JPH04105761A - ダイカストマシン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイカストマシン及びそのプランジャ部のス
リーブ及びチップに係り、特に溶融金属に対する耐食性
及びスリーブとチップの摺動特性に優れたダイカストマ
シン及びそれ用スリーブ及びチップとその製造方法に関
する。

〔従来の技術〕

従来、ダイカストマシンプランジャ部のスリーブ及びチ
ップとしては比較的耐食性の有るステンレス鋼、高クロ
ム鋼や窒化処理等を施した金属材料が用いられてきた。

しかし、これらの材料も、例えばＡＱダイカストマシン
では、チップは１ケ月、スリーブは３ケ月程度で摩耗損
傷して、スリーブとチップの間にガタが生じ、ＡＲ溶湯
の差し込み、湯まわり不良等の問題があった。また、ス
リーブとチップの摺動をスムーズにして、摩耗損傷やか
じりを防止する為に、潤滑油を多量に使用していたが、
潤滑油の巻き込みによる巣不良といった問題があった。

前記摩耗損傷の原因としては、比較的耐食性に優れた金
属でも溶融金属による腐食を皆無にすることは難しく、
その為スリーブとチップの摺動時には摩擦摩耗と同時に
溶融金属による腐食摩耗が生じ、摩耗量を増大させてい
ることがわかった。

したがって、スリーブとチップの摺動時の摩耗量を下げ
る為には、溶融金属に対する耐食性に優れ、耐摩耗性に
優れた材料を選定する必要がある。

その点、セラミックスは最適材料と言える。

ところで、ダイカストマシンプランジャ一部のスリーブ
及びチップの摺動部にセラミックスを利用したものが既
に提供されている（実開昭６３−１０６５６１号公報、
実開平１−１２７６４９号公報）、この構造は、金属ス
リーブの内側にセラミックススリーブを焼き嵌めしたも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

つまり、スリーブ及びチップをセラミックス化して溶融
金属に対する耐食性及び耐摩耗性を向上させても、それ
だけでは経時的な摩耗は充分には改善されない問題があ
った。

さらに、上記従来技術はセラミックススリーブと金属ス
リーブとの嵌合時の応力に対する配慮がなされておらず
、セラミックススリーブのクラック、割れ等の問題があ
った。つまり、上記従来技術は、セラミックススリーブ
を直接金属スリーブに焼き嵌めている為、セラミックス
スリーブ及び金属スリーブの加工によるわずかな偏心や
凹凸等で、焼き嵌め時に局部的な過大応力が発生して、
セラミックススリーブにクラックや割れ等が発生する問
題があった。また、使用時の温度サイクルにより生ずる
熱変形等による曲げ応力に対しても割れ易い構造となっ
ていた。

本発明の目的は、ダイカストマシン用スリーブ及びチッ
プの摺動部に固体潤滑性を有するセラミックスを用いる
ことにあり、特にセラミックスの材質の組み合せと金属
部材との嵌合における応力緩衝構造を配慮してスリーブ
及びチップの耐食性及び耐摩耗性を向上させて長寿命化
を図るとともに、潤滑油量を減らしてダイカスト品の品
質を向上させるダイカストマシン及びそれ用スリーブ及
びチップとその製造方法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため１本発明は、金型に連通ずるス
リーブと、このスリーブ内を摺動して溶湯を金型内に押
し込むチップと、を備えたダイカストマシンにおいて、
スリーブ及びチップの摺動部分の少なくとも前記溶湯に
対面する部分はセラミックスで形成されていると共に該
セラミックスの少なくとも一方が固体潤滑性を有するセ
ラミックスよりなるものである。

また、本発明は、金型に連通ずるスリーブと、このスリ
ーブ内を摺動して溶湯を金型内に押し込むチップと、を
備えたダイカストマシンにおいて、前記スリーブ及びチ
ップの摺動部分の少なくとも一方は溶湯と対面する側を
セラミックス材とする金属部材との積層構造に形成され
、該セラミックス材と金属部材との間の接合面の全部又
は一部に当該セラミックスの破壊強度以下で変形する中
間材が介在されているものである。ここで、中間材は少
なくとも使用温度状態で前記部材間の加熱膨張差によっ
て形成されるギャップに対して変形可能な空隙を有して
配置されているものがよい。

