(57)【要約】【課題】ガス欠陥のない製品を提供し、真空シールを簡易に施すことが可能とし、このためメンテナンスコストを低減でき、また品質のバラツキの低減と生産性の向上を図る。【解決手段】固定型（２）と、可動型（４）と、該金型キャビティ内を吸引する真空ポンプとを備える真空ダイカストの金型構造（１）において、該金型内部の該キャビティ内と該金型外部の外気とを連通する隙間（１８）を包む包囲室（２３）を形成し、該包囲室に反応性ガスを供給する反応性ガス供給機構（２６等）を設けたことを特徴とする真空ダイカストの金型構造が提供される。【選択図】      図１
2004249334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定型と、該固定型に対し接離自在に対向して設けられた可動型と、該固定型と該可動型との合わせ面に形成される金型キャビティと、該金型キャビティ内を吸引する真空ポンプと、該金型キャビティ内に溶湯を注入するためのプランジャスリーブとプランジャチップとを備える真空ダイカストの金型構造において、
該金型内部の該キャビティ内と該金型外部の外気とを連通する隙間を包む包囲室を形成し、該包囲室に反応性ガスを供給する反応性ガス供給機構を設けたことを特徴とする真空ダイカストの金型構造。
【請求項２】
前記包囲室と前記反応性ガス供給機構の間にバルブを設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空ダイカストの金型構造。
【請求項３】
前記包囲室内を直接減圧する減圧機構を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の真空ダイカストの金型構造。
【請求項４】
前記包囲室と前記減圧機構の間にバルブを設けたことを特徴とする請求項３に記載の真空ダイカストの金型構造。
【請求項５】
前記金型キャビティ中で成形される成形品を金型から押し出すための押出しピンであって、前記可動型に設けられた押出しピン挿通穴を挿通することで該可動型を貫通し、一端を該キャビティに臨ませ、他端を押出し板に接続された押出しピンと、該押出し板とをさらに備え、
前記包囲室が前記押出しピン挿通穴を前記金型外側から包むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の真空ダイカストの金型構造。
【請求項６】
固定型に対し接離自在に対向して設けられた可動型との合わせ面に形成される金型キャビティにおいて、該金型キャビティ内を真空吸引してプランジャスリーブ内の溶湯をプランジャチップにより射出する真空ダイカスト法であって、
該金型キャビティを減圧すると略同時に、該金型キャビティ内と該金型外部の外気とを連通する隙間を包む包囲室を減圧し、
該プランジャチップを低速射出から高速射出へ切替えて、該切替えと略同時に、該金型キャビティおよび該包囲室の減圧を停止し、
該停止時または該停止時の直前に、反応性ガス供給機構から前記包囲室に反応性ガスを供給する
ことを特徴とする真空ダイカスト法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製品内部に発生するガス欠陥を防止しＴ６熱処理や溶接を可能とした高品位ダイカスト鋳物を得る手法であって、ダイカスト機や射出成形機などに用いる高真空ダイカスト金型構造及びその周辺設備とこれを用いた鋳造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製品内部に発生するガス欠陥を防止しダイカスト鋳物の付加価値を高める手法として高真空ダイカスト法がある。当鋳造法は、真空度を高めた金型キャビティ内へ溶湯を高速で射出、充填するもので、従来よりバキュラル法やＭＦＴ法（Ｍｉｎｉｍｕｍ−Ｆｉｌｌ−Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）が知られている。
【０００３】
バキュラル法は、Ｍｕｌｌｅｒ  Ｗｅｉｎｇａｒｔｅｎ社とドイツの総合アルミニウムメーカのＶａｗ社が共同開発した工法である。図８に示すように、バキュラル法では、可動するダイベース１０３に取付けられた可動型１０４と固定型１０２との型締めにより製品キャビティ１０５を形成させた後、溶湯１３１を吸引管１３４から真空吸引し、低速射出から高速への切替え時に高真空バルブ１１０を閉じてその直後高速で溶湯１３１を射出して成形する。成形完了後、成形品は可動型１０４の移動に伴って可動型１０４のキャビティに取付いた状態で図８において左方向へと移動する。可動型１０４には、多数の穴１１８が設けられており、押出しピン１１９がこれらに挿通されて押出し板１２０に締結されている。従って、図８中左より右方向へ押出し板１２０が押し込まれると押出しピン１１９が成形品を可動型キャビティより外部へと押出す。
【０００４】
