JP2005199309A - 射出鋳造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 金型1と、該金型の湯口4に向って前後進自在に配されたスリーブ27と、該スリーブ内に摺動自在に配設されたプランジャ33と、上記スリーブ内壁とプランジャにより形成される原料収容部に供給された原料塊を加熱溶解する加熱手段37と、上記原料収容部に原料塊を上方から供給するための原料塊供給手段47とを備えた射出鋳造装置であって、上記プランジャ及び/又はスリーブが冷却手段を備えてなる。
【選択図】図1
Description
射出温度が800℃程度の通常のダイカスト機(溶解金属量が多く、溶解槽を備えて溶湯を供給する形式のもの)ではプランジャやスリーブ部分に対して冷却することが行なわれているが(特許文献4参照)、約1200℃以上の高温で射出する上記のような真空射出鋳造機では、上記各特許文献に示されるようにプランジャやスリーブに対して冷却を行なっていない。また、プランジャのヘッド部分にピストンリングが使用されていない。
しかしながら、従来の真空射出鋳造機では、プランジャやスリーブに対して冷却を行なっていないため、スリーブ内面とプランジャ(ピストン)側面の小さな隙間に、射出の際に溶解金属が流れ込み、凝固する可能性が高い。その結果、摩擦抵抗が増加し、最悪の場合、プランジャがスリーブ内で動かなくなり、射出できない状態になる。
さらに、前記のような真空射出鋳造機で、仮に冷却機構をスリーブ及びプランジャに設けた場合、溶解金属の温度が上がらなくなり、射出できないと考えられていた。そのため、従来の真空射出鋳造機では、プランジャやスリーブに対して冷却を行なっていないが、その結果、逆に前記したような問題を生じ易いというジレンマに陥っていた。
さらに本発明の目的は、非晶質合金等の活性金属であっても、一回の原料装填で、加熱溶解部の空間の真空状態を解除することなく連続的に活性金属の射出成形を行なうことができ、高品質の射出成形品を安価に多量生産できる装置を提供することにある。
一方、前記スリーブ外周面には、周壁内に蛇腹状に流路が形成された冷却用ジャケットが配設されている。好適には、冷却用ジャケットは分割されている。
例えば、前記プランジャは、Fe、Ni、Co、Mo、W、Ta、Nbなどの800℃以上の融点を持つ金属もしくは合金から構成し、あるいは前記プランジャの一部もしくは全部をセラミックスから構成する。
また、前記プランジャのヘッド部分周面にピストンリングを設け、あるいは前記プランジャが本体部分と別体のヘッド部分を有するように構成することも有効である。
一方、前記スリーブは、例えばセラミックスから構成する。
また、前記のような射出機構と原料塊供給手段を組み合わせることにより、非晶質合金等の活性金属であっても、一回の原料装填で、加熱溶解部の空間の真空状態を解除することなく連続的に活性金属の射出成形を行なうことができ、高品質の射出成形品を安価に多量生産できる。
以下、添付図面に示す本発明の実施例を説明しつつ、本発明の他の特徴及び作用・効果について説明する。
一方、主定盤7の下部には加熱溶解部空間Yを密閉形成するための真空チャンバ24が配設され、フレーム(図示せず)により支持されている。前記射出成形部空間Xと真空チャンバ24内の加熱溶解部空間Yとの間の遮断及び連通は、シャッタシリンダ25(図示の都合上、図9にのみ示す)により主定盤7下面に摺接して前進・後退するように作動される遮蔽シャッタ26による開口部6の閉鎖及び開口により行なわれる。なお、遮蔽シャッタは旋回式とすることもできる。
また、真空チャンバ24には不活性ガス容器も接続でき、用いる原料の種類によってはAr等の不活性ガス雰囲気下で加熱溶解ができるようにすることもできる。
また、スリーブ27の上部周囲には、加熱手段として高周波誘導加熱用コイル37が配設されている。加熱手段としては、高周波誘導加熱に限られるものではなく、抵抗加熱等他の公知の加熱方法を採用できることは勿論である。
まず、スリーブ27内壁とプランジャ33により形成される原料収容部に原料塊Aが装填された状態で、高周波誘導加熱用コイル37に電流が流され、原料塊Aが加熱溶解される。このとき、可動上型3は固定下型2に型締めされ、真空ハウジング20内の射出成形部空間Xは真空引きされ、射出成形できる態勢になっている。
成形品排出後、再度型締シリンダ12が作動して金型1を閉止し、次の射出サイクルに入る。
