【誤訳訂正書】
【提出日】令和3年11月19日(2021.11.19)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイカスト装置のピストンであって、
前面を有するピストン先端であって、上記前面および上記ピストン先端が第１の材料によって形成されている、上記ピストン先端と、
上記ピストン先端に連結している、伸長した内側キャリアと、
上記ピストン先端に隣接して上記キャリアに設置される、略環状の本体と、
上記ピストン先端上に配置され、第２の材料によって形成されているウェアリングと、
を備え、
上記第１の材料の靱性は上記第２の材料の靱性よりも高く、
上記第１の材料の硬度は上記第２の材料の硬度よりも低く、
上記第１の材料が、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼、ＡＩＳＩグレード３００Ｍの鋼、またはそれらの任意の組成等価物である、ピストン。
【請求項２】
上記本体が上記第１の材料によって形成されている、請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
上記第１の材料が耐衝撃性工具鋼である、請求項１または２に記載のピストン。
【請求項４】
上記第２の材料が熱間加工工具鋼である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項５】
上記第２の材料が、ＡＩＳＩグレードＨ１３の鋼またはＤＩＮグレード１．２３４４の鋼である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項６】
上記キャリアの外面に円周バッフルリブが形成され、
上記バッフルリブ中に少なくとも１つの切欠きを有し、
冷却流体が上記バッフルリブ中を流れるように、上記バッフルリブがサイズ決めされている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項７】
上記キャリアが、内部に少なくとも１つの第１の切欠きが形成されている第１のバッフルリブと、内部に少なくとも１つの第１の切欠きが形成されている第２のバッフルリブと、を含み、
上記少なくとも１つの第１の切欠きが、上記キャリアの長手方向軸の周りの上記少なくとも１つの第２の切欠きに対して角度オフセットされている、請求項６に記載のピストン。
【請求項８】
上記本体が、上記バッフルリブの外周面に当接して流体バッフルを提供するように構成されている、内側に突出する円周バッフルリングを備える、請求項６に記載のピストン。
【請求項９】
上記バッフルリブおよび上記バッフルリングが、上記キャリアの長手方向軸を中心に一回転した周りにおいて同一平面上にある、請求項８に記載のピストン。
【請求項１０】
上記バッフルリブおよび上記バッフルリングが、上記長手方向軸に垂直である共有平面を規定する、請求項９に記載のピストン。
【請求項１１】
上記本体が、上記第１のバッフルリブの外周面に当接して第１の流体バッフルを提供するように構成されている、内側に突出する第１の円周バッフルリングと、上記第２のバッフルリブの外周面に当接して第２の流体バッフルを提供するように構成されている、内側に突出する第２の円周バッフルリングとを備える、請求項７に記載のピストン。
【請求項１２】
上記第１のバッフルリブおよび上記第１のバッフルリングが、上記キャリアの長手方向軸を中心に一回転した周りにおいて同一平面上にあり、
上記第２のバッフルリブおよび上記第２のバッフルリングが、上記キャリアの長手方向軸を中心に一回転した周りにおいて同一平面上にある、請求項１１に記載のピストン。
【請求項１３】
上記第１のバッフルリブおよび上記第１のバッフルリングが、上記長手方向軸に垂直である共有平面を規定し、
上記第２のバッフルリブおよび上記第２のバッフルリングが、上記長手方向軸に垂直である共有平面を規定する、請求項１２に記載のピストン。
【請求項１４】
上記本体の上に追加のウェアリングが備えられる、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１５】
上記本体の上にウェアバンドが備えられる、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１６】
上記ピストン先端と上記本体とが一体構造を有する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１７】
上記ピストン先端および上記本体が、上記第１の材料の単一片によって形成されている、請求項１６に記載のピストン。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載のピストンを含む、ダイカスト装置。
【請求項１９】
上記ダイカスト装置が真空ダイカスト装置である、請求項１８に記載のダイカスト装置。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】ダイカストピストンおよびそれを備えたダイカスト装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本開示は概してダイカストに関し、特に、ダイカストピストンおよびそれを組み込んだダイカスト装置に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
自動車製造の分野では、歴史的に鋼によって形成されてきた構造用部品（例えば、エンジンクレードル）が、次第に、アルミ合金の鋳物に置き換えられつつある。このような鋳物は、通常、大きく、複雑であり、比較的薄く、自動車製造における高品質な規格に適合することが求められる。これらの要求を満たすために、このような鋳物の製造には、典型的に、バキュームアシストダイカストが用いられる。
【０００３】
