WO2008088064A1 - 鋳造方法及びダイカストマシン - Google Patents

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WO2008088064A1
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vacuum
plunger
injection
molten metal
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Inventor
Masashi Uchida
Original Assignee
Ube Machinery Corporation, Ltd.
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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
    • B22D17/14Machines with evacuated die cavity
    • 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
    • B22D17/20Accessories: Details
    • B22D17/32Controlling equipment

Definitions

  • the present invention relates to a method for forging (die casting) an aluminum alloy or the like, and more particularly to a method for controlling the output time in a forging method using high vacuum.
  • the high vacuum forging (die casting) method using a high vacuum improves the quality of the manufactured forged product in the forging (die casting) method of a metal forging such as an aluminum alloy. . This is due to the reduction of air entrainment in the fabricated product by evacuating the mold cavity.
  • Figure 1 shows an example of a high-vacuum die casting machine 1 that uses high vacuum.
  • the structure of the die casting machine (forging apparatus) 1 is basically the same as that of the apparatus of FIG. 1 in the present invention, and will be described in detail in the description of the embodiment of the present invention. Now I will explain only what is necessary.
  • air injection into die-cast products can be prevented by creating a high vacuum inside the cavity 12 during injection molding. It is known that high-quality die-cast products can be molded, and that it is particularly effective for thin molded products.
  • molten metal 15 such as aluminum (AL) alloy supplied and stored in the blanker sleeve 6 is pressed by the plunger rod 4 (and the plunger tip 5) to form the molds 8, 9.
  • gas generally air
  • injection is performed while the cavity 1 2 is evacuated.
  • FIG. 4 shows an injection diagram (a) in injection molding by a conventional high vacuum die casting machine.
  • the injection speed is increased (5.0 m / s) to shorten the filling time.
  • Figure 4 shows the change in injection speed V (dotted line) and the change in metal pressure PM (solid line) with respect to the injection time (or a single inlet) in an example of conventional high vacuum injection molding (forging method). ing.
  • the plunger rod 4 first moves at a low speed (low speed injection stage).
  • the injection speed V is rapidly increased.
  • the plunger rod 4 is controlled so that the injection speed is 5.0 m / s (high-speed injection stage).
  • the metal pressure P M the molten metal pressure
  • the injection speed V decreases (pressure increase stage).
  • the metal pressure P M in the cavity 12 is controlled to be further increased, and the state in which the metal pressure is increased is maintained for a predetermined time (pressure maintaining stage).
  • the filling time t 1 2 (generally often defined in this way) and from the start of injection, The time until the end of the filling time (until the metal pressure reaches 90% of the final target pressure in the pressurization holding stage) is defined as the filling time t1.
  • the time from the start of injection to the start of injection speed rise is defined as the low-speed injection time t 1 1.
  • the forging speed is set at a low speed until the molten metal AL reaches the gate section, and the gate section is switched from the gate section to the high section.
  • Fig. 5 shows an example of forging (condition: molding) without shortening the filling time without evacuating the gas in the mold (vacuum suction) (increasing the injection speed to 5 m / s here)
  • the metal pressure is 35 MPa
  • injection speed is 5 m / s
  • the atmosphere is open
  • the filling time is 100 msec).
  • the nests are fine but scattered. By observing the shape of the nest, it can be judged as a gas nest.
  • FIG. 6 shows an example in which the mold is drawn at a high vacuum (5 k Pa), and the filling time is forged at the conventional time (injection speed 3mZ s) (Condition: metal pressure set at molding 3 5 MPa, At an injection speed of 3 mZ s, high vacuum, and filling time 1 45 msec), the gas entrapment seen in Fig. 5 is greatly improved and reduced, but another large shrinkage nest is observed.
  • Figure 7 is gold The mold was pulled with high vacuum (5 k Pa) and the filling time was shortened (the injection speed was also increased to 5 m / s).
  • Patent Document 1 which improves the quality of forged products by shortening the injection time
  • the injection sleeve is shortened to reduce the filling time, and the sleeve filling rate when filling molten metal
  • the low speed injection stroke is shortened, and as a result, the injection time is shortened.
  • the conventional ladle type hot water supply device cannot be used as a hot water supply device for pouring molten metal into the injection sleeve, and it becomes special (pipe type hot water supply), There are problems such as the possibility of an accident that the molten metal solidifies and adheres in the middle of the pipe. ⁇ 2008/050668
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 1 — 2 8 7 0 0 7 Disclosure of the Invention
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and in combination with high vacuum, the time from when the molten metal AL is supplied to the die casting machine until high-speed filling and pressurization, that is, the injection time is shortened.
  • the object of the present invention is to provide a forging method for obtaining a forged product of good quality and a die casting machine (forging device) for that purpose.
  • the forging method carried out by using a vacuum by the die casting machine (1) is that the molten metal (15) is applied to the plunger sleeve (6).
  • the plunger (3) is moved at a low speed to pump the molten metal (15), and after the low-speed injection stage, the plunger (3) is moved at a high speed to move the molten metal at a high injection speed.
  • (15) is discharged from the mold (8, 9) into the cavity (12), and the cavity (12) is exhausted through the open vacuum valve (13).
  • the high-speed injection stage is started when a predetermined vacuum pressure is reached in the vacuum suction stage.
  • the vacuum suction speed from the cavity (12) allows the molten metal (15) to reach a predetermined vacuum pressure before gated.
  • the speed is set.
