JPH07227664A - ダイカスト鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】異状ミクロ組織が発生する虞れがなく、この結
果、金型の抜き勾配を極限まで微小にしても、金型への
製品の焼付きやカジリの虞れがなく、高い熱効率のもと
で高い形状精度をもった高品質のダイカスト鋳造品がロ
ーコストで容易に得られようにしたダイカスト鋳造装置
を提供すること。 【構成】射出スリーブ７を、射出スリーブ内筒７ａと射
出スリーブ外筒７ｂの二重構造とし、これらの間に熱媒
流通路１５を設け、所定の温度に加熱した熱媒をを循環
させることにより、射出スリーブ７を直接加熱するよう
にしたもの。 【効果】射出スリーブ７に注湯された溶融金属の急激な
温度低下が防止できるので、微少抜き勾配の金型による
高い形状精度の鋳造品を、破断チル層などの異状組織の
ない高品質なダイカスト鋳造品の状態で、安価に、かつ
安定して生産することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出スリーブと射出プ
ランジャーを備えたダイカスト鋳造装置に係り、特に高
品質のダイカスト鋳造品の製造に好適な射出スリーブを
有するダイカスト鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種の機器について、軽量化、低
コスト化、高品質化に対する要求が高まり、これらのニ
ーズに対応するため、素形材のアルミニウム(又はアル
ミニウム合金)化が進められ、ダイカスト鋳造が盛んに
採用されるようになっている。

【０００３】ところで、このダイカスト鋳造とは、溶融
したアルミニウムやアルミニウム合金などの金属(湯)を
金属製の射出スリーブ(シリンダ)内に注湯し、射出プラ
ンジャー(ピストン)によって金属製の鋳型、すなわち金
型のキャビティー(空所)に射出し、冷却固化させること
により、金型のキャビティーの形状通りの物品(鋳造品)
を作成する方法であるが、このとき射出スリーブの温度
が低いと、湯が射出スリーブに注湯されたとき、湯が金
属製の射出スリーブ内で急激に冷却され、射出スリーブ
内面にチル化した金属の凝固層が発生してしまう。

【０００４】この結果、このチル化した凝固層は射出プ
ランジャーによる射出動作によって破壊され、湯と共に
金型内に射出されて一緒に凝固する。そのため、鋳造品
は破断チル層を含んだ異状ミクロ組織となり、強度的に
極めて不充分なダイカスト鋳造品しか得られないことに
なってしまう。

【０００５】また、この結果、射出スリーブへの湯の射
出終了後、ダイカスト型(金型)から製品(鋳造品)を取り
出すときには完全に凝固しているため、金型に形成され
ている微小抜き勾配部で、金型への製品の焼付きやカジ
リが発生し、製品の形状精度が低下してしまうという問
題もあった。

【０００６】そこで、従来は、その対策として、熱伝導
率の低いセラミック製の射出スリーブを用いたり、或い
は内面に断熱材を塗布した金属製の射出スリーブを用い
たりして、注湯した溶融金属の温度低下を抑え、かつ射
出スリーブ内でのチル層の発生を防止し、高品質のダイ
カスト鋳造品が生産できるようにしていた。

【０００７】また、これらとは別に、特開平５−１５４
６３４号公報では、固定側の金型及び固定側のプラテン
(ダイプレート)を加熱し、間接的に射出スリーブを加熱
し、これにより、同じく注湯した溶融金属の温度低下を
抑え、かつ射出スリーブ内でのチル層の発生を防止し、
高品質のダイカスト鋳造品が生産できるようにした方法
について提案している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、射出
スリーブの強度や耐用寿命、それに熱効率についての配
慮がされておらず、損傷の発生やコストアップ、耐用限
度が短いこと、それに余分な熱量を要する上、熱歪の発
生を伴ってしまうなどの問題があった。すなわち、上記
従来技術のように、セラミック製の射出スリーブや、断
熱材を塗布した金属製射出スリーブを用いるようにした
方法は、高品質のダイカスト鋳造品を生産する上でかな
り有効ではあるが、しかし、セラミック製の射出スリー
ブは破損し易く、かつ高価であり、他方、断熱材の塗布
は、射出プランジャーとの摩擦によって断熱材が剥がれ
やすく、寿命が短いために、頻繁に再塗装を行う必要が
あり、鋳造品質を長期に安定して保つのが困難であり、
従って、損傷の発生やコストアップ、或いは耐用限度が
短いなどの問題があるのである。

