(57)【要約】【課題】  摺動性及びシール性にすぐれるダイカストマシン用プランジャーチップを提供する。【解決手段】  プランジャースリーブ60内を摺動し、溶湯金属を金型に押し出すチップ本体20を具えるダイカストマシン用プランジャーチップにおいて、チップ本体20は、プランジャースリーブ60挿入側の先端周面に溶湯の侵入を防ぐシールリング30と、該シールリング30よりも基端側に高潤滑性を有する摺動スリーブ40と、を具える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャースリーブ(60)内を摺動し、溶湯金属を金型に押し出すチップ本体(20)を具えるダイカストマシン用プランジャーチップにおいて、
チップ本体(20)は、プランジャースリーブ(60)挿入側の先端周面に溶湯の侵入を防ぐシールリング(30)と、該シールリング(30)よりも基端側に高潤滑性を有する摺動スリーブ(40)と、を具えることを特徴とするダイカストマシン用プランジャーチップ。
【請求項２】
シールリング(30)は、摺動スリーブ(40)よりも硬度の高い材料から構成される請求項１に記載のダイカストマシン用プランジャーチップ。
【請求項３】
摺動スリーブ(40)は、黒鉛、炭素繊維強化複合材料、又は、黒鉛複合材から構成され、シールリング(30)は、摺動スリーブ(40)よりも硬度の高い黒鉛、炭素繊維強化複合材料、又は、黒鉛複合材から構成される請求項２に記載のダイカストマシン用プランジャーチップ。
【請求項４】
シールリング(30)は、チップ本体(20)よりも熱膨張率が１.３倍以上高い材料から構成される請求項１又は請求項２に記載のダイカストマシン用プランジャーチップ。
【請求項５】
シールリング(30)は、潤滑性物質を含有する金属材料から構成される請求項１又は請求項２に記載のダイカストマシン用プランジャーチップ。
【請求項６】
シールリング(30)は、ピッカース硬度が１２００ｋｇ/ｍｍ2以上のセラミック材料から構成される請求項１又は請求項２に記載のダイカストマシン用プランジャーチップ。
【請求項７】
チップ本体(20)の先端には、シールリング(30)が嵌まる条溝(24)が形成されており、条溝(24)及び／又はシールリング(30)には、基端側にシールリング(30)を外側に押し出す方向のテーパ部(25)(34)が形成されている請求項１乃至請求項６の何れかに記載のダイカストマシン用プランジャーチップ。
【請求項８】
シールリング(30)は、チップ本体(20)よりも外径寸法が０.０５ｍｍ以上大きく形成される請求項１乃至請求項７の何れかに記載のダイカストマシン用プランジャーチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイカストマシンによる溶融製品の鋳造に用いられるプランジャーチップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイカストマシンを用いた鋳造は、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの非鉄金属等の溶融金属をプランジャースリーブに注入し、プランジャースリーブ内を摺動するプランジャーチップによって、金型のキャビティに加圧注入することにより行なわれる。
プランジャーチップには、耐摩耗性、冷却性能が要求され、高温工具鋼(ＳＫＤ−６１)やベリリウム銅により作製されている。
これら材料は、金属溶湯を射出する際に、プランジャースリーブとの間で大きな摺動抵抗を生ずるため、黒鉛系や油性、水溶性の潤滑剤を１ショット毎に摺動面に噴射する必要があった。
しかしながら、これら潤滑剤が、溶融金属に接触すると、潤滑剤が溶融金属と反応し多量のガスが発生し、残留した潤滑剤と合わせて混合して、ダイカスト製品の品質低下や、飛散する潤滑剤物質による職場環境の悪化等の問題を引き起こすことがある。このため、潤滑剤を使用することなく又はその使用量を低減しつつ、安定した射出性能を具備できるプランジャーチップへの要求が高まっている。
【０００３】
