(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを設けた金型と，上記キャビティにランナを介して通ずるスリーブと，該スリーブ内において進退可能に配設されたプランジャとを有するダイカスト装置を用いて鋳造を行う方法において，
上記スリーブ内に金属溶湯を注入する前に，上記ランナ又はスリーブ内に，多数の貫通穴を有する球形状の網目構造体を配設し，その後，上記スリーブ内に金属溶湯を注入して，上記プランジャにより加圧することにより，上記網目構造体を介して上記金属溶湯を上記キャビティ内に充填するに当たり，
上記網目構造体としては，線径０．５〜１．６ｍｍの線材を編むことにより上記貫通穴を形成してなり，該貫通穴は，１インチ長さにおける数が３〜１８メッシュ，空隙率が３８％以上であるものを用いることを特徴とするダイカスト鋳造方法。
【請求項２】
請求項１において，上記線材は，鉄合金よりなる鉄線あるいはアルミニウム合金よりなるアルミニウム合金線であることを特徴とするダイカスト鋳造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において，上記網目構造体の外径寸法は，上記スリーブ又はランナにおける網目構造体設置位置の内径寸法よりも大きいことを特徴とするダイカスト鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，ダイカスト鋳造方法，特にその品質を向上する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
寸法精度に優れた鋳造方法の一つとして，従来よりダイカスト鋳造方法が広く用いられている。ダイカスト鋳造方法は，キャビティを設けた金型と，上記キャビティにランナを介して通ずるスリーブと，該スリーブ内において進退可能に配設されたプランジャとを有するダイカスト装置を用い，スリーブ内に注入した金属溶湯を上記プランジャにより加圧してキャビティ内に充填することにより鋳造品を得る方法である。
【０００３】
しかしながら，従来のダイカスト鋳造品においては，その機械的性質が大きくばらつく場合があった。その一例を図８に示す。同図は，横軸にダイカスト鋳造品の比重を，縦軸にその引張り強さをとったものである。
同図より知られるごとく，このダイカスト鋳造品は，比重にばらつきが出ると共に，そ機械的性質は１５〜３０ｋｇ／ｍｍ2の範囲において大きくばらつく。
【０００４】
この原因は，ダイカスト鋳造装置におけるスリーブ内で凝固した凝固片（破断チル層，粗大初晶Ａｌ）が，鋳造品の内部に混入し，凝固片の界面での強度が著しく低くなることによるものである。また，気泡巣が多数混入することによる強度低下も大きい。
【０００５】
この気泡巣発生の一因としては，プランジャが作動中にスリーブ内の空気を金属溶湯内に巻き込むことが考えられる。この防止手法としては，プランジャの射出速度を制限する方法がとられている。
一方，粗大初晶Ａｌや破断チル層などの凝固片が混在するのを防止するために，スリープ内での凝固の進展を防ぐ改善策が提案されている。
【０００６】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来の改善策には未だ問題がある。
例えば，特開平６−７９４２６号公報には，スリープ材質としてサイアロンなどのセラミックスを採用するものが提案されている。このセラミックススリーブは熱伝導率が低く，注湯時の凝固進行をある程度防止でき，ある程度の効果は認められているが，高価であり，メインテナンスも難しいという欠点がある。
即ち，スリーブ内で凝固を防止するためにスリーブ材質をセラミックに変更すると，約８００万円（１本）と高価であり，寿命も数万ショットしかもたない欠点があった。そして，生産現場で金属溶湯を浮遊させるのは装置コストが多大であり，実用状不可能であった。
【０００７】
そこで，特開平９−１５５５２３号公報に示されるように，安価なスリープ製造方法も考案されたが，スリーブ材質として鉄合金を用いるためにスリーブ内での凝固の進展を防ぐことはできなかった。
