JPS63303671A

JPS63303671A - 鋳造方法およびその装置

Info

Publication number: JPS63303671A
Application number: JP5297487A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Arata; 吉明荒田; Kiyoshi Fujino; 清藤野; Toyoaki Ueno; 豊明上野; Motomu Uno; 羽野　求
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1986-03-10
Filing date: 1987-03-10
Publication date: 1988-12-12
Also published as: JPH0249821B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は溶解用容器内で溶解した溶融金属を鋳型に流し
込んで鋳造を行う鋳造方法およびその装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

鋳造装置例えば竪形ダイカストマシンの射出装置は、子
側円筒状に形成されて金型キャビティの下方に嵌着され
金型とともに開閉する固定スリーブと、型締された固定
スリーブの下端に着脱自在に接合される射出スリーブと
、この射出スリーブに上下動自在に嵌合されて油圧で上
下動する射出プランジャを有し射出スリーブとともに一
体となって直立、傾動ないしは直立のま＼水平移動する
射出シリンダとを備えている。このような射出装置にお
いて、固定スリーブから離脱して射出シリンダとともに
傾動等を行った射出スリーブへは、溶解炉内の溶湯が自
動給湯装置または手動のとシベによって供給され、注湯
を終わった射出スリーブは、射出シリンダとともに移動
して固定スリーブに接合されたのち、油圧で射出プラン
ジャを上昇させることにより、射出スリーブ内の溶湯が
固定スリーブを経て金型のキャビティ内へ射出される０また、ダイカストのみでなく、鋳型へ溶湯を流し込む通
常の鋳造方法においても、溶解炉内にビレットを入れて
これを溶解保持し、との溶湯を鋳型内へ注入している。

〔発明が解決しようとする問題点・〕

しかしながら、このような従来の鋳造方法においては、
大量のビレットを溶解炉内で大気に曝して溶解保持する
ために、溶解時に発生するガスや溶湯表面にできる酸化
物を巻き込んだシ、環境からの不純物が混入したシする
という問題があった。

また、自動給湯装置による注湯量のばらつきや注湯時に
おけるガスの巻込み等が発生し易く、鋳造品の品質を低
下させる原因となってい念。さらに大きな溶解炉と自動
給湯装置ならびに特殊な定量射出装置が必要となって設
備費や炉の保全費が嵩むばか夛でなく、装置の占有スペ
ースが増すという問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

このような問題点を解決するために本発明では、鋳造方
法として１回の鋳込量に相当するビレットを溶解用容器
に入れ、内部から溶融させて溶湯にしたのち、この溶湯
を鋳型に流し込んで鋳造を行うという方法をとシ、また
、鋳造装置として、金型とスリーブとを相対的移動によ
り着脱自在に設けてスリーブにプランジャを進退自在に
嵌合し、ビレット供給装置と加熱溶解装置とを設けた。

〔作用〕

１回の鋳込量に相当するビレットを例えばスリーブ等の
溶解用容器内に入れ、内部から加熱してこのビレットを
溶解したのち、容器または鋳現を移動させて両者を接合
し、溶湯を鋳型に流し込んで鋳造を行う。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る鋳造方法を説明するために示す本
発明に係る鋳造装置を適用した竪型ダイカストマシンの
縦断面図である。図において、ダイカストマシ／１は４
隅をタイロッド２で連結された上下一対の固定盤（上部
の固定盤は図示せず〕を備えておシ、タイロッド２には
、可動盤４が４隅を嵌合させて上下動自在に支持されて
いる。

固定盤３と可動盤４とには固定金型５と可動金型６とが
装着されてお夛、両会Ｍ７１５．６には、キャビティ７
が分割面８を境にして形成されている。

可動盤４には、上部固定盤に固定された型締シリンダの
ピストンロッド９が固定されておシ、油圧によってピス
トンロッドを進退させることにょシ金ｆｆ１５，６の型
締、型開が行われるように構成されている０１０は円筒
状に形成されて固定ａ１３に嵌着された固定スリーブで
あって、７ランク部を固定金ｆｆ１５に係入させてお）
、その内孔はキャビティ７に連通されている。

