JP2015093286A - Hot chamber casting machine for aluminum alloy, and hot chamber casting method in which aluminum alloy is used for metallic material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイカスト用のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機およびそれを用いたダイカスト方法に関するものである。特に、本発明にかかるアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機は、従来のホットチャンバー鋳造機の持つ問題点を回避し、従来のホットチャンバー鋳造機では不向きとされ、コールドチャンバー鋳造機が用いられていた鋳造分野についても利用可能なホットチャンバー鋳造機である。 The present invention relates to an aluminum alloy hot chamber casting machine for die casting and a die casting method using the same. In particular, the hot chamber casting machine for aluminum alloy according to the present invention avoids the problems of the conventional hot chamber casting machine, is not suitable for the conventional hot chamber casting machine, and has been used for the cold chamber casting machine. It is a hot chamber casting machine that can also be used in the field.
製品や部品を造形する方法として、溶けた金属を金型に流し込み必要な形状を得る方法を鋳造といい、この製造方法で製作される製品は『鋳物』と呼ばれる。
鋳造のうち、ダイカストは金型（Die）に対して、溶けた金属（溶湯）をピストンにより所定圧力で圧入射出（Cast）する製造方法である。
ダイカスト鋳造機は、大別するとホットチャンバー鋳造機とコールドチャンバー鋳造機に分類される。ホットチャンバー鋳造機、コールドチャンバー鋳造機とも、ダイカスト用の金属材料を溶融し、溶湯状態の金属材料を成形金型に射出して鋳造する。
As a method of forming products and parts, a method of pouring molten metal into a mold to obtain a necessary shape is called casting, and a product manufactured by this manufacturing method is called “casting”.
Among castings, die casting is a manufacturing method in which molten metal (molten metal) is cast into a die (Die) at a predetermined pressure by a piston.
Die-casting machines are roughly classified into hot chamber casting machines and cold chamber casting machines. In both the hot chamber casting machine and the cold chamber casting machine, a metal material for die casting is melted, and the molten metal material is injected into a molding die for casting.
まず、従来のホットチャンバー鋳造機を説明する。
ホットチャンバー鋳造機は、溶解炉と鋳造機が一体になっており、ピストン−シリンダ射出部および導入管が溶解炉の溶湯中にあり、一緒に加熱されているところからホットチャンバー鋳造機と呼ばれる。溶解炉の溶湯中に沈んでいるピストン−シリンダ射出部から溶湯が押し出され、導入管を通り、金型に到達して鋳造される。
First, a conventional hot chamber casting machine will be described.
The hot chamber casting machine is called a hot chamber casting machine because the melting furnace and the casting machine are integrated, and the piston-cylinder injection part and the introduction pipe are in the molten metal of the melting furnace and heated together. The molten metal is pushed out from the piston-cylinder injection portion submerged in the molten metal of the melting furnace, passes through the introduction pipe, reaches the mold, and is cast.
図６は、従来のホットチャンバー鋳造機の基本構成を示す図である。
図６に示すように、ホットチャンバー鋳造機１０は、溶解炉１１に対してピストン−シリンダ射出部１２が収められており、内部は溶湯で満たされている。ピストン１３はピストン駆動機構（図示せず）に接続され駆動される。ピストン−シリンダ射出部１２の側面には溶湯吸入口１４が設けられており、また、ピストン−シリンダ射出部１２の端部から射出路１５が導かれている。射出路１５の先端近くにはノズル１６を介して溶解炉１１の外に金型１７が設置されている。なお、射出路１５のノズル１６の先端の高さは、溶解炉１１内の溶湯面の高さより高い位置に設けられている。
FIG. 6 is a diagram showing a basic configuration of a conventional hot chamber casting machine.
As shown in FIG. 6, the hot
図６に示した従来のホットチャンバー鋳造機１０の鋳造工程は、次の手順で行われる。ピストン−シリンダ射出部１２のピストン１３の押圧により、ピストン−シリンダ射出部１２内の溶湯が押し出される。ピストンの押圧は、１０ＭＰから３０ＭＰの圧力が通例である。例えば、圧力は図示しない油圧機やリニアモーターでピストンに印加することで発生させる。ピストンの押圧により溶湯がシリンダ内から射出路１５に注入され、ノズル１６を介して金型１７に射出される構造となっている。金型１７が分離して内部の成形済みの製品が取り出される。ピストン１３の上昇に伴い、ノズル１６、射出路１５から空気が逆流を開始する場合もあるが、ピストン１３の先端が溶湯吸入口１４より上部に達すると、今度は溶解炉１１中の溶湯が溶湯吸入口１４からピストン−シリンダ射出部１２に溶湯が流れ込む。なお、溶解炉１１の溶湯面の高さよりノズル１６の先端の高さの方が高いため溶湯吸入口１４から流れ込んだ溶湯はノズル１６から溢れることはなく、ピストン１３の押圧面の高さまで溶湯が満たされる。
The casting process of the conventional hot
溶湯注入部分が溶解炉内部にある鋳造機として、上記基本構成とは異なる構成のものがある。例えば、特開２００４−１２２１３４号公報に開示されたものがある。
図６に記載したホットチャンバー鋳造機１０の特徴としては、溶湯のピストン−シリンダ射出部１２への給湯工程が溶解炉１１中でのピストン−シリンダ射出部１２のピストン運動に伴って自動的に行えるので、コールドチャンバー鋳造機に比べて鋳造サイクルが早いという点がある。
As a casting machine in which the molten metal injection portion is inside the melting furnace, there is one having a configuration different from the above basic configuration. For example, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-122134.
As a feature of the hot
また、図６に示したホットチャンバー鋳造機では、ダイカストの経路となる射出部１２が溶湯中にあるため、外部からの空気の巻き込みがないという点がある。空気が入り込むとダイカスト製品中に鬆（す）が入り製品に不具合が生じるが、ホットチャンバー鋳造機１０であれば空気がピストン−シリンダ射出部１２内に入ることがないため、ダイカスト製品中に鬆が入いるという不具合が生じることが少ない。
さらに、コールドチャンバー鋳造機に比べて、射出圧力が低くて良いので金型１７への過渡な負荷がかからないという点もある。
Moreover, in the hot chamber casting machine shown in FIG. 6, since the injection | pouring
Furthermore, since the injection pressure may be lower than that of the cold chamber casting machine, there is a point that a transient load is not applied to the
次に、従来技術におけるコールドチャンバー鋳造機を説明する。コールドチャンバー鋳造機は、溶解炉と鋳造機が別々になっており、溶湯を溶解炉から１ショット分の溶湯を汲み出して溶解炉の外にある鋳造機に入れ、溶解炉の外で鋳造を行うものである。鋳造機が溶解炉中になく外に設けられ、加熱されていないところからコールドチャンバー鋳造機と呼ばれている。 Next, a cold chamber casting machine in the prior art will be described. In the cold chamber casting machine, the melting furnace and the casting machine are separate, and the molten metal is pumped from the melting furnace for one shot and is put into the casting machine outside the melting furnace, and casting is performed outside the melting furnace. Is. The casting machine is called a cold chamber casting machine because it is not in the melting furnace but provided outside and is not heated.