バキュームアシストダイカスト装置は、ときにプランジャと呼ばれるピストンを備えている。当該ピストンは、ときにショットスリーブと呼ばれるピストン穴を通って前進し、液体金属を型穴の中へ押し込む。ピストン穴を介した液体金属の流れを助けるために、ピストン穴に対して真空が適用される。交換式のウェアリングが、ピストンの上に備えられる。当該ウェアリングは、ピストンのストローク全体に沿って、ピストン穴の内側と絶え間ない接触を保っている。これによって、真空および液体金属の両方を密閉している。ウェアリングはピストン先端の前面の後方の円周リブ上に自由に備えられる。ウェアリングは分割されると、ウェアリングは使用前にピストン先端上に取り付けられ、使用後ピストン先端から取り外すことができる。
【０００４】
例えば、図１は、従来技術のバキュームアシストダイカスト装置の一部を示している。従来技術のバキュームアシストダイカスト装置を参照番号２０で示す。バキュームアシストダイカスト装置２０は、液体金属（図示せず）をダイカスト型穴（図示せず）の中に押し込んで鋳物を形成するために、ショットスリーブ２４内部に規定されているピストン穴２２の中を移動可能なピストンを備える。図示の例では、上記ピストンは、ストロークの開始位置に配置されており、当該開始位置は、液体金属がピストン穴２２内に導入されるポート２６の後方である。
【０００５】
ピストンは、ピストン柄（図示せず）の前端に取り付けられたピストン先端３０を含む。ピストン先端１４０は、ポート２６を経てピストン穴２２の中へ導入された液体金属と接触するように構成されている正面３２を有している。ピストン先端３０は、その外面に配置されたウェアリング１４４を有している。
【０００６】
操作中、ストロークサイクルの開始時において、ピストンは、ピストン穴２２内の開始位置に位置しており、液体金属が、ポート２６を介して、ピストン先端３０の前方にあるピストン穴２２内に導入される。上記ピストンは、次に、金属の鋳物を形成するための型穴の中に液体金属を押し込むために、ピストン穴２２の中を通って前方に移動される。次いで、上記ピストンは、ストロークサイクルを完了させるために、開始位置に向かって後方に移動される。この操作の間、ピストン先端３０の上に配置されているウェアリング３４は、ピストン穴２２の表面３８と絶え間なく接触し、液体金属がピストン先端３０とピストン穴２２の表面３８との間を通過することを防ぐための液体金属シールを提供する。ウェアリング３４は、また、ピストン穴２２の前方の容積内を真空（換言すれば、低圧）に維持するための真空シールを提供する。当該サイクルは、所望の数だけ繰り返されて、金属の鋳物が複数生産される。
【０００７】
他のダイカストピストンを説明する。例えば、Muellerの米国特許第５，０４８，５９２号は、溶融アルミニウムまたは真鍮をダイカスト機の鋳造シリンダから外に押し出すためのプランジャを開示する。プランジャは、キャップを有している。キャップは、雌ねじを介して支持体の雄ねじにねじ込まれている。キャップは、シリンダの材料（特に鋼）よりも熱膨張係数が大きい材料（特に銅合金）から作られている。一実施形態において、キャップの外側カバー面に、外側環状ウェブを有する筒状伸長部を有する。筒状伸長部は、シールリングの対応する内側環状溝に係合する。シールリングは、段状に半径方向に分割されている。
【０００８】
Schivalocchiらの米国特許第７，９００，５５２号は、本体と、本体の周りに取り付けられた少なくとも１つの封止バンドとを備える低温チャンバダイカスト機のピストンを開示している。本体およびバンドは、ピストン本体へのバンドの角度方向のロックおよび軸方向のロックの両方を得る連結手段を備えている。
【０００９】
Mullerらの米国特許第８，１３６，５７４号は、コールドチャンバカスト機の鋳造シリンダ内を軸方向に延びるピストンロッドの高圧側端部に固定するためのマルチピースピストンを開示している。ピストンは、高圧側においてピストン前面を形成するピストンクラウンと、低圧側においてピストンクラウンに接続された、ブラシ形態のピストン本体とを備える。ピストンロッドの端部、ピストンクラウンおよび端部に、ピストンを軸方向に固定するために、相補的な差込みロック手段が設けられている。
【００１０】
改良が、常に望まれている。少なくとも、本発明の目的は、新規のダイカストピストン、およびそれを組み込んだダイカスト装置を提供することである。
【００１１】
〔発明の概要〕
したがって、一態様において、ダイカスト装置のピストンが提供される。ピストンは、第１の材料によって形成されているピストン先端と、ピストン先端に連結している、伸長した内側キャリアと、ピストン先端に隣接してキャリアに設置される、略環状の本体と、ピストン先端上に配置され、第２の材料によって形成されているウェアリングとを備え、第１の材料は、第２の材料よりも高い靭性および低い硬度を有する。
【００１２】
本体は、第１の材料から形成されていてもよい。
【００１３】
第１の材料は、耐衝撃性工具鋼であってもよい。第１の材料は、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼、ＡＩＳＩグレード３００Ｍの鋼、もしくはＡＩＳＩグレード４１４０の鋼、またはそれらの任意の非ＡＩＳＩ等価物であってもよい。
【００１４】
第１の材料は、約０．３２重量％〜約０．４８重量％の炭素（Ｃ）、約０．５０重量％〜約１．５０重量％のクロム（Ｃｒ）、約０．４０重量％〜約１．３０重量％のマンガン（Ｍｎ）、約０．０５重量％〜約０．９０重量％のモリブデン（Ｍｏ）、および鉄（Ｆｅ）を含む組成物を有する工具鋼であってもよい。組成物は、約０．３６重量％〜約０．４８重量％の炭素（Ｃ）をさらに含んでいてもよい。組成物は、約０．３７重量％〜約０．４６重量％の炭素（Ｃ）をさらに含んでいてもよい。組成物は、約０．７０重量％〜約１．１０重量％のクロム（Ｃｒ）をさらに含んでいてもよい。組成物は、約０．７０重量％〜約０．９５重量％のクロム（Ｃｒ）をさらに含んでいてもよい。組成物は、約０．５０重量％〜約１．１０重量％のマンガン（Ｍｎ）をさらに含んでいてもよい。組成物は、約０．６０重量％〜約１．００重量％のマンガン（Ｍｎ）をさらに含んでいてもよい。組成物は、約０．１０重量％〜約０．８０重量％のモリブデン（Ｍｏ）をさらに含んでいてもよい。組成物は、約０．１５重量％〜約０．６５重量％のモリブデン（Ｍｏ）をさらに含んでいてもよい。
【００１５】
