WO1995034394A1

WO1995034394A1 - Manchon pour machine a couler sous pression et machine a couler sous pression utilisant ledit manchon

Info

Publication number: WO1995034394A1
Application number: PCT/JP1995/001177
Authority: WO
Inventors: Takanobu Nishimura; Masato Yada
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba
Priority date: 1994-06-14
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 1995-12-21
Also published as: DE69523156T2; EP0765703B1; CN1051035C; US5983977A; CN1150770A; DE69523156D1; EP0765703A4; EP0765703A1

Description

明細書

ダイキャストマシン用スリープおよびそれを用いたダイキャストマシン技術分野

本発明は、アルミ合金をはじめとする各種軽合金のダイキャストに使用されるダイキャストマシン用のスリーブおよびそれを用いたダイキャストマシンに関する。

軽合金のダイキャスト製品は、可動型と固定型とで 1対の^ により形成されたキヤビティ内に、金属溶湯を圧力充填することによりされる。キヤビティにはブッシュを介してスリーブが接続され、このスリープに設けられた注湯口から金属溶湯は注湯される。注湯された金属溶湯は、プランジャでキヤビティ内に圧力充填される。このようなダイキャスト製品の作製に用いられるダイキャストマシンにおいて、スリーブの形成材料としては"^に SKD61工具鋼が用いられている。

ところで、最近、 _ ^したような軽合金のダイキャストにおいて、特にコールドチヤンバ方式のダイキャストマシンを採用した場合に、キヤビティ内に導入される金属溶湯の温度低下がダイキャスト製品の品質に大きく影響することが明らかになつてきた。すなわち、従来はスリーブを金属溶湯の熱から保護するためにスリーブ外周を冷却することが一般的であった。このために溶湯が下がり、溶湯の一部が凝固した相がそのままダイキャスト製品内に混入し、觀的性質や気密性を低下させたり、あるいは湯じわ等の発生原因となっている。また、スリーブの強制冷却を行わない場合においても、スリーブ内に注湯される溶湯量が少ないと低下が大きくなり、ダイキャスト製品の品質を匕させることが明らかになつてきた。

上述したような問題の対策として、スリーブ内での凝固進行を抑制するためにスリーブの外周を加熱することが検討されている。スリーブの外周を加熱することによって、ダイキャスト製品内への凝固相の混入は防止できる。しかし、加熱によりスリープの変形等を招きやすくなることから、装置の耐久性が低下してしまう。そして、このような点を解決し得るスリープ材料はまだ見出されておらず、実用上問題を残している。

また、スリーブの一部に保温性に優れる低熱膨張性のセラミックス材料を使用することも検討されている。しかし、セラミックス材料は耐衝撃性や剛性が低く、性の点で問題がある。さらに、周辺部品との熱膨数の差が大きくなるため、嵌^ 15が割れる等の問題が生じてしまう。また、複雑な形状とすることが困難であり、実用上大きな難点を有している。

上述したように、ダイキャストマシンに用いられるスリ一ブ材料に対しては、より一層の保温性の向上およびプランジャや周辺保持部品との熱膨張係数の差が小さいことが要求されるようになってきている。このため、従来から用いられてきた方法や材料では十分にその要求を満たすことができない状況にある。

本発明の目的は、保温性が高く、凝固相の混入等を抑制することができると共に、信頼性に優れるダイキャストマシン用スリーブ、さらには耐久性の向上を図つたダイキャストマシン用スリーブを提供することにある。また、本発明は上記条件を満足すると共に、周辺部品との熱薩差を緩和して信頼性および耐久性を高めたダイキャストマシン用スリーブ、さらには铸造性切削加工性の良好なダィキャストマシン用スリープを提供することを目的としている。本発明の他の目的は、上記したようなダイキャストマシン用スリーブを用いることによって、製品歩留りの向上が図れると共に、耐久性や信頼性に優れるダイキャストマシンを提供することを目的としている。発明の開示

