JP6847722B2 - 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ための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 a die-cast product 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。 Casting methods for die-cast products manufactured from aluminum alloys include 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 the molten metal is supplied into the sleeve. It is roughly divided into methods. Of these, the hot chamber method has merits such as being able to cast pure aluminum having a relatively high melting point and having 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8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 device, for example, a vertical injection chamber is generally used as shown in FIG. 8 (see, for example, Patent Documents 1 and 2). This type of vertical chamber has a structure in which 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8に示す湯路部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。また、例えば純アルミ等の金属材料は、凝固点温度が高く、急速に固化するという性質がある。そのため、従来の縦型チャンバでは、鋳造後に湯路に残留した金属が固化するなど、その扱いが困難であった。
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、例えば純アルミ等の凝固点が高い金属材料にも対応可能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 an object of the present invention is to provide a casting apparatus capable of dealing with a metal material having a high freezing point such as pure aluminum.
上述した課題を解決するため、本発明は、鋳型に溶湯を射出して鋳造品を製造するためのホットチャンバ鋳造装置であって、溶湯を加熱保持するポッドと、一端部が前記鋳型に接続して前記ポッドに固定され、前記鋳型に溶湯を射出する湯路部が形成されたノズル管と、前記ノズル管の他端部に接続して前記ポッドに固定されるチャンバシリンダと、前記チャンバシリンダ内で往復移動するよう収容されるピストンと、前記ピストンを前記チャンバシリンダ内で往復移動させる射出駆動装置とを備え、前記チャンバシリンダの全体が、前記溶湯内に浸漬した状態で前記ポッドに固定されており、前記射出駆動装置に備えられる油圧シリンダのロッドの先端に、前記ピストンの基端部に当接する半球状の芯部が設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a hot chamber casting apparatus for injecting molten metal into a mold to manufacture a cast product, in which a pod for heating and holding the molten metal and one end thereof are connected to the mold. A nozzle tube fixed to the pod and formed with a channel portion for injecting molten metal into the mold, a chamber cylinder connected to the other end of the nozzle tube and fixed to the pod, and the inside of the chamber cylinder. A piston accommodated so as to reciprocate in the molten metal and an injection drive device for reciprocating the piston in the chamber cylinder are provided, and the entire chamber cylinder is fixed to the pod while being immersed in the molten metal. The tip of the rod of the hydraulic cylinder provided in the injection drive device is provided with a hemispherical core portion that abuts on the base end portion of the piston .
ホットチャンバ鋳造装置は、前記チャンバシリンダが、溶湯の射出方向が水平となるように前記ポッドに固定されていることが好ましい。また、前記チャンバシリンダが、溶湯の射出方向が斜め上向きとなるように傾斜して前記ポッドに固定されているものでもよい。 In the hot chamber casting apparatus, it is preferable that the chamber cylinder is fixed to the pod so that the injection direction of the molten metal is horizontal. Further, the chamber cylinder may be inclined and fixed to the pod so that the injection direction of the molten metal is obliquely upward.
また、ホットチャンバ鋳造装置は、前記ノズル管が前記鋳型側を上に傾斜して前記ポッドに固定され、該ノズル管と前記チャンバシリンダとが接続する射出湯路部に折れ曲がり部が形成されていることが好ましい。 Further, in the hot chamber casting apparatus, the nozzle pipe is inclined upward on the mold side and fixed to the pod, and a bent portion is formed in an injection runner portion where the nozzle pipe and the chamber cylinder are connected. Is preferable.
また、ホットチャンバ鋳造装置は、前記ピストンが前記チャンバシリンダ内で往復移動する方向の移動線と、前記ピストンに印可される押圧力の作用線とが一致していることが好ましい。 Further, in the hot chamber casting apparatus, it is preferable that the movement line in the direction in which the piston reciprocates in the chamber cylinder and the action line of the pressing force applied to the piston coincide with each other.
本発明のホットチャンバ鋳造装置によれば、高速鋳造が可能であり、例えば純アルミ等の凝固点が高い金属材料にも対応することができる。 According to the hot chamber casting apparatus of the present invention, high-speed casting is possible, and it is possible to deal with metal materials having a high freezing point such as pure aluminum.
