JPS62101360A - ダイカスト鋳造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内部欠陥、特に気泡の巻き込み欠陥を低減する
ためのダイカスト鋳造法に関する。

（従来技術） ダイカスト鋳造においては、射出スリーブ内に注入した
金属溶湯をプランジャによって鋳型空腔部内へ高速高圧
射出するために、鋳型空腔部内に存在している気体を空
気抜き等を経て完全に排出できずに一部を金属溶湯内に
巻き込み、気泡としての内部欠陥を発生することは良く
知られている。

このような気泡は然る後の熱処理によって膨れ、製品の
表面欠陥ともなり得る。

このような内部欠陥の発生を低減する方法として、大別
して２つの方法が提案され、実用化されてきた。一つは
真空ダイカスト鋳造法と称される方法であり、鋳型空腔
部内を真空状態となした後に金属溶湯の射出を行うもの
である。他の方法は鋳型空腔部内に予め存在する気体（
主に空気）を金属溶湯と反応するガスで置換した後射出
を行う方法である。

しかしながら、真空ダイカスト鋳造法では射出した金属
溶湯が鋳型空腔部に通じる真空引き通路内に侵入して凝
固し易いため、次のダイカスト鋳造工程に先立ってこの
目詰まりを除去しなければならず、作業性や運転効率が
悪い等の欠点があり、更にこの他にも鋳型間等の間隙を
通した外気の侵入問題やこれを防止するためのシール機
構等の解決すべき面倒な問題が多い。また、反応性ガス
置換によるダイカスト鋳造法では、反応性ガスを大気圧
より高い圧力で供給するために真空ダイカスト鋳造にお
ける前述の問題は回避されるが、僅かではあるが存在す
る未反応のガスが従来の空気と同様に金属溶湯内に巻き
込まれて気泡を形成するという問題があり、解決されて
いなかった。

この状況のもとで、真空ダイカスト鋳造法および反応性
ガス置換によるダイカスト鋳造法を組合せた鋳造法も提
案された。例えば特公昭５７−１４０号公報に記載され
ているように、鋳型空腔部（キャビティ）および射出ス
リーブ（プランジャスリーブ）内を真空引きするととも
に鋳型空腔部および射出スリーブ内に反応性ガスを注入
し、減圧状態の反応性ガス雰囲気において射出スリーブ
内に供給されたキャビティを鋳型空腔部内へ圧入する方
法である。

この鋳造法は、真空引きする状態で反応性ガスを注入す
ることにより少ない量の反応性ガスで高い置換率を得て
反応性ガス置換ダイカスト鋳造法の効果を得る一方、反
応性ガスの注入によりそれほど高くない真空度の減圧状
態のもとて真空ダイカスト鋳造法の効果を得ることを意
図している。

しかしながらこの方法は減圧状態の下で鋳造を行うため
、反応性ガスを供給するから真空度が低くても良いとは
いえ、鋳型間等の間隙を通した外気の侵入が問題となる
。このような侵入空気は反応性ガスと混ざり、金属溶湯
内に巻き込まれた場合は反応せずに気泡として残される
ために、実際問題として減圧が低い状態では気泡発生を
充分に防止し得ない欠点があった。換言すれば、真空度
を大気圧に近づければ意図せる真空ダイカスト鋳造の効
果を低減してしまうことになるのである。

また真空度の低い減圧状態でのダイカスト鋳造を実現す
るためには、該公報第６欄第６行〜第１０行に記載され
且つ第２図に示されているように、シール機構を採用す
ることが望まれ、またシール部分から反応性ガスを供給
するのが好ましく、鋳造装置自体の構成が複雑・高価と
なる欠点があった。このために真空ダイカスト鋳造法と
反応性ガス置換によるダイカスト鋳造法とを組合せた従
来の方法は実際問題として完成された技術とはいえず、
また鋳造する製品形状等によって価格・効果の点からそ
の適用性が左右されてしまう本質的な問題点があった。

（発明の目的） 本発明の目的は、従来の技術を更に改良し、比較的簡単
且つ確実に気泡巻き込みによる内部欠陥の発生を低減で
きるダイカスト鋳造法を提供することである。

（発明の概要） 本発明においては、基本的には反応性ガス置換によるダ
イカスト鋳造法の改良を主眼とするものであり、特に反
応性ガス置換ダイカスト鋳造法において未反応性ガスの
巻き込みによる気泡の発生を低減するために、反応性ガ
スによる置換を大気圧に近いもしくはそれより僅かに高
い圧力状態で行うとともに、この圧力状態のもとで鋳型
空腔部を通して外部へ流れる流気を強制的に形成するた
めに掃気（空気並びに反応性ガスを鋳型空腔部内から引
き出す）を行うことを主たる特徴とする。

