(57)【要約】  本発明は、キャビティに溶融金属を圧入してダイカスト製品を鋳造するダイカスト金型である。本発明のダイカスト金型は、固定型と、固定型に対し近接離反可能であり且つ固定型と共にこれらの接合面にキャビティを形成する可動型と、固定型及び可動型の少なくとも一方にキャビティにオーバーフローゲートを介して連通するように形成されたオーバーフローと、オーバーフローに連接するように固定型及び可動型の少なくとも一方に設けられ、オーバーフロー内の溶融金属を通過させることなく気体が通過可能な多孔質の気体通過部材と、気体通過部材のオーバーフローとは反対側の面にその一端が連通すると共にその他端が固定型又は可動型の外部と連通する排気路と、を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティに溶融金属を圧入してダイカスト製品を鋳造するダイカスト金型であって、
固定型と、
この固定型に対し近接離反可能であり且つ前記固定型と共にこれらの接合面にキャビティを形成する可動型と、
前記固定型及び可動型の少なくとも一方に、前記キャビティにオーバーフローゲートを介して連通するように形成されたオーバーフローと、
前記オーバーフローに連接するように前記固定型及び前記可動型の少なくとも一方に設けられ、前記オーバーフロー内の溶融金属を通過させることなく気体が通過可能な多孔質の気体通過部材と、
この気体通過部材の前記オーバーフローとは反対側の面にその一端が連通すると共にその他端が前記固定型又は可動型の外部と連通する排気路と、
を有することを特徴とするダイカスト金型。
【請求項２】
前記気体通過部材は、溶融金属と接する表面積である流路面積を有し、この流路面積が気体通過部材を貫流する気体の平均流速が０．２〜１．０ｍ／秒となるように設定されている請求項１に記載のダイカスト金型。
【請求項３】
前記気体通過部材は、溶融金属と接する表面積である流路面積を有し、この流路面積が気体通過部材を貫流する気体の平均流速が０．０５〜０．２ｍ／秒となるように設定され、更に、前記オーバーフローに連通するように設けられオーバーフロー内の気体を前記気体通過部材を経由せず直接外部に排気するエアベント機構を有する請求項１に記載のダイカスト金型。
【請求項４】
前記気体通過部材は、繊維強化金属複合材料又は金属粉末焼結体を含む請求項１に記載のダイカスト金型。
【請求項５】
前記気体通過部材は、その平均気孔径が３〜３０μｍである請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のダイカスト金型。
【請求項６】
前記気体通過部材は、複数個設けられている請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のダイカスト型。
【請求項７】
前記排気路は、前記気体通過部材に対して少なくとも１つ設けられている請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のダイカスト金型。
【請求項８】
更に、前記オーバーフローに前記ダイカスト製品を離型するための押出ピンが少なくとも１つ設けられている請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のダイカスト金型。
【請求項９】
前記溶融金属がアルミニウム合金である請求項1乃至請求項４の何れか１項に記載のダイカスト金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム等のダイカスト鋳造に用いられるダイカスト金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガス抜きを考慮した金型として、多孔質材料を使用してガス抜きを行なう金型（特許文献１等参照）が知られている。