図７は、従来のコールドチャンバー鋳造機２０の基本構成を示す図である。
図７に示すように、コールドチャンバー鋳造機２０は、溶解炉２１の外にスリーブ２２とプランジャー２３からなる押し出し成形機２４が設けられており、プランジャー２３には押圧装置２７が接続されて稼働する構造となっている。スリーブ２２の先端には金型２５が設置されている。また溶解炉２１から溶湯を汲み出すラドル２６がある。
FIG. 7 is a diagram showing a basic configuration of a conventional cold
As shown in FIG. 7, the cold
図７に示した従来のコールドチャンバー鋳造機２０の鋳造工程は、次の手順で行われる。図７（ａ）に示すように、ラドル２６で溶解炉２１中の溶湯を汲み出し、１ショット分の溶湯をスリーブ２２に注ぎ込む。次に、図７（ｂ）に示すように、所定量の溶湯をスリーブ２２に注ぎ込まれた後、プランジャー２３で圧入して金型２５に押し込まれて成形される。プランジャー２３の押圧は６０ＭＰから１００ＭＰの圧力が通例である。例えば、圧力は図示しない油圧機やリニアモーターでプランジャー２３に印加することで発生させる。
The casting process of the conventional cold
ここで、コールドチャンバー鋳造機２０の特徴としては、融点の高い金属素材を用いたダイカストに対応できるという点がある。アルミニウム合金や銅合金など融点が高い金属素材を用いる場合でも、図７に示したコールドチャンバー鋳造機２０は、溶解炉２１と鋳造機である押し出し成形機２４が別々になっているため、押し出し成形機２４が溶解炉２１の高温にさらされる必要はなく、それら部品が溶損するおそれがない。それゆえ融点の高い金属素材やアルミニウム合金溶湯のように鋳造機の部品を溶損させる材料を用いたダイカストが可能である。
Here, a feature of the cold
また、コールドチャンバー鋳造機２０の他の特徴としては、大型の金型を用いた大物製品の成形に対応しやすいという点がある。大物の成形を行うということは鋳造機自体が大きくなるが、ホットチャンバー方式のように溶解炉中に鋳造機構が収められている機構であれば、溶解炉がかなり大きなものとなってしまう。この点、コールドチャンバーダイカストであれば溶解炉と鋳造機が別々になっているため溶解炉の大きさを抑えることが可能となる。
In addition, another feature of the cold
従来のコールドチャンバー鋳造機２０にはデメリットがある。
まず、従来のコールドチャンバー鋳造機２０では鋳造速度が比較的遅いという問題がある。従来のコールドチャンバー鋳造機２０では溶解炉２１からラドル２６で汲み出してスリーブ２２に注入する作業が必要である。また、後述する空気を確実に抜くためプランジャー２３の押し込みを慎重にゆっくりと行う必要がある。そのため鋳造時間が長くなってしまう問題が発生する。
The conventional cold
First, the conventional cold
次に、従来のコールドチャンバー鋳造機２０では、ダイカスト製品中に空気が混入して鬆（す）が入る不具合が発生するおそれがある。従来のコールドチャンバー鋳造機２０は押し出し成形機２４が空気中に設置されているため、どうしてもスリーブ２２中に空気が混入しやすく、注入した溶湯中に空気が混在しやすい。溶湯に空気が混入していると金型２５内にダイカストした結果、鋳造製品において空気溜ができ鬆が入る結果となってしまう。そのため真空鋳造法やＰＦ法（ポアフリー法）等、製品の鬆（す）に対する対策が立てられているが、そのいずれもが煩雑である。
Next, in the conventional cold
次に、従来のコールドチャンバー鋳造機２０では、成形された鋳造製品の内部に金属の断裂が生じるおそれがある。従来のコールドチャンバー鋳造機２０では、押し出し成形機２４が空気中に設置されているため、放熱・冷却されやすく、プランジャー２３で押し出した後にスリーブ２２内に残ったアルミニウム合金残渣が冷えてスリーブ壁面や角部に小さな塊片が形成されることがあるが、次のダイカストにおいて注湯された溶湯と完全に一体化する前にプランジャー２３で押し出されて金型にダイカストされることが有り得る。そのため小さな塊片が混入した状態で鋳造製品が製作されてしまう問題がある。また、通常、スリーブ２２の温度はアルミニウム合金の融点より低いため、ラドル２６でアルミニウム合金溶湯をスリーブ２２に給湯した際にアルミニウム合金溶湯が一部凝固してしまい、溶湯に固形分が混入した状態で金型へ送られて、製品中にその固形分が点在した状態で成形が行われる。これを通常破断チル層と呼び、製品強度を不安定にする。
上記したようにコールドチャンバー鋳造機にはデメリットがあり、特に、その鋳造速度が早いことと鋳造圧力が低いことに注目すればホットチャンバー鋳造機の方が優れた方式と言える。
Next, in the conventional cold
As described above, the cold chamber casting machine has disadvantages. In particular, the hot chamber casting machine can be said to be an excellent method if attention is paid to its high casting speed and low casting pressure.
しかし従来のホットチャンバー鋳造機１０には大きなデメリットがある。
それは、従来のホットチャンバー鋳造機１０ではアルミニウム合金を用いることができないという問題である。もし、アルミニウム合金を溶解炉で溶解すれば溶解炉１１、ピストン−シリンダ射出部１２、ノズル１６等が鉄系合金で出来ているため、アルミニウム合金による溶損を受け、アルミニウム合金中に溶け出し本来の機能が失われる。鉄系合金に限らず、ほとんどの金属はアルミニウム合金に侵食を受け、窒化、溶射等で保護しても満足できる結果は得られない。
そこで、ホットチャンバー鋳造機に改良を加え、アルミニウム合金を用いても鋳造できる実用に耐えるホットチャンバー鋳造機が求められている。
However, the conventional hot
That is a problem that the conventional hot
Therefore, there is a need for a hot chamber casting machine that can be cast even if an aluminum alloy is used by improving the hot chamber casting machine.
ここで、図６の基本構造とは異なる改良型の砂型低圧鋳造機が知られている。ピストン方式のピストン−シリンダ射出部１２に代えてガス圧を用いて溶湯を押し出す方式となっている。また、溶解炉中にはストークの筒体を立てるのみで射出路となる部分の大半を溶解炉の上に設ける構造である。
Here, an improved sand type low pressure casting machine different from the basic structure of FIG. 6 is known. In place of the piston-type piston-
図８は、特開２００４−１２２１３４号公報に開示された砂型低圧鋳造機である。なお、図中の付番は特開２００４−１２２１３４号公報の図中に使われている付番をそのまま使用しており、本明細書中の他の付番とは関係ないものとなっている。 FIG. 8 shows a sand-type low-pressure casting machine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-122134. In addition, the numbering in a figure uses the numbering used in the figure of Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-122134 as it is, and has nothing to do with the other numbering in this specification. .
図８に示すように、この製造装置は、炉本体１の内部に、軽金属溶湯２を貯留する溶解炉３が設けられている。炉本体１には、溶解炉３を加熱するガスバーナなどの加熱装置８が設けられている。この炉本体１の上方には砂型１１を載置する型置台１２が配設されている。溶解炉３は、蓋部材４により上部を密閉されており、蓋部材４には溶解炉３の内部に加圧ガス５を低圧で供給する加圧ガス供給口６が形成されている。この加圧ガス供給口６には加圧ガス供給手段７が接続されている。溶湯中にはストーク２１が立てられており、さらに上方の溶湯溜まり２９を介してストーク３３が立てられており、砂型１１に接続されている。溶湯面センサ３４が設けられている。
As shown in FIG. 8, this manufacturing apparatus is provided with a
鋳造工程としては、まず、ストーク２１内の酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス２８を砂型１１内のキャビティ１６内の空気を酸化防止ガスまたは燃焼防止用ガス２８で置換する。次に、溶解炉３に貯留された軽金属溶湯２の湯面に加圧ガス５によって低圧で圧力をかけ、溶湯に立てられたストーク２１を介して、溶湯溜まりとなるチャンバー２９、さらにストーク３３を通じて、砂型１１のキャビティ１６へ軽金属溶湯２を押上げる。キャビティ１６内に軽金属溶湯２が充填されたら、そのままの状態でキャビティ１６内の軽金属溶湯２を凝固させる。
このように、加圧ガス供給手段７による加圧ガス５を用いて溶解炉３中の溶湯を押し上げて鋳型に押し入れるものとなっており、ピストンのような機構系を用いないものとなっている。
In the casting process, first, the antioxidant gas or the
Thus, the
しかし、図８に記載した砂型低圧鋳造機にも解決すべき問題がある。
まず、図８に記載した砂型低圧鋳造機では、アルミニウム合金の金属材料を扱うにはまだ不十分である。射出経路の部品の大部分は溶解炉中にはないため放熱しやすい構造となっているが、溶湯は高温であり、ストーク２１、溶湯溜まり２９、ストーク３３などの金属部品が高温のアルミニウム合金にさらされる点には変わりがなく、やはり溶損する問題が発生してしまう。
However, the sand-type low pressure casting machine shown in FIG.
First, the sand-type low-pressure casting machine shown in FIG. 8 is still insufficient for handling a metal material of an aluminum alloy. Most of the parts in the injection path are not in the melting furnace, so the structure is easy to radiate heat. There is no change in the exposed points, and the problem of melting damage occurs.
次に、図８に記載した砂型低圧鋳造機では、鋳造速度の点で問題がある。図８に示す構造では、砂型低圧鋳造法において、大きな溶解炉の溶湯の液面全体に圧力を加えて溶湯を持ち上げて溶解炉中の溶湯溜まり２９に保持しておく必要があるため、圧力制御が難しく、慎重に圧力をかけて溶湯の液面高さを調整する必要があるため、鋳造サイクルは図６の基本形に比べて遅くなる問題がある。そのため溶湯面センサ３４により溶湯面の上昇位置をセンサしながら行うものであり、慎重に行われる。また、砂型１１に溶湯を満たす際、大きな溶解炉の溶湯の液面全体に圧力を加えて溶湯を砂型１１内に注入するため、やはり、溶解炉の溶湯の液面全体に加える圧力制御が難しい。そこで、加圧は慎重に行う必要がある。本来、ホットチャンバー鋳造機では、ピストンサイクルに応じてワンショットで打ち込むようにダイカストできるので、鋳造速度の点で問題がある。
Next, the sand-type low pressure casting machine shown in FIG. 8 has a problem in terms of casting speed. In the structure shown in FIG. 8, in the sand mold low pressure casting method, it is necessary to apply pressure to the entire surface of the molten metal in a large melting furnace to lift the molten metal and hold it in the
そこで、上記問題に鑑み、本発明は、ホットチャンバー鋳造機を改良することにより、鋳造速度が速く、アルミニウム合金の溶湯を用いても溶損という問題が生じないアルミニウム合金用のホットチャンバー鋳造機を提供することを目的とする。 Accordingly, in view of the above problems, the present invention provides a hot chamber casting machine for an aluminum alloy, which has a high casting speed by improving the hot chamber casting machine and does not cause a problem of melting even when a molten aluminum alloy is used. The purpose is to provide.