本発明のダイキャストマシン用スリーブは、ダイキャストマシンの注湯受けおよび加圧シリンダを兼ねるスリーブであって、熱伝導率が 20W/m K以下の金属材料で構成されていることを特徵としている。このように、熱伝導率が 20W/m K 以下の金属材料でダイキャストマシン用スリーブを構成することによって、スリーブ内での金属溶湯の凝固を抑制した上で、スリープ自体の信頼性を向上させることができる。スリーブの構成材料である金属材料の熱伝導率が 20W/m Kを超えると、十分な保温性が得られず、スリープ内での金属溶湯の凝固を十分に抑制することができない。また、セラミックス材料等の金属材料以外では、良好な信頼性を得ることができない。

上記した本発明のダイキャストマシン用スリーブにおいて、特に金属材料は少なくとも Niを含有する合金からなり、かっこの鉄基合金はマルテンサイト相またはマルテンサイト相とオーステナイト相との混合相を主とする金属組織を有することを特徵としている。このような金属∞を有する Ni含有鉄基合金は低熱伝導性に加えて、ビッカース硬度で Hv 300以上というような硬さと、 11〜： L6X10 一⁶/ Κの案膨? ^数（室温から 573Κの温度範囲）というような低^ 張性とを満足させることができる。これらによって、耐摩耗性ゃ耐かじり性等が向上すると共に、熱変形に伴うクリアランスの低下等が防止できることから、ダイキャストマシン用スリーブの耐久性および信頼性をより一層向上させることが可能となる。本発明のダイキャストマシンは、固定^ と移動金型とを有する一対の^と、前記固定金型に設けられたブッシュと、前記ブッシュに接続され、注湯受けおよび加圧シリンダを兼ねると共に、熱伝導率が 20W/m K以下の金属材料により構成されたスリーブと、前記スリーブ内に注湯された金属溶湯を前記一対の金型内に圧力充填するプランジャと、前記プランジャの駆動とを具備することを特徵としている。図面の簡単な説明

図 1は本発明の一例によるダイキャストマシンの構造を一部断面で示す図、図 2は図 1に示すダイキャストマシンの要部を拡大して示す断面図、図 3は本発明の一^例によるダイキャストマシン用スリーブの構造を示す断面図、図 4は図 3に示すダイキャストマシン用スリーブの変形例を示す断面図、図 5は本発明の他の実施例によるダイキャストマシン用スリ—ブの構造を示す断面図、図 6は本発明の実施例でダイキャストテストに供した製品の形状を示す斜視図、図 7は本発明の例 1 したダイキャストマシン用スリーブの金属,を拔大して示す顕微鏡写真、図 8は比較例 2で作製したダイキャストマシン用スリーブの金属組織を拡大して示す顕写真、図 9は本発明の^ 例 4で作製したダイキヤストマシン用スリープの金属組織を拡大して示す顕 ^写真である。発明を実施するための形態

以下、本発明の実施例について説明する。

図 1は、本発明の一実施例によるダイキャストマシンの構造を示す図である。図 2はその要部を拡大して示す図である。これらの図において、 1は可動型 2と固定型 3とで一対の金型でありこの一対の 1によりキヤビティ 4が形成される。固定型 3内には、プッシュ 5がキヤビティ 4と接続するように設けられている。また、プッシュ 5にはスリープ 6が接続されている。スリーブ 6はプラテン 7によって支持されている。

スリーブ 6は、図 3に示すように円筒形状を有している。スリーブ 6の一端部側には注湯口 6 aが設けられており、他端部側にはフランジ 6 bが設けられている。金属溶湯は、スリープ 6に設けられた注湯口 6 aから注湯される。スリーブ 6内には、プランジャチップ 8が移動可能に配置されている。プランジャチップ 8には、油圧シリンダ 9等のプランジャ„ により駆動されるプランジャロッド 1 0が ¾ έされている。注湯口 6 aから注湯された金属溶湯は、油圧シリン _ ダ 9を P¾させることによって、プランジャチップ 8によりキヤビティ 4内に加圧充填される。

可動型 2は、油圧シリンダ 1 1等の型移動,により移動可能とされている。この可動型 2が所定方向に移動する際、キヤビティ 4内に作製されたダイキャスト製品は固定された押出しロッド 1 2によって型から排出される。