第２の材料は、熱間加工工具鋼であってもよい。第２の材料は、ＡＩＳＩグレードＨ１３の鋼またはＤＩＮグレード１．２３４４の鋼であってもよい。
【００１６】
キャリアの外面に円周バッフルリブが形成されていてもよい。バッフルリブ中に少なくとも１つの切欠きを有し、冷却流体がバッフルリブ中を流れるように、上記バッフルリブがサイズ決めされていてもよい。本体は、バッフルリブの外周面に当接して流体バッフルを提供するように構成されている、内側に突出する円周バッフルリングを備えていてもよい。バッフルリブおよびバッフルリングは、キャリアの長手方向軸を中心に一回転した周りにおいて同一平面上にあってもよい。バッフルリブおよびバッフルリングは、長手方向軸に垂直である共有平面を規定してもよい。キャリアは、内部に少なくとも１つの第１の切欠きが形成されている第１のバッフルリブと、内部に少なくとも１つの第１の切欠きが形成されている第２のバッフルリブと、を含み、少なくとも１つの第１の切欠きが、上記キャリアの長手方向軸の周りの上記少なくとも１つの第２の切欠きに対して角度オフセットされていてもよい。本体は、第１のバッフルリブの外周面に当接して第１の流体バッフルを提供するように構成されている、内側に突出する第１の円周バッフルリングと、第２のバッフルリブの外周面に当接して第２の流体バッフルを提供するように構成されている、内側に突出する第２の円周バッフルリングとを備えていてもよい。第１のバッフルリブおよび第１のバッフルリングは、キャリアの長手方向軸を中心に一回転した周りにおいて同一平面上にあり、第２のバッフルリブおよび上記第２のバッフルリングが、キャリアの長手方向軸を中心に一回転した周りにおいて同一平面上にあってもよい。第１のバッフルリブおよび第１のバッフルリングが、長手方向軸に垂直である共有平面を規定し、第２のバッフルリブおよび第２のバッフルリングが、長手方向軸に垂直である共有平面を規定してもよい。
【００１７】
本体の上にウェアリングがさらに備えられていてもよい。
【００１８】
本体の上にウェアバンドが備えられていてもよい。
【００１９】
ピストン先端および本体は、一体構造を有していてもよい。ピストン先端および本体は、第１の材料の単一片によって形成されていてもよい。
【００２０】
一実施形態において、上記ピストンを含むダイカスト装置が提供される。ダイカスト装置は、真空ダイカスト装置であってもよい。
【００２１】
〔図面の簡単な説明〕
添付の図面を参照しながら、実施形態について、より詳細に説明する。
【００２２】
図１は、従来技術のピストンを含む、従来技術のダイカスト装置の一部分の横断面図である。
【００２３】
図２は、ピストンを含む、ダイカスト装置の一部分の横断面図である。
【００２４】
図３は、図２のピストンの斜視図である。
【００２５】
図４は、図２のピストンの分解斜視図である。
【００２６】
図５は、図２のピストンの別の分解斜視図である。
【００２７】
図６は、図２のピストンの横断面図である。
【００２８】
図７は、図２のピストンのウェアリング形成部の一部分の斜視図である。
【００２９】
図８は、図７のウェアリングの正面図である。
【００３０】
図９は、図２のダイカスト装置と共に使用する、別の実施形態のピストンの横断面図である。
【００３１】
図１０は、図２のダイカスト装置と共に使用する、さらなる別の実施形態のピストンの横断面図である。
【００３２】
図１１は、図２のダイカスト装置と共に使用する、さらなる別の実施形態のピストンの横断面図である。
【００３３】
図１２は、図２のピストンの１つ以上の部品を製造する際の、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼の試験温度の関数として示される、衝撃エネルギーのグラフである。
【００３４】
図１３Ａ、１３Ｂおよび１３Ｃは、従来の熱間加工工具鋼の試験温度の関数として示される、衝撃エネルギーのグラフである。
【００３５】
図１４Ａ、１４Ｂ、および１４Ｃは、破損までのストロークサイクル数のグラフであり、サイズが６０ｍｍ、１００ｍｍおよび１８０ｍｍである例示のピストンについて、ピストンを製造する鋼のグレードの相関として示される。
【００３６】
〔実施形態の詳細な説明〕
図２には、バキュームアシストダイカスト装置の一部分が示されており、当該バキュームアシストダイカスト装置は、参照番号１２０にて示されている。バキュームアシストダイカスト装置１２０は、液体金属（図示せず）をダイカスト型穴（図示せず）の中に押し込んで鋳物を形成するために、ショットスリーブ１３４の内部に規定されているピストン穴１３２の中を移動可能なピストン１３０を備えている。ショットスリーブ１３４は、ポート１３６を備えており、当該ポートを介して、液体金属がピストン穴１３２の中に導入される。例示するように、上記ピストン１３０は、ストロークの開始位置に配置されており、当該開始位置は、ポート１３６の後方である。
【００３７】
ピストン１３０は、図３〜図８により詳細に示されている。ピストン１３０は、ピストン柄（図示せず）の前端に取り付けられるように構成される。ピストン１３０は、ピストン先端１４２と、ピストン先端１４２に連結した内側ピストンキャリア１４４と、キャリア１４４に設置され、ピストン先端１４２に連結したピストン本体１４６と、ピストン先端１４２の外面に配置された交換可能なウェアリング１４８とを含む。
【００３８】
ピストン先端１４２は、ポート１３６を介してピストン穴１３２に導入された液体金属と接触するように構成された前面１５０を有する、略カップ状の本体を備える。図示の実施形態において、窪みが前面１５０の中に形成されている。ピストン先端１４２は、ウェアリング１４８と係合するための、円周リブ１５２とその外面に形成された円周溝とを有する。ピストン先端１４２は、内部空洞１５４を規定し、キャリア１４４との差込み接続を提供するように構成された、内側に突出する一組の突出部１５６を有する。ピストン先端１４２は、熱間加工工具鋼よりも高い靭性および高い降伏強度を有する工具鋼で形成されている。本実施形態において、ピストン先端１４２は、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼で形成されている。
