JP3099479U

JP3099479U - Die casting equipment

Info

Publication number: JP3099479U
Application number: JP2003000988U
Authority: JP
Inventors: 廣田　匡讃
Original assignee: 廣田　匡讃; 朝日アルミニウム株式会社
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2009-01-22

Abstract

【課題】各種の鋳造欠陥を有効に防止し、引け巣などの鋳造欠陥のない、強度や靭性に優れ、高強度かつ高品質なダイカスト製品を製造する。
【解決手段】固定金型６に可動金型８を接合させ、これら両接合面に形成されるキャビティ１０の内部空間にアルミニウム溶湯ａを注入してダイカスト製品を鋳造する金型ブロック１と、プランジャチップ１２を摺動可能に嵌合するとともに注湯口１１ａから注入されたアルミニウム溶湯を上記金型ブロックのキャビティに供給する注湯ブロック２と、メタルスリーブ１１に形成された酸素注入口１１ｂから上記キャビティの内部空間に酸素ｂを供給する酸素置換ブロック３と、上記金型ブロックに形成された冷却通路１９に冷却媒体ｃを供給してアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に冷却する局部冷却ブロック４と、上記金型ブロックに設定された加圧プランジャ２３の先端部２３ａでもって半凝固状態のアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に加圧する局部加圧ブロック５とを具備する。
【選択図】　　　図１An object of the present invention is to produce a high-strength and high-quality die-cast product which effectively prevents various casting defects, has no casting defects such as shrinkage cavities, has excellent strength and toughness.
A mold block (1) for joining a movable mold (8) to a fixed mold (6), injecting a molten aluminum (a) into an internal space of a cavity (10) formed on both joint surfaces to cast a die-cast product, and a plunger. The pouring block 2 for fitting the chip 12 slidably and supplying the molten aluminum injected from the pouring port 11a to the cavity of the mold block, and the oxygen pouring port 11b formed in the metal sleeve 11 through the cavity. An oxygen replacement block 3 for supplying oxygen b to the internal space of the mold; a local cooling block 4 for supplying a cooling medium c to a cooling passage 19 formed in the mold block to locally cool a predetermined location in the molten aluminum. In the semi-solidified molten aluminum, the tip 23a of the pressure plunger 23 set in the mold block is used. Comprising a local pressure block 5 which applies locally pressurizing a predetermined position.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この考案は、アルミニウム合金からなるダイカスト製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種のダイカスト製品は、その製造装置におけるメタルスリーブに注入されたアルミニウム溶湯をプランジャチップでもって金型のキャビティ内に圧入することにより製造されている。
また、この種のダイカスト製造装置は、他の鋳造法と比較して生産性，寸法精度および鋳肌などの点で優れており、アルミニウム製品の多量生産に広く活用されている。
【０００３】
しかしながら、このダイカスト製造装置には、基本的に以下のような課題がある。
すなわち、
（１）ブリスタの発生：
従来、ダイカスト製造装置はアルミニウム溶湯をキャビティ内に高速かつ短時間（湯口部速度；約３０〜４０ｍ／ｓｅｃ，キャビティ充填時間；約０．０１〜０．１５ｓｅｃ）で注入し、高圧をかけることが基本で、これによって冷却性能が顕著な金型で製造されるため、外表面および内部に欠陥のないダイカスト製品が高能率で製造されるものとされているが、溶湯が注入時に乱流となり、スリーブ，ランナおよびキャビティの各部で空気。潤滑剤および離型剤とその分解ガスを巻き込んで吸収し、ダイカスト製品には多種多様のガスを含有する。
この含有ガスについては諸種のデータがあり、通常、スクイズ製品が１〜２ｃｃ／１００ｇｒに対し、ダイカスト製品は２０〜３０ｃｃ／１００ｇｒと称されている。
したがって、ダイカスト製品を熱処理すると、同製品母材の強度が高温のために低下するとともに、高い圧力で閉じ込られていたガスの膨張に起因してダイカスト製品に膨れ、つまりブリスタが発生する。
【０００４】
（２）引け巣の発生：
高温のアルミニウム溶湯をキャビティ内に注入して凝固させると、肉厚部の凝固収縮によりダイカスト製品の内部に引け巣が発生する。
（３）ガス巣の発生：
高速かつ短時間で溶湯を注入し、高圧をかけることが基本で、それによりキャビティ内に充満している空気や水蒸気などの各種のガスがダイカスト製品の内部に巻き込まれて空孔、つまりガス巣が発生する。
【０００５】
従来、これらの課題を改善するために、下記のようなダイカスト方法、つまり酸素置換ダイカスト法，真空ダイカスト法，局部加圧ダイカスト法および局部冷却ダイカスト法などが存在し、これら各ダイカスト法に適合したダイカスト製造装置が開発されている。
【０００６】
すなわち、
▲１▼通常のダイカスト法（以下、「一般ダイカスト法」と称す。）は、メタルスリーブに注入されたアルミニウム溶湯をプランジャチップでもって金型のキャビティ内に圧入することにより製造する方法である。
▲２▼酸素置換ダイカスト法（以下、「酸素置換法」と称す。）は、大気圧以上の圧力で酸素をキャビティ内に供給して、キャビティ内に充満している空気や水蒸気などのガスを酸素と置換させるとともに、キャビティ内に注入されたアルミニウム溶湯と酸素とを反応させ、その反応生成物である微細な粒状体からなるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）をダイカスト製品に分散させて取り込むことにより、キャビティ内のガスを無くし、ダイカスト製品へのガスの介在を有効に防止する製造方法である。
