(57)【要約】【課題】キャビティー内の酸素置換を効果的に行い、製品のガス含有量が従来法よりも少ない高品質の鋳物が得られる無孔性ダイカスト法を提供する。【解決手段】金型キャビティー１内への酸素供給機構を備えている無孔性ダイカストの金型構造であって、前記酸素供給機構が、金型キャビティー内に開口する摺動路５と、該摺動路５内に開口する酸素供給管１０と、該摺動路５内を摺動することにより前記酸素供給管１０の開口部１２を塞ぐピンとを備えていることを特徴とする無孔性ダイカストの金型構造、並びに、無孔性ダイカスト部品の製造方法。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型キャビティー内への酸素供給機構を備えている無孔性ダイカストの金型構造であって、
前記酸素供給機構が、金型キャビティー内に開口する摺動路と、該摺動路内に開口する酸素供給管と、該摺動路内を摺動することにより前記酸素供給管の開口部を塞ぐピンとを備えていることを特徴とする無孔性ダイカストの金型構造。
【請求項２】
前記ピンが、前記摺動路内を前進することにより前記金型キャビティー内に突出し、射出した溶湯に部分的な圧力をかける局部加圧ピンであることを特徴とする請求項１に記載の無孔性ダイカストの金型構造。
【請求項３】
前記ピンが、前記摺動路内を前進することにより前記金型キャビティー内に突出し、該キャビティー内で得られる製品を取り出すための押出ピンであることを特徴とする請求項１に記載の無孔性ダイカストの金型構造。
【請求項４】
前記金型キャビティー内に対して開口しているスリーブが溶湯を供給するための注湯口を有しており、該注湯口に酸素供給管を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無孔性ダイカストの金型構造。
【請求項５】
金型キャビティー内へ酸素を供給する無孔性ダイカスト部品の製造方法であって、
前記金型キャビティー内に連通する摺動路を摺動するピンを、前記金型キャビティーから遠ざけるように後退させ、該後退したピンよりも金型キャビティーに近い位置の摺動路に開口部を有する酸素供給管から高圧酸素を金型キャビティー内に充填する工程と、前記ピンを、前記金型キャビティーに向けて前進させることにより、前記酸素供給管の開口部を塞ぐ工程と、前記金型キャビティー内に開口するスリーブに設けられている注湯口から溶湯を射出する工程とを含むことを特徴とする無孔性ダイカスト部品の製造方法。
【請求項６】
前記金型キャビティー内に溶湯を射出する工程の後に、前記ピンを、更に金型キャビティー内に突出させることにより、溶湯に局部的な圧力を加える工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の無孔性ダイカスト部品の製造方法。
【請求項７】
前記金型キャビティー内に射出した溶湯の凝固が完了後に、前記金型を開く工程と、前記ピンを、更に金型キャビティー内に突出させることにより、該キャビティー内で得られる製品を押し出す工程とを含むことを特徴とする請求項５又は６のいずれかに記載の無孔性ダイカスト部品の製造方法。
【請求項８】
前記金型キャビティー内に溶湯を射出する工程の前に、前記注湯口に備えられている酸素供給管から前記金型キャビティー内に高圧酸素を充填する工程を含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の無孔性ダイカスト部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無孔性ダイカストの金型構造および無孔性ダイカスト部品の製造方法に関し、さらに詳しくは、金型キャビティー内への酸素供給機構および局部加圧機構を備えており、酸素供給が可能な無孔性ダイカストの金型構造および無孔性ダイカスト部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に、従来の無孔性（ＰＦ）ダイカストの概略構成を示す。
この無孔性（ＰＦ）ダイカストでは、金型キャビティー１内を酸素で置換し、アルミニウム合金と酸素を反応させることで製品内のガス量を低減させる。一般的なダイカストでは、製品内のガス含有量が非常に高いため熱処理、溶接等が不可能であるが、無孔性（ＰＦ）ダイカストで得られる製品は熱処理、溶接が可能な高品質鋳物である。