ＭＦＴ法は、ＡＬＣＡＮ  ＢＤＷ社で開発された工法である。図９に示すように、ＭＦＴ法は、溶湯の供給は、通常のダイカストと同じ様にプランジャスリーブ２１１の注湯口２１２から行い、プランジャチップ２１４が注湯口２１２を通過した段階で短時間に高真空に減圧する方法である。短時間で真空吸引するために、大容量の真空タンク２１６と大口径の真空バルブ２１５を用いて配管抵抗を少なくする工夫がされている。なお、金型の構造、真空吸引や射出のタイミング、成形品の金型からの離型の仕方は既述バキュラル法と同様である。
【０００５】
しかし、従来のバキュラル法やＭＦＴ法のままでは、高真空バルブが閉じてから射出完了までに金型キャビティと外気とを連通させる隙間（例えば、押出しピンとこれを挿通させる可動主型の押出しピン穴との隙間の他、プランジャスリーブ取付けフランジ部、金型スライド面や分割面、プランジャスリーブとプランジャチップとの隙間、スクイズピン入れ子と主型の隙間等）から真空漏れが瞬時に起こり、製品内部のガス欠陥発生を効率的に抑制できない問題点を有している。
【０００６】
特に、金型分割面が多く複雑な金型では、この真空シール方法が極めて難しくかつ複雑なシール構造が必要となるため、真空吸引終了から高速射出完了までの間、キャビティ内の真空度維持または大気流入防止を可能とする新しい技術が必要になっている。
【０００７】
このように、これらの手法では、真空排気されたキャビティ内が射出直前の高真空バルブ「閉」によって多くの箇所から瞬間的にリークが生じるため、キャビティ内真空度が経時的に不安定となって製品品質のバラツキを増大させてしまう。また、金型メンテナンスの頻度が多くなり、かつそのメンテナンス性も低下してしまい本来のダイカストの利点である量産性が失われてしまう。このリークを防ぐにはこれら全ての箇所をパッキンやＯリング等で真空シールしなければならないため、特に、金型分割面が多く複雑形状の製品ではこの真空シール方法が極めて難しく、その密閉性も乏しいために高真空ダイカストの利点が十分に生かされていなかった。
【０００８】
これらの問題解決を図るため、今日迄に、（１）押出しピンを密閉し、キャビティ内ともに真空引きする技術（特許文献１、特許文献２）、（２）キャビティ内を真空引きした後に酸素を充満させる技術（特許文献３、特許文献４）等が提案されている。
【０００９】
［押出しピンを密閉し、キャビティ内ともに真空引きする技術］
特許文献１に記載の技術は、押出しピンないし押出し板を格納する空間部を密閉し、当該空間部を金型キャビティの真空吸引と同時に真空引きし、低速射出から高速への切替え時に双方のバルブを閉じてその直後高速で溶湯を射出して成形する金型構造である。
【００１０】
当技術では、金型キャビティの真空吸引終了後、押出しピンないし押出し板を格納する空間部の真空吸引も終了させなければならない。金型キャビティの真空吸引終了直後、高速で溶湯を金型キャビティ内へ注入する際、上記空間部が真空吸引されていると可動型に設けた押出しピン挿通穴と押出しピンの隙間にアルミが侵入し、押出しピンが固着されてしまうためである。この結果、成形終了後に押出しピンにて成形品を可動型キャビティ外へ押出すことは不可能となり、押出し板への圧下力を高くすれば押出しピンの折損が起こる。このような理由から当該空間部の真空吸引バルブは、金型キャビティと同じタイミングで開閉させなければならない。
【００１１】
しかし、ダイカスト金型では、押出しピンの隙間以外に、プランジャスリーブのフランジ嵌合部、可動金型スライド面、プランジャスリーブとチップとの隙間、スクイズピン入れ子と主型との隙間等、キャビティと外気とが連通する多くの隙間が存在するため、上記押出しピンないし押出し板を格納する空間部のみを減圧しても真空バルブ「閉」の直後、急速に真空度低下が生じる。従って、これらのリーク箇所を全て真空シールしなければならず、金型構造が極めて複雑化する問題点がある。特に、複雑形状の成形品の場合は、金型分割面が多くなるため、この真空シール方法はさらに複雑化する。真空シール箇所が多く複雑化すれば一箇所のリークが即座に製品品質バラツキを招くことから、頻繁なシール部のメンテナンスが必要となってダイカストの利点である量産性が生かせない。キャビティ内真空度も経時的に不安定となるため、製品品質も低下する。
【００１２】
特許文献２に記載の技術は特許文献１と同様、押出しピンないし押出し板を格納する空間部を密閉し、当該空間部の側壁に真空吸引パイプ接続口を設けることで可動型の押出しピン挿通穴と押出しピンとの隙間を通して金型キャビティ内を真空引きする金型構造と真空吸引方法である。当技術では、以下のような問題点がある。
【００１３】
（１）金型キャビティ内を真空引きするための開口部が押出しピン挿通穴と押出しピンとの隙間のみで狭い。このため小物形状部品には対応できるが、形状が大きく金型キャビティ容積も大きくなる金型ではキャビティ内の吸引効率が悪く減圧不充分となって、結果的に空気などを巻き込んだガス欠陥を発生させてしまう。
（２）真空シールを用いない手法のため、高速射出時も金型キャビティ内は真空引きが継続されなければならないため、大物部品で大きな射出圧力を必要とするものでは既述押出しピン挿通穴と押出しピンとの隙間にアルミが差し込んで特許文献１で論じたと同じ不具合が発生してしまう。