そこで、プランジャーチップの外周に炭素繊維強化複合材料からなる筒状の摺動スリーブを嵌めて、プランジャースリーブ内面との摺動性を高めたプランジャーチップもある(例えば、特許文献１参照)。
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−９４６４８号公報(全文)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プランジャースリーブの外周に摺動スリーブを設けることにより、プランジャースリーブ内面との摺動性は向上するが、溶湯金属の加圧注入の際に、プランジャースリーブと摺動スリーブとの間のシール性が低下し、プランジャースリーブと摺動スリーブとの間にバリ状の溶湯金属が侵入して、これらの表面を損傷してしまうことがある。
これら損傷は、耐用寿命の低下に繋がる。
【０００６】
本発明の目的は、摺動性及びシール性にすぐれるダイカストマシン用プランジャーチップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のダイカストマシン用プランジャーチップは、
プランジャースリーブ内を摺動し、溶湯金属を金型に押し出すチップ本体を具えるダイカストマシン用プランジャーチップにおいて、
チップ本体は、プランジャースリーブ挿入側の先端周面に溶湯の侵入を防ぐシールリングと、該シールリングよりも基端側に高潤滑性を有する摺動スリーブと、を具える。
【発明の効果】
【０００８】
プランジャーチップのチップ本体に配備されたシールリングによって、すぐれたシール性を具備しつつ、摺動スリーブの固体潤滑作用によって、摺動性を高めることができる。これにより、潤滑剤を不要又は使用量を大幅に削減できる。また、金属溶湯の侵入がないため、構成材料に金属溶湯を原因とする損傷は低減されるので、耐用寿命を大きく向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
ダイカストマシンに溶湯金属を供給する射出機構は、図１に示すように、溶湯を収容する円筒状プランジャースリーブ(60)と、該プランジャースリーブ(60)内で摺動する円柱状のプランジャーチップ(10)から構成される。
プランジャーチップ(10)は、先端が閉塞した外形円形のチップ本体(20)と、チップ本体(20)の先端側に嵌められたシールリング(30)、シールリング(30)よりも基端側に嵌められた摺動スリーブ(40)から構成される。
【００１０】
＜チップ本体(20)＞
チップ本体(20)は、先端が閉塞した中空の円柱体であり、基端側に摺動スリーブ(40)の脱落を防ぐ押え筒(22)がネジ(23)止めされている。
チップ本体(20)の先端外周面には、シールリング(30)の嵌まる条溝(24)が一周に亘って切られている。また、条溝(24)よりも後方側には、摺動スリーブ(40)が嵌まる軸方向(長手方向)に幅の広い凹溝(26)が一周に亘って形成されている。凹溝(26)の基端側側面は、押え筒(22)の先端面により形成される。
チップ本体(20)の先端は、図１に示すように、縮径したヘッド部(21)が形成されており、プランジャーチップ(10)のプランジャースリーブ(60)への侵入を容易にしている。
なお、図１に示す実施例では、プランジャーチップ(10)の内部を中空に形成しているが、中実に形成してもよい。
【００１１】
条溝(24)の軸方向の幅は、１０〜３０ｍｍ、深さは、５〜１５ｍｍ程度が望ましく、凹溝(26)の軸方向の幅は、チップ摺動部全長(図１中Ｘで示す)に対して５０〜８０％、深さは、５〜１０ｍｍ程度が望ましい。条溝(24)と凹溝(26)は、５〜１０ｍｍ離して形成することが望ましい。
なお、条溝(24)は、図１に示すように、基端側に向けて深さが浅くなるテーパ部(25)を形成することが望ましい。テーパ部(25)を設けることにより、条溝(24)に嵌められたシールリング(30)がプランジャースリーブ(60)の内面を摺動する際に、プランジャースリーブ(60)の内面との摩擦によって、シールリング(30)が外側に張り出す力を受けるため、シールリング(30)のシール性を高めることができる。
【００１２】
