JPH07323363A - 酸化物の除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウム合金あるいはマグネシウム合金
などの高圧鋳造時に製品内部へ混入する酸化物の除去方
法を提供する。 【構成】 竪型射出スリーブ間で環状の隙間を有する溶
湯緩衝板を前記射出スリーブと同軸方向に上下動する移
動軸の先端部に固着した酸化物除去装置を用い、前記射
出スリーブ内の上方に位置した状態で射出スリーブの上
方より溶湯緩衝板に向けて注湯した後前記環状の隙間よ
り流下させるとともに溶湯の湯面が上昇するに伴い溶湯
緩衝板を下降させ、途中溶湯の湯面と溶湯緩衝板が出会
った位置から溶湯の上昇速度に併せて前記溶湯緩衝板を
上昇させ、注湯完了時に湯面を前記溶湯緩衝板より上方
になるように位置させて前記溶湯緩衝板上に残留した酸
化物を前記溶湯緩衝板と一体的に取出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、酸化物の混入が少なく
機械的性質に優れた鋳造製品を得るための酸化物の除去
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来のビスケットの正面図であ
る。ダイカストマシンなどの射出成形装置は、固定盤に
装着された固定金型と、可動盤に装着された可動金型と
を備えており、型締されたこれら両金型の接合部にはキ
ャビティが形成されている。また、固定金型のスリーブ
孔には、キャビティとの間をゲートで連通された固定ス
リーブが嵌着されており、この固定スリーブには、固定
盤側に支持された射出シリンダの射出スリーブが着脱自
在に接合されている。このように構成されていることに
より、射出スリーブに溶湯を供給して固定スリーブに接
合し、射出シリンダ内に設けたプランジャチップを油圧
などで前進させて射出シリンダ内の溶湯を押すと、溶湯
は固定スリーブとゲートとを経てキャビティ内へ射出さ
れる。

【０００３】キャビティ内の溶湯が固化することにより
製品となるので、型開して製品を取出すが、このとき、
射出スリーブ内とゲート内とには、鋳造余剰材が製品と
切離されて残される。すなわち、溶湯が固化することに
より、金型キャビティ内には、一般にビスケットと呼ば
れる大径薄型円柱状の溶湯固化物が残り、またゲート内
にも溶湯固化物と一体でその中心部から突出する小径円
柱状の溶湯固化物が残る（なお、このあとスリーブ内の
溶湯固化物とゲート内の溶湯固化物とからなる鋳造余剰
材全体をビスケットという。また、スリーブ内の溶湯固
化物を大径部材７２と呼び、ゲート内の溶湯固化物を小
径部材７３という）。そして鋳造に際しては、溶湯の酸
化物などの非金属介在物がキャビティ内に侵入すると、
製品の品質が低下するので、一般にゲート内には図１０
に符号７４で示す金網が１ショットごとに装填されるこ
とがある。そして、この金網は小径部材内に埋設状態で
残される。このようにしてできた鋳造品からビスケット
７１を切離す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようにゲート内に金網を下方より装填した後、射出スリ
ーブ内に注湯したアルミニウム合金をプランジャチップ
によって押上げて金型キャビティ内に充填すると、溶湯
表面の酸化物や非金属介在物は金網７４によって製品内
部への混入の一部は妨げられるが、残りの酸化物や非金
属介在物は金網７４によって細かく破砕されて溶湯とと
もにキャビティへ充填される。このため良好な機械的性
質が得られていた。しかし、従来のビスケット７１は上
記のように大径部材７２と小径部材７３で一体形成され
ており、ゲート内固化物である小径部材７３には金網７
４が埋設されたままになっていることにより、このまま
回収して再使用することができないので材料の歩留りが
悪いといった問題があった。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点に着目し、ア
ルミニウム合金あるいはマグネシウム合金などの高圧鋳
造時に製品内部へ混入する酸化物の除去方法を提供する
ことを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明では、竪型射出スリーブ間で環状の隙
間を有する溶湯緩衝板を前記射出スリーブと同軸方向に
上下動する移動軸の先端部に固着した酸化物除去装置を
用い、前記射出スリーブ内の上方に位置した状態で射出
スリーブの上方より溶湯緩衝板に向けて注湯した後前記
環状の隙間より流下させるとともに溶湯の湯面が上昇す
るに伴い溶湯緩衝板を下降させ、途中溶湯の湯面と溶湯
緩衝板が出会った位置から溶湯の上昇速度に併せて前記
溶湯緩衝板を上昇させ、注湯完了時に湯面を前記溶湯緩
衝板より上方になるように位置させて前記溶湯緩衝板上
に残留した酸化物を前記溶湯緩衝板と一体的に取出すよ
うにした。

