JPS62220263A - ダイカスト法およびダイカスト装置 - Google Patents

ダイカスト法およびダイカスト装置

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JPS62220263A
JPS62220263A JP61062553A JP6255386A JPS62220263A JP S62220263 A JPS62220263 A JP S62220263A JP 61062553 A JP61062553 A JP 61062553A JP 6255386 A JP6255386 A JP 6255386A JP S62220263 A JPS62220263 A JP S62220263A
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mold
die
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air
injection
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Akio Tanaka
秋男 田中
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

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、内部にイ11!Fな気孔巣を含まない強度1
′T性の優れた熱処理可能な無孔性ダイカスト品を高1
1fj率で鋳造するためのダイカスト法およびダイカス
ト装置に関する。
(もt末技1イ、1) bC来のiP Aダイカスト法は、各種の金属溶湯を高
速1′:!4LLt″金型内へ充填して鋳造する方法で
、鋳肌のほれた!li物を高能率で製造することができ
るので各種の精密部品の製造に広く使用されているが1
通常は金属溶湯を10〜50m/s のデー1−速度と
500〜15001r;/c園2 の圧力で瞬間的に充
11’(するため、金型内および射出スリーブ内に充満
している空気が金型外へ完全に逃げきらず、充填中のt
8場内に多駁の気泡が巻き込まれた伏!ぶて凝固し、完
成したダイカスト品の内部には大小無数の気孔巣が含ま
れている。
したがって、従来の普通ダイカスト品は強度が低いだけ
でなく1強度特性を向上するための熱処理分施すと気孔
果肉のガスが膨張して変形ならびに表面の紛れを生ずる
欠陥があり1強度部品または耐圧部品として使用できな
いという大きい欠点があることは広く知られている。
この欠点を解消する目的で、溶湯の充填に先立って金型
内および射出スリーブ内の空気を真空吸引装置により外
部へ吸引排出するようにした各種の真空ダイカスト法が
提案されているが、各方式とも型締工程か完了し、固定
型と可動型の合わせ而が完全に密着した状態で射出スリ
ーブ内I\給湯した後に金型内の空気を排出する11式
で、金型密着面のごく−・部に設けられた微小な断面積
しかとれない(充填中に溶湯が金型外部へ噴出するため
大きくできない)ガス抜溝を通して空気を排出するよう
にしたものであり、給湯から射出充填までの許容時間が
短いので、金型内の真空度は−aに50〜90%程度で
あり、減圧ダイカスト法とも叶ばれており、製品内部に
はまだかなりの気孔巣が残存しているのが実状である。
これをさらに改善するため、ガス抜渦の断面積を大きく
して金型内の真空度を上げる一方、溶湯の充填時にガス
抜溝から金型外部へ噴出しようとする溶湯を堰止める遮
断弁を排気通路の途中に設ける方式が提案されているが
、毎回高温の溶湯がil!断弁のスライド部で凝固する
ため、弁部の焼き付による作動不良が起こり易い欠点が
ある。
また、充填中の溶湯により金型内の残留空気を追い出す
方式の超低速真空ダイカスト法も提案されているが、こ
の場合には溶湯の一部が充1+’i、 l+に凝固する
ため、ダイカスト法の特徴の一つで」)る薄肉製品が鋳
造できないという難点がある。
なお、直空ダイカスト法とは別の方式として、活性ガス
(例えばa;1)を金型内へ吹き込んで空気と置換し、
充填中の金属溶湯(例えばアルミニウム)と活性ガスを
反応させて、無′、1:な固体化合物(例えば酸化アル
