JP2004223610A

JP2004223610A - ダイカスト製品の製造方法およびその製造装置

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Publication number: JP2004223610A
Application number: JP2003050078A
Authority: JP
Inventors: Kyosan Hirota; 匡讃廣田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】アルミニウム合金の各種鋳造欠陥を有効に防止し、高品質なダイカスト製品を製造する。
【解決手段】キャビティ１０にアルミニウム溶湯ａを注入してダイカスト製品を鋳造する金型ブロック１と、注湯口１１ａから注入された溶湯をキャビティに供給する注湯ブロック２と、メタルスリーブ１１に形成された酸素注入口１１ｂからキャビティに酸素ｂを供給してキャビティ内を酸素で置換する酸素置換ブロック３と、金型ブロックに形成された冷却通路１９に冷却媒体ｃを供給してキャビティの内部のアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に冷却する局部冷却ブロック４と、金型ブロックに設定された加圧プランジャ２３の先端部２３ａでもってキャビティ内の半凝固状態のアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に加圧する局部加圧ブロック５とを具備し、加圧プランジャの先端部でもって最終凝固部を局部的に加圧して、内部に残留した引け巣を圧着・除去する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、アルミニウム合金からなるダイカスト製品の製造方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種のダイカスト製品は、その製造装置におけるメタルスリーブに注入されたアルミニウム溶湯をプランジャチップでもって金型のキャビティ内に圧入することにより製造されている。
また、この種のダイカスト製造装置は、他の鋳造法と比較して生産性，寸法精度および鋳肌などの点で優れており、アルミニウム製品の多量生産に広く活用されている。
【０００３】
しかしながら、このダイカスト製造装置には、基本的に以下のような課題がある。
すなわち、
（１）ブリスタの発生：
従来、ダイカスト製造装置はアルミニウム溶湯をキャビティ内に高速かつ短時間（湯口部速度；約３０〜４０ｍ／ｓｅｃ，キャビティ充填時間；約０．０１〜０．１５ｓｅｃ）で注入し、高圧をかけることが基本で、これによって冷却性能が顕著な金型で製造されるため、外表面および内部に欠陥のないダイカスト製品が高能率で製造されるものとされているが、溶湯が注入時に乱流となり、スリーブ，ランナおよびキャビティの各部で空気。潤滑剤および離型剤とその分解ガスを巻き込んで吸収し、ダイカスト製品には多種多様のガスを含有する。
この含有ガスについては諸種のデータがあり、通常、スクイズ製品が１〜２ｃｃ／１００ｇｒに対し、ダイカスト製品は２０〜３０ｃｃ／１００ｇｒと称されている。
したがって、ダイカスト製品を熱処理すると、同製品母材の強度が高温のために低下するとともに、高い圧力で閉じ込られていたガスの膨張に起因してダイカスト製品に膨れ、つまりブリスタが発生する。
【０００４】
（２）引け巣の発生：
高温のアルミニウム溶湯をキャビティ内に注入して凝固させると、肉厚部の凝固収縮によりダイカスト製品の内部に引け巣が発生する。
（３）ガス巣の発生：
高速かつ短時間で溶湯を注入し、高圧をかけることが基本で、それによりキャビティ内に充満している空気や水蒸気などの各種のガスがダイカスト製品の内部に巻き込まれて空孔、つまりガス巣が発生する。
【０００５】
