JPH1015652A - ダイカスト鋳造装置および鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鋳造時、射出スリーブとプランジャーチップと
の間にカジリの生じることのない鋳造装置およびを鋳造
方法を提供する。 【解決手段】射出スリーブ１１およびプランジャーチッ
プ１９のそれぞれの温度を検出する温度検出手段２２、
２３と、射出スリーブ１１およびプランジャーチップ１
９のそれぞれの温度を調節する温度調節手段２４、２５
と、上記温度検出手段２２、２３からの信号を基に、射
出スリーブ１１とプランジャーチップ１９とのクリアラ
ンスが一定の幅内となるよう上記温度調節手段２４、２
５を制御する制御装置２６と、を備えたダイカスト鋳造
装置を用い、鋳造時、射出スリーブ１１およびプランジ
ャーチップ１９の温度を検出し、射出スリーブ１１およ
びプランジャーチップ１９との間のクリアランスが一定
の幅内となるよう射出スリーブ１１およびプランジャー
チップ１９の温度を制御しつつ鋳造を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイカストの鋳造装置
および鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融したアルミニウム等の金属（以下、
溶湯と称する。）を金型のキャビティ内に充填して鋳造
製品を得る、いわゆるダイカストの鋳造装置および鋳造
方法は広く一般的に行われている。ダイカストの鋳造方
法は、所望の製品形状を転写した空間である金型のキャ
ビティに連通する筒状中空の射出スリーブ内に溶湯を供
給し、射出スリーブ内を摺動可能なプランジャーチップ
によって溶湯に圧力を掛けて溶湯を上記キャビティに送
り込んで充填し、キャビティ内の溶湯が冷却固化したら
これを取り出して製品とするものであり、ダイカストの
鋳造装置は、この鋳造方法を実施し得る装置のことであ
る。

【０００３】このようなダイカストの鋳造装置および鋳
造方法によって鋳造製品の連続鋳造を行うと、鋳造の初
期の段階で極めて高温の溶湯が供給される射出スリーブ
とこの射出スリーブ内のプランジャーチップとは、極め
て高温の溶湯により加熱されて高温になる。特に、射出
スリーブ内に溶湯を供給するために設けている射出スリ
ーブの給湯口の下方に位置する射出スリーブの内壁面
は、溶湯と最も先に接触するので、射出スリーブの他の
部分より優先的に加熱されてしまう。

【０００４】これによって、筒状中空の射出スリーブ自
体に温度分布が生じ、熱膨脹の違いにより、射出スリー
ブが変形（多くの場合は射出スリーブが上方向に湾曲す
る変形）する場合がある。射出スリーブが変形すると、
射出スリーブとプランジャーチップとのクリアランスが
部分的に無くなり、射出スリーブとプランジャーチップ
との間にカジリを生じてしまうことがある。

【０００５】このようなカジリを防ぐ方法として最も安
易な方法は、プランジャーチップと射出スリーブとの間
に供給する潤滑剤の量を増やすことであるが、この場
合、潤滑剤が溶湯と反応して多量のガスを発生し、この
ガスが製品に混入して巣となって製品の品質を落として
しまうといった問題を生じてしまう。そこで、潤滑剤の
量を増やすことなく、上述のような射出スリーブの変形
によるカジリを防ぐため、特公平７−１１５１４７号公
報には、射出スリーブの筒状壁内に冷却水を流すこと
で、射出スリーブの変形を抑え、射出スリーブとプラン
ジャーチップとのクリアランスを適正に保つことが可能
なダイカスト用シリンダが記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
７−１１５１４７号公報のダイカスト用シリンダによる
と、射出スリーブを冷却し過ぎてしまった場合、射出ス
リーブ内で発生する溶湯の凝固層の量が増えて、製品の
鋳肌が悪くなるといった問題を生じてしまう。また、射
出スリーブを冷却し過ぎた場合、射出スリーブの変形を
抑えることはできるものの、射出スリーブとプランジャ
ーチップと間に温度差を生じ、プランジャーチップが射
出スリーブよりも大きく熱膨脹してしまい、射出スリー
ブとプランジャーチップと間のクリアランスが無くな
り、両者の間でカジリを生じてしまうこともあった。

