JP2019181503A - ダイカスト金型、当該ダイカスト金型で製造されたダイカスト品およびダイカスト品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固定型３と可動型４が組み合わせられる型分割面５に対して垂直な方向にアスペクト比が大きい形状の製品24や、複雑形状の製品24を製造する場合でも、湯廻り不良や固定残りを回避することができるダイカスト金型１を提供する。【解決手段】ダイカスト金型１が、固定型３と、鋳造時に固定型３に組み合わされる可動型４と、可動型４が固定型３に組み合わされる際に固定型３に対向する可動型４の表面に、所定形状に形成された中子挿入部31と、中子挿入部31に抜差可能なスライド中子10と、ビスケット部11から、挿入されたスライド中子10との間に延びるように可動型４に形成されたランナー部12と、可動型４のゲート形成面16と挿入されたスライド中子10の上面17との間の間隙18で形成されるゲート部13と、を備える構成とした。【選択図】図４

Description

本発明は、スライド中子を使用したダイカスト金型、当該ダイカスト金型で製造されたダイカスト品およびダイカスト品の製造方法に関する。

近年、Si/SiCパワー半導体モジュールやLED照明等が急速に普及している。例えばSi/SiCパワー半導体モジュールでは、高出力化による発熱の増加がモジュールの製品寿命を短命化し、故障率の増大につながっている。これに伴い、モジュール等に取付けるヒートシンクは、放熱効果を向上するために、ヒートシンクを小型化するとともに、フィンピッチを小さくしてフィンの表面積を増やす必要がある。また、LED照明用としては、筐体外周にヒートシンクを配置したものがあるが、円筒形状でフィンの厚みも薄く、複雑な形状を有している。さらにLEDヘッドライト用のヒートシンクでは、取付箇所の制約により複雑形状かつ高い寸法精度が要求される。現在、このようなヒートシンクは、高熱伝導のアルミニウム合金を用いて、押出し工法により製造されることが多い。

一方、固定型と可動型とを組み合わせた金型であって、溶融した金属（以下、溶湯という）を、ビスケット部から注入し、ランナー部を通ってゲート部から製品部に射出し、ダイカスト品を製造するダイカスト金型およびダイカスト品の製造方法が知られている（例えば、特許文献１よび特許文献２）。ダイカスト法は高い寸法精度で薄肉のものを製造でき、さらに大量生産に適する方法であることから、例えば上記ヒートシンクの製造への適用が期待される。

特許文献１のダイカスト金型では、ランナー部と製品部との間に、製品部に近づくにつれて厚みが絞られたフィン部を設けている。フィン側部に厚肉の領域を設けることで、溶湯は、溶湯の流れ方向に沿ってビスケット部に向かい合うフィン中央部に集中して流れることなく、フィン中央部とフィン側部とに適度に分散して流れるようになる。その結果、製品中央部と製品側部とで溶湯の流れが略均一になる。

特許文献２のダイカスト金型では、ビスケット部から製品部へ向けて溶湯を導くメインランナーおよびメインゲートに加えて、製品部に対して側方からも溶湯を射出するサブランナーおよびサブゲートを設けている。これにより、溶湯が製品部の隅々まで充填されずに充填不足が生じることを防いでいる。

固定型および可動型だけでは成形できない複雑な形状の製品の場合には、固定型と可動型との間で移動自在であり、固定型と可動型とを組み合わせた型閉め状態で固定型および可動型とともにキャビティを画成する、例えば突起を備えた中子が使用される（例えば、特許文献３）。

特にヒートシンク本体に対して肉厚部と同じ側に同じ向きに突出した複数の放熱フィン部を有するヒートシンクを製造するための放熱器用ダイカスト金型として、局部加圧（スクイズ）法を採用し、溶湯を局部加圧する局部加圧口が、肉厚部を型取る肉厚部キャビティに対向する位置に設けられ、局部加圧口近傍の放熱フィン部を型取るフィン型部に対しては、局部加圧口から離れたフィン部に比して、厚みが増加された構造からなる金型が提案されている（例えば、特許文献４）。

その他、例えば円筒形状等の製品の場合には、製品の中央部にゲートを設け、当該ゲートから製品部に溶湯を射出するセンターゲート型のダイカスト金型も提案されている（例えば、特許文献５）。

特開２００９−１４２８６９号公報 特開２００９−２０８０８５号公報 特開２０１７−８７２８６号公報 特許第４０１６８４９号公報 国際公開第２０１５／１５１３６９号