【０００７】

【作用】射出スリーブ内に挿入した溶湯緩衝板間とで適
宜な環状の隙間を設けるとともに、溶湯緩衝板を射出ス
リーブ内の上方に位置させておく。次いで、とりべから
射出スリーブへ所望量のアルミニウム合金溶湯を注湯す
ると、溶湯は一旦落差の小さい溶湯緩衝板上へ落下した
後、環状の隙間を通って射出スリーブ内壁面上を整流と
なって流下し射出スリーブ内へ貯留される。貯留された
溶湯は次第に上昇するとともに溶湯緩衝板も下降させ、
溶湯の湯面と溶湯緩衝板とが出会った時点から溶湯緩衝
板を上昇させる。このため、とりべから溶湯緩衝板まで
の注湯落差が小さくとれるため、乱流を伴う飛散が防止
され、注湯途中に溶湯金属が新たに酸化されることが少
ない。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明に係る酸化物の除去方法の具
体的実施例を図面を参照して詳細に説明する。

【０００９】図１ないし図７は本発明の実施例に係る射
出スリーブへの注湯時に混入した酸化物の除去方法を説
明する図、図８は竪鋳込型ダイカストマシンの正面図、
図９は竪型射出装置の縦断面図である。

【００１０】図８および図９において、床面下には平面
視長方形状のピット１が設けられており、このピット１
の両端には、鋼板や形鋼などにより枠組形状された一対
のマシンベース２が床面上に延びて立設されており、こ
れらのマシンベース２の一方の端部には、ほぼ正方形状
に形成された固定プラテン３が載置されてその脚部３ａ
をボルト締めによって固定されている。

【００１１】また、マシンベース２の他端部には、エン
ドプラテン４が移動調節自在に立設されて固定されてお
り、固定プラテン３とエンドプラテン４とは、４個のタ
イロッド５で４隅を連結されて移動調節後、ナット６で
固定されている。７はタイロッド５に４隅の孔を嵌合さ
れて固定プラテン３に対する遠近方向へ進退自在に形成
された可動プラテンであって、型締シリンダ８のピスト
ンロッド９との間をトッグル機構１０を介して連結され
ており、油圧でピストンロッド９を進退させることによ
り、固定プラテン３に対して進退するように構成されて
いる。

【００１２】固定プラテン３と可動プラテン７には、キ
ャビティ１１ａ、１２ａとビスケット部１５を有する固
定金型１１と可動金型１２とがそれぞれ装着されてお
り、型締シリンダ８に駆動されて可動プラテン７が型開
状態から前進することにより図１に示すように型締が行
われる。

【００１３】次に、前記ピット１内に配設された竪鋳込
型の射出装置１３について説明する。符号２０はピット
１の底面に固設された受座１８にピン１９を介して回動
自在に枢支された射出シリンダであって、下段側から順
次射出シリンダ２０、ドッキングフレーム２２、射出ス
リーブ２４が段設された構成となっている。射出シリン
ダ２０内にはピストン２６が設置され、該ピストン２６
には上方に向って延びるロッド２８が連結されている。
ドッキングフレーム２２には上下方向に延びるシリンダ
孔３０が設けられており、該シリンダ孔３０内にはドッ
キングラム３２が挿入され、該ドッキングラム３２の下
端は射出シリンダ２０の上面に形成されたフランジ３４
に固着されている。

