(57)【要約】【課題】鋳込みスリーブ内における溶湯とガスの接触面積を小さくすることにより、溶湯への酸化物やガスの巻き込みを防止して高品質な鋳造品を簡便且つ低設備コストで得ることができるダイカスト装置及びダイカスト方法を提供すること。【解決手段】溶湯導入開口５１を有し、金型キャビティＣに連通する鋳込みスリーブ５と、鋳込みスリーブ５へ所定量の溶湯を供給する溶湯供給手段と、鋳込みスリーブ５内を摺動し、鋳込みスリーブ５に供給された溶湯を金型キャビティＣへ注入するプランジャー６とを備えたダイカスト装置であって、鋳込みスリーブ５が傾斜して設けられていることを特徴とするダイカスト装置、及びかかるダイカスト装置を用いたダイカスト方法である。【選択図】        図１
2004344956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯導入開口を有し、金型キャビティに連通する鋳込みスリーブと、該鋳込みスリーブへ所定量の溶湯を供給する溶湯供給手段と、前記鋳込みスリーブ内を摺動し、鋳込みスリーブに供給された溶湯を前記金型キャビティへ注入するプランジャーとを備えたダイカスト装置であって、前記鋳込みスリーブが、金型キャビティに連通する側が下方に位置するように傾斜して設けられていることを特徴とするダイカスト装置。
【請求項２】
鋳込みスリーブが、水平方向から２〜３０°傾斜して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト装置。
【請求項３】
前記プランジャーのプランジャーチップが前記鋳込みスリーブの溶湯導入開口を閉塞した時、鋳込みスリーブ内のプランジャーチップ前方部分が所定量の溶湯で充満されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイカスト装置。
【請求項４】
金型キャビティの入口であって鋳込みスリーブの出口に、鋳込みスリーブの内径より大きい内径の湯溜部を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のダイカスト装置。
【請求項５】
湯溜部が、鋳込みスリーブ端部から漸次拡大するテーパー形状に形成されていることを特徴とする請求項４記載のダイカスト装置。
【請求項６】
湯溜部が、上部に金型キャビティ連通開口を有していることを特徴とする請求項４又は５に記載のダイカスト装置。
【請求項７】
鋳込みスリーブが水平に設けられた取付ブロックに装着されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のダイカスト装置。
【請求項８】
金型キャビティが、金型キャビティ内に注入された溶湯を加圧する加圧手段用溶湯溜を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のダイカスト装置。
【請求項９】
加圧手段が、加圧ピンであることを特徴とする請求項８に記載のダイカスト装置。
【請求項１０】
金型キャビテイ内の溶湯加圧時に発生する型開力又は型開き量を検出して、該型開力又は型開き量が一定になるように加圧手段の加圧速度を制御する加圧制御手段を備えていることを特徴とする請求項８又は９に記載のダイカスト装置。
【請求項１１】
金型キャビティが、ガス排出通路を備え、該ガス排出通路の近傍に該ガス排出通路に連通した溶湯凝固ゾーン用空隙が設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか記載のダイカスト装置。
【請求項１２】
アルミニウム合金鋳造品の鋳造に用いられることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のダイカスト装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載のダイカスト装置を用いたことを特徴とするダイカスト方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載のダイカスト装置を用い、溶湯の凝固割合に応じて溶湯の加圧速度を制御することを特徴とするダイカスト方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の溶湯を鋳込みスリーブに給湯して鋳造品を鋳造するダイカスト装置及