JPH04157056A - ダイカスト鋳造製品の良否判別方法 - 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、ダイカスト鋳造製品の良否を判別する方法お
よび良品と不良品とに層別する方法に関する。

［従来の技術］ 鋳造分野においては高品質化のニーズが益々高まってお
り、鋳造製品個々について良品であることを保証するこ
とが望まれている。

従来のダイカスト鋳造においては、鋳造現象を十分に捉
えることができず、鋳造欠陥が発生した場合でも、鋳造
工程内でこれを検出することができなかった。

特開昭６３−７２４６７号公報には、金型に圧力センサ
および温度センサを設置し、これらによる各測定値を予
め設定した基準値と比較することにより、鋳造条件を制
御することが記載されている。

しかし、上記従来の方法においては、ダイカスト鋳造製
品の品質に大きな影響を及ぼす急冷層の混入や巻き込み
巣欠陥についての良否判定をすることができない。また
、引け巣欠陥についても基準値の取り方が適切でなく、
十分な判定ができないという問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記従来の問題を解消し、キャビティ内溶湯
圧力、射出速度、金型温度等の鋳造状態を実測すること
により、各種鋳造欠陥の発生状況を鋳造工程内で判別で
きる良否判別方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、本発明によれば、射出プランジャーによ
り射出スリーブから金型内に金属溶湯を加圧充填して鋳
造する際に、金型温度、金型キャビティ内ガス圧力、金
型キャビティ内溶湯圧力、射出スリーブ温度、射出プラ
ンジャー作動速度、および射出プランジャー変位の各操
業因子のうち少なくとも一つを実測し、予め求めた該操
業因子と鋳造製品の品質項目との対応関係に基づいて設
定した基準値と上記実測値とを比較することにより鋳造
製品の良否を判別する方法によって達成される。

前記対応関係として、下記関係（１）〜（４）：（１）
金型温度、射出スリーブ温度、射出プランジャー作動速
度および変位と鋳造製品中の酸化物、異物および急冷層
の混入率との関係、 （２）キャビティ内溶湯圧力と引け巣発生量との関係、
（３）キャビティ内ガス圧力と水漏れ欠陥および巻き込
み巣の発生量との関係、および （４）金型温度と湯回り不良発生率との関係、のうちの
少なくとも一つを用いることができる。

また、本発明は、射出プランジャーにより射出スリーブ
から金型内に金属溶湯を加圧充填して鋳造する際に、金
型温度、金型キャビティ内ガス圧力、金型キャビティ内
溶湯圧力、射出スリーブ温度、射出プランジャー作動速
度、および射出プランジャー変位の各操業因子のうち少
なくとも一つを実測し、予め求めた該操業因子と鋳造製
品の品質項目との対応関係に基づいて設定した基準値と
上記実測値とを比較することにより鋳造工程内で鋳造製
品を良品と不良品とに層別する方法をも提供する。

０作　用〕 本発明では、金型温度、金型キャビティ内ガス圧力、金
型キャビティ内溶湯圧力、射出スリーブ温度、射出プラ
ンジャー作動速度、および射出プランジャー変位の各操
業因子のうち少なくとも一つについて、その操業因子と
ある特定の鋳造欠陥の発生率との関係を予め求め、それ
に基づいて許容欠陥限度を基準値として設定しておき、
実際の鋳造中にその操業因子を実測して、この実測を上
記の基準値と比較することにより、その鋳造による鋳造
製品が良品であるか否かを鋳造工程内で的確且つ迅速に
判別することができる。

以下に、添付図面を参照し、実施例によって本発明を更
に詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図に、本発明の方法を行なうためのダイカスト鋳造
装置の配置例を示す。