  • the die casting machine (1) includes a vacuum sensor (14) and starts high-speed injection of the plunger (3).
  • the predetermined vacuum pressure is determined by the vacuum sensor (14).
  • the time from the start of vacuum suction until reaching a predetermined vacuum pressure is determined in advance, and the time determined by measuring in advance from the start of vacuum suction has elapsed. It is determined that the specified vacuum pressure has been reached at that time.
  • the forging method of the present invention measures the speed of the plunger (3), measures the stroke of the plunger (3), and determines the high-speed injection start position from the product of the plunger speed and the time. calculate. Then, it is determined that a predetermined vacuum pressure has been reached when the plunger (3) has moved to the high-speed injection star position.
  • a method for greatly reducing the injection time by reducing the low-speed injection time is provided.
  • the vacuum level of the cavity is detected by a vacuum sensor, a predetermined high vacuum level is achieved at an earlier stage than the conventional gate strike, and switching to high-speed injection enables low-speed injection time in the low-speed injection stage.
  • the injection time can be significantly shortened along with the shortening of the filling time, and the molten metal temperature is prevented from decreasing.
  • not only in the cavity but also in the plunger sleeve is already in a high vacuum state, so there is no gas entrainment, and a high quality forged product can be formed. Furthermore, it is possible to suppress the occurrence of seizure of the gate portion and heat cracks.
  • FIG. 1 is a partial schematic explanatory view of the vicinity of a mold of a high vacuum die casting machine 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows an example of an injection diagram (a) in the injection molding forging method using the high vacuum die casting machine of the present invention, and an explanatory diagram (b) in the vicinity of the mold gate and plunger sleeve in that case.
  • FIG. 3 is a drawing similar to FIG. 2 and shows another example of a radiation diagram (a) in the forging method of the present invention and an explanatory diagram in the vicinity of a mold gate and a plunger sleeve in that case (b) ).
  • Fig. 4 is the same drawing as Fig. 2 and Fig. 3, and shows an injection line diagram (a) in the conventional fabrication method and an explanatory diagram (b) in the vicinity of the mold gate and plunger sleeve in that case. Show.
  • Fig. 5 is a diagram showing an actual photograph of a cut section of an example of a forged product. As a forging condition, forging was performed by shortening only the filling time without exhausting the gas in the mold (vacuum suction). It is an example.
  • Fig. 6 is a diagram showing an actual photograph of a cross-section of another example of a forged product. As a forging condition, the mold was drawn in a high vacuum and the filling time was forged in the conventional time. .
  • Fig. 7 is a diagram showing an actual photograph of a cut section of yet another example of a forged product. As for forging conditions, the forging is performed by drawing the mold in a high vacuum and shortening the filling time.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial schematic explanatory view of the vicinity of the mold of the high vacuum die casting machine 1 of the form, but a general high vacuum die casting machine for light metals such as aluminum has basically the same configuration.
  • FIG. 1 partially shows a configuration related to the present invention of a die casting machine 1 for convenience of explanation, and a general high-vacuum die casting machine has already been explained in the explanation of conventional technology.
  • 2 and 3 are drawings similar to FIG. 4 of the conventional example, and are an injection line diagram (a) in the injection molding fabrication by the high vacuum die casting machine of the present invention, and an explanatory view in the vicinity of the mold gate and the plunger sleeve. (B).
  • FIG. 1 a configuration in the vicinity of a mold of a high-vacuum die casting machine 1 according to an embodiment of the present invention is schematically shown.
  • Figure 1 has already been explained in the description of the prior art, but here it will be explained in more detail.
  • the die-casting machine 1 shown in FIG. 1 is usually used to manufacture light metal products such as aluminum, and includes a mold apparatus and an injection cylinder (only part of which is shown).
  • a fixed mold 8 and a movable mold 9 are provided between a pair of opposed fixed platen 10 and movable platen 11, and the fixed mold 8 and the movable mold 9 are As shown in 1, a cavity (cavity) 1 2 is formed between them, and molten metal such as aluminum (hereinafter referred to as aluminum or AL) 1 5 is injected and filled into the cavity 1 2 and forged. A molded product is produced.
  • An injection cylinder is provided for injecting molten aluminum 15, a plunger plate 6 for storing molten aluminum 15 is provided on the stationary platen 10, and a plunger sleeve 6 is disposed on the stationary platen 1.
  • the injection cylinder is a hydraulic drive type or electric type or a combination of hydraulic and electric type in order to inject molten aluminum. It may be a bridge type.
  • the injection cylinder includes a cylinder (not shown) and a plunger (piston) 3.
  • a plunger rod 4 which is a part of the plunger 3, and a plunger tip 5 attached to the tip are shown.
  • Plunger 3 engages with plunger sleeve 6 at plunger tip 5 as shown in FIG.
  • the plunger tip 5 is fitted in the plunger sleeve 6, reciprocates in the plunger sleeve 6, and the molten aluminum 15 in the plunger sleeve 6 is pressed and pumped to inject the molten aluminum 15.
  • Such a die casting machine 1 uses the inertia force of the plunger rod 4 or the like to push the aluminum (AL) molten metal 15 stored in the plunger sleeve 6 with the plunger tip 5 to fix the fixed dies 8, 9 Inside cavity (cavity) 1 2 Injected into mold.
  • a passage 16 leading to the cavity 12 is provided in the upper part of the movable mold 9, and the passage (exhaust pipe) 16 has a vacuum valve 1 3 is installed.