上記目的を達成するため、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機は、溶湯を入れる溶解炉と、溶解炉内に立設したセラミックにより形成された溶湯射出主筒部と、溶湯射出主筒部の側面に設けられた射出路と、射出路の先端付近に設けられ、金型へ溶湯をダイカストするノズルと、溶湯射出主筒部において、射出路よりも低い位置に設けられ、溶解炉内と溶湯射出主筒部の内部空間との導通を開閉する弁体と、溶湯射出主筒部の内部空間に対して所定圧力のガス圧の印加および除去を制御する加圧部を備え、加圧部が溶湯射出主筒部の内部空間に対してガス圧を印加すると弁体が閉鎖される方向に働き、溶湯射出主筒部の内部の溶湯が射出路から金型へダイカストされ、加圧部が溶湯射出主筒部の内部空間に対してガス圧を除去すると弁体が開放される方向に働き、溶解炉内から次回のダイカストに必要量の溶湯が溶湯射出主筒部の内部に供給されることを特徴とするアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機である。 In order to achieve the above object, a hot chamber casting machine for an aluminum alloy according to the present invention includes a melting furnace in which a molten metal is put, a molten metal injection main cylinder formed by ceramics standing in the melting furnace, and a molten metal injection main cylinder An injection path provided on the side of the injection path, a nozzle provided near the tip of the injection path, and a die for casting the molten metal to the mold, and a molten metal injection main cylinder portion, provided at a position lower than the injection path, and in the melting furnace A pressurizing unit comprising: a valve body that opens and closes conduction to the internal space of the molten metal injection main cylindrical portion; and a pressurizing unit that controls application and removal of a predetermined gas pressure to and from the internal space of the molten metal injection main cylindrical portion. When the gas pressure is applied to the internal space of the molten metal injection main cylinder part, it works in the direction of closing the valve body, the molten metal inside the molten metal injection main cylinder part is die-cast from the injection path to the mold, and the pressurizing part is The gas pressure is removed from the internal space of the molten metal injection main cylinder. Then acts in a direction in which the valve body is opened, an aluminum alloy hot chamber casting machine, characterized in that the required amount of the molten metal for the next die casting from the melting furnace is supplied into the molten metal injection main cylindrical portion.
上記構成により、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機において、溶解炉中に設けられた部材はセラミック製の溶湯射出主筒部であるので、アルミニウム合金に対して溶損することはない。また、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機では、加圧部により印加されるガス圧は溶湯射出主筒部という小さな湯面を押圧するのみで良く、かつ溶湯を押し込むだけで良いので、圧力制御が簡単であり、ダイカスト速度を速くすることができる。
また、従来のピストン−シリンダ方式ではピストン及びシリンダの壁面には高い加工精度が求められその製作にコストがかかる上、稼動後のメンテナンスにおいても壁面の歪みや減損などの対策が必要となるが、本発明ではガス圧を利用することによりシリンダ内に圧力を掛けるため、シリンダ内の壁面の歪みや誤差などは問題とならず、シリンダの製作コストが低減できる上、稼動後のメンテナンスも簡単に済むというメリットが得られる。
By the said structure, in the hot chamber casting machine for aluminum alloys of this invention, since the member provided in the melting furnace is a molten metal injection main cylinder part made from a ceramic, it does not melt to an aluminum alloy. Further, in the hot chamber casting machine for aluminum alloy of the present invention, the gas pressure applied by the pressurizing part only needs to press a small molten metal surface called the molten metal injection main cylinder part, and only needs to push the molten metal. The control is simple and the die casting speed can be increased.
In addition, the conventional piston-cylinder system requires high machining accuracy for the piston and cylinder wall surfaces, and its production is costly, and measures such as distortion and loss of the wall surface are required for maintenance after operation, In the present invention, since pressure is applied to the cylinder by using gas pressure, distortion and error of the wall surface in the cylinder do not pose a problem, the manufacturing cost of the cylinder can be reduced, and maintenance after operation can be easily performed. The advantage is obtained.
次に、上記構成において、セラミック製である溶湯射出主筒部の外壁側面に当接する壁面構造を溶解炉内に設け、溶湯射出主筒部が溶解炉内において水平方向に固定されるようにし、溶湯射出主筒部の上端面にフランジを設け、フランジと溶湯射出主筒部の底壁面とを固定することにより、溶湯射出主筒部が溶解炉内において上下方向に固定することが好ましい。 Next, in the above configuration, a wall surface structure in contact with the outer wall side surface of the molten metal injection main cylinder made of ceramic is provided in the melting furnace so that the molten metal injection main cylinder is fixed in the horizontal direction in the melting furnace, It is preferable that a flange is provided on the upper end surface of the molten metal injection main cylinder part and the molten metal injection main cylinder part is fixed in the vertical direction in the melting furnace by fixing the flange and the bottom wall surface of the molten metal injection main cylinder part.
ここで、弁体がボール弁であり、ボール弁が導通孔に導かれやすいように溶湯射出主筒部の底面付近の内面がすり鉢状になっており、すり鉢状の壁面の最下部にボール弁の径よりも小さな導通孔が開いて溶解炉内に導通した構造とすることが好ましい。
ボール弁であれば上方からの圧力で確実に閉鎖することができ、上方からの圧力が負圧になれば、確実に開放することができる。ボール弁が導通孔に設置されておれば、溶解炉内の溶湯の出し入れが制御できる。また、溶湯の供給時も前回のダイカストで消費された溶湯に見合う量の溶湯を次のダイカスト用に供給することができる。
Here, the valve body is a ball valve, and the inner surface near the bottom surface of the molten metal injection main cylinder portion is formed in a mortar shape so that the ball valve is easily guided to the conduction hole, and the ball valve is placed at the bottom of the mortar-shaped wall surface. It is preferable to have a structure in which a conduction hole smaller than the diameter is opened and conducted into the melting furnace.
If it is a ball valve, it can be reliably closed with pressure from above, and if the pressure from above becomes negative, it can be reliably opened. If the ball valve is installed in the conduction hole, the molten metal in and out of the melting furnace can be controlled. In addition, when supplying the molten metal, an amount of the molten metal corresponding to the molten metal consumed in the previous die casting can be supplied for the next die casting.
なお、溶湯射出主筒部の内部空間に、加圧部からガス圧印加により突入するガス流速を減速するガス減速部を設けておくことが好ましい。ガス流が勢いよく溶湯射出主筒部の中に打ち出されると内部の溶湯表面に飛沫が生じたり波立ったりするため、その突入するガス流を減速する。ガス減速部としては、例えば、ガス導入パイプに対向する位置に設けた板材、ラビリンス、ダンパーなどがある。 In addition, it is preferable to provide the gas deceleration part which decelerates the gas flow rate which rushes in by applying a gas pressure from a pressurization part in the internal space of the molten metal injection main cylinder part. When the gas flow is struck out vigorously into the molten metal injection main cylinder, the surface of the molten metal splashes or swells, so the rushing gas flow is decelerated. Examples of the gas deceleration unit include a plate material, a labyrinth, and a damper provided at a position facing the gas introduction pipe.
さらに、ガス圧印加時に溶湯射出主筒内部の溶湯面の波立ちや溶湯の飛散を防ぐため、アルミニウム合金溶湯が空気と触れてできる固体状の酸化物やアルミニウム合金溶湯より比重が小さく、さらにアルミニウム合金溶湯から溶損を受けないポーラスな酸化アルミニウム等で出来た蓋状の物体を溶湯射出主筒内部の溶湯面に浮かせることが好ましい。 Furthermore, the specific gravity is smaller than the solid oxide or aluminum alloy melt that the aluminum alloy melt can come into contact with the air in order to prevent the melt surface inside the molten steel injection main cylinder from undulating and splashing when the gas pressure is applied. It is preferable that a lid-like object made of porous aluminum oxide or the like that is not melted by the molten metal is floated on the molten metal surface inside the molten metal injection main cylinder.