【０００７】
▲３▼真空ダイカスト法（以下、「真空法」と称す。）は、キャビティ内に充満している空気や水蒸気などのガスを真空装置でもって吸引することにより、キャビティ内の空気や水蒸気などのガスを減少させ、ダイカスト製品へのガスの介在を有効に防止する製造方法である。
▲４▼局部加圧ダイカスト法（以下、「局部加圧法」と称す。）は、キャビティ内に充填された半凝固状態の溶湯の外周面を局部的に加圧することにより、ダイカスト製品の肉厚部に生成される引け巣やガス巣からなる鋳造欠陥の発生を防止する製造方法である。
【０００８】
▲５▼局部冷却ダイカスト法（以下、「局部冷却法」と称す。）は、キャビティ内に充填されたアルミニウム溶湯の外周面を、指向性凝固を図りながら局部的に冷却することにより、ダイカスト製品の肉厚部に生成される引け巣やガス巣からなる鋳造欠陥の発生を防止する製造方法である。
【０００９】
【考案が解決しようとする課題】
１）酸素置換法は、前述のとおり、ダイカスト製品に鋳造欠陥としてのガスの介在を有効に防止することができる。
しかしながら、ダイカスト製品の肉厚部に生成される引け巣からなる鋳造欠陥の発生を防止することができない。
【００１０】
２）真空法は、上記酸素置換法▲２▼とほぼ同様にガスの介在がダイカスト製品に発生するのを有効に防止することができる。
しかしながら、ダイカスト製品の肉厚部に生成される引け巣やガス巣からなる鋳造欠陥の発生を防止することができないばかりでなく、キャビティ内自体は完全なる密閉状態にし難いので、キャビティ内の上記ガスを十分に真空排気することができず、酸素置換法▲２▼と比較してダイカスト製品の機械的性質が劣る。
【００１１】
３）局部加圧法は、引け巣やガス巣からなる鋳造欠陥の発生を防止することができる。
しかしながら、酸素置換や真空法▲２▼，▲３▼のように、キャビティ内に充満している空気や水蒸気などのガスがダイカスト製品の肉厚部に介在するのを防止することができない。
４）局部冷却法は、上記局部加圧法▲４▼とほぼ同様に、引け巣やガス巣からなる鋳造欠陥の発生を防止できるけれども、キャビティ内のガスがダイカスト製品の肉厚部に介在するのを防止することができない。
【００１２】
この考案は上記課題を解消するためになされたもので、その１つの目的は、金型のキャビティ内に充満している空気や水蒸気などのガスがアルミニウム溶湯の冷却凝固に際し、アルミニウム製品の内部に巻き込まれて発生する各種の鋳造欠陥を有効に防止し、引け巣などの鋳造欠陥のない、強度や靭性に優れ、高強度かつ高品質なダイカスト製造装置を提供することにある。
【００１３】
この考案の他の目的は、機械的性質を向上させるために熱処理し、ガスの膨張に起因して発生するダイカスト製品の膨れであるブリスタを防止し、機械的性質や外観に優れたダイカスト製造装置を提供することにある。
この考案のさらに他の目的は以下に詳述するとおりである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この考案によるダイカスト製造装置は、固定金型に可動金型を接離可能に接合させ、これら両接合面に形成されるキャビティの内部空間にアルミニウム溶湯を注入してダイカスト製品を鋳造する金型ブロックと、プランジャチップを摺動可能に嵌合するとともに注湯口から注入されたアルミニウム溶湯を上記チップの押し込み動作で上記金型ブロックのキャビティに供給する注湯ブロックと、この注湯ブロックのメタルスリーブに形成された酸素注入口から上記キャビティの内部空間に酸素を供給して上記キャビティ内を酸素で置換する酸素置換ブロックと、上記金型ブロックに形成された冷却通路に冷却媒体を供給して上記キャビティの内部で製造されるアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に冷却する局部冷却ブロックと、上記金型ブロックに設定された加圧プランジャの先端部でもって、上記キャビティの内部で製造される半凝固状態のアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に加圧する局部加圧ブロックとを具備したことを特徴とする。
【００１５】
また、この考案によるダイカスト製造装置は、局部冷却ブロックでもって金型ブロックのキャビティ内周面における所定個所を冷却し、局部加圧ブロックにおける加圧プランジャの先端部でもって半凝固状態のアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に加圧するように構成されることが推奨される。
さらに、この考案によるダイカスト製造装置は、アルミニウム溶湯がキャビティの内部空間に高速度、望ましくは６０ないし１００ｍ／ｓｅｃで圧入されるように構成されることが推奨される。
【００１６】
【作用】
この考案によるダイカスト製造装置によれば、金型のキャビティ内に充満している空気や水蒸気などのガスがアルミニウム製品の内部に巻き込まれて発生するガス巣や、アルミニウム溶湯の凝固時に発生する引け巣を有効に防止して鋳造欠陥がなく、強度や靭性に優れ、高強度かつ高品質で、しかも、熱処理してもブリスタの発生がなく、機械的性質や外観に優れたダイカスト製品を製造することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、この考案の実施例を図面にしたがって説明する。
図１はこの考案によるダイカスト製品の製造装置の一例を示す概略的な構成図である。
同図において、このダイカスト製造装置は、大別して、金型ブロック１，注湯ブロック２，酸素置換ブロック３，局部冷却ブロック４および局部加圧ブロック５を具備する。
【００１８】
上記金型ブロック１は、固定金型６を着脱可能に固着してなる固定金型ホルダ７と、上記固定金型６に接離可能に接合される可動金型８を着脱可能に固着してなる可動金型ホルダ９とを備え、上記可動金型８を金型駆動装置（図示せず）でもって、これに対向する上記固定金型６に接合させることにより、これら両接合面にキャビティ１０が形成されて、後述するアルミニウム製品を鋳造するように構成されている。
【００１９】
また、上記注湯ブロック２は、アルミニウム溶湯ａの注湯口１１ａを有する円筒状のメタルスリーブ１１と、このスリーブ１１に注入された同溶湯を上記金型ブロック１におけるキャビティ１０に供給するプランジャチップ１２と、このチップ１２を駆動するチップ駆動装置１３とを備え、上記注湯口１１ａからメタルスリーブ１１に注入されたアルミニウム溶湯ａを、上記駆動装置１３によるプランジャチップ１２の押し込み動作でもって、図２で示す湯口１４，湯道１５およびゲート１６を通って、上記金型ブロック１におけるキャビティ１０に供給するように構成されている。なお、２９は圧力検出器である。
【００２０】
上記酸素置換ブロック３は、上記注湯ブロック２における注湯口１１ａの下流側に位置して上記メタルスリーブ１１に酸素注入口１１ｂを形成するとともに、酸素供給管路１７を介して酸素供給および制御装置１８に接続され、アルミニウム溶湯ａが上記キャビティ１０に供給される以前に、上記キャビティ１０の内部に酸素ｂが供給されて、製造されるダイカスト製品に酸素置換法が適用されるように構成されている。
【００２１】
