(57)【要約】【課題】簡便な構造により半溶融金属の湯境や残留ガスによる製品欠陥を防止するようにした半溶融金属成形用金型を提供する。【解決手段】キャビティ部に半溶融金属を射出充填した際に、湯境が生じるような製品形状の製品を成形するための半溶融金属成形用金型であって、該湯境の生じる合流部を外部から挟んだ対向位置に連絡通路を介してオーバーフロー部を配設することによって、オーバーフロー部に湯境や残留ガスを排出して、製品欠陥を防止する。【選択図】　　　　図１
2004074270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ部に半溶融金属を射出充填した際、湯境が生じるような半溶融金属成形用金型であって、該湯境の生じる合流部を外部から挟んだ対向位置に連絡通路を介してオーバーフロー部を配設したことを特徴とする半溶融金属成形用金型。
【請求項２】
該連絡通路を同一直線上で且つ該合流部に対して略直交するように配設したことを特徴とする請求項１記載の半溶融金属成形用金型。
【請求項３】
該連絡通路と該オーバーフロー部とから構成されるオーバーフロー空間部は、該半溶融金属成形用金型の開閉方向に広く、開閉方向と直交する方向に浅くするように構成したことを特徴とする請求項１乃至２のうちのいずれかの項に記載の半溶融金属成形用金型。
【請求項４】
該連絡通路は、同一断面積をなすように構成したことを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれかの項に記載の半溶融金属成形用金型。
【請求項５】
該キャビティ部は本体部をなす第１キャビティ部と付随して設けられた第２キャビティ部とで構成され、該第１キャビティ部に充填された該半溶融金属の先端部が環状部をなす該第２キャビティ部を該環状部の左右から流通した後に合流して一体化する溶湯合流部と、該溶湯合流部を外部から挟んで互いに対向する位置に配設された２つの開口部と、それぞれの該開口部に連通される該連絡通路を介して第１オーバーフロー部と第２オーバーフロー部を設けたことを特徴とする請求項１乃至４記載のうちのいずれかの項に記載の半溶融金属成形用金型。
【請求項６】
該キャビティ部は本体部をなす第１キャビティ部と付随して設けられた第２キャビティ部と第３キャビティ部とで構成され、該半溶融金属の先端部が環状部をなす該第２キャビティ部と第３キャビティ部を該環状部の左右から流通した後に合流して一体化する溶湯合流部と、該溶湯合流部を外部から挟んで互いに対向する位置に配設された２つの開口部と、それぞれの該開口部に連通される該連絡通路を介して第１オーバーフロー部と第２オーバーフロー部を設けたことを特徴とする請求項１乃至４記載のうちのいずれかの項に記載の半溶融金属成形用金型。
【請求項７】
該第１オーバーフロー部または第２オーバーフロー部のうち少なくともいずれか一つを金型の合せ面から奥まった位置に設けるとともに、該直線上に位置する連絡通路を金型の縦軸線と交差するように設けたことを特徴とする請求項１、３、６のうちのいずれかの項に記載の半溶融金属成形用金型。
【請求項８】
該第１オーバーフロー部と第２オーバーフロー部を金型の合せ面に望むように設けるとともに、該直線上に位置する連絡通路を金型の縦軸線と同一方向になるように設けたことを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれかの項に記載の半溶融金属成形用金型。
【請求項９】
該金型に出入りするスライドコアを配設し、該スライドコアの前端部側に第１オーバーフロー部のアンダーカットを防止するスライドコアピンと、該第２オーバーフロー部のアンダーカットを防止する鋳抜きピンを配設したことを特徴とする請求項１、３、４、６、７のうちのいずれかの項に記載の半溶融金属成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半溶融金属成形用金型に係り、特にキャビティ内で軸受部となる環状部で半溶融金属が合流した際に発生する湯境を防止して良好な成形品を得るようにした半溶融金属成形用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チクソキャスト法と呼ばれる半溶融金属の成形法とは、アルミニウム、マグネシウム、またはアルミニウム合金等といったいわゆる軽金属を半溶融状態で金型内に充填することによって成形品を鋳造成形する方法である。
【０００３】
しかし、半溶融金属成形法は、成形する際の溶湯金属の温度が従来の鋳造法に比べて低いため、半溶融金属Ｍの合流部等にガス欠陥等を含む湯境が発生しやすいといった問題を有している。この湯境は、複雑な形状の製品、例えば型内で半溶融金属が合流して一体となるような部分を有する複雑な形状の製品を製造する際において特に発生し易く、湯境が発生するとその部分の成形品の強度が著しく低下することから、半溶融金属成形法を実施する上で大きな問題となっている。
【０００４】
前述した従来の鋳造法に用いられる金型は、合流部に発生する湯境の対策として、合流部近傍にオーバーフロー空間部を設けて、合流部で発生する湯境をオーバーフロー空間部に流して成形品から取り除く構造となっているのが一般的であり、半溶融金属成形法に用いる金型も、従来の鋳造法に用いられる金型と同様に、合流部で発生する湯境をオーバーフロー空間に流して成形品から除去する構造となっているのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１０〜図１２に示す従来のような半溶融金属成形用金型を用いると次のような問題があった。
【０００６】
