JP3420041B2 - ダイカスト用ノズル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、亜鉛合金やマグネ
シウム合金等の溶融金属のスプルーレス射出成形のため
のダイカスト用ノズル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０はダイカスト成形装置の一般的な
構造を示す断面図である。図１０において、ダイカスト
機械の機械ノズル４及び金型７は、水平に対して約１０
度の傾きを持っており、更に、機械ノズル４の溶湯射出
部４ａが溶解炉１内の溶融金属（溶湯９）の溶湯面９ａ
の高さより高い位置に配置されており、溶湯射出部４ａ
からの湯だれを防止する構造になっている。

【０００３】このダイカスト成形装置により製品を成形
する場合には、はじめに、溶解炉１内で溶かされた溶湯
９を、スリーブ２の中で往復運動するプランジャー３で
送り出し、機械ノズル４内を通過させて金型７内に射出
する。この金型７は固定型７ａと可動型７ｂとからな
り、機械ノズル４から射出された溶湯は固定型７ａのス
プルーブッシュ６を通過し、固定型７ａと可動型７ｂで
形成された製品成形部８’に供給される。この製品成形
部８’に供給された溶湯は金型７により冷却され凝固す
る。その後、可動型７ｂを矢印Ａの方向に動かして金型
７を開き、図１１に示すような製品部８ａ、ランナー部
８ｂ、スプルー部８ｃとが一体となった成形品８を取り
出す。

【０００４】上記ダイカスト装置におけるスプルーブッ
シュ６は、図１０及び図１２に示すように、外周部を循
環する冷却水３１により冷却されていて、金型７が開い
たときの冷却不足によるスプルー部８ｃの中途切断を防
止するように構成されていた。

【０００５】一方、機械ノズル４は、溶湯が機械ノズル
内で凝固しないように外周部が機械ノズルヒータ５によ
り加熱されていた。また、この機械ノズルの射出部４ａ
は、溶湯が漏れないようにスプルーブッシュ６の機械ノ
ズルタッチ部６ａに押し当てられた状態にセットされて
いるものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例において、
機械ノズル４から射出される溶湯は冷却されたスプルー
ブッシュ６を通過する際に熱を奪われ、金型７の製品成
形部８’に到達するまでにかなり低い温度になってしま
う。このため、製品成形部８’の微細な部分、極薄部分
には非常に充填しにくくなり、充填不足が発生すること
が多いという課題があった。

【０００７】また、上記従来技術におけるスプルーブッ
シュ６は常に冷却されているため、スプルーブッシュ６
と接触する機械ノズル４の溶湯射出部４ａの温度が低下
し、溶湯が凝固し易くなり、ノズル詰まりの原因となる
という課題もあった。尚、このノズル詰まりを防止する
ため、機械ノズル４から射出される溶湯の温度を高くす
ることも考えられるが、溶湯の温度をあまり高く保つ
と、ノズルの溶損、金型の溶湯充填部の肌荒れ、溶湯の
ドロス発生の原因となり、好ましいものではなかった。

【０００８】更に、スプルーブッシュ６は常に冷却され
ているため、金型７のスプルーブッシュ周辺が低温にな
り、金型温度をある程度以上の一定の高温に保つことが
困難であった。このため、微細な部分のある部品や極薄
部品における充填不足が発生し、これらの部品の成形が
難しいという課題もあった。

