(57)【要約】【課題】高品質ダイカスト製品を製造するため、主にキャビティおよびプランジャスリーブ内のガスあるいは凝固物の巻き込みを防ぐダイカスト法およびダイカスト装置を提供する。【解決手段】可動式ゲートシールあるいは破断部と折れ曲がり部を有する消耗式ゲートシールを設置することで、溶湯射出前はゲートとプランジャスリーブ間を遮断し、キャビティをプランジャスリーブとは無関係に高真空にする、あるいは溶湯が射出以前にキャビティに進入することを防ぐ。さらに、減圧したプランジャスリーブ圧力を極力一定として、主に溶湯保持炉内の圧力調整で溶湯をプランジャスリーブに供給する。プランジャスリーブを傾斜させた場合は、スリーブの減圧は不要である。この他、注湯口等の複数設置、溶湯保持炉やプランジャスリーブの不活性ガス雰囲気化などを組み合わせて利用することでさらに品質と歩留まりを向上できる。【選択図】図１
2006102808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯射出前は可動式ゲートシールチップあるいは消耗式ゲートシールによりキャビティとプランジャスリーブ間の溶湯あるいはガス移動を遮断し、溶湯射出時には可動式ゲートシールチップの移動あるいは溶湯圧力かゲートシール破断冶具によりゲートシールを開放することを特徴とするダイカスト法およびダイカスト装置
【請求項２】
請求項１においてキャビティ内を減圧することを特徴とするダイカスト法およびダイカスト装置
【請求項３】
請求項１または２において、プランジャスリーブを水平でなく、傾斜させることを特徴とするダイカスト法およびダイカスト装置
【請求項４】
請求項１あるいは２あるいは３において、プランジャスリーブを減圧することを特徴とするダイカスト法およびダイカスト装置
【請求項５】
請求項１における消耗式ゲートシールとして、溶湯組成と類似の合金もしくは純金属で板状のもの、あるいは炭素系材料など溶湯と反応の少ない材質で板状のものを使用することを特徴とするダイカスト法およびダイカスト装置。
【請求項６】
請求項５に記載の消耗式ゲートシールとして、局所的に薄い領域を設けて破断しやすい部分と、折れ曲がりやすい部分を設けたものを使用することを特徴とするダイカスト法およびダイカスト装置
【請求項７】
請求項５あるいは６に記載の消耗式ゲートシールを破断するためのシール破断冶具として、プランジャチップ外径の半分以下の外径の可動式冶具を使用することを特徴とするダイカスト法およびダイカスト装置
【請求項８】
請求項１あるいは２あるいは４において、プランジャスリーブに溶湯を供給後、プランジャチップを移動させ、プランジャチップが溶湯で覆われた後、可動式ゲートシールチップを開けるか消耗式ゲートシールを破断させることを特徴とするダイカスト法およびダイカスト装置
【請求項９】
請求項１に記載の可動式ゲートシールチップの当たり面を入子構造とすることを特徴とするダイカスト法およびダイカスト装置
【請求項１０】
請求項１あるいは２あるいは４において注湯口あるいは吸引パイプおよび溶湯供給パイプ位置を複数配置することを特徴とするダイカスト法およびダイカスト装置
【請求項１１】
請求項４において、プランジャスリーブ内圧力をなるべく一定に保った状態で、溶湯保持炉あるいは溶解炉とプランジャスリーブとの圧力差を制御して、溶湯供給パイプ出口での溶湯速度が３００ｍｍ／ｓ以下（なるべく５ｍｍ／ｓ以下）で、プランジャスリーブに溶湯を供給することを特徴とするダイカスト法およびダイカスト装置
【請求項１２】
請求項１１で主に溶湯保持炉あるいは溶解炉内の圧力を制御して、プランジャスリーブへの溶湯供給を行うことを特徴とするダイカスト法およびダイカスト装置
【請求項１３】
請求項１１において、溶湯保持炉内を不活性ガス雰囲気とすることを特徴とするダイカスト法およびダイカスト装置
【請求項１４】