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。
Hereinafter, preferred embodiments of the 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内に加熱保持した純アルミ等の溶融金属材料(以下、「溶湯」という。)Wを、鋳型内の空間であるキャビティ73に高速で加圧射出することにより、所望形状の鋳造品を製造するための装置である。ポッド60は、例えば700℃以上の温度に溶湯Wを加熱保持することが可能な槽である。例えば、トケナイト(登録商標)等の耐溶損性に優れた耐熱性素材を用いて、ポッド60を製造することが好ましい。また、ポッド60には、固形金属材料(インゴッド)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、チャンバ全体が溶湯内に浸漬されているので、金属材料への不純物の混入を防ぐことができる。また、高温、高速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 the metal material of the cast product produced by the hot
本実施形態によるホットチャンバ鋳造装置10は、溶湯を加熱保持する上述のポッド60と、鋳型(固定金型71、可動金型72)に溶湯Wを射出するよう構成されたノズル管20と、内部にチャンバ31を有する円筒状のチャンバシリンダ30と、チャンバシリンダ30内で往復移動するよう収容されるピストン50とを備えている。なお、本実施形態において、鋳型は、固定金型71と、目的の鋳造品形状に凹設されたキャビティ73を有する可動金型72とが突き合わされて形成される。
The hot
ノズル管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。ノズル管20には、その本体を長手方向に貫通する湯路部21が形成されている。図2に示すように、ノズル管20の一端部23は、鋳型を構成する例えば固定金型71に接続している。ノズル管20の一端部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。
The
また、ノズル管20の他端部24は、チャンバシリンダ30の射出側を塞ぐキャッププレート36に接続している。図3に示すように、ノズル管20の他端部24は球面状であり、キャッププレート36の凹面部36aに圧接している。キャッププレート36には湯孔部36bが形成されている。すなわち、チャンバシリンダ30からピストン50により吐出された溶湯Wは、キャッププレート36の湯孔部36bおよびノズル管20の湯路部21を流れ、固定金型71の注入路71bを介してキャビティ73に射出される。
Further, the
ノズル管20は、鋳型(71、72)側を上に傾斜した姿勢でポッド60を貫通し、それに固定されている。そして、特に図3に示すように、ノズル管20の他端部24とチャンバシリンダ30のキャッププレート36とが接続する射出湯路部に、折れ曲がり部が形成されている。
The
ノズル管20がポッド60を貫通する部分は溶湯W内にある。そこで、ポッド60のその貫通部から溶湯Wが外部に漏れないようにするために、例えばガラス繊維またはセラミック等の耐溶損性に優れた耐熱シール62を用いて、ノズル管20の貫通部を封止することが好ましい。
The portion where the
また、ポッド60と鋳型(71、72)との間のノズル管20の表面部を巻くようにして、ノズル管20を高温に保持するためのヒータ27を設けることが好ましい。ヒータ27により、金属材料の溶融状態を維持し、鋳造後に湯路部21内に残留しがちな金属材料の湯抜きを良好にすることができる。また、ヒータ27は、ポッド60に密着するとともに、固定金型71の少なくとも一部を加熱するものであることが好ましい。
Further, it is preferable to provide a
チャンバシリンダ30およびピストン50は、どちらも耐熱性のあるセラミックにより形成される。チャンバシリンダ30は、中空円筒状の本体を有し、本体に導入孔部32が貫通形成されている。チャンバシリンダ30の全体が、溶湯W内に浸漬した状態で、ポッド60に固定されている。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31に導入されず、金属材料への不純物の混入を防止することができる。したがって、鋳造品の純度を確保することができる。
Both the
ピストン50は、ポッド60に固定されたチャンバシリンダ30内に外部から挿入され、チャンバ31の容積を可変とするよう往復移動可能に設けられている。
The
射出駆動装置40は、ピストン50をチャンバシリンダ30内で往復移動するように適合されている。射出駆動装置40は、油圧シリンダ41を備える。油圧シリンダ41のロッド42の先端部は、カプラ55を介してピストン50の基端部に連結している。例えば図4に示すように、ピストン50がチャンバシリンダ30内で往復移動する方向の移動軸線Axと、ピストン50に印可される押圧力Fiの作用線とが一致していることが好ましい。それにより、油圧シリンダ41で生じる押圧力を、ピストン50に効率よく伝達することができる。
The
また、図4に示すように、油圧シリンダ41のロッド42の先端に、ピストン50の基端部に当接する半球状の芯部42aが設けられることが好ましい。ロッド42を伝わる押圧力Fiが、芯部42aの頂点でピストン50に作用することで、ロッド42とピストン50との連結部における望まない曲げモーメントや応力等の発生を防止することができ、耐久性の向上や長寿命化を図ることができる。なお、カップラ55は、不要な曲げモーメントや応力を抑える等の目的において、ユニバーサルジョイントであってもよい。