ミニウム)の微粒子を生成させることにより気孔巣5:
無くしようという無孔性ダイカスト法が提案されている
が、この方法においてら短秒時内に金型内の空気を完全
に活性ガスに置換することは実際上は不可能であり、ま
た、金型内に充満した多量の活性ガスの全景をン>j湯
と反応させることも困難でJ)るため、この方法による
ダイカスト品中にも活性ガスを含む有害な気孔巣が残り
熱処理時の不良率もかなり高い。
このように、従来の各種真空ダイカスト法ならびに無孔
性ダイカスト法によるダイカスト品は、普通ダイカス1
−法によるものよりも、かなり改善されてはいるが、ど
のような形状寸法の製品でら熱処理時の不良重分ゼロと
するようなダイカスト法は確立されていないため、熱処
理を必要とするアルミニウム合金鋳物の大半は、鋳造時
間がダイカスト法と比較して10倍以上も長く鋳肌も悪
い重力金型ii造法または低圧金型鋳造法で生産されて
いるのが現状である。
(発明の目的) 本発明は、以上のような従来の各種ダイカスト法の欠点
を解消し、重力金型鋳造法または低圧金型vJ造法と同
等以上の高品質鋳物を、従来のダイカスト法と同等以上
の高能率で大量生産すること念可能とするダイカスト法
およびダイカスト装置を提供することを目的とする。
(発明の構成) 従来の真空ダイカスト法では、前述のように型締工程完
了後の微小な1tli面積のガス抜溝経由で。
不完全にしかできなか−)た全型内空気の吸引排出を1
本発明方式は、型締完了前の同定金型と可動金型の合わ
せ面の全面に亙る泥少な隙間と巧みに利用し、&e来方
式の10倍以上の大きい断面積の排気通路が極めて容易
に確保できる点に着目してなされたもので、その大面積
の通路を活用して金型内空気を瞬間的に吸引排出し、従
来は不可能とされていた金型内真空度100%を実質的
に達成し、有’JFな気孔巣のない完全な無孔性ダイカ
スト品をIH>ることを可能としたものである。
一般に金型内の空気を急速に外部へ排出する方法として
は、真空ポンプによって内部と真空にした大容積のタン
クと金型内部を連通ずる方式が用いられている0例えば
、金型内部の空隙8聞が1リツトルで真空度0%(大気
圧)の金型と内容積が200リツトルで真空度100%
(完全1°5空)のタンクを連通した場合、金型内の空
気は2速に真空タンク内へ吸引され両者の真空度は99
.94%(断熱変化)となって平衡するが、この平衡圧
力に到達するまでの所要時間は1両者を連通ずる通路中
の最小断面積にはり反比例する。
したがって、微小な断面積のガス抜沼で制限される従来
方式と比較して、IO(3以上の断面積が容易に確保で
きる本発明方式においては、従来方式゛の1/10以下
の短抄時内に上記の平衡圧力にり11達し、金型内は瞬
間的に999 %以上の高真空となるので、ガス発生の
ない水溶性離を剤等を使゛用ずれば、充填中に溶湯内へ
巻き込まれるガス基は01%以下となり、溶湯中に溶解
している0、5%以下のガスを加算してもガスの含有率
は0.6%以下に抑えられ、2〜10%のガスを含む重
力金型鋳物、低圧金型鋳物よりもはるかに高品質の無孔
性ダイカスト品となる。参考として各種鋳造法によるア
ルミニツム合金鋳造品中に含まれるガスの含有率を比較
例示すれば概略つぎの通りで、本発明方式による製品が
圧倒的に優れている。
鋳 造 方 式   ガス含有率(%)工乞コし>y−
イー6x一旦一汲−=0.3 〜1OIY通ダイカスト
法 30〜70 f(、空  ダ イ  カ  ス  ト  法    
 10〜30超低速ダイカスト法  3〜10 無孔性ダイカスト法  5〜15 重  力  金  型 VJ   造  法     
 2〜81)(正金型鋳造法  3〜10 (実施H) 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳Mllに説明す
る。第11A、第2図は横形ダイカストマシンを使用し
た実hト例を示すものである。第1 IAにおいて、ダ
イカストマシン(図示せず)の型締動作により、金型合
わせ面の隙間へがI’th少なかI法(例えばlsm程
度)になるまで型締めすると、可動金型2に移動11丁
能にはめこまれた分流子6が、固定金型lに固定された
射出スリーブ3の左端開口部にスプリング7により圧着
され、固定金型1と可動金型2にそれぞれ製品形状に彫