【００１４】
［キャビティ内を真空引きした後にキャビティ内を酸素で充満させる技術］
特許文献３に記載の技術は、金型キャビティ内を予め真空吸引した後、溶湯の注湯口手前から高圧の酸素を吹き込み、キャビティ内の雰囲気圧が大気圧を超えた時点でアルミ溶湯を高速で射出するダイカスト法である。しかし、当技術では、以下のような問題があった。
【００１５】
（１）溶湯温度が最も高いプランジャの内部まで酸素充填されるため、溶湯表面に酸化皮膜が大量発生し、これが後にキャビティ内へ射出されるため当酸化皮膜が粗大な酸化物として製品内部へ巻き込まれて偏析、凝固する。その結果、局部的な強度低下と品質の信頼性が低下する。
（２）（１）の不具合の解消には、キャビティへの入り口（＝ゲート）面積を絞り、ゲート間の射出速度をアップさせて溶湯をキャビティ内へ霧状に噴霧させることが有効とされる。（特許文献５、酸素ダイカスト法）しかし、こうした手法は金型ゲート部の損耗が激しく、高価なダイカスト金型の型寿命を著しく短くする問題点がある。
（３）酸素でキャビティ内を大気圧以上に加圧するには、金型キャビティと外気とが連通する全てをシールする必要がありシール構造が複雑化する。シール箇所が多くなることで生じる問題は既述の通りである。
【００１６】
特許文献４に記載の技術は、酸素を吹き込む位置が特許文献３と異なるのみで、技術内容や当該技術の問題点は類似している。
【００１７】
その他、金型キャビティ内の真空吸引と同時に酸素ガスを当該キャビティ内へ注入し、効率良く酸素でキャビティ内を置換する技術などが「特許文献６」で既に報告されている。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００２−２２５０９６号公報
【特許文献２】
特開平６−８５０号公報
【特許文献３】
特開２０００−８４６４８号公報
【特許文献４】
特開平９−１３０６号公報
【特許文献５】
特公昭５０−２１１４３号公報
【特許文献６】
特公昭５７−１４０号号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ガス欠陥のない製品を提供することができるダイカストの金型構造およびダイカスト法であって、真空シールを簡易に施すことが可能で、このためメンテナンスコストが低減でき、また品質のバラツキの低減と生産性の向上を図ることができるダイカストの金型構造およびダイカスト法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、固定型と、該固定型に対し接離自在に対向して設けられた可動型と、該固定型と該可動型との合わせ面に形成される金型キャビティと、該金型キャビティ内を吸引する真空ポンプと、該金型キャビティ内に溶湯を注入するためのプランジャスリーブとプランジャチップとを備える真空ダイカストの金型構造において、該金型内部の該キャビティ内と該金型外部の外気とを連通する隙間を包む包囲室を形成し、該包囲室に反応性ガスを供給する反応性ガス供給機構を設けたことを特徴とする真空ダイカストの金型構造が提供される。このような本発明にかかる真空ダイカストの金型構造によると、減圧後、キャビティ内に外気が入り込む可能性がある隙間を、反応性ガスでシールドすることが可能となり、外気の浸入によるガス欠陥を防止することが可能である。また、隙間からキャビティ内部に反応性ガスが噴出するためバリの差込みが防止可能である。
本発明の好ましい態様として、前記包囲室と前記反応性ガス供給機構の間にバルブを設けたことを特徴とする上記真空ダイカストの金型構造が提供される。このような本発明にかかる真空ダイカストの金型構造によると、包囲室およびキャビティを瞬時に反応性ガスにより加圧することが可能である。
本発明の別の好ましい態様として、前記包囲室内を直接減圧する減圧機構を設けたことを特徴とする上記真空ダイカストの金型構造が提供される。このような本発明にかかる真空ダイカストの金型構造によると、包囲室内の減圧をキャビティ側の減圧とは別途行うことが可能となり、短時間に包囲室内を真空状態にすることが可能である。
本発明の別の好ましい態様として、前記包囲室と前記減圧機構の間にバルブを設けたことを特徴とする上記真空ダイカストの金型構造が提供される。このような本発明にかかる真空ダイカストの金型構造によると、包囲室を瞬時に減圧することが可能である。
本発明の別の好ましい態様として、前記可動型に設けられた押出しピン挿通穴を挿通することで該可動型を貫通し、一端を該キャビティに臨ませ、他端を押出し板に接続された押出しピンと、該押出し板とをさらに備え、前記包囲室が前記押出しピン挿通穴を前記金型外側から包むことを特徴とする真空ダイカストの金型構造が提供される。このような本発明にかかる真空ダイカストの金型構造によると、最も開口面積が大きく気体の流入抵抗が少ない押出しピン挿通穴に適用することにより、効果的に反応性ガスによるシールドを行うことが可能である。
