求項1又は2に記載のダイカスト用スリーブにおいて、αM400が5.0×10-6/℃≦αM400≦6.5×10-6/℃を満たすことを特徴とするダイカスト用スリーブ。 3. The die casting sleeve according to claim 1, wherein α M400 satisfies 5.0 × 10 −6 / ° C. ≦ α M400 ≦ 6.5 × 10 −6 / ° C. 3. 請求項1〜のいずれかに記載のダイカスト用スリーブにおいて、αM600がαM600≧7×10-6/℃を満たすことを特徴とするダイカスト用スリーブ。 In die casting sleeve according to any one of claims 1 to 3 for die casting sleeve alpha M600 is to satisfy the α M600 ≧ 7 × 10 -6 / ℃. 請求項1〜のいずれかに記載のダイカスト用スリーブにおいて、前記金属製外筒の300℃及び400℃における引張強さが800 MPa以上であることを特徴とするダイカスト用スリーブ。 The die-casting sleeve according to any one of claims 1 to 4 , wherein the tensile strength at 300 ° C and 400 ° C of the metal outer cylinder is 800 MPa or more. 請求項1〜のいずれかに記載のダイカスト用スリーブにおいて、前記金属製外筒が、29〜35質量%のNi、12〜23質量%のCo、2〜5質量%のNb、0.4〜1.5質量%のAl、1.2〜3質量%のTi、0.1質量%以下のC、残部Fe及び不可避的不純物からなり、前記金属製外筒は1.1〜2のNi/Co比を有することを特徴とするダイカスト用スリーブ。 The die-casting sleeve according to any one of claims 1 to 5 , wherein the metal outer cylinder is 29 to 35 mass% Ni, 12 to 23 mass% Co, 2 to 5 mass% Nb, 0.4 to 1.5. It is composed of Al by mass%, Ti by 1.2 to 3 mass%, C by 0.1 mass% or less, the balance Fe and inevitable impurities, and the metallic outer cylinder has a Ni / Co ratio of 1.1 to 2. Die casting sleeve. 請求項1〜のいずれかに記載のダイカスト用スリーブにおいて、前記セラミックス製内筒の焼嵌め前の外径をd1、及び前記金属製外筒の焼嵌め前の内径をD2としたとき、焼嵌率:(d1−D2)/D2が0.001〜0.003の範囲内であることを特徴とするダイカスト用スリーブ。 In die casting sleeve according to any one of claims 1 to 6, when the outer diameter before shrink fitting of the ceramic inner cylinder and d1, and the shrink-fitting front of the inner diameter of the metallic outer sleeve and D2, baked Fitting rate: (d1−D2) / D2 is in the range of 0.001 to 0.003.
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