(57)【要約】【課題】ダイカスト鍛造金型において、プランジャの前進時にスリーブの前方に堆積した凝固片が、ランナからキャビティに侵入することがより確実に防止されるダイカスト金型を提供することを目的とする。【解決手段】ダイカスト鋳造金型は、第１型面１１を持つ固定型１０と、第２型面２１を持ち接近時に固定型と共同してランナ２７及びキャビティ２８を区画する可動型２０と、固定型に取り付けられキャビテイよりも下方において第１型面で開口するスリーブ１４と、スリーブに挿通され溶湯を押出しランナを介してキャビティに充填するプランジャ１６と、を含む。第２型面２１上の所定位置に、凝固片３１を捕捉するための溶湯の押出し方向に凹んだ凹部２５が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１型面を持つ固定型と、
前記第１型面と対向する第２型面を持ち、前記固定型に接近・離間する方向に移動可能で、接近時に該固定型と共同してランナ及びキャビティを区画する可動型と、
前記固定型に取り付けられ、前記キャビテイよりも下方において前記第１型面で開口するスリーブと、
前記スリーブに挿通され、供給された溶湯を押出し、前記ランナを介して前記キャビティに充填するプランジャと、を含み、
前記第２型面上に、溶湯の押出し方向に凹んだ凹部が形成されていることを特徴とするダイカスト鋳造金型。
【請求項２】
前記スリーブは水平方向に配置され、前記凹部は該スリーブの開口に対向する位置に形成されている請求項１に記載のダイカスト鋳造金型。
【請求項３】
前記凹部は、前記スリーブの内周面に堆積した破断チル槽が前記プランジャにより剥離された凝固片が流入し易く、滞留し易い形状である請求項２に記載のダイカスト鋳造金型。
【請求項４】
前記凹部の縦断面形状は砲弾形状である請求項３に記載のダイカスト鋳造金型。
【請求項５】
砲弾形状の前記凹部は開口上側に、出口に向って上方に傾斜したテーパ部を備えている請求項４に記載のダイカスト鋳造金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカスト鋳造金型、特に破断チル層のキャビティへの侵入が防止されたダイカスト鋳造金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカスト鋳造とは、機械的な方法で高圧の溶湯を金型内に注入する金型鋳造法であり、鋳造には鋳造金型を使用する。鋳造金型は一般に、固定型及び可動型と、スリーブ及びプランジャとを含む。
【０００３】
例えば、車両の部品をダイカスト製品で構成する場合、近年は軽量化の要請を考慮してアルミニウム合金を利用したボディ部品や足周り品が増えている。但し、例えばＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ合金の溶湯（鋳湯）をスリーブからキャビティに供給すると、溶湯がスリーブの内周面で急冷されてスリーブ内に「破断チル層」が形成されることがある（非特許文献１参照）。
【０００４】
この破断チル層は緻密なシリコンが凝縮されたもので硬度は高いが、膜状であるためにプランジャによりスリーブの内周面から剥離され易い。剥離した凝固片がキャビティに至ってダイカスト製品に混入すると、機械的強度の低下の原因となり易い。
【０００５】
この問題に対処すべく、従来例（特許文献１参照）では、図７に示すように、可動型７２に分流子７３を設けている。詳述すると、鋳造装置は型面で分割可能で、キャビティ７５を区画する固定型７０及び可動型７２と、キャビティ７５に注湯を押し出すスリーブ７７及びプランジャ７８と、を含む。
【０００６】
固定型７０に形成された貫通孔７１の開口部にスリーブ７７の先端部が取り付けられている。可動型７２上の貫通孔７１に対向する部分に突出して形成された分流子７３が貫通孔７１に遊嵌されている。その結果、分流子７３の上面側にはランナ７４が形成され、下面側にはポケット７６が形成されている。
【０００７】
【非特許文献１】
書籍名：「アルミニウム鋳鍛造技術便覧」（第５７４頁から第５７５頁、図５．１３）　発行所：カロス出版（株）　発行日：１９９１年３月１５日
【特許文献１】
実開平２−１４４２５１号（第４頁から第５頁、図４）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
スリーブ７７に注湯された溶湯８１は、プランジャ７８の前進により分流子７３の上部に形成されたランナ７４を通ってキャビティ７５に流入する。このとき、スリーブ７７の内周面及びプランジャ７８の端面に堆積された破断チル層（凝固層）８２は、プランジャ７８の前進によって掻き取られ（剥離され）、分流子７３の下側のポケット７６に凝固片８３の状態で捕捉される。
