(57)【要約】【課題】潤滑剤の燃焼ガスの巻き込みによる鋳造欠陥を効果的に抑制する。【解決手段】金型キャビティー３内を真空減圧する真空タンク１３及び真空ポンプ１４と、溶湯を注湯するための給湯口５が設けられた射出スリーブ６と、射出スリーブ６内の溶湯を押圧して金型キャビティー３に射出させるプランジャーチップ８と、を備える真空ダイカスト装置において、射出スリーブ６への潤滑剤の滴下からプランジャーチップ８が給湯口５を塞ぐまでの間、金型キャビティー３の側から給湯口５に向けて圧縮空気を流して、潤滑剤の燃焼により発生した燃焼ガスの掃気を行うようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型キャビティー内を真空減圧する減圧手段と、溶湯を注湯するための給湯口が設けられた射出スリーブと、前記射出スリーブ内の溶湯を押圧して前記金型キャビティーに射出させるプランジャーチップと、を備える真空ダイカスト装置において、
前記金型キャビティーの側から前記給湯口に向けて圧縮ガスを流して掃気する掃気手段を備える
ことを特徴とする真空ダイカスト装置。
【請求項２】
前記掃気手段は、前記射出スリーブ内に潤滑剤を滴下した時点から前記給湯口が前記プランジャーチップにより塞がれる時点まで稼動される
請求項１に記載の真空ダイカスト装置。
【請求項３】
前記減圧手段及び前記掃気手段の何れの手段を前記金型キャビティーに接続するかを切り換える切換手段を備える
請求項１又は２に記載の真空ダイカスト装置。
【請求項４】
給湯口より射出スリーブ内に給湯された溶湯をプランジャーチップで押圧して真空減圧された金型キャビティー内に射出することで鋳造を行う真空ダイカスト方法であって、
前記射出スリーブ内に潤滑剤を滴下する工程と、
前記潤滑剤を滴下した前記射出スリーブの前記給湯口に向けて前記金型キャビティーの側から圧縮ガスを流して掃気を行う工程と、
前記掃気の完了後に前記金型キャビティーの真空減圧を行う工程と、
を備えることを特徴とする真空ダイカスト方法。
【請求項５】
前記掃気は、前記潤滑剤を滴下した時点より開始され、前記給湯口が前記プランジャーチップにより塞がれる時点まで継続される
請求項４に記載の真空ダイカスト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯口より射出スリーブ内に給湯された溶湯をプランジャーチップで押圧して真空減圧された金型キャビティー内に射出することで鋳造を行う真空ダイカスト装置及び真空ダイカスト方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型鋳造法のひとつとして、金型に溶融した金属を圧入することにより、高い寸法精度の鋳物を短時間で製造可能なダイカスト法が知られている。ダイカスト法では、高速で溶湯を金型に圧入することに起因する空気の巻き込みや金型隅部への不充填による不良が発生することがある。そこで、金型キャビティーに存在する空気を真空タンクで吸引することで金型内を真空状態に減圧した状態で、溶融した金属を射出充填する真空ダイカスト法が提案されている。真空ダイカスト法では、抵抗が少ないために溶湯の流動性が向上し、湯回りが改善される。またガス（空気）を吸い出してしまうため、ガスの巻き込みによる巣と呼ばれる鋳造欠陥の発生の抑制にも効果がある。
【０００３】
そして従来、真空ダイカスト装置として、特許文献１に記載のものが提案されている。特許文献１に記載の装置では、射出スリーブへの溶湯の給湯を開始してからプランジャーチップが給湯口を塞ぐまでは、金型キャビティーを大気開放するようにしている。そしてプランジャーチップが給湯口を塞いだ時点で金型キャビティーの真空減圧により強制排気を開始する。真空減圧は、金型キャビティーの溶湯の充填が完了する直前まで行われ、その後は、金型キャビティーを大気開放して排気を行うようにしている。
【０００４】
図５は、こうしたガス抜きを行うための真空ダイカスト装置を示している。真空ダイカスト装置は、後端に給湯口５０が設けられるとともに、金型５１に形成された金型キャビティー５２に前端が連結された射出スリーブ５３を備えている。また、射出スリーブ５３の内部には、給湯口５０より給湯された溶湯を金型キャビティー５２に向って押し出すためのプランジャーチップ５４が進退可能に配設されている。
【０００５】
