JP7654698B2 - 鋳造性検証用のダイカスト用金型、鋳造性検証用のダイカスト品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、鋳造性検証用のダイカスト用金型と、鋳造性検証用のダイカスト品の製造方法に関するものである。
従来から、固定型と可動型とによってキャビティが画成されるダイカスト用金型の該キャビティに金属溶湯を充填することでダイカスト品を得るダイカスト法を実行可能なダイカスト装置が公知である。この種のダイカスト装置の技術分野では、得られたダイカスト品の状態からダイカスト法の鋳造性を評価し得る形状を有したキャビティが画成された鋳造性検証用のダイカスト用金型を用いることで、鋳造性検証用のダイカスト品を得ることが行われている。例えば、下記特許文献１には、同時に多種類の品質テストができるデータプレートとしてのダイカスト品が開示されている。特許文献１によれば、このデータプレートを用いて事前に広範囲のテストデータを取ることで、製品の品質向上、金型の設計リスクの軽減を図ることができる、とされている。
しかしながら、上掲した特許文献１によって開示されたデータプレートは、実際に鋳造されるダイカスト品とは形状が大きく異なるため、得られるテストデータに制約があった。そのため、特許文献１に記載されたデータプレートに代表される従来技術には、鋳造性を評価する点において不十分であり、さらなる改善の余地が残されていた。
本発明は、上述した従来技術に存在する課題に鑑みて成されたものであって、その目的は、多種多様な観点から鋳造性の評価を行うことのできる鋳造性検証用のダイカスト用金型と、このダイカスト用金型によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品を提供することにある。
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
本発明に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型（１）は、固定型（１０）と可動型（２０）とによってキャビティ（１ａ）が画成されるダイカスト用金型（１）の該キャビティ（１ａ）に金属溶湯（２）を充填することでダイカスト品（５０）を得るダイカスト法を実行可能なダイカスト装置において、得られたダイカスト品（５０）の状態からダイカスト法の鋳造性を評価し得る形状を有したキャビティ（１ａ）が画成された鋳造性検証用のダイカスト用金型（１）であって、押しピンを意図的に設置しない箇所（Ｂ）を設ける構成と、ロードセルを設置する箇所（Ｃ）を設けることで、押しピンに掛かる押圧力を計測する構成と、得られたダイカスト品（５０）に形成されるリブ形状部（５３）において、湯口側と反湯口側に形成された前記リブ形状部（５３）のリブ配置を非対称とした構成と、ダイカスト用金型（１）から得られたダイカスト品（５０）を取り出す方向に対するダイカスト品形状の傾きである抜き勾配について、ダイカスト品（５０）の一部に前記抜き勾配の変更箇所（Ｆ）を設ける構成と、得られたダイカスト品（５０）に複数箇所の羽形状部（５４）を形成する構成と、得られたダイカスト品（５０）の一部に肉厚部（５６）を形成する構成と、得られたダイカスト品（５０）の一部に貫通した窓形状部（５５）を形成する構成と、を含むことを特徴とするものである。
さらに、本発明に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型（１）では、前記羽形状部（５４）の一部を埋子構造とすることができる。
本発明に係る鋳造性検証用のダイカスト品（５０）の製造方法は、固定型（１０）と可動型（２０）とによってキャビティ（１ａ）が画成されるダイカスト用金型（１）の該キャビティ（１ａ）に金属溶湯（２）を充填することでダイカスト品（５０）を得るダイカスト法を実行可能なダイカスト装置において、得られたダイカスト品（５０）の状態からダイカスト法の鋳造性を評価し得る形状を有したキャビティ（１ａ）が画成された鋳造性検証用のダイカスト用金型（１）によって鋳造される鋳造性検証用のダイカスト品（５０）の製造方法であって、前記鋳造性検証用のダイカスト用金型（１）が、押しピンを意図的に設置しない箇所（Ｂ）を設ける構成と、ロードセルを設置する箇所（Ｃ）を設けることで、押しピンに掛かる押圧力を計測する構成と、得られたダイカスト品（５０）に形成されるリブ形状部（５３）において、湯口側と反湯口側に形成された前記リブ形状部（５３）のリブ配置を非対称とした構成と、ダイカスト用金型（１）から得られたダイカスト品（５０）を取り出す方向に対するダイカスト品形状の傾きである抜き勾配について、ダイカスト品（５０）の一部に前記抜き勾配の変更箇所（Ｆ）を設ける構成と、得られたダイカスト品（５０）に複数箇所の羽形状部（５４）を形成する構成と、得られたダイカスト品（５０）の一部に肉厚部（５６）を形成する構成と、得られたダイカスト品（５０）の一部に貫通した窓形状部（５５）を形成する構成と、を含むことで、当該鋳造性検証用のダイカスト用金型（１）によって鋳造されることを特徴とするものである。