図１０は従来の半溶融金属成形用金型に設けられていたオーバーフロー空間部の構造を有するキャビティ構造の概要図である。図１０に示したオーバーフロー空間部１０８は、成形品形状に対応したキャビティ部１００の一部分に、例えば環状部を有した構造があった場合を想定しており、オーバーフローゲート部１０３とオーバーフロー部１０５から構成されており、半溶融金属Ｍが環状部で合流する合流部のキャビティ部１００に一個所配設されている。
【０００７】
図１０に示すように、従来の金型に使用されているオーバーフローゲート部１０３の寸法は、金型の開閉方向に浅く、一般的には開閉方向と直交する方向に深くなるように設計されている。
【０００８】
これは、金型製作時の金型加工を容易にするためと、成形時の成形品の離型を考慮するためである。金属が完全に溶解している従来の鋳造法では、前述した構造を有するオーバーフローゲート部１０３によって、湯境Ｙは問題なく完全にオーバーフロー部１０５に流れ込み成形品と分離除去できるので、前記寸法構成にすることで何ら問題はない。
【０００９】
図１１はキャビティ部１００内に半溶融金属Ｍを流動した場合の挙動を金型型閉方向から見た概念図であって、図１１を用いて半溶融金属Ｍの挙動を説明する。金型のキャビティ部１００の環状部に流入した半溶融金属Ｍは、図１１（１）に示したように徐々に環状部を充填しながら前進し、最後に合流部Ｊにて合流する。前記した半溶融金属Ｍの先端部は、環状部で温度が低下するため、低下した半溶融金属Ｍの先端部分が互いに合流しても、完全には一体化できず、図１１（２）に示したような湯境Ｙが発生する。特に、高速で射出する場合においては、空気などを巻込んで大きな湯境Ｙとなる。
【００１０】
図１１（３）では、発生した湯境Ｙの一部を、半溶融金属Ｍの流れとともにオーバーフローゲート部１０３側に流出させるが、金属が完全に溶解している従来の鋳造法とは異なって、半溶融金属Ｍからさらに温度が低下することにより著しく流動性の落ちた湯境Ｙ全体を、オーバーフロー部１０５に流出させることはできず、図１１（４）と図１１（５）に示したようにオーバーフローゲート部１０３を配した側と対向する側に生じた湯境Ｙがキャビティ部１００に残存して、製品欠陥になるという問題があった。
【００１１】
図１２はキャビティ部１００内に半溶融金属Ｍを流動した場合の挙動を金型型閉方向と直交する方向から見た概念図であって、図１２を用いて半溶融金属Ｍの挙動を説明する。図１２に示すような従来の半溶融成形用金型でオーバーフローゲート部１０３で形成した場合、金属が完全に溶解している従来の鋳造法とは異なり、金型の合せ面方向によっては、環状部を有するキャビティ部１００の幅寸法とオーバーフローゲート部１０３の幅寸法が異なることにより、該キャビティ部１００のコーナー部に段差が形成され、角部に空気溜りができ、この空気溜りのためにガス欠陥などや湯境Ｙが残ることによって製品欠陥になるという問題を生じる。このような問題は、流動性の悪い半溶融金属Ｍを使用することで特に発生しやすいという欠点がある。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に着目し、簡便な構造により半溶融金属の湯境や残留ガスによる製品欠陥を防止するようにした半溶融金属成形用金型を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解決するために、本発明に係る第１の発明では、キャビティ部に半溶融金属を射出充填した際、湯境が生じるような半溶融金属成形用金型であって、該湯境の生じる合流部を外部から挟んだ対向位置に連絡通路を介してオーバーフロー部を配設した。
【００１４】
第１の発明を主体とする第２の発明では、該連絡通路を同一直線上で且つ該合流部に対して略直交するように配設した。また、第１および第２の発明を主体とする第３の発明では、該連絡通路と該オーバーフロー部とから構成されるオーバーフロー空間部は、該半溶融金属成形用金型の開閉方向に広く、開閉方向と直交する方向に浅くするように構成した。
【００１５】
第１乃至３の発明を主体とする第４の発明では、該連絡通路は、同一断面積をなすように構成した。第１乃至４の発明を主体とする第５の発明では、該キャビティ部は本体部をなす第１キャビティ部と付随して設けられた第２キャビティ部とで構成され、該第１キャビティ部に充填された該半溶融金属の先端部が環状部をなす該第２キャビティ部を該環状部の左右から流通した後に合流して一体化する溶湯合流部と、該溶湯合流部を外部から挟んで互いに対向する位置に配設された２つの開口部と、それぞれの該開口部に連通される該連絡通路を介して第１オーバーフロー部と第２オーバーフロー部を設けた。
【００１６】
第１乃至４の発明を主体とする第６の発明では、該キャビティ部は本体部をなす第１キャビティ部と付随して設けられた第２キャビティ部と第３キャビティ部とで構成され、該半溶融金属の先端部が環状部をなす該第２キャビティ部と第３キャビティ部を該環状部の左右から流通した後に合流して一体化する溶湯合流部と、該溶湯合流部を外部から挟んで互いに対向する位置に配設された２つの開口部と、それぞれの該開口部に連通される該連絡通路を介して第１オーバーフロー部と第２オーバーフロー部を設けた。
【００１７】
