JP6727914B2 - Hot chamber casting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、アルミ等のダイキャスト製品を製造するホットチャンバ鋳造装置に関する。 The present invention relates to a hot chamber casting apparatus for manufacturing die cast products such as aluminum.
アルミ合金を材料として製造されるダイキャスト製品の鋳造法としては、比較的高温の溶湯(溶融金属材料)内で射出を行うホットチャンバ方式と、スリーブ内に溶湯を供給しながら射出を行うコールドチャンバ方式に大別される。これらのうちホットチャンバ方式においては、比較的融点が高い例えば純アルミの鋳造が可能であり鋳造金属材料の選択範囲が広いなどのメリットがある。 As a casting method for die-cast products manufactured using aluminum alloy as a material, there are a hot chamber method in which injection is performed in a relatively high temperature molten metal (molten metal material), and a cold chamber in which injection is performed while supplying the molten metal into the sleeve. The methods are roughly classified. Among these, the hot chamber method has the advantage that it is possible to cast, for example, pure aluminum having a relatively high melting point, and has a wide selection range of cast metal materials.
従来のホットチャンバ方式のアルミダイキャスト装置としては、例えば図10に示されるように縦型の射出チャンバが一般的である(例えば特許文献1、2参照)。この種の縦型チャンバは、主筒91内をプランジャ92が上下に摺動することにより、ポッド93に貯留する金属材料を、枝筒94を経由して鋳型95に加圧供給する構造である。
As a conventional hot chamber type aluminum die casting apparatus, for example, a vertical injection chamber is generally used as shown in FIG. 10 (see, for example, Patent Documents 1 and 2). This type of vertical chamber has a structure in which the metal material stored in the
しかし、従来の縦型チャンバは、プランジャ92を垂直に押圧して金属材料を射出する構造であること、また主筒と枝筒との間にグースネックと称される湯路が鋭角に曲がる部分(例えば図10に示す湯路96)が存在することなどから、比較的高い射出圧力を必要とする。そのため、構造上、チャンバへの機械的負荷が大きく、耐久性や装置寿命において課題があった。また、主筒およびプランジャの摺動部分にアルミ溶湯表面に浮かぶ酸化物が付着する虞もあり、それが射出金属材への不純物の混入やチャンバ装置の破損等の要因にもなっている。
However, the conventional vertical chamber has a structure in which the
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、チャンバの構造を簡素化することにより、従来よりも耐久性に優れ、長寿命である等の鋳造装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and by providing a casting apparatus having a more durable and longer life than the conventional one by simplifying the structure of the chamber. Has an aim.
上述した課題を解決するため、本発明のホットチャンバ鋳造装置は、溶融金属材料である溶湯を貯留するためのポッドと、前記ポッド内に貯留された溶湯を鋳型に射出する湯路が形成されたプランジャノズルと、前記プランジャノズルの基端部側がチャンバ室に挿入され、少なくとも前記チャンバ室の全体が前記溶湯内に浸漬した状態で往復動することにより、該溶湯を前記チャンバ室に導入しおよび前記湯路を介して鋳型に射出する可動シリンダと、前記可動シリンダを往復動させるための押圧力を出力する駆動装置と、前記駆動装置及び前記可動シリンダを連結する連結部材であって、前記駆動装置が出力する前記押圧力を前記可動シリンダに伝達する連結部材と、を備え、前記連結部材が前記可動シリンダに点接触して該可動シリンダに前記押圧力を作用させるように構成されたホットチャンバ鋳造装置である。 In order to solve the above-mentioned problems, the hot chamber casting apparatus of the present invention is provided with a pod for storing a molten metal which is a molten metal material, and a molten metal channel for injecting the molten metal stored in the pod into a mold. a plunger nozzle base end side of the plunger nozzle is inserted into the chamber chamber, by reciprocating in a state where at least the entire said chamber chamber is immersed in the molten metal, and introducing the molten metal into the chamber chamber and said A movable cylinder for injecting into a mold through a molten metal channel, a drive device for outputting a pressing force for reciprocating the movable cylinder, and a connecting member for connecting the drive device and the movable cylinder, the drive device And a connecting member for transmitting the pressing force output by the movable cylinder to the movable cylinder , wherein the connecting member is in point contact with the movable cylinder to apply the pressing force to the movable cylinder. It is a device.
