(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半溶融金属用の鋳造金型において、固定型と可動型が水平に対向して開閉自在に備えられ、固定型と可動型とが閉じることにより、金型の下部に断面円形形状の鋳込口及び、その上に鋳込口断面積より小さい断面積のランナーゲートを形成し、さらに、その上にキャビティ部を形成するとともに、上記ランナーゲートの鋳込口側に形成されるビスケットの肩部にエアー抜き手段を備えたことを特徴とする鋳造金型。
【請求項２】
固定型と可動型が水平に対向して開閉自在に備えられ、固定型と可動型とが閉じることにより、金型の下部に断面円形形状の鋳込口及びその上に鋳込口断面積より小さい断面積のランナーゲートを形成し、さらに、その上にキャビティ部を形成するとともに、上記ランナーゲートの鋳込口側に形成されるビスケットの肩部にエアー抜き手段を備えた金型を用いて、竪型スリーブ内に半溶融金属を投入し、この竪型スリーブを上記鋳込口に結合し、下から上に向けてプランジャーチップを上昇させて、この半溶融金属を射出し、半溶融金属の先端部がランナーゲートに到達したタイミングに合わせて、上記ビスケットの肩部の閉塞域のエアーを上記エアー抜き手段にて抜き、鋳造する半溶融金属を用いた鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固相と液相が混在した状態のいわゆる半溶融金属を用いて鋳造する場合に用いられる鋳造金型構造及び、それを用いた鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム合金等を用いて高速鋳造する技術にダイカスト鋳造がある。
従来、ダイカスト鋳造に用いられるアルミニウム合金は、融点以上に加熱した溶湯が用いられている。
この溶湯をスリーブ内に投入し、プランジャーチップにて金型キャビティ内に高速射出し、目的とする製品が鋳造される。
このようなアルミニウム合金溶湯を用いたダイカスト鋳造においては、金型の鋳込口から狭いランナーゲートを通過し、乱流状態になりながらキャビティ内に射出されるので、エアーの巻き込み巣や高温の溶湯からの急冷によるひけ巣等が発生しやすかった。
【０００３】
そこで、チクソキャスト法、レオキャスト法といわれているアルミニウム合金等の半溶融金属を鋳込む方法が提案された。
ここで、半溶融金属とは、例えば完全に溶解した高温の溶湯を徐冷し、ある所定の温度になると液相の中に固相が混在するようになった状態の金属をいう。
【０００４】
このように、半溶融金属を用いた鋳造法は、従来の溶湯を用いた鋳造法に比較して、低温であるのでひけ巣や偏析が少なく、金属組成が均一である。
しかし、低温で鋳込まれることはキャビティ内での湯合流部にエアー等のガスを巻き込んだ湯境が発生しやすい欠点もあった。
上記半溶融金属を用いた鋳造法の欠点を解決すべく、特開２０００−８４６５１号には、金型キャビティ内のガスをガス抜き通路からガス抜き装置を通って減圧手段で減圧しながら半溶融金属を高圧成形する技術が開示されている。
【０００５】
確かに、キャビティ内を真空ポンプ等の減圧手段にて減圧することで、湯合流部のガス巻き込みによる湯境欠陥は低減できる。
【０００６】
ところが、本出願人が実験調査した結果、ガスの巻き込み欠陥は、湯合流部以外にも多く発生することが明らかになった。
そのガス巻き込み欠陥の発生原因を模式図、図５〜図８で説明する。
図５（イ）に示すように、固定型１と可動型２が水平方向に開閉自在に備えられている。
なお、図５（ロ）は可動型を分離面から見た図である。
固定型１と可動型２とが閉じると、下部に鋳込口３、その上に鋳込口の断面積より小さい断面のランナーゲート４が形成され、更に、その上にキャビティ５が形成される。
竪型スリーブ６に半溶融金属１００を投入し、その下から略垂直方向にプランジャーチップ７が上昇して半溶融金属が金型内に鋳込まれる。
【０００７】
半溶融金属は、液相と固相が混在しているので、プランジャーチップ７をいきなり高速で上昇させると、固液が分離する恐れが高いことから、図５に示すように半溶融金属（以下、スリーブ内に投入された半溶融金属を必要に応じてスラリーと表現する。）が層流状態に近い状態で押し出しはじめるようにプランジャーチップ７が上昇し、スラリーの先端部がランナーゲートまで到達する。