びダイカスト方法に関し、より詳しくは、例えば、鋳込みスリーブに導入された溶湯をプランジャーで金型キャビティ内に鋳込んだ後、金型キャビティ内の溶湯を加圧して鋳造品を製造するダイカスト装置及びダイカスト方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図１４に示すように、固定金型１０１と可動金型１０２によって形成される金型キャビティＰに、溶融されたアルミニウム合金等の溶湯を注入し、冷却して鋳造品を鋳造するアルミニウム合金等のダイカスト装置においては、金型キャビティＰに溶湯を供給する場合、ラドル１０４によって溶湯保持炉内に保持される溶湯を汲み取り、鋳込みスリーブ１０５の上部の溶湯導入開口から注湯する方法が採用されているが、鋳込みスリーブ１０５上部の溶湯導入開口を大きくし、また、鋳込みスリーブ自体の長さも長くせざるを得なかった。かかる鋳込みスリーブ１０５を用いる場合、１回分の鋳込みスリーブ１０５に注湯される溶湯量は、鋳込みスリーブ１０５及びその先端に設けられた湯溜部Ｐ１の容積の和に比較して大幅に小さく、注湯された溶湯が鋳込みスリーブ１０５を充満することなく、溶湯上方の大きな空気溜まりにより湯面が酸化されやすい上に、溶湯と鋳込みスリーブ１０５との接触面積も大きくなって冷却され、凝固層が発生しやすかった。また、プランジャー１０６が前進して金型キャビティＰに溶湯を充填するとき、鋳込みスリーブ１０５内の溶湯湯面が波立ち、溶湯上方の空気溜まりから空気を巻き込んでしまうとともに、溶湯湯面の酸化膜もが混入し、加えて、発生した凝固層がプランジャー１０６の前進の抵抗となって実質的な鋳込み力の低下を来たし、不良鋳造製品発生の原因となっていた。
【０００３】
一方、本発明者は、酸化物の混入やガスの巻き込みを防止する竪型鋳込み方法として、下側の固定金型と上側の可動金型と固定金型の下側において射出装置を設け、固定金型に鋳込鋳込みスリーブの内径よりも小径の縦方向の円形ゲートを設け、円形ゲートへの挿入部の直径が円形ゲート内径よりもわずかに小さい径のピンを可動金型に摺動自在に設けてピンを円形ゲート内を昇降させ得るように設け、可動金型の円形ゲート上部に設けた円形の溜部の入口の直径を鋳込時に円形ゲートから噴出する溶湯噴流の直径よりも大きく、溜部の天井高さを前記溶湯噴流の到達高さよりも高くした竪型鋳込装置を用いて、溶湯を金型の金型キャビティ内へ鋳込み、溶湯が金型キャビティ内を充填したらピンを突出させて押湯作用を行わせる方法を提案した（特許文献１）。この方法は、酸化物の混入やガスの巻き込みあるいは溶湯凝固時に発生するひけ巣をある程度防止しうる点では優れているといえるものの、高圧鋳込みのために大きい射出力及び型締力を必要とし、コストの高い設備が必要とされていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１４６６６３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる実状に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、鋳込みスリーブ内における溶湯とガスの接触面積を小さくすることにより、溶湯への酸化物やガスの巻き込みを防止して高品質な鋳造品を簡便且つ低設備コストで得ることができるダイカスト装置及びダイカスト方法を提供することにある。
【０００６】
【問題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、鋳込みスリーブを傾斜させることにより、溶湯表面が波立たず、酸化物の混入及びガスの巻き込みを防止して高品質な鋳造品を簡便且つ低設備コストで得ることができることを見い出し、本発明を完成するに至った。