【０００７】そこで、プランジャーチップの熱膨脹を抑
えるために、射出スリーブ内に冷却水を流すと共に、プ
ランジャーチップ内に冷却水を流すことも試みられてい
る。しかしながら、射出スリーブよりもプランジャーチ
ップを冷却しすぎると、射出スリーブとプランジャーチ
ップとのクリアランスが大きくなり、このクリアランス
に溶湯を噛み込み、噛み込んだアルミ溶湯が射出スリー
ブとプランジャーチップとの間で凝固してバリとなり、
プランジャーチップがこのバリを引きずるような形でカ
ジリを生じてしまうといった問題があった。

【０００８】上記問題点に鑑み、請求項１に係る発明
は、射出スリーブとプランジャーチップとの間にカジリ
の生じることのない鋳造装置を提供することを目的とす
る。また、請求項２に係る発明は、射出スリーブとプラ
ンジャーチップとの間にカジリの生じることのない鋳造
方法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】請求項１の発明における
ダイカスト鋳造装置は、射出スリーブおよびプランジャ
ーチップのそれぞれの温度を検出する温度検出手段と、
射出スリーブおよびプランジャーチップのそれぞれの温
度を調節する温度調節手段と、上記温度検出手段からの
信号を基に、射出スリーブとプランジャーチップとのク
リアランスが一定の幅内となるよう上記温度調節手段を
制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明におけるダイカスト鋳造方
法は、射出スリーブおよびプランジャーチップのそれぞ
れの温度を検出し、射出スリーブおよびプランジャーチ
ップとの間のクリアランスが一定の幅内となるよう射出
スリーブおよびプランジャーチップの温度を制御しつつ
鋳造を行うことを特徴とする。上記請求項１および請求
項２の作用は以下の通りである。

【００１１】鋳造時の溶湯の熱は、射出スリーブおよび
プランジャーチップのそれぞれに伝わり、これらの部材
の温度は上昇する。本発明では、射出スリーブの温度が
上昇しても、温度検出手段により検出した射出スリーブ
およびプランジャーチップの温度と、両部材の材質によ
り決まる熱膨脹係数とを基に制御装置がクリアランスの
変化を検知し、制御装置によって射出スリーブとプラン
ジャーチップとの間のクリアランスが小さくなり過ぎて
カジリを生じず、かつ、クリアランスが広がりすぎてア
ルミを噛み込んでカジリを生じない程度の一定の幅内と
なるよう各温度調節手段を制御する。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）図１、２を用いて実施の形態１の説明
を行う。図１は本実施の形態１におけるダイカスト鋳造
装置の断面図、図２は図１における射出スリーブの周辺
の拡大断面図である。

【００１３】まず、図１を用いて、本実施の形態１にお
けるダイカスト鋳造装置の概要を説明する。図１に示す
通り、可動型１は、スペーサブロック２を介して可動ダ
イプレート３に固定した取付板４に固定されており、可
動型１内にはエジェクトピン５およびリターンピン６が
進退自在に備えられている。

【００１４】エジェクトピン５およびリターンピン６の
後端のツバを挟持して固着した左右２枚の押出板７、８
は、上記スペーサブロック２によって形成された上記取
付板４と上記可動型１との空間に備えられている。可動
型１に対向して配置される固定型９は、固定ダイプレー
ト１０に固定されており、固定型９および固定ダイプレ
ート１０には、筒状中空である射出スリーブ１１が備え
られている。

【００１５】この射出スリーブ１１の内部は、可動型１
に形成された湯道１２によって可動型１に形成されたキ
ャビティ１３に連通している。キャビティ１３は、所望
の鋳造製品の形状を転写した形状であるとともに、固定
型９および可動型１のそれぞれのＰ．Ｌ．面側に形成し
たガス抜き通路１４に連通しており、ガス抜き通路１４
は、断面が段状となっているとともに、固定型９の外部
に連通するよう固定型９に設けられたガス放出路１５に
連通している。