上記構成において、ホットチャンバ鋳造装置は、前記可動シリンダの動線と前記プランジャノズルの中心軸の方向とが一致しており、前記中心軸の線上に前記押圧力の作用点が存在することが好ましい。 In the above-mentioned configuration, in the hot chamber casting device, it is preferable that the flow line of the movable cylinder and the direction of the central axis of the plunger nozzle are coincident with each other, and the point of action of the pressing force exists on the line of the central axis. ..
また、ホットチャンバ鋳造装置は、前記連結部材が円柱状部を有し、その円柱状部の外周方向に沿って環状に延び且つ断面が略半円状の曲面を有する突起部が形成され、前記突起部の頂点が前記可動シリンダに点接触することが好ましい。 Further, in the hot chamber casting apparatus, the connecting member has a cylindrical portion, and a projection portion having a curved surface with a semi-circular cross section that extends annularly along the outer peripheral direction of the cylindrical portion is formed. It is preferable that the apex of the protrusion is in point contact with the movable cylinder.
また、ホットチャンバ鋳造装置は、前記連結部材の前記円柱状部が前記可動シリンダの溝孔に挿嵌されていることが好ましい。特に、前記可動シリンダの動線方向に対して直交する方向に溝孔が形成され、前記連結部材の前記円柱状部が前記可動シリンダの溝孔に挿嵌されていることが好ましい。 Further, in the hot chamber casting apparatus, it is preferable that the columnar portion of the connecting member is fitted into the slot of the movable cylinder. Particularly, it is preferable that a groove hole is formed in a direction orthogonal to the flow line direction of the movable cylinder, and the cylindrical portion of the connecting member is inserted into the groove hole of the movable cylinder.
また、ホットチャンバ鋳造装置は、前記可動シリンダの溝孔と前記連結部材の前記円柱状部との間にギャップが生じていることが好ましい。 Further, in the hot chamber casting apparatus, it is preferable that a gap be formed between the groove hole of the movable cylinder and the cylindrical portion of the connecting member.
また、ホットチャンバ鋳造装置は、チャンバの中心軸が水平に対し所定の角度をなし、前記プランジャノズル側を上にして前記可動シリンダが、前記ポッド内に貯留された溶湯内に浸漬した状態で設置されている好ましい。特に前記所定の角度が水平に対して10〜40°の範囲内であることが好ましい。
Further, the hot chamber casting apparatus is installed with the center axis of the chamber forming a predetermined angle with respect to the horizontal, and with the plunger nozzle side facing upward, the movable cylinder is immersed in the molten metal stored in the pod. Has been preferred. Particularly, it is preferable that the predetermined angle is within the range of 10 to 40 with respect to the horizontal.
本発明のホットチャンバ鋳造装置によれば、その主要な構造を簡素化し、耐久性の向上や長寿命化等を図ることができる。特に、連結部材が可動シリンダに点接触して押圧力を作用するように構成したので、寸法誤差等により生じる虞があった可動部の破損やかじり等の発生を効果的に防ぐことができる。 According to the hot chamber casting apparatus of the present invention, its main structure can be simplified, and durability can be improved and life can be extended. In particular, since the connecting member is configured to make point contact with the movable cylinder and exert a pressing force, it is possible to effectively prevent the occurrence of damage or galling of the movable portion which may occur due to dimensional error or the like.