さらに、本発明者は、鋳込みスリーブに連通する鋳込みスリーブ内径より大きい内径の湯溜部を設けた場合に、湯溜部側壁に発生した凝固層をプランジャーが加圧しない結果、プランジャー前進時の抵抗が小さくなり、かつ小さい加圧力で溶湯を充分に加圧することが可能となることを見い出し、また、溶湯が充満した金型キャビティ内を加圧手段で加圧することにより、凝固時におけるひけ巣の発生が防止できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち本発明は、溶湯導入開口を有し、金型キャビティに連通する鋳込みスリーブと、該鋳込みスリーブへ所定量の溶湯を供給する溶湯供給手段と、前記鋳込みスリーブ内を摺動し、鋳込みスリーブに供給された溶湯を前記金型キャビティへ注入するプランジャーとを備えたダイカスト装置であって、前記鋳込みスリーブが、金型キャビティに連通する側が下方に位置するように傾斜して設けられていることを特徴とするダイカスト装置（請求項１）や、鋳込みスリーブが、水平方向から２〜３０°傾斜して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト装置（請求項２）や、前記プランジャーのプランジャーチップが前記鋳込みスリーブの溶湯導入開口を閉塞した時、鋳込みスリーブ内のプランジャーチップ前方部分が所定量の溶湯で充満されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイカスト装置（請求項３）や、金型キャビティの入口であって鋳込みスリーブの出口に、鋳込みスリーブの内径より大きい内径の湯溜部を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のダイカスト装置（請求項４）や、湯溜部が、鋳込みスリーブ端部から漸次拡大するテーパー形状に形成されていることを特徴とする請求項４記載のダイカスト装置（請求項５）や、湯溜部が、上部に金型キャビティ連通開口を有していることを特徴とする請求項４又は５に記載のダイカスト装置（請求項６）や、鋳込みスリーブが水平に設けられた取付ブロックに装着されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のダイカスト装置（請求項７）や、金型キャビティが、金型キャビティ内に注入された溶湯を加圧する加圧手段用溶湯溜を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のダイカスト装置（請求項８）や、加圧手段が、加圧ピンであることを特徴とする請求項８に記載のダイカスト装置（請求項９）や、金型キャビテイ内の溶湯加圧時に発生する型開力又は型開き量を検出して、該型開力又は型開き量が一定になるように加圧手段の加圧速度を制御する加圧制御手段を備えていることを特徴とする請求項８又は９に記載のダイカスト装置（請求項１０）や、金型キャビティが、ガス排出通路を備え、該ガス排出通路の近傍に該ガス排出通路に連通した溶湯凝固ゾーン用空隙が設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか記載のダイカスト装置（請求項１１）や、アルミニウム合金鋳造品の鋳造に用いられることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のダイカスト装置（請求項１２）に関する。
【０００８】
また本発明は、請求項１〜１２のいずれかに記載のダイカスト装置を用いたことを特徴とするダイカスト方法（請求項１３）や、請求項１０に記載のダイカスト装置を用い、溶湯の凝固割合に応じて溶湯の加圧速度を制御することを特徴とするダイカスト方法（請求項１４）に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のダイカスト装置としては、溶湯導入開口を有し、金型キャビティに連通する鋳込みスリーブと、該鋳込みスリーブへ所定量の溶湯を供給する溶湯供給手段と、前記鋳込みスリーブ内を摺動し、鋳込みスリーブに供給された溶湯を前記金型キャビティへ注入するプランジャーとを備え、前記鋳込みスリーブが、金型キャビティに連通する側が下方に位置するように傾斜して設けられていれば特に制限されるものではなく、本発明のダイカスト装置によれば、溶湯とガスの接触面積を小さくして、酸化物やガスの巻き込みの少ない製品特性を有する鋳造品を好適に鋳造することができる。かかる鋳造品としては特に限定されるものではなく、良品を製造することが困難なアルミニウム合金鋳造品、マグネシウム合金鋳造品等の軽金属合金鋳造品等であっても好適に製造することができ、良品を製造することがより困難な凝固収縮が大きいアルミニウム合金鋳造品であっても好適に製造することができる。
【００１０】