  • the passage 16 may be extended from the movable mold 9 by piping.
  • a vacuum sensor 14 is provided for detecting and measuring the degree of vacuum of the cavity 12 and is generally a kind of pressure gauge.
  • the vacuum sensor 14 is branched from the pipe 17 and detects the degree of vacuum in the cavity 1 2, and a control device (not shown) 'Control opening and closing.
  • the vacuum sensor 14 may be arranged so that pressure is directly introduced from the capillaries 1 2 without passing through the vacuum valve 1 3, or a general pressure known to those skilled in the art. Different from the total T JP2008 / 050668
  • the vacuum valve 13 is open when the die-casting machine 1 starts operation, and has a structure in which the molten metal is filled in the capacities 12 and closed by the collision of the molten metal. To prevent the molten metal from entering.
  • the high vacuum forging method of the present invention is basically the same as the conventional high vacuum forging (die casting) method described with reference to FIG. 4 and is as follows. That is, first, after the molten metal 15 is filled in the plunger sleeve 6, the plunger rod 4 (that is, the plunger 3) is moved at a low speed without delay so that the temperature of the molten metal does not decrease (low-speed injection stage). At the same time, when the tip 5 closes the hot water supply opening, the vacuum opening / closing valve 1 8 is opened by a control device (not shown), and the cavity 1 2 is sucked through the vacuum valve 1 3 and the vacuum opening / closing valve 1 8 (vacuum suction).
  • Step) Press and pump the molten aluminum 15 to rapidly increase the injection speed V (that is, the speed of the plunger rod 4) at a predetermined timing (high-speed injection stage).
  • V the injection speed
  • the metal pressure PM molten metal pressure
  • the injection speed V decreases (boost stage).
  • the metal pressure PM in the cavity 13 is controlled so as to further increase, and this metal pressure is held at a preset pressure for a predetermined time (pressurization holding stage).
  • FIG. 2 shows an emission diagram (a) of the high vacuum fabrication method of the first embodiment of the present invention. (The outline of the emission diagram is the same as that in Fig. 4, which has already been explained, so avoid duplication).
  • the plunger 3 (plunger tip 5) is moved forward at a low speed until the hot water inlet is closed in the low speed injection stage.
  • Plunger tip 5 starts vacuum suction at the position where the hot water supply port is blocked, and the pressure in plunger sleeve 6 is reduced at the same time as in capacities 1 2 and the target vacuum level (for example, 5 k Pa) is reached. Is detected by the vacuum sensor 14, and at that time, the high-speed injection (stage) is started. This can expedite the process that has traditionally shifted to high-speed injection at the gate driving stage.
  • the gas air in this embodiment
  • the target vacuum degree for example, 5 k P a
  • the molten aluminum 15 is filled into the cavity 12 without lowering the temperature of the molten aluminum 15 in the plunger sleeve 6.
  • the time of each operation on the 670 t machine is described as in Figs. 3 and 4.
  • Figures 2, 3 and 4 are non-scale.
  • the injection speed V (dotted line) is set to 5.
  • FIG. 3 also shows an injection diagram (a) when the injection speed V is lowered from 5.0 m / s to 4.0 m / s, but even in this case, the low-speed injection time t 1 1 is 6 3 3 msec, filling time t 1 2 is 1 60 msec, injection time t 1 is 7 93 msec.
  • the stroke of the plunger (3) is detected by a stroke sensor (not shown). In this case, the vacuum sensor may not be provided.
  • the low-speed time in the low-speed injection stage can also be shortened.
  • the injection time can be shortened.
  • the injection time t 1 can be shortened without significantly increasing the injection speed in the high-speed injection stage, preventing the temperature of the molten metal from dropping, and good quality effects of the fabricated product (for example, as shown in Fig. 7). ) And seizure of the gate part, and the occurrence of problems such as heat cracks can be suppressed.
  • the first implementation In addition to the effects of this form, the following effects can be expected.