一方、固定盤３の下方に位置して固定盤側に固定された
クレーム１１上には、モータ１２と軸受１３とが並列し
て固定されておシ、軸受１３には、両端部にスリーブ台
１４がガイド１５を介して昇降自在に支持された回転台
１６が回動自在に支持されている。そして、モータ１２
のモータ軸に軸着されたピニオン１７と、回転台１６に
固定されたギア１８とが噛合っておプ、モータ１２を回
転させることによυ、回転台１６が１８００ずつ交互に
正逆方向に回動して両側のスリーブ台１４が、交互に固
定スリーブ１０の真下位置を占めるように構成されてい
る０さらに固定スリーブ１０の真下位置には、これと同
心状の射出シリンダ１９が固定盤３側のフレーム２０に
支持されて配設されておシ、その油圧で進退するピスト
ンロッドの作用端には、コ字状に形成されたカップリン
グ２１が固定されている。２２は円筒状に形成されて両
側の各スリーブ台１４の中心孔にそれぞれ嵌着された一
対の射出スリーブであって、固定スリーブ１０とはソ同
径の内孔を有しておシ、この内孔には、射出プランジャ
２３０頭部であるプランジャ２３０頭部であるプランジ
ャチップ２４が摺動自在に嵌合されている。射出プラン
ジャ２３下端の鍔部２３＆は、プランジャ２３が下降限
まで下降した状態で射出スリーブ２２が射出シリンダ１
９と同心位置へ周回してきたときに、カップリング２１
と係合するように構成されている。また、固定盤３の下
面には、シフトシリンダ２５が装着されていてそのピス
トンロッド２６の作用端にはシフタ２７が固定されてお
り、鍔部２３ｍがカップリング２１と係合したときにシ
ック２７の溝と前記スリーブ台」４とが係合してピスト
ンロッド２６の進退により射出スリーブ２２が昇降する
ように構成されている。射出スリーブ２２は図示の位置
が下降限位置であって、この状態から上昇することによ
り固定スリーブ１０と内孔を連通されて接合される。

このような射出スリーブ２２には、これが固定スリーブ
１０の真下位置から１８００周回した外部位置にあると
きに、例えば第２図（＆）　、　（ｂ）に概略正面図と
概略平面図とをそれぞれ示すようなビレット供給装置の
一例として示すやっとこ状に形成された開閉自在なビレ
ット挾み２８ｍにより１回の鋳込量に相当する大きさの
ビレット２８が供給される。ビレット２８が供給される
射出スリーブ２２の真上位置には、ビレット２８を内部
から加熱して溶融させる装置の一例として示す電源に接
続された電子銃２９が配設されておシ、電子ビーム３０
を発生させてビレット２８を比較的短時間で溶解するよ
うに構成されている。なお、本実施例においては電子ビ
ーム３０の走査径路と射出スリーブ２２の溶湯注入開口
部とが、真空チャンバ３１によって気密に覆われておシ
、例えば１０００Ｔｏｒｒの真空度下において電子ビー
ム３０の走査が行われるように構成されている。また、
電子銃２９の位置は、偏向レンズ等を用いれば必ずしも
射出スリーブ２２の真上位置でなくともよく、偏向範囲
内で自由に選定できる。

さらに射出スリーブ２２の外周には、上下一対のインダ
クションヒータまた線電気抵抗のヒータ３２．３３が装
着されてお〕、このうち上部のヒータ３２はビレット２
８が加熱溶融されたのち、その溶融状態で保持するよう
に高温に設定されているが、下部のヒータ３３およびプ
ランジャチップ２４は、ビレット２８の溶融温度よシも
低温に設定されている。すなわち射出開始位置にある被
射出物の下端部外面に接する部分の部材の温度であるプ
ランジャチップ２４の上面とビレット２８の下面とが接
する部分の外周部にある射出スリーブ２２の温度、およ
び、また社プランジャチップ２４の温度を、被射出物の
溶融温度よシも低く保ち得るようにしておく。こうする
ことにより、外部位置において電子ビーム３０でビレッ
ト２８を内部から溶融させ、電子銃２９を上昇させたの
ち、射出スリーブ２２を固定スリーブ１０の真下位置へ
移動させてヒータ３２，３３による加熱を続けると、ビ
レット２８は溶融して溶湯３４となっているが、このと
きヒータ３３とプランジャチップ２４とが低温であるこ
とにより、電子ビーム３０による内部からの溶融と相ま
って射出スリーブ２２の内壁下部とプランジャチップ２
４の上端面に接する箇所には、例えば０．１　＝　１　
ｍ　ｍ厚の有底円筒状の凝固層３５が形成される。この
凝固層３５の生成によって射出スリーブ２２とプランジ
ャチップとの間の狭いすき間へ溶湯３４が入シ込むこと
がない。

