JPH05171207A - ダイカストマシン用スリーブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性が優れていると共に耐衝撃性が優れ
ており、欠け等の不都合の発生を防止できて寿命が長
く、作業性が優れたダイカストマシン用スリーブを提供
することを目的とする。 【構成】 スリーブ外筒１は鋼からなり、このスリーブ
外筒１の内側にはチタン又はチタン合金とセラミックス
粒子とを含む複合材料により構成されたスリーブ内筒３
が焼き嵌めされている。また、スリーブ内筒１の両端部
には、保護部材として、例えば鉄製のリング部材２ａ，
２ｂがスリーブ外筒１に固定されて配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モーター用ローターの
スロットに二次導体を鋳込むのに好適のダイカストマシ
ン用スリーブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モーター用ローターのスロットへ
二次導体（例えば、アルミニウム）を鋳込むのに用いら
れている縦型ダイカストマシン用スリーブ（以下、スリ
ーブという）は、ＪＩＳ ＦＣＤ４０及びＦＣＤ５５等
のダクタイル鋳鉄により形成されている。前記スリーブ
は、一方の端部にフランジ部を有する略円筒形状で、そ
の内側には円筒状のチップが適正クリアランスを有して
配置される。このチップは、その底部に直結したシリン
ダーによりスリーブ内を軸方向に上下摺動可能になって
いる。そして、チップ頭部がスリーブ内の所定位置に停
止し、チップ頭部とスリーブの内壁面とでスリーブ内に
溶湯アルミニウムを保持するための空間（一種のるつ
ぼ）を形成する。この場合に、溶湯アルミニウムの保温
性を得るために、スリーブ及びチップの直接溶湯が接触
する部分に例えばアスベストを配設し、このアスベスト
を配設した部分に溶湯アルミニウムを注湯してスロット
への鋳込作業を行なっている。

【０００３】ところで、近年、アスベストから針状の飛
散物が発生し、この飛散物を人体内に吸込むと気管支の
内壁に突刺さって、肺炎及び肺がんを誘発することが明
らかになった。このため、鋳込み現場においてもアスベ
ストの使用が制限されるようになり、アスベストに替え
てセラミックスペーパーが使用されるようになった。

【０００４】しかし、セラミックスペーパーを使用した
場合は、アスベストに比してセラミックスペーパーは硬
く、そしてセラミックスペーパーはスリーブ内壁面に接
触しつつ移動するので、鋳鉄製のスリーブの摩耗が激し
くスリーブの寿命が短くなり、スリーブを頻繁に交換し
ないと、スリーブとチップとの間のクリアランスが拡大
してアルミニウムの溶湯が漏れてしまうという欠点があ
る。なお、アスベストを使用した場合も、アスベストが
スリーブ内壁面で接触するが、アスベスト自体が軟らか
いため、このような現象は発生しない。

【０００５】このような欠点を解消するために、耐摩耗
性が優れたセラミックス製のスリーブ内筒（以下、単に
内筒という）を鋼製のスリーブ外筒（以下、単に外筒と
いう）に嵌入して構成されたスリーブが提案されてお
り、試験的に使用されている。しかし、この場合は、溶
湯をチップにより加圧してスリーブ内より射出する瞬間
に内筒に極めて大きな衝撃が加えられるので、本来脆い
性質を有するセラミックス部分（内筒）が破壊されやす
いという問題点がある。従って、このスリーブは、セラ
ミックス部分が破壊された場合に作業を中断してスリー
ブを交換する必要があり、作業性が優れているとはいえ
ない。