【０００９】本発明は、上記従来例の課題に鑑みてなさ
れたもので、射出された溶湯の温度を下げることなく金
型の製品成形部に供給することにより、充填不足及びノ
ズル詰まりを無くしたダイカスト用ノズル装置を提供す
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明におけるダイカス
ト用ノズル装置においては、ノズル本体の溶湯射出部に
セラミックス等の耐熱性の良い材料でできた断熱ノズル
リングが設けられている。また、断熱ノズルリングと金
型の嵌合は、室温時も成形時の温度上昇時も常に隙間嵌
めとなっていて、断熱ノズルリングの破損を防止する構
造となっている。更に、断熱ノズルリングと金型の間に
は、溶湯の通過を防止するため、半径方向に圧縮される
金型リングパッキンが設けられている。更にまた、ノズ
ル本体と断熱ノズルリングの間にも、溶湯の通過を防止
するため、圧縮可能な耐熱ガスケットが設けられてい
る。また、ノズル本体は、断熱材料を用いたガイドリン
グを介して金型に固定されている。また、ノズル本体と
金型は断熱材料を介して配設され、直接接触することが
ないようになっていて、ノズル本体と金型の断熱を確実
なものとしている。

【００１１】また、上記ダイカスト用ノズル装置におけ
るノズル本体には、温度制御可能な加熱手段が設けられ
ており、更に、このノズル本体には、耐熱鋼よりも熱伝
導率の高い金属材料が用いられている。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明におけるダイカスト用ノズ
ル装置のノズル本体は、機械ノズルとの接触により機械
ノズルから熱供給され、かつ金型と断熱されている。こ
のため、ノズル本体はホットノズルとなり、従来例のよ
うなスプルーブッシュによる溶湯の温度低下がなくな
り、金型の製品成形部の微細な形状部及び極薄部への溶
湯の充填が容易になり、充填不足がなくなる。

【００１３】特に、ノズル本体と金型の間に溶湯が流入
すると、溶湯を介して熱がノズル本体から金型に逃げ、
ノズル本体をダイカスト成形に適した温度に保つことが
できなくなるため、このようなノズル本体と金型の間へ
の溶湯の流入を確実に防ぐことが必要である。このた
め、本発明においては、後述するように、耐熱ガスケッ
トと金属リングパッキンにより、金型とノズル本体の間
へ溶湯が流入することを防止しており、これにより確実
に断熱している。

【００１４】即ち、金型とノズル本体の間への溶湯の流
入防止は次のようにして行われる。金型に配設されるノ
ズル本体には、断熱ノズルリングが固定される構造にな
っており、これを固定する際に耐熱ガスケットが断熱ノ
ズルリングとノズル本体との間で圧縮される。また、こ
の断熱ノズルリングと金型との間には、金属リングパッ
キンが配設されており、半径方向に圧縮されている。こ
のように、耐熱ガスケットと金属リングパッキンが圧縮
されて、金型とノズル本体の間に溶湯が流入することを
防止している。特に、金属リングパッキンは半径方向に
圧縮されて配設されているので、ノズル本体と金型、及
び断熱ノズルリングと金型に生じる熱膨張による寸法変
化の相違を吸収することができ、これによりノズル本体
と金型との間等における密封状態を保つことができる構
造となっている。

【００１５】一方、ノズル本体に温度制御可能な加熱手
段を設けることにより、ノズル本体は、機械ノズルから
の熱供給だけでなく、加熱手段の熱によっても加熱され
るので、急速に最適温度になる。このため、金型取付後
の成形開始までの時間を短縮することができる。このよ
うな加熱手段による加熱は、長いノズル本体を用いる場
合や、融点の高い金属材料を成形する場合には特に有効
である。

【００１６】また、ノズル本体及びノズル本体と共に高
温になる部分に熱伝導率の良い材料を用いると、ノズル
先端部への熱伝達が短時間で行われ、この場合にも金型
取付後の成形開始時間を短縮することができると共に、
成形サイクルの短縮も容易となる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係るダイカスト用
ノズル装置を金型２２に組み込み、ダイカスト機械に取
り付けた状態を示す断面図であり、図２は図１に示すダ
イカスト用ノズル装置の詳細な構成を示す要部拡大断面
図、図３は図２に示すダイカスト用ノズル装置のノズル
タッチ方向から見た側面図、図４は図２に示すダイカス
ト用ノズル装置の射出方向から見た側面図である。