加圧部の構成としては、高圧タンクと電磁弁とガス導入パイプを備えたものとすることが好ましい。電磁弁であれば開閉動作が素早く、電磁弁の開閉動作により印加するガス量を正確に制御することができる。 The configuration of the pressurizing unit is preferably provided with a high-pressure tank, a solenoid valve, and a gas introduction pipe. If it is a solenoid valve, the opening and closing operation is quick, and the amount of gas applied can be accurately controlled by the opening and closing operation of the solenoid valve.
本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機は、溶解炉中に設けられた部材はセラミック製の溶湯射出主筒部、ノズル、ボール弁であり、溶解炉内部のアルミニウム合金に触れる部分はセラミック塗料でコーティングされているので、アルミニウム合金に対して溶損することはないため、アルミニウム合金を金属材料として使用できる。
また、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機は、加圧部により印加されるガス圧は溶湯射出主筒部という小さな湯面を押圧するのみで良く、かつ下方向に押し込むだけで良いので、圧力制御が簡単であり、ダイカスト速度を速くすることができる。
また、従来のピストン−シリンダ方式ではピストン及びシリンダの壁面には高い加工精度が求められその製作にコストがかかる上、稼動後のメンテナンスにおいても壁面の歪みや減損などの対策が必要となるが、本発明ではガス圧を利用することによりシリンダ内に圧力を掛けるため、シリンダ内の壁面の歪みや誤差などは問題とならず、シリンダの製作コストが低減できる上、稼動後のメンテナンスも簡単に済むというメリットが得られる。
In the hot chamber casting machine for an aluminum alloy of the present invention, the members provided in the melting furnace are a ceramic molten metal injection main cylinder part, a nozzle and a ball valve, and the part in contact with the aluminum alloy inside the melting furnace is a ceramic paint. Since it is coated, the aluminum alloy can be used as a metal material because it does not melt into the aluminum alloy.
Further, in the hot chamber casting machine for an aluminum alloy of the present invention, the gas pressure applied by the pressurizing part only needs to press a small molten metal surface called a molten metal injection main cylinder part, and only needs to be pushed downward. Pressure control is simple and the die casting speed can be increased.
In addition, the conventional piston-cylinder system requires high machining accuracy for the piston and cylinder wall surfaces, and its production is costly, and measures such as distortion and loss of the wall surface are required for maintenance after operation, In the present invention, since pressure is applied to the cylinder by using gas pressure, distortion and error of the wall surface in the cylinder do not pose a problem, the manufacturing cost of the cylinder can be reduced, and maintenance after operation can be easily performed. The advantage is obtained.
以下、図面を参照しつつ、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機の実施形態を説明する。ただし、本発明の技術的範囲は以下の実施形態に示した具体的な用途や形状・寸法などには限定されない。 Hereinafter, embodiments of a hot chamber casting machine for an aluminum alloy of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to the specific applications, shapes, dimensions, and the like shown in the following embodiments.
図１は本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機１００の構成例を簡単に示す図である。
図１では内部の構造が分かりやすいように、各部材を縦断面において示している。図１では部材の特徴が分かるように簡単に図示しており、本発明を理解する上で必要な部材のみを図示しており、他の一部の部材については図示していない場合もある。
FIG. 1 is a diagram simply showing a configuration example of a hot
In FIG. 1, each member is shown in a longitudinal section so that the internal structure can be easily understood. In FIG. 1, the features of the members are simply illustrated so that the features of the members can be understood. Only the members necessary for understanding the present invention are illustrated, and some other members may not be illustrated.
図１の構成例では、アルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機１００は、溶解炉１１０、溶湯射出主筒部１２０、射出路１３０、ノズル１４０、弁体１５０、ガス加圧部１６０を備えている。また、金型２００が併せて示されている。
In the configuration example of FIG. 1, the aluminum alloy hot
溶解炉１１０は、加熱装置１１１と、金属材料を溶融した溶湯を貯留するルツボ１１２が設けられている。このルツボ１１２の上面には蓋材１１３が設けられ、その一部には開口部１１６があり、この開口部１１６から鋳造により消耗したアルミニウム合金材料の供給を行うようになっている。蓋材１１３には、溶湯射出主筒部１２０の上部が収まる上部取り付け凹部１１７が設けられている。ここで、溶湯は、アルミニウム合金を溶解した溶湯である。
また、図１の構成例では、溶解炉１１０のルツボ１１２には、溶湯射出主筒部１２０を内部において立設状態で固定するための固定部１１４が設けられており、固定部１１４を取り付けるための下部取り付け凹部１１８が設けられている。
また、射出路１３０を金型へ導出するためのノズル１４０が設けられている。
The
Further, in the configuration example of FIG. 1, the
Further, a
固定部１１４は、溶湯射出主筒部１２０をルツボ１１２内部で安定して固定するための部材で、溶湯射出主筒部１２０の外壁面や部材に当接する形で固定する。図１の構成例では、溶湯射出主筒部１２０の上端にはフランジ１２２が設けられており、溶湯射出主筒部１２０の上部側は、フランジ１２２が上部取り付け凹部１１７に嵌りこみ、さらにガス加圧部１６０が上から当接しているために、溶湯射出主筒部１２０のフランジ１２２の底面、側面、上面を取り囲むように固定されている。これで溶湯射出主筒部１２０の上部付近における上下方向の移動、水平方向への移動を制限することができる。また、溶湯射出主筒部１２０の下部には下方壁面１２６が立設されており、下部取り付け凹部１１８が溶湯射出主筒部１２０の下方壁面１２６に対して外方から当接する部材となっている。これで溶湯射出主筒部１２０の下部付近における上下方向の移動、水平方向への移動を制限することができる。このように固定部１１４によって溶湯射出主筒部１２０はその上部、その下部とも上下方向の移動、水平方向への移動が制限されるため、安定して固定されることとなる。
The fixing
溶湯射出主筒部１２０は、溶解炉１１０のルツボ１１２内に立設したセラミック製の筒体である。セラミック製として耐熱性に優れたものを製作し、アルミニウム合金の溶湯であっても溶損・破損しないものを選択することが好ましい。
溶湯射出主筒部１２０の形状は限定されないが、ここでは、図１に図示したようなものとする。図１の構成例では、円筒形をした主筒部分１２１に対して上端にフランジ１２２が張り出している。主筒部分１２１の内部空間が１２３である。主筒部分１２１の底面にはすり鉢状に成形された底面部１２４があり、その最下方には導通孔１２５が設けられている。この導通孔１２５には開閉を制御する弁体１５０が取り付けられている。
The molten metal injection
Although the shape of the molten metal injection
主筒部分１２１の底面近くには主筒部分１２１の外壁面を下方に延設した下方壁面１２６が立設されており、主筒部分１２１の底面下にある底部空間１２７を取り囲んでいるが、下方壁面１２６には少なくともその一部には溶湯を底部空間１２７に導き入れるための開口１２８が設けられている。この開口１２８を介して溶湯は底部空間１２７に導通している。このように弁体１５０の開閉動作を介して、内部空間１２３と底部空間１２７の導通／遮断が制御される。
Near the bottom surface of the
また、図１の構成例では、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３の上方付近に、ガス減速部１２９が設けられている。このガス減速部１２９は、後述する加圧部１６０のガス圧の印加によりガス導入パイプ１６４から突入するガス流速を減速する部材である。ガス流に当たることでガス流速を弱める構造であり、単なる板状体や、ダンパー、内部で導通管の通り道がつづら状に折れ曲がったラビリンス管など部材の構造は特に限定されない。このようなガス減速部１２９が設けられることにより、ガス流が勢いよく溶湯射出主筒部１２０の中に打ち出されて溶湯表面に突入することによる飛沫の発生や波立ち、溶湯射出主筒部１２０の損傷などを抑制することができる。
Further, in the configuration example of FIG. 1, a gas
射出路１３０は、溶湯射出主筒部の側面に設けられた経路であり、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３と導通しており、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３が加圧部１６０のガス印加により押圧された溶湯がこの射出路１３０を通過して金型２００へダイカストされる。
The
ノズル１４０は、射出路１３０の先端付近に設けられた部材であり、金型２００へ接続される。溶湯はノズル１４０から金型２００内へダイカストされる。ノズル１４０は射出路導出部１１５を介してルツボ１１２の外部へ導かれ金型２００へ接続されている。
The
弁体１５０は、溶湯射出主筒部１２０において、射出路１３０よりも低い位置に設けられ、溶解炉１１０のルツボ１１２内と溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３との導通を開閉する部材である。図１の構成例では弁体１５０はボール弁となっている。なお、上述したように溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３の底面部１２４はすり鉢状に形成されており、ボール弁が導通孔１２５に導かれやすいようになっている。導通孔１２５はボール弁の径よりも小さく、ボール弁が嵌まることにより導通孔１２５が閉鎖される仕組みとなっている。
The
弁体１５０が押圧された閉鎖状態において、溶解炉１１０のルツボ１１２と、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３とが遮断され、両者間の溶湯の移動はなくなる。ここで、弁体１５０は射出路１３０よりも低い位置に設けられているので、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３と射出路１３０の導通は保たれており、その結果、弁体１５０に対して上方から圧力がかかって弁体１５０が閉じた状態において、溶湯は射出路１３０に向かって導かれることとなる。