上述したダイキャストマシンにおいて、スリーブ 6は熱伝導率が 20W/m K以下の金属材料により構成されている α このような熱伝導率を有する金属材料でスリーブ 6を構成することによって、スリーブ 6内での金属溶湯の凝固を抑制した上で、スリーブ 6自体の信頼性の向上を図ることができる。スリープ 6の構成材料である金属材料の熱伝導率が 20W/m Kを超えると、十分な保温性が得られず、スリーブ 6内での金属溶湯の凝固を十分に抑制することができない。より好ましい金属材料の熱伝導率は 18W/m K以下であり、さらに好ましくは 16W/m K以下である。一般に、アルミニウム系合金のダイキャストにおいては、スリープ 6の使用温度は約 373〜673Kの範囲であるため、この温度範囲で上記熱伝導率を満足させることが好ましい。ただし、前述したような金属溶湯の一部凝固が問題となるのは、スリーブ 6や金属溶湯の温度が低い場合である。従って、特に 373〜423Κの ^^範囲で上記熱伝^を満足させることが好ましい。

上述したような熱伝導率が 20W/m K以下の金属材料としては、 Ni含有量の多い I ^合金が例示される。 Niは Feに対して約 76wt¾Ni-Feまでの広い^範囲で固溶体をつくり、その固溶範囲の中間域（20〜 40wt¾M程度）に熱伝導率が低い領域が存在する。すなわち、上記した 20〜 40wt%Ni程度の Ni含有^ ¾合金の主相は、オーステナイト相であって、結晶構造の規則性が高い純 Feまたは金属間化合物 Fe Ni₃ を形成する 76wt¾Ni-Feから組成がずれると結晶の規則性が低くなり、金属の熱達を司る電子ゃフォノンの動きを妨げるために、低熱伝導率を得ることができる。ただし、オーステナイト相単独の Ni含有鉄基合金は硬度が低く、スリーブ 6としては耐久性が不十分になると共に、 Ni含有量が 20重量 ¾以下から熱伝導率が上昇しはじめる。

これに対して、 Ni含有 I ^合金の金属中に ®¾比 10¾J¾±のマルテンサイト相を出現させると、硬度が上昇すると共に、例えば Ni含有量が 19龍 ¾以下であっても熱伝導率の上昇が抑えられ、 20W/m K以下という熱伝導率を満足させることが可能となる。さらに、マルテンサイト相を出現させた Ni含有 |¾¾合金は低 «張性も満足させることが可能となる。上記した面積比 10¾£LLのマルテンサィト相を有する Ni含有鉄基合金の硬さは、例えばビッカース硬度で Hv 3002LLとなる。このような高硬度の Ni含有 I ^合金をスリーブ 6の構成材料として用いることによって、スリーブ 6の耐摩耗性ゃ耐かじり性を向上させることができる。また、マルテンサイト相を出現させた M含有鉄基合金の低張性に関しては、具体的にはスリーブ 6が加熱される室温から 573Kの温度範囲の張係数が 11〜 16xlO^_6/K程度となる。 "^に、ブッシュ 5、プラテン 7、プランジャチップ 8 等のスリーブ周辺部品はダクタイル録鉄等で作られているため、これらスリーブ周辺部品とスリーブ 6との熱膨張係数をほぼ同等とすることができる。これによつて、スリープ 6や周辺部品の熱 ¾Bが抑制される。従って、形に伴うクリァランスの低下やそれに起因するかじり等を防止することか可能となる。上述したように、マルテンサイト相を出現させた金属組織を有する Ni含有鉄基合金を用いることによって、スリーブ 6の耐摩耗性ゃ耐かじり性等が向上すると共に、熱変形に伴ぅクリアランスの低下等を防止することが可能となる。従って、マルテンサイト相を出現させた金属組織を有する Ni含有鉄基合金により構成されたスリープ 6は、金属溶湯の凝固を十分に抑制することができる上に、優れた耐久性ゃ fi l性を有する。

スリーブ 6の構成材料としての Ni含有^ ¾合金の具体的な金属組織としては、マルテンサイト相とオーステナイト相との混合相から主としてなる！^や、主としてマルテンサイト相からなる組織が挙げられる。マルテンサイト相とオーステナイト相との混合相としては、主相とするオーステナイト相間にマルテンサイト相が分散配置された糸！^であってもよいが、マルテンサイト相の面積比がオーステナイト相のそれと同等もしくはそれの組織であることが好ましい。さらには、マルテンサイト相を主相（例えば面積比 60%以上）とする混合相であることか望ましい。また、実質的にマルテンサイト相単独からなる金属組織を有する Ni 含有合金であってもよいが、靭性ゃ麟を向上させると共に、良好な加ェ性を得る上で、残留オーストナイト相を有する金属繊が好ましい。