前記鋳込みスリーブの水平方向からの傾斜角度（図１のα）としては、２〜３０°であることが好ましく、２〜１０°であることがより好ましく、３〜８°であることが更に好ましい。鋳込みスリーブをかかる傾斜角度で設けることにより、静かに重力により溶湯を鋳込みスリーブに導入できると共に溶湯と空気との接触面積を小さくすることができ、より酸化物やガスの巻き込みの少ない製品特性を有する鋳造品を好適に鋳造することができる。
【００１１】
また、本発明のダイカスト装置は、プランジャーのプランジャーチップが前記鋳込みスリーブの溶湯導入開口を閉塞した時、鋳込みスリーブ内のプランジャーチップ前方部分が所定量の溶湯で充満されるように構成されていることが好ましく、具体的には、９０ｖｏｌ％以上充満されるように構成されていることが好ましく、９５ｖｏｌ％以上充満されるように構成されていることがより好ましく、１００ｖｏｌ％以上充満されるように構成されていることが最も好ましい。このように構成することにより、鋳込みスリーブ内におけるガス量を少なくすると共に溶湯とガスの接触面積を小さくして、溶湯表面が波立たず、より酸化物やガスの巻き込みの少ない製品特性を有する鋳造品を好適に鋳造することができる。
【００１２】
溶湯導入開口を有する鋳込みスリーブは、水平に設けられた取付ブロックに装着されていることが好ましく、特に水平方向に型開きを行う形式の装置の場合に交換を容易に行うことができる。また、鋳込みスリーブは断熱性の高いセラミック等からなることが、溶湯の温度低下を抑制し、凝固層の発生を抑制できることから好ましい。また、溶湯導入開口は、溶湯の導入が容易であることから鋳込みスリーブの上部に形成されることが好ましく、この溶湯導入開口に溶湯受入漏斗を設けてもよいし溶湯供給管を設けてもよい。この鋳込みスリーブへ溶湯を導入する溶湯供給手段としては特に限定されるものではなく、従来用いられている給湯ラドルでよいが、溶湯表面の酸化膜の混入を防止できる装置の活用が望ましい。
【００１３】
また、金型キャビティの入口であって鋳込みスリーブの出口には、鋳込みスリーブ内径より大きい内径の湯溜部が設けられていることが好ましく、湯溜部が鋳込みスリーブ端部から漸次拡大するテーパー形状に形成されていることがより好ましい。これにより、湯溜部側壁に発生した凝固層をプランジャーが加圧しないので、プランジャー前進時の抵抗が小さくなり、かつ小さい加圧力で溶湯を充分に加圧することが可能になる。かかる湯溜部は、サイドゲートを介して金型キャビティと連通させることができる。プランジャーチップを前進させて溶湯を湯溜部から金型キャビティ製品部に注入する際、プランジャー進行方向から上方に４５〜９０°、好ましくは７５〜９０°方向を変えて金型キャビティ内に溶湯を導入することができるよう構成することにより、プランジャー前面が湯溜部内の湯面を直接押すことなく、溶湯湯面の波立ちを抑え、ガスの巻き込みを最小限に抑えることができる。すなわち、湯溜部が上部に金型キャビティ連通開口を有していることが好ましい。
【００１４】
湯溜部の大きさ、並びに鋳込みスリーブの直径、長さ及び傾斜角度を適宜決定することにより、鋳込みスリーブ内のプランジャーチップ前方部分の内容積を調整することができ、１回の鋳造に必要な所定量の溶湯で、プランジャーチップが鋳込みスリーブ内の溶湯導入開口を閉塞したとき、プランジャーチップの前方部分を充満することができる。
【００１５】
前記鋳込みスリーブに導入された溶湯を金型キャビティへ注入するためのプランジャーとしては、鋳込みスリーブ内を気密下に摺動しうるプランジャーチップ（プランジャーヘッド）と、前記プランジャーチップを進退させることができるプランジャーロッドを有するものを例示することができ、プランジャーロッドの往復動の駆動源としては、油圧シリンダーやサーボモーター等を挙げることができる。プランジャーチップは、その後退限が鋳込みスリーブに形成された溶湯導入開口の後方側近傍であるように構成されることが速やかに注湯しうることから好ましく、また、鋳込みスリーブの前方に湯溜部が設けられている場合には、鋳込み完了時プランジャーチップが湯溜部内に押し込まれるので、このとき、プランジャーチップの後端が鋳込みスリーブ内に残るようにしておくことが好ましい。
【００１６】