ランナーゲートの鋳込口側には、凹部状のビスケットの肩部３ａが形成されているので、図５に示すようにスラリーの先端がランナーゲートを塞ぐことにより、この肩部が閉塞域Ｓとなる。
ここで、金型に断面円形形状の鋳込口の断面積より小さい断面積のランナーゲートが形成されているのは、キャビティ内への射出速度の確保とともに、射出されたスラリーがキャビティ内に充填され、製品形状の細部まで充分に確実に加圧されるように鋳込口側にビスケット状の押湯部分が形成されるので、鋳造後に製品部とこのビスケットを分離しやすいため等との理由による。
【０００８】
更に、プランジャーチップが上昇すると図６に示すようにスラリーに高圧が加わっているので、ガス（エアー）がスラリー内部に巻き込まれる。
スラリー内部に巻き込まれたガス欠陥部２００は、図７及び図８に示すようにキャビティ内へのスラリーの充填に伴い、製品部に移動し、ガスの巻き込み巣となる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−８４６５１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に内在する技術的課題に鑑みて、半溶融金属を用いて鋳造する際に、金型におけるランナーゲートの鋳込口側に形成されるビスケットの肩部のエアーの製品への巻き込みによるガス巻き込み欠陥を防止するのに効果的な金型構造及びそれを用いた鋳造方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明の要旨は、ビスケットの肩部のエアーの製品への巻き込みを防止するのに効果的な金型構造の提供にあり、半溶融金属用の鋳造金型において、固定型と可動型が水平に対向して開閉自在に備えられ、固定型と可動型とが閉じることにより、金型の下部に断面円形形状の鋳込口及び、その上に鋳込口断面積より小さい断面積のランナーゲートを形成し、さらに、その上にキャビティ部を形成するとともに、上記ランナーゲートの鋳込口側に形成されるビスケットの肩部にエアー抜き手段を備えた。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の金型を用いた鋳造方法の提供を目的とし、固定型と可動型が水平に対向して開閉自在に備えられ、固定型と可動型とが閉じることにより、金型の下部に断面円形形状の鋳込口及びその上に鋳込口断面積より小さい断面積のランナーゲートを形成し、さらに、その上にキャビティ部を形成するとともに、上記ランナーゲートの鋳込口側に形成されるビスケットの肩部にエアー抜き手段を備えた金型を用いて、竪型スリーブ内に半溶融金属を投入し、この竪型スリーブを上記鋳込口に結合し、下から上に向けてプランジャーチップを上昇させて、この半溶融金属を射出し、半溶融金属の先端部がランナーゲートに到達したタイミングに合わせて、上記ビスケットの肩部の閉塞域のエアーを上記エアー抜き手段にて抜き、鋳造する。
【００１３】
このように、竪型スリーブ内に半溶融金属（スラリー）を投入し、次にこの竪型スリーブを金型の鋳込口に結合し、下からプランジャーチップを上昇させて、スラリーの先端がランナーゲートを塞いだ時に生じるビスケットの肩部の閉塞域エアーをエアー抜き手段にて抜くことにより、この部分のガス巻き込みによる内部欠陥を防止できる。
ここで、エアー抜き手段は各種エアーベントあるいは、エアーベントを通して真空ポンプ等の吸引手段を組み合わせてもよい。
また、竪型スリーブを鋳込口に結合させた状態にて常法に従い、キャビティ内のエアーを減圧するのが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に本発明に係る金型構造例及び鋳造方法を示す。
図１（イ）が固定型１と可動型２との分離面に対して直角方向の断面図であり、図１（ロ）が可動型を分離面側から見た図である。
固定型１と可動型２が対向して、略水平に配置されていて、図示を省略したが、ダイカストマシンに取り付けられ、開閉自在に制御されている。