り込まれたキャビティ11を含む金型内部は、シールリ
ング9゜10により外気と遮断される。この状fぶで型
締動作を一時停止または減速し、射出スリーブ3の」−
面に開設された給湯[]4より溶湯】2を射出スリーブ
3内へ注入すると同時に、射出プランジャー5と第1図
の位置から第2図の位置まで111f進させて給湯口4
を塞ぐことにより、射出スリーブ3の内部を外気と遮断
するとともに固定金型1に開設されたjJl気孔13に
接続された1jt空吸引′A置(図示せず)により、キ
ャビティ11を含む金型内および射出スリーブ内部の空
隙14内の空気の吸引fJF出を1m始する。
このとき、キャビティll内の空気は固定金型1と可動
金型2の合わせ面の全面に残された隙間Aによって形成
される大きい断面積の排気通路を経由して、可動金型2
に設けられた環状の排気溝19に入り、この溝に連通ず
る排気孔13を通って大容聞の真空タンクを備えた真空
吸引装置により、真空タンク内部M 151的に吸引排
!1される。
また射出スリーブ3内部の空隙14内の空気は分流子6
と可動金!l!!2にそれぞれ設けられた湯道15.1
6およびゲート17に金型合わせ面の隙間Aを加えた大
きい断面積の通路を通り、キャビティ11内の空気と合
流して同様に瞬間的に排出される。
このようにして金型内部および射出スリーブ内は、前述
のように瞬間的に真空度99.9 %以上の高真空とな
るので、吸引排出開始直後に型締動作をiff開または
減速状!瓜を継続して、第2図に示すように金型合わせ
面の隙間がゼロとなると同時に射出プランジャー5を図
の左方向へ高速で前Jlさせ射出スリーブ3内の溶湯1
2を湯道15.16ならびにゲート17を通じてキャビ
ティ11内へ射出充填するとともに前記の吸引排出動作
を停止する。
このように、射出充填中も真空吸引装置の作動は継続し
ているので、射出充填中に溶湯から!2離したガス成分
は、金型合すせ面に設けられたガス披講18を通じて外
部へ吸引排出され、ガスをほとんど含まない溶湯が真空
状態のキャビティ11内で凝固して気孔巣を含まない完
全な無孔性ダイカスト品が完成する。
なお、第1図に示すようにスプリング7により分流子6
が射出スリーブ3の開口部に密着するようにしたのは、
射出スリーブ3内へ溶湯12を注入したとき、その溶湯
が金型合わせ而の隙間へから金型外部へ流出落下するの
を防ぐためであり、また1分流子6と可動金型2の隙間
Bは常に金型合わせ面の隙間Aと同・r法になるように
分流子の寸法が設定しであるので、第2図に示ず型締完
了時に隙間Aがゼロとなると同時に隙間Bもゼロとなり
、ダイカストマシンの型締力によって分流子6と射出ス
リーブ3の密着面は、金型合わせ面と同様に強力に圧着
される。
また、金型を開いてキャビティ11内のダイカスト品を
取り出したときは、スプリング7により分流子6は可動
金型から突き出されるが、第2図におけるボルト8の頭
部と可動金型の隙間Cを調節して、突き出し最大寸法を
必要最小」恨度(例えば3胃躍程度)に設定できるよう
にしである。
第31J、第4図は縦形ダイカストマシンを使用した実
施例を示すものである。第3図においてダイカストマシ
ン(図示せず)の型締動作により。
金型合わせ面の隙間へが伍少な寸法(例えば1+m程度
)になるまで型締めすると、キャビディ11内ならびに
スリーブ3内を含む金型内部はシールリング9によって
外気と遮断される。この状態で型締動作を一時停止また
は減速し、排気孔13に接続された真空吸引装置(図示
せず)により金型内部を給湯量に応じた貝圧とし、給湯
炉く図示せず)内の溶湯を給湯管20、給湯口4を通じ
て射出スリーブ内3へ吸い上げると同時に、射出プラン
ジャー5を第3図の位置から第4171の位置まで上昇
させて給湯口4の上半部を塞ぐことにより、射出スリー
ブ3内部と給湯管20の連通を遮断するとともに給湯管
20と外気を連通し給湯管20内に残っている溶湯21
を重力により給湯炉内へ戻す一方、排気孔13を通じて
前記の真空吸引装置によりキャビティ11を含む金型内
およびスリーブ3内部の空隙14内の空気の吸引排出を
開始する。
このとき、金型内および射出スリーブ内の空気11第1
図、第2図の横形ダイカストマシンにおける実施例の場
合と同様に外部へコ速に排出され瞬間的に真空度99.