前記金型キャビティとしては特に制限されるものではないが、薄肉で大型の鋳造品を鋳造することができる金型キャビティが好ましい。また、金型キャビティは、金型キャビティ内に注入された溶湯を加圧する加圧手段用溶湯溜を有していることが好ましい。加圧手段としては、閉塞された金型キャビティ内に充填されている溶湯を加圧することにより凝固時にひけ巣の発生を抑制しうる手段であれば特に制限されるものではなく、例えば、金型キャビティの金型キャビティ製品部を形成する可動金型に摺動自在に配設された加圧ピンを例示することができる。金型キャビティ内の溶湯の凝固時に、かかる加圧ピンを金型キャビティ内側方向に前進させて溶湯を加圧して凝固収縮体積を補填し、ひけ巣の発生を抑制することができる。即ち、凝固時に約７％収縮するアルミニウムを含むアルミニウム合金等の凝固収縮が大きい軽金属合金からなる鋳造品、特に薄肉で大型のアルミニウム合金鋳造品を鋳造する場合であっても、ひけ巣の発生を抑制して高品質の鋳造品を鋳造することができる。この加圧ピンは複数設けることもでき、各加圧ピンの摺動部等にすべてシールパッキングを設置し金型外部からの空気の漏入を防止することが好ましい。また、本発明のダイカスト装置は、金型キャビテイ内の溶湯加圧時に発生する型開力又は型開き量を検出して、該型開力又は型開き量が一定になるように加圧手段の加圧速度を制御する加圧制御手段を備えていることが好ましく、これにより小さい型締め力のプレス装置でバリ吹きを防止しながらひけ巣の発生を防止することができる。
【００１７】
また、金型キャビティは、溶湯充填時に金型キャビティ内に存在するガスを排出することができるガス排出通路と、該ガス排出通路に連通して近傍に設けられた溶湯凝固ゾーン用空隙を有するものが好ましく、ガス排出通路としては、可動金型中を貫通しているガス排出孔（真空吸引通路）と、ガス排出空隙又はガス排出溝とを有して構成されるものが好ましい。このガス排出通路からの真空吸引ガス排出は、真空負圧は低く、金型合わせ面に簡単なシールなどの工夫を行い残留バリの除去・掃除などで挟み込み防止の管理に注意することにより外気が流入することを防止することができる。また、型締完了後（次の鋳込前）にこのガス排出通路を利用してＮ２ガスなどの不活性ガスを金型キャビティ内及び鋳込みスリーブ内に送入することにより、溶湯の酸化を防止することができる。
【００１８】
前記ガス排出通路のガス排出空隙又はガス排出溝としては、先湯が流入しない大きさや構造のものが好ましく、例えば、ガス排出空隙としては、加圧ピンの外周面と可動金型内周面との間に加圧ピンと同心に形成された、加圧ピンの外周面と可動金型内周面との間隔が０．２〜０．５ｍｍ程度のガス排出空隙を具体的に挙げることができ、前記ガス排出溝としては加圧ピンの外周面に軸線状に伸びたガス排出溝を具体的に挙げることができる。これらのガス排出通路は、ガスの残存しやすい位置、例えば、金型キャビティの上部に設置することが好ましい。また、前記溶湯凝固ゾーン用空隙としては、ガス排出空隙又はガス排出溝を介してガス排出孔に連通している溶湯凝固ゾーン用空隙を例示することができ、かかる溶湯凝固ゾーン用空隙としては、加圧ピンの外周面と可動金型内周面との間に加圧ピンと同心に形成された、加圧ピンの外周面と可動金型内周面との間隔が０．５〜２．５ｍｍ程度であって、１０〜４０ｍｍ程度の深さ（長さ）を有する溶湯凝固ゾーンとなる空隙を具体的に例示することができる。溶湯凝固ゾーン用空隙を溶湯の温度や鋳込み速度に適合した寸法に設計製作しておくことにより、溶湯が充填された時に先湯がこの空隙部分で冷却凝固してガス排出空隙やガス排出溝に侵入することを防止することができる。
【００１９】
本発明のダイカスト方法としては、上記説明したダイカスト装置を用いた方法であれば特に制限されるものではなく、本発明のダイカスト方法によれば、溶湯とガスの接触面積を小さくして、酸化物やガスの巻き込みの少ない製品特性を有する鋳造品を好適に鋳造することができる。特に、上記加圧制御手段を備えたダイカスト装置を用いて、溶湯の凝固割合に応じて溶湯の加圧速度を制御しながら鋳造することにより、より小さい型締め力のプレス装置でバリ吹きを防止しながらひけ巣の発生を防止することができる。
【００２０】
【実施例】
本発明を適用した実施例を以下図面を参照して説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。図１は本発明の一実施形態に係るダイカスト装置を示す概略断面図、図２及び図３は図１に示すダイカスト装置における金型キャビティの部分拡大による加圧ピンの動作説明図であり、図４〜１１は図１に示すダイカスト装置の作動状態を示す説明図である。
【００２１】