請求項４において、プランジャスリーブ内を不活性ガス雰囲気とすることを特徴とするダイカスト法およびダイカスト装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、主に、Ａｌ合金やＭｇ合金鋳造品などのダイカスト法およびダイカスト装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  非特許文献１に示されるように、通常のダイカスト法ではプランジャスリーブに供給される溶湯量が製品によって変化し、溶湯充填率（プランジャスリーブ体積に対する溶湯体積割合）が３０〜８０％と変化する。このため、プランジャ内のガス（空気や発生するガスなど）が溶湯と共にキャビティ内に射出され、さらにキャビティ内のガスを巻き込み、欠陥となる。またキャビティ内のガスが溶湯で圧縮され湯回りを悪くする。この他、溶湯充填率が低いと溶湯体積当たりのプランジャスリーブとの接触面積が大きくなり、溶湯温度が低下して湯まわり不良欠陥を生じるだけでなく、プランジャスリーブ面で凝固した合金が製品に巻込まれて欠陥となる。【０００３】  キャビティ内のガス巻き込みを防ぐため、あるいは、湯周りを良くするため、非特許文献１、２、３、４や特許文献１、２などに示されるように、キャビティ内を減圧する真空ダイカスト法があるが、プランジャスリーブを大気開放した場合には、そこからの空気の流入により効果が少なく、真空度を上げるにはプランジャスリーブ部まで気密にする必要がある。しかし、プランジャチップの移動距離は長く、キャビティを高真空にするのは容易ではないし、保守にも手間がかかるという問題がある。【０００４】  さらに、プランジャスリーブを気密にする場合、プランジャスリーブ内への溶湯供給には、キャビティの減圧を利用して溶湯を吸引する。この場合の溶湯量の制御は、減圧速度と時間、供給量の関係を実験的に求めて、時間で制御するが、わずかな時間計測誤差あるいはプランジャ移動のタイミング、プランジャチップとスリーブ間の気密不良、溶湯供給スリーブの損耗や酸化物の付着によるによる形状変化などの影響を受け、供給量を精度良く一定に保つことが容易でない。このため、供給量が変化し製品品質が悪化するばかりでなく、歩留まりも悪くなりコストが増大する。また吸引速度が速過ぎると、溶湯が勢い良く吸引され、プランジャスリーブ内の残留ガスを巻き込んだり、プランジャスリーブ上部に衝突し、一部が凝固して製品に巻き込まれて欠陥となる。あるいは、溶湯の一部がプランジャで射出する前にキャビティに入り込んで欠陥となる。【０００５】  一方、非特許文献１に示されるようにプランジャチップの上部に形成された湯だまり部に溶湯を取鍋で供給し、シールチップを閉じた後プランジャで溶湯をキャビティに射出する形式のものもある。図７はこの場合の側面断面図である。図７で、１は注湯口、２はプランジャチップ、４はキャビティ、２１はシールチップ、２２は上型、２３は下型、２４は加圧パンチである。この方法では、ガスの巻き込みは少ないが、キャビティ４の減圧はシールチップ２１を閉じた後となりその間に溶湯温度が低下するという欠点がある。また、縦型であるため、装置高さが高くなるという欠点がある。
【非特許文献１】大中逸雄、溶融加工学、コロナ社（２００４）、ｐ．１１９、ｐ．１２２
【非特許文献２】素形材、Ｖｏｌ．４４（２００３）１、６（財）素形材センター
【非特許文献３】ダイカスト技術の展望（１９９８．６）日本ダイカスト協会
【非特許文献４】軽合金鋳物・ダイカストの生産技術、（財）素形材センター
【特許文献１】特開２００４−１１４０９７（Ｐ２００４−１１４０９７Ａ）
【特許文献２】特開２００３−２２５７４８（Ｐ２００３−２２５７４８Ａ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  解決しようとする課題は、上記のような欠点、問題点を極力少なくし、従来のダイカスト法より、より高品質の製品をより低コストで得る方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明の請求項１に記載のようにゲートの前にゲートシールを設置することで、プランジャスリーブが大気開放状態あるいは減圧状態でも、キャビティ内圧力を独立に減圧し（請求項２）、キャビティ内のガス（空気を含む）の巻き込みを避けることができる。また、射出前に溶湯がキャビティに進入することを防ぐことができる。なお、ガスを完全には遮断できなくてもシール部での洩れ量より排気量が大きければ、同様の効果が得られる。【０００８】  請求項１の発明に請求項３の発明を加えると、重力で溶湯がゲート部に移動するが、ゲートシールがあるため溶湯はキャビティに入らない。