第１，３，６の発明を主体とする第７の発明では、該第１オーバーフロー部または第２オーバーフロー部のうち少なくともいずれか一つを金型の合せ面から奥まった位置に設けるとともに、該直線上に位置する連絡通路を金型の縦軸線と交差するように設けた。第１乃至５の発明を主体とする第８の発明では、該第１オーバーフロー部と第２オーバーフロー部を金型の合せ面に望むように設けるとともに、該直線上に位置する連絡通路を金型の縦軸線と同一方向になるように設けた。さらに、第１、３、４、６、７の発明を主体とする第９の発明では、該金型に出入りするスライドコアを配設し、該スライドコアの前端部側に第１オーバーフロー部のアンダーカットを防止するスライドコアピンと、該第２オーバーフロー部のアンダーカットを防止する鋳抜きピンを配設した。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態による半溶融金属成形用金型について詳細に説明する。図１は本発明に係るオーバーフローゲートの縦軸線を金型の縦軸線と一致する位置に配設した半溶融金属成形用金型の概要図、図２は金型の型閉方向から見た半溶融金属の挙動を説明するための説明図、図３は金型の型閉方向と直交する方向から見た半溶融金属の挙動を説明するための説明図、図４は本発明に係るオーバーフロー空間部の寸法構成を説明する説明図、図５はオーバーフロー空間部を設けた金型の要部断面図、図６は本発明に係るオーバーフローゲートの縦軸線を金型の縦軸線と不一致となる位置に配設した半溶融金属成形用金型の概要図、図７は図６の要部拡大正面図、図８は押出しピンと金型間に空気抜きを設けた説明図、図９は図８のＡ−Ａ切断断面図である。
【００１９】
まず、実施例１と実施例２との違いを説明する。実施例１においては、第１オーバーフロー部５と第２オーバーフロー部１５を金型の合せ面上に設けるとともに、環状部を有した第２キャビティ部内で半溶融金属が合流する個所に生じる湯境を除去する目的で、第１オーバーフローゲート部３と第２オーバーフローゲート部１３を同一の縦軸線上に位置させ、同時に該縦軸線と金型の縦軸線を少なくとも平行となるように設けたものである。
【００２０】
また、実施例２においては、第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５を金型の合せ面から奥まった位置に設けるとともに、環状部を有した第２キャビティ部内で半溶融金属が合流する個所に生じる湯境を除去する目的で、第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３を直線上に位置させ、該直線と金型の縦軸線を少なくとも交差する方向（不一致）になるように設けたものである。
【００２１】
【実施例１】
以下、実施例１を図１と図５を用いて半溶融金属成形用金型の構造を説明する。符号１はキャビティ部、３は第１オーバーフローゲート部、５は第１オーバーフロー部、８は第１オーバーフロー空間部、１３は第２オーバーフローゲート部、１５は第２オーバーフロー部、１８は第２オーバーフロー空間部をそれぞれ示す。
【００２２】
キャビティ部１は、本体部をなす第１キャビティ部１ａと第１キャビティ部１ａに付随して第１キャビティ部１ａの上方部に位置するように連接された第２キャビティ部１ｂとが縦列配置された構成をなしている。
【００２３】
第２キャビティ部１ｂには、成形品の軸受部となる環状部が形成されており、半溶融金属Ｍはまず第１キャビティ部１ａに充填され、引続き第２キャビティ部１ｂの環状部内を下方部から左右方向に分岐しながら上方部に向かって流通した後、上方部で合流して一体化することが可能な半溶融金属成形用金型１０となっている。
【００２４】
また本実施例１では、湯境Ｙを生じる半溶融金属Ｍの合流部Ｊを挟んで第２キャビティ部１ｂの環状部から離間した対向する上下位置に、第１オーバーフロー空間部８と第２オーバーフロー空間部１８が配設されている。第１オーバーフロー空間部８は、合流部Ｊの上方部に位置するとともに、第２オーバーフロー空間部１８は、合流部Ｊの下方部に位置している。
【００２５】
ここで、第１オーバーフロー空間部８は、第１オーバーフローゲート部３と第１オーバーフロー部５とで構成されている。同様に、第２オーバーフロー空間部１８は、第２オーバーフローゲート部１３と第２オーバーフロー部１５とで構成される。
【００２６】
環状部をなす第２キャビティ部１ｂと第１オーバーフロー部５、第２オーバーフロー部１５との間は、第１オーバーフローゲート部３または第２オーバーフローゲート部１３とでそれぞれ接続されている。この第１オーバーフローゲート部３と第２キャビティ部１ｂの環状部と当接する部分には、第１オーバーフロー部５に通じる入口をなす第１開口部４を開口し、同様に第２オーバーフローゲート部１３が第２キャビティ部１ｂの環状部と当接する部分には、第２オーバーフロー部１５に通じる入口をなす第２開口部１６を開口している。また第１オーバーフローゲート部３および第２オーバーフローゲート部１３の通路の断面積は、途中変化することなく同一断面積が維持された構成をなす。
【００２７】
なお、本発明の第１オーバーフロー空間部８と第２オーバーフロー空間部１８は、図１に記載した第１オーバーフローゲート部３と第１オーバーフロー部５ならびに第２オーバーフローゲート部１３と第２オーバーフロー部１５とを備えた構成に限定されるものではなく、例えば、図１に示したような第１オーバーフロー部５と称した形状の部分を大きく延長した形状の第１オーバーフロー空間部８であってもよい。
【００２８】
図５に示す半溶融金属成形用金型１０は、固定型２０と可動型３０を備えており、両金型２０、３０の内部には成形品の形状に対応するキャビティ部１が形成されている。
【００２９】
そして、固定型２０と可動型３０の下端部には、半溶融金属Ｍをキャビティ部１に射出充填するための傾転自在な射出装置３４が設けられている。この射出装置３４とキャビティ部１間には、保持容器から半溶融金属Ｍの装填された竪型スリーブ３６を固定型２０と可動型３０の下端部に当接させてキャビティ部１に射出充填するために注入口３２が設けられている。
【００３０】
次に図４を用いて第１オーバーフロー空間部８と第２オーバーフロー空間部１８の寸法構成ならびに第２キャビティ部１ｂをなす半溶融金属Ｍの合流部Ｊの寸法構成について説明する。
【００３１】
湯境Ｙを生じる半溶融金属Ｍの合流部Ｊを挟んで第２キャビティ部１ｂの環状部から離間した対向する上方部に配設された第１オーバーフロー部５と下方部に配設された第２オーバーフロー部１５を有する。
