(57)【要約】【課題】成形型内部へのスケールの流入を大幅に低減でき、しかも生産効率の高い射出成形方法を提供する。【解決手段】射出成形方法は、ビレット生成工程と、表層除去工程と、成形工程と含む。ビレット生成工程では、半溶融状態の鋳鉄のビレットＣを生成する。表層除去工程では、半溶融状態のビレットＣの表層Ｃ１のうち上部表層を含む表層Ｃ２の一部を除去する。成形工程は、表層Ｃ２の一部が除去されたビレットＣをダイキャスト成形装置１に投入して射出成形する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半溶融状態の鋳鉄のビレット（Ｃ）を生成するビレット生成工程と、
半溶融状態の前記ビレット（Ｃ）の表層（Ｃ１）のうち上部表層を含む表層の一部（Ｃ２）を除去する表層除去工程と、
前記表層の一部（Ｃ２）が除去されたビレット（Ｃ）をダイキャスト成形装置（１）に投入して射出成形する成形工程と
含む射出成形方法。
【請求項２】
前記表層除去工程では、前記ビレット（Ｃ）の表層の一部を切削することによって除去する、
請求項１に記載の射出成形方法。
【請求項３】
前記ダイキャスト成形装置（１）の成形型（２）には、半溶融状態の前記ビレット（Ｃ）の表層に生じる酸化被膜（Ｍ）の一部を捕捉するスケールトラップ部分（５５）に対応する凹部を有しており、
前記成形工程では、半溶融状態の前記ビレット（Ｃ）を成形型の内部に射出する際に、前記スケールトラップ部分（５５）により、前記酸化被膜（Ｍ）を捕捉する、
請求項１または２に記載の射出成形方法。
【請求項４】
前記成形工程では、半溶融状態の前記ビレット（Ｃ）を成形型の内部に射出する際に、前記ビレット（Ｃ）を略水平に押し出し、そして、半溶融状態の鋳鉄を前記成形型（２）の内部を上方へ流れるようにする、
請求項１から３のいずれかに記載の射出成形方法。
【請求項５】
前記表層除去工程では、前記成形型（２）の内部を上方へ半溶融状態の鋳鉄が流れる部分に対応するランナー（５４）の幅以上の幅を、前記ビレット（Ｃ）の上部表層を切削する、
請求項４に記載の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半溶融状態の鋳鉄のビレットを用いた射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、チクソダイキャスティング（半溶融成形）において、鋳鉄材料からなる円柱状のビレットとよばれる素材を高周波加熱などにより半溶融状態になるまで加熱し、半溶融状態のビレットを用いて射出成形することが行われている。
【０００３】
ここで、加熱後のビレット表面には、スケールとよばれる酸化皮膜が形成されている（ここで言うスケールは射出成形時のビレット加熱時に発生するものや、金型内流入時に発生するものではなく、ビレットそのものを連続鋳造するときに発生する酸化被膜を言う。以下同じ）。そのため、射出成形時には、これらのスケールが成形型内部の成形品に対応する空間にまで流入するおそれがあり、それにより成形品の内部欠陥を形成するおそれがある。
【０００４】
そこで、このような成形品の内部欠陥をなくすため、射出成形を行う際にスケールの流入を防止する必要がある。
【０００５】
従来のスケール対策として、例えば、特許文献１（特許第３６８６４１２公報）に記載の成形装置では、成形装置の成形型内にスケール除去用のゲート部品を設けられている。このゲート部品により、半溶融状態のビレットを成形型内部に押し込める際に、ビレット表面のスケールをゲート部品によって剥離し、ビレット中央の溶融金属からなる素材だけが成形型内部に入るようにして、スケール除去を行っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１に記載のゲート部品は、インサート金型にする必要があるため、成形時には、その都度ゲート部品の挿入が必要となりサイクルタイムの増加による生産効率の低下が生じるという問題がある。
【０００７】
しかも、ゲート部品の設置箇所は、高熱の溶融金属である素材の流入部であり、成形条件上、温度、圧力共に最も過酷な場所となる。そのため、ゲート部品の損傷が激しく、部品寿命が短いという問題がある。
【０００８】
さらに、ゲート部品が射出成形ごとに必要となるため、数量の確保が必要となる。また、複数回の使用を考えると製品からの取り外しが必要となる。そのため、工数、部品費用の増加となる。