従来法では、酸素はアルミ合金を射出するスリーブ６の注湯口７から供給され、空気は製品端部に設けられたスリット３から外部へ放出されることでキャビティー１内の雰囲気が酸素に置換される。キャビティー１形状は普通、スリーブ６からの酸素供給に対して置換が容易でない複雑形状であることが多く、従来法ではキャビティー１部分の酸素置換が不充分となる。酸素置換が不充分であるとキャビティー１内の空気残りが多く、それが製品内に巻込まれ、製品のガス含有量が高くなってしまう。
【０００３】
製品のガス含有はキャビティー１内の空気巻込みのほかに、金型に塗布される離型剤の水分残りによるものもある。
図４に、従来法の離型剤水分残り除去方法を示す。離型剤は型開き時に塗布され、ついでエアブローによって水分残りが除去されるが、金型が開いた状態でキャビティー１部分の離型剤水分残りを効率的に除去するためには、エアノズル２１の数や向きを適切にしなければならない。実際にはエアノズル２１の数および向きを最適化することは非常に困難で、キャビティー１の離型剤水分残りを皆無にすることはできなかった。
【０００４】
一方、酸素置換とは別に、アルミニウムダイカストでは、引け巣減少を目的として局部加圧装置２を利用することも行われる。
図５に、局部加圧装置の概略を示す。局部加圧は、製品の厚肉部等の、最終凝固部となり引け巣２３が発生する位置に設けられる。スリーブ６からアルミ溶湯が充填された後、適当なタイミングで加圧ピン１１により溶湯に圧力をかけることにより、引け発生部にアルミ溶湯が補給され、引け巣のない鋳物が得られる。
【０００５】
他方、アルミニウムダイカストでは、射出した溶湯が凝固して製品となった際には、該製品の取り出しを目的として押出装置を利用することも行われる。
図６に、押出ピンを有する装置の概略を示す。押出ピンを有する場合には、製品の成型後、金型を開いた後に押出ピン１５を前進させて、製品を金型キャビティー１内から押し出すことにより、金型から製品を容易に離型することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−３３２５５９号公報
【特許文献２】
特開２００１−２３２４５４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記問題点に鑑み、キャビティー内で十分な酸素置換を行うことが可能であり、得られる製品のガス含有量が低減できる、無孔性ダイカスト法を開発すべく、鋭意検討した。
その結果、本発明者らは、局部加圧装置あるいは製品の押出装置などが有する摺動路に酸素供給機構を付加させることにより、キャビティー内を酸素ガスで効果的に置換し、アルミニウム合金と酸素が反応することでガス含有量の少ない製品が得られることを見出した。本発明は、かかる見地より完成されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、金型キャビティー内への酸素供給機構を備えている無孔性ダイカストの金型構造であって、前記酸素供給機構が、金型キャビティー内に開口する摺動路と、該摺動路内に開口する酸素供給管と、該摺動路内を摺動することにより前記酸素供給管の開口部を塞ぐピンとを備えている無孔性ダイカストの金型構造を提供するものである。
本発明によれば、簡単な機構で直接キャビティー内へ酸素を供給することができ、製品のガス含有量が従来よりも少ない高品質の鋳物を得ることができる。また、ピンの摺動のみで酸素供給管の開口部を開閉できるため、バルブ等を用いることなく簡易な構造で酸素の供給の開始及び停止が可能となり、さらに溶湯から酸素供給管の開口部を保護することもできる。
【０００９】
ここで前記ピンは、前記摺動路内を前進することにより前記金型キャビティー内に突出し、射出した溶湯に部分的な圧力をかける局部加圧ピンとすることができる。局部加圧機構に酸素供給機構を付加することにより、簡単な機構で製品の引け巣防止とガス含有量の低減を同時に行うことが可能となる。
また、前記ピンは、前記摺動路内を前進することにより前記金型キャビティー内に突出し、該キャビティー内で得られる製品を前記金型から取り出すための押出ピンとすることもできる。
【００１０】
前記金型キャビティー内に対して開口しているスリーブは溶湯を供給するための注湯口を有しており、該注湯口に酸素供給管を備えていてもよい。このように従来の酸素供給管も合わせて使用することにより、キャビティー内の酸素置換がより高いレベルで行われ、製品のガス含有量が従来よりも少ない高品質の鋳物を得ることができる。
【００１１】
