(57)【要約】      （修正有）【課題】キャビティに不燃性気体を圧送し、キャビティ内の不順気体をスリーブから外部に放出し、不燃性気体に置換する高品質ダイカスト鋳造方法を提供する。【解決手段】成形金型ＢはキャビティＣに連通するバルブ式ガス抜き装置１Ａを取付け、成形金型に連続するスリーブ８１に溶湯供給口８２と、溶湯金属の押出プランジャ８３を備えるダイカスト鋳造機において、バルブ式ガス抜き装置に、真空タンク３１を備えた吸引路３と、気体源２１を備えた気体圧送路２とを切替え可能に連続し、型締め完了直前からキャビティへの溶湯充填完了まで、気体源よりガス抜き装置を介してキャビティに不燃性気体を圧送し、少なくとも成形金型に閉じ込められる不純気体を溶湯供給口から外部に放出し、キャビティ内を不燃性気体で置換せしめ、キャビティ内の不燃性気体を、溶湯充填の途中からガス抜き装置を介して真空タンクにて吸引することを特徴とする。【選択図】図１
2011255408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形金型を取付けて開閉する製品鋳造手段と、成形金型に溶湯金属を充填する溶湯供給手段と、これらの電気制御部を備え、成形金型は固定金型と可動金型との間にキャビティを備え、キャビティに連通するバルブ式ガス抜き装置を取付け、溶湯供給手段は固定金型に連続するスリーブに溶湯供給口を備え、スリーブ内に溶湯供給口よりそそ注入された溶湯金属を成形金型に向けて押出すプランジャを備えるダイカスト鋳造機において、
バルブ式ガス抜き装置に、真空タンクを備えた吸引路と、気体源を備えた気体圧送路とを切替え可能に連続し、成形金型の型締め完了直前からキャビティへの溶湯充填完了まで、気体源よりガス抜き装置を介してキャビティに不燃性気体を圧送し、その不純気体をスリーブの溶湯供給口から外部に放出し、少なくともキャビティ内を不燃性気体に置換せしめ、
キャビティ内の不燃性気体を、溶湯充填の途中からガス抜き装置を介して真空タンクにて吸引することを特徴とした高品質ダイカスト鋳造方法。
【請求項２】
気体源より成形金型に圧送した不燃性気体が、キャビティ内とスリーブ内の不純気体を溶湯供給口から外部に放出し、スリーブの溶湯供給口がプランジャで塞がるまでに少なくともキャビティ内に充満していること特徴とする請求項１記載の高品質ダイカスト鋳造の真空方法。
【請求項３】
気体圧送路の気体源が、既存圧縮空気管路の圧縮空気と、気体充填タンクの何れか一方であること特徴とする請求項１または２記載の高品質ダイカスト鋳造方法。
【請求項４】
ガス抜き装置は、溶湯検知センサーと、概センサーの信号を受けて作動する開閉バルブとから成る単バルブ式ガス抜き装置、又は溶湯圧にて作動する受動バルブと、概バルブに接するレバーを介して作動する閉鎖バルブとを備えたメカバルブ式ガス抜き装置の何れか一方であることを特徴とする請求項１，２または３記載の高品質ダイカスト鋳造真空方法。
【請求項５】
気体源が窒素ガスを充填した気体充填タンクであり、成形金型に向けて摺動するプランジャでスリーブの溶湯供給口が塞がるまでに少なくともキャビティ内を窒素ガスに置換することを特徴とした請求項３または４記載の高品質ダイカスト鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも型閉め状態のキャビティ内を不燃性気体に置換し、キャビティ内の不燃気体を溶湯の充填途中から吸引することで高品質化を可能にしたダイカスト鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカスト鋳造は、高速高圧で溶湯をキャビティに充填する為、キャビティ内に閉じ込められた不純気体の空気断熱圧縮（空気を５００Ｋｇ／ｃｍ２で断熱圧縮すると、空気温度は３０００℃以上になる）と、空気中の酸素の酸化反応が起き、高温となる。更に、充填完了時に断熱圧縮による巻き込まれたガスの高温化、充填完了時に空気中の酸素と溶湯の酸化反応による高温化等によって製品内部に鋳巣不良が発生し、外観に焼き付き不良が発生することが知られている。
【０００３】
高精密、高精度のダイカスト製品を成形する場合、成形金型にガス抜き装置を取付け、概装置に吸引手段を接続し、キャビティから空気や離型剤気化ガス等の不純気体を吸引することによって製品における巣の発生を防いだり、またキャビティの隅々まで材料が行き届くようにされている。
他の一手段として、溶湯金属の充填開始前にキャビティ内の雰囲気を不活性ガスで置換し、キャビティ内に溶湯金属を充填することも試みられている。
ガス抜き装置としては、例えば、一体のバルブを電器的に開閉する１バルブ式と、溶湯圧にて受動バルブが作動し、該バルブの作動をレバーを介して開閉バルブに伝え、開閉バルブを閉鎖する２バルブ式とが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−９０１９７号公報、
【特許文献２】特開２０００−２７１７２０号公報
【特許文献３】特開２００３−５３５１３号公報
【特許文献４】特許第４２９２８２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