一方、金型キャビティー５２には、ガス抜き部５５が接続されている。そしてそのガス抜き部５５には、大気系回路と真空排気系の回路とが接続されている。真空排気系の回路には、電磁弁５６を介して真空タンク５７及び真空ポンプ５８が設けられている。また大気系の回路には、電磁弁５９が設けられ、その末端は大気開放されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−１３２７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ダイカスト装置の多くでは、射出スリーブ５３内でのプランジャーチップ５４の動きを良くするために、溶湯の給湯に先立って給湯口５０から射出スリーブ５３内に潤滑剤を滴下するようにしている。ところが、潤滑剤を射出スリーブ５３に滴下すると、射出スリーブ５３の熱で潤滑剤が燃焼し、その燃焼ガスが金型キャビティー５２内に侵入するようになる。そして溶湯の射出スピードが高いと、侵入した潤滑剤の燃焼ガスが排出しきる前に金型キャビティー５２に溶湯が射出されてしまい、潤滑剤の燃焼ガスの巻き込みによる鋳造欠陥が発生することがある。これに対して、上記従来の真空ダイカスト装置のように、金型キャビティーの真空減圧を行っても、プランジャーチップ５４が給湯口５０を塞いでから数秒程度の短い時間で金型キャビティー５２への溶湯の射出が開始されるため、燃焼ガスを排出し切ることができず、ガスの巻き込みによる鋳造欠陥が発生してしまう。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、潤滑剤の燃焼ガスの巻き込みによる鋳造欠陥を効果的に抑制することのできる真空ダイカスト装置及び真空ダイカスト方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、金型キャビティー内を真空減圧する減圧手段と、溶湯を注湯するための給湯口が設けられた射出スリーブと、射出スリーブ内の溶湯を押圧して金型キャビティーに射出させるプランジャーチップと、を備える真空ダイカスト装置をその前提とするものとなっている。そして上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、金型キャビティーの側から給湯口に向けて圧縮ガスを流して掃気する掃気手段を備えるようにしている。
【００１０】
上記構成では、プランジャーチップの動きを良くするために射出スリーブに潤滑剤を滴下すると、射出スリーブの熱で潤滑剤が燃焼して燃焼ガスが発生する。上記構成では、こうした燃焼ガスの発生時に、掃気手段によって、金型キャビティーの側から給湯口に向けて圧縮ガスを流して掃気させることが可能となっている。こうして金型キャビティーの側から給湯口に向けての掃気を行えば、射出スリーブにて発生した潤滑剤の燃焼ガスは、給湯口から排出されるようになり、金型キャビティーへの燃焼ガスの侵入を防止することができるようになる。したがって上記構成によれば、潤滑剤の燃焼ガスの巻き込みによる鋳造欠陥を効果的に抑制することができるようになる。
【００１１】
なお、請求項２によるように、射出スリーブ内に潤滑剤を滴下した時点から給湯口がプランジャーチップにより塞がれる時点まで掃気手段を稼動させるようにすれば、潤滑剤の燃焼ガスの金型キャビティー内への侵入防止をより確実とすることができるようになる。
【００１２】
また請求項３によるように、減圧手段及び掃気手段の何れの手段を金型キャビティーに接続するかを切り換える切換手段を備えるようにすれば、切換手段の操作のみで、掃気と真空減圧との切り換えを容易に行うことができるようになる。
【００１３】
一方、上記課題を解決するため、給湯口より射出スリーブ内に給湯された溶湯をプランジャーチップで押圧して真空減圧された金型キャビティー内に射出することで鋳造を行う真空ダイカスト方法としての請求項４に記載の発明は、射出スリーブ内に潤滑剤を滴下する工程と、潤滑剤を滴下した射出スリーブの給湯口に向けて金型キャビティーの側から圧縮ガスを流して掃気を行う工程と、掃気の完了後に金型キャビティーの真空減圧を行う工程と、を備えるようにしている。
【００１４】
