JP2017087240A - 成形装置、プランジャーチップ及び成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャーチップの前方に僅かに存在するガスをも排出し、金型空間内のガスを最小限まで減らすことで、極めて高い品質の成形品を得ることができる成形装置、プランジャーチップ及び成形方法を提供する。
【解決手段】成形用金型２に連通する円筒状のスリーブ７と、このスリーブ７内で軸方向に往復摺動可能に設けられたプランジャー８のプランジャーチップ９との隙間にガスを排出するベント部２４を構成する。ベント部２４を、プランジャーチップ９の先端ベント部分２６の外周面２６ａとスリーブ７の内周面７ａで構成され、かつ当該外周面２６ａと当該内周面７ａの直径差ｒを０．０２〜０．５０ｍｍとした円環状の第１ベント２５と、この第１ベント２５から軸方向後方に向かってガスの通気抵抗が小さくなるように当該第１ベント２５よりも広く構成された第２ベント２７とで構成する。
【選択図】図６

Description

本発明はアルミニウムなどの軽金属の鋳造や樹脂の成形に用いる成形装置と、この成形装置に用いるプランジャーチップ、及び成形方法に関し、特にプランジャーチップの前方に存在するガスを速やかに排出することで高品質の成形品を得ることができる成形装置、プランジャーチップ及び成形方法に関する。

例えばダイカストによる鋳造では、成形用金型内に存在する空気、水蒸気などのガスは、プランジャーで加圧される溶融金属によってキャビティへ入り込む。キャビティのガスを可能な限り外部へ排出した状態で成形することで、ダイカスト成形品の巣などの欠陥を低減できることが知られている。ダイカスト成形品の欠陥を低減する技術として、キャビティを減圧した状態でダイカストを行う真空ダイカスト法が広く用いられている。

真空ダイカスト法では、キャビティの真空度を高めるための設備やメンテナンスを要し、コストが嵩むという問題がある。真空ダイカスト法を用いない方法として、成形用金型にガスを排出するためのベント部を設けることが行われている。一般に、キャビティには溶融金属を溜めるためのオーバーフロー部が設けられており、このオーバーフロー部に連通するようにガスを排出するベント部が形成されている。ベント部は通常、オーバーフロー部におけるキャビティと反対側に所定の隙間が設けられ、キャビティから離れるに従って、この隙間が徐々に狭められる形状となっている。このようなベント部の構造とすることでガスが排出され、溶融金属が鋳造圧によって吹き出さないものとされている。

しかしこのようなベント部は、キャビティから離れるに従って狭くなっているため、ガスの排気抵抗が大きい。さらに溶融金属がベント部に入り込み、凝固することで、ガスの排出を阻害することにもなる。このようなことから、従来のベント部によるガスの排出は十分とはいえず、それに伴いダイカスト成形品の品質を向上させることは困難であった。

特許文献１には、キャビティで成形された成形品を押し出すための押出ピンの先端に、後方へ向かって狭まるくさび状の切り欠きを設け、この切り欠きの後方に溝を設けることでガスを排出する押出ピンが記載されている。特許文献２には、キャビティに繋がるランナーを押し出す押出ピンの先端に同様の切り欠きを設けて、ガスを排出する方法が記載されている。特許文献３のように、キャビティに設けたチルベントによってガスを排出する方法も知られている。

特許第４０８５１８２号公報 特許第５４１３７８０号公報 特開２００３−１３２６５６号公報

成形時、溶融材料を装填する加圧機構のスリーブに溶湯を供給した後、スリーブ内でプランジャーが前進し、金型空間がプランジャーチップによって閉塞される。ランナーのガスや、キャビティのガスは、ランナーやキャビティに設けられたベント部で排出される。

一方、閉塞された金型空間においてプランジャーチップの前方付近にもガスは存在する。このプランジャーチップの前方に存在するガスは、特許文献１〜３のような、ランナーやキャビティに設けたベント部で排出するのは困難である。図１０に示すように、スリーブ１００の上側の一部にガス排出溝１０１を設け、このガス排出溝１０１からプランジャーチップ１０２の前方に存在するガスを金型空間外へ排出する方法が知られている。