【０００９】
本発明の課題は、成形型内部へのスケールの流入を大幅に低減でき、しかも生産効率の高い射出成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１発明の射出成形方法は、ビレット生成工程と、表層除去工程と、成形工程を含む。
ビレット生成工程では、半溶融状態の鋳鉄のビレットを生成する。表層除去工程では、半溶融状態のビレットの表層のうち上部表層を含む表層の一部を除去する。成形工程は、表層の一部が除去されたビレットをダイキャスト成形装置に投入して射出成形する。
【００１１】
ここでは、射出成形前の表層除去工程において、あらかじめ半溶融状態のビレットの表層のうち上部表層を含む表層の一部を除去するので、射出成形時に成形型内部へのスケールの流入を大幅に低減でき、スケールが成形品へ流入することを大幅に低減できる。しかも、従来の射出成形法のように、スケール除去用のゲート部品が不要になり、生産効率が向上する。
【００１２】
第２発明の射出成形方法は、第１発明の射出成形方法であって、表層除去工程では、ビレットの表層の一部を切削することによって除去する。
【００１３】
ここでは、表層除去工程において、ビレットの表層の一部を切削することによって除去するので、迅速かつ確実に所定の幅のスケールを除去することが可能である。
【００１４】
第３発明の射出成形方法は、第１発明または第２発明の射出成形方法であって、ダイキャスト成形装置の成形型には、半溶融状態のビレットの表層に生じる酸化被膜の一部を捕捉するスケールトラップ部分に対応する凹部を有している。成形工程では、半溶融状態のビレットを成形型の内部に射出する際に、スケールトラップ部分により、酸化被膜を捕捉する。
【００１５】
ここでは、半溶融状態のビレットを成形型の内部に射出する際に、スケールトラップ部分により、酸化被膜を捕捉するので、半溶融状態のビレットの表層のうち上部表層のスケールをあらかじめ切削除去し、その後、射出成形の際に形成されるスケールトラップ部分により、残りのスケールを捕捉できるので、成形品へのスケールの流入量は大幅に低減し、鋳造製品の品質が大幅に向上する。
【００１６】
第４発明の射出成形方法は、第１発明から第３発明のいずれかの射出成形方法であって、成形工程では、半溶融状態のビレットを成形型の内部に射出する際に、ビレットを略水平に押し出し、そして、半溶融状態の鋳鉄を成形型の内部を上方へ流れるようにする。
【００１７】
ここでは、成形工程では、半溶融状態のビレットを成形型の内部に射出する際に、ビレットを略水平に押し出し、そして、半溶融状態の鋳鉄を成形型の内部を上方へ流れるようにしており、このような流路においても、射出成形前にあらかじめ半溶融状態のビレットの上部表層の一部を切削除去することにより、上部表層のスケールが成形型内部に入り、成形品に流入する量を大幅に低減することが可能である。
【００１８】
第５発明の射出成形方法は、第４発明の射出成形方法であって、表層除去工程では、成形型の内部を上方へ半溶融状態の鋳鉄が流れる部分に対応するランナーの幅以上の幅を、ビレットの上部表層を切削する。
【００１９】
ここでは、表層除去工程では、成形型の内部を上方へ半溶融状態の鋳鉄が流れる部分に対応するランナーの幅以上の幅をビレットの上部表層を切削するので、ランナーを通って半溶融状態のビレットの上部表層のスケールが成形品へ流入する量を大幅に低減できる。
【発明の効果】
【００２０】
第１発明によれば、成形型内部へのスケールの流入を大幅に低減でき、スケールが成形品へ流入することを大幅に低減できる。しかも、従来の射出成形法のように、スケール除去用のゲート部品が不要になり、生産効率が向上する。
【００２１】
第２発明によれば、迅速かつ確実に所定の幅のスケールを除去することが可能である。
【００２２】
第３発明によれば、成形品へのスケールの流入量は大幅に低減し、鋳造製品の品質が大幅に向上する。
【００２３】
第４発明によれば、半溶融状態の鋳鉄を成形型の内部を上方へ流れる流路においても、射出成形前にあらかじめ半溶融状態のビレットの上部表層の一部を切削除去することにより、上部表層のスケールが成形型内部に入り、成形品に流入する量を大幅に低減することが可能である。
【００２４】
第５発明によれば、ランナーを通って半溶融状態のビレットの上部表層のスケールが成形品へ流入する量を大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係わる射出成形方法に用いられるダイキャスト成形装置の縦断面図。