【０００９】また、特開平５−１５４６３４号公報に開
示されている方法は、固定側の金型と固定側のプラテン
を加熱しているので、射出スリーブの加熱が間接的であ
り、従って、エネルギー効率が低いという問題があり、
かつ、そればかりでなく、固定側のプラテンが直接加熱
されるため、このプラテンの熱歪発生などの問題が生じ
てしまうのである。

【００１０】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、異状ミクロ組織が発生する虞れがなく、この結
果、金型の抜き勾配を極限まで微小にしても、金型への
製品の焼付きやカジリの虞れがなく、高い熱効率のもと
で高い形状精度をもった高品質のダイカスト鋳造品がロ
ーコストで容易に得られようにしたダイカスト鋳造装置
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、射出スリー
ブを二重構造にし、内側のスリーブと外側のスリーブの
間に流体の通路を形成させ、この流体通路に、ダイカス
ト鋳造装置に備えられている金型温度調整機で加熱用に
使用されている熱媒を通流させることによって達成され
る。なお、熱媒とは、加熱用、或いは冷却用に使用され
る、主として液体からなる流体のことで、加熱流動媒体
とも呼ばれるものである。そして加熱用として用いられ
る熱媒としては、一般に鉱油や合成油が用いられてい
る。

【００１２】

【作用】射出スリーブに形成されている流体通路に流通
された熱媒は、その温度を所定の加熱温度にすることに
より、射出スリーブを直接加熱して、射出スリーブに注
湯した溶融金属の急激な温度低下を防止するように働
く。この結果、固定側ダイプレートでの熱歪の発生を抑
えながら、微少抜き勾配の金型による高い形状精度の鋳
造品を、破断チル層などの異状組織のない高品質なダイ
カスト鋳造品の状態で、安価に、かつ安定して生産する
ことができる。また、射出スリーブが直接加熱されるの
で、余分な部分まで加熱される虞れがなくなるので、熱
効率を高く保つことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明によるダイカスト鋳造装置につ
いて、図示の実施例により詳細に説明する。図１は、本
発明の一実施例で、１はダイカスト鋳造装置の本体、２
は固定側ダイプレート、３は可動側ダイプレート、４は
タイバー、５は固定型(固定側の金型)、６は可動型(可
動側の金型)、そして７は射出スリーブである。

【００１４】固定側ダイプレート２には固定型５が固着
され、可動側ダイプレート３には可動型６が固着され
る。そして、これら固定型５と可動型６が接合した状態
で、鋳造物を形作るキャビティー８が形成される。固定
型５には、固定側ダイプレート２を貫通して射出スリー
ブ７が接合され、かつキャビティー８と射出スリーブ７
との間には、それらを連通する湯道９が設けられる。

【００１５】射出スリーブ７は、図では左側にある射出
口側の端部が固定型５に接合されており、他方の端部
は、図では右側になる固定側ダイプレート２の後側から
突出され、この部分に射出プランジャー１０と、注湯口
１１が配置されており、射出スリーブ７内に注湯口１１
から注湯された溶融金属の湯１２は、射出プランジャー
１０によってキャビティー８内に射出され、ダイカスト
鋳造が行われるようになっている。

【００１６】図２は、射出スリーブ７の詳細を示す断面
図で、この実施例による射出スリーブ７は、射出スリー
ブ内筒７ａと射出スリーブ外筒７ｂからなる二重構造に
作られており、これらが焼き嵌めなどの固着方法によ
り、図示のように、締結され組立られていて、気密性の
保持が確実に得られるようになっている。そして、射出
スリーブ内筒７ａの外周面には、図３の展開図に示すよ
うに、所定の形状の溝を設け、これにより熱媒流通路１
５が設けられている。この熱媒流通路１５は、図３から
明らかなように、その両端に管路接続口１７が設けてあ
り、且つ、所定の熱分布による加熱が得られるように、
射出スリーブ７の長手方向に沿って複数回折り返した形
に作られている。