この状態で、ゲートシールを開放して射出するとプランジャスリーブを減圧しなくてもガスの巻き込みはない。さらに請求項２に記載のようにキャビティを減圧するとキャビティ内のガスの巻き込みも減少し、品質が一層向上する。【０００９】  請求項４に記載のようにキャビティのみならずプランジャスリーブ内も減圧すればプランジャスリーブ内のガス量を減らすことで、ガスの巻き込みが少なくなり欠陥が減少する。また、プランジャスリーブだけを減圧して、請求項１１にあるような溶湯供給とすることで酸化皮膜の巻込みを少なくできる。【０００１０】  請求項１に記載の可動式ゲートシールを設置する場合、シールチップの気密と耐圧力性を保つための保守が重要となるが、消耗式ゲートシールとすることで、構造が簡単になり、保守も容易でキャビティをより高真空にできる。また、請求項５に記載のように溶湯組成と同様の金属の板状シールを使用することで、例えシールの一部が巻き込まれても機械的性質の低下を防ぐことができ、リサイクルにも問題がない。あるいは、溶湯との反応が少ない材料を使用した場合にもリサイクルが容易である。なお、プランジャスリーブを減圧すると消耗式ゲートシールの取付けが容易になる。【０００１１】  また、請求項６に記載のように、上記の消耗式ゲートシールとして、シールの一部の肉厚を薄くして、破断部しやすい部分と折れ曲がりやすい部分を設けることで破断を容易にできるだけでなく、破断したシールが製品に巻き込まれるのを防ぐことができる。【０００１２】  消耗式ゲートシールの破断を溶湯圧力で行うのが困難な場合には、請求項７に記載のように断面積が小さいシール破断冶具で破断するが、断面積が小さいため、シール部の気密と耐圧力性に優れた構造となる。【０００１３】  請求項８に記載のように、溶湯を注湯後、プランジャで溶湯を押し、プランジャチップが溶湯で覆われた状態で射出すると、ガスが最初にキャビティに入り後から溶湯が射出されることになるので、ガスの巻き込みが少なくなり、欠陥が減少する。【０００１４】  請求項９に記載のように、可動式ゲートシールチップの当たり面を入子構造としておくことで、当たり面が損耗しても容易にその部分を交換できるため、コストが下がる。【０００１５】  請求項１０に記載のように、注湯口や必要に応じて吸引パイプあるいは溶湯供給パイプを複数設置して、小容量の鋳造では、ゲートに近い注湯口等を利用し、大容量の鋳造ではゲートから離れた位置の注湯口等を使用することで、溶湯充填率を上げ、ガスや凝固物の巻き込みを少なくすることができる。【０００１６】  請求項４に記載のようにプランジャスリーブを減圧した場合の溶湯供給は、請求項１１に記載のようにプランジャスリーブと溶湯保持炉あるいは溶解炉間の差圧で行うが、キャビティが遮断されるため、プランジャスリーブ内の圧力は独立に制御できる。すなわち、プランジャスリーブ内の溶湯表面位置は、差圧によって決定されるため、従来の溶湯供給量を時間で制御する方法に比較してはるかに容易で、時間計測あるいはプランジャチップ移動のタイミング誤差、プランジャチップとプランジャスリーブ間の気密不良、溶湯供給パイプの損耗や酸化物の付着によるによる形状変化などの影響がなくなり供給量精度が高くなる。【０００１７】  また、溶湯供給パイプ内の溶湯速度が３００ｍｍ／ｓ以下（できれば５ｍｍ／ｓ以下）になるように差圧の時間変化を制御することで、溶湯のプランジャスリーブ内への過度の噴出を防ぎ、ガスの巻き込みやプランジャスリーブ面での凝固を防ぐことができる。この３００ｍｍ／ｓ以下という速度範囲は実験的に求めたものである。【０００１８】  上記の差圧制御は、プランジャスリーブの圧力を制御しても可能だが、請求項１３に記載のように、主に保持炉内の圧力制御で実施すると、プランジャスリーブでの気密が悪くても、気密がよく高真空にする場合も対応しやすい。すなわち、気密が悪い場合には、圧力を一定にする機能にのみ注力すれば良く、気密が良く高真空にする場合には、保持炉内の圧力を下げるか、給湯管の高さを高くしなくても吸気管への溶湯進入を防ぐことができ、装置高さを低くでき、装置および設置コストが下がる。【０００１９】  請求項１３、１４に記載のように溶湯保持炉内やプランジャスリーブ内を不活性ガス雰囲気とすることで、湯面での酸化を防ぐことができ、上記の空気あるいはガスの巻き込みを防ぐこととあいまってより欠陥が減少する。