従来、これらの課題を改善するために、下記のようなダイカスト方法、つまり酸素置換ダイカスト法，真空ダイカスト法，局部加圧ダイカスト法および局部冷却ダイカスト法などが存在し、これら各ダイカスト法に適合したダイカスト製造装置が開発されている。
【０００６】
すなわち、
▲１▼通常のダイカスト法（以下、「一般ダイカスト法」と称す。）は、メタルスリーブに注入されたアルミニウム溶湯をプランジャチップでもって金型のキャビティ内に圧入することにより製造する方法である。
▲２▼酸素置換ダイカスト法（以下、「酸素置換法」と称す。）は、大気圧以上の圧力で酸素をキャビティ内に供給して、キャビティ内に充満している空気や水蒸気などのガスを酸素と置換させるとともに、キャビティ内に注入されたアルミニウム溶湯と酸素とを反応させ、その反応生成物である微細な粒状体からなるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）をダイカスト製品に分散させて取り込むことにより、キャビティ内のガスを無くし、ダイカスト製品へのガスの介在を有効に防止する製造方法である。
【０００７】
▲３▼真空ダイカスト法（以下、「真空法」と称す。）は、キャビティ内に充満している空気や水蒸気などのガスを真空装置でもって吸引することにより、キャビティ内の空気や水蒸気などのガスを減少させ、ダイカスト製品へのガスの介在を有効に防止する製造方法である。
▲４▼局部加圧ダイカスト法（以下、「局部加圧法」と称す。）は、キャビティ内に充填された半凝固状態の溶湯の外周面を局部的に加圧することにより、ダイカスト製品の肉厚部に生成される引け巣やガス巣からなる鋳造欠陥の発生を防止する製造方法である。
【０００８】
▲５▼局部冷却ダイカスト法（以下、「局部冷却法」と称す。）は、キャビティ内に充填されたアルミニウム溶湯の外周面を、指向性凝固を図りながら局部的に冷却することにより、ダイカスト製品の肉厚部に生成される引け巣やガス巣からなる鋳造欠陥の発生を防止する製造方法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
１）酸素置換法は、前述のとおり、ダイカスト製品に鋳造欠陥としてのガスの介在を有効に防止することができる。
しかしながら、ダイカスト製品の肉厚部に生成される引け巣からなる鋳造欠陥の発生を防止することができない。
【００１０】
２）真空法は、上記酸素置換法▲２▼とほぼ同様にガスの介在がダイカスト製品に発生するのを有効に防止することができる。
しかしながら、ダイカスト製品の肉厚部に生成される引け巣やガス巣からなる鋳造欠陥の発生を防止することができないばかりでなく、キャビティ内自体は完全なる密閉状態にし難いので、キャビティ内の上記ガスを十分に真空排気することができず、酸素置換法▲２▼と比較してダイカスト製品の機械的性質が劣る。
【００１１】
３）局部加圧法は、引け巣やガス巣からなる鋳造欠陥の発生を防止することができる。
しかしながら、酸素置換や真空法▲２▼，▲３▼のように、キャビティ内に充満している空気や水蒸気などのガスがダイカスト製品の肉厚部に介在するのを防止することができない。
４）局部冷却法は、上記局部加圧法▲４▼とほぼ同様に、引け巣やガス巣からなる鋳造欠陥の発生を防止できるけれども、キャビティ内のガスがダイカスト製品の肉厚部に介在するのを防止することができない。
【００１２】
この発明は上記課題を解消するためになされたもので、その１つの目的は、金型のキャビティ内に充満している空気や水蒸気などのガスがアルミニウム溶湯の冷却凝固に際し、アルミニウム製品の内部に巻き込まれて発生する各種の鋳造欠陥を有効に防止し、引け巣などの鋳造欠陥のない、強度や靭性に優れ、高強度かつ高品質なダイカスト製品の製造方法および装置を提供することにある。
【００１３】