図１〜図１１に示される本発明の一実施形態に係るダイカスト装置は、固定盤３に固定される合金鋼製の固定金型１と、固定金型１に圧着される可動金型２と、固定金型１と可動金型２との間に形成される金型キャビティＣに溶湯を注入するための傾斜した鋳込みスリーブ５と、鋳込みスリーブ５内を往復動するプランジャー６と、１回につき所定量の溶湯Ｍを給湯する給湯ラドル７（図５参照。）と、金型キャビティＣ内の溶湯を加圧する加圧ピン１１ａ、１１ｂとを有し、金型キャビティＣに溶湯を自動的に鋳込み、冷却して鋳造品を製造する装置である。なお、図示されていないが、本ダイカスト装置には、溶湯冷却後、金型キャビティＣから鋳造品１０を取り出すための型開きを行う型締装置等が設けられている。
【００２２】
鋳込みスリーブ５は、金型キャビティＣに連通されるように、取付ブロック１８を介して固定盤３を貫通し、水平方向から約５°（図１中、α＝約５°）傾斜して固定された、溶湯Ｍを金型キャビティＣへ給湯する円管である。この鋳込みスリーブ５の管壁上部には鋳込みスリーブ５内に溶湯を導入するための溶湯導入開口５１に接続した溶湯受入漏斗２０が設けられており、上方から溶湯Ｍを容易に導入することが可能となっている。また、鋳込みスリーブ５の前方には、鋳込みスリーブ端部から漸次拡大するテーパー形状の湯溜部Ｃ１が設けられ、湯溜部Ｃ１は上部に形成された金型連通開口に連通したサイドゲートＣ２を介して金型キャビティＣの製品部に連通している。このとき、鋳込みスリーブ５の内径を従来のものより小径とすることにより、鋳込みスリーブ５内における溶湯の充満度を高くし、ガスの体積を小さくしてガスの巻き込みを排除すると共に、鋳込みスリーブ５の内壁にその周囲を接して気密下の摺動するプランジャーの作用面積を小さくして同一の鋳込み圧力を小さい駆動力で得ることを可能としている。
【００２３】
また、鋳込みスリーブ５内を往復動するプランジャー６は、鋳込みスリーブ５に供給された溶湯Ｍを金型キャビティＣへ押し出すものであり、油圧シリンダー６１によって駆動される小径のプランジャーロッド６２と、プランジャーロッド６２の先端に設けられ鋳込みスリーブ５内を摺動する、鋳込みスリーブ５の内径と略同一径であり、その先端面（前面）が溶湯Ｍを押し出す作用面となるプランジャーチップ６３とを有する。プランジャーチップ６３は、進出限において後端が鋳込みスリーブ５内に残り、一方、後退限に配置されるときには、鋳込みスリーブ５の管壁上部に設けられた溶湯導入開口５１を閉塞せず、その先端が溶湯導入開口５１の直前（後方近傍）に位置し、溶湯Ｍが鋳込みスリーブ５へ導入されている間は溶湯導入開口５１の全面を開放させ、鋳込みスリーブ５への溶湯Ｍの供給が終了して前方へ移動することにより、溶湯導入開口５１を閉塞しながら、鋳込みスリーブ５へ供給された溶湯Ｍを前方へ押し出す。
【００２４】
また、金型キャビティＣの製品部の端部には、加圧ピン用油圧シリンダー１２ａ、１２ｂの駆動により加圧ピン用湯溜１４ａ、１４ｂに進出して金型キャビティＣ内の溶湯を加圧する加圧ピン１１ａ、１１ｂが設けられている。また、図２（ａ）〜（ｄ）及び図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、加圧ピン１１ａ、１１ｂの周部には、ガス排出孔（真空吸引通路）１３ａ、１３ｂに連通したガス排出空隙１３１ａ、１３１ｂ及び溶湯凝固ゾーン空隙１４１ａ、１４１ｂが設けられている。図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、鋳込みスリーブ５への注湯前及び注湯時においては、ガス排出孔１３ａ、１３ｂからＮ２ガスなどの不活性ガスを金型キャビティＣ及び鋳込みスリーブ５内に送入することにより溶湯の酸化を防止することができる。また、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、注湯後には真空吸引通路１３ａ、１３ｂからガス及び溶湯を吸引し、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように溶湯を溶湯凝固ゾーン空隙１４１ａ、１４１ｂまで導く。その後、溶湯の凝固と共に、図２（ｄ）及び図３（ｄ）に示すように、加圧ピン１１ａ、１１ｂを押し出すことにより加圧してひけ巣の発生を防止する。
【００２５】
このような構成のダイカスト装置を用いたダイカスト法について以下説明する。