【００１６】次に、上記射出スリーブ１１の周辺の詳細
について、図２を用いて説明する。図２に示す通り、射
出スリーブ１１は、内側となる筒状のインナースリーブ
１６と、インナースリーブ１６の端部と密着する段部を
その端部に有する筒状のアウタースリーブ１７から構成
されており、インナースリーブ１６の外周とアウタース
リーブ１７の内周との間には、一定間隔の空間１８が設
けられている。

【００１７】また、インナースリーブ１６およびアウタ
ースリーブ１７の上側壁には、アルミ等の溶融金属であ
る溶湯をインナースリーブ１６内に供給するための溶湯
供給口１１ａが設けられており、インナースリーブ１６
内には、インナースリーブ１６内を進退するプランジャ
ーチップ１９が摺動自在に備えられている。プランジャ
ーチップ１９と上記射出スリーブ１１（インナースリー
ブ１６およびアウタースリーブ１７から構成されてい
る）の材質は両者共にＳＫＤ６１（線膨脹係数α＝１０
×１０^-6／℃）であり、インナースリーブ１６の内径は
５０ｍｍ、インナースリーブ１６とプランジャーチップ
１９とのクリアランスは０．０３ｍｍで、鋳造を行わな
い初期の状態でカジリを生じない程度とした。

【００１８】また、プランジャーチップ１９には、中空
形状部１９ａが形成されているとともに、中空形状部１
９ａの解放側には、プランジャーチップ１９の外径より
も小径である筒状のプランジャーロッド２０が連結され
ている。プランジャーロッド２０は上記中空形状部１９
ａと連通する中空形状部２０ａ有しており、この中空形
状部２０ａの内部には、中空形状部２０ａの内壁と一定
の間隔を有するインナーパイプ２１を備えている。

【００１９】インナーパイプ２１および上記プランジャ
ーロッドの中空形状部２０ａは、温度調節手段である温
調機２５からの温調媒体を循環し得るよう温調機２５と
接続されており、同様に、上記インナースリーブ１６お
よび上記アウタースリーブ１７との間の空間１８は、温
度調節手段である温調機２４からの温調媒体を循環し得
るよう温調機２４と接続されている。

【００２０】また、上記インナースリーブ１６およびプ
ランジャーチップ１９の各々の下側壁内には、インナー
スリーブ１６およびプランジャーチップ１９の温度を各
々検出する熱電対２２、２３が備えられている。これら
各熱電対２２、２３、および、上記各温調機２４、２５
は、制御装置２６に接続されている。

【００２１】制御装置２６は、上記熱電対２２、２３に
て計測されたインナースリーブ１６およびプランジャー
チップ１９の温度を基に、上記各温調機２２、２３を制
御するものであり、鋳造時、溶湯によって射出スリーブ
１１が高温に加熱されることで反りや変形を生じるのを
未然に防ぐとともに、インナースリーブ１６とプランジ
ャーチップ１９とが高温に加熱されて両者の間にクリア
ランスがなくなってカジリを生じるのを未然に防ぐもの
である。

【００２２】そのため、制御装置２６に入力する鋳造時
の射出スリーブ１１の設定温度は、その上限を高温によ
る反りを含む変形がない程度とし、その下限を発生する
溶湯の凝固が製品の品質に影響しない程度、とする必要
がある。具体的には、本実施の形態１のようなＳＫＤ６
１からなる射出スリーブ１１の場合、溶湯によって２５
０℃を越える温度に加熱されると反りや変形を生じるた
め、制御装置２６には、射出スリーブ１１の温度が常に
２５０℃以下となるよう温調機２４を制御するプログラ
ムを予め入力しておくのである。

【００２３】また、鋳造時において、射出スリーブ１１
のインナースリーブ１６とプランジャーチップ１９との
間に、カジリを生じない最小のクリアランスを０．０２
ｍｍ、溶湯を噛み込まない最大のクリアランスを０．０
６ｍｍとすると、プランジャーチップ１９の温度は、イ
ンナースリーブ２０の温度に対し、＋２０℃〜−６０℃
の温度差を保てば良いことになる。