【図２】図１の射出成形方法によって製造される可動スクロールの正面やや下方から見た斜視図。
【図３】図１の射出成形方法によって製造される可動スクロールの側面やや前方から見た斜視図。
【図４】（ａ）は、図１のビレットの上部表層の一部を水平に切削除去する部分を示す斜視図であり、（ｂ）は、図１のビレットの上部表層の一部を円弧状に切削除去する部分を示す斜視図。
【図５】図１のビレットの上部表層の一部を内丸型の曲線フライスを用いて円弧状に切削除去する途中の状態を示す斜視説明図。
【図６】加工幅のランナー幅との比に対するスケール流入量の相関関係を示すグラフ。
【図７】成形直後のスクロール部材を透過することによりその内部のスケールの分布を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
つぎに本発明の射出成形方法の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００２７】
〔実施形態〕
＜ダイキャスト成型装置１の構成＞
図１に示されるダイキャスト成型装置１（以下、成型装置１という）は、鉄系部品のチクソダイキャスティングを行う射出成形装置である。この成型装置１は、鉄系部品として、例えば、スクロール圧縮機の可動スクロール、すなわち、図２〜３に示されるように、渦巻状のラップ５１、ラップ５１の根元側に形成された板状の鏡板５２、および鏡板５２におけるラップ５１の反対側に形成された円柱状のボス５３を有するスクロール部材５０を成形する。なお、符号５４はランナー、５５はスケールトラップ部分を示す。
【００２８】
成型装置１は、鉄系部品であるスクロール部材５０をダイキャスト成形するためのダイキャスト成形型２（以下、成形型２という）と、渦巻き用押出ピン３と、材料充填機構６と、押出ピン駆動機構７と、可動型駆動ステージ８とを備えている。
【００２９】
この成型装置１では、鋳鉄材料のビレットを高温加熱することにより得られる半溶融あるいは半凝固状態になった半溶融ビレットＣを、材料充填機構６によって成形型２内部に圧力をかけて充填することにより、スクロール部材５０をダイキャスト成形することが可能である。
【００３０】
スクロール部材５０を成形した後には、成形型２を構成する一方の可動型１１は、可動型駆動ステージ８上をスライドして他方の固定型１２から引き離される。更にスライド中子５が紙面垂直方向にスライドした後、渦巻き用押出ピン３およびその他の押出ピン９が可動型１１内部に押出ピン駆動機構７によって押し込まれることにより、可動型１１内部からスクロール部材５０を取り出すことができる。
【００３１】
＜成形直後のスクロール部材５０の説明＞
ここで、図２〜３に示されるように、成形直後のスクロール部材５０は、渦巻き状のラップ５１、板状の鏡板５２、および円柱状のボス５３を有している。さらに、ボス５３には、ランナー５４およびスケールトラップ部分５５が一体につながっている。なお、その後の切削加工により、ランナー５４およびスケールトラップ部分５５は、ボス５３から切り離される。
【００３２】
＜ダイキャスト成形法の説明＞
つぎに、本発明の射出成形方法の実施形態としてスクロール部材５０のダイキャスト成形方法について順に説明する。
【００３３】
［ビレット生成工程］
まず、鋳鉄材料からなる円柱状のビレットを、高周波加熱により千数百度まで加熱し、半溶融状態の鋳鉄のビレットである半溶融ビレットＣを生成する（ビレット生成工程）。
【００３４】
ここで、図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、加熱後の半溶融ビレットＣは、高周波加熱炉から取り出されたときに、外気に触れて外部に露出する半溶融状態の半溶融ビレットＣの表層Ｃ１には、酸化被膜からなるスケールＭが形成される。
【００３５】
［表層除去工程］
そこで、次の工程として、射出成形を行う前に、あらかじめスケールＭが覆う半溶融ビレットＣの上部表層を含む表層Ｃの一部を除去する（表層除去工程）。
【００３６】
具体的には、図４（ａ）に示されるように、千数百度まで加熱された半溶融ビレットＣの外部に露出する表層Ｃ１のうち、所定の幅Ｗの除去部分Ｃ２を部分的に切削することによって除去する。
【００３７】
