JPH0985418A - ダイカスト品の品質判定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 注湯中に得たデータからダイカスト品の品質
判定を実施して、生産能率を上げる。 【解決手段】 ゲート又はランナーに設けた第１の溶湯
検出手段１１と、前記ガス抜き通路に設けた第２の溶湯
検出手段１３と、前記ガス抜き通路の端部に設けたガス
量計測手段１５と、前記第１・第２の溶湯検出手段から
の溶湯検知情報及び前記ガス量計測手段からのガス量情
報から、ダイカスト品の品質を判定する品質判定手段２
０と、を備えたダイカスト品の品質判定装置１。 【効果】 累積ガス量と経過時間との２要素を判断材料
とすることで、鋳造品中のガス量が推定できること、ピ
ンホール等のガス欠陥の有無が確認できること、から累
積ガス量と経過時間とが設定範囲内か否かをもって精度
のよい品質判定がなせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はダイカスト品の品質
判定技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のダイカスト設備の断面図で
あり、代表的なダイカスト設備１００は、固定金型１０
１と可動金型１０２と、これら金型１０１，１０２を型
締めするための固定盤１０４、ガイドロッド１０５，１
０５、可動盤１０６と、溶湯を射出するための射出プラ
ンジャ１０７（スリーブ１０８、プランジャチップ１０
９）とからなる。金型１０１，１０２の間には、ゲート
１１１、ランナー１１２及びダイカスト品と同形のキャ
ビティ１１３が形成されている。１１４は型合せ面であ
る。

【０００３】図６は従来のダイカスト設備の射出条件を
示すグラフであり、横軸は射出ストローク（具体的には
プランジャチップのストローク）、縦軸は射出速度（具
体的にはプランジャチップの速度）であり、１．０〜
１．５ｍ／ｓの低速と１．８〜２．０ｍ／ｓの高速との
２速で射出する。低速域は溶湯がまだスリーブに留まっ
ている期間であり、高速域はキャビティに注湯の先端が
至ったときから充填を完了するまでの期間である。第１
段階を低速にするのは、スリーブ内での溶湯の波立ちを
抑えるためである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、射出速度を
前記の１．０〜１．５ｍ／ｓとした場合に、ゲート１１
１での速度は一般に３０〜５０ｍ／ｓに達する。すると
付近の空気を溶湯中に巻き込むことがあり、ピンホール
などの鋳造欠陥が発生することがある。そこで、条件作
りのためにダイカスト品を鋳造し、鋳造欠陥が認められ
たら、射出速度、変速方法などを変更してその不都合が
解消する条件を見出すようにしていた。この様にして確
立した作業条件は、スリーブ内への注湯量、射出速度及
び変速の程度を指定するものである。

【０００５】かかる射出条件で鋳造を行なっても、ゲー
ト，ランナー形状，キャビティの製品形状によっては、
溶湯の湯流れが不安定となり、乱流になってしまい、溶
湯がエアを巻込みそのときの製品中の含有ガス量が安定
せず、品質，強度の安定化が図れないことがある。

【０００６】そこで本発明の目的は鋳造中に得られるデ
ータからダイカスト品の品質を判定する技術を提供する
ことにある。従来は、ダイカスト品を破壊若しくは非破
壊試験することで品質の確認を実施していたが、鋳造中
に品質の確認ができれば、速かに原因を追及し、改善策
を講じることができる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１は、プランジャにて射出した溶湯
が、前記ゲート又はランナーの所定箇所に到達したとき
の時間Ｔ1を検出する工程と、前記溶湯が前記キャビテ
ィを満たした後にガス抜き通路の所定箇所に到達したと
きの時間Ｔ2を検出する工程と、前記溶湯の射出開始か
ら射出完了までの間に、前記ガス抜き通路を介して排出
されるガスの量Ｖを計測する工程と、前記時間Ｔ2から
時間Ｔ1を差し引いた経過時間Ｔ3が予め定めた基準時間
範囲に入っていること及び前記ガス量Ｖが予め定めた基
準ガス量範囲に入っていることをもって、ダイカスト品
の品質が合格であると判断する合格判定工程と、からな
ることを特徴とする。