【００３９】
キャリア１４４は、略円筒状の伸長した本体を備える。当該本体の前端には、外側に伸長する複数の突出部１５８を有する。キャリア１４４およびピストン先端１４２が所定の位置に回転され、組立ピストン１３０に連結すると、突出部１５８は突出部１５６と協働して、ピストン先端１４２との差込み接続を提供する。キャリア１４４の後端には、カラー１６０が形成されている。カラー１６０は、組立ピストン１３０の本体１４６に当接するように構成された前面を有する。カラー１６０はまた、前面に隣接して形成された一対のスロットを有する。各スロットは、それぞれのロックキー１６１を収容するように形成されている。各ロックキー１６１は、締結具によってキャリア１４４に接続可能である。図示の実施形態において、締結具はねじである。
【００４０】
キャリア１４４は、ピストン１３０の内部に冷却流体を循環させる複数の内部導管を有する。冷却流体は、ピストン柄の内部の導管（図示せず）を介してキャリア１４４に供給され、キャリア１４４から除去される。本実施形態において、冷却流体は水であるが、別の冷却流体（例えば、空気など）を代わりに使用してもよい。内部導管は、冷却流体を供給する前方内部導管１６２と、冷却流体を除去する後方内部導管１６４とを備える。前方内部導管１６２は、キャリア１４４の前面１６８に形成され、突出部１５８を横切って外側に伸びる複数の半径方向の溝１６６と流体連通している。図６に示すように、キャリア１４４とピストン先端１４２とが組立ピストン１３０に連結したとき、キャリア１４４の前面１６８は、ピストン先端１４２の内面１７０に当接する。半径方向の溝１６６は、ピストン先端１４２の内面１７０を横切って、ピストン先端１４２の内部空洞１５４内に規定された環状チャネル１７２内に冷却流体を運ぶように構成される。キャリア１４４は、突出部１５８の後方においてキャリア１４４の外面に形成される、２つの円周バッフルリブ（すなわち、第１バッフルリブ１７４および第２バッフルリブ１７６）を備える。第１バッフルリブ１７４の内部には２つの切欠き１７４ａが形成されている。当該切欠きは、冷却流体が流れることができるようにサイズ決めされている。第１バッフルリブ１７６の内部には２つの切欠き１７６ａが形成されている。当該切欠きは、冷却流体が流れることができるようにサイズ決めされている。図示の例では、切欠きは、第１バッフルリブ１７４の切欠き１７４ａが、第２バッフルリブ１７６の切欠き１７６ａに対して、キャリア１４４の長手方向軸の周りに約９０度だけ角度オフセットされるように形成される。当然のことながら、切欠き１７６ａに対する切欠き１７４ａの角度オフセットは、冷却流体がピストン１３０の内部を通ってより回り込んだ後方経路を移動することを確実にする。
【００４１】
本体１４６は、略環状の形状を有し、ピストン先端１４２に当接するように構成された前面と、組立ピストン１３０のカラー１６０に当接するように構成された後面とを有する。本体１４６の後面には２つのノッチ１７８が形成されている。各ノッチ１７８はそれぞれのロックキー１６１を収容するようにサイズ決めされ、組立ピストン１３０内の本体１４６およびキャリア１４４の回転を防止する。本体１４６はまた、キャリア１４４の外面から概ね間隔を空けて配置された内面を有し、本体１４６およびキャリア１４４は、組立ピストン１３０内の環状容積（annular volume）１８２を規定する。当然のことながら、環状容積１８２は、隣接する突出部１５８間のギャップ（図示せず）を介して、および隣接する突出部１５６間のギャップ（図示せず）を介して、内部空洞１５４内の環状チャネル１７２と流体連通している。環状容積１８２はまた、ピストン１３０の内部に冷却流体を循環させるために、キャリア１４４内のダクト１８４を介して後方内部導管１６４と流体連通している。本体１４６の内面には、内側に突出する円周バッフルリングが２つ（すなわち、第１バッフルリング１８６および第２バッフルリング１８８）形成されている。第１および第２のバッフルリング１８６および１８８は、組立ピストン１３０の第１および第２の円周バッフルリブ１７４および１７６の外周面にそれぞれ当接するように構成される。バッフルリブ１７４およびバッフルリング１８６は、切欠き１７４ａによって規定される流路を有する第１の流体バッフルを提供し、バッフルリブ１７６およびバッフルリング１８８は、切欠き１７６ａによって規定される流路を有する第２の流体バッフルを提供する。当然のことながら、バッフルリブ１７４およびバッフルリング１８６は、キャリア１４４の長手方向軸を中心に一回転した周りにおいて同一平面上にあり、共有仮想面は、長手方向軸に垂直である。同様に、バッフルリブ１７６およびバッフルリング１８８は、キャリア１４４の長手方向軸を中心に一回転した周りにおいて同一平面上にあり、共有仮想面は、長手方向軸に垂直である。本体１４６は、熱間加工工具鋼よりも高い靭性および高い降伏強度を有する工具鋼によって形成されている。本実施形態において、本体１４６は、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼によって形成されている。
【００４２】
ウェアリング１４８は略環状の形状を有する。ウェアリングは、ピストン先端１４２の外面に形成された円周リブ１５２を受容するように形成された円周溝１８９を有する。ウェアリング１４８はまた、操作中にピストン１３０がピストン穴１３２を通って後方に移動するのを容易にする後方傾斜面１９０を有する。ウェアリング１４８は、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼よりも高い硬度を有する熱間加工工具鋼によって形成される。本実施形態において、ウェアリング１４８は、ＡＩＳＩグレードＨ１３の鋼またはＤＩＮグレード１．２３４４の鋼によって形成される。
【００４３】