具体的には、供給口１０３から供給した溶湯はスリーブ１００の下側へ溜まり、その状態で図１０の左側から右側へ向けてプランジャーチップ１０２が前進する。プランジャーチップ１０２がガス排出溝１０１に対応する位置を進んでいるとき、プランジャーチップ１０２の前方に存在するガスはガス排出溝１０１を通って排出される。プランジャーチップ１０２がさらに前進し、ガス排出溝１０１の前方まで進んだ時点でガス排出溝１０１は閉められて、金型空間が閉塞される。

この時点で、プランジャーチップ１０２の前方に存在するガスの多くは排出されているものの、僅かにガスは存在する。つまりガス排出溝１０１が閉められると、プランジャーチップ１０２の前方に僅かに存在するガスの抜け道はない。この僅かなガスが阻害要因となり、より高い品質のダイカスト成形品を得るには至っていない。

そこで本発明は従来技術の問題点に鑑み、プランジャーチップの前方に僅かに存在するガスをも排出し、金型空間のガスを最小限まで減らすことで、極めて高い品質の成形品を得ることができる成形装置、プランジャーチップ及び成形方法を提供することを目的とする。

本発明の成形装置は、溶融材料が充填されるキャビティを構成する成形用金型と、当該キャビティに溶融材料を装填する材料供給機構とを備え、前記材料供給機構は、前記成形用金型に連通する円筒状のスリーブと、このスリーブ内で軸方向に往復摺動可能に設けられると共に当該スリーブ内に供給された溶融材料を前記キャビティに向けて加圧するプランジャーとを備え、このプランジャーの先端にプランジャーチップが設けられた成形装置において、前記プランジャーチップとこのプランジャーチップが嵌挿された前記スリーブとの隙間に、軸方向に沿ってガスを排出するベント部が構成されており、前記ベント部は、前記プランジャーチップの先端外周面と前記スリーブの内周面で構成され、かつ当該先端外周面と当該内周面の直径差を０．０２〜０．５０ｍｍとした円環状の第１ベントと、この第１ベントから軸方向後方に向かってガスの通気抵抗が小さくなるように当該第１ベントよりも広く構成された第２ベントと、を有していることを特徴とするものである。

本発明によれば、プランジャーチップとスリーブ間の隙間で構成されたベント部が、プランジャーチップの先端外周面とスリーブの内周面で構成され、かつ当該先端外周面と当該内周面の直径差を０．０２〜０．５０ｍｍとした円環状の第１ベントと、この第１ベントから軸方向後方に向かってガスの通気抵抗が小さくなるように当該第１ベントよりも広く構成された第２ベントとを有している。第１ベント及び第２ベントを有するこのベント部は、プランジャーチップの前方の金型空間に直接的に連通している。ベント部は、当該金型空間に近い第１ベントが薄く、この第１ベントに連通し当該金型空間から遠い第２ベントがガスの通気抵抗を小さくするように広くなっている。ベント部では、ガスの排出路を一旦絞っている第１ベントで、ガスの排出速度を増大させ、その先の、第１ベントよりも広くなっている第２ベントで、第１ベントを通過した後のガスの通気抵抗を小さくしている。これにより、溶融材料を押圧するプランジャーチップの前方の金型空間が閉塞された後も、当該プランジャーチップの前方に僅かに存在するガスを排出でき、金型空間のガスを最小限まで減らすことができる。

前記第１ベントの軸方向長さが５〜３０ｍｍであることが好ましい。第１ベントの長さを５〜３０ｍｍとすれば、適切な通気抵抗が得られ、溶融材料の吹き出しを防止することができる。

前記第２ベントの径方向における最大深さｈは、下記式１を満たし且つ５．００ｍｍ以下であることが好ましい。
（（ｒ／２）×２）＜ｈ＜（（ｒ／２）×１０） （式１）
但し、ｒはプランジャーチップの先端外周面とスリーブの内周面との直径差。
この場合、第１ベントを通過した後のガスの通気抵抗を効果的に低減し、それと共に溶融材料の吹き出しを防止することができる。

前記第２ベントは、例えば前記プランジャーチップの周面に周方向に所定間隔をおいて形成された軸方向に伸びる複数の面取部と、前記スリーブの内周面と、で構成された複数の排気通路からなるものとすればよい。この場合、第１ベントを通過した後のガスの適切な通気抵抗を得ることができる。

前記各排気通路の幅Ｍは下記式２を満たすことが好ましい。この場合、第１ベントを通過した後のガスを速やかに排出することができる。
１ｍｍ≦Ｍ＜（ＳＱＲＴ（ｔ^２−Ｄ×ｔ）×２）ｍｍ （式２）
但し、Ｄはプランジャーチップの直径、ｔはプランジャーチップにおける面取部の最大深さ。