上記局部冷却ブロック４は、上記金型ブロック１における金型およびホルダを外周面側からキャビティ壁の内部空間近傍まで貫通して形成された冷却通路１９と、この冷却通路１９に冷却媒体供給管路２０を介して冷却媒体供給および制御装置２１とを具備し、上記キャビティ１０の内部で製造されるアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に冷却することにより、製造されるダイカスト製品に局部冷却法が適用されるように構成されている。
【００２２】
上記局部加圧ブロック５は、加圧シリンダ２２と、このシリンダ２２に摺動可能に嵌合された加圧プランジャ２３と、このプランジャ２３を駆動するプランジャ駆動および制御装置２４とを具備し、上記金型ブロック１を貫通してキャビティ１０に挿入された上記プランジャ２３の先端部２３ａでもって、キャビティ１０の内部で製造される半凝固状態のアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に加圧することにより、製造されるダイカスト製品に局部加圧法が適用されるように構成されている。
【００２３】
つぎに、上記構成の動作について説明する。
まず、金型ブロック１における可動金型８を固定金型６に接合させ、閉塞されたキャビティ１０を形成したのち、上記キャビティ１０の内面に、たとえば水溶性の離型剤を塗布し、上記各金型６，８を所定温度に加熱した状態で上記離型剤を迅速に乾操させ、所定の均質な離型剤被膜を被着する。
【００２４】
他方、上記注湯ブロック２におけるメタルスリーブ１１とプランジャチップ１２との良好な摺動性を達成するために、たとえば油性の潤滑剤が上記チップ１２の外周面に塗布される。
その結果、上記キャビティ１０の内部空間には、空気。水蒸気および潤滑剤ガスなどの不純ガスが充満し、この状態で製造されるダイカスト製品には極めて顕著な鋳造欠陥が発生することは前述のとおりである。
したがって、チルベント２５の排気通路２６における出口側に接続されている逆止弁からなるバルブ（図示せず）を介して真空装置２７でもって上記キャビティ１０の内部空間を負圧にし、上記不純ガスを吸引して大気に排出する。
【００２５】
上記不純ガスの吸引排気後に、上記不純ガスの吸引を停止し、チップ駆動装置１８の駆動によるプランジャチップ１２の前進移動でもって注湯口１１ａを閉塞し、酸素供給および制御装置１８を駆動して酸素供給管路１７を介し酸素注入口１１ｂから酸素ｂを供給し、上記キャビティ１０およびこれに連通する湯口１４やゲート１６などの各内部空間を流量計で計測しながら酸素ｂでもって充満させる。
なお、上記酸素供給管路１７の目詰まりや流量計の異常は警報装置で報知される。
【００２６】
上記酸素ｂの充填量が所定値に達した際、上記チップ駆動装置１３を駆動してプランジャチップ１２を後退させ、開放された注湯口１１ａからメタルスリーブ１１にアルミニウム溶湯ａを注入する。
その際、開放された上記注湯口１１ａから酸素ｂが流出して、大気が混入するのを防止するために、大気圧以上の圧力をもった酸素ｂが上記酸素注入口１１ｂからメタルスリーブ１１の内部へ供給継続される。
上記メタルスリーブ１１に注入されたアルミニウム溶湯ａは、駆動装置１３の駆動によるプランジャチップ１２の押し込み動作でもって、図２で示す湯口１４，湯道１５およびゲート１６を介してキャビティ１０の内部に供給される。
【００２７】
特殊形状のゲート１６をアルミニウム溶湯が通過する際、溶湯は粒状の溶滴となって、キャビティ１０の内部空間に充満した酸素ｂと直ちに反応し、微粉ないし微粒状のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）となる。
このとき、酸素がアルミナに変態することにより、キャビティ１０の内部空間は高度の真空状態となり、上記ゲート１６を通過するアルミニウム溶湯は短時間でキャビティ１０の内部空間に充填される。
さらに、上記アルミニウム溶湯はキャビティ１０の内部空間に充満したのち、その下流側のオーバフロー部２８を満たし、チルベント２５に到達して凝固することにより、上記溶湯の圧入を終了する。
【００２８】
上記構成によれば、キャビティ１０の内部空間が高真空となるために、キャビティ内に巻き込まれるガスが無くなるばかりでなく、アルミニウム溶湯に含有される水素や窒素などのガスも吸出・排除されるために、たとえば２ｃｃ／１００ｇｒ以下の少ないガス混入のダイカスト製品を製造することができる。
ところで、アルミニウム溶湯ａを注湯口１１ａからメタルスリーブ１１に注入してプランジャチップ１２で押圧した際、上記溶湯ａとチップ１２との間の温度差により、上記溶湯ａの外表面に酸化被膜が生じ、この酸化被膜はゲート１６の通路断面積が大きいと、キャビティ１０の内部に流入してアルミニウム溶湯に巻き込まれ、これによって製造されたダイカスト製品の内部には、不純な非金属の介在物として混入し、上記ダイカスト製品の機械的性質を低下させる。
【００２９】
これを防止するため、上記アルミニウム溶湯ａがキャビティ１０の内部空間に流入する際、上記スリーブ１１で発生する介在物が上記ゲート１６で目詰まりして、上記キャビティ１０へのアルミニウム溶湯ａの流入阻害を防止するために、上記湯道形状に工夫がなされている。
また、上記ゲート１６の通路の肉厚は２ミリ以下に絞り込み、注湯初期におけるキャビティ１０へのアルミニウム溶湯が微細な粒状体となるように上記ゲート形状に工夫がなされている。
他方、上記キャビティ１０の内部におけるアルミニウム溶湯は所定時間の経過後に凝固するが、凝固の際に凝固収縮する。その凝固収縮量は金属合金により異なり、アルミニウム合金の場合２〜５％とされ、凝固収縮して減少した体積分は大小の空孔、つまり、引け巣欠陥がアルミニウム製品の肉厚部に残留し、その強度・靭性を低下させる要因となる。
【００３０】
以下、これを防止する動作を詳述する。
一般に、金属の凝固時間は合金も含めて、クボリノフの法則である次式（１）が成立する。
すなわち、
Ｔ＝Ｋ（Ｖ／Ｓ）^２　　　　　　　　　　　・・・（１）
ここで、
Ｍ（ｃｍ）＝Ｖ／Ｓ：モジュラスと称する。
Ｔ：凝固時間（分）
Ｋ：金属の種類、金型や砂型などの鋳型材料で決定される凝固係数（実験値もしくは計算式値）
Ｖ：鋳物の体積（ｃｍ^３）
Ｓ：鋳物の表面積（ｃｍ^２）
【００３１】
また、クボリノフの法則の簡便法にしたがえば、鋳物の形状を主要部分ごとに区分し、その部分ごとのモジュラスを計測・算出することができる。
通常、溶融金属は溶湯を補給する先端部から最終凝固部に向って順次凝固し、これら凝固に基づく収縮部位に溶湯を補給しながら熱容量の最大部位、つまり、モジュラスの最大部位が最終的に凝固する。このような進行状態で固化する金属の凝固を指向性凝固と称する。
すなわち、溶融金属の先端部から最終凝固部に向って順次モジュラス値が大きくなっておれば、指向性凝固を達成することができ、もって引け巣を最終凝固部に集約することができる。
【００３２】
ところが、溶融金属の先端部から最終凝固部の途中でモジュラスがより小さい値になっている部位が存在すると、その部位が早く凝固し、それ以降の溶湯の補給が不可能となり、その補給停止された部位から後流側にわたって引け巣が残留することとなる。
このような場合、補給停止されるおそれのある部位の熱量を、その後流側部位の熱量より多く奪うことにより、つまり、見かけ上のモジュラス値を減少させることにより、指向性凝固が可能となる。
【００３３】