上記方法では、射出スリーブ内への潤滑剤の滴下後、金型キャビティーの側から給湯口に向けて圧縮ガスを流しての掃気が行われるようになる。そしてその掃気の完了後に、金型キャビティーの真空減圧が行われるようになる。プランジャーチップの動きを良くするために射出スリーブに潤滑剤を滴下すると、射出スリーブの熱で潤滑剤が燃焼し、燃焼ガスが発生するようになる。その際、上記方法では、そうした燃焼ガスの発生時に、金型キャビティーの側から給湯口に向けてガスを流して掃気がなされるようになる。こうした掃気を行えば、射出スリーブにて発生した潤滑剤の燃焼ガスは、給湯口から排出されるようになり、金型キャビティー内への燃焼ガスの侵入を防止することができるようになる。したがって上記方法によれば、潤滑剤の燃焼ガスの巻き込みによる鋳造欠陥を効果的に抑制することができるようになる。
【００１５】
なお、請求項５によるように、潤滑剤を滴下した時点より開始し、給湯口がプランジャーチップにより塞がれる時点まで継続するように掃気を行えば、潤滑剤の燃焼ガスの金型キャビティー内への侵入防止をより確実とすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態についてその真空ダイカスト装置の構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施形態の真空ダイカスト装置の潤滑剤滴下時の状態を示す図。
【図３】同実施形態の真空ダイカスト装置の溶湯給湯時の状態を示す図。
【図４】同実施形態の真空ダイカスト装置の給湯口閉塞後の状態を示す図。
【図５】従来の真空ダイカスト装置の構成を模式的に示す略図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の真空ダイカスト装置及び真空ダイカスト方法を具体化した一実施形態を、図１〜図４を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態の真空ダイカスト装置及び方法は、アルミ製のシリンダーブロックの鋳造を行うための装置及び方法として、本発明を具体化したものとなっている。
【００１８】
図１は、本実施の形態の真空ダイカスト装置の全体構成を示している。同図に示すように、この真空ダイカスト装置は、固定型１及び可動型２の２つの金型を備えている。そしてそれら２つの金型を閉じることで、溶湯が充填される金型キャビティー３が形成されるようになっている。なお、可動型２には、鋳造されたアルミ製シリンダーブロックを離型するための押し出しピン４が設置されている。
【００１９】
金型キャビティー３には、溶湯を注湯するための給湯口５がその後端側（図中左側）に形成された射出スリーブ６が接続されている。射出スリーブ６には、棒状のプランジャー７の先端に固定されたプランジャーチップ８が前後方向（図中左右方向）に摺動可能に配設されている。なお、プランジャー７の近傍には、同プランジャー７の変位（ストローク）を検出する変位センサー９が設置されている。
【００２０】
また金型キャビティー３は、減圧バルブ１０を介して三方弁１１に接続されている。なお、この真空ダイカスト装置では、金型キャビティー３は、上記押し出しピン４を通す穴を介しても三方弁１１に接続されるようになっている。
【００２１】
三方弁１１には、圧縮空気配管１２に接続された加圧系が接続されている。この圧縮空気配管１２は、真空ダイカスト装置の設置された施設に設置され、施設の各部に圧縮空気を搬送する配管となっている。加えて三方弁１１には、負圧が貯蔵される真空タンク１３及びその真空タンク１３を減圧する真空ポンプ１４の設けられた減圧系が接続されてもいる。そして三方弁１１は、加圧系、減圧系のいずれかを金型キャビティー３に選択的に接続するように構成されている。
【００２２】
こうした真空ダイカスト装置の三方弁１１は、電子制御ユニット１５により制御されている。電子制御ユニット１５は、三方弁１１の制御に係る演算処理を実施する中央演算処理装置、制御用のプログラムやデータの記憶された読込専用メモリー、及び中央演算処理装置の演算結果やセンサーの検出結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリーを備えている。また電子制御ユニット１５には、外部からの信号を受信する入力ポートが設けられており、その入力ポートには、上記変位センサー９の検出信号が入力されている。
【００２３】
以下、こうした真空ダイカスト装置でのアルミ製シリンダーブロックの鋳造手順を、図２〜図４を参照して説明する。
アルミ製シリンダーブロックの鋳造に際しては、まず固定型１及び可動型２が真空ダイカスト装置にセットされる。そしてそれらの金型の余熱が行われる。