特許文献１の金型においては、多孔質材料を、製品を形成するキャビティの全面又はキャビティ面の最もガスが発生し易く又はガスが溜りやすい部分に、埋め込んでガス抜きを行なうようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−４７５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ガス抜きのために多孔質材料を使用した場合、例えばアルミダイカスト鋳造では、１０ショット程度で多孔質材料に目詰まりが発生し、ガス抜きを行なうことが出来なくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、多孔質の気体通過部材の目詰まりを大幅に低下させて耐久性を向上させることにより、安定した、高品質のダイカスト成型品を得ることができるダイカスト金型を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明は、キャビティに溶融金属を圧入してダイカスト製品を鋳造するダイカスト金型であって、固定型と、この固定型に対し近接離反可能であり且つ前記固定型と共にこれらの接合面にキャビティを形成する可動型と、固定型及び可動型の少なくとも一方に、キャビティにオーバーフローゲートを介して連通するように形成されたオーバーフローと、オーバーフローに連接するように固定型及び前記可動型の少なくとも一方に設けられ、オーバーフロー内の溶融金属を通過させることなく気体が通過可能な多孔質の気体通過部材と、この気体通過部材のオーバーフローとは反対側の面にその一端が連通すると共にその他端が固定型又は可動型の外部と連通する排気路と、を有することを特徴としている。
このように構成された本発明においては、固定型及び可動型の少なくとも一方に形成されたオーバーフローに連接するように溶融金属を通過させることなく気体が通過可能な多孔質の気体通過部材を設けたので、この気体通過部材により、ガスと溶融金属は分離され、ガスのみが気体通過部材を通して外部に排気され、ガス欠陥を防止することができる。また、溶融金属はオーバーフローに到達するまでに冷却されるので、粘性が上昇し、オーバーフローに設けられた気体通過部材は目詰まりが低減され、気体通過部材の耐久性が大幅に向上される。その結果、本発明のダイカスト金型によれば、安定した、高品質のダイカスト成型品を得ることができる。
【０００７】
本発明においては、好ましくは、気体通過部材は、溶融金属と接する表面積である流路面積を有し、この流路面積が気体通過部材を貫流する気体の平均流速が０．２〜１．０ｍ／秒となるように設定されている。
【０００８】
本発明において、好ましくは、気体通過部材は、溶融金属と接する表面積である流路面積を有し、この流路面積が気体通過部材を貫流する気体の平均流速が０．０５〜０．２ｍ／秒となるように設定され、更に、オーバーフローに連通するように設けられオーバーフロー内の気体を気体通過部材を経由せず直接外部に排気するエアベント機構を有する。
【０００９】
本発明において、好ましくは、気体通過部材は、繊維強化金属複合材料又は金属粉末焼結体を含む。
【００１０】
本発明において、好ましくは、その平均気孔径が３〜３０μｍである。
【００１１】
本発明において、好ましくは、気体通過部材は、複数個設けられている。
【００１２】
本発明において、好ましくは、排気路は、気体通過部材に対して少なくとも１つ設けられている。
【００１３】
本発明は、好ましくは、更に、オーバーフローにダイカスト製品を離型するための押出ピンが少なくとも１つ設けられている。
【００１４】
本発明において、好ましくは、溶融金属がアルミニウム合金である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるダイカスト金型を示す平面図である。
【図２】図２は、図１のII-II線に沿って見た断面図である。
【図３】図３は、図１のIII−III線に沿って見た断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態によるダイカスト金型で成型されたダイカスト成型品を示す平面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態の変形例によるダイカスト金型を示す正面断面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態の他の変形例によるダイカスト金型を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の一実施形態によるダイカスト金型について説明する。図１は本発明の一実施形態によるダイカスト金型を示す平面図であり、図２は図１のII-II線に沿って見た断面図であり、図３は図１のIII−III線に沿って見た断面図であり、図４は本発明の一実施形態によるダイカスト金型で成型されたダイカスト成型品を示す平面図である。