【０００８】実測の経過時間Ｔ3（＝Ｔ2−Ｔ1）が基準
時間範囲Ｔstd未満である場合；射出速度が何らかの理
由で、所定値より大きくなり、射出速度が所定値より大
きければ、溶湯は乱流となり、その一部がガス抜き通路
へ流入する。すなわち、キャビティに順次充填されてい
る状態ではない。よって、鋳造欠陥の発生率が高くな
る。 実測の経過時間Ｔ3（＝Ｔ2−Ｔ1）が基準時間範囲Ｔstd
超である場合；溶湯量が少ない等の理由で、射出速度が
所定値より小さくなり、射出速度が遅ければ、所定時間
内にガス抜き通路へ溶湯が到達せず、湯温が低下してし
まい湯廻り不充分となる虞れが高い。よって、鋳造欠陥
の発生率が高くなる。

【０００９】実測の累積ガス量Ｖが基準ガス量範囲Ｖst
d未満である場合；乱流の結果、エアの著しい巻込みが
あるとガス量Ｖが少なくなる。エアの巻込みとともに酸
化物の巻込みも発生し、品質が劣化する虞れがある。 実測の累積ガス量Ｖが基準ガス量範囲Ｖstd超である場
合；溶湯の充填不良から湯廻り不良、品質の劣化が考え
られる。従って、累積ガス量Ｖをモニターすることによ
って品質の判定ができる。そして累積ガス量Ｖと経過時
間Ｔ3との２要素を判断材料とすることで、鋳造品中の
ガス量が推定できること、ピンホール等のガス欠陥の有
無が確認できること、から累積ガス量Ｖと経過時間Ｔ3
とが設定範囲内か否かをもって精度のよい品質判定がな
せる。

【００１０】請求項２は請求項１を達成するための好適
な手段であって、ダイカスト品の品質判定装置は、ゲー
ト又はランナーに設けた第１の溶湯検出手段と、ガス抜
き通路に設けた第２の溶湯検出手段と、ガス抜き通路の
端部に設けたガス量計測手段と、第１・第２の溶湯検出
手段からの溶湯検知情報及び前記ガス量計測手段からの
ガス量情報から、ダイカスト品の品質を判定する品質判
定手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図１は本発明に係るダイカスト品の品質判
定装置の原理図であり、ダイカスト品の品質判定装置１
は、固定型２と可動型３とを合せてなる金型４の内部に
湯の流れに沿ってゲート５、ランナー６、キャビティ７
及びガス抜き通路８を連設し、ゲート５（又はランナー
６）に第１の溶湯検出手段１１を設け、ガス抜き通路８
に第２の溶湯検出手段１３を設け、前記ガス抜き通路８
の出口端部にガス量計測手段１５を設け、前記第１・第
２の溶湯検出手段１１，１３からの溶湯検知情報及び前
記ガス量計測手段１５からのガス量情報から、ダイカス
ト品の品質を判定する品質判定手段２０を設けてなる。
品質判定手段２０の詳細は作用の項で述べる。また、１
７は射出スリーブ、１８はブランジャチップである。な
お、型締めのための固定盤、ガイドロッド及び可動盤は
省略した。

【００１２】前記第１の溶湯検出手段１１は、溶湯が先
端部に接触することで電圧が変化する電気式センサが好
適である。第２の溶湯検出手段１３も同様である。前記
ガス量計測手段１５は、ベンチュリー、ノズル又はオリ
フィスを主要部品とした差圧検出型流量計が好適であ
る。ベンチュリー流量計はベンチュリーの差圧を電気信
号で取出し、これを流量に換算する。ノズル，オリフィ
スも同様である。比較的高温のガスを取扱うので流れに
晒される部品の耐熱性が問題となるので、耐熱型流量計
を採用する。

【００１３】以上に述べたダイカスト品の品質判定装置
の作用を次に説明する。先ず、品質判定手段２０につい
て詳しく述べると、品質判定手段２０は、第１の溶湯検
出手段１１からの信号Ｔ1と第２の溶湯検出手段１３か
らの信号Ｔ2との差Ｔ3を求める減算部２１と、外部から
基準時間範囲Ｔstdを打込む基準時間入力部２２と、入
力された基準時間範囲Ｔstdと前記Ｔ3とを比較する比較
部２３と、外部から基準ガス量範囲Ｖstdを打込む基準
ガス量入力部２５と、入力された基準ガス量範囲Ｖstd
と前記Ｖとを比較する比較部２６と、この比較部２６と
前記比較部２３との情報に基づいて合否の判断をなし、
その信号を発する判断部２７とからなる。