前記複数の排気通路は、前記プランジャーチップの周方向に等間隔をおいて構成すればよい。この場合、第１ベントを通過した後のガスの排出状態の偏りが無くなり、第１ベントの周囲に沿って均等にガスを導入することができる。

前記プランジャーチップの先端外周面に、前記第１ベントの軸方向全長に渡る溝を形成してもよい。この場合、第１ベントにおけるガスの適切な通気抵抗を維持しつつ、ガスの通気量を増やすことができる。

本発明のプランジャーチップは、上記本発明の成形装置に使用するプランジャーチップであって、前記スリーブの内周面との間で前記第１ベントを構成する先端ベント部分と、この先端ベント部分に軸方向後方に向かって連続形成され、前記スリーブの内周面との間で前記第２ベントを構成する後方ベント部分とを有していることを特徴とするものである。

本発明のプランジャーチップは、スリーブの内周面との間で第１ベントを構成する先端ベント部分、及び、この先端ベント部分に軸方向後方に向かって連続形成され、スリーブの内周面との間で第２ベントを構成する後方ベント部分、を有し、スリーブとの間でベント部を構成することができる。第１ベント及び第２ベントを有するベント部は、プランジャーチップの前方の金型空間に直接的に連通している。ベント部は、当該金型空間に近い第１ベントが薄く、この第１ベントに連通し当該金型空間から遠い第２ベントがガスの通気抵抗を小さくするように広くなっている。ベント部では、ガスの排出路を一旦絞っている第１ベントで、ガスの排出速度を増大させ、その先の、第１ベントよりも広くなっている第２ベントで、第１ベントを通過した後のガスの通気抵抗を小さくしている。これにより、溶融材料を押圧するプランジャーチップの前方の金型空間が閉塞された後も、当該プランジャーチップの前方に僅かに存在するガスを排出でき、金型空間のガスを最小限まで減らすことができる。

本発明の成形方法は、上記本発明の成形装置を用いて成形を行う成形方法であって、前記第１ベントでガスの排出速度を増大させ、前記第２ベントで当該第１ベントを通過した後のガスの通気抵抗を低減することを特徴とするものである。

本発明の成形方法で用いられる成形装置では、プランジャーチップとスリーブ間の隙間で構成されたベント部が、プランジャーチップの先端外周面とスリーブの内周面で構成され、かつ当該先端外周面と当該内周面の直径差を０．０２〜０．５０ｍｍとした円環状の第１ベントと、この第１ベントから軸方向後方に向かってガスの通気抵抗が小さくなるように当該第１ベントよりも広く構成された第２ベントとを有している。第１ベント及び第２ベントを有するこのベント部は、プランジャーチップの前方の金型空間に直接的に連通している。ベント部は、当該金型空間に近い第１ベントが薄く、この第１ベントに連通し当該金型空間から遠い第２ベントがガスの通気抵抗を小さくするように広くなっている。ベント部では、ガスの排出路を一旦絞っている第１ベントで、ガスの排出速度を増大させ、その先の、第１ベントよりも広くなっている第２ベントで、第１ベントを通過した後のガスの通気抵抗を小さくしている。これにより、溶融材料を押圧するプランジャーチップの前方の金型空間が閉塞された後も、当該プランジャーチップの前方に僅かに存在するガスを排出でき、金型空間のガスを最小限まで減らすことができる。

本発明によれば、溶融材料を押圧するプランジャーチップの前方の金型空間が閉塞された後も、当該プランジャーチップの前方に僅かに存在するガスを排出でき、金型空間のガスを最小限まで減らすことができるため、極めて高い品質の成形品を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る成形装置の模式断面図である。 成形用金型の断面図である。 プランジャーがスリーブに挿入されている状態の要部断面図である。 プランジャーチップの正面図である。 プランジャーチップの斜視図である。 プランジャーチップがスリーブに挿嵌されている状態の要部拡大断面図である。 （ａ）は本実施形態のプランジャーチップを用いて成形したダイカスト成形品の写真であり、（ｂ）は従来のプランジャーチップを用いて成形したダイカスト成形品の写真である。 プランジャーチップの先端外周面に溝を設けた例を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｂ）はプランジャーチップの変形例を示す側面図である。 スリーブにガス排出溝を設け、ガスを金型空間外へ排出する方法を説明する断面図である。