Ni含有合金の金属繊は、 Ni含有量、後に詳述する Si含有量、铸造もしくは熱処理後の冷却速度等によつて変ィ匕する。 Ni含有鉄基合金中の Ni含有量については、したようなマルテンサイト相を出現させて低熱伝導性と低熱膨張性を共に満足させるために、 7〜19 ¾の範囲とすることが好ましい。上記!^合金中の Ni含有量が 7M*¾未満であると、鉄中の Ni固溶量が低くなつて、熱伝導率が上昇すると共に、柔らかいフヱライト相ゃパーライト相が出現して、耐久性が低下する。一方、 Ni含有量が 19S»¾を超えると、マルテンサイト相の出現量が低下し、熱伝導率および熱膨張係数が共に増加してしまう。 Ni含有量は低熱伝導率が得られることから、 10〜15M*¾の範囲とすることがより好ましい。

上記したような Ni含有^ ¾合金に、鉄との原子半径の差が大きい固溶合金元素を含有させることによって、より一層熱伝導性を低下させることができる。このような元素としては Si、 Al、 Ti等が挙げられる。しかし、 A1は Niと金属間化合物

(Ni₃ A1) を形成し、また Tiは炭化物を形成するため、かえって熱伝導率を高めるおそれがある。このために極微量しか添加できず、その効果は/ J、さい。ただし、

A1に関しては 0. 5重量以下程度であれば熱伝導率の低下に効果を示す。これらに対して、 Siは金属間化合物を形成することなく、 Ni-Fe合金に 8重量まで添加することができ、熱伝導率の低下元素として効果的である。例えば、 7〜 19wt%M-Fe合金に Siを 7fi¾¾添加すると金属間化合物 Ni₃ Siが形成されるが、 mm%程度までは固溶分の寄与により熱伝,を低下させることができる。― 方、 Siの添加による熱伝導率の低 ^¾果は程度から顕著になる。さらに、比較的多量に Siを含有させることによって、マルテンサイト相を容易に出現させることができる。従って、 Ni含有!^合金の Si含有量は 3〜 8重量 ¾の範囲とすることが好ましい。、

さらに、上述したようなマルテンサイト相を出現させた金属組織を得る上で、 Ni含有,合金からなるスリ一ブ 6の鐯造もしくは熱処理後の冷却速度は、 10K/ min以下とすることが好ましい。上記したような Ni含有量や Si含有量を満足させても、铸造もしくは «理後の冷却速度が lOK/minを超えると、オーステナイト相の量が多くなり、離の低下ゃ觸張係数の増大を招きやすくなる。錄造後に lOK/min以下の冷却速度を得るために、スリーブ 6の肉厚は 10誦以上とすることが好ましい。

スリーブ 6の構成材料となる Ni含有鉄基合金は、さらに 0.6〜 2.0龍¾の範囲の Cと 0. 03〜 0.1S*%の Mgおよび Caから選ばれる少なくとも 1種と l. Ofi* %以下の Mnを含有させて、铸鉄として使用することが好ましい。 Cを添加して金属組織中に黒鋭を晶出させることにより、一般錄 ^みの^ i性と切削加工性を得ることができる。 Cの含有量が 0. 6重量％未満では黒鉛が晶出せず、 2. Ofi* %を超えると粗大黒鉛が形成されて纖が低下する。熱伝導率に関しては、固溶炭素量が多いほうが熱伝導率の低下に有効であり、全炭素量が低い 0.6〜 1.0重 %の範囲とすることがさらに好ましい。なお、ェ性を重視する場合には、 c含有量を 1. 5〜 2. o の範囲とすることが好ましい。このような铸造性と切削加工性が良好な,材料を用いることによって、上記したような効果を有するスリーブ 6を低コストで提供することができる。