この発明の他の目的は、機械的性質を向上させるために熱処理し、ガスの膨張に起因して発生するダイカスト製品の膨れであるブリスタを防止し、機械的性質や外観に優れたダイカスト製品の製造方法および装置を提供することにある。
この発明のさらに他の目的は以下に詳述するとおりである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明によるダイカスト製品の製造方法は、固定金型に可動金型を接離可能に接合させ、アルミニウム溶湯の注入でダイカスト製品を鋳造する閉塞された内部空間からなるキャビティを上記両金型の接合面に形成する工程と、プランジャチップを摺動可能に嵌合するとともにメタルスリーブの注湯口から注入されたアルミニウム溶湯を上記チップの押し込み動作で上記金型ブロックのキャビティに供給する工程と、上記メタルスリーブに形成された酸素注入口から上記キャビティに酸素を供給する酸素置換工程と、上記各金型の外周面側から貫通した冷却通路に冷却媒体を供給し、上記キャビティの内部で製造されるアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に冷却する局部冷却工程と、上記各金型の外周面側から貫通した加圧プランジャの先端部でもって上記キャビティの内部で製造される半凝固状態のアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に加圧する局部加圧工程とを具備し、上記キャビティ内におけるアルミニウム溶湯のチョーク発生懸念部位の後流側部位におけるキャビティの内周面を冷却し、見かけ上の指向性凝固にしたがった最終凝固部に引け巣を集約させ、上記加圧プランジャの先端部でもって上記最終凝固部を局部的に加圧して、内部に残留した引け巣を圧着・除去することを特徴とする。
【００１５】
また、この発明によるダイカスト製品の製造装置は、固定金型に可動金型を接離可能に接合させ、これら両接合面に形成されるキャビティの内部空間にアルミニウム溶湯を注入してダイカスト製品を鋳造する金型ブロックと、プランジャチップを摺動可能に嵌合するとともに注湯口から注入されたアルミニウム溶湯を上記チップの押し込み動作で上記金型ブロックのキャビティに供給する注湯ブロックと、上記メタルスリーブに形成された酸素注入口から上記キャビティの内部空間に酸素を供給して上記キャビティ内を酸素で置換する酸素置換ブロックと、上記金型ブロックに形成された冷却通路に冷却媒体を供給して上記キャビティの内部で製造されるアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に冷却する局部冷却ブロックと、上記金型ブロックに設定された加圧プランジャの先端部でもって上記キャビティの内部で製造される半凝固状態のアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に加圧する局部加圧ブロックとを具備し、上記局部冷却ブロックは、キャビティ内におけるアルミニウム溶湯のチョーク発生懸念部位の後流側部位におけるキャビティの内周面を冷却し、見かけ上の指向性凝固にしたがった最終凝固部に引け巣を集約させ、上記局部加圧ブロックにおける加圧ブランジャの先端部でもって上記最終凝固部を局部的に加圧して、内部に残留した引け巣を圧着・除去するように構成したことを特徴とする。
さらに、上記キャビティの内部空間に注入されるアルミニウム溶湯は６０ないし１００ｍ／ｓｅｃの高速度であることが推奨される。
【００１６】
【作用】
この発明によるダイカスト製品の製造方法および装置によれば、金型のキャビティ内に充満している空気や水蒸気などのガスがアルミニウム製品の内部に巻き込まれて発生するガス巣や、アルミニウム溶湯の凝固時に発生する引け巣を有効に防止して鋳造欠陥がなく、強度や靭性に優れ、高強度かつ高品質で、しかも、熱処理してもブリスタの発生がなく、機械的性質や外観に優れたダイカスト製品を製造することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図１はこの発明によるダイカスト製品の製造装置の一例を示す概略的な構成図である。