また、本発明は、チップとの摺動部分が固体潤滑性を有
するセラミックスで形成されていることを特徴とするダ
イカストマシン用スリーブである。

また、本発明は、スリーブとの摺動部分の少なくとも溶
湯との対面側部分が固体潤滑性を有するセラミックスで
形成されていることを特徴とするダイカストマシン用チ
ップである。

また、本発明は、金属スリーブと、この金属スリーブの
内側に積層された固体潤滑性を有するセラミックススリ
ーブと、前記両スリーブ間に介在されセラミックススリ
ーブの破壊強度で変形する中間材とを備えたダイカスト
マシン用スリーブである。

また、本発明は、金属チップと、この金属チップの溶湯
との対面側部分に設けられた固体潤滑性を有するセラミ
ックスチップと、前記両チップ間の接合面の全部又は一
部に介在され当該セラミックスの破壊強度以下で変形す
る中間材とを備えたダイカストマシン用チップである。

また、本発明は、セラミックススリーブの外周に中間材
となる線材を巻回する工程と、加熱された金属スリーブ
内に前記セラミックススリーブを挿入して徐冷し両スリ
ーブを焼嵌め嵌合する工程と、を有するダイカストマシ
ン用スリーブの製造方法である。

また、本発明は、セラミックスチップの外周の少なくと
も一部に中間材となる線材を巻回する工程と、加熱され
た金属チップに前記セラミックスチップを焼嵌め嵌合す
る工程と、を有するダイカストマシン用チップの製造方
法である。

本発明は特にスリーブ内周の摺動部とチップの摺動部に
セラミックスを装着し、しかも一方が高強度、高硬度特
性を有するセラミックスであり。

他方が固体潤滑性を有するセラミックスにしだものであ
る。しかも、それらセラミックスは、いずれも溶融金属
（ＡＱ、Ｚｎ）に対して耐食性を備えているものである
。また、高強度セラミックスとしては引っ張り強さが２
００　Ｍ　Ｐ　ａ以上、硬さがビッカース硬さで１０Ｇ
Ｐａ以上であることが望ましく、炭化物、窒化物、＃化
物、硼化物、酸窒化物及びそれらを主成分とする複合セ
ラミックス焼結体が好適である。さらに、固体潤滑性を
有する材料としては、カーボン粉末やカーボン繊維等の
固体潤滑性に優れた材料をその焼結体中に分散含有して
いるセラミックスが好適であるが、黒鉛及び繊維強化黒
鉛等でもその効果は得られる。

また、上記の如く本発明はスリーブ及びチップの摺動部
の少なくとも１方が、セラミックスと金属部材とが嵌合
した複合部材からなり、前記部材間に該セラミックスの
破壊強度以下で変形する中間材を介在させたものである
。つまり、スリーブでは、装着されるセラミックスは円
筒状で、金属スリーブの内周に焼き嵌めされるが、その
際、金属スリーブとセラミックスとの間にセラミックス
の破壊強度以下で塑性変形する低降伏金属材料を介在さ
せる必要がある。例えば、中間材として銅線を用いた場
合、焼き嵌めて金属スリーブとセラミックスとの間で互
いに銅線に対して線接触から面接触するように塑性変形
できるように空間を設けて巻回される。また、チップに
ついても上記スリーブと同様に中間材を分村させて金属
部材に嵌合される。

〔作用〕

ダイカストマシン用スリーブ及びチップの摺動部に溶融
金属に対する耐食性に優れたセラミックス焼結体用いる
ことにより、耐食摩耗による摩耗量の増加を防止するこ
とができると共に、少なくとも一方を固体潤滑性を有す
る材料とし、他方を高強度・高硬度セラミックス焼結体
にすることにより、摩擦係数を小さくすることができる
。これは、固体潤滑によるもので（自己潤滑）、この働
きによる焼付き、かじり等を防止することができるため
、潤滑油使用量と従来の１７３以下にすることができる
。又、高強度、高硬度セラミックス焼結体は、はとんど
摩耗せず、平滑な摺動面を半永久的に保つため、固体潤
滑材料の摩耗量も従来の金属の組み合せの１／１０以下
にすることができる。