本発明の実施形態について、ダイカスト成形を例に挙げて説明する。図１は本発明の一実施形態に係るダイカスト装置（成形装置）１の模式断面図であり、図２は成形用金型２の断面図である。このダイカスト装置１は、ダイカスト成形品を得るための鋳造装置であり、溶融材料であるアルミニウム（以下溶湯）が充填されるキャビティ３を構成する成形用金型２と、キャビティ３へ溶湯を加圧状態で充填する加圧機構４とを備えている。

成形用金型２には複数のピン孔５が設けられ、このピン孔５に円柱状の押出ピン６が嵌挿されている。加圧機構４は、成形用金型２に連通する円筒状のスリーブ７と、このスリーブ７内で軸方向に往復摺動可能に設けられ、スリーブ７内に供給された溶湯をキャビティ３に向けて加圧するプランジャー８とを備えている。スリーブ７に形成された溶湯の供給口１０の近傍には、従来のガス排出溝３１が形成されている。プランジャー８の先端には、溶湯に接触する略円柱状のプランジャーチップ９が設けられている。本実施形態のプランジャーチップ９の直径は５０〜８０ｍｍ程度であるが、当該直径は限定されない。成形用金型２と加圧機構４間の供給路１２へ導入された溶湯はプランジャー８の圧力でキャビティ３へ充填される。

成形用金型２は、主型１３と、この主型１３に嵌め込まれた入れ子１４で構成されている。主型１３は、固定主型１５と可動主型１６とからなり、固定主型１５には、固定側入れ子１７が嵌め込まれ、可動主型１６には、可動側入れ子１８が嵌め込まれている。入れ子１４は、固定側入れ子１７と、この固定側入れ子１７に対して進退自在とされて型閉状態と型開状態に変更可能に設けられた可動側入れ子１８とで構成されている。これら固定側入れ子１７と可動側入れ子１８でキャビティ３が構成されると共に、成形用金型２内には、湯道となるゲートやランナーなどが構成されている。

成形用金型２の型閉後、溶湯が供給口１０から供給路１２へ流し込まれ、加圧機構４のプランジャー８が前方へ動き、供給路１２へ供給された溶湯が加圧されて成形用金型２へ移送される。溶湯はランナー、ゲートなどを通ってキャビティ３へ流入し、充填される。その後、溶湯がキャビティ３で固化し成形品となる。成形用金型２を型開状態とした後、固化した成形品が押出ピン６に押し出されて成形用金型２から離型される。

図３はプランジャー８がスリーブ７に挿入されている状態の要部断面図である。図４はプランジャーチップ９の正面図であり、図５はプランジャーチップ９の斜視図である。図６はプランジャーチップ９がスリーブ７に挿嵌されている状態の要部拡大断面図である。プランジャー８は、溶湯に接触する略円筒状のプランジャーチップ９と、このプランジャーチップ９に固定された軸方向に伸びるロッド１１を有している。プランジャーチップ９は、溶湯に接触する接触面を有するチップ部２０と、このチップ部２０の軸方向後側の固定部２１とで構成されている。チップ部２０の接触面には***部２２が形成されている。固定部２１はチップ部２０よりも小さい直径を有しており、その周面の一部に掴み平面部２３が形成されている。

プランジャーチップ９とスリーブ７との隙間に、軸方向に沿ってガスを排出するベント部２４が構成されている。プランジャーチップ９のチップ部２０は、スリーブ７の内周面７ａとの間で第１ベント２５を構成する先端ベント部分２６と、この先端ベント部分２６に軸方向後方に向かって連続形成され、スリーブ７の内周面７ａとの間で第２ベント２７を構成する後方ベント部分２８とを有している。

ベント部２４は、先端ベント部分２６の外周面２６ａ（プランジャーチップ９の先端外周面）とスリーブ７の内周面７ａで構成された、円環状の第１ベント２５と、この第１ベント２５から軸方向後方に向かってガスの通気抵抗が小さくなるように当該第１ベント２５よりも広く構成された第２ベント２７とを有している。これら第１ベント２５と第２ベント２７は、いずれもプランジャーチップ９のチップ部２０とスリーブ７との隙間に構成されている。第１ベント２５の内周側となる先端ベント部分２６は円柱状である。

