(57)【要約】【課題】壁部とその壁部に交差する交差壁部とを有するダイカスト成形品において、湯じわの発生や酸化物の混入等の不具合を発生させずに凝固収縮巣の発生を防止することのできるダイカスト用金型を提供する。【解決手段】ダイカスト用金型は、側壁部２２とその側壁部２２に交差する交差壁部２３とを有するダイカスト成形品２０を成形する。交差壁部２３に交差した側壁部２２の端面部分に沿って延びる長細状のゲート部６を設ける。ゲート部６には、そのゲート部６の一部から交差壁部２３に向けて膨出した膨大部６ｂを設ける。ゲート部６の開口断面形状が凸型状に形成される。溶湯が鋳造圧力を利用して側壁部２２及び交差壁部２３を通じて押し潰されるように長時間かけて充填される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁部とその壁部に交差する交差壁部とを有するダイカスト成形品を成形するダイカスト用金型であって、
前記交差壁部に交差した前記壁部の端面部分に沿って延びる長細状のゲート部を設け、
前記ゲート部には、そのゲート部の一部から前記交差壁部に向けて膨出した膨大部を設けたことを特徴とするダイカスト用金型。
【請求項２】
請求項１に記載のダイカスト用金型であって、
前記ゲート部の開口断面形状が凸型状に形成されていることを特徴とするダイカスト用金型。
【請求項３】
請求項１に記載のダイカスト用金型であって、
前記ゲート部の開口断面形状がＬ型状に形成されていることを特徴とするダイカスト用金型。
【請求項４】
請求項１に記載のダイカスト用金型であって、
前記ゲート部の開口断面形状が、前記交差壁部に向けて膨出した複数の膨大部を有していることを特徴とするダイカスト用金型。
【請求項５】
請求項１に記載のダイカスト用金型であって、
前記ゲート部の開口断面形状が、複数の前記交差壁部に向けてそれぞれ膨出した複数の膨大部を有していることを特徴とするダイカスト用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカスト用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、溶湯いわゆる溶融金属をダイカスト用金型のランナ部、ゲート部を通じてキャビティ部に加圧して充填し、その溶融金属を凝固させることによりダイカスト成形品（製品ともいう）を成形するダイカスト鋳造法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、例えば、図１７に示すように、側壁部１２２とその側壁部１２２に交差する交差壁部１２３とを有するダイカスト成形品１２０を成形するダイカスト用金型（図示省略）には、交差壁部１２３に交差した側壁部１２２の端面部分に沿って延びる長細状、例えば、単なる断面長四角形状のゲート部（図１７における斜線部）１０６が設けられていた。なお、本明細書では、説明の都合上、ダイカスト用金型のゲート部によって成形されるダイカスト成形品の相当部分も「ゲート部」と称する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−１０９５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ダイカスト鋳造法より成形された鋳造品すなわちダイカスト成形品に生ずる内部欠陥の１つに「引け巣（凝固収縮巣とも呼ばれる）」がある。その引け巣は、一般的にダイカスト成形品における最終凝固部位における凝固収縮によって発生する。例えば、ダイカスト用アルミ合金（ＡＤＣ１２）の収縮率は約３％であるので、そのアルミ合金を粗材としたダイカスト成形品には粗材体積の約３％分の凝固収縮巣が発生することになる。
【０００６】
また、前記凝固収縮巣の発生を防止する対策として、一般的には、ダイカスト成形品の壁部の肉厚を均一化して厚肉部位を作らない製品形状に変更している。さらに、製品形状の変更で対応できない厚肉部位については、局部加圧いわゆるスクイズする対策が採られている。しかしながら、ダイカスト成形品の製品性能を犠牲にすることなく、完璧な肉厚の均一化は不可能である。また、厚肉部位の局部加圧についても、金型の構造上の制約があり、しかも溶湯の充填圧力いわゆる鋳造圧力、タイミング等の条件も効き具合に大きく影響し、凝固収縮巣を効果的に防止することができなかった。
【０００７】
また、前記特許文献１では、ダイカスト用金型のゲート部の一部を熱伝導率の低いセラミック製ピースで構成することによって凝固収縮巣の低減を図っているが、セラミック製ピースでは凝固収縮巣を効果的に防止することができなかった。
