JP2017087240A - 成形装置、プランジャーチップ及び成形方法 - Google Patents
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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
【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。
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。
((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(t2−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。
1mm≦M<(SQRT(t2−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。
((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(t2−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(t2−D×t)は、(t2−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。
1mm≦M<(SQRT(t2−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(t2−D×t)は、(t2−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
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)
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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(t2−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。
- 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。
- 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。 - 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015218236A JP2017087240A (ja) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | 成形装置、プランジャーチップ及び成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015218236A JP2017087240A (ja) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | 成形装置、プランジャーチップ及び成形方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017087240A true JP2017087240A (ja) | 2017-05-25 |
Family
ID=58766907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015218236A Pending JP2017087240A (ja) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | 成形装置、プランジャーチップ及び成形方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017087240A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108127358A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-08 | 江阴澄云机械有限公司 | 一种铸铝模具的成型方法 |
-
2015
- 2015-11-06 JP JP2015218236A patent/JP2017087240A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108127358A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-08 | 江阴澄云机械有限公司 | 一种铸铝模具的成型方法 |
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