【００１８】図１及び図２に示すように、金型２２の固
定型２２ａには略円筒形の取付穴２２ｄが設けられてお
り、この取付穴２２ｄ内にノズル本体１１が収容されて
いる。このノズル本体１１は、略円筒形状をなし、耐熱
鋼又は耐熱鋼よりも熱伝導率の高い、例えば熱伝導率
０．３ｃａｌ／ｓｅｃ・ｃｍ・℃以上のタングステン合
金からなる。また、このノズル本体１１の一方の端部に
ある機械ノズルタッチ部１１ｃ付近の外周には突出部１
１ｄが設けられており、また先端１１ａ側の端面には後
述する耐熱ガスケットに適合する環状の凹部１１ｅが設
けられている。

【００１９】断熱ノズルリング１２は、セラミックなど
の耐熱性の良い熱伝導率の低い材料で、しかも螺合や押
圧に耐え得る機械的強度を持った材料で形成されてい
る。この断熱ノズルリング１２は、取付穴２２ｄの流出
側開口部２２ｃに適合する外径を有し、そのノズルタッ
チ方向の端面１２ａにはノズル本体１１の先端１１ａに
適合する環状の凹部１２ｂが設けられている。この断熱
ノズルリング１２は、図２に示すように、その凹部１２
ｂの内周に設けられているネジ部１２ｃをノズル本体１
１の先端１１ａの外周に形成されたネジ部１１ｆに螺合
することによりノズル本体１１に固定されている。

【００２０】耐熱ガスケット１４は、ある程度耐熱性の
ある金や銅等の柔らかい材料、ステンレス、インコネ
ル、ハステロイ等で作られた金属Ｏリング、金属Ｃリン
グ、金属Ｕリング等からなるものであり、ノズル本体１
１の凹部１１ｅ内に収めることが可能な大きさで、押圧
されていない状態でわずかに凹部１１ｅから突出する厚
みを有するように形成されている。この耐熱ガスケット
１４は、前述したように、断熱ノズルリング１２がノズ
ル本体１１に固定されるときに断熱ノズルリング１２と
ノズル本体１１との間で圧縮される。このように圧縮さ
れた耐熱ガスケット１４は、溶湯がノズル本体１１と断
熱ノズルリング１２の隙間を通って金型２２とノズル本
体１１の間に流出するのを防止するように作用する。

【００２１】金属リングパッキン１９は、ステンレス、
インコネル、ハステロイ等で作られた金属Ｏリング、金
属Ｃリング、金属Ｕリング等からなるものであり、固定
型２２ａの取付穴２２ｄ内周と断熱ノズルリング１２の
外周の間に配設されている。この金属リングパッキン１
９は、その断面の形状がＵ形状等をなし、半径方向に機
械的弾性を有するものであり、固定型２２ａと断熱ノズ
ルリング１２との間で半径方向に圧縮され、固定型２２
ａと断熱ノズルリング１２との隙間から溶湯がその間に
流入することを防止している。

【００２２】ガイドリング２３、２４は耐熱性を有し、
ノズル本体１１にその突出部１１ｄを挟むように外嵌さ
れ、ガイドリング２３が取付穴２２ｄ内の段部２２ｅに
係止して位置決めされるものであり、その外周が取付穴
２２ｄの内面に当接してノズル本体１１を支えて、その
機械ノズルタッチ部１１ｃを適正な位置に位置決めする
ものである。

【００２３】バックプレート１５は、ノズル本体１１及
びガイドリング２３、２４が取付穴２２ｄから脱落する
ことを防ぐため、固定型２２ａの端面にネジ１６で固定
されているものである。このバックプレート１５には、
ノズル本体１１の機械ノズルタッチ部１１ｃの外径より
もわずかに大きい穴１５ａが設けられており、この穴１
５ａからノズル本体１１の機械ノズルタッチ部１１ｃが
わずかに突出するように設定されている。