不活性ガスを溶湯金属の充填圧力によってキャビティ外に排出する従来鋳造方法では、溶湯金属のキャビティ内への充填速度が高速である為、キャビティ内の不活性ガスの総てを外部に排出することができなかった。
また、キャビティ内に残留した不活性ガスは、高速高圧で圧縮される為、断熱圧縮を起こす。この断熱圧縮が製品表面で起きると焼き付き不良が発生し、製品内部で起きると鋳巣不良が発生する。
アルミ製品は、軽量でリサイクル化が容易であるため、その用途は年々増加していると共に、自動車等のアルミ製品にあっては、高品質化と高精密化が望まれているし、歩留まりの向上による低価格化も求められている。
そこでこの本発明は、従来技術の備えるこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、少なくとも金型キャビティ内に閉じ込められる不純気体をスリーブから外部に放し、溶湯充填までにキャビティ内を不燃性気体に置換せしめ、溶湯充填途中のキャビティ内から不燃性気体を吸引する高品質ダイカスト鋳造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明による高品質ダイカスト鋳造方法は、請求項１として、成形金型を取付けて開閉する製品鋳造手段と、成形金型に溶湯金属を充填する溶湯供給手段と、これらの電気制御部を備え、成形金型は固定金型と可動金型との間にキャビティを備え、キャビティに連通するバルブ式ガス抜き装置を取付け、溶湯供給手段は固定金型に連続するスリーブに溶湯供給口を備え、スリーブ内に溶湯供給口よりそそ注入された溶湯金属を成形金型に向けて押出すプランジャを備えるダイカスト鋳造機において、
バルブ式ガス抜き装置に、真空タンクを備えた吸引路と、気体源を備えた気体圧送路とを切替え可能に連続し、成形金型の型締め完了直前からキャビティへの溶湯充填完了まで、気体源よりガス抜き装置を介してキャビティに不燃性気体を圧送し、その不純気体をスリーブの溶湯供給口から外部に放出し、少なくともキャビティ内を不燃性気体に置換せしめ、キャビティ内の不燃性気体を、溶湯充填の途中からガス抜き装置を介して真空タンクにて吸引することを特徴とする。
【０００７】
ここでキャビティとは、可動金型と固定金型との間に設ける製品形成空間で、鋳造金型、ダイキャスト金型、射出成形金型等に設けるものを言う。
ここで不純気体とは、成形金型とスリーブが加熱状態にあるため、キャビティとスリーブ内の空気、スリーブからキャビティに充填される溶湯金属、キャビティに吹き付けた離型剤等から発生するガスを言い、気体源とは、燃えにくい気体を言い、不燃性気体とは、窒素を多く含む空気又は不活性ガスの窒素ガス等を言う。
ここで真空タンクとは、少なくとも成形金型の１サイクルに必要とする容量を有し、金型キャビティ内の気体を可能な限り短時間に吸引して真空状態に近づけるものを言う。
ここで型締め完了直前とは、型閉め状態を検出する第一センサーと第二センサーと第三センサーの内、第二センサーによる信号を受けた時を言う。
【０００８】
請求項２として、請求項１記載の高品質ダイカスト鋳造方法において、気体源より成形金型に圧送した不燃性気体が、キャビティ内とスリーブ内の不純気体を溶湯供給口から外部に放出し、スリーブの溶湯供給口がプランジャで塞がるまでに少なくともキャビティ内に充満していること特徴とする。
請求項３として、請求項２記載の高品質ダイカスト鋳造方法において、気体圧送路の気体源が、既存圧縮空気管路の圧縮空気と、気体充填タンクの何れか一方であること特徴とする。
請求項４として、請求項１，２または３記載の高品質ダイカスト鋳造真空方法において、ガス抜き装置は、溶湯検知センサーと、概センサーの信号を受けて作動する開閉バルブとから成る単バルブ式ガス抜き装置、又は溶湯圧にて作動する受動バルブと、概バルブに接するレバーを介して作動する閉鎖バルブとを備えたメカバルブ式ガス抜き装置の何れか一方であることを特徴とする。
請求項５として、請求項３または４記載の高品質ダイカスト鋳造方法において、気体源が窒素ガスを充填した気体充填タンクであり、成形金型に向けて摺動するプランジャでスリーブの溶湯供給口が塞がるまでに少なくともキャビティ内を窒素ガスに置換することを特徴とする。
【０００９】
ここで気体圧送路とは、ガス抜き装置から気体源に至る配管路であり、キャビティに不燃性気体を送気するものを言い、吸引路とは、ガス抜き装置から真空タンクに至る配管路であり、キャビティより不燃性気体を吸引する。
ここで既存圧縮空気管路とは、工場内に配管されている圧縮空気の管路で、少なくとも１気圧以上の圧縮空気を送るものを言うが、圧縮空気を発生するコンプレッサーやシリンダー等の既存圧縮空気源を含むものである。
ここでバルブ式ガス抜き装置とは、成形金型の可動金型に取付ける可動型と、固定金型に取付ける固定型とから成り、成形金型と同時に開閉され、型閉め時にキャビティ内からの気体の吸引を可能にし、溶湯の吸い込みを防ぐもので、単バルブ式ガス抜き装置とメカバルブ式ガス抜き装置がある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明における高品質ダイカスト鋳造方法は前記の通りであるから、次に記載する効果を奏する。