本発明の別の側面によると、固定型に対し接離自在に対向して設けられた可動型との合わせ面に形成される金型キャビティにおいて、該金型キャビティ内を真空吸引してプランジャスリーブ内の溶湯をプランジャチップにより射出する真空ダイカスト法であって、該金型キャビティを減圧すると略同時に、該金型キャビティ内と該金型外部の外気とを連通する隙間を包む包囲室を減圧し、該プランジャチップを低速射出から高速射出へ切替えて、該切替えと略同時に、該金型キャビティおよび該包囲室の減圧を停止し、該停止時または該停止時の直前に、反応性ガス供給機構から前記包囲室に反応性ガスを供給することを特徴とする真空ダイカスト法が提供される。このような本発明にかかる真空ダイカストの金型構造によると、効果的に真空吸引、反応性ガスによるシールドを行うことが可能となり、内部に空気の巻き込みやガス欠陥のない高品位のダイカスト製品の製造が可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態の１例を、添付図面を参照しながら説明する。もっとも、以下の本発明に係る実施の形態は本発明を限定するものではない。
【００２２】
図１は、本実施の形態にかかる真空ダイカストの金型構造１の型締めが完了した状態の要部断面図を示している。固定型２に対しダイベース３に一体に設けられた可動型４が接離自在に対向する。固定型２と可動型４とが合体した型締め時には、固定型２と可動型４との合わせ面にキャビティ５が形成されるとともに、同キャビティ５の下方向（上流側）に湯口６を介して湯道７が形成され、キャビティ５の上方向（下流側）にオーバーフロー８、ガス抜き通路９、およびキャビティ用高真空バルブ１０（以下、Ｖ１バルブと記す。）を備えるためのバルブ室が順次連通して形成される。
【００２３】
プランジャスリーブ１１が固定型２を貫通して、固定型２に嵌着されており、プランジャスリーブ１１の内部が湯道７に連通している。プランジャスリーブ１１の外部に露出した部分に注湯口１２が設けられ、同注湯口１２から溶湯がプランジャスリーブ１１内に注入される。プランジャスリーブ１１の内部にプランジャ１３の先端に設けられたプランジャチップ１４が摺動自在に嵌入されている。プランジャ１３は図示していない往復駆動機構に連結されている。
【００２４】
可動型４のバルブ室を形成する部分には、Ｖ１バルブ１０が嵌入されている。Ｖ１バルブ１０は、順に真空計１５および大型真空タンク１６を介して真空ポンプ１７に接続されている。真空計１５、大型真空タンク１６、および真空ポンプ１７は、いずれも可動型４の外部に設けられている。
【００２５】
また、可動型４には、押出しピン挿通穴１８が設けられている。押出しピン１９は、押出しピン挿通穴１８を挿通することで可動型４を貫通し、その先端をキャビティ５に臨ませている。押出しピン１９の別の端は押出し板２０に接続されている。押出し板２０はロッド２１の先端部に接続され、ロッド２１の他端部は図示していない押出し機構に接続されている。この押出し機構により、押出しピン１９は、押出しピン挿通穴１８と平行な方向に摺動可能である。
【００２６】
さらに、ダイベース３には、全ての押出しピン挿通穴１８を包囲するように密閉板２２が設けられている。すなわち、押出しピン挿通穴１８、押出しピン１９、および押出し板２０の全てを包囲し、ロッド２１のみが貫通するように、密閉板２２はダイベース３に固着されており、これにより全ての押出しピン挿通穴１８を包む包囲室２３が、ダイベース３、可動型４、および密閉板２２により形成される。
【００２７】
また、金型構造１には、包囲室２３に酸素を供給するための酸素供給機構が設けられている。すなわち、ダイベース３には、酸素供給穴２４が設けられている。酸素供給穴２４には、酸素制御バルブ２５（以下、Ｏ２バルブと記す。）を介して高圧酸素タンク２６が接続されている。Ｏ２バルブ２５および高圧酸素タンク２６はいずれもダイベース３の外部に設けられている。
【００２８】
また、金型構造１には、包囲室２３の内部を直接減圧するための減圧機構が設けられている。すなわち、ダイベース３には、減圧穴２７が設けられている。減圧穴２７には、包囲室用高真空バルブ２８（以下、Ｖ２バルブと記す。）を介して大型真空タンク１６又は図示しない補助真空タンクが接続されている。Ｖ２バルブ２８および大型真空タンク１６又は補助真空タンクはいずれもダイベース３の外部に設けられている。
【００２９】
金型キャビティ５と外気とを連通させる隙間は、シール材２９によりシールされている。このような隙間として、例えば、プランジャスリーブ１１の取付けフランジ部（２９ａ）、金型スライド面や分割面（２９ｂ）、プランジャスリーブ１１とプランジャチップ１４との隙間（２９ｃ）、スクイズピン入れ子３４と主型２の隙間（２９ｄ）、ダイベース３と密閉板２２との隙間（２９ｅ）、ロッド２１と密閉板２２との隙間（２９ｆ）、可動型４とダイベース３との接合面（２９ｇ）等が挙げられる。