以下、図面を参照して、本発明に係るホットチャンバ鋳造装置の好適な実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態によるホットチャンバ鋳造装置10の構成を示す側面図である。図2は、図1に示したホットチャンバ鋳造装置10の主要部であるチャンバ構造を示す断面図である。
Hereinafter, preferred embodiments of a hot chamber casting apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing a configuration of a hot
ホットチャンバ鋳造装置10は、ポッド60内に貯留した溶融金属材料(以下、「溶湯」という。)を、鋳型内の空間であるキャビティ73に加圧射出することにより、所望形状の鋳造品を製造する装置である。ポッド60は、例えば700℃以上の一定温度に溶湯Wを加熱保持することが可能な槽である。また、ポッド60には、公知の溶解炉から高温の溶湯が適宜に補給され、溶湯レベルが一定に保持されている。
The hot
ホットチャンバ鋳造装置10により製造される鋳造品の金属材料としては、アルミ、アルミ合金(例えば、Al‐Si系、Al‐Si‐Cu系)、銅合金、マグネシウム合金、亜鉛合金などがある。特に、本実施形態によるホットチャンバ鋳造装置10は、不純物の混入を防ぐことができ、また高温低圧での射出成型が可能である点において、例えば熱伝導率が高い純アルミを材料とする精密部品の鋳造に適している。
Examples of metal materials of cast products manufactured by the hot
ホットチャンバ鋳造装置10は、鋳型(固定金型71、可動金型72)に溶湯Wを射出するプランジャノズル20と、駆動装置40により往復動するように設けられる可動シリンダ30とを備える。なお、鋳型は、固定金型71と可動金型72とが突き合わされて形成される。
The hot
プランジャノズル20は、耐熱性のあるセラミックにより形成され、ストレートに伸びる略円柱状を有している。プランジャノズル20には、その長手方向の軸中心を貫通して湯路21が形成されている。
The
なお、本実施形態では、可動シリンダ30のチャンバ室31にプランジャノズル20が相対的に進退可能に挿入されることから、プランジャノズル20の中心を貫通する「中心軸」は、チャンバ室31の中心を通る軸線に一致している。更には、この中心軸は、往復動する可動シリンダ30の動線にも一致している。つまり、「チャンバの中心軸」とは、プランジャノズル20および可動シリンダ30の中心を通るこの軸を意味する。
In the present embodiment, since the
プランジャノズル20の先端側にはフランジ22が一体に形成され、このフランジ22に固定金型71が取り付けられる。なお、様々な形状寸法仕様のダイキャスト製品に対応できるようにするため、固定金型71が例えばボルト74,74によりフランジ22に着脱・交換可能に取り付けられることが好ましい。
A
また、プランジャノズル20のノズル先端部23は球面状であり、固定金型71内部の凹面部71aに圧接している。プランジャノズル20から射出される溶湯は、注入路71bを通してキャビティ73に注入される(図3参照)。一方、プランジャノズル20の基端側の一部は、可動シリンダ30に形成されたチャンバ室31に挿入されている。
Further, the
可動シリンダ30も耐熱性のあるセラミックにより形成される。図2に示すように、可動シリンダ30のチャンバ室31は、プランジャノズル20を相対的に進退可能に嵌挿できるように、プランジャノズル20の直径よりも若干が大きい直径を有する円形でストレートの深孔として形成されている。また、チャンバ室31と外部とを連通する溶湯孔32,32が、チャンバ室31の中心軸に対し直交する方向に形成されている。
The
また、可動シリンダ30には、その長手方向の中心軸(つまり動線方向)に対して直交する方向に溝孔35が形成されている。この溝孔35は、正方形の開口を有して可動シリンダ30を貫通している。
Further, the
プランジャノズル20および可動シリンダ30を備えてなるチャンバは、鋳型に接続しているプランジャノズル20側を上にし、可動シリンダ30が溶湯W内に浸漬した状態で斜めに設置されている。このように、チャンバの中心軸が水平に対し所定の角度をなしており、その所定の角度が10〜40°の範囲内であることが好ましい。これにより、鋳造動作中に溶湯Wの表面に浮かぶ金属酸化物等がチャンバ室31に導入されず、溶融金属材料への不純物の混入を防止することができる。また、チャンバの中心軸を斜めに配置することで、従来の縦型チャンバに比較して射出圧力を小さくすることがきる。これによりチャンバ20,30の機械的負荷が減り、装置の寿命向上を図ることができる。また、比較的肉薄の精密部品の鋳造を可能にしている。
