JP2000343196A - ダイカストマシン用プランジャスリーブ - Google Patents

ダイカストマシン用プランジャスリーブ

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JP2000343196A
JP2000343196A JP11160789A JP16078999A JP2000343196A JP 2000343196 A JP2000343196 A JP 2000343196A JP 11160789 A JP11160789 A JP 11160789A JP 16078999 A JP16078999 A JP 16078999A JP 2000343196 A JP2000343196 A JP 2000343196A
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JP
Japan
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plunger sleeve
casting machine
molten metal
inner cylinder
outer cylinder
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JP11160789A
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English (en)
Inventor
Sakae Takahashi
栄 高橋
Masayuki Shimada
真幸 島田
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Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶湯に対する保温性に優れているとともに、
溶湯注入口の直下における溶湯の溶着が起こりにくいプ
ランジャスリーブの構造を提供する。 【解決手段】 このプランジャスリーブは、円筒形の形
状を備え、その前端側(図の左端側)において金型に接
続され、その後端側(図の右端側)からプランジャチッ
プが挿入される。外筒部11は、析出硬化系ステンレス
鋼SUS630からなり、内筒部12の外側に熱間静水
圧加圧法(HIP)によって冶金的に接合されている。
内筒部12は、熱間金型用合金工具鋼SKD61からな
り、その内面に、焼入れ焼戻し後、窒化処理が施されて
いる。内筒部12と外筒部11との接合面には軸方向の
中間に段差があり、内筒部12の肉厚は、この段差より
も後方側において前方側と比べて厚くなっている。溶湯
注入口13は、上記の段差よりも後方側の厚肉部に形成
されている。

Description

【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
用あるいはマグネシウム合金用のダイカストマシンにお
いて溶湯受けと加圧シリンダとを兼ねるプランジャスリ
ーブの構造に係る。
【0002】
【従来の技術】従来、ダイカストマシンにおいて溶湯受
けと加圧シリンダを兼ねるプランジャスリーブには、例
えば、SKD61(JIS G 4404)などの熱間金
型用合金工具鋼が使用されていた。
【0003】この様な熱間金型用合金工具鋼は、熱伝導
率が29W/(m・K)と比較的高いので、プランジャ
スリーブ内に充填された溶湯(溶融金属)が急速に冷却
され、特に、プランジャスリーブの内面に接触した溶湯
が短時間で凝固を始める。そのため、プランジャスリー
ブから射出されて金型内に注入された後、溶湯がすぐに
凝固することによって、湯回り不良、断熱チル層の巻き
込みなどによる製品欠陥が発生するという問題があっ
た。特に、溶湯の充填量が少ない薄肉成形品の製造の
際、湯境い、湯回り不良などの製品欠陥が多く発生する
傾向にあった。
【0004】この様な問題を解決するため、保温性及び
耐熱衝撃性を高めた複合構造のプランジャスリーブが開
発されている(例えば、特願平10-109408号、
特願平11-073079号)。上記のプランジャスリ
ーブは、複合構造を備え、耐摩耗性及び耐ヒートチェッ
ク性に優れた熱間金型用合金工具鋼(例えば、SKD
8、SKD61)で内筒部を構成するとともに、熱伝導
率が比較的低く且つ耐熱衝撃性に優れた析出硬化系ステ
ンレス鋼(例えば、SUS630、SUS631)で外
筒部を構成している。これらのプランジャスリーブは、