同図において、このダイカスト製造装置は、大別して、金型ブロック１，注湯ブロック２，酸素置換ブロック３，局部冷却ブロック４および局部加圧ブロック５を具備する。
【００１８】
上記金型ブロック１は、固定金型６を着脱可能に固着してなる固定金型ホルダ７と、上記固定金型６に接離可能に接合される可動金型８を着脱可能に固着してなる可動金型ホルダ９とを備え、上記可動金型８を金型駆動装置（図示せず）でもって、これに対向する上記固定金型６に接合させることにより、これら両接合面にキャビティ１０が形成されて、後述するアルミニウム製品を鋳造するように構成されている。
【００１９】
また、上記注湯ブロック２は、アルミニウム溶湯ａの注湯口１１ａを有する円筒状のメタルスリーブ１１と、このスリーブ１１に注入された同溶湯を上記金型ブロック１におけるキャビティ１０に供給するプランジャチップ１２と、このチップ１２を駆動するチップ駆動装置１３とを備え、上記注湯口１１ａからメタルスリーブ１１に注入されたアルミニウム溶湯ａを、上記駆動装置１３によるプランジャチップ１２の押し込み動作でもって、図２で示す湯口１４，湯道１５およびゲート１６を通って、上記金型ブロック１におけるキャビティ１０に供給するように構成されている。なお、２９は圧力検出器である。
【００２０】
上記酸素置換ブロック３は、上記注湯ブロック２における注湯口１１ａの下流側に位置して上記メタルスリーブ１１に酸素注入口１１ｂを形成するとともに、酸素供給管路１７を介して酸素供給および制御装置１８に接続され、アルミニウム溶湯ａが上記キャビティ１０に供給される以前に、上記キャビティ１０の内部に酸素ｂが供給されて、製造されるダイカスト製品に酸素置換法が適用されるように構成されている。
【００２１】
上記局部冷却ブロック４は、上記金型ブロック１における金型およびホルダを外周面側からキャビティ壁の内部空間近傍まで貫通して形成された冷却通路１９と、この冷却通路１９に冷却媒体供給管路２０を介して冷却媒体供給および制御装置２１とを具備し、上記キャビティ１０の内部で製造されるアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に冷却することにより、製造されるダイカスト製品に局部冷却法が適用されるように構成されている。
【００２２】
上記局部加圧ブロック５は、加圧シリンダ２２と、このシリンダ２２に摺動可能に嵌合された加圧プランジャ２３と、このプランジャ２３を駆動するプランジャ駆動および制御装置２４とを具備し、上記金型ブロック１を貫通してキャビティ１０に挿入された上記プランジャ２３の先端部２３ａでもって、キャビティ１０の内部で製造される半凝固状態のアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に加圧することにより、製造されるダイカスト製品に局部加圧法が適用されるように構成されている。
【００２３】
つぎに、上記構成の動作について説明する。
まず、金型ブロック１における可動金型８を固定金型６に接合させ、閉塞されたキャビティ１０を形成したのち、上記キャビティ１０の内面に、たとえば水溶性の離型剤を塗布し、上記各金型６，８を所定温度に加熱した状態で上記離型剤を迅速に乾燥させ、所定の均質な離型剤被膜を被着する。
【００２４】
他方、上記注湯ブロック２におけるメタルスリーブ１１とプランジャチップ１２との良好な摺動性を達成するために、たとえば油性の潤滑剤が上記チップ１２の外周面に塗布される。
その結果、上記キャビティ１０の内部空間には、空気。水蒸気および潤滑剤ガスなどの不純ガスが充満し、この状態で製造されるダイカスト製品には極めて顕著な鋳造欠陥が発生することは前述のとおりである。