また，特開平９−１７４２１９号公報で示されるように，スリーブ外部に電磁誘導コイルを取り付け，金属溶湯を浮遊させる，もしくは電磁攪拌により凝固片を粒状化させる手段が考案されたが，装置コストが膨大になり，実用には至っていない。
【０００８】
また，スリーブ内での気泡巻き込み対策については，上述したごとくプランジャの射出速度を低くする手法が用いられている。しかし，薄肉ダイカスト鋳物が増えるにしたがい，充填速度不足による湯周り不良の多発などの問題が生じている。
【０００９】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，気泡巻き込み及び凝固片の混入を防止することができるダイカスト鋳造方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，キャビティを設けた金型と，上記キャビティにランナを介して通ずるスリーブと，該スリーブ内において進退可能に配設されたプランジャとを有するダイカスト装置を用いて鋳造を行う方法において，
上記スリーブ内に金属溶湯を注入する前に，上記ランナ又はスリーブ内に，多数の貫通穴を有する球形状の網目構造体を配設し，その後，上記スリーブ内に金属溶湯を注入して，上記プランジャにより加圧することにより，上記網目構造体を介して上記金属溶湯を上記キャビティ内に充填するに当たり，
上記網目構造体としては，線径０．５〜１．６ｍｍの線材を編むことにより上記貫通穴を形成してなり，該貫通穴は，１インチ長さにおける数が３〜１８メッシュ，空隙率が３８％以上であるものを用いることを特徴とするダイカスト鋳造方法にある。
【００１１】
本発明において最も注目すべき点は，上記スリーブ内に金属溶湯を注入する前に，上記ランナ又はスリーブ内に，上記網目構造体を配設することである。
この網目構造体は，上記のごとく多数の貫通穴を有する構造体であって，例えば金属，あるいは合成樹脂により構成することができる。また，この網目構造体は，文字通り線材を網目状に編んで構成してもよいし，上記貫通穴を有する一体構造とすることもできる。
【００１２】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明においてダイカスト鋳造を行うに当たっては，スリーブ内に金属溶湯を注入する前に，上記網目構造体をスリーブ内又はランナ内に配設する。そして，その後，上記スリーブ内に金属溶湯を注入して，上記プランジャにより加圧する。これにより，上記網目構造体を介して金属溶湯がキャビティ内に充填される。
【００１３】
ここで，本発明においては，上記網目構造体の存在によって，スリーブ内における気泡の巻き込みとスリーブ内において生じた凝固片の混入とを抑制することができる。
この理由は次のように考えられる。
【００１４】
即ち，スリーブ内で凝固した粗大初晶Ａｌおよび粗大チル層等の凝固片を含んだ溶湯が網目構造体を通過する時に，粗大な凝固片は網目構造体に機械的に捕獲される。そして，プランジャによる加圧が進むにつれ，粗大凝固片は網目構造体表面に堆積し，それ自身もフィルタとしての働きをするようになり，小さく破損した凝固片も捕獲可能となる。それ故，スリーブ内において生じた凝固片は，上記網目構造体より先へは殆ど進入せず，キャビティ内において形成される鋳造品への混入が抑制される。
【００１５】
また，スリーブ又はランナ内に網目構造体を設置することにより，金属溶湯の流れの方向，流速等を変えることができる。そのため，スリープ先端に生じる波打ちを抑制することができ，スリープ内での気泡の巻き込みを防止できるのだと考えられる。
【００１６】
このように，本発明では，上記網目構造体の設置によって，気泡巻き込み及び凝固片の混入を防止することができるダイカスト鋳造方法を提供することができる。
【００１７】
次に，上記網目構造体は，線径０．５〜１．６ｍｍの線材を編むことにより上記貫通穴を形成してなり，該貫通穴は，１インチ長さにおける数が３〜１８メッシュ，空隙率が３８％以上である。
