(57)【要約】【課題】長期的に安定して真空度が維持でき、かつ射出動作前／後のどちらであっても外部雰囲気を吸いこむことが無い密封構造を有する高真空ダイカスト装置を提供する。【解決手段】キャビティ内を減圧することにより保持炉内の鋳造用アルミ合金溶湯を射出スリーブ内に装填可能な構造を有し、かつ前記射出スリーブに嵌合するプランジャチップを具備する真空ダイカスト装置であって、前記プランジャチップは周方向に不連続となる開口部を有する嵌合リングを備え、かつ前記開口部の形状はリング外周面において少なくとも一部周方向に沿って開口する水平部分を有することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ内を減圧することにより保持炉内の鋳造用アルミ合金溶湯を射出スリーブ内に装填可能な構造を有し、かつ前記射出スリーブに嵌合するプランジャチップを具備する真空ダイカスト装置であって、前記プランジャチップは周方向に不連続となる開口部を有する嵌合リングを備え、かつ前記開口部の形状はリング外周面において少なくとも一部略周方向に沿って開口する水平部分を有することを特徴とする真空ダイカスト装置。
【請求項２】
前記嵌合リングは前記開口部が開閉して射出スリーブに摺動可能となるものであり、かつ前記嵌合リングが前記射出スリーブに摺動する際の開口部の状態は、前記水平部分により開口部が一端から他端まで直線的に連通しない状態であることを特徴とする真空ダイカスト装置。
【請求項３】
前記嵌合リングは軸方向に１ｍｍ〜６０ｍｍの幅を有することを特徴とする請求項１に記載の真空ダイカスト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャビティ内が鋳造中常に高真空に保たれる真空ダイカスト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカスト鋳造方法は高速・高圧で金型内へ溶融金属を充填する技術であり、他の溶融金属成形法に比べ寸法精度が高い、鋳肌が美しい、生産性が高いなどの利点がある。しかしながら高速で充填するため周囲に存在する大気などのガスを溶湯中に巻き込んでしまう。このため、鋳物の内部には多量のガス及びガスと金属が反応してできた酸化物などの介在物が存在することが知られており、構造用部材としての用途は限定されていた。
【０００３】
ダイカスト鋳造品に内在するガスは窒素、酸素、炭酸ガスなどの大気成分のほか、プランジャー用の潤滑剤や金型キャビティ用の離型剤などが高温により燃焼したガスなども含まれる。これら巻き込まれるガスを減少せしめるため、金型キャビティ内を高い減圧雰囲気にして鋳込みを行う真空ダイカスト法が古くから開発され実用化されている。
【０００４】
キャビティ内を減圧して保持炉内の溶湯を射出スリーブ内に給湯管を介して装填する真空ダイカスト装置として、例えば特開平６−１２６４１５号公報に開示のものがある。この真空ダイカスト装置は、固定プラテンに取り付けられた固定型および可動型で形成するキャビティと、このキャビティに連通する射出スリーブと、この射出スリーブ内で嵌合して前後進できるプランジャチップと、射出スリーブの下方にあって溶湯を収容する保持炉と、一端を射出スリーブに形成した給湯口に連結しかつ他端を保持炉内の溶湯に没入する給湯管と、キャビティ内を真空状態に減圧して保持炉内の溶湯を射出スリーブ内に給湯管を介して装填する減圧手段を有するものである。
【０００５】
また、特開２００３−１３９１号公報では射出スリーブの後端に密封構造の真空チャンバーを配置し、この真空チャンバーに真空源を接続することが記載されている。この機構の優れた点はスリーブ内の真空度が射出スリーブと射出ピストンとの隙間から侵入する外部雰囲気を抑制できることである。これにより射出スリーブのみならず金型キャビティ内の真空度が保たれ、溶湯に活性なガスを低減させたダイカスト鋳造品が得られることである。また、特開２００３―２５０５５号公報ではプランジャチップの外周に設けた環状溝に挿入されて射出スリーブに弾性を持って摺接可能であり、かつ待機位置におい潤滑剤が内部に浸透・含有可能な環状シール材を配置するものが記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１２６４１５号公報  （第３頁左欄４９行目〜第４頁右欄１４行目，図２）
【特許文献２】
特開２００３−１３９１号公報  （第３頁右欄２０行目〜第４頁４９行目，図１）
【特許文献２】