The chamber provided with the
プランジャノズル20はその位置を固定して設けられる。可動シリンダ30がプランジャノズル20に対し相対的に離間する方向に移動(後退)することにより、溶湯がチャンバ室31に導入される。他方、可動シリンダ30がプランジャノズル20に接近する方向に移動(前進)することにより、チャンバ室31の溶湯がプランジャノズル20の湯路21を介して鋳型に射出される。
The
なお、プランジャノズル20のフランジ22付近にヒータ27を設けることが好ましい。ポッド60の溶湯Wのレベルよりも上に配置されるプランジャノズル20の一部をヒータ27が加熱することにより、鋳型に近いノズル部分を流れる金属材料の溶融状態を維持することができる。また、鋳造後に湯路21内に残留する金属材料の湯抜きを良好にすることができる。
A
耐熱性のセラミックからなる連結部材51は、駆動装置40に連結して、可動シリンダ30を往復動させるための押圧力を伝達する部材である。例えば図2に示すように、連結部材51は、その下部に円柱状部51aを有しており、この円柱状部51aが上述した可動シリンダ30の溝孔35に嵌挿される。連結部材51の円柱状部51aには、その外周方向に沿って環状に延び、そして縦方向に円弧状の曲面を有する環状突起部51bが一体に形成されている。要するに、環状突起部51bの縦断面が半円状または略半円状となっている。
The connecting
可動シリンダ30の溝孔35は、正方形の開口を有しており、円柱状部51aが溝孔35に嵌合すると、環状突起部51bの何れかの頂点が溝孔35の内壁面に点接触することとなる(図2の矢視A参照)。この環状突起部51bの頂点が溝孔35に接触する箇所が、可動シリンダ30に押圧力を作用する加芯点(作用点)に相当する。
The
なお、可動シリンダ30に嵌合して押圧力を作用させる連結部材51の突起部は、本実施形態のように必ずしも全体が環状でなくてもよい。可動シリンダ30を前進および後退させることを可能にするために、例えば溝孔35の前後の内壁面に点接触可能な半球状の突起が、円柱状部51aの前後面の少なくとも2箇所に形成されてもよい。このような半球状の突起は、上記加芯点を通る任意の線で切断した断面プロファイルが円弧状であればよい。また、このような環状突起部51bまたは半球状突起は、溝孔35の前後の内壁面に同時に接触する必要はなく、部材の熱膨張や製造時の寸法誤差等を考慮すると、むしろ多少のクリアランスを有しているほうが好ましい。さらに環状突起部51bまたは半球状突起の頂点(作用点または加芯点)が、チャンバの中心軸である可動シリンダ30の動線上に存在することが、なお好ましい。
Note that the projection of the connecting
このように可動シリンダ30と連結部材51とは、特に図2の拡大した円内に示すように、溝孔35と円柱状部51aとの間にギャップδを有して結合している。このクリアランスが存在することにより、可動シリンダ30が往復動する際の機械的な誤差等に起因して生じる、望まない曲げ応力等が吸収されるので、特に連結部材51のネック部分などへの応力集中が無くなり、それら可動部の破損を防ぐことができる。
As described above, the
図4に示すように、連結部材51の上部は、例えばT字型のジョイントアーム50の下部に形成した嵌合孔50bに嵌合して固定されている。また、ジョイントアーム50には、2本のガイドロッド45,45を貫通させて固定するための貫通孔50a,50aが左右に形成されている。なお、本発明に係る「連結部材」を、図4に示すジョイントアーム50および連結部材51を一体化した1つの部材により形成してもよい。
As shown in FIG. 4, the upper portion of the connecting
図5は、可動シリンダ30を往復動させる駆動装置40の平面図である。駆動装置40は、ベースプレート41上に、油圧シリンダ42、ジョイントアーム50、ガイドロッド45、スライド軸受46,47などを備えている。2本のガイドロッド45,45は、長さと直径が同じであり、互いに平行にして、ジョイントアーム50の貫通孔50a,50aに固定されている。スライド軸受46,47は、ガイドロッド45の軸方向への自由な滑り移動を許容する軸受である。つまり、各ガイドロッド45は、前後のスライド軸受46,47によりスライド自在に支持されており、ジョイントアーム50がガイドロッド45,45によりガイドされる方向が、チャンバ20,30の中心軸の方向に対して平行となるように設計されている。