黒鉛自身は良熱伝導体であり、片状黒鉛は黒鉛が連続しているので低熱伝導性を損うおそれが大きい。このため、 Mgおよび Caから選ばれる少なくとも 1種を 0. 03〜 0. 1fi*¾の範囲で添加して球状黒鉛とすることが好ましい。球状黒鉛組織の黒鉛は、基地鉄の中でしているために、熱伝導率への影響は小さい。 Mg や Caの含有量が 0. 03 ¾未満であると、炭素を十分に球状黒鉛化することができない。一方、 Mgや Caの含有量が 1. 0重量％を超えると、炭化物 (MgC₂、 Ca。₂ 等）を形成し、熱伝,か :昇してしまう。

Μηは纖の基礎成分であり、脱酸剤や耐食性向上成分として機能する。ただし、 Ηηの含有量が 1. 0重量％を超えると、炭化物 ((Fe, Mn)_n C等）を形成して熱伝導率を上昇させるため、 Hnの含有量は 1. 0S»¾以下とすることが好ましい。

スリーブ 6の構成材料として上述した Ni含有鉄基合金、より具体的には Ni含有球状黒鉛铸鉄を用いる場合には、図 4に示すように、スリープ 6の内壁面 6 cに度の表面処理層、例えばセラミック化層 1 3を形成することが好ましい。セラミック化層 1 3を形成するための表面処理法としては、窒化処理、ホウ化処理、織処理等が例示される。これらの表面処理法によれば、窒化物、ホウ化物、炭ィ匕物等を主とする高 ¾ ^のセラミック化層 1 3が得られる。高^^なセラミック化層 1 3は、スリーブ 6の耐摩耗性を向上させる。従って、スリーブ 6の内壁面 6 cとプランジャチップ 8との間のかじりや摩耗をより有効に防止することができる。また、セラミックィ匕層 1 3として存在する窒化物、ホウ化物、炭化物等によって、例えば A1溶湯に対する耐食性の向上効果も得ることができる。

上述したようなセラミック化層 1 3を形成する場合、 Ni含有 I ^合金に Cr、 W、 Mo等の窒化物、ホウ化物、炭化物等を形成しやすい元素を予め添加しておくことが好ましい。このような元素を予め添加しておくことによって、セラミック化層 1 3を厚く形成することができる。すなわち、窒化処理、ホウ化処理、浸炭処理等の表面処理によって、窒化物、ホウ化物、炭化物等をより深く形成することができる。ただし、表面部以外に炭化物等が生成すると熱伝酵が増大するため、 Cr、 W、 Mo等の元素の添加量は最小限、例えば 2S1¾以下とする。

図 5は、本発明の他の例によるダイキャストマシン用スリープの構造を示す断面図である。図 5において、 1 4は前述した HIS例と同様な低熱伝導性金属材料、例えばマルテンサイト相を出現させた金属組織を有する Ni含有鉄基合金からなる低熱伝導性スリ一プであり、この低熱伝導性スリーブ 1 4は注湯口 1 4 a を有している。低熱伝導性スリ一プ 1 4の内側には、同様に注湯口 1 5 aを設けた円筒管状のシリンダ 1 5が嵌め込まれている。シリンダ 1 5は、低熱伝導性スリーブ 1 4を構成する金属材料とは異種の耐摩耗性合金や耐食性合金からなるものである。これら低熱伝導性スリーブ 1 4およびシリンダ 1 5によって、 n m 造スリーブ 1 6が構成されている。

前述した Ni含有鉄基合金（さらには Ni含有球状黒鉛,）は、熱係数がェ具鋼等に近いため、低熱伝導性スリーブ 1 4の内側に耐摩耗性合金や耐食性合金、具体的には工具鋼等からなるシリンダ 1 5を嵌め込んで使用しても、使用時に熱等を招くことがない。この二造スリーブ 1 6は、外周部の低熱伝導性スリーブ 1 4で保温を受け持ち、その内側に嵌め込まれたシリンダ 1 5がプランジャチップ 8との摩耗を受け持つことになる。従って、より一層耐久性の向上を図ることか可能となる。