【０００９】
しかし、従来例では、凝固片８３のキャビティ７５への侵入を十分に防止できるとは言い難い。凝固片８３の集積量に対してポケット７６の容積が小さいので、発生した凝固片８３は初めはポケット７６に押し込まれても、ポケット７６が一杯になった後はランナ７４からキャビティ７５内に侵入する。
【００１０】
また、突出する分流子７３を形成した上で、ポケット７６は固定型７０と可動型７２との間の分割面よりも固定型７０側に形成され、しかも行き止まり穴である。よって、凝固片８３が専らポケット７６に侵入するとは限らない。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、プランジャの前進時にスリーブの内周面に堆積した破断チル層が剥離されて成りスリーブの前方に堆積した凝固片が、ランナからキャビティに侵入することがより確実に防止されるダイカスト金型を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願の発明者は、凝固片を捕捉する方策について鋭意研究した結果、上記従来例のような突出した分流子よりも、凹んだ凹部が有効であることを思い付いて、本発明を完成した。
【００１３】
本発明にかかるダイカスト鋳造金型は、請求項１に記載したように、第１型面を持つ固定型と、第１型面と対向する第２型面を持ち固定型に接近・離間する方向に移動可能で接近時に固定型と共同してランナ及びキャビティを区画する可動型と、固定型に取り付けられキャビテイよりも下方において第１型面で開口するスリーブと、スリーブに挿通され供給された溶湯を押出しランナを介してキャビティに充填するプランジャと、を含み、第２型面上に溶湯の押出し方向に凹んだ凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
このダイカスト鍛造金型において、スリーブ内の溶湯がプランジャにより押し出され、固体型の型面と可動型の型面との間に区画されたランナからキャビティに充填される。一方、高温の溶湯がスリーブにより冷却されて破断チル層が形成され、この破断チル層がプランジャにより剥離されてなる凝固片は、スリーブ（及び）凹部の下側に滞留し、プランジャの前進につれて凹部内に流入して、捕捉される。
【００１５】
請求項２のダイカスト鍛造金型は、請求項１において、スリーブは水平方向に配置され、凹部はスリーブの開口に対向する位置に形成されている。請求項３のダイカスト鍛造金型は、請求項２において、凹部は、スリーブの内周面に堆積した破断チル層がプランジャにより剥離された凝固片が滞留し易い形状である。
【００１６】
請求項４のダイカスト鍛造金型は、請求項３において、凹部の縦断面形状は砲弾形状である。請求項５のダイカスト鍛造金型は、請求項４において、砲弾形状の凹部は開口上側に出口に向って上方に傾斜したテーパ部を備えている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のダイカスト鍛造金型は、固定型及び可動型と、スリーブ及びプランジャとから成る。
＜固定型、可動型＞
固定型は全体的にブロック形状を持ち、鋳造装置の固定部材に固定されている。その一面（前面）に縦方向（垂直方向）に伸びる第１型面を備え、第１型面上にはランナ及びキャビティを区画するくぼみが形成されている。
【００１８】
可動型は、全体的にブロック形状を持ち、鋳造装置に移動可能に取り付けられ、ダイカスト製品の取出し時などに油圧シリンダ等に駆動されて横方向（水平方向）に移動して、固定型に接近及び離間する。固定型の型面と対向するその一面（前面）に縦方向（垂直方向）に伸びる第２型面を備え、第２型面上にはランナ及びキャビティを区画するくぼみが形成されている。
＜スリーブ、プランジャ＞
スリーブは円筒形状を持ち、固定型に水平方向に装着され、その一端（前端）が第１型面で開口している。プランジャはスリーブに滑合されたチップと、これに結合されたロッドとを含み、スリーブ内において軸方向に移動可能である。スリーブの（後端部）に供給される溶湯を前方に押し出し、ランナからキャビティに充填する。
＜凹部＞
▲１▼形成位置
凹部は可動型の第２型面上に形成され、スリーブから押し出される溶湯の押出し方向に凹んでいる。よって、全体として横方向（水平方向）に伸びている。
【００１９】
尚、第２型面上においてスリーブの開口に対向する位置に形成されることが望ましい。但し、丁度対向する位置でなく、上方方向又は左右方向に少しずれていても良い。凹み方向は、溶湯の押出し方向、即ち横方向であることが望ましいが、水平線に対して少し傾斜（例えば下方に）していても良い。
