JPH0683888B2

JPH0683888B2 - 加圧鋳造装置

Info

Publication number: JPH0683888B2
Application number: JP59241513A
Authority: JP
Inventors: 啓一郎野口; 尚樹佐々木; 博志内田; 幸弘杉本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-11-14
Filing date: 1984-11-14
Publication date: 1994-10-26
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: JPS61119368A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、溶湯をキャビティ内で加圧状態で凝固させる
ことにより高密度で均一な組織を有する鋳造製品を得る
ようにした加圧鋳造装置に関する。

（従来技術）鋳造方法の一種として、主として軽合金の鋳造に使用さ
れる高圧凝固鋳造法（溶湯鍛造法、ダイカスト法、半溶
融鋳造法などの加圧鋳造法）は、金型（下型）における
キャビティの直下に設けられたゲート部とこれに接続さ
れた射出スリーブとによって湯通路を形成し、この湯通
路に注入した溶湯を上記スリーブ内を摺動するプランジ
ャによってキャビティ内に押し込んで、該溶湯を加圧下
で凝固させるものである。これによれば、金型キャビテ
ィ内で溶湯が加圧されるため、鋳物巣が生じなくなると
共に、該溶湯のキャビティ内における冷却が速められ、
その結果、高密度で均一な組織を有して機械的強度に優
れた鋳造製品が得られる。しかし、この方法において
は、上記湯通路に注入された溶湯がキャビティ内に射出
される前に射出スリーブにより熱を奪われて冷却される
ため、該スリーブ内で溶湯温度が低下し、これに伴う湯
回り不良等によって製品の品質悪化を招き易いという問
題がある。また、上記のように溶湯が射出スリーブによ
って冷却されると、該スリーブ内壁付近で溶湯の一部が
凝固して組織の粗い所謂初期凝固層が形成され、これが
プランジャの上動によってキャビティ内に持ち込まれ
て、製品内で局部的な不連続組織を形成し、その結果、
該製品の強度が低下するのである。

そこで、従来においては、例えば特開昭56-99062号公報
に開示されているように、射出スリーブ内に紙等の可燃
性材料でなる筒状体を装着し、この中に溶湯を注入した
時に該筒状体が燃えるようにして、この燃焼によってス
リーブ内壁面に形成される炭素膜により該スリーブ内の
溶湯の保温を図る方法が提案されている。しかし、この
ようにして可燃性材料でなる筒状体を射出スリーブ内で
燃焼させた場合、これに伴って燃焼ガスが発生するた
め、製品に鋳物巣等のガス欠陥を生じさせる可能性があ
る。また、特開昭58-16765号公報に示されているよう
に、射出スリーブ内にアルミ箔でなる多角筒形状の保温
材を装填して両者間に空気断熱層を形成し、上記保温材
内への溶湯注入時に該空気断熱層によって溶湯を保温す
る方法が提案されているが、これによると、上記保温材
が溶湯中に溶融することにより該溶湯の組成や成分比率
が変化し、そのため所要の製品強度等が得られない虞れ
がある。

尚、従来においては、射出スリーブ内におけるプランジ
ャの摺動を円滑に行わせるため、該スリーブ内壁面に断
熱材を兼ねた潤滑用黒鉛が塗布されているが、これだけ
では上記したような溶湯温度の低下や初期凝固層の発生
を有効に防止することができなかった。また、特開昭57
-11760号公報によれば、射出シリンダの外部近傍に高周
波加熱装置を配置したものが開示されているが、これは
射出スリーブ内に投入したインゴットを溶融させるもの
であって、射出スリーブ内での溶湯の冷却を防止するも
のではない。

（発明の目的）本発明は高圧凝固鋳造における上記のような実情に対処
するもので、電磁誘導の法則を利用して射出スリーブ内
における溶湯の断熱を図ることにより、ガス欠陥や組成
の成分比率の変化等を生じさせることなくスリーブ内に
おける湯温の低下による初期凝固層の発生や湯回りの不
良等を防止し、もって強度等に優れた鋳物が得られるよ
うにすることを目的とする。