特許文献１のダイカスト金型では、ビスケット部に注入された溶湯は、固定型と可動型とが組み合わせられる型分割面に対して略平行な面内を流れ、ランナー部を通ってゲート部から製品部に射出される。この場合、ゲート部から射出される溶湯は、型分割面に対して平行な方向に高速で射出される。したがって、例えば前述したヒートシンクのように、フィンピッチが小さく、薄肉のフィンの高さ方向が型分割面に対して垂直方向であると、フィンの高さ方向に十分に溶湯が流れず、フィンの高さ方向の先端に溶湯が充填されない湯廻り不良が生じるおそれがあった。

特許文献２のダイカスト金型でも、サブゲートから射出される溶湯は、型分割面に対して平行な方向に高速で射出されるため、型分割面に対して略平行な方向の充填不良に対しては充填を補強する効果があるが、型分割面に対して略垂直な方向に対しては、特許文献１のダイカスト金型と同様に、湯廻り不良が生じるおそれがあった。

上記ヒートシンクの場合のみならず、特許文献１や特許文献２の実施形態として記載される電子機器の筐体等でも、筐体にリブがあるような場合、リブの先端にまで十分に溶湯が流れず、リブの高さ方向の先端に溶湯が充填されない湯廻り不良が生じるおそれがある。このように、従来のダイカスト金型では、製品部が深さ方向にアスペクト比の大きい窪み部を有する場合、湯廻り不良が生じる問題があった。

さらに、ダイカスト金型の材料として使用される例えばSKD61は、ダイカスト品の材料である金属よりも熱収縮率が小さいため、鋳造時に当該金属が凝固すると、金属が固定型に食いつき、固定残りが生じるおそれがあった。

特許文献３の中子は、固定型と可動型とともにキャビティを画成する。すなわち、当該中子は、固定型と可動型との間の製品部に設けられ、製品部の複雑形状の形成に使用された後は、型閉めの状態において、鋳造されたダイカスト品から引き抜かれる。したがって、当該中子は、型開き時に発生する固定残りの問題の解決には何ら寄与していない。

特許文献４のダイカスト金型は、肉厚部を有するヒートシンクに限定される。したがって、ダイカスト品の設計の自由度が極度に限定される。

特許文献５では、センターゲートを実現するために、固定型と可動型との間に中間型を配置し、３分割型の構成としている。３分割型とすると、型が一つ増える上に、型の動作を制御する制御回路を設ける必要があり、製造コストが増加してしまう問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、固定型と可動型とが組み合わせられる型分割面に対して垂直な方向にアスペクト比が大きい形状の製品や、複雑形状の製品を製造する場合でも、湯廻り不良や固定残りを回避することができるダイカスト金型を提供する。また、本発明は、当該ダイカスト金型で製造されたダイカスト品、および、当該ダイカスト金型を使用したダイカスト方法を提供する。

本発明はかかる課題を解決するため、固定型と、鋳造時に前記固定型に組み合わされる可動型と、前記可動型が前記固定型に組み合わされる際に前記固定型に対向する前記可動型の表面に、所定形状に形成された中子挿入部と、前記中子挿入部に抜差可能なスライド中子と、ビスケット部から、挿入された前記スライド中子との間に延びるように前記可動型に形成されたランナー部と、前記可動型のゲート形成面と挿入された前記スライド中子の上面との間の間隙で形成されるゲート部と、を備えたダイカスト金型を提供する。

前記ダイカスト金型では、前記ゲート部は、前記可動型と前記固定型とが組み合わせられる型分割面に対して平行でない方向に溶湯が射出されるように形成される場合がある。

前記ダイカスト金型では、前記平行でない方向が前記型分割面に対して略垂直方向である場合がある。

本発明は、前記ダイカスト金型で製造されたダイカスト品を提供する。

本発明は、固定型と、鋳造時に前記固定型に組み合わされる可動型と、前記可動型が前記固定型に組み合わされる際に前記固定型に対向する前記可動型の表面に、所定形状に形成された中子挿入部と、前記中子挿入部に抜差可能なスライド中子と、ビスケット部から、挿入された前記スライド中子との間に延びるように前記可動型に形成されたランナー部と、前記可動型のゲート形成面と挿入された前記スライド中子の上面との間の間隙で形成されるゲート部と、を備えたダイカスト金型を使用して、前記中子挿入部に前記スライド中子を挿入して前記ゲート部を形成し、前記ゲート部から、前記可動型と前記固定型とが組み合わせられる型分割面に対して平行でない方向に溶湯を射出するステップを含むダイカスト品の製造方法を提供する。