【００２４】
余熱が完了すると、固定型１及び可動型２のキャビティー部に水溶性の離型剤が塗布され、その後、圧縮空気を型表面に吹き付けて残留した水分が除去される。こうして鋳造の準備が完了すると、固定型１及び可動型２が閉じられる。
【００２５】
金型が閉じられると、図示しない自動滴下装置により、給湯口５を通して射出スリーブ６内に潤滑剤が滴下される。このとき滴下される潤滑剤には、黒鉛系の油性潤滑剤が使用される。潤滑剤が滴下されると、射出スリーブ６の熱で潤滑剤が燃焼し、燃焼ガスが発生するようになる。
【００２６】
このとき、電子制御ユニット１５は、金型キャビティー３を加圧系に接続するように三方弁１１を制御する。金型キャビティー３に加圧系が接続されると、図２に示すように、金型キャビティー３の側から射出スリーブ６の給湯口５に向けて圧縮空気が流れるようになり、これにより、金型キャビティー３内、及び射出スリーブ６内の掃気が行われるようになる。そのため、潤滑剤の燃焼により発生した燃焼ガスは、給湯口５より外部に排出されるようになる。
【００２７】
潤滑剤の滴下が完了すると、図３に示すように、溶湯の注湯が開始される。注湯中も、金型キャビティー３の側から射出スリーブ６の給湯口５に向けて圧縮空気を流しての金型キャビティー３内及び射出スリーブ６内の掃気は継続される。
【００２８】
注湯が終了し、プランジャーチップ８が給湯口５を完全に塞ぐ位置まで前進したことを変位センサー９の検出結果から確認すると、電子制御ユニット１５は、加圧系との接続を解除して、金型キャビティー３を減圧系に接続するように三方弁１１を制御する。金型キャビティー３が減圧系に接続されると、図３に示すように、金型キャビティー３内や射出スリーブ６内から空気が排出され、減圧が開始されるようになる。
【００２９】
減圧が開始されると、プランジャーチップ８が高速で前進されるようになり、これにより金型キャビティー３内に溶湯が射出されるようになる。そして溶湯の一部が減圧バルブ１０に達した時点で、減圧バルブ１０が閉じられる。
【００３０】
その後、金型キャビティー３に充填された溶湯の凝固が完了するのを待ち、凝固が完了されると、金型が開かれて、アルミ製シリンダーブロックが取り出される。
ちなみに、発明者らの行った試験の結果によれば、掃気を行わずに鋳造を行ったときには、潤滑剤の燃焼ガスの巻き込みにより、最大でΦ２ｍｍ程度の系の鋳造欠陥（巣）がシリンダーボアに発生したものの、掃気を行った場合には、鋳造欠陥の径をΦ０．５ｍｍ以下に留めることができることが確認されている。
【００３１】
なお、以上の本実施の形態では、真空タンク１３及び真空ポンプ１４を備える減圧系により上記減圧手段が構成されている。また圧縮空気配管１２に接続された加圧系により掃気手段が構成されている。また三方弁１１が上記切換手段に相当する構成となっている。
【００３２】
以上説明した本実施の形態の真空ダイカスト装置及び真空ダイカスト方法によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態の真空ダイカスト装置は、金型キャビティー３内を真空減圧する減圧系と、溶湯を注湯するための給湯口５が設けられた射出スリーブ６と、射出スリーブ６内の溶湯を押圧して金型キャビティー３に射出させるプランジャーチップ８とを備えている。そして本実施の形態の真空ダイカスト装置は、圧縮空気を供給する圧縮空気配管１２を備え、その圧縮空気を金型キャビティー３の側から給湯口５に向けて流して、金型キャビティー３内及び射出スリーブ６内の掃気を行うようにしている。こうした本実施の形態の真空ダイカスト装置では、プランジャーチップ８の動きを良くするために射出スリーブ６に潤滑剤を滴下すると、射出スリーブ６の熱で潤滑剤が燃焼して燃焼ガスが発生する。このとき本実施の形態の真空ダイカスト装置では、こうした燃焼ガスの発生時に、金型キャビティー３を加圧系に接続することで、金型キャビティー３の側から給湯口５に向けて圧縮ガスを流して掃気させることが可能となっている。こうして金型キャビティー３の側から給湯口５に向けての掃気を行えば、射出スリーブ６にて発生した潤滑剤の燃焼ガスは、給湯口５から排出されるようになり、金型キャビティー３内には侵入しないようになる。したがって本実施の形態によれば、潤滑剤の燃焼ガスの巻き込みによる鋳造欠陥を効果的に抑制することができるようになる。
【００３３】