（発明の構成）即ち、本発明に係る加圧鋳造装置は、射出スリーブ内の
溶湯と接する射出スリーブ壁面及びプランジャチップ端
面に発振コイルを設置すると共に、該コイルに、電磁誘
導により上記壁面及び端面に対して溶湯を非接触状態で
保持させる高周波電流を印加する電源手段を結続したこ
とを特徴とする。

（発明の効果）上記の構成によれば、溶湯と射出スリーブ及びプランジ
ャチップとが直接接触しなくなって該溶湯の回りに空気
の断熱層が形成されることになり、これにより、射出ス
リーブ内においてガス欠陥等を生じさせないで溶湯を高
温に保持することが可能となる。その結果、該スリーブ
内における湯温の低下による初期凝固層の発生や湯回り
の不良等が防止され、ひいては高密度で均一な組織を有
する強度等に優れた鋳物製品が得られるようになる。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。

第１図に示すように加圧鋳造装置１は、下面にキャビテ
ィ２の上半部が形成された上型３と、上面にキャビティ
２の下半部が形成された下型４とを有すると共に、この
下型４にはキャビティ２の直下にゲート部4aが形成され
ている。そして、該下型４にはゲート部4aの下方に連続
させて射出スリーブ５が接続され、該ゲート部4aと射出
スリーブ５とによって湯通路６が形成されている。上記
射出スリーブ５は、例えばステンレスでなる内筒5aとダ
イス鋼などでなる外周5bとを有すると共に、その内部に
プランジャチップ７が上下摺動自在に嵌挿されている。

然して、上記スリーブ５の壁面部5cにおいては上記内筒
5aと外筒5bとの間に空間が形成され、該空間内に発振コ
イル９…９が設置されている。この発振コイル９…９
は、絶縁体10…10及び磁気遮蔽板11によって上記外筒5b
と電気的に絶縁されていると共に磁気的に遮蔽されてお
り、別途備えられた電源装置20から交流電流が供給され
た時に、電磁誘導の法則に従って射出スリーブ５内に磁
界ｘを発生するようになっている。また、上記プランジ
ャチップ７の内部及び下型４におけるゲート部4aの周壁
にも発振コイル12…12及び13…13が夫々埋設されてお
り、上記電源装置20から交流電流が供給されるようにな
っている。その場合に、プランジャチップ７において
は、各発振コイル12…12が絶縁体14…14によって電気的
に互いに絶縁されていると共に、該チップ７内の周面側
及び下面側に磁気遮蔽板15が設けられていることによ
り、発振コイル12…12の通電時には該チップ７の上端面
側、即ち射出スリーブ５内に磁界ｙを発生させるように
構成されている。また、上記ゲート部4aの周壁において
は、該ゲート部4aの周面を構成するステンレス等でなる
筒体16と下型4aに埋め込まれた磁気遮蔽板17とによって
空間が形成されており、この空間内に上記発振コイル13
…13が絶縁体18…18を介して設置され、該コイル13…13
の通電時にゲート部4aに磁界ｚを発生させるようになっ
ている。尚、射出スリーブ５にはアルゴンガス導入用通
路19が接続されており、該スリーブ５内にAl溶湯が保持
されている時に該通路19を介してアルゴンガスを導入す
ることにより、該溶湯の酸化を防止するようになってい
る。

一方、上記電源装置20は、低周波の交流を供給する交流
電源21に周波数変換部22が接続され、更にこの周波数変
換部22に高周波発生部23が接続されていることにより、
上記電源21からの電流が該周波数変換部22において高周
波電流又は低周波電流に切換えられるようになってい
る。そして、これらの電流を電力調節部24及び電力増幅
部25によって調整、増幅した上で、上記各発振コイル９
…9,12…12,13…13に夫々供給するように構成されてい
る。