【００１４】射出スリーブ２４は連結部材３６を介して
ドッキングフレーム２２の上側に連結されており、その
上端はビスケット部１５の下端に挿入可能とされてい
る。射出スリーブ２４内にはプランジャチップ３８が摺
動自在に設置されており、該プランジャチップ３８を保
持するプランジャ４０は、その下端がカップリング４２
を介して前記ロッド２８の上端に連結されている。ピッ
ト１の側面壁には傾転シリンダ４４が受座４６およびピ
ン４８を介して傾動自在に枢支されており、該傾転シリ
ンダ４４のピストン５０に連結されているロッド５２
は、その先端が継手５４およびピン５６を介して射出シ
リンダ２０のフランジ３４の側面に枢着されている。

【００１５】符号６０は酸化物除去装置であり、溶湯緩
衝板６２、移動軸６４から構成されている。溶湯緩衝板
６２はとりべ６６から注湯される溶湯６８にひねりなど
の乱流を発生することなく整流となって射出スリーブ２
４の内壁面を流下するようにするものである。溶湯緩衝
板６２の中心部と直交方向に移動軸６４の先端部が固着
され、また移動軸６４の他端部は例えば図示しないロボ
ットなどに把持した状態で射出スリーブ２４の軸芯方向
に上下移動可能な構成となっている。溶湯緩衝板６２の
投影面積Ａ1 が射出スリーブ２４の断面積Ａ2 の６０〜
９５％、望ましくは７５〜９０％となるような径を有す
る平板を用いている。

【００１６】また、図１に示す如く溶湯緩衝板６２はと
りべ６６より注がれる溶湯６８を一旦受けるためのもの
であり、その注湯開始時の初期設定位置Ｈ2 を射出スリ
ーブ２４の高さＨ1 の３／５未満ではとりべ６６の注湯
位置から溶湯緩衝板６２までの溶湯６８の落差が大きい
ために注湯した溶湯６８中に多くの気泡が発生し、この
ために酸化物７０の発生および巻き込みが多くなる。ま
た、溶湯緩衝板６２の高さＨ2 が射出スリーブ２４の高
さＨ1 の４／５を超えた場合、溶湯緩衝板６２から射出
スリーブ２４の上端部までの長さが短くなりとりべ６６
からの給湯量が一定である限り射出スリーブ２４へ注湯
された溶湯６８が射出スリーブ２４から溢流しやすくな
るからである。

【００１７】本実施例では、射出スリーブ２４への注湯
開始時には溶湯緩衝板６２（注湯後は溶湯６８の湯面）
ととりべ６６間の距離いわゆる溶湯６８の落差をなるべ
く小さくして注湯時の酸化物７０の発生を抑えるように
したものであり、一旦注湯された溶湯６８は、液深が一
定になるように溶湯緩衝板６２を下降させるようにした
ものである。

【００１８】そして、一旦溶湯緩衝板６２の上面に注湯
された溶湯６８は射出スリーブ２４と溶湯緩衝板６２と
の隙間６９から射出スリーブ２４の内壁面に沿って流下
するが、溶湯６８が隙間６９を通る時すでに整流される
ことにより溶湯緩衝板６２と射出スリーブ２４の底部間
で酸化物７０が副次的に発生する量は前記したとりべ６
６と溶湯緩衝板６２間で発生する酸化物７０に比較して
かなり小さいものといえる。

【００１９】また、本実施例では溶湯緩衝板６２の端縁
部近傍に残留空気排出管８５または端縁部の一部を例え
ば３０〜６０度に起立させた起立部８７が配設された構
成となっている。

【００２０】注湯時に環状の隙間６９全体にわたり射出
スリーブ２４内に流入した溶湯６８により逃げ遅れた射
出スリーブ２４内の空気は図３に示すように溶湯緩衝板
６２の下面６２ａに封じ込められた形になり、この封じ
込められた残留空気は残留空気排出管８５を介して溶湯
上に排出するように構成されている。