本発明によれば、多種多様な観点から鋳造性の評価を行うことのできる鋳造性検証用のダイカスト用金型と、このダイカスト用金型によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品を提供することができる。
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型１と、このダイカスト用金型１によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品５０について説明する前に、まずは図１および図２に基づいて、本実施形態に係るダイカスト品５０を鋳造することができるダイカスト装置の全体構成についての説明を行う。ここで、図１および図２は、本実施形態に係るダイカスト用金型１を備えたダイカスト装置の全体構成例を示す断面図であり、特に、図１は金属溶湯の充填前の状態を示しており、図２は金属溶湯の充填後の状態を示している。図１および図２に示されるように、ダイカスト用金型１は、ダイカスト法を実行するダイカスト装置の主要構成部材として設けられている。
本実施形態に係るダイカスト用金型１は、固定ダイス１２と固定ホルダ１１とを備える固定型１０と、可動ダイス２２と可動ホルダ２１とを備える可動型２０とを有している。固定ダイス１２と可動ダイス２２とによって、キャビティ１ａが画成される。また、ダイカスト用金型１には、スリーブ３０が設けられている。スリーブ３０は、ビスケット形成部１ｂ、ランナー形成部１ｃ、およびゲート形成部１ｄを介してキャビティ１ａと連通している。また、スリーブ３０内には、プランジャーチップ３１が設けられている。プランジャーチップ３１は、スリーブ３０内を進退可能である。さらに、プランジャーチップ３１の前進方向対向位置であるビスケット形成部１ｂの位置には、分流子４０が設けられている。プランジャーチップ３１がスリーブ３０内を前進してアルミニウム溶湯等の金属溶湯２を押圧すると、金属溶湯２は鋳込口であるビスケット形成部１ｂ、ランナー形成部１ｃ、およびゲート形成部１ｄを介してキャビティ１ａに充填される。なお、図１に示される状態から、図２に示される状態へとプランジャーチップ３１を前進させることにより、プランジャーチップ３１によって押圧されてスリーブ３０内を送られてきた金属溶湯２が、分流子４０に衝突する。そして、分流子４０に衝突した金属溶湯２は、分流子４０によってランナー形成部１ｃおよびゲート形成部１ｄへと導かれるように構成されている。
つぎに、本発明者らが創案した本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型１と、このダイカスト用金型１によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品５０について、図３～図１６を用いて説明を行う。
ここで、図３～図１２は、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品の外観形状を示す図であり、特に、図３は正面、平面及び右側面を表す斜視図を示し、図４は背面、底面及び左側面を表す斜視図を示し、図５は正面、右側面及び底面を表す斜視図を示し、図６は背面、左側面及び平面を表す斜視図を示し、図７は正面図を示し、図８は背面図を示し、図９は右側面図を示し、図１０は左側面図を示し、図１１は平面図を示し、図１２は底面図を示している。また、図１３は、図３～１２で示した本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト品にビスケットやランナー等が付いた状態を示す図であり、図中の分図（ａ）が正面視を示し、分図（ｂ）が左側面視を示している。さらに、図１４～図１６は、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型と、このダイカスト用金型によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品の特徴的な構成を説明するための斜視図である。
まず、図３～図１２を参照して、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型１によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品５０の形状について、説明する。