固定型１と可動型２とが閉じることにより、断面円形形状の鋳込口３、ランナーゲート４及び製品形状に合わせたキャビティ５が形成される。
なお、ランナーゲートの断面積は鋳込口の断面積より小さく、断面形状は特に限定されないが、鋳造後に押湯と分離しやすいように薄肉となっている。
また、ランナーゲート４の鋳込口側に形成されるビスケットの肩部３ａには、エアー（ガス）抜き手段１３が備えられている。
図１に示すエアー（ガス）抜き手段の例は、型の分離面に沿って幅約１０ｍｍ、深さ０．２〜０．４ｍｍの溝を彫った例である。
なお、金型の上部には固定型と可動型の分離面にチルベントタイプのエアーベント１２を形成してもよく、通常のエアーベントを介して真空ポンプ等の減圧手段に連結してもよい。
【００１５】
竪型スリーブ６は、断面円形形状の垂直方向に配置されたスリーブであり、斜めに傾斜させて、この竪型スリーブ内に予め円筒形状のカップで製造した半溶融金属１００を投入し、竪型スリーブが金型の鋳込口３に結合される（図１）。
竪型スリーブ内に、上下摺動自在にプランジャーチップ７が配置され、このプランジャーチップは、プランジャーロッド８に連結され、カップリング９を介してピストンロッド１０に連結されている。
ピストンロッドは、射出シリンダー１１にて上昇、下降制御されている。
【００１６】
図１に示すように、竪型スリーブ内にスラリー１００が投入されると、図２に示すようにプランジャーチップ７が上昇し、層流に近い状態でスラリーが上昇しはじめ、スラリーの先端がランナーゲートに到達した時点で、ビスケットの肩部が閉塞され、この閉塞域Ｓのエアー圧が上昇しようとするが、図３に示すようにエアーベントを介して外部に抜ける。
これにより、図４に示すようにビスケットの肩部の閉塞域エアー（ガス）が原因となる内部欠陥を防止でき、内部品質に優れた製品が得られる。
【００１７】
【実施例】
本発明に係る金型を用いて、固相率２０〜７０％以内に入るように調整製造した半溶融金属を用い、自動車の、厚肉部が約４０ｍｍあるブレーキ制御部品ボデーを１００ケ連続鋳造したが、すべて液相に微細な初晶が均一に分散した内部欠陥の無い製品が得られた。
本発明に使用される半溶融金属は、固相率が２０〜７０％のものが好ましい。固相率が２０％未満では、厚肉製品の場合に凝固収縮によるひけ巣が発生しやすくなり、固相率が７０％を超えると、鋳造性（成形性）が悪くなるからである。
【００１８】
【発明の効果】
従来、減圧しながら鋳造したとしても、半溶融金属がランナーゲートに到達した時点でビスケットの肩部が閉塞域となり、充分にエアーを抜くことが出来ずにこの部分のエアー巻き込み不良が発生したのに対して、本発明においては、金型のビスケットの肩部にエアー抜き手段を備えたので、この部分のエアー（ガス）が製品に巻き込むことによる内部不良の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金型構造例を示す。
【図２】ビスケットの肩部に形成される閉塞域Ｓを示す。
【図３】ビスケットの肩部の閉塞域Ｓからエアーが抜ける状態を示す。
【図４】キャビティ内にスラリーが充填された状態を示す。
【図５】従来の金型におけるビスケットの肩部閉塞域Ｓができる状態を示す。
【図６】ビスケットの肩部のエアーがスラリーに巻き込んだ状態を示す。
【図７】ガス巻き込み部がランナーゲートを通過しようとする状態を示す。
【図８】ガス巻き込み部が製品側に移動した状態を示す。
【符号の説明】
１    固定型
２    可動型
３    鋳込口
３ａ  ビスケットの肩部
４    ランナーゲート
５    キャビティ
６    竪型スリーブ
７    プランジャーチップ
８    プランジャーロッド
９    カップリング
１０  ピストンロッド
１１  射出シリンダー
１２  エアーベント（チルベント）
１３  エアー抜き手段（エアーベント）
１００  半溶融金属（スラリー）
２００  ガス巻き込み欠陥部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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