Abstract

高真空を利用する鋳造方法において、射出時間を短縮し、品質の良い、鋳造品を得る方法を提供する。 鋳造方法は、溶湯(15)がプランジャスリーブ(6)に給湯された後に、プランジャ(3)を低速で移動して溶湯を圧送する低速射出段階と、低速射出段階後に、プランジャを高速で移動して高速射出速度で溶湯を金型(8,9)内のキャビティ(12)に射出する高速射出段階と、真空バルブ(13)を介して排気してキャビティを真空にする真空吸引段階と、高速射出段階終了後に、溶湯を更に加圧して加圧状態で保持する加圧保持段階とを具備する。真空吸引段階は、プランジャチップ(5)が給湯口を塞いだ時点で真空吸収が開始され、キャビティ(12)内の真空度が目的の値に達した直後に高速射出段階へ移行する。

Description

铸造方法及びダイカス トマシン
関連出願に関する相互参照
本発明は、 2 0 0 7年 1月 1 7 日付けの特願 2 0 0 7 — 0 0 7 9 5 0の優先権に基づいて特許明請求しており、 それらの内容は、 本明 細書において参考文献として組み込まれ、 本願において継続する。 書
技術分野
本発明は、 アルミニウム合金等の鍀造 (ダイカス ト) 方法に係り 、 より特別には、 高真空を利用した铸造方法における 出時間短縮 制御方法に関する。
背景技術
アルミニウム合金等の金属の铸造品の铸造 (ダイカス ト) 方法に おいて、 高真空を利用する高真空铸造 (ダイカス ト) 方法により、 製品である铸造品の品質が向上することが知られている。 これは、 金型のキヤビティ を真空にすることで、 铸造品内への空気の巻き込 みが減少することによる。
図 1 に高真空を利用する高真空式ダイカス トマシン 1の一例を示 す。 ダイカス トマシン (铸造装置) 1の構成については、 本発明に おいても図 1の装置と基本的には同様な装置を使用するので、 本発 明の実施例の説明において詳しく説明するため、 ここでは必要なこ とだけ.について説明する。 高真空式ダイカス トマシンにおいては、 射出成形する際に、 キヤビティ 1 2内を高真空にすることにより、 ダイカスト製品内への空気の巻き込みを防止することができるので 、 高品質なダイカス ト製品を成形可能であり、 特には、 薄肉の成形 品に対して効果があることが知られている。
ダイカス トマシン 1 においては、 ブランジャスリーブ 6内に供給 されて貯められたアルミニウム (A L ) 合金等の溶湯 1 5を、 ブラ ンジャロッ ド 4 (及ぴプランジャチップ 5 ) により押圧して金型 8 , 9により形成されるキヤビティ 1 2内に射出して製品を成形する 。 この際、 キヤビティ 1 2から真空バルブ 1 3を介してガス (一般 には空気) を排出することにより、 キヤビティ 1 2を真空にしなが ら、 射出を実施する。
また、 高真空式铸造 (ダイカス ト) 法において、 充填時間を短縮 することにより、 製品の品質を改善できることが分っている (この 理由については後記する) 。 図 4に、 従来の高真空ダイカス トマシ ンによる射出成形における射出線図 ( a ) を示しており、 この場合 、 射出速度を上げて ( 5 . 0 m / s ) 充填時間を短縮している。 図 4は、 従来の高真空射出成形 (铸造法) の一例において、 射出時間 (又は、 ス 卜口一ク) に対する射出速度 V (点線) の変化及びメタ ル圧 P M (実線) の変化を示している。 高真空射出成形において、 溶湯 1 5が充填されると、 先ずプランジャロッ ド 4は、 低速で移動 する (低速射出段階) 。 溶湯 1 5がゲート 7 に達する (ゲート打'ち ) と、 射出速度 Vを急上昇させる。 図 4の場合、 射出速度 5 . 0 m / s となるように、 プランジャロッ ド 4は制御される (高速射出段 階) 。 キヤビティ 1 2内が溶湯 1 5により充填されると、 キヤビテ ィ 1 2内のメタル圧 P M (溶湯の圧力) が上昇して、 射出速度 Vは 低下する (昇圧段階) 。 その後、 キヤビティ 1 2内のメタル圧 P M を更に上昇させるように制御され、 このメタル圧が上昇した状態が 所定時間の間保持される (加圧保持段階) 。
図 4に示すように、 射出速度立上開始時から、 加圧保持段階にお いてメタル圧が最終目標の所定圧力の 9 0 %に達するまでの時間を 、 充填時間 t 1 2と定義し (一般的にも、 この様に定義されること が多い) 、 射出開始時から、 充填時間の終了時まで (加圧保持段階 においてメタル圧が最終目標の所定圧力の 9 0 %に達するまで) の 時間を、 充填時間 t 1と定義する。 また、 射出開始時から射出速度 立上開始時までの時間を、 低速射出時間 t 1 1と定義する。 ダイ力 ス ト铸造法の場合、 铸造の速度の設定方法は、 溶湯 ALがゲート部 にくるまで、 低速で、 ゲート部から高速に切り替える 「ゲート打ち J が主流になっている。 その理由は、 低速速度を早くすると (0. 3mZ s e cを超えると) スリーブ内の溶湯 A Lが波打ち、 ガスが 巻込まれ、 铸造品質が悪くなる等、 铸造品不良をひきおこすためで 、 従来において、 射出時間 t 1の短縮の場合も、 充填時間 t 1 2の みが短縮の対象になつており、 低速射出時間 t 1 1の短縮について は検討されていない。