図４に示すように、金型キャビティＣや鋳込みスリーブ５に溶湯が残存せず、装置内部がＮ２ガス等の不活性ガスで置換されている状態から、図５に示すように、給湯ラドル７によって鋳造１回分に必要な注湯量の溶湯を溶湯受入漏斗２０を介し溶湯導入開口５１から鋳込みスリーブ５内へ導入する。このとき、湯溜部Ｃ１に入った溶湯の湯面は、鋳込みスリーブ５の溶湯導入開口５１下に位置する湯面と略同一面上にあり、このように設計することにより、鋳込みスリーブ５内のプランジャーチップ６３前方部分が溶湯でほぼ充満された状態となる。従って、鋳込みスリーブ５内のガスの体積は小さく、かつガスの大部分はＮ２ガスと置換されていて、Ｏ２ガスの残存量は少なく、溶湯との接触面積も溶湯導入開口５１付近のみで小さく、最終的にこの部分の溶湯は湯溜部Ｃ１に残り製品部に導入されないので、溶湯の表面酸化を抑制して、鋳造品へのガスの巻き込み、酸化物の混入を防止することができる。
【００２６】
溶湯の導入が完了すると、図６に示すように、油圧バルブを開いて油圧シリンダー６１を作動させることにより、プランジャーロッド６２を介してプランジャーチップ６３を前進させて、溶湯導入開口５１を閉塞する。図７に示すように、プランジャー６がさらに前進すると、湯溜部Ｃ１内の溶湯面はそのテーパー形状に沿って上昇し、ガスを巻き込むことなく金型キャビティＣの製品部に導入される。また、仮に金型キャビティＣの湯溜部Ｃ１の内壁に凝固層が発生した場合でも、プランジャーチップ６３によって金型キャビティＣ内に押し出されることはなく、金型キャビティＣへの凝固層の混入を防止すると共に、凝固層による抵抗も少なくプランジャー６の加圧力も有効に活用される。プランジャーチップ６３がさらに前進することにより金型キャビティＣに溶湯が充填される。なお、鋳込みスリーブ５の内壁に凝固層が発生した場合でも、その凝固層が湯溜部Ｃ１に入ると容易に破壊され加圧抵抗は小さくなる。
【００２７】
金型キャビティへの溶湯の充填が完了し溶湯の冷却が始まると、溶湯の凝固収縮が生起するため、図８、図２（ｄ）及び図３（ｄ）に示すように、プランジャー６での加圧下、加圧ピン用油圧シリンダー１２ａ、１２ｂにより加圧ピン１１ａ、１１ｂを作動させる。プランジャー６による加圧のみでは金型キャビティＣの端部までの圧力伝達が難しいが、加圧ピン１１ａ、１１ｂを作動させて加圧することで、全面的に凝固収縮によるひけ巣のない緻密な組織の鋳造品を得ることができる。なお、薄肉で耐衝撃性を必要とする鋳造品の場合、強度を必要とする場所の近くに加圧ピンを設けて加圧することが有効である。
【００２８】
ここで、図１２は、溶湯の各凝固段階における加圧圧力と加圧影響面積の関係を示す。即ち、金型キャビテイＣに溶湯を充填し、凝固が始まらない完全液体の状態ではパスカルの原理が働き抵抗も少ない。その時の加圧圧力は、従来の最高加圧圧力の１／５以下で全面積に充分に充填できる。凝固が始まると収縮も始まるので加圧補充充填をする必要があるが、この時はパスカルの原理は働かず、加圧圧力は全投影面積には到達しない。これを図１２の二点鎖線で示し、加圧圧力をｐａ、各部分の圧力をｐ、平均加圧影響面積をＡｍ、全投影面積をＡｏとしたとき、
∫ｐｄＡ＝ｐａ×Ａｍ＝ｐａｏ×Ａｏ＝一定    （式１）
即ち、
2004344956.tif 000003
となるように制御したものが図１２の実線である。
【００２９】
なお、式中、加圧圧力とはプランジャー及び各加圧ピンの加圧圧力をいい、全投影面積とは金型キャビテイＣに充填される全溶湯の型締方向の投影面積をいう。
最高加圧圧力は従来のダイカスト装置における加圧圧力と同一とする。
即ち、図１２より、鋳造品の凝固割合（凝固速度）に応じて加圧速度を制御して加圧ピン１１及びプランジャー６による加圧を行えば、従来の１／５程度の小さい型締力の鋳造機でバリを吹くことなく、充分に加圧鋳造することが可能である。
【００３０】
金型キャビティＣの溶湯の冷却凝固が完了後、図９に示すようにプランジャーチップ６３を鋳込みスリーブ５内に後退させた後、図１０及び図１１に示すように、型開きを行い、可動金型で持ち出された製品素材を各加圧ピン１１ａ、１１ｂ及び押し出しピンによって押し出し取り出すことができる。なお、プランジャー６の移動方向と型開き方向が異なるために、プランジャーチップ６３が湯溜部Ｃ１に残っていると引き抜けないので、型開き前にプランジャーチップ６３は湯溜部Ｃ１から鋳込みスリーブ５内に引き戻して型開きに支障がないようにする。