また、本発明では、金属製スリーブの内周にセラミック
ス焼結体スリーブを装着するに際し、セラミックスと金
属スリーブとの間にセラミックスの破壊強度以下で塑性
変形できる緩衝の作用をする中間材を介在させて嵌合し
ているため、金属スリーブとセラミックススリーブ加工
公差が大きくても、嵌合時及び使用温度サイクル時に発
生する局部的な過大応力が緩衝材の塑性変形又は弾性変
形により吸収され、セラミックスのクラックや割れ等の
破損を生じることなく、セラミックスを金属スリーブに
固定させることができる。なお、上記構造は、衝撃荷重
に対しても同様な効果が期待出来、金属スリーブ内周に
セラミックススリーブを装着する構造として好適と言え
る。

前述の固体潤滑性を有する材料は、カーボン粉末、カー
ボン繊維等の固体潤滑性に優れた材料をその焼結体中に
分散含有しているセラミックスであること、特に平均粒
径５０μｍ以下のカーボン粉末又は直径１５０μｍ以下
のカーボン繊維を１〜７０重量部その焼結体中に分散含
有している炭化ケイ素焼結体であることが好ましく、又
は黒鉛、繊維強化黒鉛でもその効果は得られる。

応力緩衝の中間材は、セラミックスの破壊強度以下で塑
性変形が可能な低降伏点を有する金属であること、特に
Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ１．Ｐｄ。

Ｃｕ、またはそれらの合金であることが好ましい。

これらの緩衝材は金属部材とセラミックスの間の全面に
挿入するか、または短冊状に切断されたものを部分的に
挿入し、変形可能な空間をギャップ内に設ける。

また、緩衝材は表面に塑性変形を容易にするための溝、
孔などの凹凸を施すか、または細線を巻回すことにより
行うのが好ましい。

緩衝材を金属部材の嵌合面にメタライズすることができ
、メタライズの方法として溶射、溶接。

めっき等で行うことができ、その層の表面に凹凸をつけ
ることが好ましい。

〔実施例〕

第３図は１本発明に係るダイカストマシンのスリーブ及
びチップの概略全体設置構造を示したものである。アル
ミ溶湯は、スリーブ１に形成された湯口２からスリーブ
１内に溶湯され、チップ３により押し出されてスプール
ブツシュ５を通って金型４内に圧入される。従来の金属
製スリーブ及びチップを用いた場合、スリーブでは湯口
直下部の摩耗及び腐食、出口面から１００ｍ＋ｎ程度の
間でチップとのかじり等によるスクラッチキズ及びアル
ミ溶湯の焼き付きがあった。また、チップはスリーブと
のかじり等によるスクラッチキズ及び特に先端から１０
１１ＩＩ＋程度の部分では腐食摩耗が顕著であった。

第１図は、本発明よりなるスリーブ１の断面図を示した
ものである。本実施例では金属スリーブ６の内側に装着
したセラミック焼結体からなるススリーブ８は溶融金属
に対し優れた耐食性及び高強度、高硬度特性を有したサ
イアロンセラミックスを選定した。サイアロンセラミッ
クスの化学式はＳ　ｉ　６−ｚＡ　Ｑ　ｚｏｚＮ６−ｚ
で表わされ、ＺはＯ〜４．２の間の任意のものが可能で
あり、βサイアロンと呼ばれるものである。本実施例で
はＺ＝０．５の組成のサイアロン粉を用い、少量のバイ
ンダーを添加した後、メタノール中で湿式混練しスプレ
ートライ法により造粒した。次いで、冷間静水圧プレス
法でスリーブ状に圧粉成形した。また、湯口１０は焼結
前に穴明は加工した。さらに焼結体は仕上げ加工して、
外径８１ｍｎ、内径６５Ｉ、長さ３２０ｔＩｎとした。

尚、内径摺動面の面粗度はＲｍａ工：２μｍとした。

金属スリーブ６は、比較的耐食性のあるダイス鋼系の５
ＫＤ−６１を用い、内径８２．６ｍｍ、外径１０４ｍｎ
とし湯口１０を設けた。また、金属スリーブ６を２重構
造にして冷却水用溝９が設けられている。冷却水用溝９
は金属スリーブ６の全周に設けられている。