次に上記実施例の作用を説明する。

上型３及び下型４を離反させ且つプランジャチップ７を
射出スリーブ５内の下方に位置させた状態で、湯通路６
内に溶湯を注入すると共に、スリーブ５の壁面部5c及び
プランジャチップ７内に夫々設けられた発振コイル９…
9,12…12に電源装置20から高周波電流（例えば1000Hz以
上）を供給する。この時、上記スリーブ５内に保持され
た溶湯（Al溶湯）は導電性であるため、上記のようにし
て各コイル９…9,12…12に高周波電流を印加すると、こ
れに伴う電磁誘導作用によって該溶湯とスリーブ５の壁
面部5c及びプランジャチップ７の上端面との間に次のよ
うな理由で反発力が生じる。即ち、上記のようにしてコ
イル９…9,12…12に電流を流すと磁界x,yが発生する
が、この場合、電流は交流電流とされているため、上記
磁界は時間と共に変化する。そして、この種の磁界の中
に導電性の溶湯が存在すると、ファラデーの法則に従っ
て該溶湯にうず電流が生じ、更にこのうず電流が新たな
磁界を発生させるが、その場合、該うず電流による磁界
の方向がレンツの法則に従って上記コイルによる磁界の
変化を妨げる方向となる。これにより、両磁界が常に反
発し合うことになり、その結果、上記のように溶湯とス
リーブ５の壁面部及びプランジャチップ７の上端面との
間に反発力が生じることになる。

然して、上記したように各コイル９…9,12…12に高周波
電流を印加して上記反発力を生じさせると、第２図
（Ｉ）に示すように、該反発力によって溶湯ａと射出ス
リーブ５の壁面部5c及びプランジャチップ７の上端面と
の間に僅かな隙間が生じて空気断熱層ｂが形成され、そ
の結果、該溶湯ａがスリーブ５内にフローティング状態
で断熱保持されることになる。これにより、スリーブ５
内における溶湯ａの温度低下が防止され、該溶湯が高温
に保持されて初期凝固層の発生が防止されることにな
る。

また、発振コイル９…9,12…12に上記のような高周波電
流に代えて低周波電流（例えば60Hz以下）を印加した場
合は、第２図（II）に矢印ｃで示すように、上記電磁誘
導の作用によって射出スリーブ５内の溶湯ａが強制的に
撹拌されるため、該スリーブ５の壁面部5c及びプランジ
ャチップ７の上端面と溶湯ａとの接触部における局所的
な湯温低下が防止され、その結果、上記と同様に初期凝
固層の発生が防止されることになる。その場合に、例え
ば溶湯中にファイバー等の強化材を混入させて複合材を
つくる場合に、上記のように低周波電流を印加して溶湯
を強制撹拌すれば、材質の均一性が一層向上することに
なる。

一方、上記のようにして射出スリーブ５内に保持された
溶湯は、第１図に鎖線で示すように下型４と上型３とが
型合せされた後、プランジャチップ７の上動によって両
型3,4間のキャビティ２内に押し込まれると共に、該キ
ャビティ２内で加圧された状態で凝固するのであるが、
その場合、上記のように射出スリーブ５内における溶湯
の温度低下ないし初期凝固層の発生が防止されているた
め、キャビティ２内における該溶湯の湯回りが良好に行
われ、これにより高密度で均一な組織を有する鋳造製品
が形成されることになる。尚、この実施例においては、
下型４のゲート部4aの周壁にも発振コイル13…13が設け
られて高周波又は低周波の電流が印加されるようになっ
ているため、溶湯が該ゲート部4aを通ってキャビティ２
内に射出される際にも、上記スリーブ５内における場合
と同様の理由で、下型４に熱を奪われることによる湯温
の低下ないし初期凝固層の発生が防止される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は該実施例
に係る加圧鋳造装置の構成を示す縦断面図、第２図
（Ｉ），（II）はその作用を夫々示す要部概略縦断面図
である。１……加圧鋳造装置、５……射出スリーブ、5c……射出
スリーブ壁面部、７……プランジャチップ、10,12……
発振コイル、20……電源手段（電源装置）、ａ……溶
湯。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉本幸弘広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献特開昭51−12328（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧凝固鋳造法に用いる加圧鋳造装置であ
って、射出スリーブ内の溶湯と接する射出スリーブ壁面
及びプランジャチップ端面に発振コイルが設けられてい
ると共に、該コイルには、電磁誘導により上記壁面及び
端面に対して溶湯を非接触状態で保持させる高周波電流
を印加する電源手段が結続されていることを特徴とする
加圧鋳造装置。