前記ダイカスト品の製造方法は、前記溶湯を射出するステップ後に、前記可動型のランナー部に形成されたランナーを前記スライド中子で押すことにより、製品部に形成された製品を可動型側に引っ張りながら型開きをするステップをさらに含む場合がある。

前記ダイカスト品の製造方法では、ビスケット部から注入されて前記型分割面に対して略平行な面内を流れる溶湯を誘導し、前記ゲート部から、当該溶湯を前記型分割面に対して平行でない方向に射出する場合がある。

前記ダイカスト品の製造方法では、前記ゲート部は、前記ビスケット部から前記スライド中子の可動型側を通り前記スライド中子の上面に延びて形成されるランナー部の先端に形成される場合がある。

前記ダイカスト品の製造方法では、前記平行でない方向が前記型分割面に対して略垂直方向である場合がある。

本発明のダイカスト品の製造方法によれば、ダイカスト品が、ヒートシンクのフィン等、アスペクト比が大きい形状を有していても、アスペクト比の大きい方向に向けて溶湯を射出することで、溶湯が十分に充填されない湯廻り不良を防ぐことができる。

本発明の実施形態に係るダイカスト金型を含むダイカスト装置の側断面図である。 同上、固定入子および固定主型を含む固定型を示す平面図である。 同上、可動入子および可動主型を含む可動型を示す平面図である。 同上、ダイカスト金型および当該金型内で鋳造されるダイカスト品の斜視図である。 同上、固定型と可動型とが組み合わされた型閉め状態を示す側断面図である。 同上、可動型が固定型から離間した型開き状態を示す側断面図である。 同上、ビスケット、ランナーおよびゲートを含む方案の斜視図である。 同上、方案と、挿入された状態のスライド中子とを示す斜視図である。 同上、本実施形態のダイカスト品として製造したヒートシンクの製品の写真図である。 同上、固定型、スライド中子および方案を可動型側から見た図である。 同上、固定型、スライド中子および方案を可動型側の斜め方向から見た図である。 同上、固定型の掘り込み面および窪み部と、スライド中子と、方案部とを示す側面図である。 同上、固定押出し板ＡＳＳＹの斜視図である。 同上、型閉め時のゲート部付近の構造を拡大して示す側断面図である。 同上、型開き時のゲート部付近の構造を拡大して示す側断面図である。 同上、溶湯を充填する様子をシミュレーションして、注入の初期段階を示す図である。 同上、溶湯を充填する様子をシミュレーションして、注入の中間段階を示す図である。 同上、溶湯を充填する様子をシミュレーションして、注入の最終結果を示す図である。 同上、型閉め状態から型開きして中子を開き、製品を押し出す手順の流れを示す図であり、（Ａ）型閉め、（Ｂ）可動型の離間、（Ｃ）型開き、（Ｄ）型開き、（Ｅ）中子開き、（Ｆ）製品の押出し、の様子を示す 同上、型閉め状態から型開きして中子を開き、製品を押し出す手順の流れを示すフローチャートである。 従来のダイカスト金型で本実施形態とほぼ同形状のヒートシンクを製造した場合の製品を示す写真図である。 同上、製品のゲート付近および最終充填部付近の拡大写真図を含む写真図である。 本実施形態に係るダイカスト金型でダイカスト品を製造した際の方案（ランナーおよびゲート）の写真図である。

以下、図面を参照して、本発明のダイカスト品の製造方法、ダイカスト金型および当該ダイカスト金型で製造されたダイカスト品の好ましい実施形態について説明する。

図１に本実施形態のダイカスト金型１を使用したダイカスト装置２を示す。

ダイカスト装置２は、鋳造時に互いに組み合わされる固定型３および可動型４を含むダイカスト金型１を備える。固定型３および可動型４は、例えばSKD61等を材料として製造することができる。ダイカスト金型１内の製品部１４に連通するように、円筒形の射出スリーブ６が接続される。ダイカスト法による製造方法の流れは、概略次の通りである。まず、ダイカスト品26の材料である金属を溶融して溶湯19とし、この溶湯19が射出スリーブ６の開口部７から流し込まれる。当該溶湯19をプランジャチップ８で高速かつ高圧でダイカスト金型１内に押し込む。溶湯19が凝固した後、可動型４を開き、押出しピン９により製品24を押し出す。

図２および図３はそれぞれ、固定型３および可動型４の概略構成を示す平面図である。固定型３は、固定入子１０３と固定主型１０５とを備える。本実施形態では、固定型３と記載した場合、固定入子１０３および固定主型１０５を含むものとする。可動型４は、可動入子１０４と可動主型１０６とを備える。本実施形態では、可動型４と記載した場合、可動入子１０４および可動主型１０６を含むものとする。