請求項１の鋳造方法は、型締め完了直前から金型キャビティへの溶湯充填完了するまでの間に、気体源からガス抜き装置を介してキャビティに不燃性気体を圧送し、成形金型やスリーブで加熱され空気、キャビティに吹き付た離型剤の気化ガス等の不純気体を、スリーブの溶湯供給口から外部に放出し、少なくともキャビティ内を不燃性気体に置換するため、成形金型やスリーブの不純気体が減少する。その結果、不純気体による不良製品の発生を抑え、高品質のダイカスト鋳造品（酸化物が無い）を得ることができる。
また、溶湯充填の途中からキャビティの不純気体を、キャビティに連通するガス抜き装置を介して真空タンクに吸引し得るから、残留ガスによる断熱圧縮の発生を抑制し、高品質の製品の製造に貢献する。
【００１１】
請求項２の鋳造方法は、請求項１の特徴に加えて、キャビティに圧送された不燃性気体は、成形金型内は勿論、スリーブ内の不純気体も溶湯供給口から外部に放出するので、更に不純気体による影響を軽減し得る。
請求項３の鋳造方法は、請求項１，２の特徴に加えて、気体圧送路の気体源が工場に配管されている既存圧縮空気管路である場合、概空気管路に接続するだけで使用し得る。また気体源が気体充填タンクである場合、気体源を任意位置、例えばバルブ式ガス抜き装置の近くに簡単に移動配置し得る。
【００１２】
請求項４の鋳造方法は、請求項１，２，３の特徴に加えて、バルブ式ガス抜き装置が単バルブ式ガス抜き装置である場合、溶湯検知センサーの取付け位置によって、不燃性気体の最適な圧送と吸引が可能となる。またメカバルブ式ガス抜き装置である場合、電器配線が不要である。
請求項５の鋳造方法は、請求項１，２，３，４の特徴に加えて、気体源が窒素ガスを充填した気体充填タンクであるから、還元効果が一段と向上する。
キャビティ及びスリーブ内の不純空気を窒素ガスで置換するため、空気中の酸素による溶湯との酸化反応を無くすることができる。その結果、高品質な製品の製造が可能となる。圧送した窒素ガスは大気の一部であるから、無害で、低コストであるばかりか、分子量が少ない為、空気より断熱圧縮の影響が少ない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明における高品質ダイカスト鋳造方法に用いるダイカスト鋳造機の概略図である。
【図２】固定金型（左）と可動金型（右）の平面図である。
【図３】メカバルブ式ガス抜き装置に対する吸引路と気体圧送路の連続例を示す概略図である。
【図４】単バルブ式ガス抜き装置における開閉バルブの開放時（左）と閉鎖時（右）の断面図である。
【図５】型閉め開始前後から吸引完了までの各工程を時系列で示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
先ず、本発明の高品質ダイカスト鋳造方法に用いるダイカスト鋳造機の概略構造を図１と図２に基き説明すれば、成形金型Ｂを取付けて開閉する製品鋳造手段と、成形金型Ｂに溶湯金属Ｍを充填する溶湯供給手段８と、これらの電気制御部（図示せず）を備えている。
成形金型Ｂは固定金型Ｂ１と可動金型Ｂ２との間にキャビティＣを備え、キャビティＣに連通するバルブ式ガス抜き装置１を取付け、且つ、図５の如く型閉めの初期段階を感知する第一センサーＳ２と、型閉め完了を感知する第三センサーＳ２と、その途中段階を感知する第二センサーＳ３とを備えている。
溶湯供給手段８は固定金型Ｂ１に連続するスリーブ８１に溶湯供給口８２を設け、スリーブ８１内に溶湯供給口８２より投入された溶湯金属Ｍを成形金型Ｂに向けて押出すプランジャ８３を備えている。
【００１５】
次に、本発明による高品質ダイカスト鋳造方法の第一実施形態を説明すれば、バルブ式ガス抜き装置１として、メカバルブ式ガス抜き装置１Ｂ（以下、ガス抜き装置１Ｂとする）を取付け、このガス抜き装置１Ｂに、気体源２１を備えた気体圧送路２と、真空タンク３１を備えた吸引路３とを連続し、気体圧送路２と吸引路３の途中にソレノイド２３，３２を個々に備え、ソレノイド２３，３２の開閉により気体圧送路２と吸引路３との切替えを行うものであり、気体源２１として既存圧縮空気管路Ｆを用いる。
気体圧送路２と吸引路３は、ガス抜き装置１Ｂに接続する共通路４から分離し、分岐点から気体源２１の間に供給ソレノイド２３を設け、分岐点から真空タンク３１の間に吸入ソレノイド３２を設けている。
【００１６】
成形金型Ｂに取付けガス抜き装置１Ｂは図３の如く、固定金型Ｂ１に取付ける固定型１３と、可動金型Ｂ２に取付ける可動型１４とから成り、可動型１３と固定型１４との間にキャビティＣに連通する溶湯路１８を備え、少なくとも溶湯路１８の入口側に溶湯圧にて作動する受動バルブ１５を、出口側に開閉バルブ１６を配置し、受動バルブ１５の作動を開閉バルブ１６に伝える開閉レバー１７を備えている。
【００１７】
本発明による鋳造方法は上記の通りであるから、予め、共通路４をガス抜き装置１Ｂに、気体圧送路２を既存圧縮空気管路Ｆに接続し、既存圧縮空気管路Ｆを流れる圧縮空気を不燃性気体とする。
気体圧送路２と吸引路３のソレノイド２３，３２が閉鎖され、両路２，３が閉鎖状態にあり、真真空タンク３１が略真空状態にある環境で成形金型Ｂを型締めすると、成形金型Ｂの型締め完了直前（第二センサーＳ２が作動し、その電気信号を受けて）からキャビティＣへの溶湯充填完了まで、気体圧送路２の送気ソレノイド２３が開口する。