【００２１】この残留空気排出管８５の配設位置は、溶
湯緩衝板６２の中央部近傍より端縁部近傍に配設するこ
とが好ましい。この理由は、注湯のために射出装置１３
を傾転させるとともに、この射出スリーブ２４の軸芯に
酸化物除去装置６０の移動軸６４の軸芯を一致（同軸上
に位置させる）するようにした状態下で射出スリーブ２
４へ注湯した場合、注湯時、溶湯６８中に逃げ場を失っ
て封じ込められた残留空気は図３に示すように溶湯緩衝
板６２の左側端方向に移動することにより前述した残留
空気排出管８５を介して溶湯上へ排出されるように構成
されている。なお、残留空気排出管８５の長さは注湯時
に溶湯６８が入らないような長さにすることが好まし
い。

【００２２】酸化物除去装置６０の材質はアルミニウム
合金やマグネシウム合金の溶湯に対して溶損しない例え
ば金属、非金属、あるいはその複合材が用いられる。な
お、符号５８は固定スリーブ、６５は金型スリーブ、６
６はとりべ、６７はゲート部、６９は溶湯緩衝板６２と
射出スリーブ２４間に設けられた環状の隙間を示す。

【００２３】以上のように構成された竪型射出装置の動
作を説明する。本実施例では、溶湯緩衝板６２に円形状
の残留空気排出管８５を用いた場合について述べる。ま
ず、型締シリンダ８によって可動プラテン７を前進させ
て金型１１、１２を型締した後、図９に示すように傾転
シリンダ４４のロッド５２を前進させて鎖線位置へ傾動
させ、射出スリーブ２４へ図示しない潤滑剤噴霧装置か
ら潤滑剤を噴霧供給する。次いで、図示しないロボット
などの把持装置で酸化物除去装置６０の移動軸６４を射
出スリーブ２４と同軸上に位置するように把持した状態
で射出スリーブ２４の軸方向に溶湯緩衝板６２を下降さ
せ、溶湯緩衝板６２と射出スリーブ２４間に均一な環状
の隙間６９を有するように位置させるとともに、図１に
示すように射出スリーブ２４内での溶湯緩衝板６２の高
さＨ2 を射出スリーブ２４の高さＨ1 の例えば約４／５
になるように位置させる。

【００２４】次いで、とりべ６６によって図示しない溶
湯保持炉から例えばアルミニウム合金溶湯６８を汲上げ
た後射出スリーブ２４上で傾転しながら一旦溶湯６８を
落差の小さい溶湯緩衝板６２上へ静かに注湯を開始する
と、溶湯６８は環状の隙間６９から射出スリーブ２４の
内壁面上を整流となって流下する溶湯量よりとりべ６６
から射出スリーブ２４内へ給湯する溶湯量の方が多く溶
湯緩衝板６２上の溶湯量が射出スリーブ２４外へ溢流す
る危険性があるため、給湯開始とともに溶湯緩衝板６２
の下降を開始するのである。

【００２５】特に、本発明に係る実施例では図１に示す
ようにとりべ６６と溶湯緩衝板６２間の溶湯６８の落差
を小さくしておき、溶湯緩衝板６２上に注湯された溶湯
６８の量が、環状の隙間６９を通って流下する溶湯６８
の量より大きいことにより、放置すれば溶湯６８は射出
スリーブ２４から溢流するため、溶湯６８の湯面が一定
になるように溶湯緩衝板６２を降下するのである。

【００２６】なお、溶湯６８の湯面の検知については、
例えば２本の熱電対（図示なし）を前記湯面上方の一定
の高さに設置しておくとともに熱電対の先端部が例えば
５〜１０ｍｍの差を有するようにし、２本の熱電対がと
もに溶湯６８に接触した時溶湯６８が上昇して溢流の可
能性があるため溶湯緩衝板６２の降下速度を上げるよう
にするのである。