そこで、本件出願人は、種々の実験を行なった結果、側壁部１２２と交差壁部１２３とを有するダイカスト成形品１２０（図１７参照）におけるゲート部１０６の断面形状を工夫することにより、凝固収縮巣の発生を防止できることに着目して本発明を提案するものである。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、壁部とその壁部に交差する交差壁部とを有するダイカスト成形品において、湯じわの発生や酸化物の混入等の不具合を発生させずに凝固収縮巣の発生を防止することのできるダイカスト用金型を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、本発明の特許請求の範囲に記載された構成を要旨とするダイカスト用金型によって解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項１に記載されたダイカスト用金型によると、ゲート部に膨大部を設けることによって、ゲート部の開口断面積を増大するとともに、壁部及び交差壁部に向けて溶湯を充填することができる。このため、溶湯の凝固によるゲート部の閉塞に要する時間（閉塞時間という）が長くなり、溶湯の補給状態を保ちながら、壁部及び交差壁部を通じてダイカスト成形品の製品部内に充填圧力（鋳造圧力ともいう）を長時間かけ続けることができる。したがって、溶湯が鋳造圧力を利用して壁部及び交差壁部を通じて押し潰されるように長時間かけて充填される。これにより、壁部とその壁部に交差する交差壁部とを有するダイカスト成形品において、湯じわの発生や酸化物の混入等の不具合の発生を防止あるいは低減しながらも、凝固収縮巣の発生を防止あるいは低減することができる。
【００１０】
また、特許請求の範囲の請求項２に記載されたダイカスト用金型によると、開口断面形状が凸型状に形成されたゲート部を設けることにより、壁部に交差壁部がＴ字状に交差したダイカスト成形品の凝固収縮巣の発生を防止あるいは低減することができる。
【００１１】
また、特許請求の範囲の請求項３に記載されたダイカスト用金型によると、開口断面形状がＬ型状に形成されたゲート部を設けることにより、壁部に交差壁部がＬ字状に交差したダイカスト成形品の凝固収縮巣の発生を防止あるいは低減することができる。
【００１２】
また、特許請求の範囲の請求項４に記載されたダイカスト用金型によると、ゲート部の開口断面形状が有する複数の膨大部から交差壁部に向けて溶湯を充填することができる。
【００１３】
また、特許請求の範囲の請求項５に記載されたダイカスト用金型によると、ゲート部の開口断面形状が有する複数の膨大部からそれぞれの交差壁部に向けて溶湯を充填することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１について説明する。なお、説明の都合上、ダイカスト用金型の概要から説明する。図１及び図２に示すように、ダイカスト用金型１は、固定型２と可動型３とを備えている。固定型２と可動型３は、図示しないダイカストマシンに装備されている。ダイカストマシンによって、図２に示すように、固定型２に可動型３を型締めすることにより、両型２，３の相互間にキャビティ部５が形成される（図２参照）。また、ダイカストマシンによって、図３に示すように、固定型２に対して可動型３を型開きすることにより、キャビティ部５（図２参照）が開放される（図１参照）。
【００１５】
さらに、図２に示すように、両型２，３の相互間には、キャビティ部５の下方に連通するゲート部６と、そのゲート部６の下方に連通するランナ部７、そのランナ部７の下方に連通するビスケット部８が形成される。
また、固定型２には、スリーブ９が設けられている。そのスリーブ９内には、ビスケット部８に連通する射出通路１０が形成されている。また、スリーブ９内には、射出プランジャ１２が軸方向（図１において左右方向）に摺動可能に設けられている。射出プランジャ１２は、ダイカストマシンの射出シリンダ（図示省略）によって軸方向に移動される。また、スリーブ９には、射出通路１０内に溶湯を給湯する湯口９ａが形成されている。
【００１６】
上記したダイカスト金型において、図１に示すように、固定型２に対して可動型３が型開き状態では、射出プランジャ１２が右方の後退位置へ移動されている。次に、図２に示すように、ダイカストマシン（図示省略）によって固定型２に対して可動型３が型締めされる。この状態で、スリーブ９内に予め所定の均一温度に製造された溶湯（図示省略）を、スリーブ９の湯口９ａから射出通路１０内に供給する。ここで、溶湯としては、例えばダイカスト用アルミ合金、例えば６４０℃のＡＤＣ１２合金を使用する。
【００１７】