【００２４】つまり、温調機２４によって射出スリーブ
１１を２５０℃に保てば、プランジャーチップ１９を２
７０℃〜１９０℃の間に保つことでカジリを防げるの
で、制御装置２６には、プランジャーチップ１９の温度
が２７０℃〜１９０℃となるよう温調機２５を制御する
プログラムも予め同時に入力しておく。次に、図１およ
び図２を用いて上記構成からなるダイカスト鋳造装置に
よる鋳造製品の鋳造（成形）の説明を行う。

【００２５】まず、図１に示した鋳造装置を図示省略し
た型締め装置に取り付け、図２に示した制御装置２６に
より温調機２４、２５を始動して射出スリーブ１１およ
びプランジャーチップ１９の温調を開始する。射出スリ
ーブ１１およびプランジャーチップ１９の温度が所定の
温度に達したら、一旦可動ダイプレート３を介して可動
型１を後退して型開きし、キャビティ１３、湯道１２
等、溶湯が通る部分の汚れを拭き取り、可動ダイプレー
ト３を介して可動型１を前進し、固定型９と可動型１と
を当接してキャビティ１３を密閉し、射出スリーブ１１
の溶湯供給口１１ａより射出スリーブ１１内に溶湯を供
給し、プランジャーチップ１９を前進し、湯道１２を介
してキャビティ１３内に溶湯を押し込んで充填する。

【００２６】このとき、溶湯から発生するガスやキャビ
ティ１３内にある空気は、キャビティ１３内に供給され
つつある溶湯に押され、ガス抜き通路１４を介してガス
放出路１５より固定型９の外へ放出されるとともに、キ
ャビティ１３に充填され、これを越えた溶湯は、段状の
ガス抜き通路１４にて冷却、固化するため、固定型９の
外部に噴出しない。

【００２７】キャビティ１３内への溶湯の充填が完了し
たら、キャビティ１３内で溶湯を凝固させ、溶湯が凝固
したら、可動ダイプレート３を作動して可動型１を固定
型９より離し、型締装置の突出しロッド（不図示）によ
って左右の押出板７、８を前進することでエジェクタピ
ン５を前進し、可動型に付着している鋳造製品を押し出
して取り出す。

【００２８】鋳造製品の取り出し後、再び可動型１と固
定型９とを閉じるのであるが、この時、リターンピン６
の先端が固定型９のＰ．Ｌ．面に当接することで押出板
７、８が押し戻されて鋳造前の状態に戻るので、再び溶
湯を射出スリーブ１１内に供給して、上記と同様の順序
の鋳造を連続して繰り返す。このような鋳造を連続して
行うと、溶湯の熱が射出スリーブ１１およびプランジャ
ーチップ１９のそれぞれに直接伝わり、次第にこれらの
部材の温度は上昇し、高温になると、溶湯の凝固層の発
生は減少するものの、射出スリーブ１１とプランジャー
チップ１９とは熱膨脹し、これらの部材の間のクリアラ
ンスは変化する。

【００２９】クリアランスの変化は、各熱電対２２、２
３により検出した射出スリーブ１１およびプランジャー
チップ１９の温度と、両部材の材質により決まる熱膨脹
係数とを基にして制御装置２６が検知する。このとき、
射出スリーブ１１もしくはプランジャーチップ１９の温
度が上述の設定温度よりも高くなりそうな場合、制御装
置２６は、温調媒体の循環を速める、温調媒体の温度を
下げる、等の操作で冷却を促進させるよう、温調機２４
もしくは温調機２５の制御を個別に行う。

【００３０】また、逆に、射出スリーブ１１およびプラ
ンジャーチップ１９の温度が上述の設定温度よりも低く
なりそうな場合、制御装置２６は、プランジャーチップ
１９の冷却を一端停止する、温調媒体の循環を緩やかに
する、温調媒体の温度を上げる、等の操作で過度に冷却
されないよう、温調機２４もしくは温調機２５の制御を
個別に行う。

【００３１】例えば、プランジャーチップ１９は射出ス
リーブ１１に比べて熱容量が小さいことから、射出スリ
ーブ１１よりも高温となるとともに熱膨脹量が射出スリ
ーブ１１よりも大きくなって射出スリーブ１１とのクリ
アランスが小さくなる傾向がある。この場合、制御装置
２６は、温調機２５を制御して温調媒体によるプランジ
ャーチップ１９の冷却を促進し、プランジャーチップ１
９の熱膨張を抑えるので、プランジャーチップ１９と射
出スリーブ１１との間に溶湯を噛み込んで固化すること
によって生じるカジリの発生がない。

