JPH0227065B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は内部欠陥、特に気泡の巻き込み欠陥を
低減するためのダイカスト鋳造法に関する。 （従来技術） ダイカスト鋳造においては、射出スリーブ内に
注入した金属溶湯をプランジヤによつて鋳型空腔
部内へ高速高圧射出するために、鋳型空腔部内に
存在している気体を空気抜き等を経て完全に排出
できずに一部を金属溶湯内に巻き込み、気泡とし
ての内部欠陥を発生することは良く知られてい
る。このような気泡はその後の熱処理によつて膨
れ、製品の表面欠陥ともなり得る。 このような内部欠陥の発生を低減する方法とし
て、大別して２つの方法が提案され、実用化され
てきた。一つは真空ダイカスト鋳造法と称される
方法であり、鋳型空腔部内を真空状態となした後
に金属溶湯の射出を行うものである。他の方法は
鋳型空腔部内に予め存在する気体（主に空気）を
金属溶湯と反応するガスで置換した後射出を行う
方法である。 しかしながら、真空ダイカスト鋳造法では射出
した金属溶湯が鋳型空腔部に通じる真空引き通路
内に侵入して凝固し易いため、次のダイカスト鋳
造工程に先立つてこの目詰まりを除去しなければ
ならず、作業性や運転効率が悪い等の欠点があ
り、更にこの他にも鋳型間等の間隙を通した外気
の侵入問題やこれを防止するためのシール機構等
の解決すべき面倒な問題が多い。また、反応性ガ
ス置換によるダイカスト鋳造法では、反応性ガス
を大気圧より高い圧力で供給するために真空ダイ
カスト鋳造における前述の問題は回避されるが、
僅かではあるが存在する未反応のガスが従来の空
気と同様に金属溶湯内に巻き込まれて気泡を形成
するという問題があり、解決されていなかつた。 このような状況のもとで、真空ダイカスト鋳造
法および反応性ガス置換によるダイカスト鋳造法
を組合せた鋳造法も提案された。例えば特公昭57
−140号公報に記載されているように、鋳型空腔
部（キヤビテイ）および射出スリーブ（プランジ
ヤスリーブ）内を真空引きするとともに鋳型空腔
部および射出スリーブ内に反応性ガスを注入し、
減圧状態の反応性ガス雰囲気において射出スリー
ブ内に供給された金属溶湯を鋳型空腔部内へ圧入
する方法である。 この鋳造法は、真空引きする状態で反応性ガス
を注入することにより少ない量の反応性ガスで高
い置換率を得て反応性ガス置換ダイカスト鋳造法
の効果を得る一方、反応性ガスの注入によりそれ
ほど高くない真空度の減圧状態のもとで真空ダイ
カスト鋳造法の効果を得ることを意図している。 しかしながらこの方法は減圧状態の下で鋳造を
行うため、反応性ガスを供給するから真空度が低
くても良いとはいえ、鋳造間等の間隙を通した外
気の侵入が問題となる。このような侵入空気は反
応性ガスと混ざり、金属溶湯内に巻き込まれた場
合は反応せずに気泡として残されるために、実際
問題として減圧が低い状態では気泡発生を充分に
防止し得ない欠点があつた。換言すれば、真空度
を大気圧に近づければ意図せる真空ダイカスト鋳
造の効果を低減してしまうことになるのである。
また真空度の低い減圧状態でのダイカスト鋳造を
実現するためには、該公報第６欄第６行〜第10行
に記載され且つ第２図に示されているように、シ
ール機構を採用することが望まれ、またシール部
分から反応性ガスを供給するのが好ましく、鋳造
装置自体の構成が複雑・高価となる欠点があつ
た。このために真空ダイカスト鋳造法と反応性ガ
ス置換によるダイカスト鋳造法とを組合せた従来
の方法は実際問題として完成された技術とはいえ
ず、また鋳造する製品形状等によつて価格・効果
の点からその適用性が左右されてしまう本質的な
問題点があつた。 （発明の目的） 本発明の目的は、従来の技術を更に改良し、比
較的簡単且つ確実に気泡巻き込みによる内部欠陥
の発生を低減できるダイカスト鋳造法を提供する
ことである。 （発明の概要） 本発明においては、基本的には反応性ガス置換
によるダイカスト鋳造法の改良を主眼とするもの
であり、特に反応性ガス置換ダイカスト鋳造法に
おいて未反応性ガスの巻き込みによる気泡の発生
を低減するために、反応性ガスによる置換を大気
圧より僅かに高い圧力状態、例えば過圧状態が