可動型４および固定型５で構成された金型のキャビティ
１０内の金属溶湯１５の加圧状態を検知する圧力センサ
１が、鋳造製品を押し出すエジェクタピン８の端面に接
してエジェクタプレート９に設置されている。キャビテ
ィ１０内で溶湯に加わる圧力（鋳造圧力）が、このエジ
ェクタピン８に加わる圧縮（引張）力として圧力センサ
１により計測される。本実施例で用いた圧力センサ１は
歪ゲージ式で、先端部は、球形状であり、垂直加圧を受
けるような形状とした。圧力センサｌの設置位置は、金
型キャビティ１０面に連通した、金型に拘束を受けない
（垂直荷重を自由に伝える）位置であればよい。また、
圧力センサｌの設置位置は、湯滴の最終凝固部で圧力測
定が行なわれるようにするのが望ましい。本実施例では
、バリヤつまりによる影響（摩擦抵抗）を配慮して、鋳
造毎に摺動するエジェクタピン８の端面に設置した。

溶湯１５が充填される際の金型キャビティ１０内の気体
（エア、ミスト等）の圧力を測定するための圧力センサ
１１が、金型キャビティ１０に連通ずる圧力系路１２に
設ける。

圧力センサ１１のタイプは、特に限定せず、ひずみ式、
ダイヤフラム式等いずれのタイプを用いてもよいが、金
型（４，５）の温度条件を考慮して選定する必要がある
。

金型温度および射出スリーブ温度を計測するための温度
センサ２および２２としては、測定範囲（常温〜７００
°Ｃ）からＣＡ熱電対を用いた。金型については、その
外表面から金型中の計測点方向に伸びた穴を設け、この
穴の中に上針ＣＡ熱電対２を挿入した。熱電対２の先端
の計測点での金型との密着力を確保するため、ハネによ
る支持方法を取った。

射出プランジャーロッド１６上にパルス状に並んだ多数
の溝を設け、半導体磁気抵抗素子を用いた磁気へ・ノド
である速度・変位センサ３により、このロンドの変位量
をパルス信号として検出する。

速度としては、変位を時間で微分した値を用いる。

これらの代替方法としてひずみゲージ式、レーザ式、超
音波式などの変位計を用いてもよい。

これらのセンサ１．１１，２．３は、各増幅器５１を介
しであるいは直接にＡＤ変換器５２に接続されており、
アナログ検出値から変換されたディジタル信号がコンピ
ュータ５３に入力される。

本発明においては、上記各センサーにより計測した各操
業因子と各種の鋳造欠陥とが第１表に示したように対応
することを利用する。

第１表 第２図（ａ）および（ｂ）に、前記の圧力センサ１によ
り連続計測した鋳造圧力を、鋳造製品に引け巣のある場
合（ａ）および無い場合（ｂ）についてそれぞれ例示す
る。−回の鋳造中に同図に示したように変化する鋳造圧
力から、例えば射出後、型開き前のピーク圧力Ｐｐ、あ
るいはキャビティ内溶湯圧力Ｐｅ等を用い、引け巣発生
限界値として予め実験により求めた基準値と比較して、
その鋳造による鋳造製品について引け巣の有無を判定す
る。第３図に、基準値設定のために行った予備実験結果
の一例を示す。同図では、鋳造圧力としてキャビティ内
溶湯圧力Ｐｅを用い、これに対する引け葉面積の変化を
示した。この結果から、個々の鋳造製品について、キャ
ビティ内溶湯圧力Ｐｅが６００　ｋｇｆ／ｃｍ”以上で
あれば引け巣なしと判定される。

第４図に、射出プランジャー７の作動開始すなわちキャ
ビティ１０内への溶湯充填開始から型開きまでの過程に
おける、キャビティｌＯ内のガス圧力を圧力センサ１１
により連続計測した結果の一例を示す。同図のような計
測結果がら、例えばキャビティ内ガス圧力Ｐｇを用い、
巻き込みｉ／Ｌおよび水漏れ不良（巣、フクレ、湯しわ
、湯境等）の発生限界値として予め実験により求めた基
準値と比較して、その鋳造による鋳造製品についてこれ
らの鋳造欠陥の有無を判定する。第５図に、基準値設定
のために行った予備実験結果の一例を示す。同図では、
キャビティ内ガス圧力としてキャビティ内ガス圧力Ｐｇ
を用い、これに対する製品内ガス量の変化を示した。こ
の結果から、ある製品の鋳造時にキャビティ内ガス圧力
（Ｐｇ）が１゜１７ｋｇ／　ｃａｒ”以下であれば、そ
の製品について巻き込み巣および水漏れ不良なしと判定
される。