【００３２】
第２キャビティ部１ｂと第１オーバーフロー部５および第２オーバーフロー部１５との連絡通路をなす第１オーバーフローゲート部３または第２オーバーフローゲート部１３とは、同一直線上で且つ湯境Ｙの生じる合流部Ｊに対して略直交するように配設してある。このため、合流部Ｊで発生する湯境Ｙを、より効率的に第１オーバーフロー部５と第２オーバーフロー部１５に導入して成形品か湯境Ｙの部分が残らないように除去することが可能である。
【００３３】
第１開口部４と第２開口部１６の断面積は矩形形状を有しており、横幅寸法がＧ（図４（Ａ））、縦幅寸法Ｈ（図４（Ｂ））で表される。一方、第２キャビティ部１ｂをなす環状部上部の合流部Ｊの第２キャビティ１ｂ寸法厚みはＴで表される。
【００３４】
本実施例１において、合流部Ｊで生じた湯境Ｙをスムースに排出するために、第１開口部４と第２開口部１６の断面積の寸法を小さくして第１オーバーフローゲート部３または第２オーバーフローゲート部１３内の流速を速くするようになっている。
【００３５】
このため、合流部Ｊの第２キャビティ１ｂの厚み寸法Ｔと第１開口部４と第２開口部１６の各横幅寸法Ｇ１、Ｇ２を比較した場合、一般的にはＧ（Ｇ１＝Ｇ２）＜Ｔとなるように決定することが好ましく、Ｇ（第１開口部４と第１開口部１６の横幅寸法）／Ｔ（合流部Ｊの第２キャビティ１ｂの厚み寸法）との比率は、３０〜７０％の範囲にすることが好ましい。
【００３６】
また、図４（Ｂ）に示すように、第１開口部４の縦幅寸法Ｈ１と第２開口部１６の縦幅寸法Ｈ２は、ほぼ同一の縦幅寸法Ｈ（Ｈ１＝Ｈ２）を有しており、第２キャビティ１ｂの縦幅寸法Ｗとの関係は、Ｈ／Ｗ＝７０〜１０５％となるように決定することが好ましい。実施例１では、Ｇ／Ｔ＝６５％、Ｈ／Ｗ＝１００％となる構成の第２キャビティ１ｂのものを使用した。
【００３７】
なお、本実施例１では、第１開口部４や第２開口部１６などの縦幅と横幅寸法を最適な寸法に調整することができるような形態のものを記載したが、本実施例１に限定されるものではなく、成形品の形状や型開方向を勘案して、所望の大きさの第１オーバーフロー空間部８と第２オーバーフロー空間部１８を所定の位置に配設すればよいのであって、特に形状としては限定されるものではない。
【００３８】
また、本実施例１における第１オーバーフロー空間部８と第２オーバーフロー空間部１８は、第２キャビティ部１ｂ内の全ての合流部Ｊに設ける必要はもちろんなく、湯境Ｙが発生することにより欠陥が生じる部位で、かつ金型設計上も第１オーバーフロー空間部８と第２オーバーフロー空間部１８を設けることにも問題がない部位の少なくとも１個所に設けてあればよい。
【００３９】
次に、本実施例１による半溶融成形用金型１０を用いた半溶融金属成形法について説明する。
【００４０】
まず、半溶融金属Ｍの製法について述べる。ラドルから保持容器（図示略）に注湯されたアルミニウム合金溶湯を、液相線に対して過熱度を１００℃未満に保持した結晶核促進元素を含むものであって、結晶核を含む成形温度以上の固液共存状態のアルミニウム合金溶湯を、熱伝導率が少なくとも１ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以上の材質を有する保持容器（図示略）から竪型スリーブ３６に治具を使用せず直接注湯した後、保持容器の外部より冷却用エアーを吹き付けて保持容器内の溶湯金属の温度が均一になるように冷却するのである。
【００４１】
成形に適した液相率として成形温度まで冷却し、５秒〜６０分間保持することにより、微細な初晶を溶湯金属中に晶出させる過程で誘導装置（加熱用コイル）により保持容器内のアルミニウム合金溶湯の各部の温度を、遅くとも成形する時までに所定の液相率を示す目標成形温度範囲内（本実施例１では、６００℃）に収まるように温度調整したものである。
【００４２】
なお、微細球状結晶を得るために添加する微細化剤の量は、Ｔｉ単独添加の場合、その量が０．０３％未満では微細化効果は小さく、０．０３％を超えれば粗大なＴｉ化合物が発生し延性が低下するので、Ｔｉは０．０３〜０．３％とする。
【００４３】
Ｔｉ、Ｂ複合添加では、Ｔｉが０．００５％未満であればその効果は小さく、０．３％を超えれば粗大なＴｉ化合物が発生し延性が低下するので、Ｔｉは０．００５〜０．３％とする。ＢはＴｉと相俟って微細化を促進するが、０．００１％未満であれば微細化効果は小さく、０．０１％を超えれて添加してもそれ以上の効果を期待できないので、Ｂは０．００１〜０．０１％とする。
【００４４】
前記保持容器で溶湯金属が目標の均一温度になった時点で、出来上がった半溶融金属Ｍを射出装置３４の竪型スリーブ３６内に充填する。半溶融金属Ｍを射出装置３４の竪型スリーブ３６内に充填する際に、すでに両金型２０、３０は閉じられており、固定型２０と固定型３０との間にキャビティ部１が形成されている。
【００４５】
そして、射出スイッチをＯＮにすると、射出装置３４のプランジャロッド３８が前進し、キャビティ部１に半溶融金属Ｍの充填を開始する。プランジャロッド３８の前進に伴い、半溶融金属Ｍは第１キャビティ部１ａを流動しながら充填し、流動している先端部の半溶融金属Ｍは、やがて第２キャビティ部１ｂの入口に到達する。
【００４６】
第２キャビティ部１ｂの入口に到達した半溶融金属Ｍは、軸受部分となる環状部の形状に合せて左右２つに分岐した後、徐々に環状部を時計回り方向と反時計回り方向とに充填しながら進行（図２（１））し、合流部Ｊにて合流する（図２（２））。
【００４７】
先端を流れる半溶融金属Ｍは、第２キャビティ部１ｂを流れる際に温度は低下し、低下した半溶融金属Ｍの先端部分が互いに合流しても、完全に一体化しない。そのため図２（２）に示すように、合流部Ｊには、合流する直前の半溶融金属Ｍの流れ方向に対して直交する方向に延在するように湯境Ｙが発生する。