【０００６】また、近年、図２に示すように、チタン又
はチタン合金とセラミックスとの複合材料により形成さ
れた内筒１３を鋼製の外筒１１に焼き嵌めしたスリーブ
２０が提案されている。チップ５は、その頭部にセラミ
ックスペーパー６が配設されており、スリーブ２０の軸
方向に移動して、溶湯を保持するための空間７を形成す
る。このように構成されたスリーブ２０は、材料的にも
耐摩耗性及び耐衝撃性が優れており、また性能的にも比
較的良好である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
チタン又はチタン合金とセラミックスとの複合材料から
なる内筒１３を鋼製の外筒１１に焼き嵌めしたスリーブ
２０には以下に示す問題点がある。つまり、内筒１３内
において、チップ５の上下摺動によりチップ５の頭部に
配置されたセラミックスペーパー６が内筒１３内壁面に
接触しながら移動する。そうすると、チップ５の頭部が
内筒１３の頭部近くになって、長軸のシリンダー（図示
せず）軸端に軸心に対し傾きが発生し（振れ）、これに
直結されたチップ５の頭部も傾いた（振れ）状態とな
る。この状態でチップ５頭部の硬いセラミックスペーパ
ー６が内筒１３内端に接すると、局部的な接触状態とな
ってこの部分に応力が集中し、長時間使用すると内端が
欠損する場合がある。即ち、内筒１３の両端部において
複合材料製内筒のエッジ部１３ａ，１３ｂに欠けが生
じ、この欠けが進展して溶湯が漏れてしまうことがあっ
て、性能的に十分であるとはいえない。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、セラミックスペーパーに対する耐摩耗性及
び鋳造時の加圧に対する耐衝撃性が優れていると共に、
チップの繰り返し運動に起因する欠けの発生を回避でき
て長寿命であり、作業性が優れたダイカストマシン用ス
リーブを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るダイカスト
マシン用スリーブは、鋼製のスリーブ外筒と、チタン又
はチタン合金とセラミックス粒子とを含有する複合材料
からなり前記外筒の内側に嵌入されたスリーブ内筒と、
このスリーブ内筒の両端部に配置され前記外筒に固定さ
れた保護部材とを有することを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明においては、鋼製のスリーブ外筒にチタ
ン又はチタン合金とセラミックス粒子とを含有する複合
材料からなるスリーブ内筒が嵌入されており、この内筒
の両端部には保護部材が前記外筒に固定されて配置され
ている。つまり、本発明に係るダイカストマシン用スリ
ーブにおいては、複合材料からなるスリーブ内筒のエッ
ジ部が保護部材（例えば、鉄製のリング部材）により保
護されているために、長時間使用してもチップの繰り返
し運動に起因する複合材料製内筒のエッジ部の欠けを防
止することができる。従って、本発明に係るダイカスト
マシン用スリーブは、セラミックスペーパーに対する耐
摩耗性及び耐衝撃性が優れていると共に長寿命であり、
作業性が極めて優れている。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。

【００１２】図１は本発明の実施例に係る縦型ダイカス
トマシン用スリーブを示す断面図である。

【００１３】鋼製の外筒１は略円筒形の所定形状に形成
されており、この外筒１の内側にはチタン又はチタン合
金とセラミックス粒子とを含む複合材料からなる内筒３
が嵌入されている。また、この内筒３の両端部には、夫
々保護部材として例えば鋳鉄製のリング部材２ａ，２ｂ
が配設されている。一方のリング部材２ａはボルト４に
より外筒１に固定されており、外筒１の上面とリング部
材２ａの上面とは面一になっている。また、他方のリン
グ部材２ｂは溶接により外筒１に固定されており、外筒
１の下面とリング部材２ｂの下面とは面一になってい
る。なお、２つのリング部材がいずれもボルト又は溶接
により外筒に固定されていてもよい。このようにして、
縦型ダイカストマシン用スリーブ１０を形成する。

【００１４】このように構成された本実施例に係るダイ
カストマシン用スリーブ１０は、従来の硬いセラミック
スペーパーの偏心による局部的な接触状態の繰り返しに
なっても、内筒３の端部は鋳鉄製のリング部材２ａ，２
ｂで保護されているため、内筒３の端部が欠けることを
防止できる。このため、耐摩耗性及び耐衝撃性に優れた
チタン又はチタン合金とセラミックス粒子とを含む複合
材料からなる内筒３のセラミックスペーパーによる摩耗
が少ないと共に、溶湯射出時の衝撃による破損を回避す
ることができて、この複合材料を使用した長所を発揮す
ることができる。従って、本実施例に係るスリーブは、
寿命が長く、長時間使用することができる。

【００１５】次に、本実施例に係る縦型ダイカストマシ
ン用スリーブを実際に製造し、その性能を調べた結果に
ついて、比較例と比較して説明する。

【００１６】先ず、複合材料の原料として、平均粒径が
35μｍのチタン粉末を75重量％、平均粒径が 1μｍのシ
リコン粉末を 8重量％、平均粒径が 5μｍの炭化チタン
粉末を15重量％及び平均粒径が10μｍのコバルト粉末を
2重量％の割合で均一に混合した粉末を用意した。そし
て、この原料粉末を筒状の鋼製の容器に装入した後、こ
の容器内を真空ポンプにて十分に減圧してそのまま密閉
した。

【００１７】次に、前記密閉容器に対して、熱間静水圧
プレス（ＨＩＰ）装置を使用して加圧焼結処理を施し
た。このときのＨＩＰ処理条件は、加圧力が 1.5トン／cm
² 、最高温度が1250℃である。

【００１８】次に、加圧後の容器を旋盤にて加工し、チ
タン合金及びセラミックス粒子を含む複合材料からなる
内筒３を得た。

【００１９】次いで、この内筒３を、図１に示すよう
に、鋼（Ｓ４５Ｃ）製の外筒１に焼き嵌めした後に、内
筒３の両端部に保護部材として鋳鉄（ＦＣＤ５５）製の
リング部材２ａ，２ｂを配置して、上端部側のリング部
材２ａはボルト締め、下端部側のリング部材２ｂは図１
に矢印で示す部分を溶接して外筒１に固定し、本実施例
に係るスリーブを得た。

