JPH0235626B2 - Enkeijoimononodaikasutoyoigata - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は溶融金属を高速で金型内に射出し、製
品に仕上げるダイカスト用鋳造方法に関し、特に
円形鋳物を鋳造するにあたつての最適ガス抜き取
付け位置に関する。

［従来技術］ 一般にダイカスト鋳物の鋳造欠陥は溶融金属が
キヤビテイ内に射出充填される際、キヤビテイ内
空気を巻きこむことに起因する。従来、円形鋳物
を鋳造する場合、第６図に示すように良く行なわ
れるゲート６の取付けはタンジエント方向で、そ
のときの溶湯の充填状態は矢印で示すようにキヤ
ビテイ内を円周方向に回ると言われている。した
がつて、キヤビテイ内の最適ガス抜き位置が明瞭
でなく、経験的に鋳物の縁にあたる外周の金型分
離面にオーバーフロー７を介して薄い隙間溝８を
設け、この溝よりキヤビテイ内のガスを抜く手法
が実施されている。

［発明が解決しようとしている問題点及び目的］ しかし、上述の方法ではしばしばガスが残存
し、鋳巣を発生させている。

本発明は投影した形状が略円形状のダイカスト
鋳型のガス抜孔の最適位置を明確にし、ガス巻込
のない鋳造欠陥のない鋳物を得る鋳型を提供する
ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は投影した形状が略円形であるキヤビテ
イを有するダイカスト用鋳型であつて、 キヤビテイの中心点を通り湯道からキヤビテイ
へ溶湯が流入する方向に平行する基準半径と、湯
口を通る半径とのなす角をα（0゜≦α＜90゜）とし
たとき、 該基準半径から角度（180゜＋3/2α−10゜）をな
す半径と（180゜＋3/2α＋10゜）をなす半径にはさ
まれた扇形投影面内にあるとともに、キヤビテイ
分離線から（0.1×半径）以上離れ、かつ分離線
を含まないガス抜孔を形成したことを特徴とする
ダイカスト用鋳型である。

本発明は投影した形状が略円形であるキヤビテ
イの鋳型に関するが、必ずしも厳密に円形である
ことを要せず楕円状のものや、一部に突出部や凹
入部を含むものであつてよい。例えばキヤビテイ
の周辺部および中央部に半径γに対し高さを0.1γ
以下、幅を0.3γ以下の凸部を又凹部を囲りに１個
以上有していてもよい。また円形の長径をγ₁、短
径をγ₂としたとき0.8≦γ₂／γ₁≦1.0の範囲であれ
ばキヤビテイ内の溶湯の充填順次は同じである
為、略円形状キヤビテイと見倣す。

本発明は特に比較的肉薄の製品を得るのに好適
であり、直径が50〜300mm、高さ５〜50mm、平近
肉厚が２〜15mm程度の円形ダイカスト鋳物に特に
有効である。

本発明で定義した基準半径、角度αを以下第９
図に従つて説明する。

第９図イの湯口の状態では基準半径Ａと湯口を
通る半径Ｂは一致することになる。両半径のなす
角度αは0゜である。この状態をせき位置0゜と呼
ぶ。

第９図ロはせき位置を45゜ずらしてとりつけた
状態を示す。基準半径Ａと湯口を通る半径のなす
角度αは45゜である。

第４図ハはせき位置をさらに80゜までずらせて
射出する場合を示す。角度αは80゜である。

それぞれのせき位置に対して望ましいガス抜設
置最適位置は（180゜＋3/2α）をなす半径上にあ
る。

この半径上から離れるほど同じ大きさのガス抜
でも効果が低下するが、実用上両側10゜程度は有
効に働くことが認められる。

従つて実用上の好適な位置は（180゜＋3/2α−
10゜）と（180゜＋3/2α＋10゜）の２つの半径ではさ
まれた扇形の投影面上であれば良い。

ガス抜孔の位置に関して他の重要な要件は分離
線を含まず、分離線から一定距離離れた位置にあ
ることである。ここに分離線とは金型分離面とキ
ヤビテイ周面との交線を言う。

従来のガス抜は鋳型の分割面に設置されるのが
通常であつた。従つて本発明の扇形投影面上に
偶々、ガス抜孔が設置される場合も、分離線に位
置することになる。その場合、本発明によつて達
成される様な有効なガス抜効果は期待できない。
ガス抜孔の好適な位置は分離線から（0.1×半径）
以上の距離を離れる必要がある。

