(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイカスト金型用の弁装置（１）であって、ダイカスト金型と繋がっていてダイカスト金型のキャビティへのダクトを遮蔽する少なくとも一つのピストン（３，１７）と、ダクトに通じる開口から内端の圧力方向に延出するボア（１９，２１）と、前記ボア（１９，２１）に挿入された少なくとも一つのブシュ（１８，２０）と、を包含し、前記ボア（１９，２１）内において該ピストン（３，１７）が移動可能に配置されていて、前記ブシュ（１８，２０）が１つの部材で構成され、該ブシュが磨耗した場合に交換できるように前記ボアに取り付けられ、前記圧力方向に対して引っ張ることにより前記ボアの外に取り外し可能であることを特徴とする弁装置。
【請求項２】
耐磨耗性を高めるために、該ブシュ（１８，２１）の材質が前記弁装置（１）の本体の材質より高い耐磨耗性を有することを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
【請求項３】
少なくとも一つのブシュ（１８，２０）が、下記の材質(a)〜(g)より成る群から選択された材質からなることを特徴とする請求項２に記載の弁装置；
(a)  スチール  Ｘ３８  ＣｒＭｏＶ  ５  １：
(b)  スチール  Ｘ４０  ＣｒＭｏＶ  ５  １：
(c)  スチール  Ｘ２  ＮｉＣｏＭｏ  １８  ９  ５：
(d)  スチール  Ｘ５３  ＣｒＭｎＮｉ  Ｎ  ２１  ９：
(e)  少なくとも１，７００Ｎ／ｍｍ２の引っ張り強さを有する熱間加工高張力スチール：
(f)  セラミック材でライニングした少なくとも１，７００Ｎ／ｍｍ２の引っ張り強さを有する熱間加工高張力スチール：
(g)  スチール  Ｘ３２  ＣｒＭｏＶ  ３  ３。
【請求項４】
該ブシュの表面が、少なくとも内側は、硬化させられたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の弁装置。
【請求項５】
該ブシュの表面が、窒化、侵炭窒化、焼き入れ、焼き入れ及びそれに引き続く焼き戻し、及び人工時効、より成る群から選択された方法により硬化させられたことを特徴とする請求項４に記載の弁装置。
【請求項６】
前記弁装置（１）が通気弁であり、前記ピストンが通気弁の弁ピストンであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の弁装置。
【請求項７】
少なくとも一つのブシュ（１８，２０）がその基材より高い耐磨耗性を有する層（３１，３３）を備え、該層が少なくともブシュの内側とダイカスト金型の接触面に隣接する部分（２２，２７）に存在することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の弁装置。
【請求項８】
少なくとも一つのブシュ（１８，２０）が少なくとも１，７００Ｎ／ｍｍ２の引っ張り強さを有することを特徴とする高張力熱間加工スチールからなることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の弁装置。
【請求項９】
該熱間加工スチールの表面の硬度が少なくとも１，０００ＨＶ２０に相当することを特徴とする請求項８に記載の弁装置。
【請求項１０】
前記層（３１，３３）の硬度が２，２００ＨＶ２０に相当することを特徴とする請求項７に記載の弁装置。
【請求項１１】
前記層が、蒸着、物理蒸着法（ＰＶＤ）、により作られたものであって、ＴｉＮ；ＴｉＣ；ＴｉＣＮ；ＴｉＡｌＣＮ；ＴｉＢＣＮより成る群より選択されたタイプのものであることを特徴とする請求項７又は１０に記載の弁装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の弁装置を包含することを特徴とするダイカスト機。
【請求項１３】
該ブシュ（１８，２０）の耐用年数を延ばすために、少なくとも一つのブシュの内側に潤滑剤を塗布することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の弁装置の操作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１のプリアンブル部に記載のダイカストに関し、特に金属ダイカスト用の弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の弁装置は、例えば本出願人が以前に出願した欧州特許出願第EP−A−０，９３６，００９号によって知られている。ここで、参考のために前記欧州特許出願第EP−A−０，９３６，００９号を本明細書に含めておく。そこに記載された弁は、特に、制御要素、即ちピストンがもはや熱せられた金属と接触しないため、より長い耐用年数を有する通気弁である。
【０００３】
しかしながら、この態様においても、弁のシリンダーと制御ピストンのシリンダーは、従来のバルブの場合と同様に、時々オーバーホールしなければならない。この目的のために、弁ブロック全体をはずし製造業者に戻さなければならない。オーバーホールの結果ボアは大きくなり、新たな表面処理が必要になると共にや寸法を大きくしたピストンを準備する必要がある。そのため、このような処理の後、ユーザーは寸法を大きくしたピストンを保管しなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的の一つは、このような弁の耐用年数を伸ばすことである。