先端ベント部分２６の外周面２６ａとスリーブ７の内周面７ａの直径差ｒは０．０２〜０．５０ｍｍが好ましく、０．０５〜０．３５ｍｍがより好ましい。従って第１ベント２５の隙間間隔ｒ／２は０．０１〜０．２５ｍｍが好ましく、０．０２５〜０．１７５ｍｍがより好ましい。

チップ部２０における、第１ベント２５を構成する先端ベント部分２６の軸方向長さｎは５〜３０ｍｍが好ましく、より好ましくは１０〜２０ｍｍである。従って第１ベント２５は内径と外径の直径差ｒ：０．０２〜０．５０ｍｍ、長さｎ：５〜３０ｍｍの円筒状空間である。

第１ベント２５よりも広く構成された第２ベント２７は、プランジャーチップ９の後方ベント部分２８の外周面２８ａに周方向に所定間隔をおいて形成された軸方向に伸びる複数の面取部３３と、スリーブ７の内周面７ａとで構成された複数の排気通路３４からなる。各面取部３３の最大深さｈは、第１ベント２５の隙間間隔（（先端ベント部分２６の外周面２６ａとスリーブ７の内周面７ａの直径差ｒ）／２）よりも大きい。

複数の排気通路３４は、プランジャーチップ９の周方向に等間隔をおいて構成されている。本実施形態の第２ベント２７は互いに周方向に９０°の角度をおいて等間隔に設けられた４つの排気通路３４で構成されている。各排気通路３４は、プランジャーチップ９の後方ベント部分２８の周面の一部が面取りされることで、平面視縦長に形成されている。本実施形態の各排気通路３４の軸方向先端部分はプランジャーチップ９の前方に向かって湾曲している。第２ベント２７を構成する排気通路の数は限定されず、２或いは３つ、又は５つ以上であってもよい。

第２ベント２７を構成する各排気通路３４の径方向における最大深さｈは、下記式１を満たし且つ５．００ｍｍ以下であることが好ましい。
（（ｒ／２）×２）＜ｈ＜（（ｒ／２）×１０） （式１）
但し、ｒは先端ベント部分２６の外周面２６ａ（プランジャーチップ９の先端外周面）とスリーブ７の内周面７ａとの直径差。

各排気通路３４の幅Ｍは下記式２を満たすことが好ましい。
１ｍｍ≦Ｍ＜（ＳＱＲＴ（ｔ^２−Ｄ×ｔ）×２）ｍｍ （式２）
但し、Ｄはプランジャーチップ９の直径、ｔはプランジャーチップ９における面取部３３の最大深さ。式２中、ＳＱＲＴ（ｔ^２−Ｄ×ｔ）は、（ｔ^２−Ｄ×ｔ）の平方根を表す。また、各排気通路３４の軸方向長さは限定されず、当該各排気通路３４はチップ部２０の後方空間まで延びていればよい。

ここで、第１ベント２５よりも広く構成された第２ベント２７とは、第２ベント２７の径方向断面積が第１ベント２５の径方向断面積よりも大きく、かつ第２ベント２７の構成空間が第１ベント２５の構成空間よりも大きいことをいう。従って本実施形態の第２ベント２７を構成する複数の排気通路３４の径方向断面積の合計は、円環状の第１ベント２５の径方向断面積よりも大きい。これにより第１ベント２５の出口部分から軸方向後方に向かってガスの通気抵抗が小さくなっている。このようにベント部２４は、薄い隙間空間の第１ベント２５と、これよりも排気先端側で第１ベント２５よりも空間を広げた第２ベント２７構成されている。

プランジャーチップ９の固定部２１はチップ部２０よりも直径が小さく、固定部２１の周面の一部に掴み平面部２３が形成されていることから、第２ベント２７の排気先端側となる固定部２１は、第２ベント２７よりも広く構成されている。プランジャーチップ９の後方には、プランジャーチップ９よりも直径の小さいロッド１１が設けられていることから、さらに広いガス流路が構成されている。

成形時、加圧機構４のスリーブ７に溶湯が供給された後、スリーブ７内でプランジャー８が前進し、金型空間がプランジャーチップ９によって閉塞される。ランナー内のガスや、キャビティ３内のガスの多くはランナーやキャビティ３に設けられた別のベント機構で排出される。スリーブ７に形成されたガス排出溝３１の前方にプランジャーチップ９がくるまでは、プランジャーチップ９の前方に存在するガスはガス排出溝３１からプランジャーチップ９の後方へ排出される。ガス排出溝３１が閉塞された後、閉塞された金型空間内における、プランジャーチップ９の前方に存在する僅かなガスは、ベント部２４を通じてプランジャーチップ９の後方へ抜けて金型空間外へ排出される。