上記見かけ上の指向性凝固を達成するために、局部冷却ブロック４における冷却媒体供給および制御装置２１でもって、冷却媒体供給管路２０を介し、金型ブロック１における金型６，８およびホルダ７，９を外周面側からキャビティ壁の内部空間近傍まで貫通した冷却通路１９に、たとえば高圧の冷却水ｃを供給し、チョーク部位、つまり、溶湯の補給停止懸念部位の後流側部位におけるキャビティ１０の内周面を冷却することにより、見かけ上の指向性凝固を達成する。
【００３４】
上記冷却水の供給は、上記アルミニウム溶湯の圧入終了後、直ちに上記冷却通路１９に通水を開始し、上記冷却水によって奪われる熱量は、上記通路１９の内径や配置、通水される水量，水圧および水温などによって決定されることはいうまでもない。
上記見かけ上の指向性凝固によるアルミニウム製品の最終凝固部には、鋳物各部の凝固収縮を補なうために補給する溶湯分と、最終凝固冷却部自体の凝固収縮量に相当する体積の引け巣が残留する。
【００３５】
最後に、局部加圧ブロック５におけるプランジャ駆動および制御装置２４で加圧プランジャ２３を前進駆動し、その先端部２３ａでもってキャビティ１０の内部で製造される半凝固状態のアルミニウム溶湯における最終凝固冷却部を局部的に加圧し、上記局部冷却ブロック４による見かけ上の指向性凝固における制御過程において発生する引け巣を最終凝固冷却部に集め、加圧・圧着して除去、つまり消滅させる。
【００３６】
ところで、最終凝固冷却部におけるアルミニウム溶湯の外表面の凝固が進行した強固な凝固層を局部加圧すると、強力な加圧力を要するばかりでなく、無理な加圧力のために上記最終凝固冷却部に亀裂などの破損や破壊のおそれがあるので、鋳造圧力が所定値に到達した時点から実験値ないし経験値から得た時間差の経過後に加圧を開始することが推奨される。
なお、上記局部加圧動作は、圧力検出器が１ＭＰａに到達した信号により、局部加圧シリンダ２２が作動し、加圧プランジャ２３が前進し、上記所定部分を加圧して内部の引け巣を押圧・除去することが推奨される。
【００３７】
実施例１
図１で示したダイカスト製造装置を使用して、農業用発動機のエンジンにおけるコネクティングロッドの製造について、以下説明する。
図３はアルミニウム製品からなるコネクティングロッドの平面図である。
上記ロッドを製造するために、図１における金型６，８の接合面に形状されるキャビティ１０，湯口１４，ゲート１６などは図２で示したとおりである。
いま、真空装置でもって上記キャビティ１０の内部空間を負圧にし、不純ガスを吸引排気後に、その吸引を停止し、プランジャチップ１２の前進移動で注湯口１１ａを閉塞し、約４０〜６０リットル／分の流速で酸素注入口１１ｂからキャビティ１０の内部に、流量計で計測しながら、約２０秒間にわたって酸素ｂを供給した。
【００３８】
上記酸素ｂの充填後、上記チップ１２を後退させ、注湯口１１ａからメタルスリーブ１１にアルミニウム溶湯ａを注入し、これを上記チップ１２の押し込み動作でキャビティ１０の内部に供給した。その際、上記ゲート１６を通過する溶湯ａの流速は６０〜１００ｍ／ｓｅｃに設定した。
上記ゲート１６を通過する溶湯ａの流速、つまり、溶湯速度Ｖ_Ｇは次式（２）で確認することができる。
Ｖ_Ｇ＝Ｖ_Ｓ（Ｓ_Ｓ／Ｓ_Ｇ）　　　　　　　　・・・（２）
ここで、　　　Ｓ_Ｓ：スリーブ１１の流通断面積（ｃｍ^２）
Ｓ_Ｇ：ゲート１６の流通断面積（ｃｍ^２）
Ｖ_Ｓ：チップ１２の押込速度（ｍ／ｓｅｃ）
【００３９】
なお、上記チップ１２の押込速度はダイカスト製造装置の制御盤における表示器に表示される。
また、上記アルミニウム溶湯ａのキャビティ１０への圧入動作は約０．０１〜０．０３秒で終了した。
【００４０】
また、上記ロッドをＡ部，Ｂ部およびＣ部に区切り、モジュラス簡便法にしたがって、各部位のモジュラスＭａ，ＭｂおよびＭｃを計測・算出すると、つぎのとおりであった。
Ｍａ＝１．０，Ｍｂ＝０．９，Ｍｃ＝１．２　　　　・・・（３）
つまり、各モジュラスＭａ，ＭｂおよびＭｃはつぎのとおりである。
Ｍａ＞Ｍｂ＜Ｍｃ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（４）
これによって、Ｂ部が最初に凝固してチョークとなるために、Ａ部に溶湯の補給が不可能となって引け巣が残留する。
【００４１】
これを防止して、Ａ部をＢ部より早く凝固させるために、金型ブロック１における上記Ａ部に接触する金型内部に、内径１０ｍｍの冷却通路１９に対して１ＭＰａの冷却水を噴流式に循環させた。
このとき、Ａ部より奪われた熱量は４０〜６０Ｋｃａｌ／ｈｒ・ｃｍ^２であり、上記Ａ部の熱量を奪い、見かけ上のＡ部のモジュラスＭａをＭａ＜Ｍｂとした。
したがって、上記ロッドにおける各部位のモジュラスＭａ，ＭｂおよびＭｃは
Ｍａ＜Ｍｂ＜Ｍｃ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（５）
となり、凝固時間は、
Ａ部＜Ｂ部＜Ｃ部　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（６）
となって、指向性凝固が可能となる。
【００４２】
つぎに、Ｃ部はＡ，Ｂ部のの凝固収縮分の溶湯を補給した溶湯分と、Ｃ部の凝固収縮分との収縮量に相当する体積の引け巣が発生する。
最後に、この引け巣を除去するために、局部加圧ブロック５における加圧プランジャ２３を前進駆動し、その先端部２３ａでもって、約１ＭＰａに達した時点で半凝固状態のＣ部の加圧を開始した。
これらによって製造されたロッドと他の製造装置で製造されたほぼ同様のロッドとの比較例は図４〜６のとおりである。
【００４３】
【考案の効果】
この考案は以上詳述したように、金型のキャビティ内に充満している空気や水蒸気などのガスがアルミニウム溶湯の冷却凝固に際し、アルミニウム合金の内部に巻き込まれて発生する各種の鋳造欠陥を有効に防止し、引け巣などの鋳造欠陥がない、強度や靭性に優れ、高強度かつ高品質なダイカスト製造装置を提供することができる。
また、機械的性質を向上させるために熱処理しても、ガスの膨張に起因して発生するダイカスト製品の膨れであるブリスタを防止し、機械的性質や外観に優れたダイカスト製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この考案によるダイカスト製造装置の一例を示す概略的な構成図である。
【図２】同ダイカスト製造装置における金型接合面の正面図である。
【図３】同ダイカスト製造装置における見かけ上の指向性凝固を説明する金型接合面の正面図である。
【図４】同ダイカスト製造装置で製造されたロッドと他の製造装置で製造されたほぼ同様のロッドとを比較する製造条件表である。
【図５】同ダイカスト製造装置で製造されたロッドと他の製造装置で製造されたほぼ同様のロッドとを比較する評価表である。
【図６】同ダイカスト製造装置で製造されたロッドにおけるブリスタの発生カウント表である。
【符号の説明】
１　金型ブロック
２　注湯ブロック
３　酸素置換ブロック
４　局部冷却ブロック
５　局部加圧ブロック
６　固定金型
８　可動金型
１０　キャビティ
１１　メタルスリーブ
１１ａ　注湯口
１１ｂ　酸素注入口
１２　プランジャチップ
１４　湯口
１６　ゲート
１９　冷却通路
２３　加圧プランジャ
２３ａ　先端部
ａ　アルミニウム溶湯
ｂ　酸素
ｃ　冷却媒体[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a die casting manufacturing device made of an aluminum alloy.
