(57)【要約】  【課題】    金型キャビティ内に通じる隙間のうち当該隙間を形成する摺動部分から金型キャビティ内に侵入してくる外気に起因する鋳造欠陥の発生を簡単な設備と方法でもって抑制することが可能な真空ダイカスト法を提供すること。  【解決手段】  金型キャビティ２内の外気を吸引減圧した後若しくは吸引減圧しながら溶湯を射出スリーブ３から射出充填して鋳造する真空ダイカスト法において、金型キャビティ２内に通じる空間部分８に酸素ガスを蓄える酸素チャンバ９を設け、該酸素チャンバから酸素ガスを供給することにより金型キャビティ内に通じる空間部分に流入する外気を酸素ガスに置換すると共に、上記酸素チャンバに酸素ガスを供給した状態で金型キャビティ内に溶湯を射出充填することにより金型キャビティ内に通じる空間部分８を酸素ガスでシールするようにした。  【選択図】    図１
2006055900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型キャビティ内の外気を吸引減圧した後若しくは吸引減圧しながら溶湯を射出スリーブから射出充填して鋳造する真空ダイカスト法において、前記金型キャビティ内に通じる空間部分に酸素ガスを蓄える酸素チャンバを設け、該酸素チャンバから酸素ガスを供給することにより前記金型キャビティ内に通じる空間部分に流入する外気を酸素ガスに置換すると共に、上記酸素チャンバに酸素ガスを供給した状態で前記金型キャビティ内に溶湯を射出充填することにより前記金型キャビティ内に通じる空間部分を酸素ガスでシールするようにしたことを特徴とした真空ダイカスト法。
【請求項２】
前記金型キャビティ内に通じる空間部分が、射出スリーブの内周面とプランジャチップの外周面との間で形成される隙間であり、プランジャチップの後方外周に前記酸素ガスを蓄える酸素チャンバを形成せしめ、該酸素チャンバを通して上記隙間に酸素ガスを、前記プランジャチップが少なくとも前記射出スリーブの注湯口を通過するまでの間供給し続けることにより前記隙間を酸素ガスでシールするようにしたこと特徴とする請求項１に記載の真空ダイカスト法。
【請求項３】
前記金型キャビティ内に通じる空間部分が、当該金型に組み込まれた可動部品との間で形成される隙間であり、上記可動部品の摺動個所に前記酸素ガスを蓄える酸素チャンバを設けたことを特徴とした請求項１に記載の真空ダイカスト法。
【請求項４】
前記金型に組み込まれた可動部品が、製品押出しピン又は引抜き中子である請求項３に記載の真空ダイカスト法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型の型閉めを行なった後に、金型キャビティ内の外気を吸引し減圧した後若しくは吸引減圧しながら当該キャビティ内に溶湯を射出スリーブから射出充填して鋳造する真空ダイカスト法に関するものである。
ちなみに、本明細書において上記外気には、空気の他にガス化した離型剤や水蒸気などを含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
真空ダイカスト法は、金型キャビティ内の外気を吸引減圧した後若しくは吸引減圧しながら溶湯を射出スリーブから射出充填して鋳造するので、鋳造された製品中への外気の巻き込みが少なく、鋳巣やブローホール等の鋳造欠陥が少ない健全なダイカスト製品を鋳造でき、熱処理が必要な製品や溶接を必要とする製品などに多く適用されている。
【０００３】
しかし乍ら実際問題として、金型キャビティ内の外気を吸引減圧している最中に、射出スリーブとプランジャチップの間で形成される隙間とか、製品押出しピンや引抜き中子などの金型に組み込まれた可動部品との間で形成されるキャビティに通じる隙間などを通して外気が金型キャビティ内に流入するのを阻止することは至難である。その為、真空度を上げるのにも自ずと限度があるだけでなく、真空度を上げるほどキャビティ内に外気が侵入して来るので、製品中へのガス（外気）の巻き込みを期待するほど抑制することが出来なかった。なお摺動しない嵌め合い面や型合わせ面等は、周知のシールパッキングを用いる方法で外気の流入を防ぐことは容易にできる。