ウェアリング１４８は、ピストン先端１４２に対するウェアリング１４８の着脱を容易にするギャップ１９１をさらに含む。ギャップ１９１は、ウェアリングを通って真っ直ぐに伸長せず、むしろ、少なくとも１つの工程またはジョグによって互いに接合された、円周方向に離間した対向面の円周方向にオフセットしたペアを２つ以上備える。当然のことながら、ギャップ１９１は、ピストン１３０の操作中に必要に応じてウェアリング１４８が膨張および収縮することを可能にする。ギャップ１９１は、他の連続したリングを切断することによって形成される。本実施形態において、ギャップ１９１は、電子放電加工（ＥＤＭ）によって形成される。ギャップ１９１は、軸方向に伸長し、円周方向に離間した対向面１９２ａおよび１９２ｂを規定する第１の部分１９２と、軸方向に伸長し、円周方向に離間した対向面１９３ａおよび１９３ｂを規定する第２の部分１９３と、円周方向に伸長し、第１の部分１９２および第２の部分１９３を接合し、対向面１９４ａおよび１９４ｂを規定する中間部分１９４とを備える。図７から分かるように、第１の部分１９２および第２の部分１９３は、円周方向にオフセットされている。
【００４４】
本実施形態において、ギャップ１９１の第１の部分１９２および第２の部分１９３を、傾斜切断によって機械加工する。その結果、対向面１９２ａおよび１９２ｂの各々は内向きに傾斜し、対向面１９２ａおよび１９２ｂの各々は、第１の部分１９２の中心を通って伸長する半径方向の線に対する角度θを規定する。半径方向の線は、一対の対向面１９２ａおよび１９２ｂの間のギャップを二分し、対向面１９２ａおよび１９２ｂは、ウェアリングの内径に向かう方向に傾斜している。同様に、対向面１９３ａおよび１９３ｂの各々は内向きに傾斜し、対向面１９３ａおよび１９３ｂの各々は、第２の部分１９３の中心を通って伸長する半径方向の線に対する角度θを規定する。半径方向の線は、一対の対向面１９３ａおよび１９３ｂの間のギャップを二分し、対向面１９３ａおよび１９３ｂは、ウェアリングの内径に向かう方向に傾斜している。ウェアリング１４８は、ＲｏｂｂｉｎｓによるＰＣＴ出願（国際公開第２０１５／０５４７７６号）に記載されたものであってもよい。当該出願の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００４５】
使用時には、組立ピストン１３０を、ピストン柄上に取り付け、ピストン穴１３２内に挿入する。ストロークサイクルの開始時において、ピストンは、上記ピストン穴１３２の中の開始位置に配置されており、ポート１２４を経て、液体金属が、ピストン１３０の前方のピストン穴１３２の中に移動する。次いで、ピストンは、金属の鋳物を形成するための型穴の中に液体金属を押し込むために、ピストン穴１３２の中を通って前方に移動させる。次いで、ピストンは、ストロークサイクルを完了させるために、開始位置に向かって後方に移動させる。この動作中、ピストン１３０の上に配置されているウェアリング１４８は、ピストン穴１３２の内面１９６と絶え間なく接触し、液体金属がピストン１３０とピストン穴１３２の内面１９６との間を通過することを防ぐための液体金属シールを提供する。ウェアリング１４８は、また、ピストン穴１３２の前方の容積内を真空（換言すれば、低圧）に維持するための真空シールを提供する。サイクル中、ピストン柄を通って供給される冷却流体は、内部導管１６２、半径方向の溝１６６、環状チャネル１７２、環状容積１８２、ダクト１８４および内部導管１６４を介してピストン１３０の内部を通って循環し、ピストン１３０を冷却する。ストロークサイクルは、所望に応じて繰り返し、複数の金属鋳物を製造する。
【００４６】
当然のことながら、従来のピストン先端および従来のピストン本体は、ＡＩＳＩグレードＨ１３の鋼またはＤＩＮグレード１．２３４４の鋼等の熱間加工工具鋼から作成されている。これらの工具鋼は、高温（すなわち、３００℃を超える）における長時間曝露中に高強度および高硬度を有することが知られている。熱間加工工具鋼の高強度および高硬度は、炭化物の高含有量に起因し、高温での塑性変形を妨げるのに有効である。しかし、３００℃未満の温度においては、炭化物は熱間加工工具鋼を脆くし、熱衝撃による破損の可能性を増大させる。当然のことながら、高い硬度を有する材料は典型的には低い靭性を有し、高い靭性を有する材料は典型的には低い硬度を有する。
【００４７】
アルミニウムまたはアルミニウム合金等の、ダイカストに使用される液体金属の温度は、典型的には約６５０℃である。その結果、冷却流体による冷却を行うことなく、アルミニウムまたはアルミニウム合金ダイカストに使用される従来のピストン先端および従来のピストン本体は、約６００〜６５０℃（すなわち高温範囲）の操作温度を経験する。対照的に、ピストン１３０を操作中に冷却する。その結果、３００℃未満（すなわち、高温範囲未満）の操作温度を経験する。
【００４８】
当然のことながら、高い靭性および高い降伏強度を有する工具鋼のピストン先端１４２および本体１４６を製作することにより、液体金属と接触するかまたは近接しているが、ピストン穴１３２の表面と接触しないピストン１３０の部分について、他の材料で作成されているウェアリングを有するピストン先端および本体を有する従来のピストンと比較して、熱衝撃による破損に対する耐性を増強させることが可能になる。
【００４９】
さらに、当然のことながら、高硬度を有する熱間加工工具鋼によって形成されているウェアリング１４８は、ピストン穴１３２の表面に接触するピストン１３０の部分について、他の材料で作成されているウェアリングを有する従来のピストンと比較して、耐摩耗性を増強させることが可能になる。
【００５０】
当然のことながら、角度オフセットした切欠きを有するバッフルリブおよびバッフルリングの構成は、ピストンの内部の冷却流体の循環経路を効果的に提供する。そして、各バッフルリブおよびそれに対応するバッフルリングとの間の界面領域が大きいことにより、薄いリブによって分離された螺旋状または蛇行状の冷却チャネルを備える従来のピストンと比較して、ピストンの熱伝導、強度および堅牢性を増大させる。
【００５１】
これらの特徴によって、ピストン１３０が従来のダイカストピストンよりも耐久性を有し、耐用年数が長くすることが可能にする。
【００５２】