【０００５】
本発明のさらなる目的は、オーバーホールを簡単にすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
述べた目的の少なくとも一つは請求項１で定義した装置により達成される。他の請求項は好ましい態様を定義する。
【０００７】
そして、本発明の弁装置は弁ブロックに挿入されたブシュの中をピストンが動くことに特徴がある。好ましい態様として、ブシュは周囲の弁本体より耐磨耗性の高い材質からなる。そして／又はピストンが動く表面は、少なくとも部分的に、即ち特定の露出した場所に、特に耐磨耗性の高い表面を備えている。このような表面を得る方法それ自身は、この技術分野の当業者によって知られたものである。そして、このような表面は、例えば種々の窒化や硬質の層の物理的蒸着といった様々な方法で得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は実施例により更に詳細に説明される。
【０００９】
図１は、欧州特許出願第EP−A−０，９３６，００９号に記載された弁と類似した弁を示す。本質的な機能部品は通気弁３であり、この通気弁３は、ボア７に移動可能に通されている。通気弁３は、リヤエンド部で空気圧要素（制御ピストン１１）により動作するレバー９に蝶番式に取り付けられている。これにより、空気圧要素１１の活性化（activation）と非活性化（deactivation）によりピストン３が移動し、開口部１３が空いたり閉まったりする。空いた状態では、開口部１３は第2の連絡路１５と繋がっている。開口部１３は、例えばダイカスト金型の通気口と繋がっていて、連絡路１５は出口として使用することができる。
【００１０】
ＥＰ−Ａ−０，９３６，００９の弁と比較して、図２には、この種の弁としては従来型の構造であるものを示す。図２に示す構造では、ピストン３が空気圧要素ではなく制御ピストン１７により動作する。制御ピストン１７が、金型のキャビティと繋がっており、通気弁３と同様な応力（stress）に曝される。
【００１１】
特に、鋳造工程の頻度の高いダイカストの操作では、大変高い応力が生じる（例えば、７００℃、流速：１００ｍ／ｓ、圧力：８５０バール）。そのうえ、弁、特にピストン３と１７は液状の金属と直接接触する。それゆえに、ピストン３、１７及びボア７、１６はそれぞれ相当な磨耗に曝される。
【００１２】
通気弁３、もし存在する場合は制御ピストン１７は比較的簡単にその場で交換できる。本発明によれば、図１に示す態様のように、ブシュ２０はバルブの本体１のボア１９に挿入される。ブシュ２０はスクリュー１４によりボアに固定されるもので、特に耐磨耗性が高く本発明での使用に適した材料からなる。ブシュもその場で交換できるため、長い耐用年数と迅速な点検が可能となる。そのほかに、寸法を大きくしたピストンがもはや必要とされないため、交換ピストン（通気弁３）の保管がユーザーにとってはるかに簡略化される。
【００１３】
同じように、図２の態様によれば、弁の本体１の制御弁１７のボア２１も、付随するスクリュー２３によりボア２１に固定されるブシュ１８を備える。
【００１４】
図３はブシュ２０の拡大図であり、図４はブシュ１８の拡大図である。類推されるように、以下の議論は制御ピストン１７のブシュ１８にもあてはまる。
【００１５】
弁座２４はブシュの前面２２にもうけられている。ブシュ２０は出口の開口部２５と固定用のスクリュー１４を受けるボア２６を備えている。ブシュ１８ではボア２８がこの役割を果たす。
ブシュ１８と２０は適宜に選択される材料からなる。好ましい材料は適当な後処理をした高張力スチール（high-strength steels）であり、特に以下に示すものである（ＤＩＮ（ドイツ工業規格）に従った名称であり、ここにおいて及びここ以降、重量パーセントで表す）
Ｘ３８  ＣｒＭｏＶ  ５  １（平均値：  ０．３６  Ｃ；  １．１  Ｓｉ；  ５．０  Ｃｒ；  １．１  Ｍｏ；  ０．４  Ｖ）、硬化（hardened）して浸炭窒化（carbonitrided）したもの；
Ｘ４０  ＣｒＭｏＶ  ５  １（平均値：  ０．４  Ｃ；  １．０  Ｓｉ；  ５．２  Ｃｒ；  １．３  Ｍｏ；  １．０  Ｖ）、硬化（hardened）して浸炭窒化（carbonitrided）したもの；
Ｘ２  ＮｉＣｏＭｏ  １８  ９  ５（平均値：  ０．０３  Ｃ；  ５．３  Ｍｏ；  １８．５  Ｎｉ；  ９．０  Ｃｏ；  ０．６  Ｔｉ；  ０．１  Ａｌ）、人工時効（artificially aged）させ、窒化珪素、つまり化学元素シリコンの窒化物でライニングしたもの；
Ｘ５３  ＣｒＭｎＮｉ  Ｎ  ２１  ９（平均値：  ０．４８〜０．５８  Ｃ；  ０．２５  Ｓｉ；  ８．０〜１０．０  Ｍｎ；  ２０．０〜２２．０  Ｃｒ；  ３．２５〜４．５０  Ｎｉ；  ０．３５〜０．５  Ｎ）、硬化（hardened）してＴｅｎｉｆｅｒ特別法で窒化したもの；