溶湯に対する保温性に優れているので、湯境い、湯回り
不良、断熱チル層の巻き込みなどの製品欠陥が発生しに
くく、ダイカスト製品の不良率の低減に効果が認められ
ている。
【0005】しかし、上記のプランジャスリーブでは、
溶湯がプランジャスリーブの内面に付着して内径が狭ま
り、その結果、短時間でプランジャチップが動かなくな
るという問題があった。これは、比較的熱伝導率が低い
外筒部によってプランジャスリーブの保温性が増大する
のに伴い、特に溶湯注入口の直下において内筒部の温度
が上り過ぎ、その結果、注入された溶湯がプランジャス
リーブの内面に溶着し易くなることに起因している。
【0006】そのため、溶着した金属をプランジャスリ
ーブの内面から削り落とす作業を頻繁に行う必要があ
り、ダイカストマシンの休止時間が長くなり、生産性の
低下を招く要因になっていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
従来のダイカストマシン用プランジャスリーブの問題点
に鑑み成されたもので、本発明の目的は、溶湯に対する
保温性に優れているとともに、溶湯注入口の直下におけ
る溶湯の溶着が起こりにくいプランジャスリーブの構造
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のダイカストマシ
ン用プランジャスリーブは、円筒形の形状を備え、その
前端側で金型に接続され、その後端側からプランジャチ
ップが挿入され、後端近傍の側面に溶湯注入口が形成さ
れたダイカストマシン用プランジャスリーブであって、
熱間金型用合金工具鋼からなる内筒部と、300℃にお
ける熱伝導率が10W/(m・K)以上25W/(m・
K)以下の合金鋼からなり、前記内筒部の外側に冶金的
に接合された外筒部とから構成され、前記内筒部と前記
外筒部との接合面は軸方向の中間に段差を有し、前記内
筒部の肉厚は、この段差よりも後方側において前方側と
比べて厚くなる様に形成され、前記溶湯注入口は、前記
段差よりも後方側に形成されていることを特徴とする。
【0009】本発明のプランジャスリーブによれば、溶
湯注入口の直下及びその周囲において、外筒部(比較的
熱伝導率が低い)の肉厚が薄くなっているので、上記部
分においては放熱が妨げられることがなく、従って、プ
ランジャスリーブ内面での過熱を防止することができ
る。その結果、上記部分においてプランジャスリーブ内
面に溶湯が付着する速度を低下させることができる。
【0010】また、上記部分よりも金型に近い部分で
は、外筒部の肉厚が厚くなっているので、外筒部による
保温効果が得られる。従って、本発明のプランジャスリ
ーブは、全体が熱間金型用合金工具鋼で構成されたプラ
ンジャスリーブと比較して、全体として溶湯に対する保
温性に優れている。その結果、本発明のプランジャスリ
ーブによれば、湯境い、湯回り不良、断熱チル層の巻き
込みなどの製品欠陥が発生しにくい。
【0011】なお、プランジャスリーブの軸方向の中間
から前方側のみに前記外筒部を設け、後方側では内筒部
を外周面に露出させてもよい。その場合、本発明のダイ
カストマシン用プランジャスリーブは、熱間金型用合金
工具鋼からなる内筒部と、300℃における熱伝導率が
10W/(m・K)以上25W/(m・K)以下の合金
鋼からなり、前記内筒部の外側に冶金的に接合された外
筒部とから構成され、前記内筒部は、その外周面に軸方
向の中間において段差を有し、前記内筒部の肉厚は、こ
の段差よりも後方側において前方側と比べて厚くなる様
に形成され、前記外筒部は、前記段差よりも前方側にお
いてのみ前記内筒部の外側を覆い、前記溶湯注入口は、
前記段差よりも後方側に形成される。
【0012】好ましくは、前記内筒部は、熱間金型用合
金工具鋼SKD61またはSKD8(JIS G 44
04,1983)で構成される。
【0013】好ましくは、前記外筒部は、析出硬化系ス
テンレス鋼SUS630またはSUS631(JIS
G 4303,1991)で構成される。
【0014】あるいは、前記外筒部は、C:0.1〜
0.5wt%、Si:3〜7wt%、Mn:0.1〜
1.0wt%、Ni:5〜18wt%、Cr:0.5〜
8wt%、残部が実質的にFeからなる合金鋼で構成さ
れる。
【0015】好ましくは、前記内筒部の表面に焼入れ焼
戻しの後、窒化処理を施す。
【0016】好ましくは、前記内筒部の肉厚は、前記段
差よりも前方側において、1mm以上5mm以下とす
る。
【0017】なお、前記内筒部と前記外筒部を冶金的に
接合する際には、例えば、熱間静水圧加圧法、ろう付け