【００１７】１３は金型温度調整機で、熱媒となる鉱油
などの油を所定の温度に加熱し、金属フレキシブルチュ
ーブなどの管路１４ａを介して固定型５と可動型６に供
給する熱媒供給源を構成し、固定型５と可動型６を加熱
して所定の温度に保つ働きをする。なお、この金型温度
調整機１３は、市販されている周知のものである。

【００１８】そして、この実施例では、さらに、この金
型温度調整機１３からは、同じく金属フレキシブルチュ
ーブなどの管路１４ｂが射出スリーブ７の管路接続口１
７に延び、そこに接続されていて、金型温度調整機１３
から所定の温度に加熱された熱媒が熱媒流通路１５にも
供給されるようになっている。

【００１９】この結果、金型温度調整機１３を動作させ
ると、所定の温度に加熱された鉱油などからなる熱媒が
固定型５及び可動型６に供給されると共に、射出スリー
ブ７にも供給され、熱媒流通路１５内を流通するように
され、この結果、これらは直接加熱され、所定の温度に
加熱保持されることになる。

【００２０】このときの加熱温度は、注湯口１１から注
湯された溶融金属の湯１２の温度と量、そして注湯して
から射出するまでの時間などによって異なるが、湯１２
としてアルミニウムを用いた場合は、１５０〜３５０°
が良い。

【００２１】従って、この実施例によれば、射出スリー
ブ７が、金型温度調整機１３で加熱された熱媒によって
所定の温度に加熱保持されているため、射出スリーブ７
に注湯した溶融金属の湯１２の温度が急激に低下される
ことなくキャビティー８に充填される。

【００２２】そのため、可動側ダイプレート３を、図１
の左方向に移動させて、ダイカスト鋳造品を取り出すと
きでも、まだ、成形品(鋳造品)の内部まで完全に凝固し
ていない状態にすることができ、この結果、微少抜き勾
配部でも金型への焼付きやカジリが発生する虞れを生じ
ないようにできる。また、この結果、射出スリーブ７の
内面でのチル層の発生がなくなるため、破断チル層など
の異状組織のない高品質のダイカスト鋳造品を容易に得
ることができる。

【００２３】次に、この実施例の効果について説明す
る。射出スリーブの加熱方法としては、電気ヒータを射
出スリーブに埋設しても良いが、電気ヒータは固体なの
で、その成形精度によっては射出スーリブとの密着が難
しく、低いエネルギー効率しか得られないばかりか、ヒ
ータの制御装置が別に必要になるので余分な費用を要す
る。

【００２４】その点、この実施例では、熱媒(油)を使用
すれば、射出スリーブに熱媒流通路を設けれるだけでよ
く、このとき、熱媒は液体なので、密着の問題は無く、
常に良好な密着状態が容易にえられるので、製作が容易
であるばかりではなく、金型加熱用に通常用いられてい
る金型温度調整機を兼用できるため、ローコストで高品
質のダイカスト鋳造品を長期的に安定して生産すること
ができる。

【００２５】また、金型温度調整機として、複数系統の
熱媒供給系を有するものを用いてやれば、金型と射出ス
リーブの温度を個別に制御することができるため、さら
に良好な結果を得ることができる。

【００２６】また、この実施例では、射出スリーブ７が
二重構造で、射出スリーブ内筒７ａと射出スリーブ外筒
７ｂとで独立しているので、溶融金属の湯１２によるヒ
ートショッククラックや、射出プランジャー１０との摩
擦による磨耗に対しても、射出スリーブ内筒７ａを交換
するだけでよく、従って、ランニングコストの低減が図
れる。

【００２７】ところで、図２の実施例では、射出スリー
ブ内筒の外周面に熱媒流通路１５を設けたが、射出スリ
ーブ外筒７ｂの内周面に熱媒流通路１５を設けても、同
じ作用効果が得られることは説明を要しない。