【発明の効果】
【０００２０】  キャビティとプランジャスリーブがゲートシールにより遮断されるため、キャビティを単独で減圧でき、プランジャスリーブを過度に減圧する必要がないため、プランジャスリーブの気密が容易になり、また、キャビティ内の真空度をより高くすることができる。さらに、キャビティとプランジャスリーブ内の圧力を独立に制御可能となるので、プランジャスリーブ内の圧力と保持炉内圧力の差圧で溶湯をプランジャスリーブ内に高精度で供給できる。特に、プランジャスリーブを傾斜させ、重力で溶湯がゲート近くに集まるようにするとガス巻き込みは大幅に減少し、プランジャスリーブを減圧する必要はなくなり、装置および稼動コストが下がる。さらに、注湯口等を複数設置することでプランジャスリーブ内の溶湯充填率を上げることや溶湯保持炉内やプランジャスリーブ内を不活性ガス雰囲気とすることなどを総合してあるいは一部を利用して、従来法より、より低コストで、より製品品質を上げることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００２１】  次に本発明を実施するための実施形態について図１〜図６を参照して説明する。
【実施例１】
【０００２２】  図１は、実施例１のゲート近傍の側面図であり、プランジャスリーブ３も減圧した例である。プランジャスリーブ３は溶湯供給パイプ１７で保持炉１８内の溶湯１９と接続されている。保持炉１８はできれば不活性ガスで充満しておくことが望ましい。なお、可動型ゲートシールチップ５の代わりに消耗型ゲートシールを使用してもよい。また、可動型ゲートシールチップ５の外径をプランジャスリーブ内径より小さくしても良い。【０００２３】  操業に際しては、キャビティ４とは独立にプランジャスリーブ３を吸気パイプ１６から減圧する。この際、溶湯保持炉１８も同時に減圧し、湯面があまり上昇しないようにする。プランジャスリーブ３の圧力がほぼ所定の圧力になったら、溶湯供給量パイプ１７出口での溶湯速度が３００ｍｍ／ｓ以下（できれば５０ｍｍ／ｓ以下）程度となるように溶湯保持炉１８の圧力を上げて、溶湯を供給する。なお、プランジャスリーブ３を減圧する前に、不活性ガスで充満しておくと一層良い。【０００２４】  プランジャスリーブ３に所定の溶湯を供給したら、可動型ゲートシールチップ５を少し開けプランジャスリーブ３内のガスを除去すると同時にプランジャチップ２で溶湯を射出する。この時同時に可動型ゲートシールチップ５を左方に移動させゲートを全開とする。あるいは、プランジャチップが溶湯で覆われた時点付近で全開とする（後述の図４参照）。【０００２５】  消耗式ゲートシールを設置した場合には、プランジャチップの移動でプランジャスリーブ内の圧力は増大するので、溶湯圧力により破断することができる。【０００２６】  凝固後はプランジャチップ２先端と可動式ゲートシールチップ５先端間に凝固物（ビスケット）が残るので、押出しピン１３で製品と共に押し出す。【０００２７】  可動式ゲートシールチップの移動距離は数１０ｍｍ以内なので、その駆動にはプランジャチップの駆動ほどの大容量油圧装置は必要でない。また、可動式ゲートシールチップの当たり面１２は入子構造にしておくと保守が容易である。なお、図１では、可動式ゲートシールチップの外径がプランジャチップの外径と同じになっているが、プランジャチップ径より小さい構造としても良い。
【実施例２】
【０００２８】  図２は、実施例２のゲート近傍の側面図であり、消耗式ゲートシール１４を設置した例を示している。消耗式ゲートシール１４は、図２に示すように破断しやすい部分と折れ曲がりやすい部分ができるようにこれらの部分の肉厚を薄くして、破断した部分が製品内に巻き込まれないようにしている。ＡＤＣ１２合金のダイカストの場合、平均厚さ３ｍｍの工業用純Ａｌ、あるいは炭素繊維強化薄板で厚さ１ｍｍのものを使用した。なお、図２でｄ１はシール最大厚さ、ｄ２は破断させる部分の厚さ、ｄ３は折り曲げる場所の厚さであり、通常ｄ２はｄ３より小さくする。また、プランジャスリーブを多少減圧すると消耗式ゲートシール１４の取付けは容易になる【０００２９】  上記の消耗式ゲートシールの破断は、破断部の厚さを０．５ｍｍとすることで、溶湯圧力と温度で射出時に自動的に破断することができた。ただし、炭素繊維強化薄板の場合には破断が遅れることがあった。そこで、ゲートシール破断冶具１５を押し当てて破断した。破断冶具１５を使用すると確実に破断できるが、構造が複雑になるし、保守コストも増える。定常的稼動が可能な場合は、ゲートシール破断冶具１５に頼らず、溶湯圧力で破断するようにシールの破断部厚さを調節する方が望ましい。