9 %以上の高真空となるので、吸引排出開始直後に型
締動作を再開または減速状態を継続して、第4図に示す
ように金型合わせ面の隙間がゼロとなると同時に射出プ
ランジャー5を高速で上昇させ、射出スリーブ3内の溶
湯を湯道16ならびにゲート17を通じて、キャビティ
11内へ射出充填すると、前記の横形ダイカストマシン
の場合と同様に気孔巣を含まない完全な無孔性ダイカス
ト品が完成する。
第5図、第6図は縦形ダイカストマシンを使用した、池
の実施例を示すものである。第5図において、固定金型
1と可動金型2が開いた状!瓜で射出スリーブ3内へ溶
湯12を注入すると同時に型締動作を開始し、第6図に
示すように金型合わせ面の隙間Aが伍少な寸法(例えば
1−讃程度)になるまで高速度で型締めすると、第3図
の実施例と同様に金型内部は外気と遮断される。この状
態で型締動作を一時停止または減速すると同時に排気孔
13に接続された真空吸引装置(図示せず)により、キ
ャビティ11を含む金型内および射出スリーブ3内部の
空隙14内の空気の吸引排出を開始すると金型内は瞬間
的に高真空となるので、型締動イヤを再開または減速状
態を継続して金型合わせ面の隙間がゼロとなると同時に
、射出プランジャー5を高速で上昇させ、射出スリーブ
3内の溶湯12をキャビティ11内へ射出充填して気孔
巣のないダイカスト品を完成する。
上記の横形または縦形ダイカストマシンのいずれの場合
においても、溶湯の射出充填前にキャビティ内はほとん
ど完全真空となっているため、射出充填時の溶湯の流動
抵抗が小さくて湯廻りがよいので薄肉製品でも低圧力で
充填でき、また、b′(来のダイカスト法のように凝固
中の78湯に高圧力をかけて内部の気泡を押し潰す必要
もないので。
従来方式の115程度の100〜300kg /c陶2
の充填圧力で広範囲の寸法形状の高品質ダイカスト品を
鋳造できる。
以上に説明した本発明の実施例においては、第1図、第
2L;!Iの横形ダイカストマシンの場合の給湯方式と
して射出スリーブ上面の給湯口から注入する方式を例示
したが、給湯口を射出スリーブの下面に設は第3図、第
4図の縦形ダイカストマシンの1合と同様に金型内を負
圧とする吸上方式。
または低圧金型、t5造機と同様なガス圧押上方式、ポ
ットチャンバーダイカストマシンにおけるブランジャー
ボンプ押上方式、あるいは電磁ポンプ押」1方式も採用
できる。また、第3L71、第4図の縦形ダイカストマ
シンの場合も同様に上記の各種押上方式を用いることが
できる。
なお、前記の各実施例では省略した押出ピン、スライド
中子等を金型に装着した場合に生じる隙間、あるいは射
出スリーブと射出プランジャーのスライド部等の各部隙
間から金型内へ侵入する外気を防ぐために各隙間にシー
ル機構を設けたり、それらの隙間に低圧の活性ガス(例
乙ば酸諧)を供給して金型内へ吸込ませる機構を設ける
等の対策を講することができる。
実際に、本発明ダイカスト法およびダイカスト装;ηを
用いて、製品重量2 ’Og〜5kg、製品肉厚1+s
a〜20mmの各種形状のアルミニクム合金ダイカスト
晶を鋳造し、各種の熱処理、強度試験等を実施したが、
470〜530℃4時間、180〜200℃8時間のT
6処理において、全製品とも表面のj5jれは皆無であ
り、内部にも有害な気孔巣は見当たらず、鋳放し状態の
強度もt″来の普通ダイカスト晶の120%以上で安定
し、伸び串その他の特性も優れており、どの製品ら熱処
理によりさらに強度を上げて各種の強度部品、耐圧部品
として使用できる完全な無孔性ダイカスト品であること
が確かめられた。
(発明の効果) 以上説明した本発明のダイカスト法およびダイカスト装
置は、つぎのような大きい効果を有するものである。
(1)  従来の重力金型鋳造品、低圧金型鋳造品より
も外観・内部組織ともに、はるかに優れた無4を性ダイ
カスト品を従来のダイカスト法と同等以上の高能率で生
産できる。
(2)射出充填圧力が従来のダイカスト法の115程度
で充分なので、従来の小型ダイカストマシンで大型ダイ
カストマシンと同等の大型製品が歩留まりよ<ili造
でき、ダイカスト品の製造コストを大幅に引き下げるこ
とができる。
(3)射出充填圧力、ゲート速度等のvJ逍条「トの許
容範囲が広いので、未経験の製品形状でも鋳造方案の設
定が容易にできる。
(4)射出光1.+’(圧力が低くゲート速度も小さく
てよいので、金型)、?命が格段に長くなる。
(5)鋳造条件の許容範囲が広く充填圧力が低いので、
1セツトの金型で多数個の同種または異種の製品を同時
に鋳造することが容易にできる。
(6)  焼き付事故が多い溶湯遮断弁のような部品が
ないので1作動不良を生ずるおそれがない。
d  UA面のf!J革な説明 第1図〜第61!lJは、本発明の実施利金示す概略断
面図である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)横形または縦形ダイカストマシンの型締工程の終
    期において、固定金型と可動金型の合わせ面に僅少な隙