0.1Kg／cm²以下の圧力状態で行うとともに、この
圧力状態のもとで鋳型空腔部を通して外部へ流れ
る流気を強制的に形成するために掃気（空気並び
に反応性ガスを鋳型空腔部内から引き出す）を行
うことを主たる特徴とする。 更に詳しくは、本発明によるダイカスト鋳造法
は、射出スリーブを経て反応性ガスをダイカスト
装置内部へ供給する一方、鋳型空腔部からは継続
して掃気を行い、これにより射出スリーブから鋳
型空腔部を経てダイカスト装置の外部へ流れる流
気を形成し、この流気により鋳型空腔部並びに射
出スリーブ等のダイカスト装置内部の空間に当初
より存在している空気の一部または全部を反応性
ガスによつて置換するとともに、鋳型空腔部の内
圧を大気圧より僅かに高い圧力となし、この状態
のもとでプランジヤの作動を開始させて金属溶湯
の射出を行い、プランジヤの移動によつてダイカ
スト装置内部への反応性ガスの供給口が遮断され
た後は射出スリーブ内に既に充填されている反応
性ガスがプランジヤの移動によつて鋳型空腔部内
へ供給され、これにより鋳型空腔部内に極端な減
圧状態が発生するのを防止するようにしたことを
特徴とする。 このように鋳型空腔部内の圧力を大気圧より僅
かに高い圧力とし、且つ継続して鋳型空腔部から
掃気するようにしたのは、先ず流気経路の気圧を
正圧（大気圧以上）に保ことにより鋳型（金型）
の隙間等からの空気の侵入を防ぎ、いはば外部か
ら完全にシールされた反応性ガスの流気系を実現
するねらいがある。 また鋳型空腔部に金属溶湯が充填されていく途
中段階において、掃気を継続することによつて、
未反応ガスによる空腔部内圧の急上昇が抑制され
るため、湯流れ性が改善されるばかりでなく、製
品内に捕捉されるガス量が減少するために、気泡
による内部欠陥が減少する。 本発明によれば、プランジヤの駆動によつて反
応性ガスの供給口が遮断された後において、プラ
ンジヤの移動により鋳型空腔部へ供給される反応
性ガスで従前の反応性ガス供給を代行させて流気
を形成することもまた優れた結果を得るのに有利
であることが見出された。このために、反応性ガ
スの供給口が遮断された後は、プランジヤにより
送気される反応性ガスの量を掃気量に大体等しく
設定することが好ましいことも見出された。 ここで、大気圧より僅かに高い圧力状態とはプ
ランジヤの駆動開始前の鋳型空腔部内の圧力状態
を意味している。勿論、ダイカスト装置自体やキ
ヤビテイの空間容積、プランジヤ駆動速度等の要
因により、プランジヤが駆動された後の鋳型空腔
部内の圧力変動幅は一定しない。また実際問題と
して鋳型空腔部内に金属溶湯が射出開始された後
のこのような圧力変動を検出することは非常に困
難である。従つて大体の目安としてプランジヤの
駆動開始前鋳型空腔部内の圧力状態を基準とした
のである。しかしながら本発明においては、この
ような圧力を目安とすることで通常のダイカスト
鋳造法において鋳造製品内の気泡の発生低減を充
分に達成できることが認められたのである。 （図を参照した本発明の説明） 第１図は本発明の鋳造法を実施するための説明
のために、掃気用掃気口を設けた反応性ガス置換
ダイカスト鋳造装置を示している。このようなダ
イカスト鋳造装置の全体的な構成および作動は良
く知られているので、簡単に説明すれば、符号１
は固定プラテン、符号２は固定型、符号３は可動
型それぞれ示し、符号４は固定型および可動型３
の対向面に形成されたキヤビテイ面２ａおよび３
ａにより製品形状を規制するキヤビテイを示して
いる。また符号５は射出スリーブ、符号６はプラ
ンジヤをそれぞれ示し、注湯口７から射出スリー
ブ内に注入された金属溶湯８をプランジヤ６の移
動によつて湯道９および湯口１０を通してキヤビ
テイ４内へ射出するようになつている。符号２０
は反応性ガス（例えば酸素ガス）を射出スリーブ
５内へ供給するための供給口であり、適当な反応
性ガス供給源（図示せず）に接続され、金属溶湯
の射出の前にこの供給口２０を通して射出スリー
ブ５内へ反応性ガスを供給し、この反応性ガスを
湯道９、湯口１０を通してキヤビテイ４内に導
き、これにより鋳型空腔部内を反応性ガスで完全
に置換するように使用される。符号１１はキヤビ
テイ４から外部へ通じるガス抜き通路であり、符
号１２はこのガス抜き通路１１の途中に形成され