【０００４】
そこで、キャビティ内に残留した外気（以下、これを残留ガスと称する。）に起因した鋳造欠陥の発生を抑制することを目的として、キャビティ内の外気を吸引減圧すると同時に酸素ガスを注入する方法（例えば、特許文献１参照。）や、キャビティ内の外気を吸引減圧後に酸素ガスを注入する方法（例えば、特許文献２参照。）、などが提案されたが、依然として外気の侵入に起因した鋳造欠陥が散見される。
【０００５】
【特許文献１】特公昭５７−１４０号公報
【特許文献２】特公平１−４６２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高真空による真空ダイカスト法を実施する場合に、外気ができるだけ金型キャビティ内に流入して来ないようにする方策として、例えば以下の方策が考えられる。
（１）射出スリーブとプランジャチップの間で形成される隙間とか製品押出しピンや引抜き中子などの金型に組み込まれた可動部品との間で形成される隙間など、金型キャビティ内に通じる隙間を小さくすることにより、外気の流入を防ぐ方策。
この方策の問題点として、上記した隙間を狭くすると摺動トラブルが生じやすくなり、生産性が低下する。また、摺動する部分における隙間は、磨耗により広がるので、残留ガスに起因した鋳造製品の品質が時系列的に変化し、製品品質のバラツキの原因となる。
（２）上記の隙間にＯ-リングなどのシール材を装着せしめ、これにより外気の流入を防ぐ方策。
この方策の問題点として、Ｏ-リングの装着に時間を要するだけでなく、可動部品等が摺動することによる磨耗（寿命）が早く、且つ溶湯の滴や鋳物のばり等で切れることが多いので、Ｏ-リングの交換作業などメンテナンス工数が増えると同時に、メンテナンスのたびに生産停止となる。更に、Ｏ-リングを耐熱仕様とするとコストが高くなり、消耗品のコストアップにより生産コストが高くなる。
（３）上記隙間における摺動部の根元空間部分を真空吸引して、外気が流入するのを防ぐ方策。すなわち、例えば、射出スリーブの端面にプランジャーロットと密接してシールするパッキンを装着し、この空間を真空吸引することにより、漏れを防ぐ（この場合、注湯口も塞ぐ）方策。
この方策の問題点として、装置が複雑になり、メンテナンスが大変になる。シールに用いるシール材の寿命のための交換作業や、費用がかかる。
（４）上記隙間における摺動部に真空吸引溝を設け、隙間から流入する外気を吸引排気して、金型キャビティや射出スリーブ内の真空系に外気が流入するのを防ぐ、或いはプランジャチップの一部に真空吸引溝を設け、真空吸引により漏れを防ぐ方策。
この方策の問題点として、真空吸引溝の設置位置を金型キャビティや射出スリーブの空間側に近づけると、真空吸引溝に溶湯が差し込んで真空吸引溝が埋まって機能しなくなる。逆に、真空吸引溝の設置位置を金型キャビティや射出スリーブの空間から遠ざけると、外気との距離が近づくので、外気の漏れを吸引するためには大容量の真空吸引が必要となり、そのために真空配管の内径を大きくする必要が生じ、その配管の設計が難しくなる。
【０００７】
本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、射出スリーブとプランジャチップの間で形成される隙間とか製品押出しピンや引抜き中子などの金型に組み込まれた可動部品との間で形成される隙間など、金型キャビティ内に通じる隙間のうち当該隙間を形成する摺動部分から金型キャビティ内に侵入してくる外気に起因する鋳造欠陥の発生を簡単な設備と方法でもって抑制することが可能な真空ダイカスト法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成する本