【００１７】
図１乃至図３に示すように、本発明の実施形態によるダイカスト金型１は、固定型２と可動型４により構成されている。これらの固定型２と可動型４との接合面には、製品形状となるキャビティ６と、このキャビティ６まで溶融金属（以下「溶湯」という）を流す通路であるランナー８と、キャビティ６に圧入された先走り溶湯やガスなどを導き出すオーバーフロー１０が形成されている。ここで、ランナー８は、ランナー８からキャビティ６に溶湯を充填する流入口であるゲート１２を介して、キャビティ６に連通されている。また、キャビティ６は、キャビティ６とオーバーフロー１０をつなぐ溶湯の流れる通路であるオーバーフローゲート１４を介して、オーバーフロー１０に連通されている。
【００１８】
また、固定型２には、略円筒形の射出スリーブ１６がランナー８に連通するように設けられている。この射出スリーブ１６は、溶湯が注入される注湯口１８を有し、射出スリーブ１６の内筒１６ａにはプランジャー２０が摺動可能に嵌入されている。この射出スリーブ１６により、溶湯がランナー８内に圧入されるようになっている。
【００１９】
一方、可動型４には、オーバーフロー１０を囲むよう凹部２２が形成されており、この凹部２２には、多孔質の気体通過部材２４が埋め込まれている。本実施形態によるダイキャスト金型１においては、図１に示すように、３箇所のオーバーフロー１０ａ，１０ｂ，１０ｃが設けられており、各オーバーフロー１０ａ，１０ｂ，１０ｃに気体通過部材２４が配置されている。なお、気体通過部材２４には、繊維強化金属複合材もしくは金属粉末焼結体が用いられる。さらに、可動型４には、気体通過部材２４のオーバーフロー１０とは反対側の面にその一端が連通すると共にその他端が可動型４の外部と連通する排気路２６が穿孔されている。なお、この排気路２６は気体通過部材２４に対して少なくとも１つ以上は設けられている。
【００２０】
さらに、可動型４には、ダイカスト成型品３０（図４参照）を可動型４から離型させるための押出ピン２８が摺動可能に挿通されている。
【００２１】
次に、上述した本発明の実施形態によるダイカスト金型１によるダイカスト成型品３０の成型方法を説明する。まず、図示しないダイカストマシンにより可動型４を移動させ、固定型２と組み合わされ、可動型４が固定型２に締め付け固定される。その後、射出スリーブ１６の注湯口１８から注ぎ込まれた溶湯は、プランジャー２０によって固定型２と可動型４からなるダイカスト金型１に押し込まれる。この押し込まれた溶湯は、ライナー８を流れ、ゲート１２を通過し、キャビティ６に流れ込む。
【００２２】
そして、さらにキャビティ６から押し出された溶湯は、オーバーフローゲート１４を介してオーバーフロー１０に流れ出る。オーバーフロー１０には気体通過部材２４が埋め込まれているため、成型中に発生したガスは、この気体通過部材２４を通って排気路２６からダイカスト金型１（固定型２及び可動型４）の外部に排出される。その後、溶湯が冷却、凝固するとダイカストマシン（図示ぜず）によって可動型２が固定型４から離され、ダイカスト金型１（固定型２及び可動型４）が開く。そして可動型４に挿通されている押出ピン２８によりダイカスト成型品３０は押し出され、可動型４から離型する。
【００２３】
次に、気体通過部材８を通過するガス流速等について説明する。本発明の実施形態によるダイカスト金型１において、気体通過部材２４が、その気孔を通過する平均ガス流速が、０．２〜１．０ｍ／秒の範囲になるように設定される。このため、オーバーフロー１０の容量を決めるとき、気体通過部材２４の気孔を通過する平均ガス流速が０．２〜１．０ｍ／秒となるように、気体通過部材２４がオーバーフロー１０内の溶湯と接する表面積である流路面積が設定されるようになっている。そのため、本発明の実施形態によるダイカスト金型１においては、３箇所のオーバーフロー１０ａ，１０ｂ，１０ｃを設け、それぞれのオーバーフロー１０ａ，１０ｂ，１０ｃを取り囲むように、気体通過部材８が設けられている。
【００２４】
しかしながら、気体通過部材２４を貫流するガスの平均流速が０．２〜１．０ｍ／秒となる流路面積が確保できる場合は、上述したように、気体通過部材２４をオーバーフロー１０の一方の面の全面に接する（取り囲む）ように設ける必要はないので、気体通過部材２４を、オーバーフロー１０の一方の面の一部の領域にのみに接するように設けるようにしても良い。
