JP2003062656A - ダイカスト方法及びダイカスト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低速充填を前提とした金型構成で、金型のキャ
ビティにランナ及びゲートを通じて溶湯を充填した後、
加圧手段により溶湯を加圧するものにおいて、キャビテ
ィに充填した溶湯への加圧効果の向上を図ること。 【解決手段】ダイカスト装置１において、溶湯を注入口
１５から射出スリーブ１３に注入し、射出プランジャ１
４を前進させて、固定入れ子９と可動入れ子１０との間
に形成されたキャビティ１１にランナ１６及びゲート１
７を介して溶湯を低速充填する。その後、可動ピン１８
の先端部をランナ１６内に突出させてランナ１６の流路
面積を縮小し、その後、加圧プランジャ２２の先端部を
キャビティ１１内に突出させてキャビティ１１内の溶湯
を加圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金型のキャビテ
ィに金属溶湯を充填して圧力を加えることにより鋳造す
るダイカスト方法及びダイカスト装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術として、金型のキャ
ビティにランナ及びゲートを通じて溶湯を充填した後、
ランナの溶湯を加圧手段により加圧することにより、キ
ャビティに充填された溶湯を加圧して製品密度を高める
ダイカスト方法がある。しかし、ランナの溶湯を単に加
圧しただけでは、溶湯がランナに逆流して溶湯の加圧効
果が充分に得られないという問題があった。

【０００３】そこで、特開平１０−１４６６６２号公報
には、加圧時の溶湯逆流に対処したダイカスト方法等が
提案されている。このダイカスト方法は、金型のキャビ
ティにランナ及びゲートを通じて溶湯を充填した後、ラ
ンナの溶湯を加圧機構により加圧する方法において、ラ
ンナのうち、加圧機構より上流側の部位に溶湯の逆流防
止用堰を形成し、加圧機構により溶湯への加圧を行う際
に、その堰により溶湯の上流側への逆流を防止しなが
ら、溶湯への加圧を行うようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来公
報のダイカスト方法は、ランナ下流端、即ちキャビティ
直前に流路面積を絞ったゲートを設け、そのゲートから
キャビティに高速で溶湯を充填する高速充填に適用され
たものであり、低速充填には適用できなかった。

【０００５】ここで、低速充填とは、流路面積の広いラ
ンナ及びゲートを通じてキャビティに低速高圧で溶湯を
充填するものである。高速充填では、絞られたゲートか
らキャビティに高速で溶湯が充填されることから、溶湯
への空気の巻き込みが生じ、製品に鋳巣を生じさせるお
それがある。このため、精密な製品を得るためには、流
路面積の大きいランナ及びゲートを通じてキャビティに
低速高圧で溶湯を充填することが望ましい。そして、低
速充填の場合にも、製品密度を高めるためには、充填後
の溶湯を加圧手段で加圧する必要がある。

【０００６】しかし、低速充填を採用した場合、ランナ
やゲートの流路面積が比較的大きいことから、加圧手段
により溶湯を加圧する際に、溶湯がランナの上流側へ逆
流し易く、せっかくの溶湯加圧効果が充分に得られなく
なるおそれがある。

【０００７】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、低速充填を前提とした金型構成
で、金型のキャビティにランナ及びゲートを通じて溶湯
を充填した後、加圧手段により溶湯を加圧するものにお
いて、キャビティに充填した溶湯への加圧効果の向上を
図ることを可能にしたダイカスト方法及びダイカスト装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、低速充填を前提とした金
型構成で、金型のキャビティにランナ及びゲートを通じ
て溶湯を充填する充填工程と、溶湯充填後にランナの流
路面積を縮小する縮小工程と、流路面積縮小後にキャビ
ティの充填溶湯を加圧する加圧工程とを備えたことを趣
旨とする。

【０００９】上記発明の構成によれば、充填工程におい
てキャビティに溶湯が充填され、縮小工程においてラン
ナの流路面積が縮小され、その後に加圧工程において充
填溶湯が加圧される。従って、充填溶湯の加圧時には、
ランナの流路面積が縮小された部位でキャビティからの
溶湯の逆流が規制される。ここで、低速充填を前提とし
た金型構成とは、高速充填を前提とした金型構成に比
べ、ランナやゲートの流路面積が比較的大きいものであ
り、低速でも多量の溶湯の移動を確保することのできる
構成である。

【００１０】上記目的を達成するために、請求項２に記
載の発明は、低速充填を前提とした構成を含む開閉可能
な金型と、金型に設けられたランナ、ゲート及びキャビ
ティと、ゲートを通じてキャビティに溶湯を充填するた
めにランナに溶湯を圧入する溶湯圧入手段と、キャビテ
ィに充填された溶湯を加圧するための加圧手段と、加圧
手段による加圧部位より上流のランナに設けられ、その
ランナの流路面積を縮小するための流路縮小手段とを備
え、溶湯圧入手段によりキャビティに溶湯を充填した
後、流路縮小手段によりランナの流路面積を縮小し、そ
の後に加圧手段によりキャビティに充填された溶湯を加
圧するように構成したことを趣旨とする。

【００１１】上記発明の構成によれば、型締めされた金
型のキャビティに対し、溶湯圧入手段によりランナ及び
ゲートを通じて溶湯が充填され、流路縮小手段によりラ
ンナの流路面積が縮小され、その後にキャビティに充填
された溶湯が加圧手段により加圧される。従って、充填
溶湯の加圧時には、ランナの流路面積が縮小された部位
でキャビティからの溶湯の逆流が規制される。