ダイカス トマシンの铸造で溶湯 A Lの温度低下を少なくする充填 時間短縮铸造法は、 ダイカス ト铸造品の品質を向上させるのに効果 があることが判明してきている。 その説明のために、 例を図 5〜 7 に示す。 図 5は金型の中のガスの排気 (真空吸引) をせずに充填時 間をのみを短縮し (射出速度を、 ここでは 5 m/ sに上昇させる) 铸造した例 (条件 : 成形時の設定メタル圧 3 5 M P a、 射出速度 5 m/ s、 大気開放、 充填時間 1 0 0m s e c) で、 巣は微細にはな るが、 点在している。 巣の形状を観察するとガスの巻込み巣と判断 できる。 図 6は金型の中を高真空で引き ( 5 k P a) 、 充填時間は 従来の時間 (射出速度 3mZ s ) で铸造した例 (条件 : 成形時の設 定メタル圧 3 5 MP a、 射出速度 3mZ s、 高真空、 充填時間 1 4 5m s e c ) で、 図 5に見られるガスの巻込み巣は大幅に改善され 少なくなつているが、 別に大きなひけ巣が認められる。 図 7では金 型の中を高真空で引き ( 5 k P a ) 、 かつ充填時間を短縮した (射 出速度を、 やはり 5 m/ s に上昇させる) 鍀造 (条件 : 成形時の設 定メタル圧 3 5 MP a、 射出速度 5 m// s、 高真空、 充填時間 1 0 0 m s e c ) で、 ガスの巻込み巣も、 ひけ巣もなくなってきている 。 図 5〜 7により、 充填時間の短縮 (射出速度の上昇) により、 铸 造製品の品質が改善されることが分る。 この理由の 1つとして、 射 出成形時に、 金型、 従って溶湯の温度低下を回避して、 溶湯の良好 な流れを実現するため、 溶湯がキヤピティ内に充分行きわたり、 圧 力の伝達が良好になるためと考えられる。 図 7に示すように品質が 改善された結果、 更に、 熱処理ができること、 伸び値が大幅に改善 されること、 溶接ができること等の、 種々の効果が得られる。
その一方で、 射出速度を上昇させることによる充填時間の短縮に は限界があることが知られている。 即ち、 射出速度を早くすると溶 湯 A Lのゲート通過流速が早くなりすぎ摩擦熱が発生するため、 ゲ ート部付近の金型温度が上がり、 アルミ溶湯の金型との 「焼き付き J · 铸造品表面のクラック , 表面の剥がれ等の鍀造品不良をひきお こす。 また、 金型表面にヒートクラックがおこり、 著しく金型寿命 を縮める。
また、 射出時間を短縮して铸造製品の品質を向上する、 先行文献 (例えば、 特許文献 1参照) においては、 充填時間を短縮するため に、 射出スリーブを短く し、 溶湯充填時のスリーブ充填率を高くす るものであるが、 この場合、 低速射出ス トロークが短くなり、 結果 として射出時間が短くなる。 しかし、 射出スリーブを短くするため に、 射出スリーブへ溶湯を注ぐ給湯機として、 従来のラ ドル式給湯 装置を使用できず、 特殊になったり (パイプ式給湯機) 、 パイプ式 給湯機の場合、 パイプの途中で溶湯が凝固、 固着する事故が発生す る可能性がある等の、 問題が存在する。 · 2008/050668
〔特許文献 1〕 特開 2 0 0 1 — 2 8 7 0 0 7号 発明の開示
上述したように、 高真空式铸造方法では限界があり、 改善する必 要のある問題点が多く残っている。 本発明は、 上述した事情に鑑み なされたもので、 高真空との組み合わせで、 ダイカス 卜マシンへ溶 湯 ALが供給されてから、 高速充填 , 加圧されるまでの時間、 即ち 射出時間を短縮し、 品質の良い、 铸造品を得る錡造方法及びそのた めのダイカス トマシン (铸造装置) を提供することを目的とする。 本発明の第 1の形態では、 上述した目的を達成するために、 ダイ カス トマシン ( 1 ) により、 真空を利用して実施される铸造方法は 、 溶湯 ( 1 5 ) がプランジャスリーブ ( 6 ) に給湯された後に、 プ ランジャ ( 3 ) を低速で移動して溶湯 ( 1 5 ) を圧送する低速射出 段階と、 前記低速射出段階後に、 プランジャ ( 3 ) を高速で移動し て高速射出速度で溶湯 ( 1 5 ) を金型 ( 8, 9 ) 内のキヤビティ ( 1 2 ) に射出する高速射出段階と、 キヤビティ ( 1 2 ) から、 開状 態の真空バルブ ( 1 3 ) を介して排気してキヤビティ ( 1 2 ) を真 空にする真空吸引段階と、 高速射出段階終了後に、 溶湯を更に加圧 して加圧状態で保持する加圧保持段階とを具備する。 高速射出段階 は、 真空吸引段階において所定の真空圧力に到達した時点で開始さ れることを特徴とする。
本発明における好適な形態の方法においては、 真空吸引段階にお いて、 キヤビティ ( 1 2 ) からの真空吸引速度は、 溶湯 ( 1 5 ) が ゲート打ちする前に所定の真空圧力に到達可能にする、 速度に設定 される。 ·
本発明の別の形態において、 ダイカス トマシン ( 1 ) は真空セン サ ( 1 4) を具備しており、 プランジャ ( 3 ) の高速射出を開始す るタイミングを決める、 所定の真空圧力は、 真空センサ ( 1 4 ) に より検知される。
本発明の更に別の形態において、 真空吸引開始時点から所定の真 空圧力に達するまでの時間を予め計測して決定しておき、 真空吸引 開始時点からその予め計測して決定した時間が経過した時点で、 所 定の真空圧力に到達したと判断する。 このために、 本発明の鐯造方 法は、 プランジャ ( 3 ) の速度を計測し、 プランジャ ( 3 ) のス ト ロークを計測し、 プランジャの速度と前記時間の積から、 高速射出 スタート位置を算出する。 そして、 プランジャ ( 3 ) が高速射出ス ター卜位置に移動した時点において、 所定の真空圧力に到達したと 判断する。 "