【００２７】逆に２本の熱電対がともに溶湯６８に接触
しない時は溶湯緩衝板６２の降下速度が大きいことによ
り溶湯緩衝板６２の降下速度を小さくし絶えず１本の熱
電対のみが接触するように溶湯６８の注湯量と溶湯緩衝
板６２の降下速度を調整し、湯面８０が一定の高さにな
るようにするのである。

【００２８】引続き射出スリーブ２４内へ溶湯６８を注
湯し、とりべ６６から溶湯６８の湯面間の高さは変化し
ないようにするために溶湯緩衝板６２を降下させる（図
２）。

【００２９】環状の隙間６９を通って射出スリーブ２４
の底部に流下した溶湯６８は時間とともに貯留されて湯
面８０は漸増する。一方、溶湯緩衝板６２は降下中であ
り前記上昇中の湯面と降下中の溶湯緩衝板６２とが出会
うまでに、注湯された溶湯６８が溶湯緩衝板６２上で全
体的に拡がり環状の隙間６９から流下しようとして射出
スリーブ２４内の残留空気は逃げ場を失い溶湯緩衝板６
２の下面６２ａ側に追い込まれた残留空気を前述した残
留空気排出管８５からスムーズに湯面８０上へ排出する
のである（図３）。

【００３０】環状の隙間６９から射出スリーブ２４の底
部に流下し上昇中の湯面８０ａと降下中の溶湯緩衝板６
２とが出会う時点で射出スリーブ２４内の残留空気が全
て残留空気排出管８５から排出され、溶湯緩衝板６２を
静かに上昇させる（図４）。なお、この時点でとりべ６
６から射出スリーブ２４への注湯量は漸減しており、前
記した残留空気排出管８５から射出スリーブ２４内の残
留空気が全て排出された時点で注湯は完了するように行
うのが望ましい（図４）。

【００３１】このように酸化物除去装置６０の移動軸６
４の軸芯と射出スリーブ２４の軸芯とを同軸上に位置さ
せながら溶湯緩衝板６２を上昇させ、湯面８０と溶湯緩
衝板６２が適宜な角度（この角度は射出装置１３の傾転
角度と同じとなる）で交差した状態となる。この場合、
溶湯緩衝板６２の左側半分は酸化物７０を捕捉したまま
湯面８０上へ露出し、右側半分は溶湯６８中に浸漬した
状態を呈し、酸化物７０が湯面８０上に浮遊したままで
あり未捕捉である（図５）。

【００３２】この後、溶湯緩衝板６２の上面に酸化物７
０を捕捉した状態で射出スリーブ２４から引上げ、この
まま適宜な位置へ後退させる（図６）。

【００３３】こうして溶湯緩衝板６２上に捕捉された酸
化物７０を前記溶湯緩衝板６２と一体的に取り出し、適
宜な位置まで移動した状態下で溶湯緩衝板６２上に捕捉
された酸化物７０に例えば圧縮エア８１などを吹付けて
溶湯緩衝板６２上に付着、捕捉された酸化物７０を除去
するのである（図７）。