次いで、本発明は、金型キャビティー内へ酸素を供給する無孔性ダイカスト部品の製造方法であって、前記金型キャビティー内に連通する摺動路を摺動するピンを、前記金型キャビティーから遠ざけるように後退させ、該後退したピンよりも金型キャビティーに近い位置の摺動路に開口部を有する酸素供給管から高圧酸素を金型キャビティー内に充填する工程と、前記ピンを、前記金型キャビティーに向けて前進させることにより、前記酸素供給管の開口部を塞ぐ工程と、前記金型キャビティー内に開口するスリーブに設けられている注湯口から溶湯を射出する工程とを含む無孔性ダイカスト部品の製造方法を提供するものである。本製造方法によれば、酸素を直接キャビティー内に高圧で、溶湯充填直前まで供給可能なため、金型に付着した離型剤の水分を除去することが可能となり、離型剤の水分残りから発生するガスが従来よりも減少し、製品のガス含有量が従来よりも少ない高品質の鋳物を得ることができる。
【００１２】
前記金型キャビティー内に溶湯を射出する工程の後には、前記ピンを、更に金型キャビティー内に突出させることにより、溶湯に局部的な圧力を加える工程を含むことができる。酸素供給と局部加圧を連続して行うことにより、従来に比べて特別工程を追加することなく、製品の引け巣防止とガス含有量の低減を同時に行うことが可能となる。
また、前記金型キャビティー内に射出した溶湯の凝固が完了した後には、前記金型を開いた後に、前記ピンを、更に金型キャビティー内に突出させることにより、該キャビティー内で得られる製品を前記金型から取り出す、押し出し工程を含むことができる。
【００１３】
さらに、前記金型キャビティー内に溶湯を射出する工程の前に、前記注湯口に備えられている酸素供給管から前記金型キャビティー内に高圧酸素を充填する工程を含むこともできる。酸素を直接キャビティー内に高圧で、溶湯充填直前まで供給可能なため、金型に付着した離型剤の水分を除去することが可能となり、離型剤の水分残りから発生するガスが従来よりも減少し、製品のガス含有量が従来よりも少ない高品質の鋳物を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明が提案する金型機構の好適な一例を示す。本発明では、局部加圧装置２に酸素供給機構を付加することで、製品のガス含有量を従来法よりも低減することができる。
図１に示す無孔性ダイカストの金型構造では、金型キャビティー１内への酸素供給機構を備えている。酸素供給機構は、金型キャビティー１内に開口する摺動路５と、摺動路５内に開口する酸素供給管１０と、摺動路５内を摺動することにより酸素供給管１０の開口部を塞ぐピンとを備えている。ここでピンとしては、具体的には、摺動路５内を前進することにより前記金型キャビティー１内に突出し、射出した溶湯に部分的な圧力をかける局部加圧ピン１１である態様の他、同様に金型キャビティー１内に突出し、該キャビティー内で得られる製品を金型から取り出すための押出ピン１５である態様などが好適に挙げられる。また、金型キャビティー１内に対して開口しているスリーブ６が溶湯を供給するための注湯口７を有しており、注湯口７に酸素供給装置８が備えられている態様が好ましい。
無孔性ダイカストの金型構造としては、図１に示すように、金型である可動型４ａと固定型４ｂとの間で金型キャビティー１が形成される。可動型４ａ側には、スリット３が設けられている。固定型４ｂ側には、スリーブ６機構とともに局部加圧装置２および酸素供給装置１３を含む酸素供給機構が備えられている。スリーブ６機構には、注湯口７の他にプランジャーチップ９が設けられている。
【００１５】
図２には、酸素供給可能な局部加圧装置２の機構を示すとともに、本発明が提案する金型機構を用いた好適な酸素置換方法を示す。
本発明では、先ず、金型キャビティー１内に連通する摺動路５を摺動するピン１１を、金型キャビティー１から遠ざけるように後退させ、後退したピン１１よりも金型キャビティー１に近い位置の摺動路５に開口部１２を有する酸素供給管１０から高圧酸素を金型キャビティー内に充填する。次いで、ピン１１を、金型キャビティー１に向けて前進させることにより、酸素供給管１０の開口部１２を塞ぐ。次いで、金型キャビティー１内に開口するスリーブ６に設けられている注湯口７から溶湯を射出する。
ここで本発明では、金型キャビティー１内に溶湯を射出する後に、ピン１１を、更に金型キャビティー１内に突出させることにより、溶湯に局部的な圧力を加えることもできる。あるいは、同様にピンを、更に金型キャビティー１内に突出させることにより、キャビティー内で得られる製品を押し出すこともできる。
また、金型キャビティー１内に溶湯を射出する前に、注湯口７に備えられている酸素供給装置８から金型キャビティー１内に高圧酸素を充填することもできる。