In the closed state in which the
一方、弁体１５０への押圧がなくなった開放状態において、詳しくは後述するように、電磁弁１６３の操作により溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３が大気圧となると、弁体１５０の上面に掛かる圧力は内部空間１２３にあった溶湯が金型２００にダイカストされて無くなっているため小さくなっており、一方、弁体１５０の下面に掛かる圧力はルツボ１１２の溶湯から受ける圧力が大きいので、弁体１５０は上方へ押し上げられることとなる。弁体１５０が押し上げられると、導通孔１２５と弁体１５０の間に隙間が生じ、溶解炉１１０のルツボ１１２と、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３とが導通する。弁体１５０が開放されると、両者の圧力差がなくなるまで、つまり、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３の溶湯の上面が、ルツボ１１２内の溶湯の上面に略等しくなるまで溶湯が内部空間１２３に流れ込む。なお、弁体１５０には重量があるため、弁体１５０の重量分の影響は考慮する必要がある。
On the other hand, when the
加圧部１６０は、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３に対して所定圧力のガス圧の印加および除去を制御する部分である。
図１の構成例では、ガス加圧部１６０は、高圧ポンプ１６１、高圧タンク１６２、電磁弁１６３、ガス導入パイプ１６４、飛散防止蓋１６５を備えた構成となっている。
The pressurizing
In the configuration example of FIG. 1, the
高圧ポンプ１６１は高圧タンク１６２内に高圧ガスを送り込む装置である。高圧タンク１６２は後述するように電磁弁１６３の開閉により高圧のガスを一気に溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３に対して送り込むため、所定圧力のガスを蓄積しておく容器である。
The high-
高圧タンク１６２に蓄積するガス圧としては、電磁弁１６３を開いたときに、一般にホットチャンバー鋳造機で必要とされるピストン圧力に相当する１０ＭＰから３０ＭＰになるガス圧とする。ここで考慮すべき点は、電磁弁１６３を開放する直前の溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３の溶湯が満たされていない空間は大気圧（約０．１ＭＰ）の圧力しかないため、電磁弁１６３を開き高圧タンク１６２のガスを内部空間１２３に導入した際、内部空間１２３の大気圧分と高圧タンク１６２の圧力分が合わさって溶湯面に印加される。つまり、当初の高圧タンク１６２の蓄積分の高いガス圧が、内部空間１２３の大気圧分によって減じられて溶湯面への印加圧力されるため、高圧タンク１６２が蓄積しておくガス圧力は、射出に必要な圧力（１０ＭＰから３０ＭＰ）よりも内部空間１２３の大気圧分による減少分を考慮した上で大きめに設定しておく必要がある。
The gas pressure accumulated in the high-
電磁弁１６３は、弁シャッター速度が速く、瞬時に弁動作が可能なものが好ましい。ここでは、高圧タンク１６２側への接続と大気圧側への接続が瞬時に切り換えることができるものとなっている。電磁弁１６３は高圧タンク１６２と接続されており、電磁弁１６３が高圧タンク側１６２を開放すると、ガス導入パイプ１６４は即座に１０ＭＰから３０ＭＰのガス圧を溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３に対して印加することができる。一方、電磁弁１６３が高圧タンク側１６２を閉鎖して大気圧側を開放すれば、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３を大気圧に戻すことができる。
The
飛散防止蓋１６５は、アルミニウム合金溶湯から溶損を受けないポーラスな酸化アルミニウム等で出来た蓋状の物体であり、溶湯射出主筒内部の溶湯面に浮かせておくことにより、ガス圧印加時に溶湯射出主筒内部の溶湯面の波立ちや溶湯の飛散を防ぐためのものである。なお、アルミニウム合金溶湯が空気と触れてできる固体状の酸化物が形成された状態であれば、その酸化物が飛散防止蓋１６５の代わりとなることは有り得る。
上記のように電磁弁１６３の開閉で導入されるガス圧が大きいため、溶湯射出主筒部の壁面にガス減速部１２９を設けてガス流速を減速させ、溶湯面の波立ちや溶湯の飛散防止の工夫を行っているが、さらに、溶湯面の上に飛散防止蓋１６５を浮かせておくことにより、確実に溶湯面の波立ちや溶湯の飛散を防ぐことが可能となる。
The
Since the gas pressure introduced by opening and closing the
以上が、図１に示した本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機の各部材の説明である。 The above is description of each member of the hot chamber casting machine for aluminum alloys of this invention shown in FIG.
次に、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機の動作について順を追って説明する。
まず、鋳造サイクルの第１工程を説明する。
図２は第１工程の初期状態を示す図である。図２に示すように、電磁弁１６３は大気圧側に接続され、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３には溶湯がルツボ１１２内の溶湯の高さからボール弁１５０の密度を考慮した高さに相当する程度満たされている。ボール弁の弁体１５０は自然に溶湯射出主筒部１２０の底面部１２４に落ち着いている。溶湯はアルミニウム合金であり、所定の温度にまで昇温され、良好な状態で液体状態となっている。
Next, the operation of the hot chamber casting machine for aluminum alloy of the present invention will be described in order.
First, the first step of the casting cycle will be described.
FIG. 2 is a diagram showing an initial state of the first step. As shown in FIG. 2, the
次に、第１工程に入る。図３は鋳造サイクルの第１サイクルを示す図である。図３に示すように、電磁弁１６３が高圧タンク１６２側へ接続されるよう切り換えられ、高圧タンク側１６２を開放すると、ガス導入パイプ１６４を介して即座にダイカストに必要な１０ＭＰから３０ＭＰのガス圧に見合った圧力の高圧ガスが溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３に対して印加される。その結果、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３の溶湯に当該圧力がかかり、ボール弁である弁体１５０は下方に押圧されて導通孔１２５が閉鎖される。ここで、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３と射出路１３０は導通しているので、内部空間１２３の溶湯は押圧されると内部空間１２３から射出路１３０に向かって射出されることとなる。射出路１３０の先のノズル１５０を介して金型２００が設置されており、金型２００内にアルミニウム合金の溶湯がダイカストされる。
Next, the first step is entered. FIG. 3 is a diagram showing a first cycle of the casting cycle. As shown in FIG. 3, when the
次に、第２工程に入る。図４は鋳造が完了した時点を示す図である。射出が終わって第１工程が終了した後、電磁弁１６３を切り換え、内部空間１２３を大気圧とする。所定の時間経過を待ち、ダイカスト成型品が所定温度まで冷却されるのを待ち、冷却後、図４に示すように、金型２００を開放してダイカスト成型品を取り出す。
Next, the second step is entered. FIG. 4 is a diagram showing a point in time when casting is completed. After the injection is finished and the first step is finished, the
図５は第２工程において、図２の状態に復元しつつある様子を示す図である。図５に示すように、図４の鋳造が完了した時点で電磁弁１６３が大気圧側へ接続されるよう切り換えられ、高圧タンク側１６２の接続が遮断されると、ガス導入パイプ１６４を介して即座に溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３が大気圧となる。溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３の溶湯の液面高さは図３の状態、つまり、溶湯の液面高さはルツボ１１２内の溶湯の液面の高さよりも低くなっている。ここで、弁体１５０に対して上面から掛かる圧力は、大気圧下の内部空間１２３の溶湯の高さから生じる圧力であり、弁体１５０に対して下面から掛かる圧力は、ルツボ１１２の溶湯の高さから生じる圧力である。図３の状態では内部空間１２３の溶湯の高さはルツボ１１２の溶湯の高さより低いため、弁体１５０の下面から受ける圧力の方が大きい。そのため弁体１５０は上昇し、溶湯射出主筒部１２０の底面部１２４と弁体１５０の間に隙間が生じ、導通孔１２５が導通する。その結果、ルツボ１１２の溶湯が溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３に対して流れ込む。図５は、弁体１５０が上昇し、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３に溶湯が供給された状態となっている。弁体１５０の重量を無視すれば溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３の溶湯液面がルツボ１１２内の溶湯液面と同じ高さになった時点で供給が停止される。実際には弁体１５０の重量があるため、弁体１５０の重量の影響分だけ内部空間１２３の溶湯液面はルツボ１１２内の溶湯液面よりも少し低い状態で供給が停止される。この供給量が次回のダイカストに必要な溶湯量であれば良い。
FIG. 5 is a diagram showing a state where the state shown in FIG. 2 is being restored in the second step. As shown in FIG. 5, when the casting of FIG. 4 is completed, the
図５の状態（弁体１５０が浮いている状態）から図２の状態（弁体１５０が底面部１２４に収まる状態）に移り、鋳造サイクルが終了する。この鋳造サイクルの繰り返しにより鋳造が繰り返される。
The state of FIG. 5 (the state in which the
以上、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機によれば、溶解炉内にアルミニウム合金の溶湯が満たされても溶損してしまう部材がなく、アルミニウム合金を溶湯としてダイカストすることができるホットチャンバー鋳造機が得られる。
また、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機の鋳造工程は、従来のホットチャンバー鋳造機のピストン−シリンダ方式のサイクルと変わらない速度で行うことができ、鋳造サイクルが早いという利点がある。
また、従来のピストン−シリンダ方式ならば両者の壁面の加工精度が要求されたり使用による歪みや減耗に対するメンテナンスが要求されたりするところ、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機によれば、ガス圧を用いてシリンダ内の溶湯面を印加するので、そのような加工精度の要求やメンテナンスの要求が少ないという利点がある。
また、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機では、溶湯の経路となる射出部１３０が溶湯中にあるため、外部からの空気の巻き込みがなく、ダイカスト製品中に鬆が入るという不具合が生じることが少ない。
また、従来技術の課題で説明したようなコールドチャンバー鋳造機で見られる破断チル層の発生も抑えることができる。
また、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機では、比較的射出圧力が低くて良いので金型への過渡な負荷がかからないというメリットもある。
As described above, according to the hot chamber casting machine for an aluminum alloy of the present invention, there is no member that melts even when the molten aluminum alloy is filled in the melting furnace, and the hot chamber casting that can be die-cast as the molten aluminum alloy. A machine is obtained.