ピストンの他の構成も可能である。例えば、図９は、ダイカスト装置１２０と共に使用されるピストンの別の実施形態を示している。当該ピストンを参照番号２３０で示す。ピストン２３０は、図３〜図８に示すピストン１３０とほぼ同様であり、ピストン先端１４２と、ピストン先端１４２に連結した内側ピストンキャリア１４４と、キャリア１４４に設置され、ピストン先端１４２に連結したピストン本体２４６と、ピストン先端１４２の外面に配置された交換可能なウェアリング１４８とを備えている。ピストン２３０は、ピストン本体２４６の外面に配置された交換可能な第２のウェアリング１４８をさらに備える。
【００５３】
本体２４６は、図３〜図８の本体１４６とほぼ同様であり、略環状の形状を有し、ピストン先端１４２に当接するように構成された前面と、カラー１６０およびロックキー１６１に当接するように構成された後面とを有する。本体２４６はまた、キャリア１４４の外面から概ね間隔を空けて配置された内面を有し、本体２４６およびキャリア１４４は、組立ピストン１３０内に環状容積１８２を規定する。環状容積１８２は、隣接する突出部１５８間のギャップ（図示せず）を介して、および隣接する突出部１５６間のギャップ（図示せず）を介して、内部空洞１５４内の環状チャネル１７２と流体連通している。環状容積１８２はまた、ピストン１３０の内部に冷却流体を循環させるために、キャリア１４４内のダクト１８４を介して後方内部導管１６４と流体連通している。本体２４６の内面には、内側に突出する円周バッフルリングが２つ（すなわち、第１バッフルリング２８６および第２バッフルリング２８８）形成されている。第１および第２のバッフルリング２８６および２８８は、組立ピストン２３０の第１および第２の円周バッフルリブ１７４および１７６の外周面にそれぞれ当接するように構成される。バッフルリブ１７４およびバッフルリング２８６は、切欠き１７４ａによって規定される流路を有する第１の流体バッフルを提供し、バッフルリブ１７６およびバッフルリング２８８は、切欠き１７６ａによって規定される流路を有する第２の流体バッフルを提供する。当然のことながら、バッフルリブ１７４およびバッフルリング２８６は、キャリア１４４の長手方向軸を中心に一回転した周りにおいて同一平面上にあり、共有仮想面は、長手方向軸に垂直である。同様に、バッフルリブ１７６およびバッフルリング２８８は、キャリア１４４の長手方向軸を中心に一回転した周りにおいて同一平面上にあり、共有仮想面は、長手方向軸に垂直である。本体２４６はまた、その上に配置された第２のウェアリング１４８と係合するための、円周リブ２９６と、その外面に形成された円周溝とを有する。本体２４６は、熱間加工工具鋼よりも高い靭性および高い降伏強度を有する工具鋼によって形成されている。本実施形態において、本体２４６は、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼によって形成されている。
【００５４】
さらに他の構成も可能である。例えば、図１０は、ダイカスト装置１２０と共に使用されるピストンの別の実施形態を示している。当該ピストンを参照番号３３０で示す。ピストン３３０は、図３〜図８に示すピストン１３０とほぼ同様であり、ピストン先端１４２と、ピストン先端１４２に連結した内側ピストンキャリア１４４と、キャリア１４４に設置され、ピストン先端１４２に連結したピストン本体３４６と、ピストン先端１４２の外面に配置された交換可能なウェアリング１４８とを備えている。ピストン３３０は、ピストン本体３４６の外面に配置された交換可能なウェアバンド３９６をさらに備える。
【００５５】
本体３４６は、図３〜図８の本体１４６とほぼ同様であり、略環状の形状を有し、ピストン先端１４２に当接するように構成された前面と、カラー１６０およびロックキー１６１に当接するように構成された後面とを有する。本体３４６はまた、キャリア１４４の外面から概ね間隔を空けて配置された内面を有し、本体３４６およびキャリア１４４は、組立ピストン１３０内に環状容積１８２を規定する。環状容積１８２は、隣接する突出部１５８間のギャップ（図示せず）を介して、および隣接する突出部１５６間のギャップ（図示せず）を介して、内部空洞１５４内の環状チャネル１７２と流体連通している。環状容積１８２はまた、ピストン３３０の内部に冷却流体を循環させるために、キャリア１４４内のダクト１８４を介して後方内部導管１６４と流体連通している。本体３４６の内面には、内側に突出する円周バッフルリングが２つ（すなわち、第１バッフルリング３８６および第２バッフルリング３８８）形成されている。第１および第２のバッフルリング３８６および３８８は、組立ピストン１３０の第１および第２の円周バッフルリブ１７４および１７６の外周面にそれぞれ当接するように構成される。バッフルリブ１７４およびバッフルリング３８６は、切欠き１７４ａによって規定される流路を有する第１の流体バッフルを提供し、バッフルリブ１７６およびバッフルリング３８８は、切欠き１７６ａによって規定される流路を有する第２の流体バッフルを提供する。当然のことながら、バッフルリブ１７４およびバッフルリング３８６は、キャリア１４４の長手方向軸を中心に一回転した周りにおいて同一平面上にあり、共有仮想面は、長手方向軸に垂直である。同様に、バッフルリブ１７６およびバッフルリング３８８は、キャリア１４４の長手方向軸を中心に一回転した周りにおいて同一平面上にあり、共有仮想面は、長手方向軸に垂直である。本体３４６の外面には、その上に配置された交換可能なウェアバンド３９６を収容するための、周溝３９８が形成されている。本体３４６は、熱間加工工具鋼よりも高い靭性および高い降伏強度を有する工具鋼によって形成されている。本実施形態において、本体３４６は、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼によって形成されている。
【００５６】
さらに他の構成も可能である。例えば、図１１は、ダイカスト装置１２０と共に使用されるピストンの別の実施形態を示している。当該ピストンを参照番号４３０に示す。ピストン４３０は、図３〜図８に示すピストン１３０とほぼ同様であり、ピストン先端４４２と、ピストン先端４４２に連結した内側ピストンキャリア１４４と、ピストン先端４４２の外面に配置された交換可能なウェアリング１４８とを備えている。
【００５７】
