JP3126471B2 - ダイカストマシン用スリーブ - Google Patents

ダイカストマシン用スリーブ

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JP3126471B2 JP04063041A JP6304192A JP3126471B2 JP 3126471 B2 JP3126471 B2 JP 3126471B2 JP 04063041 A JP04063041 A JP 04063041A JP 6304192 A JP6304192 A JP 6304192A JP 3126471 B2 JP3126471 B2 JP 3126471B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム、亜鉛、錫
及び鉛等の非鉄金属(その合金も含む)の鋳造に好適の
ダイカストマシン用スリーブに関する。
【0002】
【従来の技術】近時、アルミニウム、亜鉛、錫及び鉛等
の非鉄金属を高精度且つ高速度で鋳造できるダイカスト
技術は、自動車、産業機械及び家電機器等の分野におい
て各種部品の重要な生産手段となっている。
【0003】従来、ダイカストマシン用スリーブ(以
下、スリーブという)には、主にJISSKD61 合金等のダ
イス鋼が使用されている。また、スリーブの長寿命化及
び製造歩留りの向上を図ると共に、鋳造品の大型化に対
応するために、鋼製の外筒の内側にセラミックスからな
る内筒又はチタン若しくはチタン合金とセラミックスと
の複合材料からなる内筒を焼きばめ又は鋳ぐるみにより
設けたスリーブを使用することもある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のスリーブには以下に示す問題点がある。JIS SK
D61 合金等のダイス鋼からなるスリーブにおいては、一
般的に非鉄金属合金と鉄とは反応しやすいという性質が
あるため、スリーブの注湯口底部が著しく溶損すると共
に、スリーブの内壁も溶損及び磨耗により減少してしま
う。従って、スリーブを比較的煩雑に交換する必要があ
り、スリーブの寿命が短い。また、鋼は熱伝導が良好な
ため、スリーブ内に溶湯が注入されるときに、溶湯温度
が著しく低下してしまう。このときの溶湯温度の低下が
鋳造品の製造歩留りの低下を招来する。
【0005】一方、セラミックスからなる内筒を鋼製の
外筒に焼きばめたスリーブは、耐溶損性は優れているも
のの、ダイカストマシンが溶湯を射出する瞬間はスリー
ブに極めて大きな衝撃が加えられるため、本来脆い性質
を有するセラミックスからなる内筒が破壊されてしまう
ことがある。そうすると、作業を中断せざるを得なくな
り、作業性が悪い。
【0006】また、チタン又はチタン合金とセラミック
スとの複合材料からなる内筒を鋼製の外筒に焼きばめた
スリーブは、耐溶損性、耐衝撃性及び溶湯保温性には優
れており、かなりの長寿命を可能にしているが、セラミ
ックス含有率の調整が極めて困難であるという欠点があ
る。即ち、前記複合材料のセラミックス含有率が低い場
合は、スリーブの耐溶損性が劣化し、特に、非鉄金属の
溶湯がスリーブへ注湯される際に溶湯が最初に当たる部
分(以下、湯当たり部という)に局所的に溶損が発生し
てしまう。そして、そのまま使用を続けると、湯当たり
部の溶損がしだいに拡大して、そこに溶湯が凝固して堆
積し、チップの抵抗になると共に、堆積物が射出の際に
巻き込まれて鋳造され、製品不良の原因にもなる。従っ
て、溶損が発生した場合は、作業を中断せざるを得な
い。また、セラミックス含有率が高い場合は、耐衝撃性
が劣化して内筒が脆くなり、使用中に割れが発生して作
業を続行することができなくなってしまう。
【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、湯当たり部における耐溶損性、耐磨耗性及
び溶湯保温性が優れていると共に、耐衝撃性も優れてお
り、長寿命であって作業性が良好なダイカストマシン用