【００２８】また、図２の実施例では、射出スリーブ内
筒７ａと射出スリーブ外筒７ｂとの気密性を保持した締
結方法の例として、焼き嵌めによる固着を用いている
が、これに代えて、図４に示すように、射出スリーブ内
筒７ａの両端外周面に雄ネジを形成し、これに締結ナッ
ト１６ａをねじ込み、さらにロックナット１６ｂによる
緩み止めを施して、射出スリーブ外筒７ｂの固定と、気
密性の保持とが得られるようにしてもよい。

【００２９】この実施例によれば、射出スリーブ７の分
解、組立が容易になるので、溶融金属の湯１２によるヒ
ートショッククラックや、射出プランジャー１０との摩
擦による磨耗により、射出スリーブ内筒７ａの交換が必
要になったときでの処置が容易で、しかも短時間で対応
することができる。

【００３０】ところで、図２の実施例では、図３の展開
図から明らかなように、射出スリーブ内筒７ａの外周面
に形成してある熱媒流通路１５の分布が、射出スリーブ
７の上側では密に、下側では粗にしてあり、この結果、
熱媒がこの熱媒流通路１５に流されたとき、上側では加
熱の度合いが大になり、下側では加熱の度合いが小さく
なるようにしてある。そして、以下、この理由について
説明する。

【００３１】金型温度調整機１３から、金属フレキシブ
ルチューブの管路１４ｂと管路接続口１７を介して熱媒
流通路１５に熱媒(油)が導入され、この流通路１５を循
環しながら射出スリーブ７を加熱したとしても、それに
よる加熱温度は、上記したように、せいぜい１５０〜３
５０℃である。

【００３２】これに対して、溶融金属の湯１２が、例え
ばアルミニウムの湯であった場合には、その注湯温度は
６５０〜７３０℃にもなり、大きい温度差がある。そし
て、図５に示すように、溶融金属の湯１２は、射出プラ
ンジャー１０によって射出されるまでの間は、射出スリ
ーブ７の下部に滞留して、下側の温度を上げている。

【００３３】この結果、射出スリーブ７の上側と下側と
では温度差が生じ、図示のように、射出スリーブ７の下
部は、矢印イ方向に大きく伸び、その結果として射出ス
リーブ７には、矢印ハ方向に曲がりが生じてしまう。そ
して、このように、矢印ハ方向の曲がりが生じると、射
出スリーブ７と射出プランジャー１０との隙間が不均一
になり、所定の射出圧力が確保できなくなってしまう。
また、この結果、射出スリーブ７と射出プランジャー１
０間の摺動摩擦が増大し、高品質のダイカスト鋳造品を
得ることができなくなってしまうばかりか、射出スリー
ブ７の寿命が短かくなってしまうという問題が生じてし
まう。

【００３４】しかしながら、上記実施例によれば、図３
に示したように、注湯口１１の近傍の上側で熱媒流通路
１５が密に配置されている射出スリーブ７を用い、予め
上側では高い温度に保たれているようにしてあり、この
結果、湯１２の注湯による射出スリーブ７の上側と下側
との温度差の発生を打消し、平均化してしまうことがで
きるので、図５で説明した矢印ハ方向の曲がりによる問
題が発生せず、容易に高品質のダイカスト鋳造品を得る
ことができる。

【００３５】ここで、上記実施例において、最も一般的
なダイカスト用のアルミニウム合金であるＡＤＣ１２を
使用した場合について、種々の実験結果から推測する
と、以下の通りの結論が得られる。まず、このＡＤＣ１
２の凝固開始温度は６００℃でり、このため、射出スリ
ーブ７への注湯開始から射出プランジャー１０による射
出が終了までの時間、湯１２の温度を、この６００℃の
凝固開始温度以上に保つことができれば、ダイカスト鋳
造品に破断チル層などの異状組織が発生するのを防止で
きることになる。

【００３６】従って、射出終了時の温度を凝固開始温度
以上になるように、注湯すべき湯の温度を高くしておけ
ば良いことになるが、そうすると、高温の湯によるヒー
トショッククラックの発生などにより、金型の寿命が低
下してしまうなどの問題が発生してしまう。

【００３７】従って、上記実施例のように、注湯する溶
融アルミニウムなどの湯の温度は上げないで、射出スリ
ーブ内での温度低下を防止するため、射出スリーブを加
熱するのが最も有効な方法であることが判る。