た湯溜りを示す。湯溜り１２は射出された金属溶
湯がガス抜き通路１１を通して外部へ放出される
のを防止するためのものであり、ここに達した金
属溶湯を速やかに凝固させるようになつている。
尚、ここではキヤビテイ４をはじめ湯道９、湯口
１０、ガス抜き通路１１並びに湯溜り１２等の空
間全体を鋳型空腔部と称する。 本発明の鋳造法の実施のために、このガス抜き
通路１１には強制的に鋳型空腔部内の気体（空気
並びに反応性ガス）を引き出す（以下掃気と称す
る）ための掃気手段３０が接続されている。この
掃気手段３０は従来の真空ダイカスト鋳造装置に
提案されている何れの真空引き装置でも良く、特
に制限されず、例えばベンチユリ方式の吸引手段
を鋳型に設けることができる。 このようなダイカスト鋳造装置を使用して行わ
れる本発明の特徴とせる鋳造段階の好ましい操作
の一例を以下に説明する。 先ず、金属溶湯８を注湯口７から射出スリーブ
５内に注入した後、注湯口７を蓋（図示せず）で
閉塞するか、或いはプランジヤ６で注湯口７を塞
いで外気と遮断した後、供給口２０から反応性ガ
スを射出スリーブ５内に供給する。この場合、金
属溶湯８を射出スリーブ５内に注入する前に、予
め鋳型空腔部内の空気を反応性ガスで置換してお
くこともできる。 上述の如く供給口２０から反応性ガスを射出ス
リーブ５内に注入すると同時に、掃気手段３０に
より鋳型空腔部内からの掃気を開始する。このよ
うな反応性ガスの供給および掃気により、鋳造装
置の空間内を反応性ガスが流れ、流気を形成す
る。これにより鋳型空腔部内の反応性ガスによる
置換を行うのである。 本発明では、反応性ガスの供給および掃気の相
互関係を、鋳型空腔部内の圧力が大気圧より僅か
に高い圧力となるように選定する。このように選
定することにより、例えば鋳型や間隙やノツクア
ウトピン（図示せず）等の間隙を通して外部から
空気が侵入するのを完全に防止する。 反応性ガスによる鋳型空腔部内の置換が完了し
た後、射出スリーブ５内の金属溶湯８をプランジ
ヤ６を作動して射出するのである。 この射出に際し、プランジヤ６が供給口２０の
位置を超えて図中左方へ移動すると、反応性ガス
の供給は遮断される。一方掃気手段３０による鋳
型空腔部からの掃気は継続して行われる。しかし
ながらプランジヤ６の移動により射出スリーブ５
内に既に充填されている反応性ガスが押され、こ
れが鋳型空腔部内へ送気される。従つて鋳型空腔
部内は掃気により著しい圧力の低下を生じること
はなく、所謂減圧（真空）ダイカスト鋳造法によ
り生じる不都合は起こらない（一時的に減圧状態
となることはあり得る）。一方、プランジヤ６に
よる鋳型空腔部内への送気量が大き過ぎると、鋳
型空腔部内は不適当に圧力を高めてしまい、これ
が気泡発生の巻き込み原因となるバツクプレツシ
ヤの増大を生じることになる。従つて、この掃気
量は送気量に大体等しくされるのが好ましい。 本発明による鋳造方法に基づいて鋳造試験を行
つた。以下に鋳造試験に関して説明する。 （鋳造試験の説明） 試験には鋳込材料としてADC12のアルミニウ
ム合金を使用し、この金属溶湯を250tの能力のダ
イカスト鋳造装置を使用して鋳造試験片をダイカ
スト鋳造した。すべての鋳造試験において、特に
プランジヤの移動により射出スリーブ内の反応性
ガスを送気することに係わるプランジヤの低速駆
動速度は15cm／秒とし、また高速プランジヤ駆動
速度は１ｍ／秒とし、充填中のメタル圧は160
Kg／cm²、充填完了時のメタル圧は250Kg／cm²とし
た。 鋳造試験は７種の条件にて行い、それぞれの鋳
造試験において15個の試験片（150×280×６mm）
を鋳造した。各鋳造試験における鋳造条件は第１
表に示す通りである。 （試験片における気泡発生程度の判定） イ 外観検査 このように鋳造した試験片の総てを500℃で
30分間加熱して膨れの発生を促し、外観検査を
行つた。この外観検査における判定は第２表に
示す通りである。

【表】

【表】

【表】 この結果、本発明を満たす鋳造条件である鋳
造試験(1)〜(6)において、酸素置換率が100％で
あり且つ鋳型空腔部内を大気圧に近い正圧力に
設定した鋳造試験(1)、(3)、(5)において膨れの外
観検査はそのほとんどが第２表の判定基準Ａを