図１および図４を参照しながら説明すると、ダイカスト金型１は、固定型３と、鋳造時に固定型３に組み合わされる可動型４と、可動型４が固定型３に組み合わされる際に固定型３に対向する可動型４の表面に、所定形状に掘られて形成される中子挿入部31と、中子挿入部31に抜差可能なスライド中子10と、ビスケット部11から、挿入されたスライド中子10との間に延びるように可動型４に掘られて形成されるランナー部12と、可動型４のゲート形成面16と、挿入されたスライド中子10の上面17との間の間隙18（図１４を参照）で形成されるゲート部13（図１４を参照）とを備える。

図１に示すように、方案20は、製品24に連結されたビスケット21、ランナー22、ゲート23およびオーバーフロー25を含む。ここで、ビスケット21、ランナー22、ゲート23、製品24およびオーバーフロー25はそれぞれ、固定型３、可動型４またはこれらを含むダイカスト金型１に形成されたビスケット部11、ランナー部12、ゲート部13、製品部14およびオーバーフロー部15において凝固した溶湯19を指すものとする。方案20は、鋳造時のみに必要なもので、最終製品には不要な部品である。したがって、製品24から方案20を切り離してダイカスト品26の完成となる。本実施形態では、方案20に連結されたものを製品24とし、方案20を切り離したものをダイカスト品26としている。

図５および図６に示すように、可動型４は、固定型３に組み合わされる型閉め位置と、固定型３から離間した型開き位置との間で進退自由である。可動型４は、固定型３に対して離間するように図中の左方向に移動可能であり、接近するように右方向に移動可能である。

本実施形態においては、特に記載がない限り、固定型３と可動型４とが組み合わされた状態で、固定型３から可動型４に向かう方向を左方向とし、左方向の反対方向を右方向とする。また、ビスケット部11から製品部14に向かう方向を上方向とし、上方向の反対方向を下方向とする。

固定型３には、射出スリーブ６と、射出スリーブ６内を摺動可能なプランジャチップ８とが設けられ、射出スリーブ６内には開口部７から溶湯19が注入可能なように構成される。

固定型３は、可動型４およびスライド中子10とともに製品部14としての内部空間（キャビティ）32を形成する固定型３の製品形成面36を有する。可動型４は、固定型３およびスライド中子10とともにキャビティ32を形成する可動型４の製品形成面37を有する。スライド中子10は、固定型３および可動型４とともにキャビティ32を形成するスライド中子10の製品形成面38を有する。

固定型３の製品形成面36、可動型４の製品形成面37およびスライド中子10の製品形成面38が互いに接近することにより、ダイカスト金型１の内部のキャビティ32、すなわち製品部14が形成される。可動型４には、中子挿入部31にスライド中子10が挿入される。型閉め時に、可動型４が固定型３に対して接近移動すると、上記各製品形成面36，37，38が接近することとなり、製品部14が形成される。

スライド中子10は、スライド中子10の製品形成面38に対して略平行方向にスライドして、中子挿入部31に抜差しされる。スライド中子10は、固定型３および可動型４と同じく、例えばSKD61等を材料として製造することができる。

ビスケット部11は、高温の溶湯19を高速で受け取る部分である。

図１および図７を参照すると、ランナー部12は、ビスケット部11に注入された溶湯19を、製品部14へ向けて誘導する部分であり、ランナー部12に注入された溶湯19が凝固してランナー22が形成される。ランナー22は、ビスケット21に接続する上流部41と、ゲート23に接続する下流部42とを有する。ここで、特に記載がない限り、単に「上流」といえば溶湯19の流れの上流側を指し、単に「下流」といえば溶湯19の流れの下流側を指すものとする。図８は、図７の方案20に加え、挿入された状態のスライド中子10を示すものである。

図６〜図８および図１２に示すように、ランナー22は、スライド中子10の固定型３側に形成される前ランナー部51で形成される前ランナー52と、スライド中子10の可動型４側に形成される後ランナー部53で形成される後ランナー54を含む。ゲート23は、図７および図８を参照して説明すると、スライド中子10の可動型４側に、後ランナー54から溶湯19の流れ方向を変えて、固定型３の製品形成面36に対して垂直方向に立ち上がるように形成されている。