なお、スクイズピンは、キャビティ５内へ溶湯が充填された後、肉厚部など引け巣が発生しやすい箇所を局部的に可動するピンで加圧するものであり、必要に応じて設けることができる。凝固の末期にスクイズすることが引け巣解消に有効であるため、プランジャチップ１４による射出後、わずかの時間差をおいてスクイズをすると好ましい。スクイズピンは固定型２側、可動型４側のいずれにも取り付けることができ、図示していない往復駆動機構にその一端が接続される。また、金型にスクイズピンが挿通される穴が設けられるため外気と連通する隙間が生じ、このためこの隙間は、シール材２９ｄによりシールする。
【００３０】
以上のように、本実施の形態にかかるダイカストの金型構造１は、真空シール材２９を用いて、可動型４側に押出しピン１９および押出し板２０を格納する密閉包囲室２３が形成されており（図１参照）、当該包囲室２３の真空吸引または酸素加圧の操作を行うために高応答性のＶ２バルブ２８またはＯ２バルブ２５がそれぞれ設けられている。そしてＯ２バルブ２５に接続する配管の他端側は、包囲室２３を加圧するに足る大容量の加圧酸素タンク２６ヘと接続され、またＶ２バルブ２８に接続する配管の他端はキャビティ５の真空吸引用に用いる大型高圧真空タンク１６または別個に設けられた補助真空タンクヘと接続されている。これらのＶ２バルブ２８、Ｏ２バルブ２５、さらにはキャビティ５を真空吸引するためのＶ１バルブ１０は、好ましくは、いずれも電気信号などにより連鎖して作動するシーケンス制御がなされている。
【００３１】
なお、前記包囲室２３に溜めた酸素を、負圧効果（すなわち、包囲室２３の圧力とキャビティ５内の圧力の差）によりキャビティ５内へ自然流入させるために重要となる押出しピン１９が挿通する押出しピン挿通穴１８と押出しピン１９とのクリアランスは、好ましくは１０μｍ〜５０μｍに調整されている。これより大きいと、前記クリアランスを通してキャビティ５内へ入る酸素が突出するため当位置の製品表面に凹状のへこみが生じてしまう場合があり、これより小さいと、キャビティ５内への酸素充填が遅れる場合がある。なお、上記したように、固定型２と可動型４の接触面にもシール材２９が付設され、またプランジャスリーブ１１のフランジ部などにも量低限の真空シールを施している。
【００３２】
本実施の形態にかかる真空ダイカストの金型構造１は以上のような構造をしており、以下にその鋳造プロセスを説明する。
【００３３】
［型締め］
上記したように、図１は、本実施の形態にかかる真空ダイカストの金型構造１の型締めが完了した状態の要部断面図を示している。固定型２および可動型４の各キャビティ面に冷却剤をかけて外冷した後、エア噴霧をし、さらに離型剤を噴霧する。その後、ダイベース３を駆動して可動型４を固定型２に合体して型締めを行い製品３３の形状となるキャビティ５を形成させる。真空ポンプ１７は常時稼動状態とするのが好ましく、型締めの段階では、Ｖ１バルブ１０、Ｖ２バルブ２８、およびＯ２バルブ２５は全て閉じた状態である。このとき、大型真空タンク１６および補助真空タンクは真空状態であり、キャビティ５および包囲室２３は略大気圧の空気雰囲気である。
【００３４】
［給湯］
図２は、本実施の形態にかかる真空ダイカストの金型構造１の給湯している状態の要部断面図を示している。プランジャチップ１４をプランジャスリーブ１１の最後端まで移動し、ラドル３０にて注湯口１２より溶湯３１を給湯する。この時のバルブ及び真空タンクの状態は、前記「型締め」のときの状態と同じである。注湯は型締めが完了すればいつでも行うことができる。
【００３５】
［チップ前進、真空吸引開始］
図３は、本実施の形態にかかる真空ダイカストの金型構造１のチップが前進し、真空吸引を開始する状態の要部断面図を示している。所定量の注湯が完了した後、プランジャ１３を駆動してプランジャチップ１４を低速で前進させる。プランジャチップ１４の先端が注湯口１２を塞いでからＶ１バルブ１０およびＶ２バルブ２８を好ましくは略同時に開く。これにより、真空ポンプ１７および真空タンク１６の作用で、キャビティ５内と前記包囲室２３は、双方とも急速に真空吸引され減圧する。
【００３６】
［真空吸引終了、高速射出開始］
図４は、本実施の形態にかかる真空ダイカストの金型構造１の真空吸引が終了し、高速射出を開始する状態の要部断面図を示している。低速で前進するプランジャチップ１４は、プランジャスリーブ１１の外壁面に設けられた位置センサ３２による電気信号により所定の位置から高速射出へと切り替える。この切替えについては後述する。
【００３７】