チップ本体(20)は、高温工具鋼(ＳＫＤ−６１)やベリリウム銅(Ｂｅ−Ｃｕ)等の耐摩耗性にすぐれ、冷却性能の高い材料から作製することができる。
【００１３】
チップ本体(20)の基端側には、プランジャーチップ(10)をプランジャースリーブ(60)内で往復移動させるロッド(図示せず)に接続可能に構成される。
【００１４】
＜シールリング(30)＞
シールリング(30)は、後述する摺動スリーブ(40)への金属溶湯の侵入を阻止するものであり、上記チップ本体(20)の先端の条溝(24)に嵌まるよう環状に形成される。シールリング(30)は、内径が、条溝(24)の外径と同じとすることが望ましい。また、外径は、チップ本体(20)の最大径よりも０.０５ｍｍ以上大きくして、チップ本体(20)との間に段差を設けることが望ましい。シールリング(30)の軸方向の幅は、条溝(24)の幅と同じとすることが望ましい。
【００１５】
シールリング(30)は、条溝(24)に嵌めるために円周方向に複数、例えば、２つの部材に分割して作製することが望ましい。シールリング(30)を分割する分割線(32)は、図１に示すように、軸方向に傾斜させるると、摺動の際にプランジャースリーブ(60)の内面との摩擦によって、分割線(32)が閉じられる方向に力を受けるため、金属溶湯が、シールリング(30)を越えて後方側に移動することを阻止でき、シール性を高めることができる。また、シールリング(30)のシール性が低下した場合には、プランジャースリーブ(60)からプランジャーチップ(10)を取り出して、交換できる利点がある。
【００１６】
シールリング(30)は、上記の如く、条溝(24)の基端側にテーパ部(25)を設けた場合、テーパ部(25)に対応して、図１に示すように、内径が基端側に向けて拡大するテーパ部(34)を形成することが望ましい。テーパ部(34)をシールリング(30)に設けることにより、条溝(24)に嵌められたシールリング(30)がプランジャースリーブ(60)の内面を摺動する際に、プランジャースリーブ(60)の内面との摩擦によって、シールリング(30)が外側に張り出す力を受けるため、シールリング(30)のシール性を高めることができる。
【００１７】
シールリング(30)は、安定したシール性を発揮するために、プランジャースリーブ(60)との摺動特性、硬度、強度、及び、熱膨張率に基づいて適当な材料が選定される。これらの材料として、例えば、黒鉛系材料、炭素繊維強化複合材料(ＣＣコンポジット)、セラミックス系素材、耐熱樹脂を例示できる。
シールリング(30)は、シール性及び耐久性を高めるために、後述する摺動スリーブ(40)よりも硬度の高い材料を用いることが望ましい。
黒鉛系材料は、すぐれた摺動性能を有する材料であり、例えば、黒鉛や黒鉛複合材を例示できる。
炭素繊維強化複合材(ＣＣコンポジット)は、炭素繊維と炭素マトリックスとの複合材であり、すぐれた摺動性能を有する。
セラミック系素材は、高剛性、高硬度のセラミックス材料から選択することができ、耐摩耗性の面からピッカース硬度が１２００ｋｇ／ｍｍ2以上の材料を使用することが望ましい。その種材料として、サイアロン等の窒化ケイ素や、炭化ケイ素を例示できる。
シールリング(30)に熱膨張率の高い材料を用いると、金属溶湯に接したシールリング(30)が熱膨張して、シール性を高めることができる。それゆえ、チップ本体(20)よりも１.３倍以上高い熱膨張率を有する材料を用いることが望ましい。その種材料として、ポリイミド樹脂(商品名セラゾール(商標)として市販されている)等の耐熱樹脂を例示できる。ポリイミド樹脂の熱膨張率は、チップ本体(20)に用いられるＳＫＤ材の約２倍である。
【００１８】
＜摺動スリーブ(40)＞
摺動スリーブ(40)は、チップ本体(20)の凹溝(26)に嵌められる円筒体であって、プランジャーチップ(10)をプランジャースリーブ(60)内で滑らかに摺動させることができるように、高い潤滑性を具備する材料から作製される。
【００１９】
摺動スリーブ(40)は、外径がチップ本体(20)の最大外径よりも０.０５ｍｍ以上大きく形成し、内径がチップ本体(20)の凹溝(26)とほぼ同じに形成することが望ましい。