【００３４】酸化物７０を除去する場合、圧縮エア８１
を吹付けた場合について述べたが、酸化物７０を外部加
熱、振動、吸引あるいは掴むなどして除去してもよい。

【００３５】一方、射出スリーブ２４への注湯が完了す
ると傾転シリンダ４４のピストンロッド５２側に圧油を
導入して射出装置１３を起立させる。次いでシリンダ孔
３０に圧油を導入するとドッキングフレーム２２は所定
の速度で上昇を開始し、射出スリーブ２４を固定スリー
ブ５８に当接させる。さらに、ピストン２６のヘッド側
に圧油を導入してプランジャチップ３８を上昇させ溶湯
６８を金型スリーブ６５内へ上昇させる。最後に射出シ
リンダ２０へ圧油を導入してプランジャチップ３８をさ
らに上昇させてキャビティ１１ａ、１２ａ内へ溶湯６８
を充填させる。キャビティ１１ａ、１２ａ内へ溶湯６８
の凝固が終了した後は、射出プランジャ２０とドッキン
グフレーム２２を下降させ、図９に示す鎖線位置に傾転
するとともに、金型１１、１２を開いてキャビティ１１
ａ、１２ａ内の鋳造品を取出すが、型開時に製品とビス
ケット７１を切断分離し、１サイクルを完了する。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、竪型射出スリーブ間で環状の隙間を有する溶湯緩衝
板を前記射出スリーブと同軸方向に上下動する移動軸の
先端部に固着した酸化物除去装置を用い、前記射出スリ
ーブ内の上方に位置した状態で射出スリーブの上方より
溶湯緩衝板に向けて注湯した後前記環状の隙間より流下
させるとともに溶湯の湯面が上昇するに伴い溶湯緩衝板
を下降させ、途中溶湯の湯面と溶湯緩衝板が出会った位
置から溶湯の上昇速度に併せて前記溶湯緩衝板を上昇さ
せ、注湯完了時に湯面を前記溶湯緩衝板より上方になる
ように位置させて前記溶湯緩衝板上に残留した酸化物を
前記溶湯緩衝板と一体的に取出すようにしたことによ
り、溶湯金属中への外気および酸化物の巻込みおよび注
湯中射出スリーブ内の残留空気による副次的な酸化物の
発生が防止できるため、従来の鋳造品に比べきわめて品
質の優れた鋳造品が得られる。また、ビスケット部に金
網が埋設されないため鋳造余剰材（ビスケット）を有効
に利用することができ、歩留りが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る射出スリーブへの注湯状
態を示す説明図である。

【図２】本発明の実施例に係る射出スリーブへの注湯状
態を示す説明図である。

【図３】本発明の実施例に係る射出スリーブへの注湯状
態を示す説明図である。

【図４】本発明の実施例に係る射出スリーブへの注湯状
態を示す説明図である。

【図５】本発明の実施例に係る溶湯緩衝板による酸化物
の除去方法を説明する図である。

【図６】本発明の実施例に係る溶湯緩衝板による酸化物
の除去方法を説明する図である。

【図７】溶湯緩衝板上に捕捉された酸化物を除去する説
明図である。

【図８】竪鋳込型ダイカストマシンの正面図である。

【図９】竪型射出装置の縦断面図である。

【図１０】従来のビスケットの正面図である。

【符号の説明】

３ 固定プラテン ４ エンドプラテン ５ タイロッド １０ トッグル機構 １１ 固定金型 １２ 可動金型 １１ａ、１２ａ キャビティ １３ 射出装置 １５ ビスケット部 ２０ 射出シリンダ ２２ ドッキングフレーム ２４ 射出スリーブ ３２ ドッキングラム ３８ プランジャチップ ４４ 傾転シリンダ ５８ 固定スリーブ ６０ 酸化物除去装置 ６２ 溶湯緩衝板 ６４ 移動軸 ６５ 金型スリーブ ６８ 溶湯 ６９ 環状の隙間 ７０ 酸化物 ７１ ビスケット ７４ 金網 ８０、８０ａ 湯面 ８１ 圧縮エア ８５ 残留空気排出管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 竪型射出スリーブ間で環状の隙間を有す
   る溶湯緩衝板を前記射出スリーブと同軸方向に上下動す
   る移動軸の先端部に固着した酸化物除去装置を用い、前
   記射出スリーブ内の上方に位置した状態で射出スリーブ
   の上方より溶湯緩衝板に向けて注湯した後前記環状の隙
   間より流下させるとともに溶湯の湯面が上昇するに伴い
   溶湯緩衝板を下降させ、途中溶湯の湯面と溶湯緩衝板が
   出会った位置から溶湯の上昇速度に併せて前記溶湯緩衝
   板を上昇させ、注湯完了時に湯面を前記溶湯緩衝板より
   上方になるように位置させて前記溶湯緩衝板上に残留し
   た酸化物を前記溶湯緩衝板と一体的に取出すようにした
   ことを特徴とする酸化物の除去方法。