JP7090254B1 - ダイカスト製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャーによる溶湯射出後にランナーの加圧を行うに際して、溶湯の逆流を有効に防止し、もってキャビティ内に射出された製品への追加加圧を有効にするダイカスト方法及び装置を提供する。【解決手段】 ダイカスト金型に溶湯を射出する第１加圧手段と、キャビティに連通するランナーを加圧する第２加圧手段と、ランナーにおけるキャビティに直結する立上りランナー部に対応する面に形成したオリフィスと、からなる射出部を設けた。第１加圧手段により溶湯を射出した後、第２加圧手段によりキャビティに直結するランナーを通じて第２加圧を行うに際し、第２加圧手段の加圧経路にオリフィスにより溶湯の逆流を防止しつつ第２加圧手段により加圧を成す。【選択図】図２

Description

本発明はダイカスト製造方法及び装置に係り、特に金型の溶湯入口であるランナー加圧を的確に行うことができるダイカスト製造方法及び装置に関する。

ダイカスト製品の鋳造方法は、金型で作ったキャビティにアルミ等の溶湯をプランジャーで押し込み、キャビティに倣った形状の製品を取り出して行う。製品として成形するときに巣が出来ないように、プランジャーを加圧動作することに合わせ、ランナーを更に加圧する方法が提案されている。

ランナーは、プランジャーの押し出し方向に沿う分流子ランナー部とこれに直交する立上りランナー部とからなるが、ランナーの局部的な加圧を行うために、キャビティに直結する立上りランナーに出入りする加圧ピンを設け、プランジャーの加圧が完了した後にランナーの加圧ピンを作動させて更なる加圧を行うようにしている（特許文献１）。

特許文献１のようなものでは、キャビティに押し込まれた溶湯は固まりかけているため、ランナー加圧により押し込まれた溶湯が逆流してしまい、プランジャー側に押し戻されてしまい、思ったようなキャビティ押し込み効果が得られなかった。このような観点から、特許文献２に掲げる技術が提案されており、立上りランナー部を形成する部材の内径と、加圧ピンの外径との間の隙間を、０．５～３．０ｍｍとして、逆流防止機能を発揮させるようにし、押し込み効果が得られるようにしたものである。一般に、環状隙間の流量Ｑは環状隙間Δの３乗に比例し、その長さＬに反比例する。したがって隙間Δを小さくすることは重要である。しかし、立上りランナー部を形成する部材の内径と加圧ピンの外径との間の隙間Δを０．５～３．０ｍｍとしているが、実際上、そのような円筒状隙間を形成することが困難となっており、隙間が大きくなってしまい、隙間長さＬもある程度必要となっている。このため、加圧ピンを加圧挿入しても隙間Δを通じて溶湯が逆流し、プランジャーが押し戻されてしまい、予定するような逆流防止効果は得られないものであった。

特開２０００－１１７４１１ 特開２０１１－２２４６５０

本発明は、上記問題点に着目し、プランジャーによる溶湯射出後にランナーの加圧を行うに際して、高圧で溶湯に圧力を加え続けて凝固させることで緻密なダイカスト製品を生産できるダイカスト方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記目的を達成するため、以下のように構成したものである。すなわち、本発明に係るダイカスト方法は、型締された金型に第１加圧手段により溶湯を射出した後、第２加圧手段によりキャビティに直結するランナーを通じて第２加圧を行うに際し、第２加圧手段の加圧経路にオリフィスを設け、当該オリフィス部分でのメタルシールにより溶湯の逆流を防止しつつ第２加圧手段により加圧を成すことを特徴としている。ここで、メタルシールとは溶湯が狭窄された金属の隙間に入ろうとした時、金属により湯先が冷やされ自らシールするものであり、後続の溶湯は先端が止まるので侵入できない。

前記オリフィスはランナーにおけるキャビティに直結する立上りランナー部に対応する面に形成してメタルシールにより溶湯の逆流を防止している。更に、前記オリフィスはランナーの分流子ランナー部と立上りランナー部の境界近傍に配置されて第１加圧手段の加圧終了とともに第２加圧手段による加圧を、メタルシールにより溶湯の逆流防止を図りつつ、行っている。

本発明に係るダイカスト装置は、ダイカスト金型に溶湯を射出する第１加圧手段と、キャビティに連通するランナーを加圧する第２加圧手段と、ランナーにおけるキャビティに直結する立上りランナー部に対応する面に形成したオリフィスと、からなる射出部を設けたことを特徴とする。

前記オリフィスはランナーの分流子ランナー部と立上りランナー部との境界部近傍に形成してなる。また、前記オリフィスは冷却手段を内蔵する構成としてもよい。さらに、前記オリフィスは環状突起として形成しており、前記環状突起は角型、Ｖ字型、円弧型のいずれかによって形成する構成としてもよい。