スリーブを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係るダイカスト
マシン用スリーブは、鋼製の外筒と、この外筒に嵌入さ
れチタン又はチタン合金とセラミックスとの複合材料か
らなる内筒とを有し、注入溶湯が当たる前記内筒の湯当
たり部におけるセラミックス含有率は残部のセラミック
ス含有率に比して高いことを特徴とする。
【0009】
【作用】チタン又はチタン合金とセラミックスとの複合
材料において、セラミックス含有率が高い場合は、耐磨
耗性、耐溶損性及び溶湯保温性は良好であるものの対衝
撃性が低いという欠点がある。一方、セラミックス含有
率が低い場合は、耐衝撃性は良好であるものの耐溶損
性、耐磨耗性及び溶湯保温性が低いという欠点がある。
【0010】そこで、本発明においては、チタン又はチ
タン合金とセラミックスとの復合材料からなると共に、
湯当たり部とその残部とでセラミックス含有率が異なる
内筒を鋼性の外筒に嵌入してダイカストマシン用スリー
ブを構成する。つまり、前記内筒は、湯当たり部におけ
るセラミックス含有率が、その残部におけるセラミック
ス含有率より高くなっている。これにより、湯当たり部
において湯当たりによって局所的に溶損を生じることも
なく、残部において内筒が脆くなることもない。従っ
て、本発明に係るダイカストマシン用スリーブは、湯当
たり部における優れた耐溶損性、耐磨耗性及び溶湯保温
性を有すると共に、耐衝撃性も優れている。また、スリ
ーブの交換頻度も低減できて、作業性が向上する。
【0011】
【実施例】次に本発明の実施例について添付の図面を参
照して説明する。
【0012】図1は本発明の実施例に係るダイカストマ
シン用スリーブを示す断面図である。外筒1は一方の端
部につばが付いた円筒形をなし、他方の端部近傍の表面
には、外面から内面まで貫通する1個の孔が穿設されて
いる。内筒は下記表1に配合Aで示す組成の復合材料か
らなる内筒2aと配合Bで示す組成の複合材料からなる
内筒2bにより構成されている。また、内筒2a,2b
共に外筒1に挿入できるような外径を持つ円筒形であ
り、内筒2aには、外筒1に穿設されている孔に整合す
る位置に同様の孔が穿設されている。そして、内筒2b
は外筒1のつばのある端部側の内側に、内筒2aは外筒
1のつばのない端部側の内側に配置し、外筒1の内部に
おいて内筒2a,2bの端部同士を突き合わせて、焼き
ばめにより外筒1に嵌入されている。
【0013】
【表1】
【0014】本実施例に係るダイカストマシン用スリー
ブは上述の如く構成されており、スリーブへ注湯される
溶湯が最初にあたる湯当たり部3にセラミックス(Si
C)の含有率が25%の配合Aによる複合材料からなる内
筒2aが配置されているため、耐溶損性、耐磨耗性及び
溶湯保温性が優れている。また、湯当たり部3以外の部
分にはセラミックス(SiC)の含有率が10%と配合A
よりも低い配合Bによる複合材料からなる内筒2bが配
置されているため、耐衝撃性も優れている。
【0015】次に本実施例のスリーブを実際に製造し、
その性能を調べた結果について説明する。
【0016】先ず、平均粒径20μmのチタン粉末、平均
粒径 5μmの炭化珪素及び平均粒径15μmのニッケル粉
末を前記表1に配合A及び配合Bで示した組成で混合し
て複合材料の原料とした。この原料をゴム型に密封し、
加圧力が1トン/cm2 の条件で冷間静水圧プレス(CI
P)加工を実施し、筒状の圧粉体を得た。次に、この圧
粉体を真空度が10-5 Torr 、温度が1350℃の真空炉中で
焼結させた後に、この焼結体を旋盤加工して、上述の組
成の複合材料からなる内筒2a及び内筒2bを得た。次
いで、これらの内筒2a,2bの外径と略同一の内径を
有する鋼製の外筒1に、湯当たり部3には配合Aで示し
た組成の複合材料からなる内筒2aを配置し、残部には
配合Bで示した組成の複合材料からなる内筒2bを配置
し、円筒の端部同士を突き合わせて、焼きばめすること
により本実施例に係るスリーブを製作した。