度が著しく低下することが分かった。−船釣に、射出ス
リーブ温度と急冷組織発生量とは第６図に示すような関
係があり射出スリーブ温度の高低により急冷組織発生量
の多少を判定できる。例えば、射出スリーブ温度が１７
０″Ｃ以上であれば急冷組織発生なしと判定される。

湯まわり不良は、第１１図に示すように金型温度と関係
があり、金型温度が１８０℃以上であれば湯まわり不良
は発生しない。第７図および第８図に、速度・変位セン
サ３により測定した射出プランジャー速度および変位と
急冷＆ｌＩｌ＠混入率との関係をそれぞれ示す。この結
果から、例えば射出プランジャー速度については、０．
７　ｍ　／　ｓ以下であれば急冷組織混入率が許容限度
内になる。ただし、射出プランジャー速度はあまり速く
し過ぎると湯回り不良を生ずるので、この場合０．０２
ｍ／Ｓ以上とする必要がある。

以上の各操業要因の内、少なくとも一つを用いれば、そ
の要因に対応する（第１表）鋳造欠陥についての判定を
行うことができる。複数の操業要因を用いて対応する各
鋳造欠陥を判定することが望ましく、以上の要因全てを
用いて第１表の全鋳造欠陥についての判定を行うことが
最も望ましい。

ダイカスト鋳造過程（１ヒート）の全体にわたって鋳造
条件を計測することが望ましく、。鋳造過程のある区間
についての東均値、最大値、最小値、積分値、微分値等
を予め設定した値と比較し、製品の良否判定を行なう。

この判定結果に応じて、図示しないロボット等によりダ
イカストマシンから取り出された製品を良品と不良品を
層別して箱詰めする。

計測する各操業要因値としては、第２図のキャビテイ面
の圧力波形においては、射出後、型開き前のピーク値を
取る。この場合、この間の平均値等を代用しても良い。

第４図のキャビティ内の気体の圧力波形においては、充
填完了後のピーク値を取る。この場合、充填過程の任意
のタイミングの値等を取ってもよい。金型温度は、鋳造
準備完了あるいは給湯の信号と同期して取る。

第７図に示す射出プランジャースピードは、充填時の区
間平均値を取る。最大値、最小値、標準偏差等を取って
もよい。

第８図の変位は、射出プランジャーの充填開始を起点と
して充填完了までの変位である。

第９図に、ダイカスト鋳造工程のフローチャートの一例
を示す。鋳造工程はステップ■〜■がら成り、ステップ
■〜■で現実に鋳造が行なわれる。

鋳造ステップ■〜■の各時点において計測したデータ■
からサンプリングし、予め実験により求めたデータから
設定した基準値と上記サンプル値とを比較して品質の良
否判定を行なう。その判定を層別する。「層別Ｊとは、
不良品と良品を判別し、かつ不良の内容ごとに分けるこ
とをいう。

第１Ｏ図に、コンピュータ５３における処理の流れを示
す。

（ステップ１） 第９図のステップ■〜■からの計測データがコンピュー
タ５３に入力される。

（ステップ２） 入力された計測データから、第１表に示す各操業因子に
ついてのデータをサンプリングし基準値と比較する。キ
ャビテイ圧力については、第３図に示す特性図において
基準値を満足してい乙か否かを比較する。キャビティ内
ガス圧Ｃ，″ついては、第５図、射出スリーブ温度につ
いては、第６図、射出プランジャー速度については、第
７図、射出プランジャー変位については、第８図につい
て比較する。