以上のように構成されたダイカストマシンによる鋳造方
法を説明する。外部位置にある射出スリーブ２２の内部
へ、１回の鋳込量に相当する大きさのビレット２８を、
例えばビレット挾み２８ａで供給してヒータ３２，３３
で外部から加熱するとともに、真空チャンバ３１内を例
えば１０００Ｔｏｒｒの真空度にし、溶融状態に合わせ
て自動的に出力を変更できる電子ビーム３０を電子銃２
９によって発生させ、ビレット２８を素早く溶解して射
出スリーブ２２内に保持する。この場合ビレット２８は
内部から溶融され、下部外周と底部とを薄く残して溶解
する。ないしは、ビレット２８の下部外周と底部もいっ
たん溶解されるが、その瞬間に電子ビーム３０の作用を
停止すれば、外周が溶融温度よシ低温であることにより
、溶湯３４の下部外周と底部には薄い凝固層３５が形成
される。

そこでヒータ３２，３３による加熱を続は九ま＼電子ビ
ーム３０の走査を停止したのち、モータ１２を正回転さ
せると、回転台１６が１８０°回転し射出スリーブ２２
が固定スリーブ１０の真下位置にきてプランジャ２３の
鍔部２３ｍがカップリング２１と係合するので、シフト
シリンダ１９のピストンロッド２６を油圧で上昇させる
と、シフタ２７と係合するスリーブ台１４がガイド１５
に沼って上昇し、射出スリーブ２２が固定スリーブ１０
に圧着、接合される。このときにはビレット２８は内部
から溶融されて溶湯３４となっているが、ビレット２８
を内部から溶融したこととヒータ３３お゛よびプランジ
ャチップ２４を低温に設定したことによプ、射出スリー
ブ２２の内壁下部とプランジャチップ２４の上瑞面とに
接する箇所には凝固層３５状のものが形成される◇一般
に射出スリーブ２２の内周径とプランジャチップ２４の
外周径との間には片側０．０５ｍｍ程度の差があるが、
凝固層３５が形成されていることにより、溶ｆＪｈ３４
がこのすき間から洩れることがない０そこで射出シリン
ダ１９のピストンロンドを前進させると、カップリング
２１と係合するプランジャ２３が上昇し、溶湯３４はプ
ランジャ２４で押上げられてキャビティＴ内へ射出され
る０キヤビテイＴ内の溶湯３４が固化するのを待って可
動金星６を開き、製品を取出す。またプランジャ２３と
射出スリーブ２２とは図示の位置へ下降させておくＯこのように一方の射出スリーブ２２内の溶湯３４を射出
している間、他方の射出スリーブが外側で停止している
ので、この射出スリーブ２２に次のビレット２８を供給
して電子ビーム３０による内部からの溶融とヒータ３２
．３３による加熱を行っておくと、一方の射出スリーブ
２２からの射出が終わつ九ときに他方の射出スリーブ２
２内に溶湯３４が準備されているので、回転台１６を逆
方向へ１８００回動させて直ちに次の射出を開始するこ
とができる。

ここで射出スリーブ２２内での電子ビーム３０によるビ
レット２８の溶解実験結果を下記の表に基づいて説明す
る０表において、ａｂ値とは第３図の説明図に示す電子ビー
ム３０基端、ビレット２８間の間隔ｔ１と、電子ビーム
３０基端、焦点２間の間隔ｔ！との比４１　／Ｌ雪を示
しており、本実験においてはａｂ７１′１．２とした。

なお、焦点Ｆの位置は電磁コイルの電流を変えて磁場を
変えることによって変化する。ま九、ビーム走査（Ｈ２
）は、電子ビーム３０を停止させた場合に０であシ、電
子ビーム３０を移動させたシ回動させたシすると〉０と
なる０そして、本実験では射出スリーブ２２内へビレッ
ト２８を入れてａｂ値が１．２程度の状態で固定し、加
速電圧および電子ビーム電流を変化させて電子ビーム３
０によりビレット２８が完全に溶融する時間を求めた。

また、電子ビーム３０は、０以上の周波数でビレット２
８の表面を走査させた。さらにこの実験では、溶湯３４
を金型５，６に注入することなく射出スリーブ２２内で
凝固させ酸化物やガス等の巻込みの有無を調査した。本
実験によりミ子ビーム３０でビレット２８を瞬時にない
しは実用上きわめて有用なように比較的に短時間で効率
よく溶解することが可能であ）、また、その凝固金属中
には酸化物やガス等の巻込みも認められず、高品質の溶
融ができたことがわかる。

第４図は本発明に係る鋳造方法を説明するために示す本
発明に係る鋳造装置を適用した隻型ダイカストマシンの
他の実施例の縦断面図である。本実施例においては、前
記実施例において固定であった金型装置と電子ビーム溶
解装置とを移動自在にし、移動自在であった射出装置を
固定とした。