熱間加工スチール（hot-work steels、高応力に適し、高温で取り扱われるタイプのスチール）、セラミック材でライニングしたもの。特に、約１，７００Ｎ／ｍｍ２の引っ張り強さを有するもの。
窒化とは窒素を含有する硬質の表面をつくることであり、浸炭窒化とは窒化の一つの変種である。特殊な塩浴で実施するものはＴｅｎｉｆｅｒ法として知られている（デグッサ社，ドイツ国）。硬化（hardening）、焼入れ(quenching)、及び、焼き戻し(tempering)は、いずれもそれ自身ではスチールの特性を変える方法として公知である。一定の時間、一定の温度におく人工時効法によれば、焼き入れを行うことなく所望の強度を得ることができる。
【００１６】
好ましい態様では弁座２４もそれに隣接する場所も特に抵抗力の高い表面又は層３１、３３を備えている（図３と４参照、よりはっきりとさせるため、層は厚さを強調して示されている）。このような層は例えばＰＶＤ法により得られる。
層がブシュへの開口部から約４〜５ミリ広がっているのが好ましい。
【００１７】
場合によっては、ブシュの内側の表面の全体またはブシュ全体がそのような表面層を有していてもよい。
【００１８】
このような層および層の製造方法は、それ自身では公知である。
【００１９】
ブシュ１８と２０の特に好まれる態様は以下の通りである。
−  材質：  Ｘ３２  ＣｒＭｏ  Ｖ  ３  ３、（０．２８〜０．３５  Ｃ；  ０．１〜０．４  Ｓｉ；  ０．１５〜０．４５  Ｍｎ；  ２．７〜３．２  Ｃｒ；２．６〜３．０  Ｍｏ；  ０．４〜０．７  Ｖ）
−  処理：硬化（hardened）及び焼き戻し(tempered)
−  基本硬度：  ４８〜５０  ＨＲｃ
−  表面：  侵炭窒化；高い強度を持つ部位３１（ブシュ２０）及び３３（ブシュ１８）を含む表面２２（ブシュ２０）及び２７（ブシュ１８）はＰＶＤコートされている。この表面２２及び表面２７は、金型の接触面に隣接する効果的な部分に位置することが好ましい。
−  耐熱性：  ６２０℃まで
0004989829.tif 000002
このブシュは無孔性（non-porous）で、厚みが約８マイクロミリで、主にγ’−窒化物からなる閉じたFe4N接合層(closed Fe4N bonding layer)に特徴がある。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、弁装置１、特にダイカスト金型の通気弁において、ピストン３、１７のボア１９、２１の少なくとも一つはピストンの運動表面となるブシュ２０、１８を備えている。ブシュの耐磨耗性は、弁装置の本体の基材より高いことが望ましく、ブシュは交換が可能である。ブシュの材質と表面の特性が目的に従い選択、調整できるために、前者の特性により装置の耐用年数が長くなる。後者の特性により、磨耗した場合特にピストン３、１７の実際のボア７、１６を広げることなく運動表面を交換することが可能となる。
【００２１】
ブシュの実施例のさらなる特徴や利点は以下の通りである。
−  大変硬質な表面
−  鋳造材料による弱い湿潤性
−  良好な摩擦特性、それによるピストンの磨耗の減少
−  温度ショックに対する抵抗性の向上
−  良好な研磨の可能性
−  大変高い耐磨耗性
−  大変長い耐用年数
−  ブシュ上でアルミニウムの剥がれる危険が減少
−  製造の際の大変小さな公差の遵守
前述の説明から、請求項で定義された発明の範囲を離れることなく変更をするとは当業者にとって可能である。
【００２２】
例えば、以下のことが可能である。
−  ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＣＮやＴｉＡｌＮのような、他のＰＶＤ層；
−  少なくとも１，０００ＨＶ２０、好ましくは少なくとも１，１００ＨＶ２０の表面硬度を有する熱間加工スチールからなるブシュ（１８，２０）；
−  内側のダイカスト金型への開口部で耐磨耗性のあるコーティングを少なくとも部分的に備えたブシュ、それによりコーティングの場所で少なくとも２，２００ＨＶ２０、好ましくは２，４００ＨＶ２０の表面硬度を実現することができる；
−  ブシュの内側に、例えば油で懸濁したグラファイトなどの潤滑油を塗ることによりブシュ１８と２０の耐用年数を延ばす。
用語解説
ＨＲｃ：ロックウエル硬さ、スケールＣ；（ＤＩＮ  ＥＮ  １０１０９参照）
ＨＶ２０：ビッカース硬さ、ポンドで示されたテスト圧力で測定；代表的な測定時間は２５秒、ＤＩＮ５０１３３参照
ＰＶＤ：物理蒸着
【図面の簡単な説明】
【図１】弁の断面を示す図
【図２】第２の弁の断面を示す図
【図３】弁ピストンのブシュの断面を示す図
【図４】第２の弁の制御ピストンのブシュの断面を示す図
【符号の説明】
１  弁装置
３  通気弁
１９，２１  ボア
１８、２０  ブシュ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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