Further, as shown in FIG. 4, it is preferable that the tip of the
なお、図1の実施形態では、溶湯Wの射出方向が水平となるように、チャンバシリンダ30が水平姿勢でポッド60に固定されている。また、溶湯Wの射出方向が斜め上向きとなるように、チャンバシリンダ30を若干傾斜した姿勢でポッド60に固定してもよい。このように、チャンバシリンダ30を横ストレート型とすることにより、チャンバから鋳型に至るまでの射出湯路部の圧力損失を可及的に小さくでき、それにより高速鋳造を可能にしている。
In the embodiment of FIG. 1, the
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31内に溶湯Wを導入するため、図5に示すように、油圧シリンダ41のロッド42を縮退させ、ピストン50をチャンバシリンダ30の外方向に移動させる。このときチャンバ31の容積が増し減圧されることにより、溶湯Wがチャンバシリンダ30の導入孔部32を介してチャンバ31に導入される。
The casting operation by the hot
次に、図6に示すように、油圧シリンダ41のロッド42を伸長させ、ピストン50をチャンバシリンダ30の内方向に移動させる。これにより、チャンバ31内が加圧され、溶湯Wがノズル管20の湯路部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7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. 6, the
本実施形態のホットチャンバ鋳造装置10によれば、主要なチャンバ構造を簡素化したことで、耐久性の向上や長寿命化を図ることができる。特に、チャンバシリンダ30を横ストレート型とすることにより、チャンバから鋳型に至るまでの射出湯路部の圧力損失を可及的に小さくでき、それにより高速鋳造を可能にしている。
According to the hot
また、従来よりも射出圧力損失を抑制し、高速鋳造が可能であるため、例えば純アルミ等の凝固点が高い金属材料にも対応可能である。 Further, since the injection pressure loss is suppressed and high-speed casting is possible as compared with the conventional case, it is possible to deal with a metal material having a high freezing point such as pure aluminum.
10 ホットチャンバ鋳造装置
20 ノズル管
21 湯路
27 ヒータ
30 チャンバシリンダ
31 シリンダ
32 導入孔部
36 キャッププレート
40 射出駆動装置
41 油圧シリンダ
42 ロッド
50 ピストン
55 カプラ
57 ヒータ
60 ポッド(溶湯槽)
71 固定金型
72 可動金型
73 キャビティ
W 溶湯
M 鋳造品
10 Hot
71
Claims (4)
溶湯を加熱保持するポッドと、
一端部が前記鋳型に接続して前記ポッドに固定され、前記鋳型に溶湯を射出する湯路部が形成されたノズル管と、
前記ノズル管の他端部に接続して前記ポッドに固定されるチャンバシリンダと、
前記チャンバシリンダ内で往復移動するよう収容されるピストンと、
前記ピストンを前記チャンバシリンダ内で往復移動させる射出駆動装置とを備え、
前記チャンバシリンダの全体が、前記溶湯内に浸漬した状態で前記ポッドに固定されており、
前記射出駆動装置に備えられる油圧シリンダのロッドの先端に、前記ピストンの基端部に当接する半球状の芯部が設けられている、ホットチャンバ鋳造装置。 A hot chamber casting device for injecting molten metal into a mold to manufacture a cast product.
A pod that heats and holds the molten metal,
A nozzle tube having one end connected to the mold and fixed to the pod to form a runner for ejecting molten metal into the mold.
A chamber cylinder connected to the other end of the nozzle tube and fixed to the pod,
A piston housed to reciprocate within the chamber cylinder ,
It is provided with an injection drive device for reciprocating the piston in the chamber cylinder.
The entire chamber cylinder is fixed to the pod while being immersed in the molten metal .
A hot chamber casting device in which a hemispherical core portion abutting on a base end portion of the piston is provided at the tip of a rod of a hydraulic cylinder provided in the injection drive device.
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