上記線材の線形が０．５ｍｍ未満の場合には，金属溶湯の射出中にその圧力によって網目構造体が破損するおそれがある。一方，１．６ｍｍを超える場合には，金属溶湯の流動抵抗が大きくなりすぎるという問題がある。
【００１８】
また，上記貫通穴の数が３メッシュ未満の場合には，上記網目構造体が十分なフィルター効果を発揮せず，凝固片の捕獲が困難となるという問題がある。一方，１８メッシュを超える網目構造体の作製は，線材の線径を極端に小さくする必要があり，実際の作製が困難であるという問題がある。
また，上記空隙率が３８％未満の場合には，金属溶湯の流動抵抗が大きくなりすぎるという問題がある。
【００１９】
また，請求項２の発明のように，上記線材は，鉄合金よりなる鉄線あるいはアルミニウム合金よりなるアルミニウム合金線であることが好ましい。上記鉄線あるいはアルミニウム合金線は比較的安価でかつ比較的高い強度を有しているので，安価でありかつ強度的に優れた網目構造体を容易に構成することができる。
【００２１】
また，請求項３の発明のように，上記網目構造体の外径寸法は，上記スリーブ又はランナにおける網目構造体設置位置の内径寸法よりも大きいことが好ましい。この場合には，上記網目構造体を上記スリーブ又はランナ内に圧入することにより固定することができ，その設置作業を容易にすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
参考例１
本発明の参考例にかかるダイカスト鋳造方法につき，図１，図２を用いて説明する。
本例においては，図１，図２に示すごとく，縦型のダイカスト装置１を用いて実際に鋳造を行った。この縦型のダイカスト装置１は，同図に示すごとく，キャビティ１０を設けた金型１１，１２と，上記キャビティ１０に通ずるスリーブ１３と，該スリーブ１３内において進退可能に配設されたプランジャ１４とを有する。なお，本例の縦型ダイカスト装置１は，テスト機であって，スリーブ１３の上端部分がランナ部を兼ねた構造となっている。
【００２３】
そして，本例では，図１に示すごとく，スリーブ１３内に金属溶湯８を注入する前に，型開きした状態で，上記スリーブ１３内に，多数の貫通穴を有する網目構造体５を配設した。その後，図２に示すごとく型締めし，上記スリーブ１３内に金属溶湯８を注入して，上記プランジャ１４により加圧することにより，上記網目構造体５を介して上記金属溶湯８を上記キャビティ１０内に充填した。
【００２４】
本例で用いた網目構造体５は，図１，図２に示すごとく，線径１．０ｍｍの鉄線により編んだ半球形状のものを用いた。この網目構造体５は，８メッシュ，空隙率４７％であると共に，その外径Ｄ１はスリーブ１３の内径ｄ１よりも約１０％大きい径にした。
【００２５】
上記スリーブ１３への網目構造体５の設置は，上記のごとく型開き状態において，スリーブ１３の先端から，金属溶湯の流れ方向と反対方向に圧入することにより行った。また，このとき，網目構造体５は，上記半球形状の開口部分がスリーブ３の奥側（図１，図２中の下方）に向くように配置した。
【００２６】
また本例における金属溶湯８はとしては，６６０℃に保持したＡＣ４Ｃ合金を用いた。このアルミ合金は，従来より，粗大初晶Ａｌが上記凝固片として鋳造品内部に混入しやすい特徴を有している。
また，鋳造条件は，射出圧力７２０ｋｇ／ｃｍ2，射出速度１ｍ／ｓとした。
【００２７】
また，本例では，比較のために，従来の方法によっても実際にダイカスト鋳造を行った。具体的には，上記網目構造体５の配設をやめると共に，スリーブ３の周囲を保温材（図示略）により囲って上記と同様の条件でダイカスト鋳造を行った。
【００２８】
そして，本発明の方法によって作製したダイカスト鋳造品（本発明品）と，従来の方法により作製したダイカスト鋳造品（従来品）の断面観察を行った。
その結果，上記網目構造体５を用いて作製した本発明品には凝固片（粗大初晶Ａｌ）の混入が殆ど見られなかった。これに対し，網目構造体５を用いなかった従来のものは，多数の凝固片の混入が確認された。
【００２９】