【００４８】
合流部Ｊで湯境Ｙが発生した後、半溶融金属Ｍは引続き互いに反対方向に設けられた第１オーバーフローゲート部３と第２オーバーフローゲート部１３に流れ始めるが、この時湯境Ｙは第１オーバーフローゲート部３と第２オーバーフローゲート部１３の内部を流れる半溶融金属Ｍによって同伴される（図２（３））。
【００４９】
分流しながら第１オーバーフローゲート部３と第２オーバーフローゲート部１３の内部をそれぞれ流れ始めた半溶融金属Ｍは、製品欠陥の原因となる湯境Ｙを切断分離するように第１オーバーフロー部５と第２オーバーフロー部１５に流れ込む（図２（４））。
【００５０】
半溶融金属Ｍは、第１オーバーフロー部５と第２オーバーフロー部１５の占める容積が満杯になるまで流れ込むことによって第１キャビティ部１ａと第２キャビティ部１ｂからなるキャビティ部１への充填が完了する（図２（５））。充填が完了すると両金型２０、３０を冷却した後、可動型３０を型開すると成形品は可動型３０に同伴したまま型開される。この後、押出しピンを前進させて成形品を可動型３０から離型させる。両金型２０、３０から取り出された成形品は、次工程で第１オーバーフロー空間部８と第２オーバーフロー空間部１８が第２キャビティ部１ｂと接続する部分から切断され、最終成形品となる。
【００５１】
【実施例２】
次に、図６〜図９を用いて実施例２の半溶融金属成形用金型の構造を説明する。まず、図６は本実施例に係る第２キャビティ部５０ｂ内で半溶融金属Ｍが合流する合流部Ｊに生じる湯境Ｙを除去する目的で、第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３を同一の縦軸線上に位置させるとともに、該縦軸線と金型の縦軸線を交差する（不一致）となるように設けたものである。
【００５２】
実施例２において、図６を用いて自動車部品のナックルを対象製品として詳細に説明する。ここで、第２キャビティ部５０ｂと第３キャビティ部５０ｃとは構造が同一であるため、第２キャビティ部５０ｂを代表して説明する。図６において、符号５０はキャビティ部、５０ａは第１キャビティ部、５０ｂは第２キャビティ部、５３は第１オーバーフローゲート部、５４は第１開口部、５５は第１オーバーフロー部、５８は第１オーバーフロー部、６３は第２オーバーフローゲート部、６５は第２オーバーフロー部、６６は第２開口部および６８は第２オーバーフロー空間部を示す。
【００５３】
第２キャビティ部５０ｂは、射出装置３４側から最も離れた位置にあって本体部をなす第１キャビティ部５０ａの上方部に連接されており、逆に第３キャビティ部５０ｃは第１キャビティ部５０ａの下方部に連接された構成をなしている。
【００５４】
図７は図６の要部拡大正面図であり、第２キャビティ部５０ｂは、ナックル成形品の軸受部となる環状部が形成されており、成形時に第１キャビティ部５０ａに充填された半溶融金属Ｍの先端部が第２キャビティ部５０ｂの環状部を下方位置から左右方向に分岐しながら上方位置に向かって流通した後、上方斜め位置Ｃで合流しここで合流部Ｊを形成し一体化することが可能な半溶融金属成形用金型１０となっている。
【００５５】
本実施例２では、湯境Ｙを生じる半溶融金属Ｍの合流部Ｊを挟んで第２キャビティ部５０ｂの環状部から離間した対向する上下位置に、第１オーバーフロー空間部５８と第２オーバーフロー空間部６８が配設されている。第１オーバーフロー空間部５８は、合流部Ｊの上方部に位置するとともに、第２オーバーフロー空間部６８は、合流部Ｊの下方部に位置するように構成されている。この合流部Ｊは、環状部を有する第２キャビティ部５０ｂが左右対称となるような中心線の位置と、第２キャビティ部５０ｂと第２オーバーフローゲート部６３の中心部を通る中心線とが一致する部分に発生する構成にすることが望ましい。
【００５６】
まず、第１オーバーフロー空間部５８は、第１オーバーフローゲート部５３と第１オーバーフロー部５５とで構成されている。同様に、第２オーバーフロー空間部６８は、第２オーバーフローゲート部６３と第２オーバーフロー部６５とで構成される。
【００５７】
第２キャビティ部５０ｂの環状部と第１オーバーフロー部５５または第２オーバーフロー部６５との間は、第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３でそれぞれ接続されている。この第１オーバーフローゲート部５３と第２キャビティ部５０ｂの環状部と直交する部分には、第１開口部５４が開口し、同様に第２オーバーフローゲート部６３が第２キャビティ部５０ｂの環状部と直交する部分には、第２開口部６６が開口している。
【００５８】
このように第１開口部５４と第２開口部６６とを設けることにより、合流部Ｊで発生する湯境Ｙを、より効率的に第１オーバーフロー空間部５８と第２オーバーフロー空間部６８に導入して除去することが可能である。また第１オーバーフローゲート部５３および第２オーバーフローゲート部６３の通路の断面積は、途中変化することなく同一断面積が維持された構成をなす。なお、第１オーバーフローゲート部５３または第２オーバーフローゲート部６３の断面積は、連絡通路を通して同一断面積をなすように構成されているが、変えてもよい。
【００５９】
第１オーバーフローゲート部５３または第２オーバーフローゲート部６３の断面積は、第２キャビティ部５０ｂの環状部の寸法が大きい場合は、半溶融金属Ｍが環状部内を流れた後合流部Ｊにおいて、左右から概略水平方向に近い反対方向のベクトルが作用しお互いに押し合うことになる。このような水平方向のベクトルが作用すると、第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３内を流れる流速は、環状部内を流れる半溶融金属Ｍの流速と比較して速い流速が得られるような断面積にする必要がある。