次に、上記実施例のスリーブおよびそれを用いたダイキャストマシンの具体例とその評価結果について述べる。

難例 1〜2、比較例〜 2、参考例 1〜2

表 1にそれぞれ成分を示す各铸造材を 100kgの高周波誘導電気炉で溶解し、フラン砂铸型を用いて、図 3に構造を示すスリーブそれぞれを铸造した。実施例 1 のスリーブは鐯造肉厚を 20匪とし、例 2のスリープは^^肉厚を 6腿とした。

例 1のスリーブの铸造後の冷却速度（〜423K) は 0.1K/sec、例 2のスリ一ブの錄造後の冷却速度（：〜 423K) は 1. 0K/secであった。表 1には上記各鐯造材の特性を併せて示す。

また、本発明との比較例として、従来材の SKD61工具鋼（^入れ材) (比較例 1) および表 1に成分を示す Ni含有量が少ない鐯造材（比較例 2) を用いて、それぞれ上記^ ϋ例と同一 5¾のスリーブを作製した。比較例 1および比較例 2のスリ一ブは铸造肉厚を 15靈とした。これらスリーブの铸造後の冷却速度 (-423Κ) は 0.3K/secであった。さらに参考例 1〜2として、表 1に成分を示すオーステナイト用铸造材を用いて、上記実施例と同一形状のスリープを作製した。参考例 1〜 2のスリ一ブは铸造肉厚を 20匪とした。参考例 1〜 2のスリ一プの錄造後の冷却速度（：〜 423K) は 0. 3K/secであったなお、表 1には比較例 1〜2および参考例 1〜 2の成分と特性を併せて示す。

*1 ： at 373 ， *2 ： ET〜573K 上記難例 1によるスリーブ（铸造品）から試験片を切り出し、その金属組織を顕纖（倍率: 200倍）にて観察した。この金属組織の顕纖写真を図 7に示す。図 7から明らかなように、球状黒鉛が晶出していると共に、面積比で約 90¾のマルテンサイト相を有する金属組織であることか認された。実施例 2によるスリーブ（鐯造品）についても、同様に金属組織を顕騰（倍率: 200倍）にて観察したところ、球状黒鉛が晶出していると共に、 ®¾比で約 20¾のマルテンサイト相を有する金属組織であることか'確認された。また、比較例 2によるスリープ（铸造品）についても、同様に金属組織を顕微鏡（倍率: 200倍）にて観察したところ、 ®¾比で約 30¾のマルテンサイト相を有していたが、残部はパ一ライト相であった。これは Ni含有量が少なすぎるためである。さらに、図 8に参考例 1によるスリープ（铸造品）の金属組織の顕 ¾ 写真（倍率: 200倍）を示す。図 8から明らかなように、参考例 1のスリープは、球状黒銪は晶出しているものの、マルテンサイト相は出現しておらず、ほぼ 100¾のオーステナイト相を有する金属組織であった。また、参考例 2のスリーブにおけるマルテンサイト相の面積比はおよそ 5¾であった。

上述した例 1〜 2、比較例 1〜 2および参考例 1〜 2による各スリーブを、図 1に示した 250tonダイキャストマシンにそれぞれ実装し、表 2に示す条件下でダイキャストテストを行った。ダイキャスト製品は、図 6に示す外径 D : 150讓 X 断面寸法 w： 10醫 X厚さ t :10mmのリング状製品とした。このようなリング状製品は、体積に対する表面積の比率が大きいため、溶湯の低下が激しく、湯じわの発生が特に問題となる製品である。さらに、各スリープの耐かじり性をスリ一ブ内壁の条痕の発^ ¾合から評価した。耐かじり性の評価は従来材の窒ィ入れ SKD61材と同等を^とした。

各スリープを用いたダイキャストテストの結果（製品歩留り）と耐かじり性の評価結果を表 3に併せて示す。

表 3に示すように、実施例 1および実施例 2によるスリーブによれば、ガスの巻き込みと^ の食われが少ない低速の射出速度の領域でも湯じわの発生が減り、な製品りが得られることが確認できた。また、熱膨張係数がプラテンやプランジャ材料の SKD61と同等であると共に、高硬度であるため、張によるやクリァランスの低下等の問題がなく、耐かじり性に優れていることが確認された。