本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト品５０は、正面視で縦長の略長方形をした平板状の平板状基部５１と、この平板状基部５１の正面側の四隅と四辺の中央部、ならびに略長方形の中心部に対して前方に向けて延びるように立設された９個の柱状部５２と、平板状基部５１の正面側に壁面として設けられる複数のリブ形状部５３と、平板状基部５１の左側下方位置と右側下方位置、ならびに右側上方位置からそれぞれ左右外方に向けて形成された３つの羽形状部５４と、平板状基部５１の右側上方位置に形成された羽形状部５４における平板状基部５１との接続部の根元位置に貫通して設けられた窓形状部５５と、平板状基部５１の背面側の上方中央位置から後方に向けて膨出するように設けられた肉厚部５６と、を有して構成されている。
なお、図３～図１２で示した本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト品５０は、図１および図２で例示したダイカスト装置のダイカスト用金型１で鋳造することができ、ダイカスト用金型１で鋳造を完了した際には、図１３で示すように、鋳造性検証用のダイカスト品５０の下方側である湯口側の位置には、ビスケット６１やランナー６２、ゲート６３が形成されており、鋳造性検証用のダイカスト品５０の上方側である反湯口側の位置には、ゲート６３やランナー６２が形成されている。これらビスケット６１やランナー６２、ゲート６３は、図１および図２で示したダイカスト用金型１が有するビスケット形成部１ｂ、ランナー形成部１ｃ、およびゲート形成部１ｄによって形成される部位であり、キャビティ１ａによって鋳造性検証用のダイカスト品５０を鋳造する際にダイカスト法の製造上で不可避的に形成される部位である（なお、図１および図２では、キャビティ１ａ上方側である反湯口側の位置に形成し得るゲート６３やランナー６２については図示を省略してある。）。そして、図１３で示すように、ダイカスト用金型１で鋳造を完了した際の形状から、製品として不要となるビスケット６１やランナー６２、ゲート６３を不図示の切断装置で切断除去することで、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト品５０が得られることとなる。
以上、図３～図１３を参照して、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型１によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品５０の形状について、説明を行った。次に、図１４～図１６を参照図面に加えて、鋳造性検証用のダイカスト用金型１と、このダイカスト用金型１によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品５０の特徴的な構成を説明する。
まず、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型１では、押しピンを意図的に設置しない箇所を設ける構成を採用した。具体的には、図１４中の符号（Ａ）で示す６箇所の位置に押しピンを設置し、一方で、図１４中の符号（Ｂ）で示す３箇所の位置には、押しピンを設置しないこととした。ちなみに、図１４中の符号（Ｂ）で示す３箇所の位置は、一般的なダイカスト用金型では押しピンを設置すべき箇所である。このように、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型１に対して押しピンを意図的に設置しない箇所（Ｂ）を設ける構成を採用することで、鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品５０が鋳造性検証用のダイカスト用金型１に対して型に抱き付き易い形状となる。つまり、鋳造性検証用のダイカスト品５０の型離れを意図的に悪化させる構成を採用することで、鋳造性検証用のダイカスト品５０に製品歪みを発生させ、その歪みの状態を検証することで、ダイカスト法の鋳造性を評価することが可能となる。
また、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型１では、ロードセルを設置する箇所を設けることで、押しピンに掛かる押圧力を計測する構成を採用した。具体的には、図１５の符号（Ｃ）で示す２箇所の位置に対してロードセルを設置した。ロードセルについては、押しピンに掛かる押圧力を計測することができるので、鋳造性検証用のダイカスト品５０が鋳造性検証用のダイカスト用金型１から離型する際の抵抗力を数値化することができる。離型抵抗力が増加すると押し出し抵抗が増加して製品の歪みが大きくなるなどの影響が出てくるため、鋳造性検証用のダイカスト用金型１に対してロードセルを設置し、離型抵抗力を把握することで、ダイカスト法の鋳造性を評価することが可能となる。