【００６０】
逆に、第２キャビティ部５０ｂの環状部の寸法が小さい場合は、半溶融金属Ｍが環状部内を流れた後合流部Ｊにおいて、左右からやや斜め上方向に向かうベクトルが作用しお互いに反対方向に押し合うことになる。このような斜め上方向に向かうベクトルが作用すると、第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３内を流れる半溶融金属Ｍの流速は、前記した第２キャビティ部５０ｂの環状部の寸法が大きい場合と比べて遅い流速が得られるような断面積にしてもよい。
【００６１】
本実施例２においては、第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５が固定型２０と可動型３０の合せ面位置に配設できず、この合せ面位置から離れた可動型３０内に配設されているため、このような第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５をアンダーカットとみなし、可動型３０から成形品を取り出し易くするために、図７に示すような可動型３０に対して出し入れ自由なスライドコアピン７０が配設してある。なお、本実施例では成形品の形状のために、第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５を可動型３０内にある場合について説明したが、これに限定されるものではなく、成形品の形状によっては固定型２０内に設けても同様の結果が得られる。
【００６２】
スライドコアピン７０はスライドコア７２の前面部に固着されており、スライドコア７２の後端部に固着されたシリンダロッドによって前後進可能な構成となっている。一方、第１オーバーフロー部５５と対向する位置に第２オーバーフロー部６５が配設されている。この第２オーバーフロー部６５は、符号７４で示す鋳抜きピンを型内に出し入れすることによって形成可能な構造となっている。因みに、第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５の容積Ｖ１の大きさは、第２キャビティ部５０ｂの環状部の容積Ｖ２とほぼ同一の容積（Ｖ１＝Ｖ２）となるようにしてもよいし、異なっていてもよい。なお、符号７６は半溶融金属Ｍの外周部にできた酸化物などの不純物を捕捉するトラップリング、７７はビスケットを示す。
【００６３】
第２キャビティ部５０ｂと第１オーバーフローゲート部５３の直交部分には、第１開口部５４を開口し、同様に第２キャビティ部５０ｂと第２オーバーフローゲート部６３の直交部分には、第２開口部６６を開口している。
【００６４】
符号７８はエアーベント溝を示す。本実施例２では、第１オーバーフロー部５５が型内に配設されているため、半溶融金属Ｍを射出装置３４でキャビティ部５０に鋳込みながら成形しようとすると、半溶融金属Ｍがキャビティ部５０を充満するに従ってキャビティ部５０内に残留する空気は第１オーバーフロー部５５内に流れ込むことになる。第１オーバーフロー部５５内に流れ込んだ空気は、可動型３０とスライドコアピン７０との間に設けられた通常より大き目の溝幅を有したエアーベント溝７８から金型２０、３０の外部に排出されるようになっている。なお、エアーベント溝７８の溝幅は０．１〜０．２ｍｍとなっている。
【００６５】
図８は押出しピンと金型間に空気抜きを設けた説明図、図９は図８のＡ−Ａ切断断面図である。図８に押出しピン８０を示す。この押出しピン８０は可動型３０に対して直交する方向に外部から出入りするように構成されており、成形品を可動型３０から取り外し易いように成形品を押指圧するために配設されている。
【００６６】
押出しピン８０と可動型３０との間には、エアーベント溝８２が設けられている。このエアーベント溝８２は、図８に示すように第１オーバーフロー部５５内に流れ込んだ空気が、半溶融金属Ｍがキャビティ部５０を充満する際に可動型３０と押出しピン８０との間に設けられたエアーベント溝８２から金型２０、３０の外部に排出されるようになっている。押出しピン８０と可動型３０との間の隙間は、０．１ｍｍとなっているが、これは第１オーバーフロー部５５内に流れ込んだ空気を外部に排出し易くするために、通常の隙間（０．０１５〜０．０５ｍｍ）より大きくなっている。
【００６７】
なお、第１開口部５４と第２開口部６６の断面積は矩形形状を有しており、実施例１で示した各寸法構成とほぼ同一であるため、ここでは説明を省略する。
【００６８】
次に、本実施例２による半溶融成形用金型１０を用いた半溶融金属成形法について説明する。
【００６９】
まず、第１実施例と同様に、アルミニウム合金溶湯をラドルから保持容器（図示略）に注湯して半溶融金属Ｍを得る。次いで、前記保持容器で溶湯金属が目標の均一温度になった時点で、出来上がった半溶融金属Ｍを射出装置３４の竪型スリーブ３６内に充填する。半溶融金属Ｍを射出装置３４の竪型スリーブ３６内に充填する際に、すでに両金型２０、３０は閉じられており、固定型２０と固定型３０との間にキャビティ部５０が形成されている。
【００７０】
そして、射出スイッチをＯＮにすると、射出装置３４のプランジャロッド３８が前進し、キャビティ部５０に半溶融金属Ｍの充填を開始する。プランジャロッド３８の前進に伴い、半溶融金属Ｍはまず第３キャビティ部５０ｃ内に充填される。半溶融金属Ｍが第３キャビティ部５０ｃへ流れ込むとき、第３キャビティ部５０ｃに滞留する空気はエアーベント溝８２から排出される。
【００７１】
引続き第１キャビティ部５０ａを流動しながら上昇し、流動している先端部の半溶融金属Ｍは、やがて第２キャビティ部５０ｂの入口に到達する。第２キャビティ部５０ｂの入口に到達した半溶融金属Ｍは、軸受部分となる環状部の形状に合せて左右２つに分岐した後、徐々に環状部を時計回り方向と反時計回り方向とに充填しながら進行し、合流部Ｊにて合流する。半溶融金属Ｍの上昇に伴って第２キャビティ部５０ｂ内に残留する空気は、スライドコアピン７０と可動型３０との間に設けられたエアーベント溝７８から可動型３０の外部に排出される。