製品部14は、製品24が鋳造される内部空間であり、製品形状に対応した掘り込み面33を有する。

図９は、本実施形態のダイカスト金型１で製造したヒートシンク46のダイカスト品26の写真図である。ヒートシンク46は、平板部47と、平板部47の表面から略垂直方向に高さを有する複数のフィン48とで構成した。本実施形態のダイカスト品26として例示するヒートシンク46では、フィン48の高さ方向は、スライド中子10の製品形成面38に対して略垂直方向に伸びている。ヒートシンク46は例えばSi/SiCパワー半導体モジュールの冷却用として使用されることができ、その場合のヒートシンク46のサイズは数ｃｍ〜数十ｃｍ角であることが好ましい。実際に製造した図９のヒートシンク46のサイズは１６０ｍｍ×９０ｍｍとした。

図９〜図１２を参照すると、ヒートシンク46のフィン48は、上記掘り込み面33に形成される窪み部34内に溶湯19が供給されて鋳造される。図１１および１２に示すように、窪み部34は、固定型３の下側から上側に向かって直線状に延びているとともに、固定型３の製品形成面36から右方向に深さＤを有している。当該深さＤは、ヒートシンク46の対応するフィン48の高さＨに相当する。この高さＨが高いと、フィン48の先端49まで溶湯19が充填されず、湯廻り不良が起こりやすくなる。従来のダイカスト金型を使用した場合、深さＤ（高さＨ）が１０ｍｍ以上であると湯廻り不良が起こりやすく、２０ｍｍ以上となるとフィン48の先端49まで溶湯を充填するのが極めて困難である。実際に製造した図９のヒートシンク46では、フィン48の高さは１０ｍｍ〜３８ｍｍとした。

図５、図１０および図１１に示すように、ゲート23の先端56が窪み部34のゲート側端57の近くに配置されるよう、スライド中子10の形状は、スライド中子10の上面17が複数の窪み部34のゲート側端57を結んだ直線に概ね沿うような形状になっている。このように、スライド中子10の形状は、製造するダイカスト品26の形状に応じて、適切な形状に設計する。

図９に示す隣り合うフィン48の間隔であるフィンピッチＰは、５ｍｍ未満であると湯廻り不良が起こりやすく、３ｍｍ未満であるとフィン48の先端49まで溶湯19を充填するのが極めて困難である。実際に製造した図９のヒートシンク46のフィンピッチＰは１．７ｍｍ〜２．７ｍｍとした。

オーバーフロー部15は、溶湯19によって押し出される金型内の空気を製品部14から排気して、溶湯19の充填抵抗を下げるとともに、流動先端の劣化した溶湯19を製品部14の外に押し出すための部分である。

図１３に示す固定押出し板ＡＳＳＹ61は、固定押出し板62と、固定押出し板62の表面から略垂直に突出したリターンピン63および押出し駒64とを備える。固定押出し板ＡＳＳＹ61は、リターンピン63が設けられた面65を固定型３の外面66に合わせるようにして固定型３に取付けられる。リターンピン63および押出し駒64は、固定型３に設けられた孔67（図１０を参照）および窪み部34（図１０を参照）にそれぞれ挿通される。

本実施形態に係るダイカスト金型１には、例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金、亜鉛合金等を溶湯19として圧入することができる。尚、これらの材料に限定されず、種々の金属材料を溶湯19とすることができる。

図１４および図１５は、スライド中子10の周辺部分を拡大した側断面図であり、型開きの際の固定押出しの様子を示す。図１４は、固定型３と可動型４とが組み合わされ型閉めされた状態で、ランナー部12、ゲート部13および製品部14に溶湯19が注入された状態を示している。ランナー部12は、図１４における下方の図面外に設けられたビスケット部11から、図４の中子挿入部31に挿入されたスライド中子10との間に延びるようにして、可動型４に掘られている。したがって、ランナー22の下流部42は可動型４とスライド中子10との間に形成される。より具体的にいうと、ランナー22の下流部42は、可動型４のランナー形成面39と、スライド中子10の可動型側の面であるスライド中子10のランナー形成面40との間に形成される。言い換えると、スライド中子10がランナー22と製品24との間に挿入される。スライド中子10の製品形成面38と可動型４の製品形成面37とは、ほぼ面一とされている。

ランナー部12は、ビスケット部11からスライド中子10の可動型側を通りスライド中子10の上面17に延びて形成される。ゲート部13は、当該ランナー部12のビスケット部11側とは反対側の先端58に形成される。ゲート部13は、可動型４に所定形状に掘られて形成される中子挿入部31に、スライド中子10を挿入して形成され、ゲート部13から、固定型３と可動型４とが組み合わせられる型分割面５に対して平行でない方向に溶湯19が射出される。型分割面５は、固定型３と可動型４とが接近した場合および組み合わされた際に、互いに向かい合う面である。当該ゲート部13は、可動型４のゲート形成面16と、挿入されたスライド中子10の上面17との間の間隙18で形成される。したがって、ゲート部13は、ランナー部12のビスケット部11側とは他側の先端領域に形成される。可動型４のゲート形成面16はランナー部12から続いて可動型４に沿う面である。