これ以上分離線に近いと溶湯によつてガス抜孔
がキヤビテイ内の最終充填部よりも早く閉塞され
るために全部のガスを排出しきれないことがあ
る。

例えば、0.05〜0.15秒の期間中に１〜４ｍ／ｓ
の速度で射出プランジヤを作動させる高速射出に
おいて円形鋳物の溶湯充填と鋳造欠陥の関係を調
査研究した結果、溶湯はキヤビテイの外周（分離
面部）を優先的に流れ充填することが判明した。
したがつてオーバーフローから金型の合せ面を通
してキヤビテイ内のガスを抜く目的でとりつけら
れているオーバーフローは、キヤビテイより先に
溶湯が充填し、ガス抜き溝はふさがつて役にはた
つていない。このためキヤビテイ内に残存したガ
スは、溶湯に差込まれ、凝固し、鋳造欠陥とな
る。

本発明のガス抜孔の位置はこのような新しい知
見にもとづき限定されたものである。

［作用］ 以下、図面に従つて本発明のガス抜孔の作用を
従来法と対比しつつ説明する。

第７図は従来のダイカスト装置の金型および射
出室部の概略構造断面図で、図中１は固定金型、
１ａは移動金型で、図示してない型開閉装置によ
り往復動する様になつている。３は固定型１と移
動型１ａの分離面２に刻設されたキヤビテイ、４
は射出室、５は射出室４とキヤビテイ３とを連通
する湯道、６は湯流れに方向性と速度を与えるた
めのゲート、７はオーバーフローである。８はガ
ス抜で、気体は通過出来るが溶湯は通過出来ない
程度の寸法に刻設されている。９は射出スリーブ
で、射出室４と同一芯で同一内径に作られその突
出部には溶湯注入口１０が設けられている。１１
は射出プランジヤで図示していない射出装置によ
つて往復動する様になつている。１４は射出スリ
ーブ９の溶湯注入口１０から注湯された溶湯で、
一般のダイカスト法で溶湯１４は射出室４の内容
積に100％注入されることはなく通常、射出室４
の内容積の20〜90％が注湯される。

このようなダイカスト装置を用い、キヤビテイ
形状が第８図に示す円形状鋳物を作製した。金型
内に射出された溶湯の到達時間を0.1ｍ秒の感度
で計測できる湯流れセンサを１cm間隔にネツト状
に配置し、キヤビテイ内の溶湯充填状態を計測で
きるようにした。

用いたキヤビテイ形状は直径Ｄを50mm、150mm、
300mm、内径ｄが50mmのとき25mm、Ｄが150、300
mmのとき50mmとし、高さｈを５mm、25mm、50mmと
し、平均肉厚を５mm〜10mmとした９種類の形状で
ある。この形状の第９図に示す0゜、45゜、80゜の位
置にゲート６を取付け射出を行つた。射出条件は
普通、横型ダイカストマシンで採用されているの
と同じ範囲を用いた。射出プランジヤ速度は、低
速から高速へと切替位置によつて変更され、低速
プランジヤ速度および高速プランジヤ速度が作用
する区間がことなるが、低速プランジヤ速度を
0.5秒間で0.1ｍ／ｓ、0.6ｍ／ｓ、２秒間で0.1
ｍ／ｓ、0.6ｍ／ｓと変化させ、高速プランジヤ
速度を0.05秒間で１ｍ／ｓ、２ｍ／ｓ、0.15秒間
で１ｍ／ｓ、２ｍ／ｓと変化させた16条件を行つ
た。ガス抜きは、第１０，１１図に示すように円
形鋳物の囲りの分離線にオーバーフロー部に続い
て隙間0.01〜0.15mm、幅15〜20mmで金型外へ通じ
させるようにもうけた。

キヤビテイ内の溶湯充填は円形鋳物の直径Ｄ、
内径ｄ、高さｈおよび肉厚ｔによつて変ることな
く、ゲート取付け位置によつて異なる充填状態を
示した。代表例としてＤ＝150mm、ｄ＝50mm、ｈ
＝５mm、ｔ＝５mmのキヤビテイ形状２個を低速プ
ランジヤ速度0.5秒で0.1ｍ／ｓ、高速プランジヤ
速度0.15秒で２ｍ／ｓの条件で500トンの横型ダ
イカストマシンによりADC12溶湯を射出した。

ゲート取付け角度を0゜のときの充填状態を第１
１図、ゲート取付け角度80゜のとき第１２図、ゲ
ート取付け角度45゜のときの充填状態を第１３図
に示す。

ゲート取付け角度0゜のときのキヤビテイ内溶湯
充填は、キヤビテイ下部より、外周に沿つて充填
し180゜の位置で合流し最終充填部となり、その部
位に多くの巻込み欠陥（鋳巣１５）が存在した。

ゲート取付け角度80゜のときキヤビテイ内溶湯
充填はキヤビテイ上部側を優先しながら外周に沿
つて充填し、300゜の位置で合流し最終充填部とな
り、その部位に多くの巻込み欠陥が存在した。