即ち、送気ソレノイド２３の開口により、既存圧縮空気管路Ｆを流れる圧縮空気が、気体圧送路２よりガス抜き装置１Ｂを介してキャビティＣに圧送され、更に、スリーブ８１に流れ、溶湯供給口８２から外部に放出される。そのことにより、成形金型Ｂとスリーブ８１の不純気体が溶湯供給口８２から外部に放出され、少なくともキャビティＣ内が、キャビティＣに送気した圧縮空気に置換される。
スリーブ８１への溶湯金属Ｍの注湯が終了すると、送気ソレノイド２３は閉鎖され、気体圧送路２からキャビティＣへの圧縮空気の送気が停止する。
【００１８】
スリーブ８１内に注入された溶湯金属Ｍは、プランジャ８３によって成形金型Ｂに向けて押出され、注湯口ＥとキャビティランナーＤを介してキャビティＣに充填される。
プランジャ８３が溶湯供給口８２を塞ぐまで進み、スリーブ８１から成形金型Ｂに溶湯金属Ｍが充填されると、吸入ソレノイド３２が開口される。
そのことにより、キャビティＣ内の置換空気がガス抜き装置１Ｂを介して吸引路３の真空タンク３１に吸引される。即ち、溶湯充填の途中から少なくともキャビティＣ内の置換空気が、ガス抜き装置１を介して減圧状態にある真空タンク３１にて吸引される。即ち、キャビティＣからの置換空気の吸引は、成形金型Ｂへの溶湯金属Ｍの充填開始から僅かに遅延して開始される。
キャビティＣに閉じ込められる置換空気の吸引は、出願人が先に発明した特許第９２８２２号の真空装置と略同様である。
【００１９】
本発明による高品質ダイカスト鋳造方法の第二実施形態を、第一実施形態と相違する点について説明すれば、気体源２１として圧縮空気の変わりに窒素ガスを用いるもので、具体的には窒素ガスを充填した気体充填タンク２２を用いる。即ち、気体圧送路２の一端に気体充填タンク２２を連続する以外、第一実施形態と同様である。
この第二実施形態にあっては、気体充填タンク２２の窒素ガスが気体圧送路２よりガス抜き装置１Ｂを介してキャビティＣに圧送され、キャビティＣより更にスリーブ８１内に流れ込み、溶湯供給口８２から外部に放出される。そのことにより、成形金型Ｂとスリーブ８１の不純気体が溶湯供給口８２から外部に放出され、少なくともキャビティＣ内が窒素ガスに置換される。
【００２０】
本発明による高品質ダイカスト鋳造方法の第三実施形態を、第一・第二実施形態と相違する点について説明すれば、ガス抜き装置１Ｂの変わりに単バルブ式ガス抜き装置１Ａ（以下、ガス抜き装置１Ａとする）を用いるものである。
ガス抜き装置１Ａは、図４の如くガス抜き路１９の末端に設ける開閉バルブ１２と、該バルブ１２よりもキャビティＣ側のガス抜き路１９途中に、当該ガス抜き路１９に流れ込んできた溶湯金属Ｍを電気的に検知する検知センサー１１とを有する。
開閉バルブ１２は弁体１２１の頭部にピストン部１２２を有し、このピストン部１２の前進方向及び後退方向の両側にシリンダー部１２３，１２４を有し、一方のシリンダー部１２３を正圧に、他方のシリンダー部１２４を負圧に制御することで、検知センサー１１にて検出された溶湯情報に基づいて、弁体１２を開閉制御する。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
従来の成形金型Ｂにあっては、加熱状態にある成形金型Ｂを型閉めした時、キャビティＣ内に閉じ込められる空気の一部と、キャビティＣに吹き付けた離型剤の一部がガス化し、更に、キャビティＣに充填される溶湯金属Ｍからを発生するガス等の不純気体が、不良鋳造の原因となっていた。スリーブ８１も加熱状態にあるため、スリーブ８１内の空気も同様にガス化し、溶湯金属Ｍに混入することがあった。
しかし、本発明では、キャビティＣとスリーブ８１に不燃性気体を吹き込み、不純気体を不燃性気体（圧縮空気又は窒素）に置換するため、キャビティＣ内は品質が向上する環境になる。
【００２２】
成形金型Ｂの型開き状態にある時、気体圧送路２及び吸引路３は停止する。
気体源２１よりガス抜き装置１を介してキャビティＣに圧送る不燃性気体の圧力は４．５〜６．５Ｋｇ／ｃｍ２が好ましい。
キャビティＣ内を定圧モール比熱の小さい空気や窒素で置換すると、断熱圧縮の影響が少なくなり、品質が向上する。
図５は、成形金型Ｂの型締めにおける各工程を時系列で示すものであり、その関係は表１の通りである。
【表１】
2011255408.tif 000003
【符号の説明】
【００２３】
１  バルブ式ガス抜き装置
１Ａ  単バルブ式ガス抜き装置、１１  溶湯検知センサー、１２  開閉バルブ
１２１  弁体、１２２  ピストン部、１２３，１２４  シリンダー部
１Ｂ  メカバルブ式ガス抜き装置、１３  固定型、１４  可動型
１５  受動バルブ、１６  閉鎖バルブ、１７  レバー、１８  溶湯路、１９  ガス抜き路
２  気体圧送路、２１  気体源、２２  気体充填タンク、２３  供給ソレノイド
３  吸引路、３１  真空タンク、３２  吸入ソレノイド
４  共通路
８  溶湯供給手段、８１  スリーブ、８２  溶湯供給口、８３  プランジャ
Ｂ  成形金型、Ｂ１  固定金型、Ｂ２  可動金型
Ｃ  キャビティ、Ｄ  キャビティランナー、Ｅ  溶湯口
Ｆ  既存圧縮空気管路
ｓ１  第一センサー、ｓ２  第二センサー、ｓ３  第三センサー