図４（ａ）に示されるように、切削面Ｐ１が平坦な場合には、通常の平フライスを用いて所定の幅Ｗだけ切削する。
【００３８】
一方、  図４（ｂ）に示されるように、切削面Ｐ２が円弧状の場合には、図５に示されるような内丸型の曲線フライスＦを用いて所定の幅Ｗだけ切削すればよい。この場合、図４（ａ）のように平坦に切削する場合と比較して、表層Ｃ１から一定の深さでスケールＭを除去することができ、材料の無駄が少なく、切削作業の時間短縮を可能にしている。
【００３９】
この表層除去工程では、図４（ａ）、（ｂ）のいずれの切削加工の場合においても、切削幅Ｗとして、成形型２の内部を上方へ半溶融状態の鋳鉄が流れる部分に対応するランナー５４の幅以上の幅を、半溶融ビレットＣの上部表層である除去部分Ｃ２を切削する。これにより、半溶融ビレットＣの上部表層のスケールＭが除去されずに、ランナー５４を通って、成形品であるスクロール部材５０への流入を低減できる。しかも、従来のように、スケール除去用のゲート部品が不要になる。
【００４０】
ここで、図６のグラフに示されるように、スケールＭが切削加工により除去される幅Ｗ（加工幅）のランナー５４の幅との比は、加工幅Ｗのランナー５４の幅との比が１以上であれば、成形品であるスクロール部材５０への流入が許容される許容スケール量を下回るので、スケールＭが切削加工により除去される幅Ｗは、ランナー５４の幅以上が好ましいことがわかる。
【００４１】
以上のように、高周波加熱をして半溶融ビレットＣを生成時に発生した表層Ｃ１のスケールＭをあらかじめ除去加工し、その後にダイキャスト成形装置１へ投入することでスケールＭのスクロール部材５０のキャビティへの流入を大幅に低減することが可能である。
【００４２】
また、高周波加熱炉から取り出された半溶融ビレットＣは、その内部の溶融金属は柔らかく定形性が低く、外表面のスケールＭの硬さで形状を保持している状態である。
【００４３】
したがって、上述の表層除去工程において、半溶融ビレットＣ全周または大部分を除去してしまうと、条件によっては半溶融状態に加熱時搬送パレット内で形を保持できない場合があるので、半溶融ビレットＣの上部表層を部分的に（具体的には、ランナー５４の幅よりも若干大きい幅だけ）切削除去して、ビレットの形状を保持しながら、ランナー５４の入口部に直接入るスケールＭの流入を防ぐ。
【００４４】
［射出成形工程］
そして、表層除去工程の後、表層Ｃの除去部分Ｃ２が部分的に除去された半溶融ビレットＣをダイキャスト成形装置１に投入して射出成形する（射出成形工程）
具体的には、図１に示されるように、キャビティ１３に半溶融あるいは半凝固金属を充填するための流路であるランナー５４を通して、スクロール部材５０の成形型２のキャビティ１３へ、鏡板５２の中心に位置するボス５３の部分から半溶融あるいは半凝固金属を充填する。図１のダイキャスト成形装置１では、材料充填機構６のプランジャー６ａを油圧または空気圧によって移動させて半溶融ビレットＣを略水平に押し出し、成形型２内部に圧力をかけて充填する。このとき、そして、半溶融・半凝固金属を成形型２の内部を上方へ流れるようにするように、充填される途中の半溶融・半凝固金属が、ランナー溝１３ｄを通ってキャビティ１３に充填される。
【００４５】
半溶融・半凝固金属の充填が完了した状態では、キャビティ１３のうちプランジャー６ａ正面の凹部１３ｆにスケールトラップ部分５５が形成され、スケールＭを捕捉することが可能である。
【００４６】
ここで、図７の成形直後のスクロール部材５０を見ればわかるように、スクロール部材５０の内部では、ビレットＣの表層Ｃ１のスケールＭの一部が流入するが、大半のスケールＭは、スケールトラップ部分５５に捕捉される。また、ビレットＣの上部表層の除去部分Ｃ２を部分的に除去しているので、スケールトラップ部分５５に捕捉されずにランナー５４を上昇してボス５３に入り込むスケールＭを大幅に低減できる。その結果、鏡板５２やラップ５１へまで流入するスケールＭは微量となり、スクロール部材５０に流入するスケール量は許容スケール量を大幅に下回り、高品質のスクロール部材５０を量産できる。
【００４７】
射出成形後、成型後のランナー５４の一端は、ボス５３とつながっており、一方、その他端は、材料充填機構６側のスケールトラップ部分５５につながっている。したがって、成型後のスクロール部材５０は、成形型２から取り出された後に、ランナー５４およびスケールトラップ部分５５が切除される。
【００４８】