上記の本発明の説明において、 カツコ () 内の記号又は数字は、 以下に示す実施の形態との対応を示すために添付される。 発明の効果
本発明によれば、 高真空法を利用した射出成形铸造方法において 、 低速射出時間を短縮することにより、 より大きく射出時間の短縮 をする方法を提供する。 具体的には、 キヤビティの真空度を真空セ ンサにより検出し、 従来のゲート打ちより早い段階で所定の高真空 度を達成して、 高速射出に切り替えることにより、 低速射出段階に おける低速射出時間を短縮できるので、 充填時間の短縮と合わせて 大幅な射出時間の短縮を可能とし、 溶湯温度の低下を防ぐ。 しかも 、 キヤビティ内だけではなく、 プランジャスリーブ内も既に高真空 状態になっているので、 ガスの巻込みも無く、 良質の铸造製品を成 形することができる。 更には、 ゲート部の焼きつき · ヒートクラッ ク等の発生をおさえることができる。
本発明は、 添付図と共に、 下記の本発明の好適な実施の形態の説 P2008/050668
明によって、 より十分に理解されても良レ 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の一実施の形態の高真空ダイカス トマシン 1の金 型付近の部分的図式的説明図である。
図 2は、 本発明の高真空ダイカス トマシンによる射出成形铸造方 法における射出線図 ( a ) の一例と、 その場合の金型ゲート及びプ ランジャスリーブ付近の説明図 (b ) とを示す。
図 3は、 図 2と同様な図面であり、 本発明の铸造方法における射 出線図 ( a ) の別の例と、 その場合の金型ゲート及びプランジャス リ一ブ付近の説明図 (b ) とを示す。
図 4は、 図 2及び図 3 と同様な図面であり、 従来例の铸造方法に おける射出線図 ( a ) と、 その場合の金型ゲート及びプランジャス リーブ付近の説明図 (b ) とを示す。
図 5は、 铸造製品の例の切断断面の実際の写真を示す図であり、 铸造条件として、 金型の中のガスの排気 (真空吸引) をせずに充填 時間のみを短縮し鍀造した例である。
図 6は、 铸造製品の別の例の切断断面の実際の写真を示す図であ り、 铸造条件として、 金型の中を高真空で引き、 充填時間は従来の 時間で铸造した例である。
図 7は、 铸造製品の更に別の例の切断断面の実際の写真を示す図 であり、 鍀造条件として、 金型の中を高真空で引き、 かつ充填時間 を短縮した踌造である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面に基づいて本発明の一実施の形態の 空ダイカス卜 マシン (铸造装置) 1 を詳細に説明する。 図 1は 本発明の一実施 の形態の高真空ダイカス トマシン 1の金型付近の部分的図式的説明 図であるが、 一般的なアルミ等の軽金属用高真空ダイカストマシン も基本的に同様な構成を有する。 図 1は、 説明の便宜上、 ダイカス 卜マシン 1の本発明に関係する構成を部分的に示しており、 従来技 術の説明においても一般的な高真空ダイカス トマシンについて既に 説明した。 図 2及び 3は、 従来例の図 4と同様な図面であり、 本発 明の高真空ダイカス トマシンによる射出成形铸造における射出線図 ( a ) と、 金型のゲート及びプランジャスリーブ付近の説明図 (b ) とを示す。
まず図 1 を参照すると、 本発明の一実施の形態の高真空ダイカス トマシン 1の金型付近の構成が図式的に示されている。 図 1 につい ては、 従来技術の説明で既に説明したが、 ここでは、 より詳しく説 明する。 図 1のダイカス トマシン 1は通常、 アルミ等の軽金属の製 品の鍀造に使用され、 金型装置と、 射出シリ ンダ (その一部のみが 図示される) とを具備する。 金型装置においては、 対向する一対の 固定プラテン 1 0 と可動プラテン 1 1 との間に固定金型 8 と可動金 型 9が設けられており、 固定金型 8 と可動金型 9は、 図 1 に示すご とく係合することにより、 その間にキヤビティ (空洞) 1 2を形成 し、 キヤピティ 1 2にアルミニウム (以下、 アルミ又は A Lと表示 する) 等の溶湯 1 5が射出 · 充填されて铸造成形品が製造される。 アルミ溶湯 1 5を射出するために、 射出シリンダが設けられており 、 固定プラテン 1 0にはアルミ溶湯 1 5が貯められるプランジャス リーブ 6が設けられており、 プランジャスリーブ 6は、 固定プラテ ン 1 0及び固定金型 8 を貫通して、 キヤビティ 1 2に流体連絡する 本実施の形態において、 射出シリンダは、 アルミ溶湯を射出する ために、 油圧駆動式又は電動式又は油圧と電動を組み合わせたハイ ブリ ツ ド式であって良い。 射出シリンダは、 シリンダ (図示されな い) とプランジャ (ピス トン) 3 とを具備する。 図 1 において、 プ ランジャ 3の一部分である、 プランジャロッ ド 4と、 その先に取り 付けられたプランジャチップ 5 とが示される。 プランジャ 3は、 プ ランジャチップ 5において、 図 1に示すように、 プランジャスリ一 ブ 6に係合する。 プランジャチップ 5は、 プランジャスリーブ 6内 に嵌合し、 プランジャスリーブ 6内で往復動して、 プランジャスリ —ブ 6内のアルミ溶湯 1 5を押圧 · 圧送することによりアルミ溶湯 1 5を射出する。 この様な、 ダイカス トマシン 1は、 プランジャロ ッ ド 4等の慣性力を利用して、 プランジャスリーブ 6に貯められた アルミ ( A L ) 溶湯 1 5をプランジャチップ 5で押して、 固定金型 8, 9内のキヤビティ (空洞) 1 2に射出して铸造成形する。