Ｍ  溶融金属
【図１】
2011255408.tif 000004
【図２】
2011255408.tif 000005
【図３】
2011255408.tif 000006
【図４】
2011255408.tif 000007
【図５】
2011255408.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月2日(2011.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形金型を取付けて開閉する製品鋳造手段と、成形金型に溶湯金属を充填する溶湯供給手段と、これらの電気制御部を備え、成形金型は固定金型と可動金型との間にキャビティを備え、キャビティに連通するバルブ式ガス抜き装置を取付け、溶湯供給手段は固定金型に連続するスリーブに溶湯供給口を備え、スリーブ内に溶湯供給口より注入された溶湯金属を成形金型に向けて押出すプランジャを備えるダイカスト鋳造機において、
バルブ式ガス抜き装置に、真空タンクを備えた吸引路と、気体源を備えた気体圧送路とを切替え可能に連続し、成形金型の型締め完了直前からスリーブの溶湯供給口をプランジャで塞ぐまで、気体源よりガス抜き装置を介してキャビティに不燃性気体を圧送し、少なくともキャビティ内に閉じ込められる不純気体をスリーブの溶湯供給口から外部に放出し、キャビティ内を不燃性気体に置換せしめ、キャビティ内の不燃性気体を、溶湯充填の途中からバルブ式ガス抜き装置を介して真空タンクにて吸引することを特徴とした高品質ダイカスト鋳造方法。
【請求項２】
前記気体源より成形金型に圧送した不燃性気体が、キャビティ内とスリーブ内の不純気体を溶湯供給口から外部に放出し、スリーブの溶湯供給口がプランジャで塞がるまでに少なくともキャビティ内に充満していること特徴とする請求項１記載の高品質ダイカスト鋳造の真空方法。
【請求項３】
前記気体圧送路の気体源が、既存圧縮空気管路の圧縮空気と、気体充填タンクの何れか一方であること特徴とする請求項１または２記載の高品質ダイカスト鋳造方法。
【請求項４】
前記バルブ式ガス抜き装置は、溶湯検知センサーと、該溶湯検知センサーの信号を受けて作動する開閉バルブとから成る単バルブ式ガス抜き装置、又は溶湯圧にて作動する受動バルブと、該受動バルブに接するレバーを介して作動する閉鎖バルブとを備えたメカバルブ式ガス抜き装置の何れか一方であることを特徴とする請求項１，２または３記載の高品質ダイカスト鋳造真空方法。
【請求項５】
前記気体充填タンクに充填した気体源が窒素ガスであり、成形金型に向けて摺動するプランジャでスリーブの溶湯供給口が塞がるまでに少なくともキャビティ内を窒素ガスに置換することを特徴とした請求項３または４記載の高品質ダイカスト鋳造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも型閉め直後まで（溶湯の充填前まで）にキャビティ内を不燃性気体に置換し、キャビティ内の不燃性気体を溶湯の充填途中から吸引することで高品質化を可能にしたダイカスト鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカスト鋳造は、高速高圧で溶湯をキャビティに充填する為、キャビティ内に閉じ込められた不純気体の空気断熱圧縮（空気を５００Ｋｇ／ｃｍ２で断熱圧縮すると、空気温度は３０００℃以上になる）と、空気中の酸素の酸化反応が起き、高温となる。更に、充填完了時に断熱圧縮による巻き込まれたガスの高温化、充填完了時に空気中の酸素と溶湯の酸化反応による高温化等によって製品内部に鋳巣不良が発生し、外観に焼き付き不良が発生することが知られている。
【０００３】
高精密、高精度のダイカスト製品を成形する場合、成形金型にバルブ式ガス抜き装置を取付け、該ガス抜き装置に吸引手段を接続し、キャビティ内に閉じ込められた空気や離型剤気化ガス等の不純気体を吸引することによって製品における巣の発生を防いだり、またキャビティの隅々まで材料が行き届くように充填されている。
他の一手段として、溶湯金属の充填開始前にキャビティ内の不純気体を不燃性気体で置換し、キャビティ内に溶湯金属を充填することも試みられている。
バルブ式ガス抜き装置としては、例えば、一体のバルブを電気的に開閉する単バルブ式と、溶湯圧にて受動バルブが作動し、該受動バルブの作動をレバーを介して開閉バルブに伝え、開閉バルブを閉鎖するメカバルブ式とが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−９０１９７号公報、
【特許文献２】特開２０００−２７１７２０号公報
【特許文献３】特開２００３−５３５１３号公報
【特許文献４】特許第４２９２８２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
キャビティ内の不純気体を溶湯金属の充填圧力によってキャビティ外に排出する従来鋳造方法では、溶湯金属のキャビティ内への充填速度が高速である為、キャビティ内の不純気体の総てを外部に排出することができなかった。
また、キャビティ内に残留した不純気体は、高速高圧で圧縮される為、断熱圧縮を起こす。この断熱圧縮が製品表面で起きると焼き付き不良が発生し、製品内部で起きると鋳巣不良が発生する。