▲２▼形状
凹部は、凝固片が流入し易く、滞留し易く、流出し難い形状であることが望ましい。具体的には、縦断面形状は矩形状、半円形状又は砲弾形状とすることができる。横断面形状は、縦断面形状が矩形状の場合は矩形状で、半円形状又は砲弾形状の場合は円形状となる。
【００２０】
凹部の内径はスリーブの内径と同じか又はこれより少し大きいことが望ましく、凹部の横断面積はスリーブの横断面積の２／５５から４／５５になっていることが望ましい。スリーブの出口と凹部の入口との間に段差がない（面一となっている）ことが望ましい。凹部の奥行き長さと高さとは何れが大きくても良いが、前者が大きいことが望ましい。凹部の容積はスリーブの容積の２／５５から４／５５であることが望ましい。
【００２１】
尚、キャビティの形状によっては、凹部の開口上側に、出口に向かって上方となるように傾斜した傾斜面を形成することができる。傾斜角度は１５から４５度の範囲とできる。傾斜角度の大きさや傾斜面を形成する範囲は、破断チル層の混入を防止するために、溶湯の充填率や、射出速度の高速区間等を考慮して決めることができる。
＜溶湯、ダイカスト製品＞
▲１▼材料
溶湯の材料としては一般的なものを使用することができ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ　合金や、Ａｌ−Ｓｉ合金等が挙げられる。
▲２▼形状、用途
ダイカスト製品としては、例えば自動車のボディ部品や足周り部品が挙げられる。これらの部品は、自動車の衝突時等に大きく変形し、その際発生する衝撃吸収エネルギにより乗員を保護する機能が求められる。一般に、ボディ部品や足周り部品は肉厚が薄くしかも面積が広い特徴があり、破断チル層の混入により強度や剛性が低下し易い。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明にかかる鋳造金型の実施例を、添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施例＞
（構成）
第１実施例によるダイカスト鋳造装置は、横型で型締力が８００ｔのダイカストマシンである。鋳造金型は固定型１０、可動型２０、スリーブ１４、及びプランジャ１６を含む。このうち固定型１０は、その前端面（右端面）に垂直な型面１１を持ち、その下端寄りに水平方向に延びる装着孔１２が形成されている。装着孔１２にはスリーブ１４が装着されている。円筒形状のスリーブ１４の内径は約１００ｍｍで、その先端は型面１１と面一となっている。スリーブ１４内にはプランジャ１６のチップ１７ａを滑合され、ロッド１７ｂを駆動されて軸方向（左右方向）に往復動可能となっている。
【００２３】
可動型２０はその前端部（左端部）に上記固定型１０の型面１１と対向する垂直な型面２１を持つ。型面２１の下方寄りにはスリーブ１４と対向する位置に凹部２５が形成されている。凹部２５はスリーブ１４の内径と等しい内径の短い円筒部２６ａと、半球状部２６ｂとから成る。よって、縦断面形状は砲弾形状で、横断面形状は軸方向の全ての位置において円形状であるが、その外径は位置において異なる。凹部２５の奥行きは内径の約１．５倍である。
【００２４】
固定型１０の型面１１と可動型２０の型面２１とで垂直方向に延びるランナ２７と、ランナ２７に連通する所定形状のキャビティ２８とが区画されている。
（作用効果）
次に、第１実施例の作用効果を図１から図３を基に説明する。図１に示すプランジャ１６の後退位置において、スリーブ１４内に溶湯（ＡＣＤ１２）３０が供給される。溶湯の温度は６５０℃、充填率はスリーブ１４の全体積の約３５％である。プランジャ１６のチップ１７ａの潤滑剤は油性黒鉛系である。
【００２５】
溶湯３０を供給してから一定時間経過後プランジャ１６が前進する。プランジャは前半は低速で前進し、後半は高速で前進する。上述した通り、高温の溶湯はスリーブ１４に接触することにより急速に温度が下げられ、内周面に凝固層が形成される。
【００２６】
プランジャ１６の前進途中では溶湯３０はスリーブ１４の下半分にあり、プランジャ１６の前進時に凝固層が剥離されて成る凝固片３１は、プランジャ１６の前面、スリーブ１４の下面側及び凹部２５の下面側に滞留している。
【００２７】
図３に示すように、プランジャ１６の前進につれてスリーブ１４及び凹部２５の空間が狭くなり、溶湯３０は凹部２５に完全に充填された後、ランナ２７を通して垂直上方に押し上げられキャビティ２８内に注入される。このとき、凝固片３１がランナ２７からキャビティ２８に侵入する心配は殆どない。その理由は、可動型２０の型面２１にスリーブ１４に対向して溶湯３０の押出し方向に凹んだ凹部２５を形成したことによる。