これに対して、比較例 1によるスリーブを用いた場合には、熱伝導率が高いために湯じわが発生し、低い製品歩留りしか得られなかった。また、比較例 2によるスリーブを用いた場合についても、同様に熱伝導率かいために、低い製品歩留りしか得られなかった。一方、参考例 1〜2によるスリープは、熱伝導率が低いために当初の製品りは良好であったものの、低硬度であることに加えて、プラテンやプランジャ材料との熱膨張係数の差が大きいために、耐かじり性等の耐久性に劣り、実用上難点を有していた。

魏例 3〜7 - 表 4に成分組成、冷却速度、マルテンサイト相の面積率および各特性を示す各纖材料を用いて、難例 1と同一形状（ただし铸造肉厚は 15讓）のスリープをそれぞれ作製した。これら各スリーブを用いて、実施例 1と同一条件でダイキヤストマシンでの実装テストおよび耐久性試験を行つた。射出速度 1. 2m/sのときの製品歩留りおよび耐かじり性を表 4に併せて示す。また、図 9に実施例 4によるスリーブの金属組織の顕纖写真（倍率 :200倍）を示す。

表 4

*1 ： at 373K , %2： ET〜573K*1, *3 ：〜423K

難例 8

実施例 1と同一組成の低熱伝導性铸鉄でスリープを铸造し、所定寸法に口ェした後、図 4に示したように、スリーブ 6の内壁面 6 aにイオン窒化処理を行つて、セラミックイ匕層 1 3として窒化層を形成した。この窒化層は A1溶湯に濡れにくい窒化物を形成することによって、耐溶損性を向上させるものである。得られた窒ィは Hvl000〜1200の硬さを有し、深さ 5〜： L0/ mで形成されていた。窒化層形成前のスリープによるショット回数は、 A1溶湯への溶損およびプランジャとの摺動摩耗により 5千回〜 1万回が寿命であったが、この実施例のようにスリーブ 6の内壁面 6 aに窒化層を形成することによって、ショット回数を約 3 〜 4倍の 2〜 4万回に改善することができた。

餓例 9〜1 4

実施例 2〜 7と同"" 0成の低熱伝導性,材料でそれぞれスリ一プを作製し、所定寸法に a¾ Tした後、実施例 2および難例 4と同材料で作製した各スリ一ブには内壁面にホウィ匕処理を、また実施例 3、実施例 5、実施例 6および^ 例 7と同材料でした各スリ一ブには内壁面に窒化処理を行って、それぞれセラミック化層を形成した。これら Hi 例 9〜： L 4の各スリーブにおいても、セラミック化層を形成する以前に比べて、ショット回数を約 3〜 4倍に改善することができた。

例 1 5

図 5に示したように、難例 1と同一繊の低熱伝導性纖製スリーブ 1 4の内側に、円筒管状の SKD61製シリンダ 1 5を嵌め込んで、二造スリーブ 1 6 を作製した。この魏例の二重構造スリーブ 1 6は、外周部の低熱伝導性纖製スリーブ 1 1で保温を受け持ち、その内側に嵌め込まれた SKD61製シリンダ 1 5 がプランジャとの摩耗を受け持った構成である。この SKD61製シリンダ 1 5は窒化晓入れ理が施されている。また、低熱伝導性铸鉄製スリーブ 1 1の »§1係数は、 SKD61製シリンダ 1 5の張係数とほぼ同であるため、使用時に熱 ^^等を招くことはなかった。

この^ ½例の二造スリーブ 1 6によれば、ショット回数 2〜 3万回のスリーブ寿命が得られた。もちろん保温性の向上により、ダイキャスト製品の湯じわ等は良好に抑制できた。これらにより、総合的な歩留りは従来のスリープに比べて約 1.5倍の改善が見られた。

比較例 3

表 5に特性を示すサイアロンを用いて、例 2と同様の形状のスリ一ブを作製した。これを実施例 2と同じダイキャストマシンに糸！^み、スリーブ内に注湯する ADC12合金の溶湯温度を 943〜973Κに変化させてスリーブ寿命を調べた。その結果を表 6に示す c

表 5

表 6

表 6から明らかなように、溶湯が低くなるとサイアロンの寿命が急激に短くなることが分かる。この理由は、注湯される A1合金の温度が低くなると、スリ一ブ内壁の凝固層が多くなり、プランジャとの間でかじりが生じてスリープを損傷するためである。さらに、サイアロン製のスリープは、プランジャ等の周辺部品との赚張係数の差が大きいことから嵌合部に割れ等が発生し、信頼性に劣るものであった。