発明の真空ダイカスト法は、金型キャビティ内の外気を吸引減圧した後若しくは吸引減圧しながら溶湯を射出スリーブから射出充填して鋳造する真空ダイカスト法において、前記金型キャビティ内に通じる空間部分に酸素ガスを蓄える酸素チャンバを設け、該酸素チャンバから酸素ガスを供給することにより前記金型キャビティ内に通じる空間部分に流入する外気を酸素ガスに置換すると共に、上記酸素チャンバに酸素ガスを供給した状態で前記金型キャビティ内に溶湯を射出充填することにより前記金型キャビティ内に通じる空間部分を酸素ガスでシールするようにしたことを特徴としたものである。
この際、前記金型キャビティ内に通じる空間部分が、射出スリーブの内周面とプランジャチップの外周面との間で形成される隙間であり、プランジャチップの後方外周に前記酸素ガスを蓄える酸素チャンバを形成せしめ、該酸素チャンバを通して上記隙間に酸素ガスを、前記プランジャチップが少なくとも前記射出スリーブの注湯口を通過するまでの間供給し続ける場合（請求項２）と、前記金型キャビティ内に通じる空間部分が、当該金型に組み込まれた可動部品との間で形成される隙間であり、上記可動部品の摺動個所に前記酸素ガスを蓄える酸素チャンバを設ける場合（請求項３）とがある。
ここで、前記金型に組み込まれた可動部品とは、製品押出しピン又は引抜き中子を言う（請求項４）。
【０００９】
金型キャビティ内に通じる空間部分に酸素ガスを供給する場合、酸素ガスの供給口を、金型キャビティ内に通じる空間部分のどの位置につけるのかによって、酸素ガスの置換効率が異なる。すなわち、金型キャビティ内に通じる空間部分を軸方向と直交する断面から見てそのクリアランスが例えばO.1mmで断面積が100mm２であった場合に、仮に内径がφ６mmの供給パイプを用いて直接当該空間部分に酸素ガスを供給すると、供給パイプに直接接している部分の面積はわずか0.6mm２（＝６×0.1）となるので、上記空間部分の断面積の0.6％しかないことになる。そこで、酸素ガスを高圧でもって上記空間部分の全体に充満させようとすると、通常の大気圧の状態で金型キャビティに侵入する量の何倍かの酸素ガス量が金型キャビティ内に侵入することになり、いくら酸素でも鋳造製品に悪影響を与える恐れが生じる。
そこで、金型キャビティ内に通じる空間部分に酸素を蓄える酸素チャンバを設けておき、酸素チャンバ内を酸素ガスで充満させておくことにより、酸素ガスにいたずらに高い圧力をかけなくても良くなり、金型キャビティ内に酸素ガスを吹き付けるようなことがなくなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の真空ダイカスト法によれば、下記の通りの効果を奏する。
（１）金型キャビティ内の外気を吸引排出し減圧している時に金型キャビティ内に入って来るのは酸素ガスであることから、その酸素ガスは金型キャビティ内にあって鋳造中に溶湯（アルミニウム）と反応して酸化アルミニウムとなって消失してしまい、鋳造製品中にガス成分として残らない。その結果、金型キャビティ内に通じる隙間から金型キャビティ内に侵入してくる外気に起因する鋳造欠陥の発生を抑制することが出来る。
【００１１】
（２）金型キャビティ内に入って来る量に相当する酸素ガス量と同じオーダの酸素ガスを供給するだけで良いので、酸素置換ダイカスト法（ＰＦ法）で用いる酸素ガスの供給量に比べて使用する酸素ガスの量が大幅に少量で済む。
（３）射出スリーブとプランジャチップの間で形成される隙間および、製品押出しピンや引抜き中子などの金型に組み込まれた可動部品との間で形成される隙間などの金型キャビティに通じる隙間には酸素ガスが供給され、酸素ガスが供給されている箇所では外気との圧力差がないので、ことさら特別にシールする必要性がない。よって、上記隙間にシール（気密性保持）のための複雑なシール構造や機構を講じる必要がなくなる。