すなわち、射出スリーブ２２はマシンベース４０に嵌着
されておシ、ダイカストマシン１の固定盤３は水平方向
に延設されて真空チャンバ３１はこの延設部に支持され
ている。そして、ダイカストマシン１と電子ビーム溶解
装置４１とは、固定盤３をマシンベース４０に沿って往
復動させることにより、射出スリーブ２２に選択的に対
応するように構成されている。その他の構成は第１図に
示すものと同じである。

このように構成されていることにより、図示の状態で電
子ビーム３０とヒータ３２，３３でビレット２８を溶解
したのち、固定盤３を移動させてダイカストマシン１の
固定スリーブ１０を射出スリーブ２２に対応させ、溶湯
の射出を行う。このとき真空チャンバ３１と電子ビーム
溶解装置４１とは鎖線位置へ移動する。電子ビーム３０
による溶解作用等は前記実施例と同じである。

なお、ビレット２８を内部から溶融する熱源としては、
電子ビーム３０に代えてレーザビーム等の高密度ビーム
を用いてもよい。

第５図および第６図は本発明の他の実施例を示し、第５
図は第１図に対応して示す本発明の鋳造装置を適用した
竪型ダイカストマシンの縦断面図、第６図は同じく射出
スリーブ斜視図である。図において、ビレット溶融装置
等の他は第１図に示すものと同構成であるからこれと同
符号を付してその説明を省略する。本実施例においては
、ビレット２８を内部から溶融する熱源として、前記実
施例における電子ビーム３０の代わシに、カーボン電極
や、セラミックで被覆した柱状ヒータ、あるいはプラズ
マ溶解治具等の昇降自在な溶解治具４２が設けられてい
る。そして、この溶解治具４２をビレット２８の細心部
へ徐々に下降させて所定時間停止させることＫよ）、ビ
レット２８の外周部と底部とを残して内部から溶融され
るように構成されている。射出スリーブ２２の外周に高
温の上部ヒータ３２と低温の下部ヒータ３３とが設けら
れていることは前記実施例と同じである。こうすること
により、外部位置において溶解治具４２によりビレット
２８を内部から溶融させ、溶解治具４２を上昇させたの
ち、射出スリーブ２２を固定スリーブ１０の真下位置へ
移動させてヒータ３２゜３３による加熱を続けると、ビ
レット２８は溶融して溶湯と表っているが、このときヒ
ータ３３とプランジャチップ２４とが低温であることＫ
よシ、溶解治具４２による内部からの溶融と相まって射
出スリーブ２２の内壁下部とプランジャチップ２４の上
端面に接する箇所には、有底円筒状の凝固層３５が形成
される。そして、この凝固層３５の生成によって射出ス
リーブ２２とプランジャチップ２４との間の狭いすき間
へ溶湯が入シ込むことがない。

なお、本実施例では、射出スリーブ２２へ直接ビレット
２８を供給して加熱溶融を開始する例を示したが、第５
図に示すように外部位置くある射出スリーブ２２の近傍
に昇降自在な加熱治Ａ４２と外部ヒータ４３とを備えた
ビレット予熱装置４４を設け、これで内部が溶融されか
つ外部が予熱されたビレットを射出スリーブ２２へ移動
させるようＫすれば、他方の射出スリーブ２２による射
出中にビレットの溶融が充分間に合い、射出サイクルを
短縮することができる。この場合の予熱装置４４は、ビ
レットを入れる予熱容器４５を設けてその外周にヒータ
４３を装着してもよいし、容器を設けずにビレットを直
接ヒータで加熱してもよい。また、射出位置で射出スリ
ーブ２２内の溶湯を射出状態直前まで内部加熱で溶融さ
せ続けておくようＫしてもよい。

なお、射出スリーブ内でのビレット２８の溶融に際して
は、射出スリーブ２２の開口部を蓋で閉塞すれば熱効率
がよく、射出スリーブ２２内を減圧すればさらに熱効率
がよい。また予熱部、溶解部、射出郡全体を真空発生室
内に入れ真空下で予熱溶解、射出することもできる。さ
らに実施例では本発明をダイカストマシンの回転台盤射
出装置によって行なう例と、射出装置に対して金型を移
動させる例とを示したが、射出スリーブを１対設けて射
出を終り九射出スリーブを射出位置の左右両側へ交互に
直線移動させビレット２８を溶解させるようにしてもよ
い。また、射出シリンダと射出スリーブおよび予熱装置
からなる射出装置全体を２組設けて上記のように回転移
動させたシ水平横移動させたシしてもよい。また本発明
は１個の射出スリーブを有する通常の射出装置によって
も行なうことができることは言うまでもないが、鋳込サ
イクルの短縮上、２個の射出スリーブ２２を設けた方が
効果的である。また、射出シリンダ１９自体を揺動させ
る形式の装置にすることもできる。