スライド中子10の上面17は、可動型４側から固定型３側に向かうにつれて、図中右上がりに傾斜する。同図では、可動型４のゲート形成面16がほぼ水平であるので、可動型４のゲート形成面16とスライド中子10の上面17との間の間隙18であるゲート部13は、製品部14に近づくにつれて厚みが急激に絞られている。これにより、ゲート部13から製品部14へ向けての溶湯19の充填速度が加速される。ゲート部13の先端は、鋳造品のゲート厚が例えば１〜１．５ｍｍ程度となるように形成されるのが好ましい。

ビスケット部11から注入された溶湯19は、型分割面５に対して略平行なランナー部12の面内を流れる。上記ゲート部13によれば、当該溶湯19を誘導し、ゲート部13から、型分割面５に対して平行でない方向に射出することができる。本実施形態のように、フィン48の高さ方向が型分割面５に略垂直方向である場合、平行でない方向とは、型分割面５に対して略垂直方向とすることができる。ここで、略垂直とは、例えば直線と面とのなす角度の垂直（９０°）に対する誤差が所定の角度範囲内であることを表す。所定の角度範囲内とは、例えば垂直方向から±１０°以内の状態をいうものとする。

図１５は、溶湯19を製品部14に射出して冷却し、溶湯19が凝固した後に、可動型４のランナー部12に形成されたランナー22をスライド中子10で押すことにより、製品部14に形成された製品24を可動型４側に引っ張りながら型開きをする様子を示す。従来のダイカスト金型を使用したダイカスト品の製造方法では、型開き時に製品を可動型に抱かせるのみであった。これに対し、本実施形態では、スライド中子10の固定型３側と可動型４側とにそれぞれ前ランナー52と後ランナー54（図８を参照）とを形成することで、製品24に連結されたランナー22をスライド中子10で押すことができる。スライド中子10は特に、後ランナー54のランナー下流部42を直接押すことができる。したがって、本実施形態のスライド中子10は固定型３から製品24を引き抜く作用も有する。これにより、可動型４を固定型３から離間させて型開きをする際に、凝固した金属が固定型３に食いつき、固定残りが生じるのを防ぐことができる。

図１６〜図１８は、製品部14内に溶湯19が充填される様子をシミュレーションした結果を示す図である。製品形状およびサイズは前述の実際に製造したヒートシンク46と同様とした。解析条件として、真空鋳造と仮定してシミュレーションを行った。図１６は、ビスケット部11から注入された溶湯19が、製品部14に対してフィン48の高さ方向にゲート部13から射出され、フィン48の形状に掘り込まれた窪み部34に流入し始めた様子を示す。図１７では、溶湯19がゲート部13付近の一部のフィンの先端部71まで充填され、さらに最終充填部72付近まで流入し始めている。図１８は溶湯19の充填が完了した図であり、フィン48の隅々まで溶湯19が十分に充填されている。

十分な溶湯19が充填されない製品部14の先端部分は、粗密な充填状態になり、強度不足等の鋳造不良を生じるおそれある。これに対し、上記特徴を有するダイカスト金型１により製造されたダイカスト品26としてのヒートシンク46は、薄肉のフィン48で、フィンピッチＰを極小とすることができるため、小型で放熱特性が良い。さらに、本実施形態のように直線形状のフィン48だけでなく、曲線形状のフィンを形成してフィンの表面積をさらに増大させるなどして、さらなる放熱特性の向上が見込める。

以上のような構成の本実施形態のダイカスト品26の具体的な製造方法の一例について、図１９と、図２０に示すフローチャートとに基づいて説明する。

まず、可動型４にスライド中子10を挿入する（ステップＳ１）。可動型４を固定型３に接近させて、固定型３と組み合わせて金型を型閉めする（ステップＳ２、図１９（Ａ））。原材料となる金属を溶融して溶湯19とする（ステップＳ３）。射出スリーブ６の開口部７から溶湯19を注入し、プランジャチップ８を図１中の矢印方向に前進させることで、製品部14の内部へ溶湯19を高速かつ高圧で射出する（ステップＳ４）。冷却して溶湯19を凝固させる（ステップＳ５）。可動型４を固定型３から離間させる（ステップＳ５、図１９（Ｂ））。この際、固定型３の固定押出し板62により製品24を固定押出しするとともに、ランナー22で製品24を可動型４側に引っ張るようにして、製品24が固定型３から離れるようにして型開きする（ステップＳ６、図１９（Ｃ）および図１９（Ｄ））。可動型４からスライド中子10を引き抜いて中子を開く（ステップＳ７、図１９（Ｅ））。可動型４の押出しピン９により可動型４から製品24を押し出す（ステップ８、図１９（Ｆ））。製品24から方案20を除去加工し、所望の形状を有するダイカスト品26が得られる。