In addition, the casting process of the hot chamber casting machine for aluminum alloy of the present invention can be performed at a speed that is not different from the piston-cylinder type cycle of the conventional hot chamber casting machine, and has an advantage that the casting cycle is fast.
In addition, the conventional piston-cylinder system requires processing accuracy on both wall surfaces and requires maintenance for distortion and wear due to use. According to the hot chamber casting machine for aluminum alloy of the present invention, the gas pressure Since the surface of the molten metal in the cylinder is applied using this, there is an advantage that there are few requirements for such processing accuracy and maintenance.
In addition, in the hot chamber casting machine for aluminum alloy of the present invention, since the
Moreover, generation | occurrence | production of the fracture | rupture chill layer seen with the cold chamber casting machine as demonstrated by the subject of the prior art can also be suppressed.
Moreover, the hot chamber casting machine for aluminum alloy of the present invention has an advantage that a transient load is not applied to the mold because the injection pressure may be relatively low.
以上、本発明の机における好ましい実施例を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。 Although the preferred embodiment of the desk of the present invention has been illustrated and described above, it will be understood that various modifications can be made without departing from the technical scope of the present invention.
本発明は、アルミニウム合金を溶湯として用いるホットチャンバー鋳造機として広く利用可能である。 The present invention can be widely used as a hot chamber casting machine using an aluminum alloy as a molten metal.
１００ アルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機
１１０ 溶解炉
１１１ 加熱装置
１１２ ルツボ
１１３ 蓋材
１１４ 固定部
１１５ 射出路導出部
１１６ 開口部
１１７ 上部取り付け凹部
１１８ 下部取り付け凹部
１２０ 溶湯射出主筒部
１２１ 主筒部分
１２２ フランジ
１２３ 内部空間
１２４ 底面部
１２５ 導通孔
１２６ 下方壁面
１２７ 底部空間
１２８ 開口
１２９ ガス減速部
１３０ 射出路
１４０ ノズル
１５０ 弁体
１６０ ガス加圧部
１６１ 高圧ポンプ
１６２ 高圧タンク
１６３ 電磁弁
１６４ ガス導入パイプ
１６５ 飛散防止蓋
DESCRIPTION OF
次に、第１工程に入る。図３は鋳造サイクルの第１サイクルを示す図である。図３に示すように、電磁弁１６３が高圧タンク１６２側へ接続されるよう切り換えられ、高圧タンク側１６２を開放すると、ガス導入パイプ１６４を介して即座にダイカストに必要な１０ＭＰから３０ＭＰのガス圧に見合った圧力の高圧ガスが溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３に対して印加される。その結果、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３の溶湯に当該圧力がかかり、ボール弁である弁体１５０は下方に押圧されて導通孔１２５が閉鎖される。ここで、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３と射出路１３０は導通しているので、内部空間１２３の溶湯は押圧されると内部空間１２３から射出路１３０に向かって射出されることとなる。射出路１３０の先のノズル１４０を介して金型２００が設置されており、金型２００内にアルミニウム合金の溶湯がダイカストされる。
Next, the first step is entered. FIG. 3 is a diagram showing a first cycle of the casting cycle. As shown in FIG. 3, when the
固定部１１４は、溶湯射出主筒部１２０をルツボ１１２内部で安定して固定するための部材で、溶湯射出主筒部１２０の外壁面や部材に当接する形で固定する。図１の構成例では、溶湯射出主筒部１２０の上端にはフランジ１２２が設けられており、溶湯射出主筒部１２０の上部側は、フランジ１２２が上部取り付け凹部１１７に嵌りこみ、さらにガス加圧部１６０が上から当接しているために、溶湯射出主筒部１２０のフランジ１２２の側面、上面を取り囲むように固定されている。これで溶湯射出主筒部１２０の上部付近における上方向の移動、水平方向への移動を制限することができる。また、溶湯射出主筒部１２０の下部には下方壁面１２６が立設されており、下部取り付け凹部１１８に嵌合する固定部１１４が溶湯射出主筒部１２０の下方壁面１２６に対して外方から当接する部材となっている。これで溶湯射出主筒部１２０の下部付近における下方向の移動、水平方向への移動を制限することができる。このように固定部１１４によって溶湯射出主筒部１２０はその上部、その下部とも上下方向の移動、水平方向への移動が制限されるため、安定して固定されることとなる。
The fixing
以上、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機によれば、溶解炉内にアルミニウム合金の溶湯が満たされても溶損してしまう部材がなく、アルミニウム合金を溶湯としてダイカストすることができるホットチャンバー鋳造機が得られる。
また、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機の鋳造工程は、従来のホットチャンバー鋳造機のピストン−シリンダ方式のサイクルと変わらない速度で行うことができ、鋳造サイクルが早いという利点がある。
また、従来のピストン−シリンダ方式ならば両者の壁面の加工精度が要求されたり使用による歪みや減耗に対するメンテナンスが要求されたりするところ、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機によれば、ガス圧を用いてシリンダ内の溶湯面を印加するので、そのような加工精度の要求やメンテナンスの要求が少ないという利点がある。
また、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機では、溶湯の経路となる射出路１３０が溶湯中にあるため、外部からの空気の巻き込みがなく、ダイカスト製品中に鬆が入るという不具合が生じることが少ない。
また、従来技術の課題で説明したようなコールドチャンバー鋳造機で見られる破断チル層の発生も抑えることができる。
また、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機では、比較的射出圧力が低くて良いので金型への過渡な負荷がかからないというメリットもある。
As described above, according to the hot chamber casting machine for an aluminum alloy of the present invention, there is no member that melts even when the molten aluminum alloy is filled in the melting furnace, and the hot chamber casting that can be die-cast as the molten aluminum alloy. A machine is obtained.
In addition, the casting process of the hot chamber casting machine for aluminum alloy of the present invention can be performed at a speed that is not different from the piston-cylinder type cycle of the conventional hot chamber casting machine, and has an advantage that the casting cycle is fast.
In addition, the conventional piston-cylinder system requires processing accuracy on both wall surfaces and requires maintenance for distortion and wear due to use. According to the hot chamber casting machine for aluminum alloy of the present invention, the gas pressure Since the surface of the molten metal in the cylinder is applied using this, there is an advantage that there are few requirements for such processing accuracy and maintenance.
In addition, in the hot chamber casting machine for aluminum alloy of the present invention, since the
Moreover, generation | occurrence | production of the fracture | rupture chill layer seen with the cold chamber casting machine as demonstrated by the subject of the prior art can also be suppressed.
Moreover, the hot chamber casting machine for aluminum alloy of the present invention has an advantage that a transient load is not applied to the mold because the injection pressure may be relatively low.