従って、メンテナンスも容易となると共に、メンテナンスに伴う費用の発生が少なくなり、生産コストの低減化を期することが出来る。
（４）射出スリーブとプランジャチップの間で形成される隙間および、製品押出しピンや引抜き中子などの金型に組み込まれた可動部品との間で形成される隙間などの金型キャビティに通じる隙間の大きさを変える（隙間を緊密にする）必要がないので、隙間の大きさを変える（小さくする）ことに伴う生産トラブルが発生することがなく、品質も長期的に安定する。
（５）Ｏ-リングなどのシール材を使用しないので、シール材のメンテナンス工数や、メンテナンスに伴う費用の発生が少なくなる。
（６）複雑な機構が不要であり、メンテナンス性がよい。
（７）酸素ガスの供給量が少ない分、酸素ガスの配管を小さくでき、配管設計等が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の具体的な好適実施例を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は図示実施例のものに限定されるものではない。
【００１３】
図１は本発明に係る真空ダイカスト法が適用されるダイカストマシンの概念図を示し、固定型１ａと可動型１ｂから構成される金型１に、製品を成形するためのキャビティ２が形成されていると共に、射出スリーブ３及び製品押出しピン４がキャビティ２内と連通状に接続されている。
そして、射出スリーブ３には溶湯を注ぎ込むための注湯口３ａが開口形成され、注湯口３ａ側にプランジャ５の先端に連結されたプランジャチップ６がキャビティ２方へ向け往復摺動自在に嵌装されている。
【００１４】
射出スリーブ３の注湯口３ａから注入された溶湯は、プランジャチップ６で射出されてキャビティ２内に圧入充填され、冷却凝固後に所定のダイカスト製品となる。
キャビティ２内で凝固したダイカスト製品は、製品押出しピン４で離型押し出される。
【００１５】
一方、固定型１ａと可動型１ｂの型合わせ目等には、金型用ガス抜き装置７が設置されており、そのガス抜き装置７によりキャビティ２内の外気が吸引され金型の外部へ除去され、同時にキャビティ２の内部が減圧される仕組みになっている。
【００１６】
かくして、本発明に係る真空ダイカスト法では、金型（固定型１ａと可動型１ｂ）１の型閉めを行なった後に、金型キャビティ２内の外気を吸引し減圧した後、若しくは吸引減圧しながら、当該キャビティ２内に溶湯を射出スリーブ３から射出充填して鋳造する真空ダイカスト法において、射出スリーブ３の内周面とプランジャチップ６の外周面との間で形成される隙間とか、製品押出しピン４や引抜き中子（図示せず）などの金型１に組み込まれた可動部品との間で形成される隙間など、金型キャビティ２に通じる隙間のうち当該隙間を形成する可動部材（例えば、プランジャチップ６、製品押出しピン４や引抜き中子等）が存在してその可動部材の摺動部分から金型キャビティ２内に外気が侵入してくる空間部分８に酸素ガスを蓄える酸素チャンバ９を設け、該酸素チャンバから酸素ガスを供給することにより金型キャビティ２内に通じる空間部分８に流入する外気を酸素ガスに置換すると共に、上記酸素チャンバ９に酸素ガスを供給した状態で金型キャビティ２内に溶湯を射出充填する。すなわち、金型キャビティ２内の外気を吸引し減圧する前に予め、当該金型キャビティ２に通じる空間部分８に存在する外気を酸素ガスで置換しておくものである。
この時、金型キャビティ２に通じる空間部分８に存在する全ての外気を酸素ガスで置換しても良いが、空間部分８の一部、具体的には空間部分８にあって金型キャビティ２からみて遠い部分に存在する外気を酸素ガスで置換するようにしても良い。
【００１７】
ここで金型キャビティ２に通じる空間部分８とは、射出スリーブ３の内周面とプランジャチップ６の外周面との間で形成される隙間とか、金型キャビティ２の内部に通じる穴に摺動可能に挿入設置される製品押出しピン４や引抜き中子（図示せず）等の金型（固定型１ａと可動型１ｂ）１に組み込まれる可動部品との間で形成される隙間を言う。