（２）本実施の形態では、射出スリーブ６内に潤滑剤を滴下した時点から給湯口５がプランジャーチップ８により塞がれる時点まで掃気を行うようにしている。そのため、潤滑剤の燃焼ガスの金型キャビティー３内への侵入防止をより確実とすることができるようになる。
【００３４】
（３）本実施の形態では、減圧系と加圧系の何れの系を金型キャビティー３に接続するかを切り換える三方弁１１を備えるようにしている。そのため、三方弁１１の操作のみで、掃気と真空減圧との切り換えを容易に行うことができるようになる。
【００３５】
（４）給湯口５より射出スリーブ６内に給湯された溶湯をプランジャーチップ８で押圧して真空減圧された金型キャビティー３内に射出することで鋳造を行う本実施の形態の真空ダイカスト方法では、以下の工程を通じて鋳造を行うようにしている。
・射出スリーブ６内に潤滑剤を滴下する工程。
・潤滑剤を滴下した射出スリーブ６の給湯口５に向けて金型キャビティー３の側から圧縮ガスを流して掃気を行う工程。
・掃気の完了後に金型キャビティー３の真空減圧を行う工程。
【００３６】
こうした本実施の形態の真空ダイカスト方法では、射出スリーブ６内への潤滑剤の滴下後、金型キャビティー３の側から給湯口５に向けて圧縮ガスを流しての掃気が行われるようになる。そしてその掃気の完了後に、金型キャビティー３の真空減圧が行われるようになる。プランジャーチップ８の動きを良くするために射出スリーブ６に潤滑剤を滴下すると、射出スリーブ６の熱で潤滑剤が燃焼し、燃焼ガスが発生するようになる。その際、本実施の形態では、そうした燃焼ガスの発生時に、金型キャビティー３の側から給湯口５に向けて圧縮空気を流して掃気がなされるようになる。こうした掃気を行えば、射出スリーブ６にて発生した潤滑剤の燃焼ガスは、給湯口５から排出されるようになり、燃焼ガスの金型キャビティー３内への侵入が防止されるようになる。したがって本実施の形態の真空ダイカスト方法によれば、潤滑剤の燃焼ガスの巻き込みによる鋳造欠陥を効果的に抑制することができるようになる。
【００３７】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、真空ダイカスト装置の設置された施設に設置された圧縮空気配管１２から掃気用の圧縮空気を得るようにしていたが、そうした設備の無い施設などでは、真空ダイカスト装置に専用の圧縮ポンプを設け、そのポンプから掃気用の圧縮空気を得るようにしても良い。
【００３８】
・上記実施の形態では、圧縮空気により燃焼ガスの掃気を行うようにしていたが、窒素のような空気以外のガスを圧縮したものを用いて掃気を行うようにしても良い。
・上記実施の形態では、三方弁１１により、掃気と真空減圧との切り換えを行うようにしていたが、その切り換えを別の手段により行うようにすることもできる。例えば加圧系と減圧系とにそれぞれ開閉弁を設け、いずれの開閉弁を開くかによって掃気と真空減圧との切り換えを行うも可能である。
【００３９】
・上記実施の形態では、変位センサー９の検出結果に応じて掃気から真空減圧の切り換えを行うようにしていたが、切り換え時期の確認を他の方法で行うようにしても良い。例えば給湯口５を完全に塞ぐ位置までプランジャーチップ８が前進したときに開閉するスイッチを設け、そのスイッチの開閉に応じて掃気から真空減圧の切り換えを行うようにしても、同様のタイミングで掃気から真空減圧への切り換えを行うことが可能である。
【００４０】
・上記実施の形態では、アルミ製シリンダーブロックを鋳造するための真空ダイカスト装置、方法として本発明を具体化した場合を説明したが、本発明の真空ダイカスト装置及び方法は、他の鋳造製品を鋳造するための装置、方法としても具体化することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１…固定型、２…可動型、３…金型キャビティー、４…押し出しピン、５…給湯口、６…射出スリーブ、７…プランジャー、８…プランジャーチップ、９…変位センサー、１０…減圧バルブ、１１…三方弁（切換手段）、１２…圧縮空気配管（掃気手段）、１３…真空タンク（減圧手段）、１４…真空ポンプ（減圧手段）、１５…電子制御ユニット。
【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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