このようにベント部２４によって、溶湯を押圧するプランジャーチップ９の前方の金型空間が閉塞された後も、プランジャーチップ９の前方に僅かに存在するガスを排出することができる。プランジャーチップ９の後方へ抜けたガスはスリーブ７のつなぎ目等を通って外部に排出される。プランジャー８によって加圧された溶湯は第１ベント２５の入り口付近で固化し、第１ベント２５の隙間空間の奥深くまで入り込むことはない。

ベント部２４を、薄い隙間空間の第１ベント２５と、その排気先端側で第１ベント２５よりも空間を広げた第２ベント２７とで構成することによって次の作用を得ることができる。プランジャー８で溶湯を加圧し、プランジャーチップ９の前面に溶湯が接触している状態において、狭い隙間空間で構成された第１ベント２５の入り口付近が真空状態まで減圧され、プランジャーチップ９の前方に存在する僅かなガスの排出速度が増大する。

複数の排気通路３４からなる第２ベント２７は第１ベント２５よりも広くなっているため、第１ベント２５を通過した後のガスの通気抵抗を減らすことができる。即ち第１ベント２５でプランジャーチップ９の前方に僅かに存在するガスの排出速度を増大させ、複数の排気通路３４からなる第２ベント２７で第１ベント２５を通過した後のガスの通気抵抗を低減することができる。従って第１ベント２５でガスの排出速度を増大させ、第２ベント２７で第１ベント２５を通過した後のガスの通気抵抗を低減し、僅かなガスを確実に排出する成形方法を行うことができる。

第１ベント２５の軸方向長さｎを５〜３０ｍｍとすることで、適切な通気抵抗が得られ、溶湯の吹き出しを防止することができる。第２ベント２７を構成する各排気通路３４の径方向における最大深さｈを、上記式１を満たし且つ５．００ｍｍ以下とすることで、第１ベント２５を通過した後のガスの通気抵抗を効果的に低減し、それと共に溶湯の吹き出しを防止することができる。

各排気通路３４の幅Ｍを、上記式２を満たすものとすることで、第１ベント２５を通過した後のガスを速やかに排出することができる。第１ベント２５、及び各排気通路３４の各部の寸法を上記の範囲とすることにより、溶湯の吹き出しを防止しながら、プランジャーチップ９の前方に存在する僅かに存在するガスを確実に排出することができる。

本実施形態の成形装置１、プランジャーチップ９及び成形方法では、プランジャーチップ９とスリーブ７間の隙間で構成されたベント部２４が、プランジャーチップ９の先端ベント部分２６の外周面２６ａとスリーブ７の内周面７ａで構成され、かつ当該外周面２６ａと当該内周面７ａの直径差ｒを０．０２〜０．５０ｍｍとした円環状の第１ベント２５と、この第１ベント２５から軸方向後方に向かってガスの通気抵抗が小さくなるように第１ベント２５よりも広く構成された第２ベント２７とを有している。

第１ベント２５及び第２ベント２７を有するこのベント部２４は、プランジャーチップ９の前方の金型空間に直接的に連通している。ベント部２４は当該金型空間に近い第１ベント２５が薄く、この第１ベント２５に連通し当該金型空間から遠い第２ベント２７がガスの通気抵抗を小さくするように広くなっている。ベント部２４では、ガスの排出路を一旦絞っている第１ベント２５で、ガスの排出速度を増大させ、その先の、第１ベント２５よりも広くなっている第２ベント２７で、第１ベント２５を通過した後のガスの通気抵抗を小さくしている。

これにより、溶融材料を押圧するプランジャーチップ９の前方の金型空間が閉塞された後も、プランジャーチップ９の前方に僅かに存在するガスを確実に排出でき、金型空間内のガスを最小限まで減らすことができる。本実施形態の成形装置１、プランジャーチップ９及び成形方法を用いることで、巣などの欠陥が極めて少ない高品質のダイカスト成形品を得ることができる。