【００３８】そして、このため、上記実施例では、射出
スリーブ７を射出スリーブ内筒７ａと射出スリーブ外筒
７ｂの二重構造とし、これら射出スリーブ内筒７ａと射
出スリーブ外筒７ｂの対向面の少なくとも一方に熱媒流
通路１５を設け、熱媒(油)で射出スリーブを１５０〜３
５０℃に加熱するようにしたので、注湯してから射出す
るまでの間での溶融金属の湯の温度低下が少なく抑えら
れ、製品取出時でも内部までは完全に凝固してない状態
にしてやれば、抜き勾配を微少にしても金型への焼付き
やカジリを発生するのが抑えられ、且つ破断チル層など
の異状組織の発生もなくすことができるので、高品質の
ダイカスト鋳造品を安定して生産できるのである。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、加熱された熱媒の供給
により射出スリーブを直接加熱するようにしたので、固
定側ダイプレートでの熱歪の発生を抑えながら、微少抜
き勾配の金型による高い形状精度の鋳造品を、破断チル
層などの異状組織のない高品質なダイカスト鋳造品の状
態で、安価に、かつ安定して生産することができるとい
う効果がある。

【００４０】また、本発明によれば、射出スリーブが直
接加熱されるので、余分な部分まで加熱される虞れがな
くなるので、熱効率を高く保つことができ、製造コスト
を充分に抑えることができる。

【００４１】さらに、本発明によれば、熱媒の供給源と
して金型温度調整機を共用できるので、余分な機器の付
加を要することがないので、この点でも製造コストを充
分に抑えることができる。

【００４２】加えて、本発明によれば、射出スリーブが
二重構造で、射出スリーブ内筒と射出スリーブ外筒とが
独立しているので、溶融金属の湯によるヒートショック
クラックや、射出プランジャーとの摩擦による磨耗に対
しても、射出スリーブ内筒を交換するだけでよく、従っ
て、ランニングコストの低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるダイカスト鋳造装置の一実施例を
示す側面図である。

【図２】本発明によるダイカスト鋳造装置における射出
スリーブの一実施例を示す断面図である。

【図３】本発明によるダイカスト鋳造装置における射出
スリーブの一実施例を示す展開図である。

【図４】本発明によるダイカスト鋳造装置における射出
スリーブの他の一実施例を示す断面図である。

【図５】ダイカスト鋳造装置における射出スリーブで発
生する熱変形の説明図である。

【符号の説明】

１ ダイカスト鋳造装置の本体 ２ 固定側ダイプレート ３ 可動側ダイプレート ４ タイバー ５ 固定型(固定側の金型) ６ 可動型(可動側の金型) ７ 射出スリーブ ７ａ 射出スリーブ内筒 ７ｂ 射出スリーブ外筒 ８ キャビティー ９ 湯道 １０ 射出プランジャー １１ 注湯口 １２ 溶融金属の湯 １３ 金型温度調整機 １４ａ、１４ｂ 金属フレキシブルチューブからなる管
路 １５ 熱媒流通路 １６ａ 締結ナット １６ｂ ロックナット １７ 金属フレキシブルチューブからなる管路の接続口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関根 昭裕 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出スリーブと射出プランジャーを備え
   たダイカスト鋳造装置において、上記射出スリーブを射
   出スリーブ内筒と射出スリーブ外筒からなる二重構造と
   し、これらの間に熱媒流通路を形成させ、この熱媒流通
   路に熱媒を循環させることにより、上記射出スリーブを
   直接加熱するように構成したことを特徴とするダイカス
   ト鋳造装置。
2. 【請求項２】 請求項１の発明において、上記熱媒流通
   路が、上記射出スリーブ内筒の外周面又は上記射出スリ
   ーブ外筒の内周面に形成された折り返し通路で構成され
   ていることを特徴とするダイカスト鋳造装置。
3. 【請求項３】 請求項２の発明において、上記折り返し
   通路からなる熱媒流通路体が、上記射出スリーブの注湯
   口が形成されている上側の部分で密に配置されているこ
   とを特徴とするダイカスト鋳造装置。