【００２４】チューブ２０は、金属リングパッキン１９
が断熱ノズルリング１２の外周から外れるのを防止する
ため設けられており、本実施例においては、取付穴２２
ｄに適合する外径を有すると共に、射出方向側のガイド
リング２３から断熱ガイドリング１２までの距離にほぼ
相当する長さに設定されている。このチューブ２０は、
一端がガイドリング２３に当接し、また、他端の内周に
設けられた環状の突出部２０ａが断熱ノズルリング１２
の端部に係合することにより位置決めされている。この
ようにチューブ２０が位置決めされると、断熱ノズルリ
ング嵌合部２２ｃの段部２２ｅとチューブ２０の端面と
の間に金属リングパッキン１９を留めておくことができ
る。

【００２５】このような図１及び図２に示す構造からな
るダイカスト用ノズル装置において、ダイカスト成形を
開始すると、溶湯がノズル本体１１内を通過し、金型２
２の製品成形部１０’に充填される。このように金型２
２内に充填された溶湯は、冷却されて凝固する。このと
きに、断熱ノズルリング１２の先端部１２ｄにある溶湯
も冷却されて凝固する。その後、可動型２２ｂが矢印Ａ
の方向に動いて金型２２が開くことにより、図５に示す
ような製品部１０ａとランナー部１０ｂとが一体となっ
た成形品１０が取り出される。このときに、ノズル本体
１１は機械ノズルからの熱により加熱されているため、
図１１に示す従来の成形品８のようにスプルー部８ｃは
形成されない。

【００２６】上記のように、成形品１０が取り出される
と、ノズル本体１１の先端部１１ａの温度は機械ノズル
からの熱供給により急激に成形可能な適正温度に回復す
る。尚、ノズル本体１１に熱伝導率の良い材料を用いる
と、更に急激な温度の回復が可能となる。

【００２７】上記ダイカスト成形時に、溶湯が断熱ノズ
ルリング１２とノズル本体１１との間に流入しようとす
るが、耐熱ガスケット１４が断熱ノズルリング１２とノ
ズル本体１１との間で圧縮されてその隙間をシールして
いるので、溶湯がノズル本体１１と固定型２２ａとの間
に流入することはない。

【００２８】また、固定型２２ａの温度が、溶湯の温度
よりもはるかに低く、更に断熱ノズルリング１２と固定
型２２ａの断熱ノズルリング嵌合部２２ｃとの隙間１７
が小さい場合には、溶湯が奥まで流れ込む前に凝固する
ため、ガスケット等を用いなくても溶湯が流れ込むこと
はない。しかし、極薄物部品や微細部分のある部品等を
成形するため金型温度をある程度高い温度に保つと、溶
湯が隙間１７の奥まで流れ込み、金型２２とノズル本体
１１との間にも入り込んで、ノズル本体１１の熱が金型
２２に伝わる熱リークの要因になることがあった。本実
施例においては、断熱ノズルリング１２と固定型２２ａ
の間に金属リングパッキン１９を設けているので、隙間
１７から溶湯が流入してもこの溶湯が固定型２２ａとノ
ズル本体１１との間に流れ込むことを防ぐことができ
る。特に、金型２２とノズル本体１１の取り付けと取り
外し等による磨耗で隙間１７が大きくなっても、金属リ
ングパッキン１９の半径方向の圧縮量が確保されている
限り金型２２とノズル本体１１との間に溶湯が流れ込む
ことはない。