特開２００３―２５０５５号公報  （第３頁右欄２３行目〜第６頁左欄１７行目，図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこれらの方法により、内在ガスを減らしめることはできても、皆無にすることは不可能である。例えば特許文献１のものでは溶湯吸引時にはスリーブの後端部で外部とシールする構造であるが、射出動作を開始すると射出プランジャと射出ピストンとのクリアランスからエアを吸いこんでしまう。特許文献２のものも同様に、溶湯吸引時にはスリーブの後端部および真空チャンバのシールパッキンとで外部とシールする構造であるが、射出動作を開始すると射出プランジャと射出ピストンとのクリアランスからエアを吸いこんでしまう。特許文献３のものであれば射出動作を開始しても射出プランジャと射出ピストンとのクリアランスからエアを吸いこむことは抑制されるが、潤滑剤を浸潤可能な多孔質シールではシール損傷や磨耗などが著しく、長期的に安定してクリアランスを維持できないということが危惧される。
【０００８】
よって本発明の課題は、長期的に安定して真空度が維持でき、かつ射出動作前／後のどちらであっても外部雰囲気を吸いこむことが無い密封構造を有する高真空ダイカスト装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために鋭意検討した結果、キャビティ内を減圧することにより保持炉内の鋳造用アルミ合金溶湯を射出スリーブ内に装填可能な構造を有し、かつ前記射出スリーブに嵌合するプランジャチップを具備する真空ダイカスト装置であって、前記プランジャチップは周方向に不連続となる開口部を有する嵌合リングを備え、かつ前記開口部の形状はリング外周面において少なくとも一部周方向に沿って開口する水平部分を有することを特徴とするものである。
【００１０】
この嵌合リングは外周側から圧力を加えることで前記開口部が開閉して射出スリーブに摺動可能となるものであり、かつ前記嵌合リングが前記射出スリーブに摺動する際の開口部の状態は、前記水平部分により開口部が一端から他端まで直線的に連通しない状態になる。ピストンとスリーブの間のクリアランスは嵌合リングによりシールされているため、外部雰囲気がリークすることがなくなる。詳細は実施例にて述べる。
【００１１】
また溶湯吸引時にも射出動作開始後もピストンに設置した嵌合リングでスリーブとのクリアランスをゼロにして外部雰囲気を吸いこませることがない。また、嵌合リングが磨耗してもあらかじめ与えていた嵌合リングのテンションによりスリーブ内壁面へリング外周面を押しつけるため、クリアランスを常に最小にすることができる。水平部分は略周方向との規定をしたが、周方向に対して１０°程度の傾きで有れば本発明の効果を損ねることがない。好ましくは５°以下である。また、水平部分での開口部の幅は１ｍｍ以内が好ましく、０．５ｍｍ以内がさらに好ましい。
【００１２】
嵌合リングは軸方向に１ｍｍ〜６０ｍｍの幅を有することが好ましい。１ｍｍ未満であるとシール材としての性能を損ねるし、６０ｍｍ超であると射出スリーブと嵌合リングとの摩擦力が大きすぎ、磨耗による損傷が早まる。
【００１３】
鋳造用アルミ合金にはＡｌ−Ｓｉ―Ｃｕ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ系などの一般的な鋳造用アルミ合金、例えばＡＤＣ３材，ＡＤＣ５材，ＡＤＣ１０材、ＡＤＣ１２材などを適宜使用すればよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお本発明は、以下に示す実施の形態にとらわれず、技術思想の範囲内で変更することが可能である。
【００１５】
（実施例１）
図３は、実施の形態１での真空ダイカスト装置１０の横断面図である。図１の真空ダイカスト装置１０は、固定型１６ｃおよび可動型１６ｄで形成するキャビティ１６と、このキャビティ１６に連通する射出スリーブ１１と、この射出スリーブ１１内で嵌合して前後進できるプランジャ１２と、射出スリーブ１１の下方にあって溶湯Ｍを収容する保持炉１３と、一端を射出スリーブ１１に形成した給湯口１１ａに連通しかつ他端を保持炉１３内の溶湯Ｍに没入する給湯管１４と、キャビティ１６内を真空状態に減圧して保持炉１３内の溶湯Ｍを射出スリーブ１１内に給湯管１４を介して装填するカットオフバルブ１８ａや真空ポンプ１８などの減圧手段を有する。
【００１６】
なお、固定型１６ｃは固定プラテン１６ａに取り付け、可動型１６ｄは可動プラテン１６ｂに取り付けている。保持炉１３は、昇降台１５上に置き、昇降台１５を上下することで溶湯Ｍの湯面が一定になるようにしている。給湯管１４は、内面にＢ−Ｎコーティングを施したセラミック製として溶湯Ｍとの反応を防止し、下端にはオリフィス１４ａを形成している。給湯管１４の外周はヒーター（図示せず）で包囲して給湯管１４を溶湯Ｍの温度近くに保持している。