【００２５】
ここで、平均ガス流速が１．０ｍ／秒を越えるとガス抜き圧力損失が大きくなり、十分なガス抜き効果が得られない。また、気体通過部材２４の気孔を通過する平均ガス流速を小さくすればガス抜き効果は得られるが、ガス抜きをするために気体通過部材２４が溶湯と接する表面積を広くしなければならないため、オーバーフロー１０の容量が増大し、歩留りが悪くなる。よって、０．２ｍ／秒未満では、経済的ではない。
【００２６】
本発明の実施形態によるダイカスト金型１においては、図１乃至図３に示すように、更に、必要に応じて、オーバーフロー１０に、補助ガス抜き機構であるエアベント機構３２を設けるようにしても良い。このエアベント機構３２を設けることにより、オーバーフロー１０の容量を必要以上に増大させることなく、気体通過部材２４の気孔を通過する平均ガス流速が０．０５〜０．２ｍ／秒となる流路面積とすることが可能となる。なお、オーバーフロー１０にエアベント機構３２を設けた場合であっても、気体通過部材２４の気孔を通過する平均ガス流速が０．２〜１．０ｍ／秒となる流路面積としてもよい。
【００２７】
また、本発明の実施形態によるダイカスト金型１において、気体通過部材２４の気孔径は、３〜３０μｍであるが、好ましくは３〜２０μｍである。気体通過部材２４の気孔径が小さ過ぎるとガス抜きの抵抗圧損が高くなり、溶湯による目詰まりは低減するが、ガス抜きの効果が低下する。一方、気孔径が大き過ぎると、がス抜きの効果は大きいが、溶湯による目詰まりが短時間で発生して、耐久性が低下する。
【００２８】
なお、本発明の実施形態によるダイカスト金型１においては、離型剤が気体通過部材２４に吹き掛けられると目詰まりの原因になるので、気体通過部材２４が埋め込まれているオーバーフロー１０への離型剤の使用は好ましくない。このオーバーフロー１０への離型剤の使用を避ける必要があるので、ダイカスト金型１おいては、オーバーフロー１０にも、離型のための押出ピン２８を１つ以上設けることが好ましい。
【００２９】
次に、図５及び図６を参照して、本発明の実施形態の変形例を説明する。図５は本発明の一実施形態の変形例によるダイカスト金型を示す正面断面図であり、図６は本発明の一実施形態の他の変形例によるダイカスト金型を示す正面断面図である。
図５に示すように、本発明の実施形態の変形例においては、気体通過部材２４及び排気路２６を、可動型４ではなく、固定型２のみに設けるようにしている。
また、図６に示すように、本発明の実施形態の他の変形例においては、気体通過部材２４及び排気路２６を、固定型２及び可動型４の両方に設けるようにしている。
【実施例】
【００３０】
次に、本発明の実施例によるダイカスト金型を用いてダイカスト鋳造した例を示す。
【００３１】
［実施例１］
本発明の実施例１のダイカスト金型においては、金型温度１９０℃、射出時の溶湯温度６９０℃、ゲート１２の合計断面積を０．４ｃｍ2、オーバーフローゲート１４の断面積も０．４ｃｍ2とし、射出スピードを０．５ｍ／秒とした。
そして気体通過部材（多孔質の通気性金属）２４には、気孔率ほぼ２５％、平均気孔径７μｍの新東工業製ポーセラックスIIを用い、オーバーフロー１０の凹部へ、ほぼ３０ｃｍ2の流路面積となるように埋め込んだ。この流路面積は、上述したように、気体通過部材２４がオーバーフロー１０に流れ込んだ溶湯に接する表面積である。この流路面積は、実施例２乃至実施例５についても同様である。この場合の気体通過部材２４を通過するガスの平均速度はほぼ１．０ｍ／秒となる。
この実施例１においては、結果として、１０００ショット以上成型しても目詰まりの状況は観察されず、ダイカスト成型品３０に含まれるガス量はほぼ１０ｃｃ／１００ｇ−ＡＬであった。
【００３２】
［実施例２］
実施例１の成型条件は、実施例１と同様であり、金型温度１９０℃、射出時の溶湯温度６９０℃、ゲート１２の合計断面積を０．４ｃｍ2、オーバーフローゲート１４の断面積も０．４ｃｍ2とし、射出スピードを０．５ｍ／秒とした。
そして気体通過部材（多孔質の通気性金属）２４には、気孔率ほぼ２５％、平均気孔径７μｍの新東工業製ポーセラックスIIを用い、オーバーフロー１０の凹部へほぼ１００ｃｍ2の流路面積となるように埋め込んだ。この場合の気体通過部材２４を通過するガスの平均速度はほぼ０．３ｍ／秒となる。