図２１および図２２は、従来のダイカスト金型で鋳造した結果を示す写真図である。溶湯の流れ方向は図２２中の矢印方向である。上流側のゲート付近76を拡大すると、フィンの先端まで溶湯が充填されているものもあるが、先端まで十分に充填されていないフィンも複数みられる。下流側の最終充填部77付近を拡大すると、ほとんどのフィンにおいて溶湯が先端まで充填されていないのが分かる。このように、フィンの高さ方向に対して垂直方向にゲートから溶湯を射出する従来のダイカスト金型では、フィンの先端まで溶湯が十分に充填されない湯廻り不良が生じていた。

これに対し、図９に示すように、本実施形態のダイカスト金型１を使用して製造したダイカスト品26であるヒートシンク46は、全てのフィン48の先端49まで溶湯を十分に充填することができた。また、固定残りも発生しなかった。図２３は、図９のダイカスト品26の製品24と連結されていた方案20である。当該方案20のゲート23が、後ランナー54から略垂直方向に立ち上がっているのが分かる。

以上のように、本実施形態のダイカスト金型１は、固定型３と、鋳造時に固定型３に組み合わされる可動型４と、可動型４が固定型３に組み合わされる際に固定型３に対向する可動型４の表面に、所定形状に形成された中子挿入部31と、中子挿入部31に抜差可能なスライド中子10と、ビスケット部11から、挿入されたスライド中子10との間に延びるように可動型４に形成されたランナー部12と、可動型４のゲート形成面16と挿入されたスライド中子10の上面17との間の間隙18で形成されるゲート部13と、を備える。

この場合、ダイカスト品26が、ヒートシンク46のフィン48などのようにアスペクト比が大きい形状を有していても、アスペクト比の大きい方向に向けて溶湯19を射出することで、溶湯19が十分に充填されない湯廻り不良を防ぐことができる。さらに、可動型４を固定型３から離間させて型開きをする際に、凝固した金属が固定型３に食いつき、固定残りが生じるのを防ぐことができる。

本実施形態のダイカスト金型１では、ゲート部13は、可動型４と固定型３とが組み合わせられる型分割面５に対して平行でない方向に溶湯が射出されるように形成される場合がある。

この場合、設計自由度の高いダイカスト品26を湯廻り不良を生じさせることなく製造することができる。

本実施形態のダイカスト金型１では、平行でない方向が型分割面５に対して略垂直方向である場合がある。

この場合、型分割面５に対して略垂直方向にアスペクト比の大きい形状を有する例えばヒートシンク46を湯廻り不良を生じることなく製造することができる。

本実施形態のダイカスト品26は、上記のダイカスト金型１で製造される。

この場合、複雑な形状に対しても湯廻り不良を防ぐことができるので、設計の自由度が高く、高放熱性および高強度を有するヒートシンク46等の高性能なダイカスト品26を得ることができる。

本実施形態では、ダイカスト品26の製造方法が、固定型３と、鋳造時に固定型３に組み合わされる可動型４と、可動型４が固定型３に組み合わされる際に固定型３に対向する可動型４の表面に、所定形状に掘られて形成される中子挿入部31と、中子挿入部31に抜差可能なスライド中子10と、ビスケット部11から、挿入されたスライド中子10との間に延びるように可動型４に掘られて形成されるランナー部12と、可動型４のゲート形成面16と、挿入されたスライド中子10の上面17との間の間隙18で形成されるゲート部13と、を備えたダイカスト金型１を使用して、中子挿入部31にスライド中子10を挿入してゲート部13を形成し、ゲート部13から、可動型４と固定型３とが組み合わせられる型分割面５に対して平行でない方向に溶湯19を射出するステップを含む。

この場合、ダイカスト品26が、ヒートシンク46のフィン48などのように、アスペクト比が大きい形状を有していても、アスペクト比の大きい方向に向けて溶湯19を射出することで、溶湯19が十分に充填されない湯廻り不良を防ぐことができる。

本実施形態のダイカスト品26の製造方法は、溶湯19を射出するステップ後に、可動型４のランナー部12に形成されたランナー12をスライド中子10で押すことにより、製品部14に形成された製品24を可動型４側に引っ張りながら型開きをするステップをさらに含む場合がある。