【００７２】
先端を流れる半溶融金属Ｍは、第２キャビティ部５０ｂを流れる際に温度は低下し、低下した半溶融金属Ｍの先端部分が互いに合流しても、完全に一体化しない。そのため合流部Ｊには、合流する直前の半溶融金属Ｍの流れ方向に対して直交する方向に延在するように湯境Ｙが発生する。
【００７３】
合流部Ｊで湯境Ｙが発生した後、半溶融金属Ｍは引第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３にそれぞれ流れ始めるが、この時湯境Ｙは第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３の内部を流れる半溶融金属Ｍによって同伴される。
【００７４】
分流しながら第１オーバーフローゲート部５３と第２オーバーフローゲート部６３の内部をそれぞれ流れ始めた半溶融金属Ｍは、製品欠陥の原因となる湯境Ｙを切断分離するように第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５に流れ込む。
【００７５】
半溶融金属Ｍは、第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５の占める容積が満杯になるまで流れ込むことによって第１キャビティ部５０ａ、第２キャビティ部５０ｂ、第３キャビティ部５０ｃへの充填が完了する。充填が完了すると両金型２０、３０を冷却した後、可動型３０を型開すると成形品は可動型３０に同伴したまま型開される。この後、アンダーカットの部分である第１オーバーフロー部５５と第２オーバーフロー部６５を可動型３０から成形品を取り出し易くするために、前進限にある鋳抜きピン７４とスライドコアピン７０を後退させるとともに、押出しピン８０を前進させて成形品を可動型３０から離型させる。
【００７６】
両金型２０、３０から取り出された成形品は、次工程で第１オーバーフロー空間部５８と第２オーバーフロー空間部６８が第２キャビティ部５０ｂと接続する部分から切断され、最終成形品となる。
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明では、半溶融金属の成形時に得られる湯境やガスの残留に伴う成形品の欠陥を防止するようにしたことにより、機械強度の高い成形品を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るオーバーフローゲートの縦軸線を金型の縦軸線と一致する位置に配設した半溶融金属成形用金型の概要図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】本発明に係る金型の型閉方向から見た半溶融金属の挙動を説明するための説明図である。
【図３】本発明に係る金型の型閉方向と直交する方向から見た半溶融金属の挙動を説明するための説明図である。
【図４】本発明に係るオーバーフロー空間部の寸法構成を説明する説明図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図５】本発明に係るオーバーフロー空間部を設けた金型の要部断面図であり、（Ａ）側面図、（Ｂ）は正面図である。
【図６】本発明に係るオーバーフローゲートの縦軸線を金型の縦軸線と不一致となる位置に配設した半溶融金属成形用金型の概要図である。
【図７】図６の要部拡大正面である。
【図８】押出しピンと金型間に空気抜きを設けた説明図である。
【図９】図８のＡ−Ａ切断断面図である。
【図１０】従来の半溶融金属成形用金型に設けられていたオーバーフロー空間の構造を有するキャビティ構造の概要図である。
【図１１】キャビティ部内に半溶融金属Ｍを流動した場合の挙動を金型型閉方向から見た概念図である。
【図１２】キャビティ部内に半溶融金属Ｍを流動した場合の挙動を金型型閉方向と直交する方向から見た概念図である。
【符号の説明】
１　　　キャビティ部
１ａ　　第１キャビティ部
１ｂ　　第２キャビティ部
３　　　第１オーバーフローゲート部
４　　　第１開口部
５　　　第１オーバーフロー部
８　　　第１オーバーフロー空間部
１０　　半溶融金属成形用金型
１３　　第２オーバーフローゲート部
１５　　第２オーバーフロー部
１６　　第２開口部
１８　　第２オーバーフロー空間部
２０　　固定型
３０　　可動型
３２　　注入口
３４　　射出装置
３６　　竪型スリーブ
３８　　プランジャロッド
５０　　キャビティ部
５０ａ　第１キャビティ部
５０ｂ　第２キャビティ部
５０ｃ　第３キャビティ部
５３　　第１オーバーフローゲート部
５４　　第１開口部
５５　　第１オーバーフロー部
５８　　第１オーバーフロー空間部
６３　　第２オーバーフローゲート部
６５　　第２オーバーフロー部
６６　　第２開口部
６８　　第２オーバーフロー空間部
７０　　スライドコアピン
７２　　スライドコア
７４　　鋳抜きピン
７６　　トラップリング
７７　　ビスケット
７８　　エアーベント溝
８０　　押出しピン
８２　　エアーベント溝
１０３　オーバーフローゲート
１０５　オーバーフロー部
１０８　オーバーフロー空間部
【図１】
2004074270.tif 000003
【図２】
2004074270.tif 000004
【図３】
2004074270.tif 000005
【図４】
2004074270.tif 000006
【図５】
2004074270.tif 000007
【図６】
2004074270.tif 000008
【図７】
2004074270.tif 000009