【００１８】
更に本発明に係る真空ダイカスト法では、金型キャビティ２内の外気を吸引し減圧する際に、金型キャビティ２に通じる空間部分８に酸素チャンバ９から酸素ガスを供給し続けることにより当該空間部分８を酸素ガスでもってシールするものである。これにより、金型キャビティ２に通じる空間部分８から金型キャビティ２内へ侵入しようとする外気は酸素ガスで遮断されるだけでなく、金型キャビティ２内の外気を吸引排出し減圧している時に金型キャビティ２内に入って来るのは酸素ガスであることから、その酸素ガスは金型キャビティ２内にあって鋳造中に溶湯（アルミニウム）と反応して酸化アルミニウムになって消失してしまうので、鋳造製品中にガス成分として残ることがない。
【００１９】
また、金型キャビティ２に通じる空間部分８が、特に図２に示す如く射出スリーブ３の内周面とプランジャチップ６の外周面との間で形成される隙間である場合には、プランジャチップ６の後方外周に、酸素ガスを蓄えるための酸素チャンバ９としての凹溝を囲繞形成し、この酸素チャンバ９に酸素ガス供給パイプ１０を連通接続せしめ、酸素チャンバ９を通して射出スリーブ３の内周面とプランジャチップ６の外周面との間で形成される隙間（空間部分８）に酸素ガスを供給するようにする。
【００２０】
この時、プランジャチップ６が待機位置（図２の（ａ）の状態）から射出限位置に至るまでの間継続して空間部分８に酸素ガスを供給しても良いが、必ずしも供給する必要はなく、プランジャチップ６が射出スリーブ３の注湯口３ａにかかる位置（図２の（ｂ）の状態）からプランジャチップ６の酸素チャンバ９としての凹溝が少なくとも射出スリーブ３の注湯口３ａを通過するまでの間（図２の（ｃ）の状態）、酸素ガスを供給し続ければ十分である。
【００２１】
更に、プランジャチップ６の後方外周に形成された酸素チャンバ９内を効果的に酸素ガスに置換するには、酸素ガスの供給口、すなわち酸素ガス供給パイプ１０の接続位置を、射出スリーブ３の下面側に配置するのが好ましい。そうすれば、酸素ガス供給パイプ１０を通して供給される酸素ガスにより酸素チャンバ９内の外気が順次追い出され、より少ない酸素ガス量でもってより高く酸素ガス置換される。
【００２２】
また、図示実施例に係る酸素チャンバ９の場合、その大きさは、金型キャビティ２に通じる空間部分８に接しておればよく、空間部分８の５倍〜50倍程度あれば十分である。酸素チャンバ９の大きさが小さい方が酸素ガスの供給量が少なくて済むが、小さすぎると酸素ガスの置換効率がわるくなったり、酸素チャンバ９空間に酸素ガス以外に外気が漏れ入ってきたりする恐れが生じる。
なお、摺動する部分以外については、周知のシールパッキング等を用いることで漏れを防ぐことが出来、このようなパッキングと併用して用いるのがより好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る真空ダイカスト法が適用されるダイカストマシンの概念図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る真空ダイカスト法が適用される射出スリーブとプランジャチップの部分における動作の説明図、（ｄ）は（ｂ）の（Ｘ）−（Ｘ）線に沿う断面図。
【符号の説明】
【００２４】
１：金型                    １ａ：固定型
１ｂ：可動型                    ２：キャビティ
３：射出スリーブ              ３ａ：注湯口
４：製品押出しピン              ５：プランジャ
６：プランジャチップ            ７：ガス抜き装置
８：空間部分                    ９：酸素チャンバ
１０：酸素ガス供給パイプ
【図１】
2006055900.tif 000003
【図２】
2006055900.tif 000004