更に詳しくは、本発明によるダイカスト鋳造法は、射出
スリーブを経て反応性ガスをダイカスト装置内部へ供給
する一方、鋳型空腔部からは継続して掃気を行い、これ
により射出スリーブから鋳型空腔部を経てダイカスト装
置の外部へ流れる流気を形成し、この流気により鋳型空
腔部並びに射出スリーブ等のダイカスト装置内部の空間
に当初より存在している空気の一部または全部を反応性
ガスによって置換するとともに、鋳型空腔部の内圧を大
気圧に近いもしくはそれより僅かに高い圧力となし、こ
の状態のもとてプランジャの作動を開始させて金属溶湯
の射出を行い、プランジャの移動によってダイカスト装
置内部への反応性ガスの供給口が遮断された後は射出ス
リーブ内に既に充填されている反応性ガスがプランジャ
の移動によって鋳型空腔部内へ供給され、これにより鋳
型空腔部内に極端な減圧状態が発生するのを防止するよ
うにしたことを特徴とする。

このように鋳型空腔部内の圧力を大気圧に近いもしくは
それより僅かに高い圧力とし、且つ継続して鋳型空腔部
から掃気するようにしたのは、先ず流気経路の気圧を正
圧（大気圧以上）に保ことにより鋳型（金型）の隙間等
からの空気の侵入を防ぎ、いはば外部から完全にシール
された反応性ガスの流気系を実現するねらいがある。

また鋳型空腔部に金属溶湯が充填されていく途中段階に
おいて、掃気を継続することによって、未反応ガスによ
る空腔部内圧の急上昇が抑制されるため、湯流れ性が改
善されるばかりでな（、製品内に捕捉されるガス量が減
少するために、気泡による内部欠陥が減少する。

本発明によれば、プランジャの駆動によって反応性ガス
の供給口が遮断された後において、プランジャの移動に
より鋳型空腔部へ供給される反応性ガスで従前の反応性
ガス供給を代行させて流気を形成することもまた優れた
結果を得るのに有利であることが見出された。このため
に、応性ガスの供給口が遮断された後は、プランジャに
より送気される反応性ガスの量を掃気量に大体等しく設
定することが好ましいことも見出された。

ここで、大気圧に近いもしくはそれより僅かに高い圧力
状態とはプランジャの駆動開始前の鋳型空腔部内の圧力
状態を意味している。勿論、ダイカスト置自体やキャビ
ティの空間容積、プランジャ駆動速度等の要因により、
プランジャが駆動された後の鋳型空腔部内の圧力変動幅
は一定しない。また実際問題として鋳型空腔部内に金属
溶湯が則出開始された後のこのような圧力変動を検出す
ることは非常に困難である。従って大体の目安としてプ
ランジャの駆動開始前鋳型空腔部内の圧力状態を基準と
したのである。しかしながら本発明においては、このよ
うな圧力を目安とすることで通常のダイカスト鋳造法に
おいて鋳造製品内の気泡の発生低減を充分に達成できる
ことが認められたのである。

（図面を参照した本発明の説明） 第１図は本発明の鋳造法を実施するための説明のために
、掃気のための掃気口を設けた反応性ガス置換ダイカス
ト鋳造装置を示している。このようなダイカスト鋳造装
置の全体的な構成および作動は良く知られているので、
簡単に説明すれば、符号１は固定プラテン、符号２は固
定型、符号３は可動型それぞれ示し、符号４は固定型２
および可動型３の対向面に形成されたキャビティ而２ａ
および３ａにより製品形状を規制するキャビティを示し
ている。また符号５は射出スリーブ、符号６はプランジ
ャをそれぞれ示し、注湯ロアから射出スリーブ内に注入
された金属溶湯８をプランジャ６の移動によって湯道９
および湯口ＩＯを通してキャビティ４内へ射出するよう
になっている。