アルミ製品は、軽量でリサイクル化が容易であるため、その用途は年々増加していると共に、自動車等のアルミ製品にあっては、高品質化と高精密化が望まれているし、歩留まりの向上による低価格化も求められている。
そこでこの本発明は、従来技術の備えるこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、少なくとも金型キャビティ内に閉じ込められる不純気体をスリーブから外部に放し、溶湯充填開始（溶湯充填する前）までにキャビティ内を不燃性気体に置換せしめ、溶湯充填途中のキャビティ内から不燃性気体を吸引する高品質ダイカスト鋳造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明による高品質ダイカスト鋳造方法は、請求項１として、成形金型を取付けて開閉する製品鋳造手段と、成形金型に溶湯金属を充填する溶湯供給手段と、これらの電気制御部を備え、成形金型は固定金型と可動金型との間にキャビティを備え、キャビティに連通するバルブ式ガス抜き装置を取付け、溶湯供給手段は固定金型に連続するスリーブに溶湯供給口を備え、スリーブ内に溶湯供給口より注入された溶湯金属を成形金型に向けて押出すプランジャを備えるダイカスト鋳造機において、
バルブ式ガス抜き装置に、真空タンクを備えた吸引路と、気体源を備えた気体圧送路とを切替え可能に連続し、成形金型の型締め完了直前からスリーブの溶湯供給口をプランジャで塞ぐ（溶湯充填する前）まで、気体源よりガス抜き装置を介してキャビティに不燃性気体を圧送し、少なくともキャビティ内に閉じ込められる不純気体をスリーブの溶湯供給口から外部に放出し、キャビティ内を不燃性気体に置換せしめ、キャビティ内の不燃性気体を、溶湯充填の途中からバルブ式ガス抜き装置を介して真空タンクにて吸引することを特徴とする。
【０００７】
ここでキャビティとは、可動金型と固定金型との間に設ける製品形成空間で、鋳造金型、ダイキャスト金型、射出成形金型等に設けるものを言う。
ここで不純気体とは、成形金型とスリーブが加熱状態にあるため、キャビティとスリーブ内にある空気、スリーブからキャビティに充填される溶湯金属とキャビティに吹き付けた離型剤等から発生するガスを言い、気体源とは、燃えにくい気体を言い、不燃性気体とは、窒素を多く含む空気（特に乾燥空気）又は窒素ガス等を言う。
ここで真空タンクとは、少なくとも成形金型の１サイクルに必要とする容量を有し、金型キャビティ内の気体を可能な限り短時間に吸引して真空状態に近づけるものを言う。
ここで型締め完了直前とは、型閉め状態を検出する第一センサーと第二センサーと第三センサーの内、第二センサーによる信号を受けた時を言う。
【０００８】
請求項２として、請求項１記載の高品質ダイカスト鋳造方法において、前記気体源より成形金型に圧送した不燃性気体が、キャビティ内とスリーブ内の不純気体を溶湯供給口から外部に放出し、スリーブの溶湯供給口がプランジャで塞がるまでに少なくともキャビティ内に充満していること特徴とする。
請求項３として、請求項１，２記載の高品質ダイカスト鋳造方法において、前記気体圧送路の気体源が、既存圧縮空気管路の圧縮空気と、気体充填タンクの何れか一方であること特徴とする。
請求項４として、請求項１，２または３記載の高品質ダイカスト鋳造真空方法において、前記バルブ式ガス抜き装置は、溶湯検知センサーと、該溶湯検知センサーの信号を受けて作動する開閉バルブとから成る単バルブ式ガス抜き装置、又は溶湯圧にて作動する受動バルブと、該受動バルブに接するレバーを介して作動する閉鎖バルブとを備えたメカバルブ式ガス抜き装置の何れか一方であることを特徴とする。
請求項５として、請求項３または４記載の高品質ダイカスト鋳造方法において、前記気体充填タンクに充填した気体源が窒素ガスであり、成形金型に向けて摺動するプランジャでスリーブの溶湯供給口が塞がるまでに少なくともキャビティ内を窒素ガスに置換することを特徴とする。
【０００９】
ここで気体圧送路とは、ガス抜き装置から気体源に至る配管路であり、キャビティに不燃性気体を送気するものを言い、吸引路とは、ガス抜き装置から真空タンクに至る配管路であり、キャビティより不燃性気体を吸引する。
ここで既存圧縮空気管路とは、工場内に配管されている圧縮空気の管路で、少なくとも１気圧以上の圧縮空気を送るものを言うが、圧縮空気を発生するコンプレッサーやシリンダー等の既存圧縮空気源を含むものである。
ここでバルブ式ガス抜き装置とは、成形金型の可動金型に取付ける可動型と、固定金型に取付ける固定型とから成り、成形金型と同時に開閉され、型閉め時にキャビティ内からの不純気体の吸引を可能にし、溶湯の吸い込みを防ぐもので、単バルブ式ガス抜き装置とメカバルブ式ガス抜き装置がある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明における高品質ダイカスト鋳造方法は前記の通りであるから、次に記載する効果を奏する。