次に、図２に二点鎖線１２で示すように、射出プランジャ１２がダイカストマシンの射出シリンダ（図示省略）によって左方の前進位置へ移動されることにより、射出通路１０内の溶湯が射出通路１０、ビスケット部８、ランナ部７、ゲート部６を通ってキャビティ部５内へ所定の鋳造圧力（例えば、数１０ＭＰａ）によって充填される。そして、キャビティ部５内への溶湯の充填が完了した状態で、溶湯が次第に冷却されることによって凝固していく。
【００１８】
次に、溶湯の凝固が完了したならば、溶湯はダイカスト成形品となる。その後、ダイカストマシン（図示省略）によって固定型２に対して可動型３が型開きされる（図１参照）。これとともに、射出プランジャ１２がダイカストマシンの射出シリンダ（図示省略）によって後退位置（図１参照）へ移動される。また、ダイカスト成形品は、可動型３とともに固定型２から離れた後、作業者の手によって可動型３から取り出される。
【００１９】
また、図３〜図５に示すように、前記ダイカスト成形品（符号、２０を付す）は、前記ダイカスト用金型１（図２参照）によって成形される製品部５とゲート部６とランナ部７とビスケット部８とを一体に有している。ダイカスト成形品２０の製品部５は、前記ダイカスト用金型１のキャビティ部５（図２参照）によって成形される部分であり、キャビティ部と同一符号を付すことにする。また、ダイカスト成形品２０のゲート部６は、前記ダイカスト用金型１のゲート部６によって成形される部分であり、同一名称で同一符号を付すことにする。また、ダイカスト成形品２０のランナ部７は、前記ダイカスト用金型１のランナ部７によって成形される部分であり、同一名称で同一符号を付すことにする。また、ダイカスト成形品２０のビスケット部８は、前記ダイカスト用金型１のビスケット部８によって成形される部分であり、同一名称で同一符号を付すことにする。
【００２０】
さらに、製品部５は、ゲート部６に連なる端面を有する平板状の側壁部２２と、その側壁部２２に対してＴ字状に交差する平板状の交差壁部２３と、側壁部２２の他端面のＬ字状に交差しかつ交差壁部２３の他端面にＴ字状に交差する平板状の端板部２４とを有している。側壁部２２の肉厚２２ｔ（図６参照）と、交差壁部２３の肉厚２３ｔ（図６参照）と、端板部２４の肉厚２４ｔ（図５参照）の関係は、例えば、
２２ｔ＜２３ｔ
２２ｔ＞２４ｔ
の関係を満たすように設定されている。なお、側壁部２２は、本明細書でいう「交差壁部に交差する壁部」に相当する。
【００２１】
そして、ダイカスト成形品２０は、ゲート部６において切断されて、ゲート部６、ランナ部７及びビスケット部８が除去されることによって製品部５が完成する。また、完成した製品部５には、必要に応じて仕上げ加工が施される。
【００２２】
引き続いて、ダイカスト用金型１の要部であるゲート部６について、ダイカスト成形品２０のゲート部６を参照しながら説明する。
図６において、ゲート部６は、ダイカスト成形品２０の交差壁部２３に交差した側壁部２２の端面部分に沿って延びる断面長細状（図６では長四角形状を示す）のゲート主部６ａと、そのゲート主部６ａの一部から交差壁部２３に向けて膨出した断面ほぼ四角形状の膨大部６ｂとから形成されている。すなわち、図７に示すように、可動型３に膨大部６ｂを凹状に形成することによって、ゲート部６の開口断面形状が凸型状に形成されている。膨大部６ｂは、ゲート主部６ａの中央部に連なるとともに、側壁部２２の端面中央部に連なるほぼ三角柱状に形成されている（図３〜図５参照）。なお、ゲート主部６ａの短手方向の幅（図５において左右方向の幅）は、入口側（図５において下側）から出口側（図５において上側）に向かって次第に小さくなっている。また、膨大部６ｂの短手方向の幅（図５において左右方向の幅）は、入口側（図５において下側）から出口側（図５において上側）に向かって次第に大きくなっている。
【００２３】
上記したダイカスト用金型１（図１参照）によると、ゲート部６に膨大部６ｂを設けることによって、ゲート部６の開口断面積を増大するとともに、側壁部２２及び交差壁部２３に向けて溶湯を充填することができる（図６参照）。このため、ゲート部６の溶湯の凝固による閉塞に要する時間が長くなり、溶湯の補給状態を保ちながら、側壁部２２及び交差壁部２３を通じてダイカスト成形品２０の製品部５内に鋳造圧力を長時間かけ続けることができる。したがって、溶湯が鋳造圧力を利用して側壁部２２及び交差壁部２３を通じて押し潰されるように長時間かけて充填される。これにより、側壁部２２とその側壁部２２に交差する交差壁部２３とを有するダイカスト成形品２０において、湯じわの発生や酸化物の混入等の不具合の発生を防止あるいは低減しながらも、凝固収縮巣の発生を防止あるいは低減することができる。なお、例えば、溶湯（粗材）として、ＡＤＣ１２合金を使用して試作したところ、凝固収縮巣を収縮率の約３％以下、具体的には約１％に低減することが確認できた。