ピストン先端４４２は、ポート１３６を介してピストン穴１３２に導入された液体金属と接触するように構成された前面４５０を有する。図示の実施形態において、窪みが前面４５０の中に形成されている。ピストン先端４４２は、ウェアリング１４８と係合するための、円周リブ４５２とその外面に形成された円周溝とを有する。ピストン先端４４２は、内部空洞４５４を規定し、キャリア１４４との差込み接続を提供するように構成された、内側に突出する一組の突出部４５６を有する。
【００５８】
ピストン先端４４２は後方に伸長し、図３〜図８の本体１４６とほぼ同様の形状の本体を効果的に提供する後部を規定する。このようにして、ピストン先端４４２の後部は、カラー１６０およびロックキー１６１に当接するように構成された後面を有する略環状の形状を有する。ピストン先端４４２の後部はまた、キャリア１４４の外面から概ね間隔を空けて配置された内面を有し、ピストン先端４４２の後部およびキャリア１４４は、組立ピストン４３０内に環状容積１８２を規定する。環状容積１８２は、隣接する突出部１５８間のギャップ（図示せず）と、隣接する突出部４５６間のギャップ（図示せず）とを介して、内部空洞４５４内の環状チャネル４７２と流体連通している。環状容積１８２はまた、ピストン４３０の内部に冷却流体を循環させるために、キャリア１４４内のダクト１８４を介して後方内部導管１６４と流体連通している。ピストン先端４４２の後部の内面には、内側に突出する円周バッフルリングが２つ（すなわち、第１バッフルリング４８６および第２バッフルリング４８８）形成されている。第１および第２のバッフルリング４８６および４８８は、組立ピストン４３０の第１および第２の円周バッフルリブ１７４および１７６の外周面にそれぞれ当接するように構成される。バッフルリブ１７４およびバッフルリング４８６は、切欠き１７４ａによって規定される流路を有する第１の流体バッフルを提供し、バッフルリブ１７６およびバッフルリング４８８は、切欠き１７６ａによって規定される流路を有する第２の流体バッフルを提供する。当然のことながら、バッフルリブ１７４およびバッフルリング４８６は、キャリア１４４の長手方向軸を中心に一回転した周りにおいて同一平面上にあり、共有仮想面は、長手方向軸に垂直である。同様に、バッフルリブ１７６およびバッフルリング４８８は、キャリア１４４の長手方向軸を中心に一回転した周りにおいて同一平面上にあり、共有仮想面は、長手方向軸に垂直である。ピストン先端４４２は、熱間加工工具鋼よりも高い靭性および高い降伏強度を有する工具鋼によって形成されている。本実施形態において、ピストン先端４４２は、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼によって形成されている。
【００５９】
上述の実施形態において、ピストン先端および本体は、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼から形成されている。他の実施形態において、ピストン先端および本体の一方または両方は、代替的に、ＡＩＳＩグレード３００Ｍの鋼もしくはＡＩＳＩグレード４１４０の鋼、またはＡＩＳＩグレード４３４０、３０４０Ｍまたは４１４０の鋼の任意の非ＡＩＳＩ等価物から形成されていてもよい。さらに他の実施形態において、ピストン先端および本体の一方または両方は、熱間加工工具鋼よりも高い靭性および高い降伏強度を有する任意の耐衝撃性工具鋼から代替的に形成されていてもよい。
【００６０】
他の実施形態において、ピストン先端および本体の一方または両方は、代替的に、約０．３２％〜約０．４８％の炭素（Ｃ）、約０．５０％〜約１．５０％のクロム（Ｃｒ）、約０．４０％〜約１．３０％のマンガン（Ｍｎ）、および０．０５％〜約０．９０％のモリブデン（Ｍｏ）の組成物（重量％で表す）を有する工具鋼から形成されてもよく、組成物の残部は主に、鉄（Ｆｅ）と他の任意の合金元素および不可避な不純物によって構成される。しかし、工具鋼の組成物は、具体的な単一の組成物に限定されない。好ましくは、工具鋼組成物は、約０．３６％〜約０．４８％のＣを含む。より好ましくは、工具鋼組成物は、約０．３７％〜約０．４６％のＣを含む。好ましくは、工具鋼組成物は、約０．７０％〜約１．１０％のＣｒを含む。より好ましくは、工具鋼組成物は、約０．７０％〜約０．９５％のＣｒを含む。好ましくは、工具鋼組成物は、約０．５０％〜約１．１０％のＭｎを含む。より好ましくは、工具鋼組成物は、約０．６０％〜約１．００％のＭｎを含む。好ましくは、工具鋼組成物は、約０．１０％〜約０．８０％のＭｏを含む。より好ましくは、工具鋼組成物は、約０．１５％〜約０．６５％のＭｏを含む。
【００６１】
上述の実施形態において、ピストン先端および本体は、熱間加工工具鋼よりも高い靭性および高い降伏強度を有する材料で製作されるが、他の実施形態において、ピストン先端のみが、熱間加工工具鋼よりも高い靭性および高い降伏強度を有する材料で製作されてもよい。
【００６２】
上述の実施形態において、ピストン先端全体は、熱間加工工具鋼よりも高い靭性および高い降伏強度を有する材料から製造されるが、他の実施形態において、液体金属に接触するピストン先端の一部分のみが、熱間加工工具鋼よりも高い靭性および高い降伏強度を有する材料から代替的に製造されてもよい。
【００６３】
上述の実施形態において、キャリアは２つのバッフルリブを含み、本体は２つのバッフルリングを含む。他の実施形態において、キャリアは、代わりに、１つのバッフルリブのみを含んでもよく、本体は、代わりに、１つのバッフルリングのみを含んでもよい。または、キャリアは、代わりに、３つ以上のバッフルリブを含んでもよく、本体は、代わりに、３つ以上のバッフルリングを含んでいてもよい。
【００６４】
上述の実施形態において、各バッフルリングは２つの切欠きを備える。他の実施形態において、各バッフルリングは、代替的に、１つの切欠きのみを備えていてもよい。または、各バッフルリングは、代替的に、２つより多い切欠きを備えてもよい。
【００６５】
以下の実施例は、上述の実施形態の様々な応用を示す。
【００６６】
〔実施例１〕