このプランジャ33aは、キャップ状の上部ヘッド部38aと、中空状の下部ヘッド部38bとの間にコレクトチャック55が介挿されている点で前記実施例と異なる。このコレクトチャック55は、上部ヘッド部38aを押し込むことにより、上部ヘッド部38aと下部ヘッド部38bとの間にコレクトチャック55を加締めるようになっている。また、上部ヘッド部38aとコレクトチャック55との間には、上部ヘッド部38aが水等の冷媒流体と接触しないように金属板56が介挿されている。さらに、下部ヘッド部38bの上端部外周面には、表面がこの外周面と同一面となるように2本(任意の数でよい)のピストンリング46が取り付けられている。なお、下部ヘッド部38bに中空状のボディ部39が螺合され、該ボディ部39下端部に中空パイプ部40が固着され、ボディ部39及び中空パイプ部40の内部空間内に軸線方向に延在するように冷媒供給管43が設けられ、冷媒供給管を通して供給された水、オイル等の冷媒流体は、冷媒供給管43の先端部から上記プランジャの内部空間内を周壁を伝って通流し、排出されることは前記した実施例と同様であり、また、高温に曝される上部ヘッド部38aの材質としては、セラミックスが好ましい。他のプランジャの上部ヘッド部取付の変形例としては、ねじ止め、ロウ付け等も考えられる。
また、本発明の装置は、酸化や熱劣化し易い活性金属、例えばAl、Mg、Fe、Ti、Zr、Hf、Y、La、Ce、Nd、Sm及びMm(ミッシュメタル)等の少なくとも1種の活性金属元素を含み、合金内の活性金属元素の和が50原子%以上の合金の射出成形に好適に用いることができるが、これに限定されるものではなく、高融点の種々の金属の射出成形に利用できる。
一般式(1):M1 aM2 bLncM3 dM4 eM5 f
但し、M1はZr及びHfから選ばれる1種又は2種の元素、M2はNi、Cu、Fe、Co、Mn、Nb、Ti、V、Cr、Zn、Al及びGaよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、LnはY、La、Ce、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Yb及びMm(希土類元素の集合体であるミッシュメタル)よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、M3はBe、B、C、N及びOよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、M4はTa、W及びMoよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、M5はAu、Pt、Pd及びAgよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、a、b、c、d、e及びfはそれぞれ原子%で、25≦a≦85、15≦b≦75、0≦c≦30、0≦d≦30、0≦e≦15、0≦f≦15である。
但し、LnはY、La、Ce、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Yb及びMmよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、M6はTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、M3はBe、B、C、N及びOよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、g、h及びiはそれぞれ原子%で、30≦g≦90、0<h≦55、0≦i≦10である。
但し、M7はCu、Ni、Sn及びZnよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、pは原子%で5≦p≦60である。
この非晶質合金は、混合エンタルピーが負で大きく、アモルファス形成能が良い。
但し、M7はCu、Ni、Sn及びZnよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、M8はAl、Si及びCaよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、q及びrはそれぞれ原子%で、1≦q≦35、1≦r≦25である。
この非晶質合金のように、前記一般式(3)の合金において原子半径の小さな元素M8(Al,Si,Ca)でアモルファス構造中の隙間を埋めることによって、その構造が安定化し、アモルファス形成能が向上する。
一般式(6):Mg100-q-r-sM7 qM8 rM9 s
但し、M7はCu、Ni、Sn及びZnよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、M8はAl、Si及びCaよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、M9はY、La、Ce、Nd、Sm及びMmよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、q、r及びsはそれぞれ原子%で、1≦q≦35、1≦r≦25、3≦s≦25である。