【００２０】一方、比較例１として従来のダクタイル鋳
鉄（ＦＣＤ５５）製のスリーブを用意し、比較例２とし
てセラミックス（窒化ケイ素）製の内筒を鋼（Ｓ４５
Ｃ）製の外筒に焼き嵌めしたスリーブを用意し、比較例
３として実施例と同様の複合材料からなる内筒を鋼製の
外筒に焼き嵌めしたスリーブ（但し、鉄製のリング部材
なし）を用意した。

【００２１】上述した実施例及び比較例の各スリーブに
ついて、以下に示す実用試験を行なった。即ち、実施例
及び比較例の各スリーブを縦型コールドチャンバー用ダ
イカストマシン（能力 500トン）に取付けて、これの頭部
に位置する金型の上下型内には電磁鋼板からなるロータ
ーコアーを配置しておき、内筒内側及びチップ上面にセ
ラミックスペーパーを敷いて、温度が 750℃の純アルミ
ニウム溶湯を注湯して、チップの上昇動作によりロータ
ーコアーのスロット内に純アルミニウムを鋳込んだ。そ
して、2000ショット後にスリーブを取り外して内筒の使
用状況を調べた。その結果を下記表１に示す。但し、総
合判定の欄は、2000ショット後も継続して使用可能な場
合を◎、2000ショット使用することはできたものの、そ
の後の継続使用が困難である場合を○、2000ショット使
用することはできたものの、湯漏れ等の不都合が発生し
た場合を△、2000ショット使用することができなかった
場合を×で示した。

【００２２】

【表１】

【００２３】この表１から明らかなように、本実施例に
係る内筒は、2000ショット後においても良好な状態を維
持しており、引き続き使用することが可能であった。一
方、比較例１，３も2000ショットまでは使用することが
できたものの、比較例１については湯漏れが発生し、比
較例３については内筒の両端部のエッジ部分に欠けが発
生して、それ以上使用することは困難な状態であった。
また、比較例２については、20ショットで内筒に割れが
発生し、それ以上使用することができなかった。

【００２４】なお、上述の実施例において、外筒として
はＳ４５Ｃを用いたが、外筒構成材料としてはＳＣ材の
外に、ＳＳ材、ＳＫ材、ＳＫＤ材、ＳＣＭ材及びＳＵＳ
材を使用することも可能である。また、上述の実施例に
おいては、リング部材（保護部材）としてＦＣＤ５５を
用いたが、リング部材の構成材料としては、ＦＣＤ材の
外に、ＦＣ材、ＦＣＭＢ材、ＦＣＭＰ材及び特殊鋳鉄等
の鋳鉄並びにＳＣ材等の鋼の使用も可能である。しか
し、実用上、内筒とチップとの焼き付きを防止するため
にもリング部材の材質としては、潤滑性がよいＦＣＤ材
等の鋳鉄を使用することが好ましい。また、上述の実施
例は縦型ダイカストマシンの場合について説明したが、
本発明を横型ダイカストマシンに適用しても、同様の効
果を得ることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るダイカ
ストマシン用スリーブは、鋼製のスリーブ外筒に嵌入さ
れた複合材料からなるスリーブ内筒の両端部に保護部材
が配設されているから、チップの繰り返し運動に起因す
る内筒エッジ部の欠けを防止できると共に、セラミック
スペーパーに対する耐摩耗性及び鋳造時の加圧に対する
耐衝撃性が優れており、長寿命であって作業性が優れて
いる。このため、本発明に係るダイカストマシン用スリ
ーブは、モーター用ローターのスロットに二次導体を鋳
込むのに極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る縦型ダイカストマシン用
スリーブを示す断面図である。

【図２】従来のダイカストマシン用スリーブを示す断面
図である。

【符号の説明】

１；スリーブ外筒 ２；リング部材 ３；スリーブ内筒 ４；ボルト ５；チップ ６；セラミックスペーパー １０，２０；ダイカストマシン用スリーブ

フロントページの続き (72)発明者 副田 知美 岐阜県土岐市泉ケ丘町５丁目12番地 (72)発明者 阿川 昌次 岐阜県多治見市京町４−115

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼製のスリーブ外筒と、チタン又はチタ
   ン合金とセラミックス粒子とを含有する複合材料からな
   り前記外筒の内側に嵌入されたスリーブ内筒と、このス
   リーブ内筒の両端部に配置され前記外筒に固定された保
   護部材とを有することを特徴とするダイカストマシン用
   スリーブ。