【００１４】本発明の品質判定装置１を使用して、ダイ
カスト品を鋳造し、そのときの時間Ｔ1，Ｔ2及びガス量
Ｖを実測すると共に非破壊若しくは破壊試験にて品質を
確認し、合格品と不合格品の相関図を作成する。この相
関図に基づいて経過時間Ｔ３に対応する基準時間範囲
（Ｔｓｔｄ）と、ガス量Ｖに対応する基準ガス量範囲
（Ｖstd）とを決める。

【００１５】図２は本発明に係るダイカスト品の品質判
定方法のフロー図であり、ＳＴ××はステップ番号を示
す。 ＳＴ０１；基準時間範囲Ｔstdと基準ガス量範囲Ｖstdと
を入力する。 ＳＴ０２；射出を開始し、同時にガス量の計測を開始す
る。 ＳＴ０３；第１の溶湯検出手段１１に溶湯が到達したと
きを検出し、検出時の時間をＴ1とする。 ＳＴ０４；溶湯がキャビティを通って、第２の溶湯検出
手段１３に到達したときを検出し、検出時の時間をＴ2
とする。

【００１６】ＳＴ０５；溶湯がガス抜き通路に達したら
射出を終了するとともにガス量の計測を終了する。ＳＴ
０３からＳＴ０５までの累積ガス量をＶとする。 ＳＴ０６；前記時間Ｔ2と時間Ｔ1との差（経過時間Ｔ
3）を求め、この差が基準時間範囲Ｔstdに入っているか
否かを判断し、以内であればＳＴ０７、否であればＳＴ
０９へ進む。 ＳＴ０７；ＳＴ０６で合格したものを対象に、累積ガス
量Ｖが基準ガス量範囲Ｖstdの範囲に入っているか否か
を調べる。ＹｅｓであればＳＴ０８へ、ＮｏならＳＴ０
９へ進む。 ＳＴ０８；合格の表示をする。この表示は目視できるか
否か、音声によるか否かは問わず、電気的信号の形態と
し、それ以降の処理は自由である。 ＳＴ０９；不合格の表示をする。信号の取扱いはＳＴ０
８と同じ。

【００１７】

【実施例】本発明に係る実施例を次に説明する。 実施例１；５００トンダイカストマシンを使用し、ＡＣ
４Ｂ（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系アルミニウム合金鋳物）用イ
ンゴットを溶解、精錬したのち、ダイカストマシンの手
元炉へ移湯し、鋳造を行なう。鋳造条件は次の通りであ
る。 溶湯温度 ６８０〜７２０℃ 鋳込圧力 ８００〜９００ｋｇ／ｃｍ² 鋳込重量 １．０〜１．３ｋｇ 製品 自動車用マスタシリンダ 射出条件 図３による

【００１８】図３は本発明の実施例１に係る射出条件グ
ラフであり、横軸は射出ストローク、縦軸は射出速度で
ある。グラフの上部に示したのは溶湯先端のポジション
であり、溶湯は先ずスリーブに留まり、プランジャチッ
プで押出されることによりゲート、キャビティそしてガ
ス抜き通路に至る。実施例１では溶湯先端がスリーブに
ある間は１速（０．０５〜０．１ｍ／ｓ）及び２速
（０．１〜０．２５ｍ／ｓ）、ゲートに至ったら３速
（０．０５〜０．１ｍ／ｓ）、キャビティでは４速
（０．０５〜０．１５ｍ／ｓ）で射出する。

【００１９】上記速度の設定理由を述べる。１速を０．
０５〜０．１ｍ／ｓとしたのは、０．０５ｍ／ｓ未満で
は溶湯温度が低下してしまい、また０．１ｍ／ｓ超では
スリーブ内で溶湯上面に大きな波が発生し、この波がエ
アを巻き込む。そこで、１速は低速の０．０５〜０．１
ｍ／ｓとした。

【００２０】２速を０．１〜０．２５ｍ／ｓとしたの
は、１速とは逆に積極的に波を発生し、この波の前面で
スリーブ内のエアをゲートへ強制排気するものである。
０．１ｍ／ｓ未満では有効な波が発生しない。又０．２
５ｍ／ｓ超では波が強過ぎてエアを巻き込む。そこで、
２速は低速の０．１〜０．２５ｍ／ｓとした。

【００２１】３速を０．０５〜０．１ｍ／ｓと低速にし
たのは、ゲートで流路面積が前後より小さく流速が大幅
に上がるためである。０．０５ｍ／ｓ未満では溶湯温度
が低下してしまい、また０．１ｍ／ｓ超では乱流とな
り、この乱流状態の溶湯がキャビティに流入して多量の
エアを溶湯内に巻き込むため好ましくない。そこで、３
速では０．０５〜０．１ｍ／ｓとした。