【００２９】尚、固定型２２ａとノズル本体１１の熱膨
張率の相違は、固定型２２ａの流出側開口部２２ｃと断
熱ノズルリング１２とが摺動することにより吸収され
る。

【００３０】図６及び図７は、図２に示す実施例におい
て、ノズル本体１１を加熱するための加熱手段としてノ
ズル本体１１の外周部にヒーター１８を設けた変更例を
示す要部拡大断面図及び側面図である。このヒーター１
８は内部に温度検出部を備えていて、ノズル本体１１の
温度コントロールを行っている。１８ａはヒーター１８
のリード線であり、温度制御装置（図示せず）に接続さ
れているものである。このようにヒーター１８を備える
ことにより、ノズル本体１１の適正温度までの温度の上
昇を早めることができ、より効率的な成形が容易とな
る。即ち、連続して成形する時間を極めて短くすること
が可能になる。また、固定型２２ａを厚くすることが必
要で、ノズル本体１１を長くせざるを得ない場合には、
ヒーター等の加熱手段を備えることは特に有効である。
更に、融点の高い金属材料のダイカストほどノズル本体
に加熱手段を設けることは有効である。

【００３１】図８は図２に示す実施例における断熱ノズ
ルリング１２の固定構造と金属リングパッキン１９の位
置決め構造を変更した変更例を示す要部拡大断面図であ
る。このノズル装置におけるノズル本体１１は、このノ
ズル本体１１と同一材料で形成され且つその先端部１１
ａに取り付けられるノズルチップ２１を有している。こ
のノズルチップ２１は、先端の外周にフランジ状の係止
部２１ａを有し、また他方の端部の外周にはネジ部２１
ｂが形成されており、このネジ部２１ｂをノズル本体１
１の先端部１１ａ内周に形成されたネジ部１１ｇに螺合
することによりノズル本体１１に固定されている。尚、
ノズルチップ２１の射出方向の端面に設けられているス
リ割り溝２１ｃは、ノズルチップ２１をノズル本体１１
に螺合する際に工具を差し込むためのものである。

【００３２】一方、断熱ノズルリング１２は、その射出
側の端面１２ｅにノズルチップ２１の係止部２１ａに適
合する環状の凹部１２ｆを有している。この断熱ノズル
リング１２は、図８に示すように、断熱ノズルリング１
２を貫通するノズルチップ２１をノズル本体１１に固定
する際に、ノズルチップ２１の係止部２１ａとノズル本
体１１の端面との間に挟まれて固定されている。そし
て、耐熱ガスケット１４は、この断熱ノズルリング１２
がノズル本体１１に固定されるときに断熱ノズルリング
１２とノズル本体１１との間で圧縮される。

【００３３】この断熱ノズルリング１２には、更にノズ
ルタッチ側の端部外周に環状に突出する突出部１２ｇが
設けられている。この突出部１２ｇの外径は、断熱ノズ
ルリング嵌合部２２ｃより大きい取付穴２２ｄの内径に
適合するように設定されている。また、断熱ノズルリン
グ１２の長さは、この突出部１２ｇと断熱ノズルリング
嵌合部２２ｃの段部２２ｅとの間に金属リングパッキン
１９が入る空間が生じるように設定されている。

【００３４】この図８に示すダイカスト用ノズル装置に
おいては、金属リングパッキン１９を断熱ノズルリング
１２の突出部１２ｇと金型２２の断熱ノズルリング嵌合
部２２ｃの段部２２ｅとの間で位置決めすることができ
る構造になっている。このため、前述した実施例のよう
にチューブ２０を用いて金属リングパッキン１９が断熱
ノズルリング１２から外れるのを防ぐ必要がないものと
なっている。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、従来使用されていたス
プルーブッシュを廃止し、金型から断熱されたホットノ
ズルを用い、且つ確実に隙間への溶湯の流入を防ぐこと
により金型温度を高く保つことができるので、溶湯の射
出がスムーズになり、微細部分のある製品の成形を容易
にすることができる。特に、従来の装置では成形が困難
であった極薄製品の成形も充填不足なく容易に行うこと
ができる。

【００３６】また、従来の装置による小物部品の成形に
おいては、成形品のスプルー部が占める割合が多く、製
品部が占める割合が少なくなり、製品部の品質が不安定
となりがちであるが、本発明によれば、スプルー部がな
くなるため、非常に安定した成形が可能となる。更に、
リターン材もスプルー部の分だけ少なくなり、再溶解の
コストも削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイカスト用ノズル装置を金型に組み
込み、ダイカスト機械に取り付けた状態を示す断面図で
ある。