この高速射出の直前に金型キャビティ５部の真空吸引を司るＶ１バルブ１０と前記包囲室２３の真空吸引を司るＶ２バルブ２８を閉じ、この動作と略同時に、またはこの動作の直前に外部で高圧酸素タンク２６と連通する配管を接続したＯ２バルブ２５を開く。これによって前記包囲室２３は酸素により瞬時に加圧される。このとき、包囲室２３内の酸素圧力は、包囲室２３とキャビティ５の容積の比にもよるが、一般的に０．１〜３気圧（１０ｋＰａ〜３００ｋＰａ）になるように制御すると好ましい。これより大きいと、前記クリアランスを通してキャビティ５内に突出するガス圧が高くなり、製品表面に凹状のへこみを形成してしまう場合があり、これより小さいと、前記キャビティ５内との圧力差が小さくなって効率的にキャビティ内を酸素シールドできない場合がある。これにより、包囲室２３と金型キャビティ５との間に圧力差が生じるため、押出しピン１９と押出しピン挿通穴１８との隙間を通って酸素はキャビティ５側へも瞬時に自然流入しキャビティ５内を酸素でシールドすることができる（図４Ａ部の拡大図である図５を参照）。なお、後述するように、押出しピン挿通穴１８と押出しピン１９の隙間は、金型キャビティ５へ連通する各隙間の内で、最も開口面積が大きく気体の流入抵抗が少ないため、キャビティ５には酸素が優先的に流入する。また、これら複数の押出しピンは広いキャビティ領域面内に略均等に分散配置されているためキャビティ内を瞬時に、かつ均等に酸素シールドすることから、真空シールされていない他の隙間やシールが不充分な箇所から外気はキャビティ５へ入り込むことができない。
【００３８】
図６は、キャビティ５内の真空度変化と射出速度切替えのタイミングの関係を示す模式図である。射出速度切替えは、公知の技術に従い、例えば、以下のタイミングで行うと好ましい。すなわち、プランジャチップ１４の先端が、プランジャチップ１４が注湯口１２を塞ぐ位置（図６中、ａで示す。）を通過し、低速から高速への切替えの所定の位置（図６中、ｂで示す。）に到るまで、プランジャチップ１４は、低速で前進させる。この間、プランジャチップ１４の速度は一定とすると好ましい。プランジャチップ１４の先端が所定の位置ｂに到達した時点で、プランジャチップ１４を高速射出へと切り替える。換言すると、プランジャチップ１４は位置ｂから急激な加速をし、高速で前進する。高速で前進しているプランジャチップ１４は、その後急激に減速し、射出完了位置（図６中、ｃで示す。）で停止するものとする。このように低速から高速に切替えると、溶湯３１を極めて短時間のうちに、キャビティ５内へ充填することができ、湯まわりや湯境などの成形不良が抑えられるという利点がある。なお、位置ｂは、以下のように定めると好ましい。すなわち、溶湯３１の先端がキャビティ５の略入り口（湯口６）付近に達した時点である。また、低速は、具体的には、０．１５〜０．３５ｍ／ｓとすると好ましい。また、高速は、具体的には、１．８〜４．５ｍ／ｓとすると好ましい。
【００３９】
このような射出速度に対応して、以下のようにキャビティ５内の真空度を制御すると好ましい。すなわち、プランジャチップ１４の先端が真空吸引開始位置ａを通過したとき、若しくはその後に吸引を開始する。プランジャチップ１４の先端が真空吸引開始位置ａを通過する前は、プランジャチップ１４が完全には注湯口１２を塞いでいないため、効果的に吸引を行うことができないからである。キャビティ５内の減圧は、低速射出中、すなわち、プランジャチップ１４の先端が真空吸引開始位置ａと切替え位置ｂとの間にあるうちに完了するように制御する。後述するように、高速射出をしているときには、キャビティ５を酸素でシールドする必要があるため、高速射出を開始する前に、キャビティ５および包囲室２３を充分に減圧する必要があるためである。
その後、高速射出（すなわち、プランジャチップ１４の先端が切替え位置ｂにあるとき）の直前、またはこれと同時にＯ２バルブ２５を開く。これにより、包囲室２３およびキャビティ５は、急激に酸素によりシールドされ、包囲室２３およびキャビティ５内の真空度は低下する。このようにキャビティ５内の真空度を制御することで、溶湯３１がキャビティ５内に供給されるときには、キャビティ５内は充分に酸素によりシールドされる。
なお、特に断らない限り、プランジャチップ１４の位置は、プランジャチップ１４の先端をもって示し、この位置はプランジャスリーブ１１外壁面に設けられた位置センサ３２による電気信号により確認することができる。
【００４０】
［充填完了］
図７は、本実施の形態にかかる真空ダイカストの金型構造１の充填が完了した状態の要部断面図を示している。酸素により全体が均等にシールドされているキャビティ５中へ、高速でアルミ溶湯３１を充填し、射出が完了する。キャビティ５内に圧入された溶湯３１は、キャビティ５を満たした後、オーバーフロー８に流入する。射出完了後にＯ２バルブ２５を閉じ、凝固を待って型開きを行う。こうして鋳造された成型品である製品３３は、オーバーフロー８やガス抜き通路９、バルブ室等で形成された余分な凝固物と一体に、可動型４側キャビティ５に取付いた状態で図７において左方向に移動するが、エアシリンダ等の押出し機構と接続する押出し板２０の右方向への移動によって、押出しピン１９によりキャビティ５外へ押し出され、製品取りだしロボットによってダイカスト鋳造機の外へと搬送される。なお、余分な凝固物は、後工程のバリ取り時に成型品から除去される。
【００４１】
本発明にかかる真空ダイカストの金型構造および真空ダイカスト法は、例えば、以下に掲げるような種々の有利な点を有する。
（１）Ｔ６、Ｔ７熱処理によるダイカスト鋳物の高強度化
（２）溶接可能によるダイカスト鋳物の付可価値向上