以上の結果から，上記半球状の網目構造体５は，鋳造品への凝固片の混入防止に大きな効果を発揮することが分かる。
【００３０】
参考例２
本例では，参考例１における網目構造体５の，線径，メッシュ，空隙率を変化させ，線材として鉄線を用いる場合の最適範囲を求めた。
具体的には，表１に示すごとく，１８種類の網目構造体を準備し，これを用いて実施形態例１と同様の条件で実際にダイカスト鋳造を行った。そして，得られた鋳物の断面観察を行った。
結果を表１に示す。○とあるものは，凝固片が殆ど混入していない場合を示す。また，×とあるものは，多数の凝固片が混入していた場合を示す。
【００３１】
【表１】
0003799470.tif 000002
【００３２】
表１より知られるごとく，網目構造体が破損しなかった場合には，すべて優れた品質のダイカスト鋳造品が得られた。一方，網目構造体が破損した場合には，すべて，凝固片が多数混入した品質に劣るダイカスト鋳造品となった。この結果から，網目構造体の健全な存在が鋳造品への凝固片の混入防止に大きな効果を発揮することがあらためて分かった。
【００３３】
また，本例の場合には，線径が０．４５ｍｍの場合には，すべて網目構造体が破損した。一方，０．５ｍｍの場合には網目構造体は破損しなかった。
このことから，少なくとも，鉄線の線径を０．５ｍｍ以上とすることが必要であることが分かった。
【００３４】
実施形態例１
本例においては，図３，図４に示すごとく，横型のダイカスト装置２を用いて実際に鋳造を行った。この縦型のダイカスト装置２は，同図に示すごとく，キャビティ２０を設けた金型２１，２２と，ランナ２５を介してキャビティ２０に通ずるスリーブ２３と，該スリーブ２３内において進退可能に配設されたプランジャ２４とを有する。
【００３５】
そして，本例でも，スリーブ２３内に金属溶湯８を注入する前に，型開きした状態で，上記スリーブ２３内に，多数の貫通穴を有する網目構造体６を配設した。その後，図４に示すごとく型締めし，上記スリーブ２３内に金属溶湯８を注入して，上記プランジャ２４により加圧することにより，上記網目構造体６を介して上記金属溶湯８を上記キャビティ２０内に充填した。
【００３６】
本例で用いた網目構造体６は，図３，図４に示すごとく，線径１．０ｍｍの鉄線により編んだ球形状のものを用いた。この網目構造体５は，８メッシュ，空隙率４７％であると共に，その外径Ｄ２はスリーブ２の内径ｄ２よりも約１０％大きい径にした。
【００３７】
上記スリーブ２３への網目構造体６の設置は，上記のごとく型開き状態において，スリーブ２３の先端から，金属溶湯８の流れ方向と反対方向に圧入することにより行った。
また本例における金属溶湯８はとしては，６４０℃に保持したＡＤＣ１２合金を用いた。このアルミ合金は，破断チル層が上記凝固片として鋳造品の中に混入しやすいという特徴を有するものである。
また，鋳造条件は，射出圧力７２０ｋｇ／ｃｍ2，低速射出速度０．５ｍ／ｓ，高速射出速度１．５ｍ／ｓとした。ここで，低速射出速度と高速射出速度は，プランジャーの高速ストローク１８ｃｍという条件で切り替えた。
【００３８】
また，本例では，比較のために，従来の方法によっても実際にダイカスト鋳造を行った。具体的には，上記網目構造体６の配設をやめ，その他の条件は上記と同様としてダイカスト鋳造を行った。
【００３９】
そして，本発明の方法によって作製したダイカスト鋳造品（本発明品）と，従来の方法により作製したダイカスト鋳造品（従来品）の断面観察を行った。
その結果，網目構造体６を用いなかった従来のものは，多数の凝固片の混入が確認された。一方，上記網目構造体６を用いて作製した本発明品には凝固片の混入の混入が従来のものより大幅に減少した。
【００４０】
この効果を定量的に評価するため，本例では，各鋳造品に含有される凝固片の面積を測定した。
その結果を図５に示す。同図は，横軸に網目構造体６を用いて作製したものを本発明品，網目構造体を用いなかった場合を従来品としてとり，縦軸に凝固片（破断チル層）の面積をとったものである。
【００４１】