したがって、チルベント２５の排気通路２６における出口側に接続されている逆止弁からなるバルブ（図示せず）を介して真空装置２７でもって上記キャビティ１０の内部空間を負圧にし、上記不純ガスを吸引して大気に排出する。
【００２５】
上記不純ガスの吸引排気後に、上記不純ガスの吸引を停止し、チップ駆動装置１８の駆動によるプランジャチップ１２の前進移動でもって注湯口１１ａを閉塞し、酸素供給および制御装置１８を駆動して酸素供給管路１７を介し酸素注入口１１ｂから酸素ｂを供給し、上記キャビティ１０およびこれに連通する湯口１４やゲート１６などの各内部空間を流量計で計測しながら酸素ｂでもって充満させる。
なお、上記酸素供給管路１７の目詰まりや流量計の異常は警報装置で報知される。
【００２６】
上記酸素ｂの充填量が所定値に達した際、上記チップ駆動装置１３を駆動してプランジャチップ１２を後退させ、開放された注湯口１１ａからメタルスリーブ１１にアルミニウム溶湯ａを注入する。
その際、開放された上記注湯口１１ａから酸素ｂが流出して、大気が混入するのを防止するために、大気圧以上の圧力をもった酸素ｂが上記酸素注入口１１ｂからメタルスリーブ１１の内部へ供給継続される。
上記メタルスリーブ１１に注入されたアルミニウム溶湯ａは、駆動装置１３の駆動によるプランジャチップ１２の押し込み動作でもって、図２で示す湯口１４，湯道１５およびゲート１６を介してキャビティ１０の内部に供給される。
【００２７】
特殊形状のゲート１６をアルミニウム溶湯が通過する際、溶湯は粒状の溶滴となって、キャビティ１０の内部空間に充満した酸素ｂと直ちに反応し、微粉ないし微粒状のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）となる。
このとき、酸素がアルミナに変態することにより、キャビティ１０の内部空間は高度の真空状態となり、上記ゲート１６を通過するアルミニウム溶湯は短時間でキャビティ１０の内部空間に充填される。
さらに、上記アルミニウム溶湯はキャビティ１０の内部空間に充満したのち、その下流側のオーバフロー部２８を満たし、チルベント２５に到達して凝固することにより、上記溶湯の圧入を終了する。
【００２８】
上記構成によれば、キャビティ１０の内部空間が高真空となるために、キャビティ内に巻き込まれるガスが無くなるばかりでなく、アルミニウム溶湯に含有される水素や窒素などのガスも吸出・排除されるために、たとえば２ｃｃ／１００ｇｒ以下の少ないガス混入のダイカスト製品を製造することができる。
ところで、アルミニウム溶湯ａを注湯口１１ａからメタルスリーブ１１に注入してプランジャチップ１２で押圧した際、上記溶湯ａとチップ１２との間の温度差により、上記溶湯ａの外表面に酸化被膜が生じ、この酸化被膜はゲート１６の通路断面積が大きいと、キャビティ１０の内部に流入してアルミニウム溶湯に巻き込まれ、これによって製造されたダイカスト製品の内部には、不純な非金属の介在物として混入し、上記ダイカスト製品の機械的性質を低下させる。
【００２９】
これを防止するため、上記アルミニウム溶湯ａがキャビティ１０の内部空間に流入する際、上記スリーブ１１で発生する介在物が上記ゲート１６で目詰まりして、上記キャビティ１０へのアルミニウム溶湯ａの流入阻害を防止するために、上記湯道形状に工夫がなされている。
また、上記ゲート１６の通路の肉厚は２ミリ以下に絞り込み、注湯初期におけるキャビティ１０へのアルミニウム溶湯が微細な粒状体となるように上記ゲート形状に工夫がなされている。
他方、上記キャビティ１０の内部におけるアルミニウム溶湯は所定時間の経過後に凝固するが、凝固の際に凝固収縮する。その凝固収縮量は金属合金により異なり、アルミニウム合金の場合２〜５％とされ、凝固収縮して減少した体積分は大小の空孔、つまり、引け巣欠陥がアルミニウム製品の肉厚部に残留し、その強度・靭性を低下させる要因となる。
【００３０】
以下、これを防止する動作を詳述する。