上記目的を達成するため、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機は、溶湯を入れる溶解炉と、溶解炉内に立設したセラミックにより形成された溶湯射出主筒部と、溶湯射出主筒部の側面に設けられた射出路と、射出路の先端に設けられ、金型へ溶湯をダイカストするノズルと、溶湯射出主筒部において、射出路よりも低い位置に設けられ、溶解炉内と溶湯射出主筒部の内部空間との導通を開閉する弁体と、溶湯射出主筒部の内部空間に対して所定圧力のガス圧の印加および除去を制御する加圧部を備え、加圧部が溶湯射出主筒部の内部空間に対してガス圧を印加すると弁体が閉鎖される方向に働き、溶湯射出主筒部の内部の溶湯が射出路から金型へダイカストされ、加圧部が溶湯射出主筒部の内部空間に対してガス圧を除去すると弁体が開放される方向に働き、溶解炉内から次回のダイカストに必要量の溶湯が溶湯射出主筒部の内部に供給されることを特徴とするアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機である。 In order to achieve the above object, a hot chamber casting machine for an aluminum alloy according to the present invention includes a melting furnace in which a molten metal is put, a molten metal injection main cylinder formed by ceramics standing in the melting furnace, and a molten metal injection main cylinder The injection path provided on the side of the injection path, the nozzle provided at the tip of the injection path, and a die for casting the molten metal into the mold, and the molten main injection cylinder are provided at a position lower than the injection path, and the melting furnace and the molten metal A valve body that opens and closes continuity with the internal space of the injection main cylinder part, and a pressurization part that controls application and removal of a predetermined gas pressure to the internal space of the molten metal injection main cylinder part. When gas pressure is applied to the internal space of the molten metal injection main cylinder part, it works in the direction of closing the valve body, the molten metal inside the molten metal injection main cylinder part is die-cast from the injection path to the mold, and the pressurizing part is molten metal Remove gas pressure to the inner space of the main injection cylinder And acts in the direction in which the valve body is opened, the required amount of the molten metal for the next die casting from the melting furnace is an aluminum alloy for hot chamber casting machine, characterized in that it is supplied into the molten metal injection main cylindrical portion.
ここで、弁体がボール弁であり、ボール弁が導通孔に導かれやすいように溶湯射出主筒部の下部内面がすり鉢状になっており、すり鉢状の壁面の最下部にボール弁の径よりも小さな導通孔が開いて溶解炉内に導通した構造とすることが好ましい。
ボール弁であれば上方からの圧力で確実に閉鎖することができ、上方からの圧力が負圧になれば、確実に開放することができる。ボール弁が導通孔に設置されておれば、溶解炉内の溶湯の出し入れが制御できる。また、溶湯の供給時も前回のダイカストで消費された溶湯に見合う量の溶湯を次のダイカスト用に供給することができる。
Here, the valve body is a ball valve, and the lower inner surface of the molten metal injection main cylinder portion is in a mortar shape so that the ball valve is easily guided to the conduction hole, and the diameter of the ball valve is at the bottom of the mortar-shaped wall surface. It is preferable to have a structure in which a smaller conduction hole is opened and conducted into the melting furnace.
If it is a ball valve, it can be reliably closed with pressure from above, and if the pressure from above becomes negative, it can be reliably opened. If the ball valve is installed in the conduction hole, the molten metal in and out of the melting furnace can be controlled. In addition, when supplying the molten metal, an amount of the molten metal corresponding to the molten metal consumed in the previous die casting can be supplied for the next die casting.
加圧部の構成としては、ガスタンクと電磁弁とガス導入パイプを備えたものとすることが好ましい。電磁弁であれば開閉動作が素早く、電磁弁の開閉動作により印加するガス量を正確に制御することができる。 The configuration of the pressurizing unit is preferably provided with a gas tank , a solenoid valve, and a gas introduction pipe. If it is a solenoid valve, the opening and closing operation is quick, and the amount of gas applied can be accurately controlled by the opening and closing operation of the solenoid valve.
加圧部１６０は、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３に対して所定圧力のガス圧の印加および除去を制御する部分である。
図１の構成例では、ガス加圧部１６０は、高圧ポンプ１６１、ガスタンク１６２、電磁弁１６３、ガス導入パイプ１６４、飛散防止蓋１６５を備えた構成となっている。
The pressurizing
In the configuration example of FIG. 1, the
高圧ポンプ１６１はガスタンク１６２内に高圧ガスを送り込む装置である。ガスタンク１６２は後述するように電磁弁１６３の開閉により高圧のガスを一気に溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３に対して送り込むため、所定圧力のガスを蓄積しておく容器である。
The high-
ガスタンク１６２に蓄積するガス圧としては、電磁弁１６３を開いたときに、一般にホットチャンバー鋳造機で必要とされるピストン圧力に相当する１０ＭＰから３０ＭＰになるガス圧とする。ここで考慮すべき点は、電磁弁１６３を開放する直前の溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３の溶湯が満たされていない空間は大気圧（約０．１ＭＰ）の圧力しかないため、電磁弁１６３を開きガスタンク１６２のガスを内部空間１２３に導入した際、内部空間１２３の大気圧分とガスタンク１６２の圧力分が合わさって溶湯面に印加される。つまり、当初のガスタンク１６２の蓄積分の高いガス圧が、内部空間１２３の大気圧分によって減じられて溶湯面への印加圧力されるため、ガスタンク１６２が蓄積しておくガス圧力は、射出に必要な圧力（１０ＭＰから３０ＭＰ）よりも内部空間１２３の大気圧分による減少分を考慮した上で大きめに設定しておく必要がある。
The gas pressure accumulated in the
電磁弁１６３は、弁シャッター速度が速く、瞬時に弁動作が可能なものが好ましい。ここでは、ガスタンク１６２側への接続と大気圧側への接続が瞬時に切り換えることができるものとなっている。電磁弁１６３はガスタンク１６２と接続されており、電磁弁１６３がガスタンク１６２側を開放すると、ガス導入パイプ１６４は即座に１０ＭＰから３０ＭＰのガス圧を溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３に対して印加することができる。一方、電磁弁１６３がガスタンク１６２側を閉鎖して大気圧側を開放すれば、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３を大気圧に戻すことができる。
The
次に、第１工程に入る。図３は鋳造サイクルの第１サイクルを示す図である。図３に示すように、電磁弁１６３がガスタンク１６２側へ接続されるよう切り換えられ、ガスタンク１６２側を開放すると、ガス導入パイプ１６４を介して即座にダイカストに必要な１０ＭＰから３０ＭＰのガス圧に見合った圧力の高圧ガスが溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３に対して印加される。その結果、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３の溶湯に当該圧力がかかり、ボール弁である弁体１５０は下方に押圧されて導通孔１２５が閉鎖される。ここで、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３と射出路１３０は導通しているので、内部空間１２３の溶湯は押圧されると内部空間１２３から射出路１３０に向かって射出されることとなる。射出路１３０の先のノズル１４０を介して金型２００が設置されており、金型２００内にアルミニウム合金の溶湯がダイカストされる。
Next, the first step is entered. FIG. 3 is a diagram showing a first cycle of the casting cycle. As shown in FIG. 3, it is switched to the
図５は第２工程において、図２の状態に復元しつつある様子を示す図である。図５に示すように、図４の鋳造が完了した時点で電磁弁１６３が大気圧側へ接続されるよう切り換えられ、ガスタンク１６２側の接続が遮断されると、ガス導入パイプ１６４を介して即座に溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３が大気圧となる。溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３の溶湯の液面高さは図３の状態、つまり、溶湯の液面高さはルツボ１１２内の溶湯の液面の高さよりも低くなっている。ここで、弁体１５０に対して上面から掛かる圧力は、大気圧下の内部空間１２３の溶湯の高さから生じる圧力であり、弁体１５０に対して下面から掛かる圧力は、ルツボ１１２の溶湯の高さから生じる圧力である。図３の状態では内部空間１２３の溶湯の高さはルツボ１１２の溶湯の高さより低いため、弁体１５０の下面から受ける圧力の方が大きい。そのため弁体１５０は上昇し、溶湯射出主筒部１２０の底面部１２４と弁体１５０の間に隙間が生じ、導通孔１２５が導通する。その結果、ルツボ１１２の溶湯が溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３に対して流れ込む。図５は、弁体１５０が上昇し、溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３に溶湯が供給された状態となっている。弁体１５０の重量を無視すれば溶湯射出主筒部１２０の内部空間１２３の溶湯液面がルツボ１１２内の溶湯液面と同じ高さになった時点で供給が停止される。実際には弁体１５０の重量があるため、弁体１５０の重量の影響分だけ内部空間１２３の溶湯液面はルツボ１１２内の溶湯液面よりも少し低い状態で供給が停止される。この供給量が次回のダイカストに必要な溶湯量であれば良い。
FIG. 5 is a diagram showing a state where the state shown in FIG. 2 is being restored in the second step. As shown in FIG. 5, when the casting of FIG. 4 is completed, the
１００ アルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機
１１０ 溶解炉
１１１ 加熱装置
１１２ ルツボ
１１３ 蓋材
１１４ 固定部
１１５ 射出路導出部
１１６ 開口部
１１７ 上部取り付け凹部
１１８ 下部取り付け凹部
１２０ 溶湯射出主筒部
１２１ 主筒部分
１２２ フランジ
１２３ 内部空間
１２４ 底面部
１２５ 導通孔
１２６ 下方壁面
１２７ 底部空間
１２８ 開口
１２９ ガス減速部
１３０ 射出路
１４０ ノズル
１５０ 弁体
１６０ ガス加圧部
１６１ 高圧ポンプ
１６２ ガスタンク
１６３ 電磁弁
１６４ ガス導入パイプ
１６５ 飛散防止蓋
DESCRIPTION OF