第２ベント２７が、プランジャーチップ９の後方ベント部分２８の周面に周方向に所定間隔をおいて形成された長手方向に伸びる複数の面取部３３と、スリーブ７の内周面７ａとで構成された複数の排気通路３４で構成されているため、第１ベント２５を通過した後のガスの適切な通気抵抗を得ることができる。複数の排気通路３４は、プランジャーチップ９の周方向に等間隔をおいて構成されているため、第１ベント２５を通過した後のガスの排出状態の偏りが無くなり、第１ベント２５の周囲に沿って均等にガスを導入することができる。

本実施形態に係るプランジャーチップ９を用いてベント部２４を構成しダイカスト成形を行った場合と、従来のプランジャーチップを用いてダイカスト成形を行った場合のダイカスト成形品を比較した。図７（ａ）は本実施形態のプランジャーチップを用いて成形したダイカスト成形品の写真であり、（ｂ）は従来のプランジャーチップを用いて成形したダイカスト成形品の写真である。図７（ｂ）の写真では、ダイカスト成形品の内側表面に光沢がないのに対して、図７（ａ）の写真では、ダイカスト成形品の内側表面に強い光沢が表れていることが認められる。

このように、本実施形態に係るプランジャーチップ９を用いてベント部２４を構成し、ダイカスト成形を行った場合、表面粗度が小さい非常に滑らかな表面を有するダイカスト成形品を得ることができる。本実施形態のダイカスト装置１で成形したダイカスト成形品の表面粗度が格段に小さくなるのは、成形用金型２のキャビティ３と成形品との間に僅かなガスも存在しないため、キャビティ３と成形品との間に全く隙間の無い状態で成形されていることによるものと考えられる。

本実施形態のダイカスト装置１で成形したダイカスト成形品は、従来に比べて歪み量が格段に減少する。これは次の理由によるものであると考えられる。従来、キャビティと成形品との間に僅かながらもガスが存在したままで成形が行われる。成形完了時、離型される直前にキャビティ内で成形品が冷却され、キャビティと成形品との間に存在するガスの体積が減少する。ガスの体積が減少することで、吸盤のように成形品がキャビティに引っ付く。この状態で離型が進み、離型時に成形品に無理な力が加わって、ダイカスト成形品に歪みが生じる。

これに対して、本実施形態のダイカスト装置１では、プランジャーチップ９の前方に存在するガスを確実に排出できることから、キャビティ３と成形品との間に僅かなガスも存在しない状態で成形が行われる。成形完了時、成形品が冷却されても、キャビティ３と成形品間は殆ど空間がないため、従来のように成形品がキャビティ３に引っ付く力は作用しない。これにより、離型時に成形品に無理な力が加わらず、ダイカスト成形品に歪みを生じさせないようにすることができる。

本発明は上記実施形態に限定するものではない。上記実施形態は本発明に係る成形装置、プランジャーチップ及び成形方法の例示である。本発明の成形装置、プランジャーチップ及び成形方法は、アルミニウムに限らず他の金属への適用も勿論可能であり、さらに合成樹脂を成形する射出成形等への適用も可能である。特にマグネシウムを本発明に係る成形装置、プランジャーチップ及び成形方法を用いて成形することで、高品質のマグネシウム成形品を得ることができる。

本発明におけるプランジャーチップは、あらゆる形態のプランジャーチップを含む。プランジャーチップが嵌挿されるスリーブの形状は、ベント部を構成可能なものであれば限定されない。図８のようにプランジャーチップ３５の先端外周面である、チップ部２０の先端ベント部分２６の外周面２６ａに、第１ベントの軸方向全長に渡る複数の溝３６を形成してもよい。この場合、第１ベントにおけるガスの適切な通気抵抗を維持しつつ、ガスの通気量を増やすことができる。このような複数の溝３６は複数の排気通路に対応するように設ければよい。

第２ベントは、第１ベントから軸方向後方に向かってガスの通気抵抗が小さくなるように当該第１ベントよりも広く構成されていれば、どのような形状であってもよい。第２ベントを構成する複数の排気通路の面取部の形状は限定しない。各面取部の軸方向先端部分の形状は限定されず、直線状でもよく、プランジャーチップの先端方向と逆方向に向かって湾曲していてもよい。

図９（ａ）〜（ｂ）はプランジャーチップの変形例を示している。図９（ａ）のプランジャーチップ３７は第２ベントを、単にチップ部２０の後方ベント部分２８を先端ベント部分２６よりも直径を小さくして構成した例を示している。図９（ｂ）のプランジャーチップ３８は各排気通路を構成する面取部３９を、プランジャーチップ３８の軸方向後方に向かうに従って幅広とした例を示している。図９（ｃ）のプランジャーチップ４０は面取部４１の数を増やし、より多くの排気通路を設けた例を示している。