【００２２】４速を０．０５〜０．１５ｍ／ｓとしたの
は、良好なキャビティの充填を考慮したものであり、
０．０５ｍ／ｓ未満ではキャビティの充填性が低下し、
湯廻り不良の要因となる。また０．１５ｍ／ｓ超ではキ
ャビティ内でエアの巻き込みが発生し好ましくない。そ
こで、４速では０．０５〜０．１５ｍ／ｓとした。

【００２３】ここから００２６までは作文ですので要注
意です。以上の射出条件のもとで時間Ｔ1，Ｔ2及びガス
量Ｖを計測した。１ショットの鋳造サイクルタイムは３
５〜４０秒であり、射出開始から射出終了までは１〜４
秒である。そして、第１の溶湯検出手段１１で時間Ｔ1
を検出してから第２の溶湯検出手段１３が溶湯を検出す
るまでの時間Ｔ2との差Ｔ3（＝Ｔ2−Ｔ1）は０．３４秒
であり、また、その時の累計ガス量Ｖは８４４ｃｃであ
った。

【００２４】このときに得られたダイカスト品を分析し
た結果、鋳造品１００ｇ当りに含まれていたエア等のガ
ス量は２．０ｃｃであり、品質は良であった。同様にし
て所定個数につき鋳造し、ダイカスト品を検査した結
果、合格品が得られる範囲は以下の通りであった。経過
時間Ｔ3は０．３〜０．４秒の範囲であること。累積ガ
ス量Ｖは８００〜９００ｃｃの範囲であること。

【００２５】従って、実施例１では基準時間範囲Ｔstd
を０．３〜０．４秒、即ち０．３５±０．０５秒とす
る。また、基準ガス量範囲Ｖstdを８００〜９００ｃ
ｃ、即ち８５０±５０ｃｃとする。この基準をクリアす
ればダイカスト品はガスを含まない合格品であると判定
できる。

【００２６】次に本発明が基準時間と基準ガス量に注目
した理由を述べる。 実測の経過時間Ｔ3（＝Ｔ2−Ｔ1）が基準時間範囲Ｔstd
未満である場合；射出速度が何らかの理由で、所定値よ
り大きくなり、射出速度が所定値より大きければ、溶湯
は乱流となり、その一部がガス抜き通路へ流入する。す
なわち、キャビティに順次充填されている状態ではな
い。よって、鋳造欠陥の発生率が高くなる。

【００２７】実測の経過時間Ｔ3（＝Ｔ2−Ｔ1）が基準
時間範囲Ｔstd超である場合；溶湯量が少ない等の理由
で、射出速度が所定値より小さくなり、射出速度が遅け
れば、所定時間内にガス抜き通路へ溶湯が到達せず、湯
温が低下してしまい湯廻り不充分となる虞れが高い。よ
って、鋳造欠陥の発生率が高くなる。

【００２８】実測の累積ガス量Ｖが基準ガス量範囲Ｖst
d未満である場合；乱流の結果、エアの著しい巻込みが
あるとガス量Ｖが少なくなる。エアの巻込みとともに酸
化物の巻込みも発生し、品質が劣化する虞れがある。 実測の累積ガス量Ｖが基準ガス量範囲Ｖstd超である場
合；溶湯の充填不良から湯廻り不良、品質の劣化が考え
られる。従って、累積ガス量Ｖをモニターすることによ
って品質の判定ができる。

【００２９】図４は本発明の実施例２に係る射出条件グ
ラフであり、横軸は射出ストローク、縦軸は射出速度で
ある。この実施例２は溶湯がスリーブにあるときには射
出速度を０．１〜０．３ｍ／ｓとし、溶湯が第１の溶湯
検出手段１１で検出されたら０．６〜０．８ｍ／ｓに増
速するというものであり、サイクルタイムは大幅に短く
なる。

【００３０】ただし、射出速度を上げたためにエアの巻
込みは不可避であり、ダイカスト品に含まれるガス量は
アルミニウム１００ｇ当り平均８．５ｃｃであり、実施
例１の４倍であるから品質は落ちる。しかし、ガスの含
有量は許容範囲にあり、生産性を向上させる上で有効な
生産方法である。