【0017】また、従来から使用されているダイス鋼
(SKD 61)製のスリーブを比較例1としセラミックス
(窒化珪素)製の内筒を鋼製の外筒に焼きばめしたスリ
ーブを比較例2とした。更に、前述した実施例の配合B
と同様の組成の複合材料からなる内筒を鋼製の外筒に焼
きばめしたスリーブを比較例3とした。
【0018】上述した実施例及び比較例の各スリーブに
対して実用試験を実施して、その特性を調べた。この実
用試験はコールドチャンバー用ダイカストマシン(能力
250トン)にスリーブを取り付けて実際にアルミニウム
合金(JIS ADC12 )の溶湯から自動車用エンジンカバー
を鋳造した。そして、100000回ショットした後にスリー
ブを取り外し、その溶損磨耗状況を調べた。
【0019】これらの試験結果を下記表2に示す。な
お、表2において、溶損磨耗状況は使用前の寸法に対す
るスリーブ内面の最大溶損量が0.1 mm以下である場合を
◎で示し、0.1 mmを越え0.3 mm以下である場合を○で示
し、0.3 mmを越える場合を△で示し、途中で作業中断に
至った場合を×で示した。
【0020】
【表2】
【0021】この表2から明らかなように、本発明の実
施例に係るスリーブは、100000回ショットした後にも殆
ど溶損されておらず、割れも発生しなかった。一方、ダ
イス鋼からなる比較例1のスリーブは溶損量が極めて多
かった。また、セラミックス製内筒を焼きばめした比較
例2のスリーブは耐溶損性が優れているものの耐衝撃性
が劣っており、200 回のショットでセラミックス部分に
割れが発生し、作業が中断した。更に、配合Bに示す複
合材料からなる内筒を焼きばめした比較例3のスリーブ
は耐衝撃性及び耐溶損性が比較的優れているものの、湯
当たり部の耐溶損性が本実施例よりも劣っていた。
【0022】なお、上述の実施例において使用可能なセ
ラミックスは上述の炭化珪素(SiC)に限定されるも
のではなく、Cr23 、TiO2 、ZrO2 、MgO
及びY23 等の酸化物、Si34 、TiN、BN及
びAlN等の窒化物、TiC、B4 C及びCrC2 等の
炭化物、ZrB2 及びTiB2 等のホウ化物並びにサイ
アロン等のセラミックスのうちから選択された一種又は
2種以上の混合物を使用しても良い。
【0023】また、本実施例は横型スリーブについて説
明したが、縦型スリーブについても本発明を適用するこ
とができ、同様の効果が得られる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、鋼
からなる外筒及びチタン又はチタン合金とセラミックス
との複合材料からなる内筒により構成され、前記内筒の
湯当たり部のセラミックス含有率は前記内筒の残部のセ
ラミックス含有率に比して高いから、湯当たり部におけ
る耐溶損性を著しく向上することができる。従って、本
発明に係るダイカストマシン用スリーブは湯当たり部に
おける耐溶損性、耐磨耗性及び溶湯保温性が優れている
と共に、耐衝撃性が優れており、作業性が良好なスリー
ブを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るダイカストマシン用スリ
ーブを示す断面図である。
【符号の説明】
1;外筒 2a;配合Aよりなる内筒 2b;配合Bよりなる内筒 3;湯当たり部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 17/20 B22D 17/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼製の外筒と、この外筒に嵌入されチタ
    ン又はチタン合金とセラミックスとの複合材料からなる
    内筒とを有し、注入溶湯が当たる前記内筒の湯当たり部
    におけるセラミックス含有率は残部のセラミックス含有
    率に比して高いことを特徴とするダイカストマシン用ス
    リーブ。
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