高真空铸造方法の場合は従来例で既に説明したように、 プランジ ャ 3 を駆動して射出する際に、 キヤビティ 1 2から真空バルブ 1 3 及び真空開閉バルブ 1 8 を介してガス (一般的に空気) を排出して キヤビティ 1 2を真空にしながら、 射出を実施する。 従って、 本実 施の形態においては図 1 に示すように、 可動金型 9の上部にキヤビ ティ 1 2に通じる通路 1 6が設けられ、 その通路. (排気管路) 1 6 に真空バルブ 1 3が設置される。 通路 1 6は、 配管により、 可動金 型 9から延長されても良い。 また、 キヤビティ 1 2の真空度を検知' 、 計測するためであって一般的には圧力計の一種である、 真空セン サ 1 4が具備される。 図 1 に示す本実施の形態においては、 真空セ ンサ 1 4は、 配管 1 7から分岐して、 キヤビティ 1 2内の真空度を 検知して、 図示されない制御装置により、 真空開閉バルブ 1 8の'開 閉を制御する。 これとは別に、 真空センサ 1 4は、 真空バルブ 1 3 を介さず、 キヤピティ 1 2から直接的に圧力が導入されるように設 けられても良く、 あるいは当業者に既知な一般的な圧力計とは異な T JP2008/050668
るタイプのセンサであっても良い。 また、 真空バルブ 1 3は、 ダイ カストマシン 1の運転開始時に開状態であり、 キヤピティ 1 2内に 溶湯が充填され、 溶湯の衝突で閉じる構造を有しており、 図示しな い真空吸引装置への溶湯侵入を防止するようになつている。
次の本発明の铸造方法の作動について説明する。
本発明の高真空铸造方法は基本的に、 図 4を使用して説明した従 来例の高真空铸造 (ダイカスト) 方法と同様であり、 以下のような ものである。 即ち、 先ず、 溶湯 1 5をプランジャスリーブ 6内に充 填した後、 溶湯の温度が低下しないように遅滞なく、 プランジャロ ッ ド 4 (即ち、 プランジャ 3 ) を低速で移動する (低速射出段階) と共に、 チップ 5が給湯口を塞いだ時点で真空開閉バルブ 1 8 を図 示されない制御装置により開き、 キヤビティ 1 2を真空バルブ 1 3 と真空開閉バルブ 1 8 とを介して真空吸引し (真空吸引段階) 、 ァ ルミ溶湯 1 5を押圧 , 圧送し、 所定のタイミングで、 射出速度 V ( 即ち、 プランジャロッ ド 4の速度) を急上昇させる (高速射出段階 ) 。 その後、 真空バルブ 1 3が溶湯の衝突で閉じられると共に、 キ ャビティ 1 2内が溶湯 1 5により充填されると、 キヤビティ 1 2内 のメタル圧 P M (溶湯の圧力) が上昇して、 射出速度 Vは低下する (昇圧段階) 。 その後、 キヤビティ 1 3内のメタル圧 P Mが更に上 昇するように制御され、 このメタル圧が予め設定された圧力で所定 時間の間保持される (加圧保持段階) 。
上記の手順において、 従来例では、 射出速度を上昇して、 充填時 間を短縮したが、 射出速度を上昇するには限界があるので、 本発明 の高真空铸造方法 (ダイカス ト方法) の第 1 の実施の形態において は、 低速射出段階の低速時間 t 1 1 (図 2参照) を短縮し、 その結 果、 より大きく射出時間 t 1 を短縮する方法を提供する。 図 2に本 発明の第 1 の実施の形態の高真空铸造方法の射出線図 ( a ) を示し ている (射出線図の概要については、 既に説明した、 図 4と同様で あるので、 重複を避け省略する) 。 図 2において、 プランジャスリ —プ 6に AL溶湯 1 5を給湯後、 低速射出段階において、 給湯口を 塞ぐまでは、 プランジャ 3 (プランジャチップ 5 ) を低速前進させ る。 プランジャチップ 5が、 給湯口をふさいだ位置で真空吸引を開 始し、 キヤピティ 1 2内と同時に、 プランジャスリーブ 6内を減圧 し、 目標の真空度 (例えば、 5 k P a) に達したことを、 真空度セ ンサ 1 4で感知し、 その時点で高速射出 (段階) に移行する。 これ により、 従来ゲート打ち段階で高速射出に移行していた工程を早め ることができる。 この際、 プランジャ 3の低速の前進速度に比べて 、 十分な速さでガス (本実施の形態では空気) を排出すれば、 ゲ一 ト打ちより十分に前に目標の真空度 (例えば、 5 k P a) に達し、 髙速射出に移行できる。 従って、 プランジャスリーブ 6内のアルミ 溶湯 1 5の温度を低下させることなく、 アルミ溶湯 1 5がキヤビテ ィ 1 2内へ充填される。
図.2の本実施の形態の射出線図を参照すると、 本実施の形態の効 果を数値で示すため、 図 3及び 4と同様に、 6 7 0 t機での各動作 の時間を記載している (図 2, 3, 4共にノンスケールである) 。 低速射出段階の低速 (射出) 時間 t 1 1 については、 図 4の従来例 の低速 (射出) 時間の 1 1 0 3 m s e c に対して、 図 2では t 1 1 = 7 7 2 m s e c と大幅に射出時間を短縮出来ることが分る。 図 2 では、 射出速度 V (点線) が 5. O m/ s に設定されるので、 充填 時間 t 1 2は 1 3 9 m sであり、 これにより (つ 全体の射出時間 t 1 は 7 7 2 m s e c となる。 図 3はさらに、 射出速度 Vを 5. 0 m/ sから 4. 