¾¾bの利用可能性

以上説明したように、本発明のダイキャストマシン用スリーブは、低熱伝導性を有すると共に信頼性等に優れる金属材料を用いているため、金属溶湯のスリーブ内での温度低下を防ぎ、ダイキャスト製品の品質向上とスリーブの信頼性向上を図ることができる。また、本発明のダイキャストマシンは、上述したようなスリーブを用いているために、良好な製品歩留りが得られると共に、装置の耐久性や信頼性を大幅に向上させることができる。従って、本発明のダイキャストマシン用スリーブおよびダイキャストマシンは、アルミ合金をはじめとする各種軽合金のダイキャスト製品を作製する際に有用である。

Claims

請求の範囲

1. ダイキャストマシンの注湯受けおよび加圧シリンダを兼ねるスリーブであつて、熱伝導率が 20W/m K以下の金属材料で構成されているダイキャストマシン用スリーブ。

2. 請求項 1記載のダイキャストマシン用スリーブにおいて、

前記金属材料は少なくとも Niを含有する鉄基合金からなり、かつ前記鉄基合金はマルテンサイト相またはマルテンサイト相とオーステナイト相との混合相を主とする金属を有する。

3. 請求項 2記載のダイキャストマシン用スリーブにおいて、

前記混合相は面積比で 10%以上のマルテンサイト相を有する。

4. 請求項 2記載のダイキャストマシン用スリープにおいて、

前記,合金は 7〜19重量 ¾ の Niを含有する。

5. 請求項 4記載のダイキャストマシン用スリーブにおいて、

前記合金は、さらに 3〜 8fi»¾の Siを含有する。

6. 請求項 5記載のダイキャストマシン用スリーブにおいて、

前記 I ^合金は、さらに 0. 3〜 2重量 ¾の Cと、 0. 03〜 0. 1重量 ¾の Mgおよび caから選ばれる少なくとも 1種と、 1. omm%以下の Hnとを含有する。

7. 請求項 6記載のダイキャストマシン用スリープにおいて、

前記合金は球^ 鉄である。

8. 請求項 1記載のダイキャストマシン用スリーブにおいて、

前記金属材料は、ビッカース硬度で Hv 300J1¾±の硬さを有する。

9. 請求項 8記載のダイキャストマシン用スリーブにおいて、

前記金属材料は、室温から 573Kの温度範囲において 11 X 10—⁶〜： 16 x 10^_6/Kの熱 51係数を有する。

10. 請求項 1記載のダイキャストマシン用スリーブにおいて、

前記金属材料は、 18 /m K以下の熱伝導率を有する。

11. 請求項 2記載のダイキャストマシン用スリープにおいて、

前記スリーブの内壁面の少なくとも一部に、高硬度の表面処理層が設けられている。

12. 請求項 11言己載のダイキャストマシン用スリ一プにおいて、

前記表面処理層はセラミック化層である。

13. 請求項 12記載のダイキャストマシン用スリープにおいて、

前記セラミック化層は、ホウ化物、窒化物および炭化物から選ばれる少なくとも 1種を主^として含有する。

14. 請求項 2記載のダイキャストマシン用スリーブにおいて、

前記スリ一ブの内側に、前記金属材料とは異種の耐食性合金あるいは耐摩耗性合金からなるシリンダが嵌め込まれている。

15. 固定^ と移動金型とを有する一対の^ と、

前記固定^に設けられたブッシュと、

前記ブッシュに接続さ注湯受けおよび加圧シリンダを兼ねるスリーブであつて、熱伝導率が 20W/m K以下の金属材料により構成されたスリーブと、前記スリーブ内に注湯された金属溶湯を前記一対の^ 内に圧力充填するブランジャと、

前記プランジャのと

を具備するダイキャストマシン。

16. 請求項 15記載のダイキャストマシンにおいて、

前記スリーブの構成材料である金属材料は、少なくとも Niを含有する!^合金からなり、かつ前記! ^合金はマルテンサイト相またはマルテンサイト相とォーステナイト相との混合相を主とする金属を有する。

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