請求項１の鋳造方法は、型締め完了直前からスリーブの溶湯供給口をプランジャで塞ぐまでの間に、気体源からガス抜き装置を介してキャビティに不燃性気体を圧送し、成形金型やスリーブで加熱された空気、キャビティに吹き付た離型剤の気化ガス等の不純気体を、スリーブの溶湯供給口から外部に放出し、少なくともキャビティ内を不燃性気体に置換するため、成形金型やスリーブの不純気体が減少する。その結果、不純気体による不良製品の発生を抑え、高品質のダイカスト鋳造品（酸化物が無い）を得ることができる。
また、溶湯充填の途中からキャビティの不純気体を、キャビティに連通するガス抜き装置を介して真空タンクに吸引し得るから、残留ガスによる断熱圧縮の発生を抑制し、高品質の製品の製造に貢献する。
【００１１】
請求項２の鋳造方法は、請求項１の特徴に加えて、キャビティに圧送された不燃性気体は、成形金型内は勿論、スリーブ内の不純気体も溶湯供給口から外部に放出するので、更に不純気体による影響を軽減し得る。
請求項３の鋳造方法は、請求項１，２の特徴に加えて、気体圧送路の気体源が工場に配管されている既存圧縮空気管路である場合、該空気管路に接続するだけで使用し得る。また気体源が気体充填タンクである場合、気体源を任意位置、例えばバルブ式ガス抜き装置の近くに簡単に移動配置し得る。
【００１２】
請求項４の鋳造方法は、請求項１，２，３の特徴に加えて、バルブ式ガス抜き装置が単バルブ式ガス抜き装置である場合、溶湯検知センサーの取付け位置によって、不燃性気体の最適な圧送と吸引が可能となる。またメカバルブ式ガス抜き装置である場合、電気配線が不要である。
請求項５の鋳造方法は、請求項３，４の特徴に加えて、気体充填タンクに充填した気体源が窒素ガスであるから、還元効果が一段と向上する。
キャビティ及びスリーブ内の不純気体を窒素ガスで置換するため、空気中の酸素による溶湯との酸化反応を無くすることができる。その結果、高品質な製品の製造が可能となる。圧送した窒素ガスは大気の一部であるから、無害で、低コストであるばかりか、分子量が少ない為、空気より断熱圧縮の影響が少ない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明における高品質ダイカスト鋳造方法に用いるダイカスト鋳造機の概略図である。
【図２】固定金型（左）と可動金型（右）の平面図である。
【図３】メカバルブ式ガス抜き装置に対する吸引路と気体圧送路の連続例を示す概略図である。
【図４】単バルブ式ガス抜き装置における開閉バルブの開放時（左）と閉鎖時（右）の断面図である。
【図５】型閉め開始前後から吸引完了までの各工程を時系列で示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
先ず、本発明の高品質ダイカスト鋳造方法に用いるダイカスト鋳造機の概略構造を図１と図２に基き説明すれば、成形金型Ｂを取付けて開閉する製品鋳造手段と、成形金型Ｂに溶湯金属Ｍを充填する溶湯供給手段８と、これらの電気制御部（図示せず）を備えている。
成形金型Ｂは固定金型Ｂ１と可動金型Ｂ２との間にキャビティＣを備え、キャビティＣに連通するバルブ式ガス抜き装置１を取付け、且つ、図５の如く型閉めの初期段階を感知する第一センサーＳ１と、型閉め完了を感知する第三センサーＳ３と、その途中段階を感知する第二センサーＳ２とを備えている。
溶湯供給手段８は固定金型Ｂ１に連続するスリーブ８１に溶湯供給口８２を設け、スリーブ８１内に溶湯供給口８２より投入された溶湯金属Ｍを成形金型Ｂに向けて押出すプランジャ８３を備えている。
【００１５】
次に、本発明による高品質ダイカスト鋳造方法の第一実施形態を説明すれば、バルブ式ガス抜き装置１として、メカバルブ式ガス抜き装置１Ｂ（以下、ガス抜き装置１Ｂとする）を取付け、このガス抜き装置１Ｂに、気体源２１に連続する気体圧送路２と、真空タンク３１に連続する吸引路３とを連続し、気体圧送路２と吸引路３の途中にソレノイド２３，３２を個々に備え、ソレノイド２３，３２の開閉により気体圧送路２と吸引路３との切替えを行うものであり、気体源２１として既存圧縮空気管路Ｆを用いる。
気体圧送路２と吸引路３は、ガス抜き装置１Ｂに接続する共通路４から分離し、分岐点から気体源２１の間に供給ソレノイド２３を設け、分岐点から真空タンク３１の間に吸入ソレノイド３２を設けている。
【００１６】
成形金型Ｂに取付けガス抜き装置１Ｂは図３の如く、固定金型Ｂ１に取付ける固定型１３と、可動金型Ｂ２に取付ける可動型１４とから成り、可動型１４と固定型１３との間にキャビティＣに連通する溶湯路１８を備え、少なくとも溶湯路１８の入口側に溶湯圧にて作動する受動バルブ１５を、出口側に開閉バルブ１６を配置し、受動バルブ１５の作動を開閉バルブ１６に伝える開閉レバー１７を備えている。
【００１７】
本発明による鋳造方法は上記の通りであるから、予め、共通路４をガス抜き装置１Ｂに、気体圧送路２を既存圧縮空気管路Ｆに接続し、既存圧縮空気管路Ｆに不燃性気体として乾燥圧縮空気を送気する。
気体圧送路２と吸引路３のソレノイド２３，３２が閉鎖され、両路２，３が閉鎖状態にあり、真空タンク３１が略真空状態にある環境で成形金型Ｂを型締めすると、成形金型Ｂの型締め完了直前（第二センサーＳ２が作動し、その電気信号を受けて）からキャビティＣへの溶湯充填完了（溶湯充填する前）まで、気体圧送路２の供給ソレノイド２３が開口する。