上記構成によれば、第１加圧手段としてプランジャーによる射出後に、第２加圧手段としての加圧ピンによる溶湯加圧を行うようにしているが、立上りランナー部に設けたオリフィスがその絞り効果によりメタルシールをなして逆流を遮蔽して圧力を維持し、もって製品部への追加加圧が可能となる。特に分流子ランナー部と立上りランナー部との境界近傍にオリフィスを設けることで加圧部が特定され、オリフィス部分に差し込まれた溶湯の粘性によってメタルシールと同等のシール効果となり逆流が有効に防止され、適格な第２加圧手段による加圧が可能となる。シール効果をより大きくするためにオリフィス部分に空冷・水冷若しくは油冷の冷却手段を設けて溶湯を凝固（半凝固）させることも有効である。

実施例に係るダイカスト製造装置の要部断面図である。 図１のダイカスト製造装置の射出部の溶湯断面図である。 第２加圧手段による動作系統図である。

以下に、本発明の実施例に係るダイカスト製造方法と製造装置を、図面を参照しつつ、詳細に説明する。なお、以下の説明は一つの実施例に過ぎず、本発明の趣旨を変えない限り、本発明には種々の変形例を含み得るものである。

図１に本実施例に係るダイカスト製造装置の要部断面図を示している。ダイカスト製造装置１０は、移動盤１２に取り付けた可動金型１４と、固定盤１６に取り付けた固定金型１８とを備え、両金型１４，１８を当接することにより形成されるキャビティ２０内に溶湯を射出し、キャビティ２０に倣った形状の製品ができあがる。製品は金型１４，１８を離反させ、可動金型１４の背面部に設けた押し出しピン２２を作動させてキャビティ２０から取り出すことができる。

このようなダイカスト製造装置１０のキャビティ２０に溶湯を供給するための射出部として給湯手段２４がキャビティ２０の下位に位置して配置されている。これは固定盤１６を水平に貫通して取り付けられ固定金型１８に達する射出スリーブ２６と、射出スリーブ２６内に配設されたプランジャー２８と、プランジャー２８の後方にあってプランジャー２８を押し引き出来る加圧装置と、からなる第１加圧手段３０から構成される。

射出スリーブ２６の前端にはキャビティ２０に至る通路となるランナー３２が形成されており、このランナー３２は、射出スリーブ２６からほぼ水平に延長された分流子ランナー部３４と、キャビティ２０の下部に直結するように上方向に向きを変えた立上りランナー部３６とからなり、プランジャー２８によって押し出された溶湯が、分流子ランナー部３４を経由し、立上りランナー部３６によって上方に向きを変え、キャビティ２０に射出噴射するように構成されている。

このようなランナー３２における立上りランナー部３６には、キャビティ２０内の溶湯を二次的に加圧せしめる第２加圧手段３８が設けられている。この第２加圧手段３８は、金型１４、１８の下部に装備されたアクチュエータ４０と、これによって立上りランナー部３６の下部から上部にかけて出入り動作するように取り付けられた作動ピストン４２とから構成されている。作動ピストン４２の直径ｄは立上りランナー部３６の内径Ｄより小さくして、作動ピストン４２の立上りランナー部３４における上下摺動を可能としている。したがって、作動ピストン４２の立上りランナー部３６への圧入量がキャビティ２０による製品の密度を向上させることになる。

ところで、本実施例では、特に、立上りランナー部３６と分流子ランナー部３４の交差部（図２のＡ－Ｂ区間）より上方の立上りランナー部３６側（図２のＢ部分）に、その内径を絞るオリフィス４４を形成している。これは立上りランナー部３６の内径部分に断面矩形の環状突起４６を形成したもので、その突起４６の高さ（すなわち立上りランナー部３６の内径寸法）をできるだけ作動ピストン４２の外径ｄに合わせて、ここでメタルシールができるようにしている。具体的には、キャビティ２０の大きさにもよるが、立上りランナー部３６の内径Ｄと作動ピストン４２の外径ｄの差の１／２が隙間寸法Δであるが、その隙間寸法Δが１／２~１／３以下となるように環状突起４６の高さを決めている。すなわち環状突起４６の内径と作動ピストン４２の外径ｄの差の１／２がメタルシール部分の隙間寸法δであり、δ＝Δ×１／２とし、望ましくはδ＝Δ×１／３としており、下限値はメタルシールが破損するときの値である。また、環状突起４６の軸方向長さＬは１０ｍｍ程度として、メタルシールが確実におこなわれるようにしている。

このように構成された第２加圧手段３８は、第１加圧手段３０のプランジャー２８による射出が完了した後に、図３（１）に示すような位置から加圧し始め、作動ピストン４２が環状突起４６に差し掛かると（図３（２））、オリフィス４４部分に上位の溶湯が差し込んでメタルシールを形成し、その部分で遮蔽機能を発揮する。このため、このオリフィス４４部分でのメタルシールによって、キャビティ２０内への溶湯充填量が増し、作動ピストン４２による押し込み動作により、ストロークが長くなって作業を完了するのである（図３（３））。