緩衝のための中間材７は、焼きなまし処理をして降伏点
を５　ｋｇ　ｆ　／　ｗｎ２程度にした直径１．０Ｗｌ
の銅線を用いた。緩衝材７をセラミックススリーブ８の
外周に密着させて巻回したものを、少なくとも５００℃
以上に加熱膨張させた金属スリーブ６の内径内に入れた
後、徐冷させて焼嵌め嵌合した。その際、銅線７は直径
１．０ｍｍから０．８ｍｍの厚さまで塑性変形及び弾性
変形して金属スリーブ６及びセラミックススリーブ８の
嵌合面に均一かつ十分に密着するため、片当りなく嵌合
てき、セラミックススリーブ８は全く割れ、クラック等
を生じなかった。また、若干高温にさらされるが、熱膨
張差による熱膨張によって銅線７が変形できる空間が形
成されている。

第２図は、本発明によるチップ３の断面を示したもので
ある。本実施例では、溶融金属による腐食摩耗の顕著な
チップ先端部には固体潤滑性及び溶融金属に対する耐食
性に優れた５ｉＣ−Ｃ複合セラミックス１１を装着した
。５ｉＣ−Ｃ複合セラミックス１１は、平均粒径３μｍ
のＳｉＣ粉末に平均粒径１０μｍのカーボン粉末を２５
重量部を加え、少量のバインダーとメタノール中で湿式
混練し乾燥後、ライカイ機処理により造粒した。

次いで、メカプレスで厚さ３０ｒ＠、外径１００ａｎ以
上の円板状に圧粉成形した後、真空中２１００℃でホッ
トプレス法により焼結させた。さらに、焼結体を研削、
切断、研磨して第２図に示す如く嵌合用突起を有する円
板状の５ｉＣ−Ｃ複合セラミックス１１を作製した。

また、金属チップ１２はダイス鋼系の５ＫＤ−６１を用
いた。金属チップ１２の外径は５ｉＣＣ複合セラミック
ス１１の外径と同一とするとともに、５ｉＣ−Ｃ複合セ
ラミックス１１を嵌合するための凹部及び冷却水用ザク
リ１３を設けた。

中間材７は、第１図のスリーブと同様直径１、Ｏｎａの
焼きなまし銅線を用いた。緩衝材７は５ｉＣ−Ｃ複合セ
ラミックス１１の嵌合用突起部外周に巻回し、金属チッ
プ１２の嵌合用凹部に焼き嵌め嵌合した。尚、中間材７
の焼き嵌め時の変形量及び、焼き嵌め条件は前記スリー
ブの場合と同様とした。その結果５ｉＣ−Ｃ複合セラミ
ックス１１は全く割れ、クラックを生じることなく金属
チップ１２に強固に嵌合することができた。

上記構造によるスリーブ及びチップを用いて、３５０ト
ンダイカストマシンにて評価を行った結果、１０万シヨ
ツト後においても、セラミックススリーブ８の内周摺動
面は全く摩耗を生しなかった。また、５ｉＣ−Ｃ複合セ
ラミックスチップ１１も摩耗量は０．０５ｎｏ以下で従
来の１／２以下にすることができた。

さらに、潤滑油量を従来の１／３以下にしても、かじり
、焼き付き等を生じることなく、優れた摺動特性を確認
することができた。その結果ダイカスト品の品質及び保
留が向上できた。

また、前述のスリーブ及びチップの嵌合固着するのに用
いる中間材としてＡｌ５Ｉ３１６ステンレス鋼のシース
管を用いて嵌合部全面に巻回して行った結果、より高い
嵌合固着が得られることが確認された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、耐食性、耐摩耗性、及び摺動特性に優
れた固体潤滑性を有するセラミックスをスリーブ及びチ
ップの少なくとも一方の摺動面に信頼性高く装着するこ
とができるので、従来の金属製スリーブ及びチップの１
０倍以上の長寿命が可能となり、スリーブ及びチップの
組み替え頻度の減少、連続運転による生産性の向上に効
果がある。