法、または拡散接合法を適用することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】図1に、本発明に基づくプランジ
ャスリーブの構造の一例を示す。
【0019】このプランジャスリーブは、略円筒形の形
状を備え、その前端側(図の左端側)において金型(図
示せず)に接続され、その後端側(図の右端側)からプ
ランジャチップ(図示せず)が挿入される。プランジャ
スリーブの後端近傍の側面には溶湯注入口13が形成さ
れている。
【0020】外筒部11は、析出硬化系ステンレス鋼S
US630からなり、内筒部12の外側に熱間静水圧加
圧法(HIP)によって冶金的に接合されている。内筒
部12は、熱間金型用合金工具鋼SKD61からなり、
その内面に、焼入れ焼戻し後、窒化処理が施されてい
る。内筒部12と外筒部11との接合面には軸方向の中
間に段差があり、内筒部12の肉厚は、この段差よりも
後方側において前方側と比べて厚くなっている。溶湯注
入口13は、上記の段差よりも後方側の厚肉部に形成さ
れている。
【0021】次に、図1に示したプランジャスリーブの
製造方法について説明する。
【0022】(イ)外筒部11(後に外筒部に仕上げら
れる部分)を、SUS630を用いて機械加工により製
作する。図2に、その形状を示す。
【0023】(ロ)内筒部12(後に内筒部に仕上げら
れる部分)を、SKD61を用いて機械加工により製作
する。図3に、その形状を示す。
【0024】(ハ)図4に示す様に、外筒部11の中に
内筒部12を挿入する。
【0025】(ニ)図5に示す様に、缶体15の中に外
筒部11及び内筒部12の全体を収容する。缶体15の
上部に蓋16を溶接によって取り付け、缶体15の内部
を密封する。なお、蓋16には真空引き用パイプ17が
取り付けられている。
【0026】(ホ)真空引き用パイプ17を介して缶体
15の内部を真空引きする。所定の真空度に到達したと
ころで、真空引きを続けながら真空引き用パイプ17を
押し壊し、更に溶接によりこれを封じる。
【0027】(ヘ)熱間静水圧加圧装置(HIP)を用
いて、1000気圧の下、1050℃に加熱して、外筒
部11を内筒部12に対して一体的に接合する。
【0028】(ト)缶体15を切削加工によって除去す
る。更に、一体化された外筒部11及び内筒部12に機
械加工を施すとともに、溶湯注入口13(図1)を形成
し、プランジャスリーブの形状にする。但し、内周面に
は研削代として余肉を残す。
【0029】(チ)内周面に焼入れ焼戻しを施し、内周
面を硬化させる。
【0030】(リ)内周面を研削加工により仕上げ、先
に図1に示した様な、プランジャスリーブの形状に仕上
げる。
【0031】(ヌ)更に、内周面に窒化処理を施し、プ
ランジャスリーブを完成させる。
【0032】本発明に基づくプランジャスリーブの効果
を確認すべく、上記の方法によって製作されたプランジ
ャスリーブを、コールドチャンバ方式のダイカストマシ
ンに取り付け、アルミニウム合金を用いてパーソナルコ
ンピュータのケース(肉厚1mm)の製造を行った。そ
の結果、従来構造によるプランジャスリーブ(SUS6
30からなる外筒部11に、SKD61からなる内筒部
12を均一な厚さで薄く接合したもの)と比較して、次
の様な利点が認められた。
【0033】(イ)従来構造によるプランジャスリーブ
の欠点であった、比較的短時間で溶湯注入口の下部で溶
湯の溶着が生じ、これによってプランジャチップが動か
なくなるという現象が防止され、ダイカスト工程の作業
の安定性が改善された。
【0034】(ロ)溶湯注入口の下部に溶着した金属を
削り落とす作業が不要となり、これによるロスタイムが
削減され、ダイカスト工程の生産性が向上した。
【0035】(ハ)上記のロスタイムの前後で発生する
製品不良が無くなった結果、製品の不良率が、従来構造
によるプランジャスリーブを使用した場合と比較して、
約50%減少した。
【0036】(ニ)なお、プランジャスリーブ自体の寿
命は、従来構造によるものと比較して変わりがなかっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づくプランジャスリーブの構造の一
例を示す図。
【図2】本発明に基づくプランジャスリーブを製造する
工程において、外筒部に相当する部分の形状を示す図。
【図3】本発明に基づくプランジャスリーブを製造する
工程において、内筒部に相当する部分の形状を示す図。
【図4】本発明に基づくプランジャスリーブを製造する