実施例２においても、結果として、１０００ショット以上成型しても目詰まりの状況は観察されず、ダイカスト成型品３０に含まれるガス量はほぼ４ｃｃ／１００ｇ−ＡＬであった。
【００３３】
［実施例３］
実施例３の成型条件も、実施例１と同様とした。
そして気体通過部材（多孔質の通気性金属）２４には、気孔率ほぼ３０％、平均気孔径２０μｍの新東工業製ポーセラックスIIを用い、オーバーフロー１０の凹部２２へほぼ１００ｃｍ2の流路面積となるように埋め込んだ。この場合の気体通過部材２４を通過するガスの平均速度はほぼ０．２ｍ／秒となる。
実施例３においても、結果として、１０００ショット以上成型しても目詰まりの状況は観察されず、ダイカスト成型品３０に含まれるガス量はほぼ２ｃｃ／１００ｇ−ＡＬであった。
【００３４】
［実施例４］
実施例４の成型条件も実施例１と同様とした。
そして気体通過部材（多孔質の通気性金属）２４には、気孔率ほぼ３０％、平均気孔径３０μｍの新東工業製ポーセラックスIIを用い、オーバーフロー１０の凹部２２へほぼ１００ｃｍ2の流路面積となるように埋め込んだ。この場合の気体通過部材２４を通過するガスの平均速度はほぼ０．２ｍ／秒となる。
実施例４においても、結果として、約１０００ショットにて目詰まり傾向が発生し始めたが、ダイカスト成型品３０に含まれるガス量はほぼ２ｃｃ／１００ｇ−ＡＬであった。
また、１０００ショット後の多孔質の通気性金属をアルカリにて洗浄し、通気性回復処理をして再度金型に埋め込んだが、使用することができた。
【００３５】
［実施例５］
実施例５の成型条件も実施例１と同様とした。
そして気体通過部材（多孔質の通気性金属）２４には、気孔率ほぼ２５％、平均気孔径３μｍの新東工業製ポーセラックスIIを用い、オーバーフロー１０の凹部へほぼ１００ｃｍ2の流路面積に埋め込んだ。この場合、多孔質の通気性金属を通過するガスの平均速度はほぼ０．３ｍ／秒となる。
実施例５においても、結果として、１０００ショット以上成型しても目詰まりの状況は観察されず、ダイカスト成型品３０に含まれるガス量はほぼ７ｃｃ／１００ｇ−ＡＬであった。
【００３６】
［比較例］
比較例の成型条件も実施例１と同様とした。
そして気孔率ほぼ２５％、平均気孔径７μｍの気体通過部材をキャビティ６へほぼ１００ｃｍ2の面積となるように埋め込んだ。
比較例においては、結果として、ほぼ１０ショットにて目詰まりが発生して、正常なダイカスト成形品が得られなかった。
【００３７】
上述したように、アルミダイキャスト鋳造において、本発明の実施形態によるダイカスト金型１を用いると、溶湯はキャビティ６に充填され、次いでオーバーフローゲート１４を通過してオーバーフロー１０に充填される。このとき、初期射出温度６５０℃以上で圧入された溶湯は、オーバーフローゲート１４を通過する時には６００℃以下まで冷却されると推測され、この冷却により溶湯の粘性は上昇し、オーバーフロー１０に用いた気体通過部材２４の気孔の目詰まりを大幅に低下させることができた。そのため気体通過部材２４の耐久性が向上することになる。その結果、本発明の実施形態によるダイカスト金型１によれば、安定した、高品質のダイカスト成型品３０を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ダイカスト金型
２  固定型
４  可動型
６  キャビティ
８  ランナー
１０  オーバーフロー
１２  ゲート
１４  オーバーフローゲート
１６  射出スリーブ
１８  注湯口
２０  プランジャー
２２  凹部
２４  気体通過部材
２６  排気路
２８  押出ピン
３０  ダイカスト成型品
３２  エアベント機構
【図１】
2014507287.tif 000003
【図２】
2014507287.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014507287.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014507287.tif 000008
【国際調査報告】
2014507287.tif 000009
2014507287.tif 000010
2014507287.tif 000011