符号２０は反応性ガス（例えば酸素ガス）を射出スリー
ブ５内へ供給するための供給口であり、適当な反応性ガ
ス供給源（図示せず）に接続され、金属溶湯の射出の前
にこの供給口２０を通して射出スリーブ５内へ反応性ガ
スを供給し、この反応性ガスを湯道９、湯口１０を通し
てキャビティ４内に導き、これにより鋳型空腔部内を反
応性ガスで完全に置換するように使用される。符号１１
ばキャビティ４から外部へ通じるガス抜き通路であり、
符号１２はこのガス抜き通路１１の途中に形成された湯
溜りを示す。湯溜り１２は射出された金属溶湯がガス抜
き通路１１を通して外部へ放出されるのを防止するため
のものであり、ここに達した金属溶湯を速やかに凝固さ
せるようになっている。尚、ここではキャビティ４をは
じめ湯道９、湯口１０、ガス抜き１ｌｌｌ路１１並びに
湯溜り１２等の空間全体を鋳型空腔部と称する。

本発明の鋳造法の実施のために、このガス抜き通路１１
には強制的に鋳型空腔部内の気体（空気並びに反応性ガ
ス）を引き出す（以下掃気と称する）ための掃気手段３
０が接続されている。この掃気手段３０は従来の真空ダ
イカスト鋳造装置に提案されている何れの真空引き装置
でも良く、特に制限されず、例えばベンチュリ方式の吸
引手段を鋳型に設けることができる。

このようなダイカスト鋳造装置を使用して行われる本発
明の特徴とせる鋳造段階の好ましい操作の一例を以下に
説明する。

先ず、金属溶湯８を注湯ロアから射出スリーブ５内に注
入した後、注湯ロアをＭ（図示せず）で閉塞するか、或
いはプランジャ６で注湯ロアを塞いで外気と遮断した後
、供給口２０から反応性ガスを射出スリーブ５内に供給
する。この場合、金属溶湯８を射出スリーブ５内に注入
する前に、予め鋳型空腔部内の空気を反応性ガスで置換
しておくこともできる。

上述の如く供給口２０から反応性ガスを射出スリーブ５
内に注入すると同時に、掃気手段３０により鋳型空腔部
内からの掃気を開始する。このような反応性ガスの供給
および掃気により、鋳造装置の空間内を反応性ガスが流
れ、流気を形成する。

これにより鋳型空腔部内の反応性ガスによる置換を行う
のである。

本発明では、反応性ガスの供給および掃気の相互関係を
、鋳型空腔部内の圧力が大気圧近傍もしくはそれより僅
かに高い圧力となるように選定する。このように選定す
ることにより、例えば鋳型の間隙やノックアウトピン（
図示せず）等の間隙を通して外部から空気が侵入するの
を極力防止或いは完全に防止する。

反応性ガスによる鋳型空腔部内の置換が完了した後、射
出スリーブ５内の金属溶湯８をプランジャ６を作動して
射出するのである。

この射出に際し、プランジャ６が供給口２０の位置を超
えて図中左方へ移動すると、反応性ガスの供給は遮断さ
れる。一方掃気手段３０による鋳型空腔部からの掃気は
継続して行われる。しかしながらプランジャ６の移動に
より射出スリーブ５内に既に充填されている反応性ガス
が押され、これが鋳型空腔部内へ送気される。従って鋳
型空腔部内は掃気により著しい圧力の低下を生じること
はなく、所謂減圧（真空）ダイカスト鋳造法により生じ
る不都合は起こらない（一時的に減圧状態となることは
あり得る）。一方、プランジャ６による鋳型空腔部内へ
の送気量が大き過ぎると、鋳型空腔部内は不適当に圧力
を高めてしまい、これが気泡発生の巻き込み原因となる
バックプレッシャの増大を生じることになる。従って、
この掃気量は送気量に大体等しくされるのが好ましい。

本発明による鋳造方法に基づいて鋳造試験を行った。以
下に鋳造試験に関して説明する。

（鋳造試験の説明） 試験には鋳込材料としてＡＤＣ１２のアルミニウム合金
を使用し、この金属溶湯を２５０ｔの能力のダイカスト
鋳造装置を使用して鋳造試験片をダイカスト鋳造した。

すべての鋳造試験において、特にプランジャの移動によ
り射出スリーブ内の反応性ガスを送気することに係わる
プランジャの低速駆動速度は１５ｃｍ／秒とし、また高
速プランジャ駆動速度は１ｍ／秒とし、充填中のメタル
圧は１６０ｋｇ／ｃｍ”、充填完了時のメタル圧は２５
０ｋｇ／ｃｍ”とした。

鋳造試験は７種の条件にて行い、それぞれの鋳造試験に
おいて１５個の試験片（１５０Ｘ１８０Ｘ５ｍｍ）を鋳
造した。各鋳造試験における鋳造条件は第１表に示す通
りである。