【００１７】
本発明の要部である嵌合リングについて詳細を述べる。図１に示すように本発明の嵌合リングは略Ｃ文字型のリング形状であり、一部が不連続となる開口部３を有する。この開口部は当然ながら外周面から内周面に渡り開口しているため、嵌合リング磁石はこの開口部を広げたり押し縮めたりすることで外径が実質的に変わるものである。材質はＳＫＤ材に代表される鋼材を用いた。この開口部は一律に軸と平行な形状では無く、真中の部分で周方向に向って開口する水平部分２ａ、２ｂを持つ。この水平部分２ａと２ｂは軸方向の位置ｗが１ｍｍ以内で形成されている。また、内径側にはプランジャに組み付けるための爪８が形成されている。
【００１８】
この嵌合リングの開口部を押し広げてプランジャ１２の先端の部材として組みつける。プランジャ１２の断面図を図２に示す。プランジャ１２は嵌合リング１、円柱状のピストン胴部４、ピストン軸６から主に構成される。ピストン胴部４とピストン軸６は接合部７により固定されている。また、ピストン胴部４と嵌合リング１は凸部５と爪８により外れないようになっている。開口部を押し広げて爪８の内周径をピストン胴部の凸部５の外周径よりも大きくした後に嵌合リング１を嵌め込むことができる。また、このプランジャ１２を射出スリーブ内に入れる場合は嵌合リング１の開口部を狭めて外径を縮めた後に押し入れる。この射出プランジャ１２を射出スリーブ１１に入れた時の嵌合リング１は周方向に見て一端部９ａと多端部の９ｂが少なくとも同一か重なり合う状態となる。水平部分２ａ、２ｂが実質的に重なり合うため、射出プランジャの先端側と後端側とで空間的に閉鎖された状態となり、射出動作前／後のどちらであっても真空度を保つことが可能である。
【００１９】
図１に示す本発明の高真空ダイカスト装置を用いてサスペンションアームの鋳造を行なった。先ず給湯では、キャビティ内を真空状態に減圧Ｖ（５０ＫＰａ）にしてこの減圧Ｖを射出スリーブ１１内に伝え、保持炉内の溶湯Ｍを射出スリーブ１１内に給湯管１４を介して給湯口１１ａから装填している。次に射出途中では、プランジャチップ１２が前進され、溶湯Ｍをキャビティ内に次第に充填されている。一方、湯切りした溶湯Ｍは給湯口１１ａから給湯管１４を経て保持炉１３に戻している。そして、射出後は、プランジャチップ１２を後退させて待機位置に戻すと共にキャビティ内で冷却凝固したダイカスト品を取り出した。
【００２０】
この工程を通してキャビティ中の真空度を測定した。図４にその結果を示す。本発明の高真空ダイカスト装置を用いることで射出動作開始後であっても射出が完了するまでキャビティ中の高真空を維持することができることが証明された。また、比較として本発明に用いた嵌合リングを用いない従来の製法で行った場合のキャビティ中の真空度を破線で記載する。射出動作を開始してから射出完了するまでに真空度がしだいに下がることが解る。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳細に説明のとおり、本発明は従来にない高真空ダイカスト装置を適用することにより射出スリーブ内と外部雰囲気とを隔離し、射出動作を開始してから射出完了するまで極めて良好なキャビティ中の真空度を維持することに成功した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いた嵌合リングの一例である。
【図２】本発明に用いた射出プランジャの一例である。
【図３】本発明に用いた真空ダイカスト鋳造機の一例である。
【図４】鋳造工程におけるキャビティ中の真空度の挙動を示す図である。
【符号の説明】
１：嵌合リング
２：水平部分
３：開口部
４：ピストン胴部
５：凸部
６：ピストン軸
７：接合部
８：爪
１０：真空ダイカスト装置
１１：射出スリーブ
１１ａ、：給湯口
１２：プランジャチップ
１３：保持炉
１４：給湯管
１４ａ：オリフィス
１５：昇降台
１６：金型キャビティ
１６ａ：固定プラテン
１６ｂ：可動プラテン
１６ｃ：固定型
１６ｄ：可動型
１７：潤滑剤タンク
１７ａ：給湯口
１７ｂ：電磁弁
１８：真空ポンプ
１８ａ：真空バルブ
１９：定量吐出器
Ｍ：溶湯
Ｖ：減圧
【図１】
2004298908.tif 000003
【図２】
2004298908.tif 000004
【図３】
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【図４】
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