ゲート取付け角度45゜のとき、キヤビテイ内溶
湯充填はキヤビテイ上部側、下部側にほぼ均等に
流れ、外周に沿つて充填し、ゲート取付け位置と
反対側の247.5゜の位置で合流し、最終充填部とな
り、その部位に多くの巻込み欠陥が存在した。

同じ条件で本発明に従つてガス抜孔を設置した
場合を第１図〜第４図に示す。

ガス抜孔は、分離面２を含まない位置で溶湯の
合流部である最終溶湯充填部に、キヤビテイ面に
直角にキヤビテイ内のガスのみを鋳型外へ排出
し、溶湯は流出しない隙間0.1〜0.15mmによる隙
間の空洞総断面が3.14mm²以上のガス抜き８を取り
つけた。

角度αが0゜のときには、ガス抜き位置は180゜±
10゜の位置に、角度αが45゜のときには247.5゜±10゜
の位置に、ゲート取付け位置が角度80゜のときに
300±10゜の位置に、第１図に示すような形状のガ
ス抜きを先の９種類の形状すべてに取りつけた。
射出条件は前記と同様、普通、横型ダイカスト機
で用いられている低速−高速の２段射出方式で行
つた。キヤビテイ内溶湯充填は、第１１図〜第１
３図に示したのと同様の充填状態を示した。しか
し、前記で見られた最終充填部での巻込み欠陥は
全く存在しなかつた。

確認のため、従来使用されている分離面のオー
バーフローならびにオーバーフローに連なる見切
り部のガス抜きを除去し、最終充填部のみに図１
０に示す形状のガス抜きをＤ＝150mm、ｄ＝50mm、
ｈ＝５mm、ｔ＝５mmのキヤビテイに外周より15mm
内側に取付けた。

低速プランジヤ速度を0.5秒間で0.1ｍ／ｓ、高
速プランジヤ速度を0.15秒間で２ｍ／ｓの条件で
溶湯を射出した。

ゲート取付け角度0゜、80゜、45゜のときのキヤビ
テイ内の溶湯充填状態は第２図〜第４図に示すよ
うにキヤビテイ内に巻込み欠陥のない健全なダイ
カスト鋳物を得ることができた。

なお、第１図に示すような形状のガス抜きで、
最終充填部に直径２mm未満（隙間の空洞総断面が
３mm²未満）のガス抜きとすると、最終充填部のガ
スが充分に排出されず、多くの巻込み欠陥が存在
し、約２mmの直径以上即ち約３mm²以上のガス抜孔
総断面が必要である。

この場合、ガス抜孔は１個の貫通孔であつても
よいし、より孔径の小さい複数個の孔の群であつ
てもよい。この場合でも開孔部の総断面積は３mm²
以上とする必要がある。ガス抜孔部材としては焼
結ベント、押出ピン（２重シエルタイプ及び／又
は、外周に溝又は細隙を有するもの）等が有効に
使用できる。

［発明の効果］ 本発明のガス抜孔により、ガスの巻きこみがな
くなることから、 ●気泡欠陥のない高品質のダイカスト鋳物 ●熱処理が可能となり高強度のダイカスト鋳物が
工業的に生産できる。

また、ガス抜が順調になり、射出速度が大きく
できることから ●薄肉のダイカスト鋳物が得られ ●流れ難い溶湯によるダイカスト鋳物が容易に生
産できる、 等の工業的有用性がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明に使用できる好ましいガス抜
孔の一実施例を示す断面図とその取付位置を示す
平面図、及び第１図ｂは第１図BB断面図、第２
〜第４図イ〜ホは本発明の場合の湯流れを示す概
念図、第５図は本発明の一実施例の斜視図、第６
図はダイカスト射出鋳造機の概念平面図、第７図
はダイカスト射出鋳造機の断面図、第８図ａ，ｂ
はキヤビテイの形状を示す平面図と断面図、第９
図イ〜ハはせき位置と基準半径の関係を示す概念
図、第１０図ａ，ｂは従来のガス抜きの部分拡大
図、第１１図〜第１３図イ〜ホは従来法の場合の
湯流れとガス残留状態を示す概念図、を夫々示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 投影した形状が略円形であるキヤビテイを有
   するダイカスト用鋳型であつて、 キヤビテイの中心点を通り湯道からキヤビテイ
   へ溶湯が流入する方向に平行する基準半径と、湯
   口を通る半径とのなす角度をα（0゜≦α＜90゜）と
   したとき、 該基準半径から角度（180゜＋3/2α−10゜）をな
   す半径と（180゜＋3/2α＋10゜）をなす半径にはさ
   まれた扇形投影面内にあるとともに、キヤビテイ
   分離線から（0.1×半径）以上離れ、かつ分離線
   を含まないガス抜孔を形成したことを特徴とする
   ダイカスト用鋳型。