【００３１】
また、本発明の他の実施形態に係るダイカスト装置を説明する。図１３は、本発明の他の実施形態に係るダイカスト装置の概略縦断面図である。
本発明の他の実施形態に係るダイカスト装置は、固定盤３に固定される合金鋼製の固定金型１と、固定金型１に圧着される可動金型２と、固定金型１と可動金型２との間に形成される金型キャビティＣに溶湯を注入するための傾斜した鋳込みスリーブ５と、鋳込みスリーブ５内を往復動するプランジャー６と、１回につき所定量の溶湯Ｍを給湯する給湯ラドル７と、金型キャビティＣ内の溶湯を加圧する加圧ピン１１ａ，１１ｂとを有し、金型キャビティＣに溶湯を自動的に鋳込み、冷却して鋳造品を製造する装置である。他の実施形態に係るダイカスト装置は、上記一実施形態に係る横型の型締装置と異なり、竪型の型締装置のダイカスト装置である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のダイカスト装置及びダイカスト方法によれば、鋳込みスリーブ内における溶湯とガスの接触面積を小さくすることにより、溶湯への酸化物やガスの巻き込みを防止して高品質な鋳造品を簡便且つ低設備コストで得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るダイカスト装置の概略縦断面図である。
【図２】図１に示すダイカスト装置における金型キャビティの部分拡大による加圧ピンの動作説明図である。
【図３】図１に示すダイカスト装置における金型キャビティの部分拡大による加圧ピンの動作説明図である。
【図４】図１に示すダイカスト装置の作動状態を示す説明図で、鋳込み前の状態を示す。
【図５】図１に示すダイカスト装置の作動状態を示す説明図で、鋳込みスリーブ内へ溶湯を供給した状態を示す。
【図６】図１に示すダイカスト装置の作動状態を示す説明図で、プランジャーチップで溶湯導入開口を閉塞した状態を示す。
【図７】図１に示すダイカスト装置の作動状態を示す説明図で、溶湯を金型キャビティ内へ充填した状態を示す。
【図８】図１に示すダイカスト装置の作動状態を示す説明図で、金型キャビティ内の溶湯が加圧された状態を示す。
【図９】図１に示すダイカスト装置の作動状態を示す説明図で、溶湯の充填冷却が完了しプランジャーを後進させた状態を示す。
【図１０】図１に示すダイカスト装置の作動状態を示す説明図で、型が開いた状態を示す。
【図１１】図１に示す係るダイカスト装置の作動状態を示す説明図で、製品を取り出す状態を示す。
【図１２】本発明の加圧力と型締力との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るダイカスト装置の概略縦断面図である。
【図１４】（Ａ）は従来の一般的なダイカスト装置の概略縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図である。
【符号の説明】
１……固定金型
２……可動金型
３……固定盤
５……鋳込みスリーブ
６……プランジャー
７……給湯ラドル
１０……鋳造品
１１ａ，１１ｂ……加圧ピン
１２ａ，１２ｂ……加圧ピン用油圧シリンダー
１３ａ，１３ｂ……ガス排出孔
１４ａ，１４ｂ……加圧ピン用湯溜
１８……取付ブロック
２０……溶湯受入漏斗
６１……プランジャー用油圧シリンダー
６２……プランジャーロッド
６３……プランジャーチップ
６６……プランジャー
１３１ａ、１３１ｂ……ガス排出空隙
１４１ａ、１４１ｂ……溶湯凝固ゾーン空隙
Ｃ……金型キャビティ
Ｃ１……湯溜部
Ｃ２……サイドゲート
Ｍ……溶湯
【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】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年6月6日(2003.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
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【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
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