＜実施形態の特徴＞
（１）
実施形態の射出成形方法では、半溶融状態の鋳鉄である半溶融ビレットＣを生成するビレット生成工程と、半溶融ビレットＣの表層のうち上部表層を含む表層Ｃの一部である除去部分Ｃ２を除去する表層除去工程と、表層Ｃの一部が除去された半溶融ビレットＣをダイキャスト成形装置に投入して射出成形する成形工程を含むことを特徴としている。
【００４９】
したがって、射出成形前にあらかじめ半溶融ビレットＣの表層Ｃ１に形成されるスケールＭのうち上部表層に形成される部分を一部除去することにより、成形型内部へのスケールの流入を大幅に低減でき、成形品であるスクロール部材５０への流入を低減できる。しかも、従来の射出成形法のように、スケール除去用のゲート部品が不要になる。その結果、ゲート部品の着脱や交換が不要になり、生産効率が向上する。
【００５０】
（２）
しかも、半溶融ビレットＣ全周を除去してしまうと、条件によっては半溶融状態に加熱時搬送パレット内で形を保持できない場合があるので、実施形態の射出成形方法では、半溶融ビレットＣ上部表層のみ部分的に切削などにより除去し、ランナー５４入口部に直接入るスケールＭの流入を防ぐことが可能である。そして、その他のスケールＭは、プランジャー６ａ正面の凹部１３ｆに形成されるスケールトラップ部分５５によってスケールＭを捕捉することが可能である。
【００５１】
このように、半溶融ビレットＣの表層Ｃ１のうち上部表層のスケールＭをあらかじめ切削除去し、その後、ダイキャスト成形装置１の内部では射出成形の際に形成されるスケールトラップ部分５５により、残りのスケールＭを捕捉できるので、成形品へのスケールＭの流入量は大幅に低減し、鋳造製品の品質が大幅に向上する。
【００５２】
（３）
また、実施形態の射出成形方法では、表層除去工程において、半溶融ビレットＣの表層Ｃの一部をフライス盤などによって切削して除去するので、迅速かつ確実に所定の幅ＷのスケールＭを除去することが可能である。なお、フライス盤以外の切削手段を用いてもよいことはいうまでもない。
【００５３】
（４）
また、実施形態の射出成形方法では、射出成形工程において、半溶融状態の半溶融ビレットＣを成形型２の内部に射出する際に、半溶融ビレットＣを略水平に押し出し、そして、半溶融状態の鋳鉄を成形型２の内部をランナー溝１３ｄを通って上方へ流れるようにしている。このような流路においては、上述のように、射出成形前にあらかじめ半溶融ビレットＣの上部表層の一部を切削除去することにより、上部表層のスケールＭがランナー５４を通って成形品に流入する量を大幅に低減することが可能である。
【００５４】
とくに、半溶融ビレットＣの上部表層に形成されるスケールＭは、ランナー５４を上昇するときに、射出成形時にスケールトラップ部分５５に捕捉しにくいので、半溶融ビレットＣの上部表層の一部を切削除去することにより、スケールトラップ部分に捕捉されずにスケールＭが成形品に流入するのを大幅に低減できる。
【００５５】
（５）
また、実施形態の射出成形方法では、表層除去工程において、成形型２の内部を上方へ半溶融状態の鋳鉄が流れる部分に対応するランナー５４の幅以上の幅Ｗだけ、半溶融ビレットＣの上部表層を切削するので、ランナー５４を通って半溶融ビレットＣの上部表層のスケールＭが成形品へ流入する量を大幅に低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、半溶融状態の鋳鉄のビレットを用いて射出成形する射出成形方法に種々適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１  ダイキャスト成形装置
２  成形型
２ａ  凹部
５４  ランナー
５５  スケールトラップ部分
Ｃ  半溶融ビレット
Ｃ１  表層
Ｃ２  除去部分
Ｍ  スケール
Ｗ  幅
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５８】
【特許文献１】特許第３６８６４１２公報
【図１】
2010274290.tif 000003
【図２】
2010274290.tif 000004
【図３】
2010274290.tif 000005
【図４】
2010274290.tif 000006
【図５】
2010274290.tif 000007
【図６】
2010274290.tif 000008
【図７】
2010274290.tif 000009