また、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型１によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品５０については、上述したようにリブ形状部５３を有することを説明したが、得られたダイカスト品５０に形成されるリブ形状部５３については、湯口側と反湯口側に形成されたリブ形状部５３のリブ配置が非対称となる構成を採用した。具体的には、図１６から明らかなように、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト品５０では、平板状基部５１の正面側の上半分（図１６中の符号（Ｄ）の領域）よりも下半分（図１６中の符号（Ｅ）の領域）に対してリブ形状部５３が多く形成される構成が採用されている。また、本実施形態のリブ形状部５３は、平板状基部５１の正面側の縦中心から右側領域の方が左側領域より多く形成される構成が採用されている。このように、鋳造性検証用のダイカスト品５０に形成されるリブ形状部５３のリブ配置が非対称となる構成を採用することで、１つのダイカスト品５０に対して意図的に製品歪みの発生がし易い箇所と、発生し難い箇所を設けることとした。１つのダイカスト品５０に対して意図的に製品歪みの影響度合いが異なる形状を設けることで、ダイカスト法の鋳造性を評価することが可能となる。
また、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型１によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品５０については、ダイカスト用金型１から得られたダイカスト品５０を取り出す方向に対するダイカスト品形状の傾きである抜き勾配について、ダイカスト品５０の一部に前記抜き勾配の変更箇所を設ける構成を採用した。具体的には、図１６中の符号（Ｆ）で示す３つのリブ形状部５３の抜き勾配を１．５°に設定し、その他の抜き勾配は一般的な３°程度とした。図１６中の符号（Ｆ）で示す３つのリブ形状部５３のように、抜き勾配を１．５°と小さくすることで、その他の箇所よりも型抜きがし難く歪み易い形状を意図的に設けることができ、ダイカスト法の鋳造性を評価することが可能となる。
また、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型１によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品５０については、上述したように、３箇所の羽形状部５４を形成する構成を採用した。これら３箇所の羽形状部５４は、前後方向の厚みが小さくなっているため、ダイカスト法の実行時に金属溶湯２が流れ難い箇所となっている。つまり、本実施形態では、あえて湯廻りの悪い羽形状部５４を形成し、それらの鋳造状態（例えば、製品の表面性状や内部品質）を観察することで、ダイカスト法の鋳造性を評価することが可能となる。
なお、本実施形態では、３箇所の羽形状部５４を形成する構成のうち、羽形状部５４の一部を埋子構造とした。この様な構成の採用により、３箇所の羽形状部５４において埋子構造を採用した箇所と非採用の箇所とで表面処理を変更した状態を作り出すことができ、それらの鋳造状態（例えば、製品の表面性状）を対比観察することで、ダイカスト法の鋳造性を評価することが可能となる。
また、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型１によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品５０については、上述したように、平板状基部５１の背面側の上方中央位置から後方に向けて膨出するように肉厚部５６を形成する構成を採用した。この肉厚部５６は、鋳造時にヒケが発生し易い形状である。つまり、本実施形態では、あえてヒケが発生し易く、その他の箇所より金属溶湯２の凝固形態が異なる肉厚部５６を形成し、それらの鋳造状態（例えば、製品の内部品質）を観察することで、ダイカスト法の鋳造性を評価することが可能となる。
また、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型１によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品５０については、上述したように、平板状基部５１の右側上方位置に形成された羽形状部５４における平板状基部５１との接続部の根元位置で貫通する窓形状部５５を形成する構成を採用した。このような貫通した孔形状である窓形状部５５の周辺では、湯廻りがし難くなるので、製品品質が悪化する可能性が有る。このように、本実施形態では、意図的に湯廻りが悪くなる窓形状部５５を形成し、それらの鋳造状態（例えば、製品の表面性状や内部品質）を観察することで、ダイカスト法の鋳造性を評価することが可能となる。