[0002]
[Prior art]
Generally, this type of die casting product is manufactured by press-fitting a molten aluminum poured into a metal sleeve in a manufacturing apparatus thereof into a cavity of a mold with a plunger tip.
Also, this type of die casting manufacturing apparatus is superior in productivity, dimensional accuracy, casting surface, and the like as compared with other casting methods, and is widely used for mass production of aluminum products.
[0003]
However, this die casting manufacturing apparatus basically has the following problems.
That is,
(1) Blister generation:
Conventionally, a die casting apparatus injects molten aluminum into a cavity at high speed and in a short time (gate speed; about 30 to 40 m / sec, cavity filling time; about 0.01 to 0.15 sec), and can apply high pressure. Basically, this makes it possible to produce a die-casting product with no defects on the outer surface and inside because it is manufactured with a mold with remarkable cooling performance, but the molten metal becomes turbulent at the time of injection, Air in sleeve, runner and cavity. Lubricants and release agents and their decomposition gases are involved and absorbed, and die-cast products contain a wide variety of gases.
There are various kinds of data on the contained gas, and usually, the squeeze product is referred to as 1 to 2 cc / 100 gr, while the die-cast product is referred to as 20 to 30 cc / 100 gr.
Therefore, when heat-treating the die-cast product, the strength of the base material of the product is reduced due to the high temperature, and the die-cast product swells due to the expansion of the gas confined at a high pressure, that is, blisters are generated.
[0004]
(2) Generation of shrinkage nest:
When a high-temperature aluminum melt is injected into the cavity and solidified, shrinkage cavities occur inside the die-cast product due to solidification shrinkage of the thick portion.
(3) Gas nest occurrence:
The basic principle is to inject the molten metal at high speed and in a short time, and to apply high pressure, whereby various gases such as air and water vapor filling the cavity are entrained inside the die-casting product, resulting in voids, that is, gas nests. Occurs.
[0005]
Conventionally, in order to solve these problems, there are the following die casting methods, that is, an oxygen displacement die casting method, a vacuum die casting method, a local pressure die casting method, a local cooling die casting method, and the like. Die casting manufacturing equipment has been developed.
[0006]
That is,
{Circle around (1)} The normal die casting method (hereinafter, referred to as “general die casting method”) is a method of manufacturing by pressing molten aluminum poured into a metal sleeve into a cavity of a mold with a plunger tip.
(2) In the oxygen displacement die casting method (hereinafter referred to as “oxygen displacement method”), oxygen is supplied into a cavity at a pressure higher than the atmospheric pressure, and gas such as air or water vapor filling the cavity is removed. By displacing with oxygen, the molten aluminum and the oxygen injected into the cavity are reacted with oxygen, and alumina (Al ₂ O ₃ ), which is a reaction product, which is composed of fine particles, is dispersed and taken into a die-cast product. This is a manufacturing method for eliminating gas in a cavity and effectively preventing gas from intervening in a die-cast product.
[0007]
{Circle around (3)} The vacuum die casting method (hereinafter referred to as “vacuum method”) is a method in which a gas such as air or water vapor filled in a cavity is sucked by a vacuum device to remove air or water vapor in the cavity. This is a manufacturing method for reducing gas and effectively preventing gas from intervening in a die-cast product.
{Circle around (4)} Local pressure die casting method (hereinafter, referred to as “local pressure method”) is a method of locally pressing an outer peripheral surface of a semi-solid state molten metal filled in a cavity to thereby increase the thickness of a die cast product. This is a manufacturing method for preventing the occurrence of casting defects consisting of shrinkage cavities and gas cavities generated in a part.
[0008]
{Circle around (5)} Local cooling die casting method (hereinafter referred to as “local cooling method”) is a die casting product by locally cooling the outer peripheral surface of an aluminum melt filled in a cavity while achieving directional solidification. This is a production method for preventing the occurrence of casting defects consisting of shrinkage cavities and gas cavities generated in a thick portion of a steel sheet.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
1) As described above, the oxygen displacement method can effectively prevent gas as a casting defect from intervening in a die-cast product.
However, it is not possible to prevent the occurrence of casting defects consisting of shrinkage cavities generated in the thick part of the die-cast product.
[0010]
2) The vacuum method can effectively prevent gas from being generated in the die-cast product almost in the same manner as the oxygen substitution method (2).
However, it is not only impossible to prevent the occurrence of casting defects including shrinkage cavities and gas cavities generated in the thick part of the die-cast product, but also it is difficult to completely close the cavity itself. Cannot be evacuated sufficiently, and the mechanical properties of the die-cast product are inferior to those of the oxygen displacement method (2).
[0011]
3) The local pressurization method can prevent the occurrence of casting defects including shrinkage cavities and gas cavities.
However, it is not possible to prevent gas such as air or water vapor filling the cavity from intervening in the thick part of the die-cast product as in oxygen replacement or vacuum methods (2) and (3).
4) Although the local cooling method can prevent the occurrence of casting defects composed of shrinkage cavities and gas cavities, substantially the same as the above-described local pressurization method (4), the gas in the cavity intervenes in the thick part of the die-cast product. Can not be prevented.
[0012]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and one of the objects is that gas such as air or water vapor filling the cavity of a mold is used to cool and solidify an aluminum melt into an aluminum product. It is an object of the present invention to provide a high-strength and high-quality die-casting apparatus that effectively prevents various casting defects generated by being caught and has no casting defects such as shrinkage cavities, is excellent in strength and toughness.
[0013]
Another object of the present invention is to provide a die-casting manufacturing apparatus which is heat-treated to improve mechanical properties, prevents blisters, which are blisters of die-cast products generated due to gas expansion, and has excellent mechanical properties and appearance. Is to provide.