摺動スリーブ(40)は、プランジャースリーブ(60)に対してすぐれた潤滑性能を発揮する材料から選定される。その種材料として、黒鉛、炭素繊維強化複合材、黒鉛複合材を例示できる。これら材料のすぐれた固体潤滑作用によって、プランジャーチップ(10)は、プランジャースリーブ(60)内を滑らかに摺動することができる。
【００２０】
摺動スリーブ(40)は、チップ本体(20)の凹溝(26)に嵌めることができる。凹溝(26)に摺動スリーブ(40)を嵌めた後、押え筒(22)をチップ本体(20)に嵌めてネジ(23)止めし、凹溝(26)から摺動スリーブ(40)が脱落しないようしている。
なお、図１に示すシールリング(30)の如く、複数に分割して凹溝(26)に嵌めることもできる。分割構造とすると、摺動スリーブ(40)の摺動性が低下したときに、プランジャースリーブ(60)からプランジャーチップ(10)を取り出して交換できる利点がある。なお、この場合、押え筒(22)は不要であり、押え筒(22)はチップ本体(20)と一体に構成することができる。
【実施例】
【００２１】
ＳＫＤ−６１製のプランジャースリーブ内で、プランジャーチップを摺動させて、金型(図示せず)にアルミ合金溶湯(ＡＤＣ１２)を圧入し、ダイカスト製品を製造し、製品品質とプランジャーチップの耐用回数を比較した。
プランジャーチップは、以下の表１に示す発明例と比較例１及び比較例２を準備した。      
【００２２】
【表１】
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【００２３】
上記プランジャーチップを用いて、射出圧力５０〜８０ＭＰａでアルミ合金溶湯(ＡＤＣ１２)を金型に注入した。
なお、比較例２の潤滑剤は、１ショット毎にプランジャースリーブ内面に噴射した。
【００２４】
＜製品品質＞
比較例２は、作製されたダイカスト製品に、黒鉛系油性潤滑剤による製品の劣化が見られたが、発明例及び比較例１では、作製されたダイカスト製品に何ら品質的な問題はなかった。
＜耐用回数＞
発明例及び比較例２は、１０００ショット以上の耐用回数を呈した。特に、発明例は、シールリングの熱膨張によるシール性能の向上によって、すぐれた耐用回数を呈した。一方、比較例１は、１０ショットで摺動スリーブとプランジャースリーブとの間に溶湯金属が侵入し、プランジャースリーブの表面に凝固した金属による損傷が見られた。
【００２５】
上記結果からわかるように、発明例は、摺動スリーブによるすぐれた摺動性を具備しつつ、シールリングを設けたことにより、潤滑剤を使用しなくても、すぐれたシール性能を発揮できる。また、潤滑剤を使用していないので、作製されたダイカスト製品に潤滑剤の燃焼ガス及び残留潤滑剤が混入することもなく、すぐれた品質のダイカスト製品を作製できる。
【００２６】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００２７】
なお、摺動性及びシール性を向上させるために、潤滑剤をプランジャースリーブ(60)の内面に噴射してもよいが、従来よりも可及的に少ない量の使用で済ますことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、シールリング及び摺動スリーブを具えたことにより、すぐれたシール性と摺動性を具えるため耐用寿命が長く、安定したダイカスト製品を作製できるダイカスト用プランジャーチップとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のプランジャーチップの一部断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
(10)  プランジャーチップ
(20)  チップ本体
(24)  条溝
(25)  テーパ部
(26)  凹溝
(30)  シールリング
(32)  分割線
(34)  テーパ部
(40)  摺動スリーブ
【図１】
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