【００２４】
また、開口断面形状が凸型状に形成された膨大部６ｂを有するゲート部６を設けることにより、側壁部２２に交差壁部２３がＴ字状に交差したダイカスト成形品２０（図３〜図５参照）の凝固収縮巣の発生を防止あるいは低減することができる。
【００２５】
また、ダイカスト用金型１の例えば可動型３にゲート部６の膨大部６ｂを切削や研摩等によって拡張するだけでよいので、可動型３に大幅な改造を要しない。したがって、コストもほとんどかからずに実施することができる。
また、ゲート部６の形状変更で済むため、製品部５が制約を受けることなく、製品部５の形状の自由度を増大することができるとともに、種々の製品を成形するダイカスト用金型１に適用することができる。
【００２６】
なお、ゲート部６の開口断面積を過剰に拡張することは、射出速度すなわちゲート部６を通過する溶湯の速度が低下し、湯回りを悪くし、最終充填部において湯じわが発生することや、酸化物が混入すること等の悪影響を招くことが予想される。そこで、その悪影響を抑え、かつゲート部６の閉塞時間を長くすることのできる膨大部６ｂを有するゲート部６の開口断面形状を、ＣＡＥ（凝固解析、熱解析）によって探求し、最適な形状に設定することが望ましい。ちなみに、一般的なダイカスト成形の場合には、図７において、ゲート主部６ａの長手方向の幅Ｗ１における約１／３の幅を膨大部６ｂの長手方向の幅Ｗ３とし、ゲート主部６ａの短手方向の幅Ｗ２を約２〜４ｍｍとし、その幅Ｗ２と膨大部６ｂの短手方向の幅Ｗ４をほぼ等しく設定するとよい。
【００２７】
また、実施の形態１におけるゲート部６の膨大部６ｂは、別例１〜３のように変更してもよい。
別例１は、図８に示すように、ゲート部６の膨大部６ｂを、ゲート主部６ａに対して断面ほぼ半円形状に形成したものである。
別例２は、図９に示すように、ゲート部６の膨大部６ｂを、ゲート主部６ａに対して断面ほぼ三角形状に形成したものである。
別例３は、図１０に示すように、ゲート部６の膨大部６ｂを、ゲート主部６ａに対して断面ほぼ台形形状に形成したものである。
【００２８】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２を説明する。実施の形態２は、前記実施の形態１の一部を変更したものであるからその変更部分について詳述し、重複する説明は省略する。また、次以降の実施の形態についても同様の考えで重複する説明は省略する。
実施の形態２は、図１１に示すように、ダイカスト成形品２０の製品部５の交差壁部２３が、側壁部２２に対してＬ字状に交差している。そして、ゲート部６の膨大部６ｂは、そのゲート主部６ａの一端部から交差壁部２３に向けて膨出している。このため、ゲート部６の開口断面形状がＬ型状に形成されている。
このように構成すると、開口断面形状がＬ型状に形成されたゲート部６を設けることにより、側壁部２２に交差壁部２３がＬ字状に交差したダイカスト成形品２０の凝固収縮巣の発生を防止あるいは低減することができる。
【００２９】
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３を説明する。実施の形態３は、前記実施の形態１（図６参照）の一部を変更したものである。すなわち、図１２に示すように、前記実施の形態２（図１１参照）における開口断面形状がＬ型状のゲート部６を、膨大部６ｂが背合わせ状をなすように２個配置したものである。
【００３０】
［実施の形態４］
本発明の実施の形態４を説明する。実施の形態４は、前記実施の形態１（図６参照）の一部を変更したものである。すなわち、図１３に示すように、前記実施の形態１におけるゲート部６のゲート主部６ａに対して、交差壁部２３に向けて複数（図１３では２個を示す）の膨大部６ｂを平行状に形成したしたものである。
このように構成すると、ゲート部６の開口断面形状が有する複数の膨大部６ｂから交差壁部２３に向けて溶湯を充填することができる。
【００３１】
［実施の形態５］
本発明の実施の形態５を説明する。実施の形態５は、前記実施の形態１（図６参照）の一部を変更したものである。すなわち、図１４に示すように、ダイカスト成形品２０の製品部５の複数（図１４は２個を示す）の交差壁部２３が、側壁部２２に対してそれぞれＬ字状に交差している。そして、ゲート部６の膨大部６ｂは、そのゲート主部６ａの両端部から各交差壁部２３に向けてそれぞれ膨出している。
このように構成すると、ゲート部６の開口断面形状が有する複数の膨大部６ｂからそれぞれの交差壁部２３に向けて溶湯を充填することができる。