【００３２】また、制御装置２６は、プランジャーチッ
プ１９を過度に冷却して、逆にクリアランスが広がって
しまうことのないよう、プランジャーチップ１９の冷却
を一端停止する、温調媒体の循環を緩やかにする、温調
媒体の温度を上げる、等の温調機２５の制御を行うの
で、射出スリーブ１１とプランジャーチップ１９との間
に溶湯を噛み込んで固化することによって生じるカジリ
の発生がない。

【００３３】さらに、射出スリーブ１１は、制御装置２
６によって制御される温調機によって２５０℃以下の温
度に保たれているため、反りを生じることはない。 （効果）本実施の形態によると、連続鋳造を行う際、常
に射出スリーブとプランジャーチップとの温度差を一定
の幅内に収めることにより、射出スリーブとプランジャ
ーチップとの間にカジリを生じないクリアランスを保つ
ことができる。

【００３４】また、カジリの発生を防ぐために射出スリ
ーブとプランジャーチップとの間に供給する潤滑剤の量
を多くする必要がないので、鋳造時において、潤滑剤が
アルミ溶湯と反応して発生するガスの量が少ない。従っ
て、このようなガスによって生じる巣の発生が少ない鋳
造製品を得ることができる。

【００３５】（実施の形態２）本実施の形態では、プラ
ンジャーチップ１９に設けた熱電対の代りに温度検出手
段として赤外線温度計（図示省略）を制御装置２６に接
続した。赤外線温度計は、プランジャーチップ１９に直
接備えることなく、溶湯供給口１１ａの上方に、溶湯供
給口１１ａへの溶湯の供給の妨げとならない位置に、プ
ランジャーチップ１９とは別体で備えた。

【００３６】赤外線温度計によるプランジャーチップ１
９の温度の測定は、プランジャーチップ１９を溶湯供給
口１１ａの真下まで前進させ、赤外線温度計をプランジ
ャーチップ１９に向けて行う。その他の構成および作用
については上記実施の形態１と同一である。尚、上記赤
外線温度計は、特定の位置に設置せずに、作業者が測定
の度に溶湯供給口１１ａの上方に運び、温度を測定して
も良い。

【００３７】（効果）本実施の形態によると、プランジ
ャーチップが小さくて温度検出手段を直接備えることが
難しい場合でも、赤外線温度計であれば、プランジャー
チップとは離れた所に備えることができる。従って、上
記実施の形態１と同様にプランジャーチップと射出スリ
ーブとのクリアランスを検出することができる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１、２に係る鋳造装置によると、
射出スリーブとプランジャーチップとの間のクリアラン
スを常に一定に保つことができるので、射出スリーブと
プランジャーチップとの間にカジリの生じることがな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１におけるダイカスト鋳造装置の断
面図である。

【図２】図１におけるプランジャーチップおよび射出ス
リーブの拡大断面図である。

【符号の説明】

１１ 射出スリ−ブ １９ プランジャ−チップ ２２、２３ 熱電対 ２４、２５ 温調機 ２６ 制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】射出スリーブおよびプランジャーチップの
   それぞれの温度を検出する温度検出手段と、 射出スリーブおよびプランジャーチップのそれぞれの温
   度を調節する温度調節手段と、 上記温度検出手段からの信号を基に、射出スリーブとプ
   ランジャーチップとのクリアランスが一定の幅内となる
   よう上記温度調節手段を制御する制御装置と、を備えた
   ことを特徴とするダイカスト鋳造装置。
2. 【請求項２】射出スリーブおよびプランジャーチップの
   それぞれの温度を検出し、 射出スリーブおよびプランジャーチップとの間のクリア
   ランスが一定の幅内となるよう射出スリーブおよびプラ
   ンジャーチップの温度を制御しつつ鋳造を行うことを特
   徴とするダイカスト鋳造方法。