Still other objects of the present invention are described in detail below.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a die casting manufacturing apparatus according to the present invention is configured such that a movable mold is joined to a fixed mold so as to be able to come and go, and molten aluminum is injected into an inner space of a cavity formed on both joining surfaces. A mold block for casting a die-cast product, and a pouring block that slidably fits a plunger chip and supplies the molten aluminum injected from a pouring port to a cavity of the mold block by a pushing operation of the chip. An oxygen replacement block for supplying oxygen to the internal space of the cavity from an oxygen injection port formed in the metal sleeve of the pouring block and replacing the inside of the cavity with oxygen, and a cooling passage formed in the mold block. A cooling medium is supplied to locally cool a predetermined location in the aluminum melt manufactured inside the cavity. A partial cooling block, a local pressurizing block for locally pressurizing a predetermined location in a semi-solidified aluminum melt manufactured inside the cavity with a tip end of a pressurizing plunger set in the mold block. It is characterized by having.
[0015]
In addition, the die casting manufacturing apparatus according to the present invention cools a predetermined portion on the inner peripheral surface of the cavity of the mold block with the local cooling block, and uses the tip of the pressurizing plunger in the local pressurizing block to form the semi-solidified molten aluminum. It is recommended to be configured to locally pressurize certain points.
Further, it is recommended that the die casting apparatus according to the present invention be configured so that the molten aluminum is press-fitted into the internal space of the cavity at a high speed, preferably 60 to 100 m / sec.
[0016]
[Action]
According to the die casting manufacturing apparatus according to the present invention, a gas cavity generated when gas such as air or water vapor filling the mold cavity is caught in an aluminum product, or a shrink cavity generated during solidification of molten aluminum. To produce die-cast products that are effective in preventing casting defects, have excellent strength and toughness, have high strength and high quality, do not generate blisters even after heat treatment, and have excellent mechanical properties and appearance. Can be.
[0017]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an apparatus for manufacturing a die-cast product according to the present invention.
In FIG. 1, the die casting manufacturing apparatus is roughly divided into a mold block 1, a pouring block 2, an oxygen displacement block 3, a local cooling block 4, and a local pressurizing block 5.
[0018]
The mold block 1 has a fixed mold holder 7 to which a fixed mold 6 is detachably fixed and a movable mold 8 to be detachably joined to the fixed mold 6 to be detachably fixed. A movable mold holder 9 is provided, and the movable mold 8 is joined to the fixed mold 6 opposed thereto by a mold driving device (not shown). Is formed to cast an aluminum product described later.
[0019]
The pouring block 2 includes a cylindrical metal sleeve 11 having a pouring port 11 a for the molten aluminum a, and a plunger tip 12 for supplying the molten metal injected into the sleeve 11 to the cavity 10 in the mold block 1. And a tip driving device 13 for driving the tip 12. The molten aluminum a poured into the metal sleeve 11 from the pouring port 11 a is pushed into the plunger tip 12 by the driving device 13 in FIG. The mold is supplied to the cavity 10 in the mold block 1 through a gate 14, a runner 15 and a gate 16 as shown. 29 is a pressure detector.
[0020]
The oxygen displacement block 3 is located downstream of the pouring port 11a in the pouring block 2 to form an oxygen injection port 11b in the metal sleeve 11, and supplies and controls oxygen through an oxygen supply pipe line 17. 18, before the aluminum melt a is supplied to the cavity 10, oxygen b is supplied into the cavity 10 so that the oxygen displacement method is applied to the die cast product to be manufactured. I have.
[0021]
The local cooling block 4 includes a cooling passage 19 formed by penetrating the mold and the holder in the mold block 1 from the outer peripheral surface side to the vicinity of the internal space of the cavity wall, and a cooling medium supply pipe formed in the cooling passage 19. A cooling medium supply and control device 21 is provided via the cooling medium 20, and a local cooling method is applied to a die-cast product to be manufactured by locally cooling a predetermined portion of the aluminum melt manufactured inside the cavity 10. It is configured to be.
[0022]
The local pressure block 5 includes a pressure cylinder 22, a pressure plunger 23 slidably fitted to the cylinder 22, and a plunger drive and control device 24 for driving the plunger 23. By locally pressing a predetermined location in the semi-solidified molten aluminum manufactured inside the cavity 10 with the tip 23 a of the plunger 23 inserted into the cavity 10 through the mold block 1, It is configured such that a local pressurization method is applied to a die cast product to be manufactured.
[0023]
Next, the operation of the above configuration will be described.
First, after the movable mold 8 in the mold block 1 is joined to the fixed mold 6 to form a closed cavity 10, for example, a water-soluble release agent is applied to the inner surface of the cavity 10, While the molds 6 and 8 are heated to a predetermined temperature, the release agent is quickly dried to apply a predetermined uniform release agent coating.
[0024]
On the other hand, in order to achieve good slidability between the metal sleeve 11 and the plunger tip 12 in the pouring block 2, for example, an oil-based lubricant is applied to the outer peripheral surface of the tip 12.
As a result, air is present in the internal space of the cavity 10. As described above, an impure gas such as water vapor and a lubricant gas is filled, and a remarkable casting defect occurs in a die-cast product manufactured in this state.
Therefore, the internal space of the cavity 10 is reduced to a negative pressure by the vacuum device 27 through a valve (not shown) including a check valve connected to the outlet side of the exhaust passage 26 of the chill vent 25, and the impurity gas is removed. Suction and vent to atmosphere.
[0025]
After the suction and exhaust of the impurity gas, the suction of the impurity gas is stopped, the pouring port 11a is closed by the forward movement of the plunger tip 12 driven by the tip drive device 18, and the oxygen supply and control device 18 is driven to drive the oxygen supply. Oxygen b is supplied from the oxygen inlet 11b through the supply pipe line 17, and the cavity 10 and the internal space such as the gate 14 and the gate 16 communicating with the cavity 10 are filled with oxygen b while being measured by a flow meter.
The clogging of the oxygen supply line 17 and the abnormality of the flow meter are notified by an alarm device.
[0026]
When the filling amount of the oxygen b reaches a predetermined value, the tip driving device 13 is driven to retract the plunger tip 12, and the molten aluminum a is injected into the metal sleeve 11 from the opened pouring port 11a.
At this time, in order to prevent oxygen b from flowing out from the opened pouring port 11a and mixing with the atmosphere, oxygen b having a pressure equal to or higher than the atmospheric pressure is supplied from the oxygen inlet 11b to the metal sleeve 11. Supply to the inside is continued.
The molten aluminum a injected into the metal sleeve 11 is supplied to the interior of the cavity 10 through the gate 14, the runner 15 and the gate 16 shown in FIG. Is done.
[0027]
When the aluminum melt passes through the gate 16 having a special shape, the melt becomes granular droplets and immediately reacts with the oxygen b filled in the internal space of the cavity 10 to produce fine powder or fine alumina (Al ₂ O ₃ ). It becomes.