一般に、金属の凝固時間は合金も含めて、クボリノフの法則である次式（１）が成立する。
すなわち、
Ｔ＝Ｋ（Ｖ／Ｓ）^２・・・（１）
ここで、
Ｍ（ｃｍ）＝Ｖ／Ｓ：モジュラスと称する。
Ｔ：凝固時間（分）
Ｋ：金属の種類、金型や砂型などの鋳型材料で決定される凝固係数（実験値もしくは計算式値）
Ｖ：鋳物の体積（ｃｍ^３）
Ｓ：鋳物の表面積（ｃｍ^２）
【００３１】
また、クボリノフの法則の簡便法にしたがえば、鋳物の形状を主要部分ごとに区分し、その部分ごとのモジュラスを計測・算出することができる。
通常、溶融金属は溶湯を補給する先端部から最終凝固部に向って順次凝固し、これら凝固に基づく収縮部位に溶湯を補給しながら熱容量の最大部位、つまり、モジュラスの最大部位が最終的に凝固する。このような進行状態で固化する金属の凝固を指向性凝固と称する。
すなわち、溶融金属の先端部から最終凝固部に向って順次モジュラス値が大きくなっておれば、指向性凝固を達成することができ、もって引け巣を最終凝固部に集約することができる。
【００３２】
ところが、溶融金属の先端部から最終凝固部の途中でモジュラスがより小さい値になっている部位が存在すると、その部位が早く凝固し、それ以降の溶湯の補給が不可能となり、その補給停止された部位から後流側にわたって引け巣が残留することとなる。
このような場合、補給停止されるおそれのある部位の熱量を、その後流側部位の熱量より多く奪うことにより、つまり、見かけ上のモジュラス値を減少させることにより、指向性凝固が可能となる。
【００３３】
上記見かけ上の指向性凝固を達成するために、局部冷却ブロック４における冷却媒体供給および制御装置２１でもって、冷却媒体供給管路２０を介し、金型ブロック１における金型６，８およびホルダ７，９を外周面側からキャビティ壁の内部空間近傍まで貫通した冷却通路１９に、たとえば高圧の冷却水ｃを供給し、チョーク部位、つまり、溶湯の補給停止懸念部位の後流側部位におけるキャビティ１０の内周面を冷却することにより、見かけ上の指向性凝固を達成する。
【００３４】
上記冷却水の供給は、上記アルミニウム溶湯の圧入終了後、直ちに上記冷却通路１９に通水を開始し、上記冷却水によって奪われる熱量は、上記通路１９の内径や配置、通水される水量，水圧および水温などによって決定されることはいうまでもない。
上記見かけ上の指向性凝固によるアルミニウム製品の最終凝固部には、鋳物各部の凝固収縮を補なうために補給する溶湯分と、最終凝固冷却部自体の凝固収縮量に相当する体積の引け巣が残留する。
【００３５】
最後に、局部加圧ブロック５におけるプランジャ駆動および制御装置２４で加圧プランジャ２３を前進駆動し、その先端部２３ａでもってキャビティ１０の内部で製造される半凝固状態のアルミニウム溶湯における最終凝固冷却部を局部的に加圧し、上記局部冷却ブロック４による見かけ上の指向性凝固における制御過程において発生する引け巣を最終凝固冷却部に集め、加圧・圧着して除去、つまり消滅させる。
【００３６】
ところで、最終凝固冷却部におけるアルミニウム溶湯の外表面の凝固が進行した強固な凝固層を局部加圧すると、強力な加圧力を要するばかりでなく、無理な加圧力のために上記最終凝固冷却部に亀裂などの破損や破壊のおそれがあるので、鋳造圧力が所定値に到達した時点から実験値ないし経験値から得た時間差の経過後に加圧を開始することが推奨される。
なお、上記局部加圧動作は、圧力検出器が１ＭＰａに到達した信号により、局部加圧シリンダが作動し、加圧プランジャ２３が前進し、上記所定部分を加圧して内部の引け巣を押圧・除去することが推奨される。
【００３７】
実施例１
図１で示したダイカスト製造装置を使用して、農業用発動機のエンジンにおけるコネクティングロッドの製造について、以下説明する。
図３はアルミニウム製品からなるコネクティングロッドの平曲図である。
上記ロッドを製造するために、図１における金型６，８の接合面に形状されるキャビティ１０，湯口１４，ゲート１６などは図２で示したとおりである。