以上、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型１と、このダイカスト用金型１によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品５０の特徴的な構成を説明した。本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型１と、このダイカスト用金型１によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品５０を用いることで、ダイカスト法の鋳造性を評価することが可能となる。特に、種々の異なる金属溶湯２を用いて本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト品５０を鋳造し、これらのダイカスト品５０の鋳造性を評価検証することで、様々な金属種毎におけるダイカスト法の最適条件を見い出すことが可能となる。つまり、本実施形態によれば、多種多様な観点から鋳造性の評価を行うことのできる鋳造性検証用のダイカスト用金型１と、このダイカスト用金型１によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品５０を提供することができる。
また、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
例えば、本実施形態に係る鋳造性検証用のダイカスト用金型１と、このダイカスト用金型１によって鋳造された鋳造性検証用のダイカスト品５０が有する上述した各構成は、本発明が取り得る一例を示したに過ぎない。上述した各構成は、同様の作用効果を発揮し得る範囲内において種々の改変が可能である。
また例えば、上述した実施形態では、金属溶湯２がアルミニウム溶湯等である場合を例示して説明したが、本発明に適用可能な金属溶湯は、あらゆる種類の金属材料に対して適用可能である。
その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
１ 鋳造性検証用のダイカスト用金型、１ａ キャビティ、１ｂ ビスケット形成部、１ｃ ランナー形成部、１ｄ ゲート形成部、２ 金属溶湯、１０ 固定型、１１ 固定ホルダ、１２ 固定ダイス、２０ 可動型、２１ 可動ホルダ、２２ 可動ダイス、３０ スリーブ、３１ プランジャーチップ、４０ 分流子、５０ 鋳造性検証用のダイカスト品、５１ 平板状基部、５２ 柱状部、５３ リブ形状部、５４ 羽形状部、５５ 窓形状部、５６ 肉厚部、６１ ビスケット、６２ ランナー、６３ ゲート。
Claims (3)
- 固定型と可動型とによってキャビティが画成されるダイカスト用金型の該キャビティに金属溶湯を充填することでダイカスト品を得るダイカスト法を実行可能なダイカスト装置において、得られたダイカスト品の状態からダイカスト法の鋳造性を評価し得る形状を有したキャビティが画成された鋳造性検証用のダイカスト用金型であって、
押しピンを意図的に設置しない箇所を設ける構成と、
ロードセルを設置する箇所を設けることで、押しピンに掛かる押圧力を計測する構成と、
得られたダイカスト品に形成されるリブ形状部において、湯口側と反湯口側に形成された前記リブ形状部のリブ配置を非対称とした構成と、
ダイカスト用金型から得られたダイカスト品を取り出す方向に対するダイカスト品形状の傾きである抜き勾配について、ダイカスト品の一部に前記抜き勾配の変更箇所を設ける構成と、
得られたダイカスト品に複数箇所の羽形状部を形成する構成と、
得られたダイカスト品の一部に肉厚部を形成する構成と、
得られたダイカスト品の一部に貫通した窓形状部を形成する構成と、
を含むことを特徴とする鋳造性検証用のダイカスト用金型。 - 請求項１に記載の鋳造性検証用のダイカスト用金型であって、
前記羽形状部の一部を埋子構造としたことを特徴とする鋳造性検証用のダイカスト用金型。 - 固定型と可動型とによってキャビティが画成されるダイカスト用金型の該キャビティに金属溶湯を充填することでダイカスト品を得るダイカスト法を実行可能なダイカスト装置において、得られたダイカスト品の状態からダイカスト法の鋳造性を評価し得る形状を有したキャビティが画成された鋳造性検証用のダイカスト用金型によって鋳造される鋳造性検証用のダイカスト品の製造方法であって、
前記鋳造性検証用のダイカスト用金型が、
押しピンを意図的に設置しない箇所を設ける構成と、
ロードセルを設置する箇所を設けることで、押しピンに掛かる押圧力を計測する構成と、
得られたダイカスト品に形成されるリブ形状部において、湯口側と反湯口側に形成された前記リブ形状部のリブ配置を非対称とした構成と、
ダイカスト用金型から得られたダイカスト品を取り出す方向に対するダイカスト品形状の傾きである抜き勾配について、ダイカスト品の一部に前記抜き勾配の変更箇所を設ける構成と、
得られたダイカスト品に複数箇所の羽形状部を形成する構成と、
得られたダイカスト品の一部に肉厚部を形成する構成と、
得られたダイカスト品の一部に貫通した窓形状部を形成する構成と、
を含むことで、当該鋳造性検証用のダイカスト用金型によって鋳造されることを特徴とする鋳造性検証用のダイカスト品の製造方法。
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