（３）金型分割面の多い複雑形状部品への適用が可能
（４）真空シール法の簡素化と金型コスト、金型メンテナンスコスト低減
（５）品質バラツキの低減と生産性向上
（６）押出しピンとピン穴との隙間拡張
【００４２】
本発明にかかる真空ダイカストの金型構造および真空ダイカスト法において、溶湯をキャビティに射出するときに、キャビティ内は酸素で満たされており、キャビティに送り込まれた酸素は、アルミニウム溶湯と反応して微細なＡｌ２Ｏ３になって製品内に分散すると考えられる。このため、製品内部に空気、水蒸気等のガスが巻き込まれ、ダイカスト製品にブローホール等のガス欠陥が形成されることはない。このため、本発明によると、強度、伸び等の機械的特性に優れたダイカスト製品を提供することが可能になる。なお、製品内に分散する微細なＡｌ２Ｏ３は、ダイカスト製品に悪影響を及ぼすことはない。
【００４３】
ダイカスト製品が内部にガスを巻き込んでいると、ダイカスト製品にＴ６、Ｔ７処理等の熱処理を施して機械的特性を向上させようとしたときに、製品内部に取り込まれているガスに起因して熱処理後の製品に膨れが発生する。しかし、本発明によると、ダイカスト鋳物にガス欠陥が無いため（すなわち、ダイカスト製品は内部にガスを巻き込んでいないので）、Ｔ６、Ｔ７熱処理による高温加熱によっても表面膨れ（＝ブリスタ）が発生しない。このためＴ６、Ｔ７熱処理が可能で、さらに機械的特性の優れた製品を提供することができる。また、本発明によると、製品内のガス量が少なく、溶接してもブローホールなどのガス欠陥が生じないため、溶接性に優れたダイカスト鋳物が得られ、製品の付可価値が向上する。
【００４４】
また、本発明によると、酸素が溶湯と接触するのが比較的温度の低いキャビティー内であり、温度の高いプランジャ内で接触したときのように、酸化皮膜が大量に発生することはない。このため、本発明によると、従来の技術で生じていた、酸化皮膜が粗大な酸化物として製品内部へ巻き込まれて偏析、凝固するということはない。このため、例えば、溶湯をキャビティ内へ霧状に噴霧させる場合のように、ダイカスト金型に過度の負担をかけること無しに、品質の高い製品を製造することができる。
【００４５】
ここで、包囲室は、キャビティ内と前記金型外部の外気とを連通する隙間を包囲するように形成すれば充分であるが、特に、押出しピンと押出しピン挿通穴の隙間を包囲するように包囲室を形成し、この隙間をキャビティ内への酸素供給口として利用すると好ましい。これは以下の理由による。
（１）押出しピンと可動型との隙間の他、プランジャスリーブの取付けフランジ部、金型分割面、プランジャスリーブとチップとの隙間、スクイズピン入れ子と主型の隙間等、金型キャビティヘ連通する多くの隙間の中で押出しピンと可動型との隙間が最も開口面積が大きく、酸素のキャビティへの流入抵抗を小さくできる。
（２）多数の押出しピンの隙間を個々にシールする紛らわしさが解消でき、押出し板も含めこれらを一括して密閉させることが構造的に容易である。また、キャビティ内を酸素でシールドするに足る容量の酸素を瞬間的に保持できるだけの容積を有する包囲室を容易に形成することができる。
（３）酸素を瞬間的に溜める包囲室が、ダイカスト鋳造時の周辺設備（製品取りだしロボット、離型剤噴霧ロボット）の動作に何ら支障を及ぼさず、作業性やメンテナンス性の面でも有利である。
（４）広いキャビティ領域面内に複数の押出しピンが略均等に分散配置されており、各押出しピンの隙間を通って自然流入する酸素がキャビティ内を瞬時にかつ均等に酸素シールドすることができる。
【００４６】
すなわち、本発明では、金型キャビティヘ連通する各隙間の内、最も開口面積が大きく気体の流入抵抗が少ない押出しピン挿通穴と押出しピンの隙間を利用して、キャビティ内に酸素を供給することができる。この場合、前記包囲室と金型キャビティ間の圧力差によって前記包囲室からキャビティ内へ酸素が優先的に吸引され、キャビティ内が酸素でシールドされるため、より簡易に他の隙間から外気がキャビティ内へ入り込むことを防止することができる。このため、本発明によると、金型分割数が増えても固定型と可動型との接触面など、急速にリークしやすい箇所のみの真空シールで、簡易にキャビティ内への外気侵入が防げる。これにより、本発明は、金型分割面の多い複雑形状部品への適用が可能である。
【００４７】
このように、本発明において、押出しピン挿通穴と押出しピンの隙間を利用してキャビティ内に酸素を供給すると、真空シール法を簡素化することが可能であり、キャビティ内環境の長期安定化および金型メンテナンス頻度減少を図ることができる。これにより、シールのメンテナンス等の金型コストおよび金型メンテナンスコストを低減することが可能になり、さらに、簡易なシールによりキャビティ内に外気が浸入することを防ぐことができるため、品質のバラツキの低減でき、生産性を向上することができる。
【００４８】