【００２８】
詳述すると、凹部２５は可動型２０の型面２１上のスリーブ１４の開口に対向する位置に形成され、しかも溶湯３０の押出し方向に凹んでいる。よって、凝固片３１がこの凹部２５に流入し易い。また、凹部２５はスリーブ１４の横断面積とほぼ等しい横断面積及びその直径よりも長い深さを持ち、容積が大きい。よって、発生する全ての凝固片３１をその内部に細くすることができる。
【００２９】
さらに、凹部２５は円筒部２６ａと半球状部２６ｂとを含み縦断面が砲弾形状である。よって、円筒部２６ａの下面側から半球状部２６ｂに進むことができ、半球状部２６ｂまで進んだ後最も凹んだこの部分に滞留し易い。
【００３０】
加えて、スリーブ１４及び凹部２５により区画される空間に溶湯３０がほぼ１００％充填されたとき、当該空間がその最頂部においてランナ２７に連通するようになっている。これにより、凹部２５の内壁面と接触しない溶湯３０が主にランナ２７に流入し、その結果凹部２５内の溶湯３０の凝固片３１のランナ２７への侵入がより効果的に防止される。
＜第２実施例＞
次に、本発明の第２実施例を図４から図６を参照しつつ説明する。第２実施例は、凹部４０の開口上側に傾斜面（テーパ面）４２が形成されている点が第１実施例と異なり、その他の点は同じである。以下、異なる部分を中心に説明し、第１実施例と同じ部分は同じ参照番号で示し、簡単に説明する。
【００３１】
ダイカスト製品の形状即ちキャビティ２８の形状によっては、上記第１実施例の凹部２５ではスリーブ１４及び凹部２５内の溶湯３０に乱流が発生し、それに伴い凝固片３１がランナ２７からキャビティ２８に侵入することがある。例えば、キャビティ２８の形状が大きい又はランナ２７の長さが短く、ランナ２７内での溶湯３０の清流化が不十分で、スリーブ１４内で波立った溶湯３０が直接キャビティ２８に充填される場合である。
【００３２】
これを考慮して、図４に示すように、全体的に縦断面が砲弾形状を持つ凹部４０の開口上側に、出口に向かって上方となるように傾斜した、即ち出口縁が高く凹部４０内に少し入った部分が低い傾斜面４２が形成されている。傾斜面４２は全体が一平面から成り、凹部４０の高さ（図４において上下方向の寸法）の約１／３で、傾斜角度αは約３０度である。
【００３３】
上記傾斜面４２を形成したことにより、スリーブ１４及び凹部４０内の凝固片３１のランナ２７への侵入が効果的に防止できた。これは、乱流の発生による溶湯３０の表面の波立ちが傾斜面４２により清流化され、凝固片３１がランナ２７の入口近くに至ることが抑制されたためと考えられる。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明のダイカスト鍛造金型によれば、可動型の第２型面に凹部を形成したので、溶湯内の凝固片がこの凹部に侵入して捕捉され、ランナからキャビティに侵入することが防止される。
【００３５】
請求項２によれば、凹部をスリーブの開口に対向する位置に形成したので、凝固片が凹部内に流入し易い。請求項３の凹部は、凝固片が流入し易く、滞留しやすい。
【００３６】
請求項４によれば、砲弾形状の凹部が凝固片をより確実に捕捉することができる。請求項５によれば、キャビティの形状のせいで溶湯に乱流が生じやすい場合でも、傾斜面が乱入の発生を抑制し、凝固片のランナへの侵入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダイカスト鍛造金型の第１実施例を示す要部縦断面図である。
【図２】上記第１実施例の作動説明図である。
【図３】上記第１実施例の作動説明図である。
【図４】本発明のダイカスト鍛造金型の第２実施例を示す要部縦断面図である。
【図５】上記第２実施例の作動説明図である。
【図６】上記第２実施例の作動説明図である。
【図７】従来例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１０：固定型　　　　　　　　　　　　　１１：第１型面
１４：スリーブ　　　　　　　　　　　１６：プランジャ
２０：可動型　　　　　　　　　　　　２１：第２型面
２５、４０：凹部　　　　　　　　　　２７：ランナ
２８：キャビティ　　　　　　　　　　　３０：溶湯
３１：凝固片　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４２：傾斜面
【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】
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