満足することが認められた。 一方、酸素置換率が100％でなく鋳型空腔部
内が負圧であつたり、或いは大気圧よりかなり
高い圧力である鋳造試験(2)、(4)、(6)において
は、前述の鋳造試験におけるよりも多少の品質
低下が認められた。 また、比較例とせる従来のように掃気を行わ
ないで鋳型空腔部内を大気圧に近い圧力として
行つた鋳造試験(7)においては、本発明の鋳造法
の場合に比較してかなり悪い結果を示してい
た。 以上のような外観検査の結果を第２図に示
す。 ロ 内部検査 鋳造試験片の内部に形成されている気泡を検
査するために、特に外観検査の良好な鋳造試験
(1)、(3)、(5)、並びに比較のための鋳造試験(7)に
関して、Ｘ線透過による内部検査を行つた。こ
の検査ではＸ線透過により得た像画に対してイ
の外観検査と同様の判定を行つた。但し、判定
基準は更に各基準Ａ〜Ｅにおいて好、中、悪に
細分した。この判定結果を第３図に示す。更
に、この判定結果に基づいて求めた分布曲線を
第４図に示す。 この結果、本発明によるダイカスト鋳造法が
従来の鋳造法に比較して優れた結果を得られる
ことが認められた。 （発明の効果） 本発明のダイカスト鋳造法は気泡の発生を低
減することができる。 既存のダイカスト鋳造装置において簡単に本
発明を適用することができる。 本発明の実施のために掃気手段を備えるだけ
で良く、設備費はそれほど増大しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダイカスト鋳造法を実施する
ための一例とするダイカスト鋳造装置を示す概略
断面図。第２図は本発明のダイカスト鋳造法によ
り得られた製品と常法で得られた製品との外観検
査による品質を比較して示すための、縦軸に判定
基準を、また横軸に鋳造試験番号をとつて示して
いる分布図。第３図は製品内部の品質を比較して
示すための、縦軸に判定基準を、また横軸に鋳造
試験番号をとつて示している第２図と同様の分布
図。第４図は第３図の判定結果から求めた品質の
分布曲線を示す線図。 １……固定プラテン、２……固定型、３……可
動型、４……キヤビテイ、５……射出スリーブ、
６……プランジヤ、７……注湯口、８……金属溶
湯、９……湯道、１０……湯口、１１……ガス抜
き通路、１２……湯溜り、２０……反応性ガスの
供給口、３０……掃気手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 射出スリーブを経て反応性ガスをダイカスト
   装置内部へ供給する一方、鋳型空腔部から継続し
   て内部空気もしくは反応性ガスを吸引により掃気
   し、これにより鋳型空腔部並びに射出スリーブ等
   のダイカスト装置内部の空間に当初より存在して
   いる空気を反応性ガスによつて置換した後プラン
   ジヤを作動させて金属溶湯の射出を行う鋳造法に
   おいて、 反応性ガスを射出スリーブ５に設けた反応性ガ
   ス供給口２０を経て鋳型空腔部内に供給すると共
   に鋳型空腔部に連通する掃気手段３０により鋳型
   空腔部内から掃気を行つて、射出スリーブから鋳
   型空腔部を経てダイカスト装置の外部へ至る反応
   性ガスの流気状態を形成すると共に反応性ガスの
   供給量及び鋳型空腔部からの掃気量を調節するこ
   とにより、鋳型空腔部の気圧を大気圧より僅かに
   高い圧力状態になしたことを特徴とするダイカス
   ト鋳造法。 ２ プランジヤの移動によつてダイカスト装置内
   部への反応性ガスの供給口が遮断された後、プラ
   ンジヤの移動により鋳型空腔部内へ供給される反
   応性ガスによつて従前の反応性ガスの供給を代行
   させ、前記流気状態を維持するとともに鋳型空腔
   部内が大きく減圧されるのを防止することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のダイカスト鋳
   造法。 ３ プランジヤの移動により鋳型空腔部内へ供給
   される反応性ガスの量が鋳型空腔部から掃気され
   る量に大体等しいことを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載のダイカスト鋳造法。