（ステップ３） ステップ２において、基準値を満していない場合、不良
と判定し、良品であるか、不良品であるかをロボットに
出力し層別を行なう。

（ステップ４） 計測したデータ及び判定結果を記憶する。

ステップ２で示す演算とは、各サンプリングデータを算
出するための方法で、例えばキャビテイ圧力については
、ピーク値の算出を行なう。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、鋳造条件（操業
要因）を鋳造中に実測し、この実測値を予め設定した基
準値と比較することにより、従来なし得なかった鋳造欠
陥についても鋳造工程内で製品の良否判別を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を行うためのダイカスト鋳造装
夏の配置例を一部断面図で示す配置図、第２図は、鋳造
圧力の実測チャート、 第３図は、鋳造圧力と引け巣面積の関係を示すグラフ、 第４図は、キャビティ内ガス圧力の実測チャート、 第５図は、キャビティ内ガス圧力と鋳造製品内ガス量の
関係を示すグラフ、 第６図は、金型温度と急冷組織発生量の関係を示すグラ
フ、 第７図は、射出プランジャー速度と急冷組織発生量の関
係を示すグラフ、 第８図は、射出プランジャー変位と急冷組織発生量の関
係を示すグラフ、 第９図は、本発明に従って鋳造製品の良否判別を行う鋳
造工程の一例を示すフローチャート、第１０図は、本発
明に従って鋳造製品の良否判別を行うためのコンピュー
タ処理を示すフローチャート、および 第１１図は、金型温度と湯まわり不良率の関係を示すグ
ラフである。 １・・・圧力センサ、　　　　　２・・・温度センサ、
３・・・速度（変位）センサ、４・・・可動型、５・・
・固定型、　　　　　　　６・・・射出スリーブ、７・
・・射出プランジャー、　８・・・エジェクタピン、９
・・・エジェクタプレート、１０・・・キャビティ、１
１・・・圧力センサ、　　　　１２・・・圧力経路、１
３・・・溶湯遮断スリント、１４・・・射出シリンダ、
１５・・・溶湯、 １６・・・射出プランジャーロッド、 ２２・・・温度センサ、　　　５１・・・増幅器、５２
・・・ＡＤ変換器、　　　　５３・・・コンピュータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、射出プランジャーにより射出スリーブから金型内に
   金属溶湯を加圧充填して鋳造する際に、金型温度、金型
   キャビティ内ガス圧力、金型キャビティ内溶湯圧力、射
   出スリーブ温度、射出プランジャー作動速度、および射
   出プランジャー変位の各操業因子のうち少なくとも一つ
   を実測し、予め求めた該操業因子と鋳造製品の品質項目
   との対応関係に基づいて設定した基準値と上記実測値と
   を比較することにより鋳造製品の良否を判別する方法。 ２、前記対応関係として、下記関係（１）〜（４）：（
   １）金型温度、射出スリーブ温度、射出プランジャー作
   動速度および変位と鋳造製品中の酸化物、異物および急
   冷層の混入率との関係、 （２）キャビティ内溶湯圧力と引け巣発生量との関係、
   （３）キャビティ内ガス圧力と水漏れ欠陥および巻き込
   み巣の発生量との関係、および （４）金型温度と湯回り不良発生率との関係、のうちの
   少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項１記載
   の鋳造製品の良否判別方法。 ３、射出プランジャーにより射出スリーブから金型内に
   金属溶湯を加圧充填して鋳造する際に、金型温度、金型
   キャビティ内ガス圧力、金型キャビティ内溶湯圧力、射
   出スリーブ温度、射出プランジャー作動速度、および射
   出プランジャー変位の各操業因子のうち少なくとも一つ
   を実測し、予め求めた該操業因子と鋳造製品の品質項目
   との対応関係に基づいて設定した基準値と上記実測値と
   を比較することにより鋳造工程内で鋳造製品を良品と不
   良品とに層別する方法。