0 m/ s に下げた場合の射出線図 ( a ) を示すが、 この 場合においても、 低速射出時間 t 1 1が 6 3 3 m s e cで充填時間 t 1 2が 1 6 0 m s e cで射出時間 t 1は 7 9 3 m s e c となる。 このように図 2及び 3に示す場合において、 全体の射出時間 t 1は 、 図 4の t 1 = 1 1 0 3 m s e c と比較し大幅に短縮されている。 本発明の第 2の実施の形態では、 上記第 1の実施の形態において 、 高速射出への切換を、 第 1の実施の形態の方法とは異なった方法 で実施する。 即ち、 真空度が目的の数値 (例えば 5 k P a) に達成 する時間がわかっている場合、 その時間 (例えば 0. 3 s e c ) と 低速速度 (例えば、 0. 3 m/ s e c ) との積で算出される所定の ス トローク (例えば、 0. 3 X 3 0 0 mmZ s e c = 9 0 mm) 進 んだ位置で高速射出段階に移行するように制御する。 プランジャ ( 3 ) のス トロークは、 図示されないス トロークセンサにより検知さ れる。 この場合、 真空センサは具備されなくても良い。
次に上記実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の第 1の実施の形態の高真空鍀造方法により以下の効果が 期待できる。
• 真空度を真空センサにより検出し、 従来のゲート打ちより早い段 階で高速射出段階に切り替えることにより、 低速射出段階における 低速時間も短縮することができるので、 充填時間の短縮と合わせて 大幅な射出時間の短縮が可能となる。
• しかも、 キヤビティ内だけではなく、 プランジャスリーブ内も既 に高真空状態になっているので、 ガスの巻込みも無く、 良質の铸造 製品を成形することができる。
• 高速射出段階における射出速度をさほど上げなくても、 射出時間 t 1 を短縮することができ、 溶湯温度の低下を防ぎ、 鍀造製品の良 好な品質効果 (例えば、 図 7に示すような) を得ることができ、 か つ、 ゲート部の焼きつき ' ヒートクラック等の問題の発生をおさえ ることができる。
本発明の第 2の実施の形態の高真空铸造方法により、 第 1の実施 の形態の効果に加えて、 以下の効果が期待できる。
' 上記第 1の実施の形態と同様な効果を得ると共に、 真空センサを 具備する必要がない。
また、 上記において記載した、 あるいは添付図面に示した実施の 形態において示される、 物理量、 即ち、 圧力、 速度、 時間、 距離等 は、 単に説明を分かり易くするために例として示されたものであり 、 本発明は、 これらに限定されるものではなく、 任意の物理量で使 用されて良い。
上記の実施の形態は本発明の例であり、 本発明は、 該実施の形態 により制限されるものではなく、 請求項に記載される事項によって のみ規定されており、 上記以外の実施の形態も実施可能である。 本発明は、 説明の目的で選択された特定の実施の形態を参照する ことにより説明されたが、 本発明の基本的な思想及び範囲から逸脱 することなく、 多数の修正形態が、 実施可能であることは当業者に とって明白である。

Claims

請 求 の 範 囲
1. ダイカス トマシン ( 1 ) により、 真空を利用して実施される 鍀造方法において、 この鍀造方法は、
溶湯 ( 1 5 ) がプランジャスリーブ ( 6 ) に給湯された後に、 プ ランジャ ( 3 ) を低速で移動して溶湯 ( 1 5 ) を圧送する低速射出 段階と、
前記低速射出段階後に、 プランジャ ( 3 ) を高速で移動して高速 射出速度で溶湯 ( 1 5 ) を金型 ( 8, 9 ) 内のキヤピティ ( 1 2 ) に射出する高速射出段階と、
前記キヤビティ ( 1 2 ) から、 開状態の真空バルブ ( 1 3 ) を介 して排気して前記キヤビティ ( 1 2 ) を真空にする真空吸引段階と 前記高速射出段階終了後に、 溶湯を更に加圧して加圧状態で保持 する加圧保持段階と、
を具備しており、
前記高速射出段階は、 前記真空吸引段階において所定の真空圧力 に到達した時点で開始されることを特徴とする铸造方法。
2. 前記ダイカス 卜マシン ( 1 ) は真空センサ ( 1 4 ) を具備し ており、 前記プランジャ ( 3 ) の高速射出を開始するタイミングを 決める、 前記所定の真空圧力は、 前記真空センサ ( 1 4) により検 知されることを特徴とする請求項 1 に記載の铸造方法。
3. 真空吸引開始時点から所定の真空圧力に達するまでの時間を 予め計測して決定しておき、 前記真空吸引開始時点からその予め計 測して決定した時間が経過した時点で、 前記所定の真空圧力に到達 したと判断することを特徴とする請求項 1に記載の铸造方法。
4. 前記プランジャ ( 3 ) の速度を計測する段階と、 前記プランジャ ( 3 ) のストロークを計測する段階と、
前記プランジャの速度と前記予め計測して決定した時間との積か ら、 高速射出ス夕一卜位置を算出する段階と、 を更に具備しており 前記プランジャ ( 3 ) が前記高速射出スター卜位置に移動した時 点において、 前記所定の真空圧力に到達したと判断することを特徴 とする請求項 3 に記載の鍀造方法。
5. 前記真空吸引段階において、 前記キヤビティ ( 1 2 ) からの 真空吸引速度は、 前記溶湯 ( 1 5 ) がゲート打ちする前に前記所定 の真空圧力に到達可^にする、 速度に設定されることを特徴とする 請求項 1から 4のいずれか一項に記載の铸造方法。
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