（試験片における気泡発生程度の判定）イ、外観検査 このように鋳造した試験片の総てを５００℃で３０分間
加熱して膨れの発生を促し、外観検査を行った。この外
観検査における判定は第２表に示す通りである。

」 この結果、本発明を満たす鋳造条件である鋳造試験（１
）〜（６）において、酸素置換率が１００％であり且つ
鋳型空腔部内を大気圧に近い正圧力に設定した鋳造試験
（１）　、（３）　、（５）において膨れの外観検査は
そのほとんどが第２表の判定基準Ａを満足することが認
められた。

一方、酸素置換率が１００％でなく鋳型空腔部内が負圧
であったり、或いは大気圧よりかなり高。

い圧力である鋳造試験（２）　、（４）　、（６）にお
いては、前述の鋳造試験におけるよりも多少の品質低下
が認められた。

また、比較例とせる従来のように掃気を行わないで鋳型
空腔部内を大気圧に近い圧力として行った鋳造試験（７
）においては、本発明の鋳造法の場合に比較してかなり
悪い結果を示していた。

以上のような外観検査の結果を第２図に示す。

口、内部検査 鋳造試験片の内部に形成されている気泡を検査するため
に、特に外観検査の良好な鋳造試験（１）、（３）、（
５）、並びに比較のための鋳造試験（７）」し−表 に関して、Ｘ線透過による内部検査を行った。この検査
ではＸ線透過により得た像画に対してイ。

の外観検査と同様の判定を行った。但し、判定基準は更
に各基準Ａ−Ｅにおいて好、中、悪に細分した。この判
定結果を第３図に示す。更に、この判定結果に基づいて
求めた分布曲線を第４図に示す。

この結果、本発明によるダイカスト鋳造法が従来の鋳造
法に比較して優れた結果を得られることが認められた。

（発明の効果） ■　本発明のダイカスト鋳造法は気泡の発生を低減する
ことができる。

■　既存のダイカスト鋳造装置において簡単に本発明を
適用することができる。

■　本発明の実施のために掃気手段を備えるだけで良（
、設備費はそれほど増大しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダイカスト鋳造法を実施するための一
例とするダイカスト鋳造装置を示す概略断面図。 第２図は本発明のダイカスト鋳造法により得られた製品
と常法で得られた製品との外観検査による品質を比較し
て示すだめの、縦軸に判定基準を、また横軸に鋳造試験
番号をとって示している分布図。 第３図は製品内部の品質を比較して示すための、縦軸に
判定基準を、また横軸に鋳造試験番号をとって示してい
る第２図と同様の分布図。 第４図は第３図の判定結果から求めた品質の分布曲線を
示す線図。 ■・・・固定プラテン ２・・・固定型 ３・・・可動型 ４・・・キャビティ ５・・・射出スリーブ ６・・・プランジャ ７・・・注湯口 ８・・・金属溶湯 ９・・・湯道 １０・・・湯口 １１・・・ガス抜き通路 １２・・・湯溜り ２０・・・反応性ガスの供給口 ３０・・・掃気手段 特許出願人　　　　日本軽金属株式会社４１Ｌ襲−決 隼ｚ９

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）射出スリーブを経て反応性ガスをダイカスト装置
   内部へ供給する一方、鋳型空腔部からは継続して内部空
   気もしくは反応性ガスを吸引により掃気し、これにより
   鋳型空腔部並びに射出スリーブ等のダイカスト装置内部
   の空間に当初より存在している空気を反応性ガスによっ
   て置換した後プランジャを作動させて金属溶湯の射出を
   行う鋳造法において、 反応性ガスの供給および鋳型空腔部内からの掃気量を調
   節することによって、空腔部の気圧を大気圧に近いもし
   くはそれより僅かに高い圧力状態になるように、射出ス
   リーブから鋳型空腔部を経てダイカスト装置の外部へい
   たる流気状態を形成することを特徴とするダイカスト鋳
   造法。
2. （２）プランジャの移動によってダイカスト装置内部へ
   の反応性ガスの供給口が遮断された後、プランジャの移
   動により鋳型空腔部内へ供給される反応性ガスによって
   従前の反応性ガスの供給を代行させ、前記流気を維持す
   るとともに鋳型空腔部内が大きく減圧されるのを防止す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のダイカ
   スト鋳造法。
3. （３）プランジャの移動により鋳型空腔部内へ供給され
   る反応性ガスの量が鋳型空腔部から掃気される量に大体
   等しいことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のダ
   イカスト鋳造法。