また、本発明において、押出しピン挿通穴と押出しピンの隙間を利用してキャビティ内に酸素を供給すると、当該隙間からキャビティ内に酸素が噴出すため、当該隙間へのバリの差込みがない。すなわち、例えば、上記したように、従来の押出しピンを密閉し、キャビティ内ともに真空引きする技術等では、押出しピン挿通穴と押出しピンの隙間にアルミが侵入し、押出しピンが固着されてしまうおそれがあった。しかし、本発明によると、包囲室の圧力とキャビティ内の圧力の差から、押出しピンと押出しピン挿通穴との隙間からキャビティ内に酸素が噴出すため、このようなおそれはない。また、この隙間をさらに拡張することでさらに酸素流入効率の向上が可能である。また、この隙間を比較的広くできるので、押出しピンの折れや曲がりも発生し難い。
【００４９】
なお、本発明は、包囲室と酸素供給機構の間にバルブを設けると好ましく、これにより、瞬時の酸素加圧が可能となる。また、本発明は、包囲室内を直接減圧する減圧機構を設けると好ましく、これにより、包囲室用の減圧をキャビティ側の減圧とは別途行うことが可能となり、短時間に包囲室を真空状態にすることが可能となる。さらに、包囲室と当該減圧機構の間にバルブを設けると好ましく、これにより、瞬時に包囲室を減圧することが可能となる。
【００５０】
なお、以上は、便宜のため、アルミダイカストについて説明したが、本発明は、アルミダイカスト以外に亜鉛ダイカストにも適用できる。アルミニウムと同様に、キャビティに送り込まれた酸素は、亜鉛溶湯と反応して微細な酸化亜鉛（ＺｎＯ）になって製品内に分散し、これはダイカスト製品に悪影響を及ぼすことはないと考えられる。さらに、本発明は、反応性ガスとして上記した酸素ガスに代えて、Ｍｇ溶解時、Ｍｇの激しい酸化を抑えるためのカバーガスとして用いられる六弗化硫黄ガスを用いれば、マグネシウム（Ｍｇ）のホットチャンバ、コールドチャンバダイカストに適用でき、作業安全性や製品外観が向上する。
【００５１】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によると、ガス欠陥のない製品を提供することができるダイカストの金型構造およびダイカスト法であって、真空シールを簡易に施すことが可能で、このためメンテナンスコストが低減でき、また品質のバラツキの低減と生産性の向上を図ることができるダイカストの金型構造およびダイカスト法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る真空ダイカストの金型構造の型締めが完了した状態の要部断面図を示している。
【図２】本発明の実施の形態にかかる真空ダイカストの金型構造の給湯している状態の要部断面図を示している。
【図３】本発明の実施の形態にかかる真空ダイカストの金型構造のチップが前進し、真空吸引を開始する状態の要部断面図を示している。
【図４】本発明の実施の形態にかかる真空ダイカストの金型構造の真空吸引が終了し、高速射出を開始する状態の要部断面図を示している。
【図５】図４Ａ部の拡大図である。
【図６】キャビティ内の真空度変化と射出速度切替えのタイミングの関係を示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる真空ダイカストの金型構造の充填が完了した状態の要部断面図を示している。
【図８】従来のバキュラル法による高真空ダイカスト法における金型構造の模式図である。
【図９】従来のＭＦＴ法による高真空ダイカスト法における金型構造の模式図である。
【符号の説明】
１，１０１，２０１  真空ダイカストの金型構造
２，１０２，２０２  固定型
３，１０３，２０３  ダイベース
４，１０４，２０４  可動型
５，１０５，２０５  キャビティ
６  湯口
７  湯道
８，１０８，２０８  オーバーフロー
９  ガス抜き通路
１０，１１０，２１０  キャビティ用高真空バルブ
１１，１１１，２１１  プランジャスリーブ
１２，２１２  注湯口
１３  プランジャ
１４，１１４，２１４  プランジャチップ
１５，１１５，２１５  真空計
１６，１１６，２１６  真空タンク
１７，１１７，２１７  真空ポンプ
１８，１１８，２１８  押出しピン挿通穴
１９，１１９，２１９  押出しピン
２０，１２０，２２０  押出し板
２１，１２１，２２１  ロッド
２２  密閉板
２３  包囲室
２４  酸素供給穴
２５  酸素制御バルブ
２６  高圧酸素タンク
２７  減圧用穴
２８  包囲室用高真空バルブ
２９  シール材
３０  ラドル
３１，１３１  溶湯
３２  位置センサ
３３  製品
３４  スクイズピン入れ子
１３４  吸引管
【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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【図７】
2004249334.tif 000009
【図８】
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【図９】
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