FIG. 5 is a plan view of a
ジョイントアーム50の一側面には、油圧シリンダ42のロッド43が接続している。油圧シリンダ42へ供給する圧油を切り換えてロッド43を伸長および縮退させることで、ガイドロッド45,45に案内されながらジョイントアーム50が往復動する。
The
このように、ホットチャンバ鋳造装置10は、駆動装置40による可動シリンダ30の往復動作に連動して、プランジャノズル20の後端部がチャンバ室31内で進退動作するように構成されている。これら主要なチャンバ構造が簡素化されることで、可動部のかじり等の機械的な故障が少なく、耐久性が増し、ひいては装置の長寿命化を図ることができる。
As described above, the hot
特に本実施形態では、駆動装置40の油圧シリンダ42と、チャンバの可動シリンダ30とが、連結部材51を介して並進動作する構造を有している。設計上は、駆動装置40とチャンバとが平行に配置されるが、実際にはこれら製造時の機械的な寸法誤差等により、可動部に曲げ応力やかじり等が発生する虞がある。
しかし、本実施形態では、上述したように連結部材51が可動シリンダ30に点接触して押圧力を作用させるように構成されているので、可動シリンダ30と連結部材51との結合部に十分なクリアランスを確保することができる。これにより、連結部材51および可動シリンダ30を含む可動部に生じる虞があった不要な曲げ応力等が吸収され、部材の破損やかじり等の発生を防ぐことができる。
Particularly, in this embodiment, the
However, in the present embodiment, as described above, the connecting
かかる構成のホットチャンバ鋳造装置10による鋳造動作は次のとおりである。まず、チャンバ室31に溶湯Wを導入するため、図6に示すように、油圧シリンダ42のロッド43を縮退させ可動シリンダ30を引き下げる。このときチャンバ室31の容積が増し減圧されることにより、溶湯がチャンバ室31内面とプランジャノズル20の外面との間の隙間を介してチャンバ室31に導入される。
The casting operation by the hot
次に、図7に示すように、油圧シリンダ42のロッド43を伸長させ可動シリンダ30を押し上げる。これにより、チャンバ室31内が加圧され、溶湯がプランジャノズル20の湯路21を介して鋳型内のキャビティ73に射出される。そして、キャビティ73内の溶湯が冷却固化した後、図8に示すように、油圧シリンダ75を縮退させ、可動金型72を固定金型71から分離することで、所定形状の鋳造品Mが得られる。
Next, as shown in FIG. 7, the
なお、駆動装置40の油圧シリンダ42は、プランジャノズル20と可動シリンダ30とを分離するのに十分なストロークを有していることが好ましい。そうすることにより、溶湯Wにチャンバ20,30を浸漬させたまま、プランジャノズル20と可動シリンダ30の分離が可能となる。また、図9に示すように、昇降手段80を下降させることでポッド60の溶湯Wからチャンバを取り出し可能な構成としてもよい。これにより、可動シリンダ30のチャンバ室31やプランジャノズル20の湯路21に残る金属材料の湯抜きを簡単且つ十分に行うことができる。
The
上述したように本実施形態のホットチャンバ鋳造装置10によれば、チャンバ20,30の構造を簡素化し、耐久性の向上や長寿命化を図ることができる。特に、互いに並進動作する駆動装置40とチャンバ20,30とを連結する連結部材51が可動シリンダ30に点接触して押圧力を作用するように構成したので、従来これら可動部の機械的な寸法誤差等に起因して生じる虞があった部材への応力集中、破損、かじり等を効果的に防ぐことができる。
As described above, according to the hot
また、チャンバ20,30の中心軸を斜めに配置することで、従来の縦型チャンバに比較して射出圧力を小さくすることができる。これにより、チャンバの機械的負荷を減らし、耐久性の向上や長寿命化を図ることができる。また、比較的肉薄の精密部品の鋳造を可能にする。
Further, by arranging the central axes of the
また、少なくとも可動シリンダ30のチャンバ室31全体が溶湯W内に浸漬した状態で往復動するようにしたため、溶湯Wの表面に浮かぶ金属酸化物等がチャンバ室31に浸入しない。これにより、溶融金属材料への不純物の混入を防ぎ、ダイキャスト製品の純度を確保することができる。
Further, at least the