At this time, since the oxygen is transformed into alumina, the internal space of the cavity 10 is in a high vacuum state, and the molten aluminum passing through the gate 16 is filled in the internal space of the cavity 10 in a short time.
Further, after the aluminum melt fills the internal space of the cavity 10, it fills the overflow portion 28 on the downstream side thereof, reaches the chill vent 25 and solidifies, thereby completing the press-fitting of the melt.
[0028]
According to the above configuration, since the internal space of the cavity 10 is in a high vacuum, not only the gas caught in the cavity is eliminated, but also gases such as hydrogen and nitrogen contained in the molten aluminum are sucked out and eliminated. In addition, it is possible to manufacture a die-cast product containing a small amount of gas, for example, 2 cc / 100 gr or less.
By the way, when the molten aluminum a is poured into the metal sleeve 11 from the pouring port 11a and pressed by the plunger tip 12, an oxide film is formed on the outer surface of the molten metal a due to a temperature difference between the molten metal a and the chip 12. If the cross-sectional area of the passage of the gate 16 is large, the oxide film flows into the cavity 10 and is caught in the aluminum melt, and is mixed as an impure non-metallic inclusion into the die-cast product manufactured thereby. And lower the mechanical properties of the die cast product.
[0029]
In order to prevent this, when the aluminum melt a flows into the internal space of the cavity 10, the inclusions generated in the sleeve 11 are clogged by the gate 16 and the flow of the aluminum melt a into the cavity 10 is hindered. In order to prevent this, the shape of the runner is devised.
The thickness of the passage of the gate 16 is narrowed to 2 mm or less, and the shape of the gate is devised so that the molten aluminum in the cavity 10 at the initial stage of pouring becomes fine particles.
On the other hand, the molten aluminum in the cavity 10 solidifies after a predetermined time elapses, but solidifies and contracts during solidification. The amount of solidification shrinkage varies depending on the metal alloy. In the case of aluminum alloys, the solidification shrinkage is 2 to 5%. It is a factor that lowers the strength and toughness.
[0030]
Hereinafter, an operation for preventing this will be described in detail.
In general, the solidification time of metals, including alloys, satisfies the following equation (1), which is Kublinoff's law.
That is,
T = K (V / S) ² (1)
here,
M (cm) = V / S: called modulus.
T: Coagulation time (min)
K: Solidification coefficient (experimental or calculated value) determined by the type of metal, mold material such as mold and sand mold
V: Volume of casting (cm ³ )
S: Casting surface area (cm ² )
[0031]
Further, according to the simple method of Kubolinoff's law, the shape of the casting can be divided into main parts, and the modulus of each part can be measured and calculated.
Normally, the molten metal solidifies sequentially from the tip where the molten metal is supplied to the final solidification part, and the maximum part of the heat capacity, that is, the maximum part of the modulus, is finally solidified while supplying the molten metal to the contraction part based on these solidifications. I do. Solidification of the metal that solidifies in such a state of progress is called directional solidification.
That is, if the modulus value increases sequentially from the leading end of the molten metal toward the final solidified portion, directional solidification can be achieved, and thus the shrinkage cavity can be concentrated in the final solidified portion.
[0032]
However, if there is a part where the modulus is smaller than the tip of the molten metal in the middle of the final solidification part, the part solidifies quickly, making it impossible to supply the molten metal thereafter, and the supply is stopped. The shrinkage cavities will remain from the part where the gas flows to the downstream side.
In such a case, directional coagulation becomes possible by removing more heat from the part where supply is likely to be stopped than from the downstream part, that is, by reducing the apparent modulus value.
[0033]
To achieve the apparent directional solidification, the cooling medium supply and control device 21 in the local cooling block 4 via the cooling medium supply line 20 and the dies 6, 8 and the holder 7 in the mold block 1 , 9 is supplied from the outer peripheral surface side to the vicinity of the internal space of the cavity wall, for example, by supplying high-pressure cooling water c to the cavity 10 in the choke portion, that is, the downstream portion of the molten metal replenishment feared portion. By cooling the inner peripheral surface of the substrate, apparent directional solidification is achieved.
[0034]
The supply of the cooling water immediately starts flowing through the cooling passage 19 immediately after the completion of the press-in of the molten aluminum. The amount of heat taken by the cooling water depends on the inner diameter and arrangement of the passage 19, the amount of water passed, Needless to say, it is determined by the water pressure and the water temperature.
In the final solidification part of the aluminum product by the apparent directional solidification, the molten metal to be replenished to supplement the solidification shrinkage of each part of the casting, and a shrinkage cavity of a volume equivalent to the solidification shrinkage of the final solidification cooling part itself Remain.
[0035]
Finally, the pressurizing plunger 23 is driven forward by the plunger drive and control device 24 in the local pressurizing block 5, and the final solidification cooling section in the semi-solidified molten aluminum produced inside the cavity 10 by the tip 23a. Is locally pressurized, and shrinkage cavities generated in a control process in the apparent directional solidification by the local cooling block 4 are collected in a final solidification cooling section, and are removed by pressurizing and pressing, that is, eliminated.
[0036]
By the way, when a solid solidified layer in which solidification of the outer surface of the aluminum melt has advanced in the final solidification cooling section is locally pressurized, not only a strong pressing force is required, but also the Since there is a risk of breakage or breakage such as cracks, it is recommended that the pressurization be started after a lapse of a time difference obtained from an experimental value or an empirical value from the time when the casting pressure reaches a predetermined value.
The local pressurizing operation is performed by a signal that the pressure detector reaches 1 MPa, the local pressurizing cylinder 22 operates, the pressurizing plunger 23 moves forward, pressurizes the predetermined portion, and presses the internal shrinkage cavity.・ Removal is recommended.
[0037]
Example 1
Manufacturing of a connecting rod in an engine of an agricultural engine using the die casting manufacturing apparatus shown in FIG. 1 will be described below.
FIG. 3 is a plan view of a connecting rod made of an aluminum product.
In order to manufacture the rod, the cavities 10, gates 14, gates 16 and the like formed on the joining surfaces of the dies 6 and 8 in FIG. 1 are as shown in FIG.
Now, the internal space of the cavity 10 is set to a negative pressure by a vacuum device, and after suction and exhaust of the impure gas, the suction is stopped, and the pouring port 11a is closed by the forward movement of the plunger tip 12, so that about 40 to 60 liters / Oxygen b was supplied into the cavity 10 from the oxygen inlet 11b at a flow rate of about 1 minute for about 20 seconds while measuring with a flow meter.
[0038]
After filling with the oxygen b, the tip 12 was retracted, an aluminum melt a was injected into the metal sleeve 11 from the pouring port 11a, and this was supplied into the cavity 10 by the pushing operation of the tip 12. At that time, the flow rate of the molten metal a passing through the gate 16 was set to 60 to 100 m / sec.