いま、真空装置でもって上記キャビティ１０の内部空間を負圧にし、不純ガスを吸引排気後に、その吸引を停止し、プランジャチップ１２の前進移動で注湯口１１ａを閉塞し、約４０〜６０リットル／分の流速で酸素注入口１１ｂからキャビティ１０の内部に、流量計で計測しながら、約２０秒間にわたって酸素ｂを供給した。
【００３８】
上記酸素ｂの充填後、上記チップ１２を後退させ、注湯口１１ａからメタルスリーブ１１にアルミニウム溶湯ａを注入し、これを上記チップ１２の押し込み動作でキャビティ１０の内部に供給した。その際、上記ゲート１６を通過する溶湯ａの流速は６０〜１００ｍ／ｓｅｃに設定した。
上記ゲート１６を通過する溶湯ａの流速、つまり、溶湯速度Ｖ_Ｇは次式（２）で確認することができる。
Ｖ_Ｇ＝Ｖ_Ｓ（Ｓ_Ｓ／Ｓ_Ｇ）・・・（２）
ここで、Ｓ_Ｓ：スリーブ１１の流通断面積（ｃｍ^２）
Ｓ_Ｇ：ゲート１６の流通断面積（ｃｍ^２）
Ｖ_Ｓ：チップ１２の押込速度（ｍ／ｓｅｃ）
【００３９】
なお、上記チップ１２の押込速度はダイカスト製造装置の制御盤における表示器に表示される。
また、上記アルミニウム溶湯ａのキャビティ１０への圧入動作は約０．０１〜０．０３秒で終了した。
【００４０】
また、上記ロッドをＡ部，Ｂ部およびＣ部に区切り、モジュラス簡便法にしたがって、各部位のモジュラスＭａ，ＭｂおよびＭｃを計測・算出すると、つぎのとおりであった。
Ｍａ＝１．０，Ｍｂ＝０．９，Ｍｃ＝１．２・・・（３）
つまり、各モジュラスＭａ，ＭｂおよびＭｃはつぎのとおりである。
Ｍａ＞Ｍｂ＜Ｍｃ・・・（４）
これによって、Ｂ部が最初に凝固してチョークとなるために、Ａ部に溶湯の補給が不可能となって引け巣が残留する。
【００４１】
これを防止して、Ａ部をＢ部より早く凝固させるために、金型ブロック１における上記Ａ部に接触する金型内部に、内径１０ｍｍの冷却通路１９に対して１ＭＰａの冷却水を噴流式に循環させた。
このとき、Ａ部より奪われた熱量は４０〜６０Ｋｃａｌ／ｈｒ・ｃｍ^２であり、上記Ａ部の熱量を奪い、見かけ上のＡ部のモジュラスＭａをＭａ＜Ｍｂとした。
したがって、上記ロッドにおける各部位のモジュラスＭａ，ＭｂおよびＭｃは
Ｍａ＜Ｍｂ＜Ｍｃ・・・（５）
となり、凝固時間は、
Ａ部＜Ｂ部＜Ｃ部・・・（６）
となって、指向性凝固が可能となる。
【００４２】
つぎに、Ｃ部はＡ，Ｂ部の凝固収縮分の溶湯を補給した溶湯分と、Ｃ部の凝固収縮分との収縮量に相当する体積の引け巣が発生する。
最後に、この引け巣を除去するために、局部加圧ブロック５における加圧プランジャ２３を前進駆動し、その先端部２３ａでもって、約１ＭＰａに達した時点で半凝固状態のＣ部の加圧を開始した。
これらによって製造されたロッドと他の製造装置で製造されたほぼ同様のロッドとの比較例は表１〜３のとおりである。
【００４３】
【発明の効果】
この発明は以上詳述したように、金型のキャビティ内に充満している空気や水蒸気などのガスがアルミニウム溶湯の冷却凝固に際し、アルミニウム合金の内部に巻き込まれて発生する各種の鋳造欠陥を有効に防止し、引け巣などの鋳造欠陥がない、強度や靭性に優れ、高強度かつ高品質なダイカスト製品の製造方法および装置を提供することができる。
また、機械的性質を向上させるために熱処理しても、ガスの膨張に起因して発生するダイカスト製品の膨れであるブリスタを防止し、機械的性質や外観に優れたダイカスト製品の製造方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるダイカスト製造装置の一例を示す概略的な構成図である。
【図２】同ダイカスト製造装置における金型接合面の正面図である。
【図３】同ダイカスト製造装置における見かけ上の指向性凝固を説明する金型接合面の正面図である。
【図４】同ダイカスト製造装置で製造されたロッドと他の製造装置で製造されたほぼ同様のロッドとを比較する製造条件表である。