また、プランジャノズル20と可動シリンダ30とを分離した状態で、チャンバ20,30を溶湯Wから取り出すことができる。これにより、チャンバ20,30内に残留する金属材料の湯抜きを良好にすることができ、またメンテナンス作業性を向上させることができる。
Further, the
10 ホットチャンバ鋳造装置
20 プランジャノズル
21 湯路
22 フランジ
30 可動シリンダ
31 チャンバ室
35 溝孔
40 駆動装置
41 ベースプレート
42 油圧シリンダ
43 ロッド
45 ガイドロッド
50 ジョイントアーム
51 連結部材
51a 円柱状部
51b 環状突起部
60 ポッド(溶湯槽)
71 固定金型
72 可動金型
73 キャビティ
80 昇降手段
W 溶湯
M 鋳造品
10 Hot
71
Claims (8)
前記ポッド内に貯留された溶湯を鋳型に射出する湯路が形成されたプランジャノズルと、
前記プランジャノズルの基端部側がチャンバ室に挿入され、少なくとも前記チャンバ室の全体が前記溶湯内に浸漬した状態で往復動することにより、該溶湯を前記チャンバ室に導入しおよび前記湯路を介して鋳型に射出する可動シリンダと、
前記可動シリンダを往復動させるための押圧力を出力する駆動装置と、
前記駆動装置及び前記可動シリンダを連結する連結部材であって、前記駆動装置が出力する前記押圧力を前記可動シリンダに伝達する連結部材と、を備え、
前記連結部材が前記可動シリンダに点接触して該可動シリンダに前記押圧力を作用させるように構成されたホットチャンバ鋳造装置。 A pod for storing molten metal that is a molten metal material ,
A plunger nozzle having a molten metal passage for injecting the molten metal stored in the pod into a mold;
The base end of the plunger nozzle is inserted into the chamber chamber, by reciprocating in a state where at least the entire said chamber chamber is immersed in the molten metal, and introducing the molten metal into the chamber chamber and through said water passage And a movable cylinder that injects into the mold
A drive device that outputs a pressing force for reciprocating the movable cylinder ;
A connecting member for connecting the drive device and the movable cylinder, the connecting member transmitting the pressing force output by the drive device to the movable cylinder ,
A hot chamber casting apparatus configured such that the connecting member comes into point contact with the movable cylinder to exert the pressing force on the movable cylinder.
前記突起部の頂点が前記可動シリンダに点接触する、請求項1または2に記載のホットチャンバ鋳造装置。 The connecting member has a columnar portion, a protrusion portion is formed that extends annularly along the outer peripheral direction of the columnar portion and has a curved surface with a substantially semicircular cross section,
The hot chamber casting apparatus according to claim 1, wherein the apex of the protrusion is in point contact with the movable cylinder.
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