即ち、供給ソレノイド２３の開口により、既存圧縮空気管路Ｆを流れる圧縮空気が、気体圧送路２よりガス抜き装置１Ｂを介してキャビティＣに圧送され、更に、スリーブ８１に流れ、溶湯供給口８２から外部に放出される。そのことにより、成形金型Ｂとスリーブ８１の不純気体が溶湯供給口８２から外部に放出され、少なくともキャビティＣ内が、既存圧縮空気管路Ｆより送気された乾燥圧縮空気に置換される。
スリーブ８１への溶湯金属Ｍの注湯が終了すると、供給ソレノイド２３は閉鎖され、気体圧送路２からキャビティＣへの乾燥圧縮空気の送気を停止する。
【００１８】
スリーブ８１内に注入された溶湯金属Ｍは、プランジャ８３によって成形金型Ｂに向けて押出され、注湯口ＥとキャビティランナーＤを介してキャビティＣに充填される。
プランジャ８３が溶湯供給口８２を塞ぐまで進み、スリーブ８１から成形金型Ｂに溶湯金属Ｍが充填されると、吸入ソレノイド３２が開口される。
そのことにより、キャビティＣ内の置換気体（乾燥圧縮空気）がガス抜き装置１Ｂを介して吸引路３の真空タンク３１に吸引される。即ち、溶湯充填の途中から少なくともキャビティＣ内の置換気体が、ガス抜き装置１Ｂを介して減圧状態にある真空タンク３１にて吸引される。即ち、キャビティＣからの置換気体の吸引は、成形金型Ｂへの溶湯金属Ｍの充填開始から僅かに遅延して開始される。
キャビティＣに閉じ込められる置換気体の吸引は、出願人が先に発明した特許第４２９２８２２号における真空装置と略同様である。
【００１９】
本発明による高品質ダイカスト鋳造方法の第二実施形態を、第一実施形態と相違する点について説明すれば、気体源２１として乾燥圧縮空気の変わりに窒素ガスを用いるもので、具体的には窒素ガスを充填した気体充填タンク２２を用いる。即ち、気体圧送路２の一端に気体充填タンク２２を連続する以外、第一実施形態と同様である。
この第二実施形態にあっては、気体充填タンク２２の窒素ガスが気体圧送路２よりガス抜き装置１Ｂを介してキャビティＣに圧送され、キャビティＣより更にスリーブ８１内に流れ込み、溶湯供給口８２から外部に放出される。そのことにより、成形金型Ｂとスリーブ８１の不純気体が溶湯供給口８２から外部に放出され、少なくともキャビティＣ内が窒素ガスに置換される。
【００２０】
本発明による高品質ダイカスト鋳造方法の第三実施形態を、第一・第二実施形態と相違する点について説明すれば、ガス抜き装置１Ｂの変わりに単バルブ式ガス抜き装置１Ａ（以下、ガス抜き装置１Ａとする）を用いるものである。
ガス抜き装置１Ａは、図４の如くガス抜き路１９の末端に設ける開閉バルブ１２と、該開閉バルブ１２よりもキャビティＣ側のガス抜き路１９途中に、当該ガス抜き路１９に流れ込んできた溶湯金属Ｍを電気的に検知する溶湯検知センサー１１とを有する。
開閉バルブ１２は弁体１２１の頭部にピストン部１２２を有し、このピストン部１２２の前進方向及び後退方向の両側にシリンダー部１２３，１２４を有し、一方のシリンダー部１２３を正圧に、他方のシリンダー部１２４を負圧に制御することで、溶湯検知センサー１１にて検出された溶湯情報に基づいて、弁体１２１を開閉制御する。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
従来の成形金型Ｂにあっては、加熱状態にある成形金型Ｂを型閉めした時、キャビティＣ内に閉じ込められる空気の一部と、キャビティＣに吹き付けた離型剤の一部がガス化し、更に、キャビティＣに充填される溶湯金属Ｍからを発生するガス等の不純気体が、不良鋳造の原因となっていた。スリーブ８１も加熱状態にあるため、スリーブ８１内の空気も同様にガス化し、溶湯金属Ｍに混入することがあった。
しかし、本発明では、キャビティＣとスリーブ８１に不燃性気体を吹き込み、不純気体を不燃性気体（乾燥圧縮空気又は窒素ガス）に置換するため、キャビティＣ内は品質が向上する環境になる。
【００２２】
成形金型Ｂの型開き状態にある時、気体圧送路２及び吸引路３は停止する。
気体源２１よりバルブ式ガス抜き装置１を介してキャビティＣに圧送る不燃性気体の圧力は４．５〜６．５Ｋｇ／ｃｍ２が好ましい。
キャビティＣ内を定圧モール比熱の小さい乾燥空気や窒素ガスで置換すると、断熱圧縮の影響が少なくなり、品質が向上する。
図５は、成形金型Ｂの型締めにおける各工程を時系列で示すものであり、その関係は表１の通りである。
【表１】
2011255408.tif 000009
【符号の説明】
【００２３】
１  バルブ式ガス抜き装置
１Ａ  単バルブ式ガス抜き装置、１１  溶湯検知センサー、１２  開閉バルブ
１２１  弁体、１２２  ピストン部、１２３，１２４  シリンダー部
１Ｂ  メカバルブ式ガス抜き装置、１３  固定型、１４  可動型
１５  受動バルブ、１６  閉鎖バルブ、１７  レバー、１８  溶湯路、１９  ガス抜き路２  気体圧送路、２１  気体源、２２  気体充填タンク、２３  供給ソレノイド
３  吸引路、３１  真空タンク、３２  吸入ソレノイド
４  共通路
８  溶湯供給手段、８１  スリーブ、８２  溶湯供給口、８３  プランジャ
Ｂ  成形金型、Ｂ１  固定金型、Ｂ２  可動金型
Ｃ  キャビティ、Ｄ  キャビティランナー、Ｅ  溶湯口
Ｆ  既存圧縮空気管路
ｓ１  第一センサー、ｓ２  第二センサー、ｓ３  第三センサー
Ｍ  溶湯金属