これらの非晶質合金のように、前記一般式(3)及び(4)の合金に希土類元素を添加することによりアモルファスの熱的安定性が向上する。
また、本合金は溶湯からの凝固においてもこの特性を如何なく発揮する。一般に非晶質合金の製造には急速な冷却が必要とされるが、本合金は冷却速度10K/s程度の冷却で溶湯から容易に非晶質単相からなるバルク材を得ることができる。その凝固表面はやはり極めて平滑であり、金型表面のミクロンオーダーの研磨傷でさえも忠実に再現する転写性を持っている。
従って、鋳造材料として本合金を適用すれば、金型表面が成形品の要求特性を満たす表面品質を持っておれば、鋳造材においても金型の表面特性をそのまま再現し、寸法調整、表面粗さ調整の工程を省略又は短縮することができる。
2 固定下型
3 可動上型
4 湯口
5 キャビティ
11 可動盤
12 型締用シリンダ
15 金型排気孔
16 エジェクタピン
18 エジェクタシリンダ
20 真空ハウジング
24 真空チャンバ
27 スリーブ
29a,29b 冷媒流路
33,33a プランジャ
37 高周波誘導加熱用コイル
38 ヘッド部
38a 上部ヘッド部
38b 下部ヘッド部
43 冷媒供給管
47 原料塊供給装置
49 原料収納筒体
55 コレクトチャック
Claims (11)
- 金型(1)と、該金型(1)の湯口(4)に向って前後進自在に配されたスリーブ(27)と、該スリーブ内に摺動自在に配設されたプランジャ(33)と、上記スリーブ内壁とプランジャにより形成される原料収容部に供給された原料塊(A)を加熱溶解する加熱手段(37)とを備えた射出鋳造装置であって、上記プランジャ及び/又はスリーブが冷却手段を備えてなることを特徴とする射出鋳造装置。
- 金型(1)と、該金型(1)の下方にその湯口(4)に向って前後進自在に配されたスリーブ(27)と、該スリーブ内に摺動自在に配設されたプランジャ(33)と、上記スリーブ内壁とプランジャにより形成される原料収容部に供給された原料塊(A)を加熱溶解する加熱手段(37)と、上記原料収容部に原料塊を上方から供給するための原料塊供給手段(47)とを備えた射出鋳造装置であって、上記プランジャ及び/又はスリーブが冷却手段を備えてなることを特徴とする射出鋳造装置。
- 前記プランジャに軸線方向に延在する内部空間が形成され、該内部空間内に冷媒供給管(43)がプランジャのヘッド部近傍の先端部及び管壁周囲に空間部を残すように配設され、上記冷媒供給管を通して供給された冷媒がその先端部から上記プランジャの内部空間内を通流するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
- 前記スリーブ外周面に、周壁内に蛇腹状に流路(29a,29b)が形成された冷却用ジャケット(28,28a,28b)が配設されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の装置。
- 前記冷却用ジャケットが分割されていることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 前記プランジャが800℃以上の融点を持つ金属もしくは合金からなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の装置。
- 前記プランジャの一部もしくは全部がセラミックスからなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の装置。
- 前記プランジャのヘッド部分周面にピストンリング(46)が設けられていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記プランジャが本体部分と別体のヘッド部分(38,38a,38b)を有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の装置。
- 前記スリーブがセラミックスからなることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の装置。
- 前記原料塊供給手段(47)が、複数の原料塊(A)が配された収納装置(48,49)と、該収納装置内に配された原料塊を上方に移送する手段(51,52)と、収納装置上方に移送された原料塊をスリーブ上方に移送する手段(50,54)とからなることを特徴とする請求項2乃至10のいずれか一項に記載の装置。
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