【実施例３】
【０００３０】  図３は実施例３、すなわち、プランジャスリーブを減圧しない場合の側面図であり、溶湯供給が終了した時点でのゲート近傍の側面図である。図４は、実施例３でキャビティへの射出直前におけるゲート近傍の側面図である。【０００３１】  この例では、ゲート６の前に設置した可動式ゲートシールチップ５で、ゲート６を塞ぎ、キャビティ４を減圧すると同時に（同時でなくても良い）、溶湯をプランジャスリーブ３に供給し、プランジャチップ２を駆動して図４に示すように、プランジャチップが溶湯で覆われた時点で可動式ゲートシールチップ５を左方に移動させ、溶湯をキャビティ４に射出する。このような操業では、プランジャスリーブ３内のガスがキャビティに最初に入るが減圧されているため、溶湯への巻き込みは少なく、品質が向上する。キャビティの真空度が高いほどこの巻き込みは減少する。
【実施例４】
【０００３２】  図５は、実施例４を示しており、プランジャスリーブ３を傾斜させた場合の側面図である。図５では可動式ゲートシールを設置した例を示しているが、消耗式ゲートシールとしても良い。また、プランジャスリーブ３は大気開放となっているが図１と同様に気密構造としても良い。さらに、可動式ゲートシール５の外径をプランジャスリーブ３の外径と同じにしても良い。【０００３３】  図５のような装置では、溶湯は重力で下方へ空気は上方へ移動するため、このままプランジャチップで溶湯を射出してもプランジャスリーブ内の空気の巻き込みは生じない。
なお、プランジャチップ２は、図５で２０に示す位置まで押し込まないとビスケットを取り出しにくい。
【実施例５】
【０００３４】  図６は実施例５を示しており、注湯口を複数設置した場合のゲート近傍の側面の断面図である。【０００３５】  必要溶湯量が小さい場合には、ゲート６に近い注湯口１ａから溶湯を供給し、大きい場合にはゲート６から離れた注湯口１ｂから供給し、注湯口１ａは閉鎖しておく。プランジャスリーブを気密にする図１のような場合でも、吸気パイプと溶湯供給パイプを複数設置しておけば同様にしてより溶湯充填率を上げることができ、欠陥を減らすことができる。
【産業上の利用可能性】
【０００３６】  高品質のダイカスト製品の製造に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０００３７】
【図１】実施例１でキャビティとプランジャスリーブを減圧する場合の側面図である。
【図２】実施例２で消耗式ゲートシールの設置例と消耗式ゲートシールの形状例を示す図である。
【図３】実施例３で、プランジャスリーブを減圧しない場合のゲート近傍の側面図である。
【図４】実施例３で射出直前におけるゲート近傍の側面図である。
【図５】実施例４でプランジャスリーブを傾斜させた場合のゲート近傍の側面図である。
【図６】実施例５で注湯口を複数設置した場合のゲート近傍の側面図である。
【図７】従来の縦型ダイカストマシンの一例でゲート近傍の側面図である。
【符号の説明】
１  注湯口
２  プランジャチップ
３  プランジャスリーブ
４  キャビティ
５  可動式ゲートシールチップ
６  ゲート
７  溶湯
８  固定側プレート
９  固定型
１０  可動型
１１  シール
１２  可動式ゲートシールチップの当たり面（入れ子）
１３  押し出しピン
１４  消耗式ゲートシール
１５  消耗式ゲートシール破断冶具
１６  吸引パイプ
１７  溶湯供給パイプ
１８  溶湯保持炉
１９  溶湯保持炉内の溶湯
２０  射出後のプランジャチップ位置
２１  シールチップ
２２  上型
２３  下型
２４  加圧パンチ
【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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