【図２】図１に示すダイカスト用ノズル装置の詳細な構
成を示す要部拡大断面図である。

【図３】図２に示すダイカスト用ノズル装置のノズルタ
ッチ方向の側面図である。

【図４】図２に示すダイカスト用ノズル装置の射出方向
の側面図である。

【図５】図１等に示すダイカスト用ノズル装置にて成形
した成形品を示す側面図である。

【図６】図２に示す実施例において、ノズル本体を加熱
するための加熱手段として本体部の外周部にヒーターを
設けた変更例を示す要部拡大断面図である。

【図７】図６に示すダイカスト用ノズル装置の側面図で
ある。

【図８】図２に示す実施例における断熱ノズルリングの
固定構造及び金属リングパッキンの位置決め構造を変更
した変更例を示す要部拡大断面図である。

【図９】図８に示すダイカスト用ノズル装置の側面図で
ある。

【図１０】従来のダイカスト用ノズル装置を示す断面図
である。

【図１１】図１０に示すダイカスト用ノズル装置にて成
形した成形品を示す側面図である。

【図１２】図１０に示すダイカスト用ノズル装置に使用
されているスプルーブッシュを示す断面図である。

【符号の説明】

１ 溶解炉 ２ スリーブ ３ プランジャー ４ 機械ノズル ４ａ 溶湯射出部 ５ 機械ノズルヒーター ６ スプルーブッシュ ６ａ 機械ノズルタッチ部 ７、２２ 金型 ７ａ、２２ａ 固定型 ７ｂ、２２ｂ 可動型 ８、１０ 成形品 ８ａ、１０ａ 製品部 ８ｂ、１０ｂ ランナー部 ８ｃ スプルー部 ８’、１０’ 製品成形部 ９ 溶湯 ９ａ 湯面 １１ ノズル本体 １１ａ 先端部 １１ｃ 機械ノズルタッチ部 １１ｄ 突出部 １１ｅ 凹部 １１ｆ ネジ部 １１ｇ ネジ部 １２ 断熱ノズルリング １２ａ 端面 １２ｂ 凹部 １２ｃ ネジ部 １２ｄ 先端部 １２ｅ 端面 １２ｆ 凹部 １２ｇ 突出部 １４ 耐熱ガスケット １５ バックプレート １６ 止めネジ １７ 隙間 １８ ヒーター １８ａ リード線 １９ 金属リングパッキン ２１ ノズルチップ ２２ｃ 断熱ノズルリング嵌合部 ２３、２４ ガイドリング ３１ 冷却水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 17/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル本体と、 金型と隙間嵌めで嵌合する断熱ノズルリングと、 前記金型と前記ノズル本体の断熱と前記金型内の前記ノ
   ズル本体の位置を保つためのガイドリングと、 前記ノズル本体と前記金型の間に溶融金属が流入するこ
   とを防止するための圧縮性の耐熱ガスケット及び金属リ
   ングパッキンと、を有し、 前記断熱ノズルリングを前記耐熱ガスケットを圧縮し
   て、前記ノズル本体の溶湯流出側に固定し、前記断熱ノ
   ズルリングと前記金型の断熱ノズルリング嵌合部の間に
   前記金属リングパッキンを半径方向に圧縮して配設し、
   前記ノズル本体を前記ガイドリングを介して金型に固定
   したことを特徴とするダイカスト用ノズル装置。
2. 【請求項２】 前記ノズル本体に温度制御可能な加熱手
   段を設けたことを特徴とする請求項１記載のダイカスト
   用ノズル装置。
3. 【請求項３】 前記ノズル本体に耐熱鋼よりも熱伝導率
   のよい耐熱金属材料を用いたことを特徴とする請求項１
   又は２記載のダイカスト用ノズル装置。