隣り合う排気通路間を渡る通路部を設けてもよい。各排気通路内に、当該各排気通路の内面から***する島状部分を設けてもよい。本発明の成形装置、プランジャーチップ及び成形方法を用いる際に、必要に応じて設けられる各種の部材は、本発明の効果を損なわない限りにおいてどのような形態のものであってもよい。

１ ダイカスト装置
２ 成形用金型
３ キャビティ
４ 加圧機構
７ スリーブ
７ａ 内周面
８ プランジャー
９、３５、３７、３８、４０ プランジャーチップ
１１ ロッド
１２ 供給路
２０ チップ部
２１ 固定部
２２ ***部
２３ 掴み平面部
２４ ベント部
２５ 第１ベント部
２６ 先端ベント部分
２６ａ 外周面
２７ 第２ベント
２８ 後方ベント部分
２８ａ 外周面
３１ ガス排出溝
３３、３９、４１ 面取部
３４ 排気通路
３６ 溝
ｎ 先端ベント部分の軸方向長さ
ｒ 内径と外径の直径差
ｒ／２ 第１ベントの隙間間隔
ｈ 面取部の最大深さ
Ｍ 排気通路の幅
１００ スリーブ
１０１ ガス排出溝
１０２ プランジャーチップ
１０３ 供給口

Claims (9)

1. 溶融材料が充填されるキャビティを構成する成形用金型と、当該キャビティに溶融材料を装填する加圧機構とを備え、
   前記加圧機構は、前記成形用金型に連通する円筒状のスリーブと、このスリーブ内で軸方向に往復摺動可能に設けられると共に当該スリーブ内に供給された溶融材料を前記キャビティに向けて加圧するプランジャーとを備え、このプランジャーの先端にプランジャーチップが設けられた成形装置において、
   前記プランジャーチップとこのプランジャーチップが嵌挿された前記スリーブとの隙間に、軸方向に沿ってガスを排出するベント部が構成されており、
   前記ベント部は、前記プランジャーチップの先端外周面と前記スリーブの内周面で構成され、かつ当該先端外周面と当該内周面の直径差を０．０２〜０．５０ｍｍとした円環状の第１ベントと、この第１ベントから軸方向後方に向かってガスの通気抵抗が小さくなるように当該第１ベントよりも広く構成された第２ベントと、を有していることを特徴とする成形装置。
2. 前記第１ベントの軸方向長さが５〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
3. 前記第２ベントの径方向における最大深さｈは、下記式１を満たし且つ５．００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形装置。
   （（ｒ／２）×２）＜ｈ＜（（ｒ／２）×１０） （式１）
   但し、ｒはプランジャーチップの先端外周面とスリーブの内周面との直径差。
4. 前記第２ベントは、前記プランジャーチップの周面に周方向に所定間隔をおいて形成された軸方向に伸びる複数の面取部と、前記スリーブの内周面と、で構成された複数の排気通路からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成形装置。
5. 前記各排気通路の幅Ｍは下記式２を満たすことを特徴とする請求項４に記載の成形装置。
   １ｍｍ≦Ｍ＜（ＳＱＲＴ（ｔ^２−Ｄ×ｔ）×２）ｍｍ （式２）
   但し、Ｄはプランジャーチップの直径、ｔはプランジャーチップにおける面取部の最大深さ。
6. 前記複数の排気通路は、前記プランジャーチップの周方向に等間隔をおいて構成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の成形装置。
7. 前記プランジャーチップの先端外周面に、前記第１ベントの軸方向全長に渡る溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の成形装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の成形装置に使用するプランジャーチップであって、
   前記スリーブの内周面との間で前記第１ベントを構成する先端ベント部分と、
   この先端ベント部分に軸方向後方に向かって連続形成され、前記スリーブの内周面との間で前記第２ベントを構成する後方ベント部分と、を有していることを特徴とするプランジャーチップ。
9. 請求項１〜７のいずれかに記載の成形装置を用いて成形を行う成形方法であって、
   前記第１ベントでガスの排出速度を増大させ、前記第２ベントで当該第１ベントを通過した後のガスの通気抵抗を低減することを特徴とする成形方法。