上記目的を達成するため、本発明のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機は、溶湯を入れる溶解炉と、前記溶解炉内に立設したセラミックにより形成された溶湯射出主筒部と、前記溶湯射出主筒部の側面に設けられた射出路と、前記射出路の先端に設けられ、金型へ溶湯をダイカストするノズルと、前記溶湯射出主筒部において、前記射出路よりも低い位置に設けられ、前記溶解炉内と前記溶湯射出主筒部の内部空間との導通を開閉する弁体と、前記溶解炉の上部に配設され、前記溶湯射出主筒部の内部空間に対して所定圧力のガス圧の印加および除去を制御するガス加圧部を備え、前記ガス加圧部が前記溶湯射出主筒部の内部空間に対して前記ガス圧を印加すると前記弁体が閉鎖される方向に働き、前記溶湯射出主筒部の内部の溶湯が前記射出路から前記金型へダイカストされ、前記ガス加圧部が前記溶湯射出主筒部の内部空間に対して前記ガス圧を除去すると前記弁体が開放される方向に働き、前記溶解炉内から次回のダイカストに必要量の溶湯が前記溶湯射出主筒部の内部に供給されるアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機において、前記溶解炉の下部に設けた固定部を介して前記溶湯射出主筒部の下方壁面を前記溶解炉に対して固定する構造と、前記溶湯射出主筒部の上端にフランジを設け、前記溶解炉の上部に設けた上部取り付け凹部を介して前記溶湯射出主筒部上端のフランジを前記溶解炉に対して固定する構造と、前記溶解炉の上部に配設したガス加圧部を前記溶湯射出主筒部の上端の前記フランジに当接させつつガス圧を前記溶湯射出主筒部の内部空間に対して下方に印加する構造とを設けたアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機である。 In order to achieve the above object, a hot chamber casting machine for an aluminum alloy according to the present invention includes a melting furnace for charging molten metal, a molten metal injection main cylinder formed by a ceramic standing in the melting furnace, and the molten metal injection main An injection path provided on the side surface of the cylinder part, a nozzle provided at the tip of the injection path, die-casting the molten metal to the mold, and the molten metal injection main cylinder part, provided at a position lower than the injection path; A valve body that opens and closes continuity between the inside of the melting furnace and the internal space of the molten metal injection main cylinder part, and a gas having a predetermined pressure with respect to the internal space of the molten metal injection main cylinder part that is disposed in the upper part of the melting furnace. and a gas pressure portion for controlling the application and removal of pressure acts in the direction of the valve body and the gas pressure portion applies the gas pressure to the interior space of the molten metal injection main cylindrical portion is closed, Molten metal inside the molten metal injection main cylinder Wherein the die casting from the injection passage into the mold, acts in a direction in which the valve body and the gas pressure portion removes the gas pressure to the interior space of the molten metal injection main cylindrical portion is opened, the melting furnace In a hot chamber casting machine for aluminum alloy in which a required amount of molten metal is supplied to the inside of the molten metal injection main cylinder from the next die casting to the molten metal injection main cylinder through a fixing part provided at the lower part of the melting furnace The lower wall surface of the molten metal is fixed to the melting furnace, and a flange is provided at the upper end of the molten metal injection main cylinder part, and the upper part of the molten metal injection main cylinder part is provided via an upper mounting recess provided at the upper part of the melting furnace. A structure in which a flange is fixed to the melting furnace, and a gas pressurizing portion disposed at an upper portion of the melting furnace is brought into contact with the flange at the upper end of the molten metal injection main cylinder portion, and gas pressure is supplied to the molten metal injection main. Inside the cylinder An aluminum alloy for hot chamber casting machine provided with a structure for applying downward relative.
Claims (7)
前記溶解炉内に立設したセラミックにより形成された溶湯射出主筒部と、
前記溶湯射出主筒部の側面に設けられた射出路と、
前記射出路の先端付近に設けられ、金型へ溶湯をダイカストするノズルと、
前記溶湯射出主筒部において、前記射出路よりも低い位置に設けられ、前記溶解炉内と前記溶湯射出主筒部の内部空間との導通を開閉する弁体と、
前記溶湯射出主筒部の内部空間に対して所定圧力のガス圧の印加および除去を制御する加圧部を備え、
前記加圧部が前記溶湯射出主筒部の内部空間に対して前記ガス圧を印加すると前記弁体が閉鎖される方向に働き、前記溶湯射出主筒部の内部の溶湯が前記射出路から前記金型へダイカストされ、
前記加圧部が前記溶湯射出主筒部の内部空間に対して前記ガス圧を除去すると前記弁体が開放される方向に働き、前記溶解炉内から次回のダイカストに必要量の溶湯が前記溶湯射出主筒部の内部に供給されることを特徴とするアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機。 A melting furnace for pouring molten metal,
A molten metal injection main cylinder portion formed of ceramic standing in the melting furnace;
An injection path provided on a side surface of the molten metal injection main cylinder portion;
A nozzle provided near the tip of the injection path and die-casting the molten metal into the mold;
A valve body that is provided at a position lower than the injection path in the molten metal injection main cylinder portion, and opens and closes conduction between the inside of the melting furnace and the internal space of the molten metal injection main cylinder portion;
A pressurizing unit that controls application and removal of a predetermined gas pressure with respect to the internal space of the molten metal injection main cylinder unit;
When the gas pressure is applied to the internal space of the molten metal injection main cylinder part by the pressurizing part, the valve body is closed, and the molten metal inside the molten metal injection main cylinder part passes through the injection path from the injection path. Die-cast to mold,
When the pressurizing part removes the gas pressure with respect to the internal space of the molten metal injection main cylinder part, it works in a direction in which the valve body is opened, and a necessary amount of molten metal from the inside of the melting furnace is supplied to the next die casting. A hot chamber casting machine for an aluminum alloy, wherein the hot chamber casting machine is supplied into an injection main cylinder.
前記溶湯射出主筒部の上端面にフランジを設け、前記フランジと前記溶湯射出主筒部の底壁面とを固定することにより、前記溶湯射出主筒部が前記溶解炉内において上下方向に固定されるようにした請求項１に記載のアルミニウム合金用ホットチャンバー鋳造機。 A wall surface structure in contact with the outer wall side surface of the molten metal injection main cylinder part made of ceramic is provided in the melting furnace so that the molten metal injection main cylinder part is fixed in the horizontal direction in the melting furnace,
By providing a flange on the upper end surface of the molten metal injection main cylinder part and fixing the flange and the bottom wall surface of the molten metal injection main cylinder part, the molten metal injection main cylinder part is fixed vertically in the melting furnace. The hot chamber casting machine for an aluminum alloy according to claim 1, which is configured as described above.
前記加圧部が前記溶湯射出主筒部の内部空間に対して前記ガス圧を印加すると前記弁体が閉鎖される方向に働き、前記溶湯射出主筒部の内部の溶湯が前記射出路から前記金型へダイカストされ、
前記加圧部が前記溶湯射出主筒部の内部空間に対して前記ガス圧を除去すると前記弁体が開放される方向に働き、前記溶解炉内から次回のダイカストに必要量の溶湯が前記溶湯射出主筒部の内部に供給されるようにする、アルミニウム合金を金属材料に用いたホットチャンバー鋳造方法。 A melting furnace for putting molten metal, a molten metal injection main cylinder part formed of ceramic standing in the melting furnace, an injection path provided on a side surface of the molten metal injection main cylinder part, and near the tip of the injection path A nozzle for die-casting the molten metal to the mold, and the molten metal injection main cylinder part, provided at a position lower than the injection path, and continuity between the melting furnace and the internal space of the molten metal injection main cylinder part. In a configuration including a valve body that opens and closes, and a pressurizing unit that controls application and removal of a predetermined gas pressure with respect to the internal space of the molten metal injection main cylinder part,
When the gas pressure is applied to the internal space of the molten metal injection main cylinder part by the pressurizing part, the valve body is closed, and the molten metal inside the molten metal injection main cylinder part passes through the injection path from the injection path. Die-cast to mold,
When the pressurizing part removes the gas pressure with respect to the internal space of the molten metal injection main cylinder part, it works in a direction in which the valve body is opened, and a necessary amount of molten metal from the melting furnace to the next die casting is supplied to the molten metal. A hot chamber casting method using an aluminum alloy as a metal material to be supplied to the inside of an injection main cylinder.
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