この場合、可動型４を固定型３から離間させて型開きをする際に、凝固した金属が固定型３に食いつき、固定残りの発生を防ぐことができる。

本実施形態のダイカスト品26の製造方法では、ビスケット部11から注入されて型分割面５に対して略平行な面内を流れる溶湯19を誘導し、ゲート部13から、当該溶湯19を型分割面５に対して平行でない方向に射出する場合がある。

この場合、センターゲート型などのようにコストの高い方法を使用することなく、ゲート部13から所定の方向に溶湯19を射出することができる。

本実施形態のダイカスト品26の製造方法では、ゲート部13は、ビスケット部11からスライド中子10の可動型４側を通りスライド中子10の上面17に延びて形成されるランナー部12の先端58に形成される場合がある。

この場合、鋳造時に溶湯19を適切にゲート部13に誘導するとともに、型開き時にスライド中子10でランナー22を可動型４側に押して、ランナー22に連結された製品24を固定型３から引っ張ることができる。

本実施形態のダイカスト品26の製造方法では、平行でない方向が型分割面５に対して略垂直方向である場合がある。

この場合、型分割面５に対して略垂直方向にアスペクト比の大きい形状を有する例えばヒートシンク46を湯廻り不良を生じることなく製造することができる。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は種々の変形実施をすることができる。例えば、本発明は、本実施形態で例示したヒートシンク46だけでなく、曲線状のフィンを有するヒートシンクやLED照明用の複雑形状を有するヒートシンク、アスペクト比の大きいリブを有する筐体等、その他のダイカスト品26の製造にも応用可能である。

１ ダイカスト金型
３ 固定型
４ 可動型
５ 型分割面
10 スライド中子
11 ビスケット部
12 ランナー部
13 ゲート部
14 製品部
16 ゲート形成面
17 スライド中子の上面
18 間隙
19 溶湯
22 ランナー
24 製品
26 ダイカスト品
31 中子挿入部

Claims (9)

1. 固定型と、
   鋳造時に前記固定型に組み合わされる可動型と、
   前記可動型が前記固定型に組み合わされる際に前記固定型に対向する前記可動型の表面に、所定形状に形成された中子挿入部と、
   前記中子挿入部に抜差可能なスライド中子と、
   ビスケット部から、挿入された前記スライド中子との間に延びるように前記可動型に形成されたランナー部と、
   前記可動型のゲート形成面と、挿入された前記スライド中子の上面との間の間隙で形成されるゲート部と、
   を備えたダイカスト金型。
2. 前記ゲート部は、前記可動型と前記固定型とが組み合わせられる型分割面に対して平行でない方向に溶湯が射出されるように形成される請求項１に記載のダイカスト金型。
3. 前記平行でない方向が前記型分割面に対して略垂直方向である請求項２に記載のダイカスト金型。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載のダイカスト金型で製造されたダイカスト品。
5. 固定型と、
   鋳造時に前記固定型に組み合わされる可動型と、
   前記可動型が前記固定型に組み合わされる際に前記固定型に対向する前記可動型の表面に、所定形状に形成された中子挿入部と、
   前記中子挿入部に抜差可能なスライド中子と、
   ビスケット部から、挿入された前記スライド中子との間に延びるように前記可動型に形成されたランナー部と、
   前記可動型のゲート形成面と、挿入された前記スライド中子の上面との間の間隙で形成されるゲート部と、
   を備えたダイカスト金型を使用して、
   前記中子挿入部に前記スライド中子を挿入して前記ゲート部を形成し、前記ゲート部から、前記可動型と前記固定型とが組み合わせられる型分割面に対して平行でない方向に溶湯を射出するステップを含むダイカスト品の製造方法。
6. 前記溶湯を射出するステップ後に、前記可動型のランナー部に形成されたランナーを前記スライド中子で押すことにより、製品部に形成された製品を可動型側に引っ張りながら型開きをするステップをさらに含む請求項５に記載のダイカスト品の製造方法。
7. ビスケット部から注入されて前記型分割面に対して略平行な面内を流れる溶湯を誘導し、前記ゲート部から、当該溶湯を前記型分割面に対して平行でない方向に射出する請求項５または６に記載のダイカスト品の製造方法。
8. 前記ゲート部は、前記ビスケット部から前記スライド中子の可動型側を通り前記スライド中子の上面に延びて形成されるランナー部の先端に形成される請求項７に記載のダイカスト品の製造方法。
9. 前記平行でない方向が前記型分割面に対して略垂直方向である請求項５〜８のいずれか１項に記載のダイカスト品の製造方法。