また、特に摺動特性に優れたセラミックスを組み合わせ
たので、潤滑油量を従来の金属製スリーブ及びチップの
場合の１７３以下にすることが可能となり、潤滑油量の
低減、潤滑油巻き込みによる巣不良の低減に効果がある
。

本発明に係る製造方法によれば、上記スリーブ、及びチ
ップを容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスリーブの断面図、第２図は本発
明に係るチップの断面図、第３図は本発明に係るスリー
ブ及びチップの設置構造図を示す。 １・・・スリーブ、２・・・湯口１，３・・・チップ、
４・・・金型、５・・・スプールブツシュ、６・・・金
属スリーブ、７・・・緩衝材（中間材）、８・・・セラ
ミックススリーブ、９　・冷却水溝、１０・湯口。 １１・・・Ｓ　ｉ　Ｃ−Ｃ複合セラミックス、１２・・
・金属チップ、１３・冷却水用ザクリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金型に連通するスリーブと、このスリーブ内を摺動
   して溶湯を金型内に押し込むチップと、を備えたダイカ
   ストマシンにおいて、スリーブ及びチップの摺動部分の
   少なくとも前記溶湯に対面する部分はセラミックス焼結
   体で形成されていると共に該セラミックス焼結体の少な
   くとも一方が固体潤滑性を有するセラミックス焼結体よ
   りなることを特徴とするダイカストマシン。 ２、金型に連通するスリーブと、このスリーブ内を摺動
   して溶湯を金型内に押し込むチップと、を備えたダイカ
   ストマシンにおいて、前記スリーブ及びチップの摺動部
   分の少なくとも一方は溶湯と対面する側をセラミックス
   焼結体とする金属部材との積層嵌合構造に形成され、該
   セラミックス焼結体と金属部材との間の嵌合面に当該セ
   ラミックス焼結体の破壊強度より低い応力で塑性変形す
   る金属中間材が介在し、該中間材が塑性変形を受けて前
   記嵌合固着していることを特徴とするダイカストマシン
   。 ３、請求項２において、中間材は少なくとも使用温度状
   態で前記部材間の加熱膨張差によって変形可能な空隙を
   有して配置されているダイカストマシン。 ４、チップとの摺動部分が固体潤滑剤を含有するセラミ
   ックス焼結体で形成されていることを特徴とするダイカ
   ストマシン用スリーブ。 ５、スリーブとの摺動部分の少なくとも溶湯との対面側
   部分が固体潤滑剤を含有するセラミックス焼結体で形成
   されていることを特徴とするダイカストマシン用チップ
   。 ６、金属スリーブと、この金属スリーブの内側に嵌合さ
   れた固体潤滑剤を含有するセラミックス焼結体からなる
   スリーブと、前記両スリーブ間に介在されセラミックス
   スリーブの破壊強度で塑性変形する金属中間材とを備え
   、該中間材の塑性変形によって前記嵌合していることを
   特徴とするダイカストマシン用スリーブ。 ７、金属チップと、この金属チップの溶湯との対面側部
   分に設けられた固体潤滑剤を含有するセラミックス焼結
   体からなるチップと、前記両チップは嵌合しており、そ
   の接合部に介在され当該セラミックスの破壊強度以下で
   塑性変形する金属中間材とを備え、前記両チップは中間
   材の塑性変形を受けて嵌合固着されていることを特徴と
   するダイカストマシン用チップ。 ８、セラミックス焼結体からなるスリーブの外周に金属
   中間材となる線材またはパイプを巻回する工程と、加熱
   された金属スリーブ内に前記セラミックススリーブを挿
   入して徐冷し両スリーブを焼嵌め嵌合する工程と、を有
   し、前記中間材の塑性変形によって前記嵌合固着するこ
   とを特徴とするダイカストマシン用スリーブの製造方法
   。 ９、セラミックス焼結体からなるチップの一方の外周に
   金属中間材となる線材又はパイプを巻回する工程と、加
   熱された金属チップに前記セラミックスチップを焼嵌め
   嵌合する工程と、を有し、前記中間材の塑性変形によっ
   て前記嵌合固着することを特徴とするダイカストマシン
   用チップの製造方法。