同図より知られるごとく，本発明品は，従来品に比べて破断チル層の混入量が１／７にまで減少し，非常に優れた品質となることが分かる。
【００４２】
実施形態例２
本例では，実施形態例１における網目構造体６の，線径，メッシュ，空隙率を変化させ，線材として鉄線を用いる場合の最適範囲を求めた。
具体的には，表２に示すごとく，２０種類の球状の網目構造体を準備し，これを用いて実施形態例１と同様の条件で実際にダイカスト鋳造を行った。そして，得られた鋳物の断面観察を行った。
【００４３】
結果を表２に示す。○とあるものは，凝固片が殆ど混入していない場合を示す。△とあるものは，凝固片の混入はあるが比較的少ない場合を示す。×とあるものは，多数の凝固片が混入していた場合を示す。
【００４４】
【表２】
0003799470.tif 000003
【００４５】
表２より知られるごとく，網目構造体が破損した場合には，すべて，凝固片が多数混入した品質に劣るダイカスト鋳造品となった。また，空隙率が低い場合には，金属溶湯の流動抵抗が大きくなって網目構造体が大きくつぶれる現象が生じ，少しではあるが凝固片の混入が見られた。また，メッシュが小さく空隙率が大きすぎる場合には，貫通穴から凝固片から流出して凝固片の混入が見られた。
【００４６】
以上の結果から，網目構造体の破損を防止するために，鉄線の線形を０．５ｍｍ以上とすること，金属溶湯の流動抵抗を小さくするために空隙率を３８％以上とすること，貫通穴からの凝固片の通り抜けを防止するために，メッシュは３メッシュ以上がよいことがわかる。
【００４７】
実施形態例３
本例では，実施形態例１において作製した本発明品および従来品に含有されるガス量を測定し，気泡巻き込み防止効果を評価した。
ガス量の測定は，各鋳物に対してガス量分析を行うことにより行った。
【００４８】
ガス量の測定結果を図６に示す。同図は，横軸に鋳物の種類を，縦軸にガス量をとったものである。
同図より知られるごとく，上記網目構造体６を使用した本発明品は，網目構造体を使用しなかった従来品に比べて，１／３までガス含有量が低減されていた。このことから，上記網目構造体６は，気泡巻き込み防止に十分な効果を有していることが分かる。
【００５０】
【発明の効果】
上述のごとく，本発明によれば，気泡巻き込み及び凝固片の混入を防止することができるダイカスト鋳造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例１における，ダイカスト装置に網目構造体を挿入配置している状態を示す説明図。
【図２】  参考例１における，ダイカスト鋳造を行う直前の状態を示す説明図。
【図３】  参考例１における，ダイカスト装置に網目構造体を挿入配置している状態を示す説明図。
【図４】  参考例１における，ダイカスト鋳造を行う直前の状態を示す説明図。
【図５】  実施形態例１における，凝固片混入防止効果を示す説明図。
【図６】  実施形態例３における，気泡混入防止効果を示す説明図。
【図７】  実施形態例３における，球形状の網目構造体の正面図（ａ），参考例の種々の形状の編み目構造体の正面図（ｂ）〜（ｆ）。
【図８】  従来例における，ダイカスト鋳造品の比重と引張り強さとの関係を示す図。
【符号の説明】
１，２．．．ダイカスト装置，
１０，２０．．．キャビティ，
１１，１２，２１，２２．．．金型，
１３，２３．．．スリーブ，
１４，２４．．．
２５．．．ランナ，
５２，５３，６，７，７４．．．網目構造体，
８．．．金属溶湯，
【図１】
0003799470.tif 000004
【図２】
0003799470.tif 000005
【図３】
0003799470.tif 000006
【図４】
0003799470.tif 000007
【図５】
0003799470.tif 000008
【図６】
0003799470.tif 000009
【図７】
0003799470.tif 000010
【図８】
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