【図８】
2004074270.tif 000010
【図９】
2004074270.tif 000011
【図１０】
2004074270.tif 000012
【図１１】
2004074270.tif 000013
【図１２】
2004074270.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月25日(2003.8.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状部を有するキャビティ部に半溶融金属を射出充填した際、湯境が生じるような半溶融金属成形用金型であって、該湯境の生じる合流部を外部から挟んだ対向位置に連絡通路と、該連絡通路を介して流れ込んだ湯境部分の半溶融金属を受け入れるためのオーバーフロー部とで構成されるオーバーフロー空間部を該金型の開閉方向と直交する方向から見た該キャビティ部の全幅方向に亘って配設したことを特徴とする半溶融金属成形用金型。
【請求項２】
一対の該連絡通路は、同一断面積をなすように構成したことを特徴とする請求項１記載の半溶融金属成形用金型。
【請求項３】
該キャビティ部は本体部をなす第１キャビティ部と付随して設けられた第２キャビティ部とで構成され、該第１キャビティ部に充填された該半溶融金属の先端部が環状部をなす該第２キャビティ部に該環状部の左右から流通した後に合流して一体化する溶湯合流部と、該溶湯合流部を外部から挟んで互いに対向する位置に配設された２つの開口部と、それぞれの該開口部に連通される該連絡通路を介して第１オーバーフロー部と第２オーバーフロー部を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の半溶融金属成形用金型。
【請求項４】
該キャビティ部は本体部をなす第１キャビティ部と付随して設けられた第２キャビティ部と第３キャビティ部とで構成され、該半溶融金属の先端部が環状部をなす該第２キャビティ部と第３キャビティ部に該環状部の左右から流通した後に合流して一体化する溶湯合流部と、該溶湯合流部を外部から挟んで互いに対向する位置に配設された２つの開口部と、それぞれの該開口部に連通される該連絡通路を介して第１オーバーフロー部と第２オーバーフロー部を設けたことを特徴とする請求項１または２のいずれかの項に記載の半溶融金属成形用金型。
【請求項５】
該第１オーバーフロー部または該第２オーバーフロー部のうち少なくともいずれか一つを金型の合せ面から奥まった位置に設けるとともに、該連絡通路をなす第１オーバーフローゲート部と第２オーバーフローゲート部を通る軸線が該金型の縦軸線と交差するように設けたことを特徴とする請求項３、４のうちのいずれかの項に記載の半溶融金属成形用金型。
【請求項６】
該金型に出入りするスライドコアを配設し、該スライドコアの前端部側に該第１オーバーフロー部のアンダーカットを防止するスライドコアピンと、該第２オーバーフロー部のアンダーカットを防止する鋳抜きピンを配設したことを特徴とする請求項５に記載の半溶融金属成形用金型。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解決するために、本発明に係る第１の発明では、環状部を有するキャビティ部に半溶融金属を射出充填した際、湯境が生じるような半溶融金属成形用金型であって、該湯境の生じる合流部を外部から挟んだ対向位置に連絡通路と、該連絡通路を介して流れ込んだ湯境部分の半溶融金属を受け入れるためのオーバーフロー部とで構成されるオーバーフロー空間部を該金型の開閉方向と直交する方向から見た該キャビティ部の全幅方向に亘って配設した。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第１の発明を主体とする第２の発明では、一対の該連絡通路は、同一断面積をなすように構成した。第１または第２の発明を主体とする第３の発明では、該キャビティ部は本体部をなす第１キャビティ部と付随して設けられた第２キャビティ部とで構成され、該第１キャビティ部に充填された該半溶融金属の先端部が環状部をなす該第２キャビティ部に該環状部の左右から流通した後に合流して一体化する溶湯合流部と、該溶湯合流部を外部から挟んで互いに対向する位置に配設された２つの開口部と、それぞれの該開口部に連通される該連絡通路を介して第１オーバーフロー部と第２オーバーフロー部を設けた。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第１または第２の発明を主体とする第４の発明では、該キャビティ部は本体部をなす第１キャビティ部と付随して設けられた第２キャビティ部と第３キャビティ部とで構成され、該半溶融金属の先端部が環状部をなす該第２キャビティ部と第３キャビティ部に該環状部の左右から流通した後に合流して一体化する溶湯合流部と、該溶湯合流部を外部から挟んで互いに対向する位置に配設された２つの開口部と、それぞれの該開口部に連通される該連絡通路を介して第１オーバーフロー部と第２オーバーフロー部を設けた。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
第３、４の発明を主体とする第５の発明では、該第１オーバーフロー部または該第２オーバーフロー部のうち少なくともいずれか一つを金型の合せ面から奥まった位置に設けるとともに、該連絡通路をなす第１オーバーフローゲート部と第２オーバーフローゲート部を通る軸線が該金型の縦軸線と交差するように設けた。
第５の発明を主体とする第６の発明では、該金型に出入りするスライドコアを配設し、該スライドコアの前端部側に該第１オーバーフロー部のアンダーカットを防止するスライドコアピンと、該第２オーバーフロー部のアンダーカットを防止する鋳抜きピンを配設した。