図１２は、ピストン先端１４２およびピストン本体１４６を製造する際の、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼の試験温度の関数として示される、衝撃エネルギーのグラフである。
【００６７】
図から分かるように、３５ロックウェルＣ硬度（「ＨＲＣ」）および２８ＨＲＣに硬化されたＡＩＳＩグレード４３４０の鋼の室温衝撃エネルギーは、それぞれ約１１０Ｊおよび約１３０Ｊである。
【００６８】
対照的に、図１３Ａ、１３Ｂおよび１３Ｃは、いくつかの一般的な熱間加工工具鋼、すなわち、ヴィッカース硬度（「ＨＶ」）が５２０であるＤｉｅｖａｒ鋼（５２０ＨＶ）、ＨＶが４６０であるグレードＱＲＯ９０の鋼（４６０ＨＶ  ＱＲＯ９０）、およびＨＶが４６０であるプレミアムグレードＨ１３（４６０ＨＶ  プレミアムＨ１３）の鋼の試験温度の関数として示される、衝撃エネルギーのグラフである。図から分かるように、５２０ＨＶ、４６０ＨＶ  ＱＲＯ９０、および４６０ＨＶ  プレミアムＨ１３の室温衝撃エネルギーは、それぞれ約５〜１２Ｊ、約４Ｊ、および約５〜１０Ｊである。
【００６９】
当然のことながら、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼の室温衝撃エネルギーすなわち靭性は、一般的な熱間加工工具鋼の靭性よりも少なくとも８倍大きい。
【００７０】
〔実施例２〕
上述のピストン１３０とほぼ同様である、直径６０ｍｍの２つのピストンを製造した。第１のピストンは、ＡＩＳＩグレードＨ１３の鋼で形成された、ピストン先端と本体とを含む。第２のピストンは、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼で形成された、ピストン先端と本体とを含む。両方のピストンを、バキュームアシストダイカスト装置において、同一の操作条件に供した。８０，０００ショット（すなわち、液体金属を用いたストロークサイクル）の後に、ＡＩＳＩグレードＨ１３の鋼で形成されたピストン先端に亀裂が観察された。一方、２６２，０００ショット以上の後に、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼で形成されたピストン先端には亀裂は観察されなかった。比較結果を図１４Ａに示す。
【００７１】
同様に、上述のピストン１３０とほぼ同様である、直径１００ｍｍの２つのピストンを製造した。第１のピストンは、ＡＩＳＩグレードＨ１３の鋼で形成された、ピストン先端と本体とを含む。第２のピストンは、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼で形成された、ピストン先端と本体とを含む。両方のピストンを、バキュームアシストダイカスト装置において、同一の操作条件に供した。１５，０００ショットの後に、ＡＩＳＩグレードＨ１３の鋼で形成されたピストン先端に亀裂が観察された。一方、６５，０００ショット以上の後に、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼で形成されたピストン先端には亀裂は観察されなかった。比較結果を図１４Ｂに示す。
【００７２】
同様に、上述のピストン１３０とほぼ同様である、直径１８０ｍｍの２つのピストンを製造した。第１のピストンは、ＡＩＳＩグレードＨ１３の鋼で形成された、ピストン先端と本体とを含む。第２のピストンは、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼で形成された、ピストン先端と本体とを含む。両方のピストンを、バキュームアシストダイカスト装置において、同一の操作条件に供した。８，０００ショットの後に、ＡＩＳＩグレードＨ１３の鋼で形成されたピストン先端に亀裂が観察された。一方、２１，０００ショット以上の後に、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼で形成されたピストン先端には亀裂は観察されなかった。比較結果を図１４Ｃに示す。
【００７３】
以上のように、添付された図面を参照しながら実施形態を説明したが、当業者は、添付された請求項に規定された範囲を逸脱することなく変形および改変がなされ得ることを、理解する。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】従来技術のピストンを含む、従来技術のダイカスト装置の一部分の横断面図である。
【図２】ピストンを含む、ダイカスト装置の一部分の横断面図である。
【図３】図２のピストンの斜視図である。
【図４】図２のピストンの分解斜視図である。
【図５】図２のピストンの別の分解斜視図である。
【図６】図２のピストンの横断面図である。
【図７】図２のピストンのウェアリング形成部の一部分の斜視図である。
【図８】図７のウェアリングの正面図である。
【図９】図２のダイカスト装置と共に使用する、別の実施形態のピストンの横断面図である。
【図１０】図２のダイカスト装置と共に使用する、さらなる別の実施形態のピストンの横断面図である。
【図１１】図２のダイカスト装置と共に使用する、さらなる別の実施形態のピストンの横断面図である。
【図１２】図２のピストンの１つ以上の部品を製造する際の、ＡＩＳＩグレード４３４０の鋼の試験温度の関数として示される、衝撃エネルギーのグラフである。
【図１３Ａ】従来の熱間加工工具鋼の試験温度の関数として示される、衝撃エネルギーのグラフである。
【図１３Ｂ】従来の熱間加工工具鋼の試験温度の関数として示される、衝撃エネルギーのグラフである。
【図１３Ｃ】従来の熱間加工工具鋼の試験温度の関数として示される、衝撃エネルギーのグラフである。
【図１４Ａ】破損までのストロークサイクル数のグラフであり、サイズが６０ｍｍである例示のピストンについて、ピストンを製造する際の鋼のグレードの相関として示される。
【図１４Ｂ】破損までのストロークサイクル数のグラフであり、サイズが１００ｍｍである例示のピストンについて、ピストンを製造する際の鋼のグレードの相関として示される。
【図１４Ｃ】破損までのストロークサイクル数のグラフであり、サイズが１８０ｍｍである例示のピストンについて、ピストンを製造する際の鋼のグレードの相関として示される。