    間を残す状態で金型内部を外気から遮断するとともに型
    締動作を一時停止または減速し、射出スリーブ内へ給湯
    した後、射出スリーブ内を外気から遮断すると同時に金
    型内および射出スリーブ内の空気の吸引排出を開始する
    とともに型締動作を再開または減速状態を継続し、型締
    工程が完了して金型合わせ面が密着すると同時に射出ス
    リーブ内の溶湯を射出プランジャーにより金型内へ射出
    充填後、前記の空気の吸引排出を停止することを特徴と
    するダイカスト法。
  2. (2)縦形ダイカストマシンにおいて、射出スリーブの
    上端から射出スリーブ内への給湯完了直後に型締動作を
    開始し、固定金型と可動金型の合わせ面に僅少な隙間を
    残す状態で金型内部を外気から遮断するとともに型締動
    作を一時停止または減速すると同時に金型内および射出
    スリーブ内の空気の吸引排出を開始するとともに型締動
    作を再開または減速状態を継続し、型締工程が完了して
    金型合わせ面が密着すると同時に射出スリーブ内の溶湯
    を射出プランジャーにより金型内へ射出充填後、前記の
    空気の吸引排出を停止することを特徴とするダイカスト
    法。
  3. (3)横形ダイカストマシンにおいて、固定金型と可動
    金型の合わせ面に僅少な隙間を残す状態で固定金型側の
    射出スリーブの開口端に、該射出スリーブと対向する可
    動金型側の分流子を密着させることを特徴とする特許請
    求範囲第1項記載のダイカスト法。
  4. (4)給湯炉から射出スリーブ内への給湯方式として、
    金型内を負圧とする吸上方式またはガス圧・プランシャ
    ーポンプ・電磁ポンプ等による押上方式を用いることを
    特徴とする特許請求範囲第1項記載のダイカスト法。
  5. (5)金型合わせ面、押出ピンの貫通部、スライド中子
    のスライド部、射出スリーブと射出プランジャーのスラ
    イド部等の各隙間から金型内部へ侵入する外気を遮断す
    ること、および/または、それらの各隙間を通じて活性
    ガスを金型内へ吸い込ませることを特徴とする特許請求
    範囲第1項、第2項記載のダイカスト法。
  6. (6)ダイカストマシンの型締工程の終期において、固
    定金型と可動金型の合わせ面に僅少な隙間を残す状態で
    金型内部を外気から遮断するとともに型締動作を一時停
    止または減速し、射出スリーブ内へ給湯後、射出スリー
    ブ内を外気から遮断すると同時に金型内および射出スリ
    ーブ内の空気の吸引排出を開始するとともに型締動作を
    再開または減速状態を継続し、型締工程が完了して金型
    合わせ面が密着すると同時に射出スリーブ内の溶湯を射
    出プランジャーにより金型内へ射出充填後、前記の空気
    の吸引排出を停止する一連の機構ならびにその制御装置
    を具備することを特徴とするダイカスト装置。
  7. (7)縦形ダイカストマシンにおいて、射出スリーブの
    上端から射出スリーブ内へ給湯完了後に型締動作を開始
    し、固定金型と可動金型の合わせ面に僅少な隙間を残す
    状態で金型内部を外気から遮断するとともに型締動作を
    一時停止または減速すると同時に、金型内および射出ス
    リーブ内の空気の吸引排出を開始するとともに型締動作
    を再開または減速状態を継続し、型締工程が完了して金
    型合わせ面が密着すると同時に射出スリーブ内の溶湯を
    射出プランジャーにより金型内へ射出充填後、前記の空
    気の吸引排出を停止する一連の機構ならびにその制御装
    置を具備することを特徴とするダイカスト装置。
  8. (8)横形ダイカストマシンにおいて、固定金型と可動
    金型の合わせ面に僅少な隙間を残す状態で固定金型側の
    射出スリーブの開口端に、該射出スリーブと対向する可
    動金型側の分流子を密着させる機構を備えることを特徴
    とする特許請求範囲第6項記載のダイカスト装置。
  9. (9)給湯炉から射出スリーブ内への給湯装置として、
    金型内を負圧とする吸上式給湯装置またはガス圧・プラ
    ンジャーポンプ・電磁ポンプ等による押上式給湯装置を
    備えることを特徴とする特許請求範囲第6項記載のダイ
    カスト装置。
  10. (10)金型合わせ面、押出ピンの貫通部、スライド中
    子のスライド部、射出スリーブと射出プランジャーのス
    ライド部等の各隙間から金型内部へ侵入する外気を遮断
    する機構、および/または、それらの各隙間を通じて活
    性ガスを金型内へ吸い込ませる機構を備えることを特徴
    とする特許請求範囲第6項、第7項記載のダイカスト装
    置。
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