この結果、ランナー加圧をしない通常の鋳造方式で製品を作った場合を「０」として、従来のキャビティ２０の中央部を加圧する局部加圧方式では＋４ｇの増加がみられたが（０．５％）、本実施例方式のランナー加圧方式によれば＋１４ｇの増加がみられ（１．７％）、本実施例による効果は顕著なものであった。

なお、オリフィス４４を形成する環状突起４６は、実施例のように角形断面としてもよいが、Ｖ字型、円弧型の断面形状とすることができる。この場合、Ｖ字型、円弧型の切っ先部分が鋭利となっているとメタルシールが取れないので、先端を削った形状とすることが望ましい。

また、オリフィス４４を形成している環状突起４６には、冷却手段を配置することができる。これは水平方式・水冷方式でも、あるいは油冷方式でも可能で、第１加圧手段３０による射出が完了し、第２加圧手段３８による加圧が環状突起４６にかかった時に（図３（２））冷却するとよい。こうすることによってメタルシールが形成しやすくなる。

上記実施例ではオリフィス４４を形成する環状突起４６を別部品として形成し、ランナー３２を形成する際にはめ込み構造で取り付けるようにしてもよい。これは金型の分割線でランナー３２が割れる構造であるため、半円構造とした立上りランナー部３６への装着が簡単にできるからである。
また、上記実施例はホットチャンバーのランナーを押すことにも、またプラスチックを成形する際にも応用できる。

このように本実施例によれば、キャビティ２０への射出を第１加圧手段３０により行い、ランナー３２に溶湯が充満した状態から第２加圧手段３８を作動させる。そうすると、作動ピストン４２が分流子ランナー部３４と立上りランナー部３６の交差部（図２Ａ→Ｂ）に達する間は、通常の押し出し作用をなすが、分流子ランナー部３４が切れて立上りランナー部３６に達した途端に環状突起４６が部分に達し、隙間δでメタルシールにより溶湯金属が固化し、ここで圧力が遮断する（図３（２））。したがって、作動ピストン４２の上位に位置するまだ固まらないキャビティ２０側のランナー溶湯は遮断された圧力を背景にキャビティ２０側に押し込まれる。

これによって、作動ピストン４２を、従来のストロークより多く前進させることができ、第２加圧手段３８により、より緻密な製品を製造することができる。この時の効果は同じ容積のキャビティ２０に溶湯を充填した場合、１．７％の重量増のなり、この業界では驚異的な値である。

本発明は、ダイカスト製造を第１加圧手段のプランジャー加圧に引き続き、第２加圧手段によりランナーを加圧することができ、製品密度を向上できる方法と装置である。

１０……ダイカスト製造装置、１２……移動盤、１４……可動金型、１６……固定盤、１８……固定金型、２０……キャビティ、２２……押し出しピン、２４……給湯手段、２６……射出スリーブ、２８……プランジャー、３０……第１加圧手段、３２……ランナー、３４……分流子ランナー部、３６……立上りランナー部、３８……第２加圧手段、４０……アクチュエータ、４２……作動ピストン、
４４……オリフィス、４６……環状突起。

Claims (8)

1. 型締された金型に第１加圧手段により溶湯を射出した後、第２加圧手段によりキャビティに直結するランナーを通じて第２加圧を行うに際し、第２加圧手段の加圧経路にその内径を絞るオリフィスを設け、当該オリフィス部分でのメタルシールにより溶湯の逆流を防止しつつ第２加圧手段により加圧を成すことを特徴とするダイカスト方法。
2. 前記オリフィスはランナーにおけるキャビティに直結する立上りランナー部に対応する面に形成してメタルシールにより溶湯の逆流を防止したことを特徴とする請求項１に記載のダイカスト方法。
3. 前記オリフィスはランナーの分流子ランナー部と立上りランナー部の境界近傍に配置されて第１加圧手段の加圧終了とともに第２加圧手段の加圧を、メタルシールにより溶湯の逆流防止を図りつつ、行わせることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト方法。
4. ダイカスト金型に溶湯を射出する第１加圧手段と、
   キャビティに連通するランナーを加圧する作動ピストンを備えた第２加圧手段と、
   ランナーにおけるキャビティに直結する立上りランナー部に対応する面に形成され前記作動ピストンの通過経路において前記作動ピストンとの隙間でメタルシールをなすようにその内径を絞るオリフィスと、
   からなる射出部を設けたことを特徴とするダイカスト装置。
5. 前記オリフィスはランナーの分流子ランナー部と立上りランナー部との境界部近傍に形成してなることを特徴とする請求項４に記載のダイカスト装置。
6. 前記オリフィスは冷却手段を内蔵していることを特徴とする請求項４に記載のダイカスト装置。
7. 前記オリフィスは環状突起として形成してなることを特徴とする請求項４に記載のダイカスト装置。
8. 前記環状突起は角型、Ｖ字型、円弧型のいずれかによって形成されてなることを特徴とする請求項７に記載のダイカスト装置。

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