なお、固定スリーブ１０の上方１＆はキャビティ７直前
の内面には、キャビティＴ内に凝固層３５の一部が入ら
ないように１凝固層侵入防止用として内側に若干突出し
たリングを配置するか、あるいは凹状のリング溝を設け
ておくとよい。勿論、型締装置としては、竪型締のみで
はなく構盤締装置を用いることもできる。

なお、前記各実施例では本発明を竪型ダイカストマシン
に適用した例を示したが、横型の射出シリンダの注ｉ口
から溶湯を注入して射出を行なう横型ダイカストマシン
にも同様に本発明を適用することができる。また、ダイ
カストに限らず溶解用容器から鋳型へ溶湯を流し込む通
常の鋳造にも同様に本発明を適用することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明により明らかなように、本発明によれば、鋳
造方法として１回の鋳込量に相当するビレットを溶解用
容器に入れてビレットの内部から溶解し、この溶融金属
を鋳塵に流し込んで鋳造を行なうという方法をとシ、ま
た、鋳造装置の一例として金型とスリーブとを相対的移
動により着脱自在に設けてスリーブにプランジャを進退
自在に嵌合し、ビレット供給装置とビレット溶解用の熱
源とをスリーブに対して設けたことにより、金属の溶解
保持炉や自動給湯装置などを除くことができ、これらＫ
よる溶湯中への酸化物やガス等の巻込みがなくなるとと
もに１　ビレットの溶融によりこのような不純物の巻込
まれない溶湯を瞬時に造ることができるので、高品質の
鋳造製品、特にダイカスト製品を効率よく生産すること
ができる。

また溶解炉や自動給湯装置を必要とせず、設備費が大幅
に節減されるはかシでなく、ビレットの容積を一定にす
ることが容易であることによって毎回定量の溶湯を射出
することができ、鋳込製品の品質が向上かつ安定すると
ともに、生産性が向上しエネルギ効率も高くなる。さら
に重要なことは、ビレットを内部から溶融するものであ
るから、ダイカストの場合溶融温度よシも少し低温で外
部から加熱すれば、射出スリーブの内孔下部に凝固層が
形成されるので、溶湯が洩れることがなくてプランジャ
チップのかじシなどの不都合が生じることがなく、かつ
溶湯の節減が計れるとともに１製品の品質が安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明に係る鋳造方法を説明する
ために示す本発明に係る鋳造装置を示し、第１図はこれ
を適用した竪型ダイカストマシンの縦断面図、第２図（
−）　、　（ｂ）はそれぞれビレット供給装置の一例を
示す概略正面図と概略平面図、第３図は電子ビームの焦
点距離等の説明図、第４図および第５図はそれぞれ本発
明に係る鋳造方法を説明するために示す本発明に係る鋳
造装置を適用した竪型ダイカストマシンの他の実施例の
縦断面図第６図は第５図に示す実施例における射出スリ
ーブの斜視図である。１・・・・・・ダイカストマシン、　　５・・・・・・
固定金型、６・・・・・・可動金型、　　１９・・・・
・・射出シリンダ、２３・・・・・・プランジャ、　　
２８・・・・・・ビレット、　２８ａ・・・・・・ビレ
ット挾み、　　２９・・・・・・電子銃、　　３ｏ・・
則電子ビーム、　　３１・・・・・・真空チャンバ、　
　３４・・・・・・溶湯、　　４１・・・・・・電子ビ
ーム溶解装置、４２・・・・・・溶解治具、　　４３・
・・・・・ヒータ、　　４４・・・・・・予熱装置、　
　４５・・・・・・予熱容器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）１回の鋳込量に相当するビレットを溶解用容器に
入れてこのビレットを内部から溶融させて溶湯にしたの
ち、この溶湯を鋳型に流し込んで鋳造を行うことを特徴
とする鋳造方法。
（２）開閉自在な金型と、この金型との相対的移動によ
り金型に対し接合、非接合となる溶融金属保持用スリー
ブと、このスリーブに進退自在に嵌合される溶融金属押
出用プランジャと、前記スリーブにビレットを供給する
ビレット供給装置、およびビレット溶解用の熱源とを設
けたことを特徴とする鋳造装置。