Flow rate of the molten metal a that passes through the gate 16, that is, the melt velocity V _G can be confirmed by the following formula (2).
V _G = V _S (S _S / S _G ) (2)
Here, S _S : flow cross-sectional area of sleeve 11 (cm ² )
_SG : Flow cross-sectional area of the gate 16 (cm ² )
V _S : Pushing speed of chip 12 (m / sec)
[0039]
The pressing speed of the chip 12 is displayed on a display on a control panel of the die casting manufacturing apparatus.
The press-fitting operation of the molten aluminum a into the cavity 10 was completed in about 0.01 to 0.03 seconds.
[0040]
The rod was divided into A, B, and C sections, and the modulus Ma, Mb, and Mc of each part were measured and calculated according to the simple modulus method.
Ma = 1.0, Mb = 0.9, Mc = 1.2 (3)
That is, the respective moduluses Ma, Mb and Mc are as follows.
Ma> Mb <Mc (4)
As a result, the portion B first solidifies to form chalk, so that the molten metal cannot be supplied to the portion A and shrinkage cavities remain.
[0041]
In order to prevent this and solidify the part A faster than the part B, 1 MPa of cooling water is injected into the mold contacting the part A in the mold block 1 with respect to the cooling passage 19 having an inner diameter of 10 mm. Circulated.
At this time, the amount of heat deprived from the part A was 40 to 60 Kcal / hr · cm ² , the amount of heat of the part A was deprived, and the apparent modulus Ma of the part A was Ma <Mb.
Therefore, the modulus Ma, Mb and Mc of each part of the rod is Ma <Mb <Mc (5)
And the coagulation time is
A part <B part <C part (6)
Thus, directional coagulation becomes possible.
[0042]
Next, in the portion C, a shrinkage cavity having a volume corresponding to the amount of contraction between the molten metal replenished with the solidification contraction of the portions A and B and the amount of the solidification contraction of the portion C is generated.
Finally, in order to remove the shrinkage cavities, the pressurizing plunger 23 in the local pressurizing block 5 is driven forward, and when the pressure reaches about 1 MPa with the tip 23a, the pressurizing of the part C in a semi-solid state is performed. Started.
FIGS. 4 to 6 show comparative examples of a rod manufactured by these methods and a substantially similar rod manufactured by another manufacturing apparatus.
[0043]
[Effect of the invention]
As described in detail above, this invention effectively eliminates various casting defects caused by the gas such as air or water vapor filling the mold cavity being caught in the aluminum alloy during cooling and solidification of the molten aluminum. It is possible to provide a high-strength, high-quality die casting manufacturing apparatus which is free from casting defects such as shrinkage cavities, has excellent strength and toughness.
Further, even if a heat treatment is performed to improve mechanical properties, a blister which is a blister of a die-cast product generated due to expansion of a gas is prevented, and a die-casting apparatus excellent in mechanical properties and appearance is provided. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a die casting manufacturing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a front view of a die joining surface in the die casting manufacturing apparatus.
FIG. 3 is a front view of a mold joining surface for explaining apparent directional solidification in the die casting manufacturing apparatus.
FIG. 4 is a manufacturing condition table for comparing a rod manufactured by the die casting manufacturing apparatus with a substantially similar rod manufactured by another manufacturing apparatus.
FIG. 5 is an evaluation table for comparing a rod manufactured by the die casting manufacturing apparatus with a substantially similar rod manufactured by another manufacturing apparatus.
FIG. 6 is a table showing occurrence counts of blisters in a rod manufactured by the die casting manufacturing apparatus.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 mold block 2 pouring block 3 oxygen displacement block 4 local cooling block 5 local pressurizing block 6 fixed mold 8 movable mold 10 cavity 11 metal sleeve 11a pouring port 11b oxygen injection port 12 plunger tip 14 gate 16 gate 19 cooling Passageway 23 Pressurized plunger 23a Tip a Aluminum melt b Oxygen c Coolant

Claims

固定金型に可動金型を接離可能に接合させ、これら両接合面に形成されるキャビティの内部空間にアルミニウム溶湯を注入してダイカスト製品を鋳造する金型ブロックと、
プランジャチップを摺動可能に嵌合するとともに注湯口から注入されたアルミニウム溶湯を上記チップの押し込み動作で上記金型ブロックのキャビティに供給する注湯ブロックと、
上記注湯ブロックのメタルスリーブに形成された酸素注入口から上記キャビティの内部空間に酸素を供給して上記キャビティ内を酸素で置換する酸素置換ブロックと、
上記金型ブロックに形成された冷却通路に冷却媒体を供給して上記キャビティの内部で製造されるアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に冷却する局部冷却ブロックと、
上記金型ブロックに設定された加圧プランジャの先端部でもって、上記キャビティの内部で製造される半凝固状態のアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に加圧する局部加圧ブロックとを具備したことを特徴とするダイカスト製造装置。A mold block for joining a movable mold to a fixed mold so as to be able to come and go, and injecting a molten aluminum into an internal space of a cavity formed on both joining surfaces to cast a die-cast product;
A pouring block that slidably fits the plunger tip and supplies the molten aluminum injected from the pouring port to the cavity of the mold block by a pushing operation of the tip,
An oxygen replacement block that supplies oxygen to the internal space of the cavity from an oxygen injection port formed in the metal sleeve of the pouring block and replaces the inside of the cavity with oxygen;
A local cooling block that supplies a cooling medium to a cooling passage formed in the mold block and locally cools a predetermined portion of the aluminum melt manufactured inside the cavity;
A local pressurizing block for locally pressing a predetermined location in a semi-solidified aluminum melt manufactured in the cavity with the tip of the pressurizing plunger set in the mold block. Die casting manufacturing equipment.

局部冷却ブロックは、金型ブロックのキャビティ内周面における所定個所を冷却し、局部加圧ブロックにおける加圧プランジャの先端部でもって半凝固状態のアルミニウム溶湯における所定個所を局部的に加圧するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のダイカスト製造装置。The local cooling block cools a predetermined location on the inner peripheral surface of the cavity of the mold block, and locally pressurizes a predetermined location in the semi-solidified molten aluminum with the tip of the pressure plunger in the local pressure block. The die casting manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is configured.

アルミニウム溶湯がキャビティの内部空間に高速度で圧入されるように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のダイカスト製造装置。The die casting manufacturing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the molten aluminum is press-fitted into the internal space of the cavity at a high speed.

キャビティの内部空間に圧入されるアルミニウム溶湯の速度は６０ないし１００ｍ／ｓｅｃの高速度であることを特徴とする請求項３に記載のダイカスト製造装置。4. The apparatus according to claim 3, wherein the speed of the molten aluminum press-fitted into the internal space of the cavity is as high as 60 to 100 m / sec.