【００１６】
図２（ａ）は、型締め時の状態である。加圧ピン１１は酸素供給口１２よりも後退した位置にある。この状態で、酸素の供給源から高圧酸素をキャビティー１内に充填し、空気と置換する。このとき、図１の注湯口７からは従来法と同様に酸素を供給する。さらに加えて、後述する押出ピン１５を有する金型機構では、該ピンも後退させて、高圧酸素を酸素供給装置１３から送り込むこともできる。これら酸素の供給は、溶湯射出直前まで行われる。この工程により、従来法よりも高いレベルで酸素置換が行われる。また、溶湯射出直前までキャビティー１内に高圧酸素が流れることで、離型剤の水分残りが従来法よりも減少する。
【００１７】
図２（ｂ）は、溶湯射出直前の状態である。加圧ピン１１が前進することで、酸素供給口１２を閉じて酸素供給が終了する。
図２（ｃ）は、溶湯が射出された状態である。加圧ピン１１とピンの摺動部は、適切なクリアランスであり、酸素供給口１２にアルミ溶湯が進入することはない。
図２（ｄ）は、加圧状態である。溶湯充填後、適当なタイミングで加圧ピン１１により圧力をかける。加圧による効果は図５に示すのと同様に、引け巣２３減少により健全な鋳物が得られることである。
【００１８】
本実施の形態では、より高品質の鋳物を得ることを目的とし、局部加圧装置の摺動路に酸素供給機構を付加させている。しかし、本発明の無孔性ダイカスト法を実施するにはこれに限定されるものではなく、例えば図２（ａ）（ｂ）のみの機構により、局部加圧を加えない場合でも、キャビティーの任意の場所から簡単な機構で、酸素を供給することができる。
【００１９】
また、図１に示すように、製品である鋳物を取り出すための押出装置の摺動路に酸素供給機構を付加させることにより、キャビティー内を酸素ガスでより効果的に置換することも可能である。
図１の金型機構では、上記した局部加圧ピン１１の他、前記押出装置の押出ピン１５を複数有している。この押出ピン１５の摺動路には、上記局部加圧ピン１１の摺動路と同様に、酸素供給装置１３に接続された酸素供給機構が備えられている。溶湯射出前には、局部加圧ピン１１の場合と同様に、押出ピン１５を後退させて酸素供給機構によって高圧酸素をキャビティー内に供給してから、押出ピン１５を前進させて酸素供給を終了する。この金型機構では、金型キャビティー１内に射出した溶湯の凝固が完了後に、金型を開く。その後、押出ピン１５が摺動路内を前進することにより金型キャビティー１内に突出し、キャビティー内で得られた製品を容易に取り出すことができる。
本発明による無孔性ダイカスト法は、例えばマグネシウム合金ダイカストへの応用が可能である。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、キャビティー内の酸素置換が従来法よりもより高いレベルで行われることにより、製品のガス含有量が従来法よりも少ない高品質の鋳物が得られる。また、酸素を直接キャビティー内に高圧で供給可能であるため、溶湯充填直前まで金型に付着した離型剤の水分を除去することができる。これにより、離型剤の水分残りから発生するガスが従来法よりも減少し、製品のガス含有量が従来法よりも少ない高品質の鋳物が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における無孔性ダイカストの金型構造を示す概略図である。
【図２】本発明における酸素供給可能な局部加圧装置の機構を示す図である。
【図３】従来の無孔性（ＰＦ）ダイカストの金型構造を示す概略図である。
【図４】従来法における離型剤塗布工程（ａ）と離型剤水分残り除去工程（ｂ）を示す図である。
【図５】局部加圧装置の概略を示す図である。
【図６】押出装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
１    キャビティー
２    局部加圧装置
３    スリット
４ａ  可動型
４ｂ  固定型
５    摺動路
６    スリット
７    注湯口
８    酸素供給装置
９    プランジャーチップ
１０  酸素供給管
１１  加圧ピン
１２  開口部
１３  酸素供給装置
１５  押出ピン
１６  製品
２１  離型剤供給ライン（ノズル）
２２  エアライン（ノズル）
２３  引け巣
【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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