工程において、外筒部の中に内筒部を挿入した状態を示
す図。
【図5】本発明に基づくプランジャスリーブを製造する
工程において、HIP処理を行うために外筒部及び内筒
部を缶体の中に収容した状態を示す図。
【符号の説明】
11・・・外筒部(後に外筒部に仕上げられる部分)、 12・・・内筒部(後に内筒部に仕上げられる部分)、 13・・・溶湯注入口、 15・・・缶体、 16・・・蓋、 17・・・真空引き用パイプ。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒形の形状を備え、その前端側で金型
    に接続され、その後端側からプランジャチップが挿入さ
    れ、後端近傍の側面に溶湯注入口が形成されたダイカス
    トマシン用プランジャスリーブであって、 熱間金型用合金工具鋼からなる内筒部と、 300℃における熱伝導率が10W/(m・K)以上2
    5W/(m・K)以下の合金鋼からなり、前記内筒部の
    外側に冶金的に接合された外筒部とから構成され、 前記内筒部と前記外筒部との接合面は軸方向の中間に段
    差を有し、前記内筒部の肉厚は、この段差よりも後方側
    において前方側と比べて厚くなる様に形成され、 前記溶湯注入口は、前記段差よりも後方側に形成されて
    いることを特徴とするダイカストマシン用プランジャス
    リーブ。
  2. 【請求項2】 円筒形の形状を備え、その前端側で金型
    に接続され、その後端側からプランジャチップが挿入さ
    れ、後端近傍の側面に溶湯注入口が形成されたダイカス
    トマシン用プランジャスリーブであって、 熱間金型用合金工具鋼からなる内筒部と、 300℃における熱伝導率が10W/(m・K)以上2
    5W/(m・K)以下の合金鋼からなり、前記内筒部の
    外側に冶金的に接合された外筒部とから構成され、 前記内筒部は、その外周面に軸方向の中間において段差
    を有し、前記内筒部の肉厚は、この段差よりも後方側に
    おいて前方側と比べて厚くなる様に形成され、 前記外筒部は、前記段差よりも前方側においてのみ前記
    内筒部の外側を覆い、 前記溶湯注入口は、前記段差よりも後方側に形成されて
    いることを特徴とするダイカストマシン用プランジャス
    リーブ。
  3. 【請求項3】 前記内筒部は、SKD61またはSKD
    8であることを特徴とする請求項1または2に記載のダ
    イカストマシン用プランジャスリーブ。
  4. 【請求項4】 前記外筒部は、SUS630またはSU
    S631であることを特徴とする請求項1または2に記
    載のダイカストマシン用プランジャスリーブ。
  5. 【請求項5】 前記外筒部は、C:0.1〜0.5wt
    %、Si:3〜7wt%、Mn:0.1〜1.0wt
    %、Ni:5〜18wt%、Cr:0.5〜8wt%、
    残部が実質的にFeからなる合金鋼で構成されることを
    特徴とする請求項1または2に記載のダイカストマシン
    用プランジャスリーブ。
  6. 【請求項6】 前記内筒部は、その表面に焼入れ焼戻し
    の後、窒化処理が施されていることを特徴とする請求項
    1または2に記載のダイカストマシン用プランジャスリ
    ーブ。
  7. 【請求項7】 前記内筒部の肉厚は、前記段差よりも前
    方側において、1mm以上5mm以下であることを特徴
    とする請求項1または2に記載のダイカストマシン用プ
    ランジャスリーブ。
  8. 【請求項8】 前記内筒部と前記外筒部が、熱間静水圧
    加圧法、ろう付け法または拡散接合法によって、互いに
    接合されていることを特徴とする請求項1または2に記
    載のダイカストマシン用プランジャスリーブ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014030845A (ja) * 2012-08-06 2014-02-20 Suguro Tekko:Kk 鋳抜きピンの製造方法
CN107916391A (zh) * 2016-10-09 2018-04-17 上海齐耀动力技术有限公司 发动机用缸套离子渗氮工艺及非渗氮部位屏蔽专用工装
CN113278843A (zh) * 2021-05-25 2021-08-20 江南大学 一种热等静压制备金属基陶瓷复合材料的制造工艺

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