【００３２】
［実施の形態６］
本発明の実施の形態６を説明する。実施の形態６は、前記実施の形態５（図１４参照）の一部を変更したものである。すなわち、図１５に示すように、ダイカスト成形品２０の製品部５の複数（図１４は２個を示す）の交差壁部２３が、側壁部２２に対して十字状に交差している。そして、ゲート部６の膨大部６ｂは、そのゲート主部６ａの両端部から各交差壁部２３に向けてそれぞれ膨出している。
【００３３】
［実施の形態７］
本発明の実施の形態７を説明する。実施の形態７は、前記実施の形態６（図１５参照）の一部を変更したものである。すなわち、図１６に示すように、ダイカスト成形品２０の製品部５の複数（図１４は２個を示す）の交差壁部２３が、側壁部２２に対して十字状に２組交差している。そして、ゲート部６の膨大部６ｂは、そのゲート主部６ａから各交差壁部２３に向けてそれぞれ膨出している。
【００３４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、溶湯には、アルミ合金の他、マグネシウム合金等の合金系材料、あるいは鋳鉄等の鉄系材料を使用することができる。また、ゲート部６の膨大部６ｂは、少なくともゲート部６の出口側部分すなわちキャビティ部５に連通する側の部分に所定の長さ（図５において上下方向の長さ）で部分的に形成することも考えられる。
【００３５】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明のダイカスト用金型によれば、溶湯が鋳造圧力を利用して壁部及び交差壁部を通じて押し潰されるように長時間かけて充填される。これにより、壁部とその壁部に交差する交差壁部とを有するダイカスト成形品において、湯じわの発生や酸化物の混入等の不具合の発生を防止あるいは低減しながらも、凝固収縮巣の発生を防止あるいは低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるダイカスト用金型を型開き状態で示す断面図である。
【図２】同、ダイカスト用金型を型締め状態で示す断面図である。
【図３】ダイカスト成形品を示す斜視図である。
【図４】ダイカスト成形品を示す正面図である。
【図５】ダイカスト成形品を示す側面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。
【図７】ゲート部を示す断面図である。
【図８】ゲート部の別例１を図６に準じて表わした断面図である。
【図９】ゲート部の別例２を図６に準じて表わした断面図である。
【図１０】ゲート部の別例３を図６に準じて表わした断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２にかかるゲート部を図６に準じて表わした断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３にかかるゲート部を図６に準じて表わした断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４にかかるゲート部を図６に準じて表わした断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態５にかかるゲート部を図６に準じて表わした断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態６にかかるゲート部を図６に準じて表わした断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態７にかかるゲート部を図６に準じて表わした断面図である。
【図１７】従来の技術にかかるゲート部をゲート部を図６に準じて表わした断面図である。
【符号の説明】
１  ダイカスト用金型
２  固定型
３  可動型
５  キャビティ部（製品部）
６  ゲート部
６ａ  ゲート主部
６ｂ  膨大部
７  ランナ部
８  ビスケット部
９  スリーブ
１０  射出通路
１２  射出プランジャ
２０  ダイカスト成形品
２２  側壁部（壁部）
２３  交差壁部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2004337879.tif 000015
【図１４】
2004337879.tif 000016
【図１５】
2004337879.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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