【００３１】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１のダイカスト品の品質判定方法は、プラ
ンジャにて射出した溶湯が、前記ゲート又はランナーの
所定箇所に到達したときの時間Ｔ1を検出する工程と、
溶湯が前記キャビティを満たした後にガス抜き通路の所
定箇所に到達したときの時間Ｔ2を検出する工程と、溶
湯の射出開始から射出完了までの間に、前記ガス抜き通
路を介して排出されるガスの量Ｖを計測する工程と、時
間Ｔ2から時間Ｔ1を差し引いた経過時間Ｔ3が予め定め
た基準時間範囲に入っていること及びガス量Ｖが予め定
めた基準ガス量範囲に入っていることをもって、ダイカ
スト品の品質が合格であると判断する合格判定工程と、
からなる。経過時間Ｔ3の長短により湯廻り不足とキャ
ビティへの充填不良とが予測でき、また、累積ガス量Ｖ
をモニターすることによっても過度な乱流充填や湯廻り
不良が予測できる。そして累積ガス量Ｖと経過時間Ｔ3
との２要素を判断材料とすることで、鋳造品中のガス量
が推定できること、ピンホール等のガス欠陥の有無が確
認できること、から累積ガス量Ｖと経過時間Ｔ3とが設
定範囲内か否かをもって精度のよい品質判定がなせる。

【００３２】請求項２は請求項１を達成するための好適
な手段であって、ダイカスト品の品質判定装置は、ゲー
ト又はランナーに設けた第１の溶湯検出手段と、ガス抜
き通路に設けた第２の溶湯検出手段と、ガス抜き通路の
端部に設けたガス量計測手段と、第１・第２の溶湯検出
手段からの溶湯検知情報及び前記ガス量計測手段からの
ガス量情報から、ダイカスト品の品質を判定する品質判
定手段と、を備えたことを特徴とする。既存のダイカス
ト金型に第１・第２の溶湯検出手段、ガス量計測手段及
び品質判定手段を付加するのみで、容易にダイカスト品
の品質判定装置が完成でき、以降、迅速に品質判定でき
るから、生産効率を大いに向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るダイカスト品の品質判定装置の原
理図

【図２】本発明に係るダイカスト品の品質判定方法のフ
ロー図

【図３】本発明の実施例１に係る射出条件グラフ

【図４】本発明の実施例２に係る射出条件グラフ

【図５】従来のダイカスト設備の断面図

【図６】従来のダイカスト設備の射出条件を示すグラフ

【符号の説明】

１…ダイカスト品の品質判定装置、２…固定型、３…可
動型、４…金型、５…ゲート、６…ランナー、７…キャ
ビティ、８…ガス抜き通路、１１…第１の溶湯検出手
段、１３…第２の溶湯検出手段、１５…ガス量計測手
段、１７…射出スリーブ、１８…プランジャチップ、２
０…品質判定手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゲート、ランナー、キャビティ及びガス
   抜き通路を備えた金型内へ、スリーブ内の溶湯をプラン
   ジャにて射出するダイカスト鋳造において、 前記プランジャにて射出した溶湯が、前記ゲート又はラ
   ンナーの所定箇所に到達したときの時間Ｔ1を検出する
   工程と、 前記溶湯が前記キャビティを満たした後にガス抜き通路
   の所定箇所に到達したときの時間Ｔ2を検出する工程
   と、 前記溶湯の射出開始から射出完了までの間に、前記ガス
   抜き通路を介して排出されるガスの量Ｖを計測する工程
   と、 前記時間Ｔ2から時間Ｔ1を差し引いた経過時間Ｔ3が予
   め定めた基準時間範囲に入っていること及び前記ガス量
   Ｖが予め定めた基準ガス量範囲に入っていることをもっ
   て、ダイカスト品の品質が合格であると判断する合格判
   定工程と、からなることを特徴としたダイカスト品の品
   質判定方法。
2. 【請求項２】 射出スリーブに連通するゲート、ランナ
   ー、キャビティ及びガス抜き通路を備えた金型におい
   て、 前記ゲート又はランナーに設けた第１の溶湯検出手段
   と、 前記ガス抜き通路に設けた第２の溶湯検出手段と、 前記ガス抜き通路の端部に設けたガス量計測手段と、 前記第１・第２の溶湯検出手段からの溶湯検知情報及び
   前記ガス量計測手段からのガス量情報から、ダイカスト
   品の品質を判定する品質判定手段と、を備えたことを特
   徴とするダイカスト品の品質判定装置。