【図５】同ダイカスト製造装置で製造されたロッドと他の製造装置で製造されたほぼ同様のロッドとを比較する評価表である。
【図６】同ダイカスト製造装置で製造されたロッドにおけるブリスタの発生カウント表である。
【符号の説明】
１金型ブロック
２注湯ブロック
３酸素置換ブロック
４局部冷却ブロック
５局部加圧ブロック
６固定金型
８可動金型
１０キャビティ
１１メタルスリーブ
１１ａ注湯口
１１ｂ酸素注入口
１２プランジャチップ
１４湯口
１６ゲート
１９冷却通路
２３加圧プランジャ
２３ａ先端部
ａアルミニウム溶湯
ｂ酸素
ｃ冷却媒体

Claims

固定金型に可動金型を接離可能に接合させ、アルミニウム溶湯の注入でダイカスト製品を鋳造する閉塞された内部空間からなるキャビティを上記両金型の接合面に形成する工程と、
プランジャチップを摺動可能に嵌合するとともにメタルスリーブの注湯口から注入されたアルミニウム溶湯を上記チップの押し込み動作で上記金型ブロックのキャビティに供給する工程と、
上記メタルスリーブに形成された酸素注入口から上記キャビティに酸素を供給する酸素置換工程と、
上記各金型の外周面側から貫通した冷却通路に冷却媒体を供給し、上記キャビティの内部で製造されるアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に冷却する局部冷却工程と、
上記各金型の外周面側から貫通した加圧プランジャの先端部でもって上記キャビティの内部で製造される半凝固状態のアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に加圧する局部加圧工程とを具備し、
上記キャビティ内におけるアルミニウム溶湯のチョーク発生懸念部位の後流側部位におけるキャビティの内周面を冷却し、見かけ上の指向性凝固にしたがった最終凝固部に引け巣を集約させ、上記加圧プランジャの先端部でもって上記最終凝固部を局部的に加圧して、内部に残留した引け巣を圧着・除去することを特徴とするダイカスト製造方法。
上記キャビティの内部空間にアルミニウム溶湯を６０ないし１００ｍ／ｓｅｃの高速度で圧入することを特徴とする請求項１に記載のダイカスト製造方法。
固定金型に可動金型を接離可能に接合させ、これら両接合面に形成されるキャビティの内部空間にアルミニウム溶湯を注入してダイカスト製品を鋳造する金型ブロックと、
プランジャチップを摺動可能に嵌合するとともに注湯口から注入されたアルミニウム溶湯を上記チップの押し込み動作で上記金型ブロックのキャビティに供給する注湯ブロックと、
メタルスリーブに形成された酸素注入口から上記キャビティの内部空間に酸素を供給して上記キャビティ内を酸素で置換する酸素置換ブロックと、
上記金型ブロックに形成された冷却通路に冷却媒体を供給して上記キャビティの内部で製造されるアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に冷却する局部冷却ブロックと、
上記金型ブロックに設定された加圧プランジャの先端部でもって上記キャビティの内部で製造される半凝固状態のアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に加圧する局部加圧ブロックとを具備し、
上記局部冷却ブロックは、キャビティ内におけるアルミニウム溶湯のチョーク発生懸念部位の後流側部位におけるキャビティの内周面を冷却し、見かけ上の指向性凝固にしたがった最終凝固部に引け巣を集約させ、上記局部加圧ブロックにおける加圧プランジャの先端部でもって上記最終凝固部を局部的に加圧して、内部に残留した引け巣を圧着・除去するように構成したことを特徴とするダイカスト製造装置。
上記キャビティの内部空間にアルミニウム溶湯を６０ないし１００ｍ／ｓｅｃの高速度で圧入するように構成したことを特徴とする請求項３に記載のダイカスト製造装置。