【００１２】上記目的を達成するために、請求項３に記
載の発明は、請求項２に記載の発明において、加圧手段
は、キャビティに対して先端部が出没可能に設けられた
加圧プランジャを含み、その加圧プランジャの先端部を
キャビティに突出させることにより、充填された溶湯を
加圧するものであることと、流路面積縮小手段は、ラン
ナに対して先端部が出没可能に設けられた可動ピンを含
み、その可動ピンの先端部をランナに突出させることに
より、ランナの流路面積を縮小させるものであることと
を備えたことを趣旨とする。

【００１３】上記発明の構成によれば、加圧手段及び流
路面積縮小手段の構成を特定することにより、請求項２
に記載の発明と同様の作用が得られる。ここで、加圧手
段は出没可能な加圧プランジャを含み、流路面積縮小手
段は出没可能な可動ピンを含むことから、両部材の動き
は単純で、両部材の駆動機構も比較的簡易な構成で済む
ことになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のダイカスト方法及
びダイカスト装置を具体化した一実施の形態を図面を参
照して詳細に説明する。図１〜図３には、ダイカスト装
置１の構造の断面図を示し、図４には、ダイカスト装置
１の主要部を拡大して示す。図１〜図３のダイカスト装
置１は、固定支持台２が固定金型３を支持する一方、可
動支持台４が可動金型５を締付板６，７，８を介して支
持している。固定支持台２は、所定の位置で固定されて
おり、可動支持台４は、図示しない金型移動装置により
図中左右方向に移動して可動金型５を固定金型３に当接
又は離間させるようになっている。固定金型３内には、
同金型３を構成する固定入れ子９が配置され、可動金型
５内には、同金型５を構成する可動入れ子１０が固定入
れ子９と対向するように配置されている。両入れ子９，
１０の間には、製品部を成形するためのキャビティ１１
が形成されている。また、両入れ子９，１０の間には、
キャビティ１１内に発生したガスを排出するためのガス
排出路１２と、キャビティ１１に連通するランナ１６及
びゲート１７が形成されている。

【００１５】固定支持台２、固定金型３及び固定入れ子
９の下部には、それらを貫通して円筒状の射出スリーブ
１３が組み付けられており、この射出スリーブ１３内に
は、射出プランジャ１４が摺動可能に組み込まれてい
る。射出プランジャ１４は、先端部に射出スリーブ１３
の内径と略同径をなすヘッド１４ａを備え、図示しない
油圧機構により射出スリーブ１３内をその軸方向に沿っ
て前進又は後退するようになっている。射出スリーブ１
３の上流側には、溶湯を注入するための注入口１５が形
成され、この注入口１５から射出スリーブ１３内にダイ
カスト用の材料（例えば、アルミニウム合金、マグネシ
ウム合金、亜鉛合金、合成樹脂等）の溶湯を図示しない
溶湯注入器で注入するようになっている。

【００１６】射出スリーブ１３の下流側は、ランナ１６
に連通しており、射出プランジャ１４の前進に伴い射出
スリーブ１３から射出される溶湯がランナ１６及びゲー
ト１７を介してキャビティ１１に圧入されるようになっ
ている。ここで、ランナ１６、ゲート１７は、溶湯を高
速充填する場合と比較して、流路面積が比較的大きく設
定されており、低速でも多量の溶湯の移動を確保するよ
うになっている。なお、本実施の形態では、図４に示す
ように、ランナ１６及びゲート１７の流路幅Ｃが略同一
寸法に設定されている。

【００１７】ランナ１６には、ゲート１７より上流側の
部位に可動ピン１８が出没可能に設けられている。この
可動ピン１８は、ランナ１６に対して直交する方向にお
いて可動金型５及び可動入れ子１０を貫通して往復動可
能に組み込まれている。この可動ピン１８の後端部は、
締付板６に固設されたシリンダ１９に収納されたピスト
ン２０に連結されている。シリンダ１９は、ピストン２
０により圧力室１９Ａと呼吸室１９Ｂとに区画される。
圧力室１９Ａと呼吸室１９Ｂには、圧力室１９Ａと呼吸
室１９Ｂに圧力差を生じさせてピストン２０を移動させ
るための切替弁２１が接続されている。従って、この切
替弁２１を開閉することにより、可動ピン１８が往復動
して、ランナ１６内に出没するようになっている。

【００１８】キャビティ１１には、加圧プランジャ２２
が出没可能に設けられている。この加圧プランジャ２２
は、キャビティ１１に対して直交する方向において固定
金型３及び固定入れ子９を貫通して往復動可能に組み込
まれている。この加圧プランジャ２２の後端部は、固定
金型３内に配設されたシリンダ２３に収納されたピスト
ン２４に連結されている。シリンダ２３は、ピストン２
４により圧力室２３Ａと呼吸室２３Ｂとに区画される。
圧力室２３Ａと呼吸室２３Ｂには、圧力室２３Ａと呼吸
室２３Ｂに圧力差を生じさせてピストン２４を移動させ
るための切替弁２５が接続されている。従って、この切
替弁２５を開閉することにより、加圧プランジャ２２が
往復動して、キャビティ１１内に出没するようになって
いる。

【００１９】なお、本実施の形態では、図４に示すよう
に、可動ピン１８の直径Ａは加圧プランジャ２２の直径
Ｂの約４分の３に設定されている。また、可動ピン１８
がランナ１６内に最も突出したときのランナ１６と可動
ピン１８との間隙Ｄは、ランナ１６の流路幅Ｃの約３分
の１の大きさに設計されている。

【００２０】次に、上記したダイカスト装置１を使用し
て行われるダイカスト方法について説明する。ダイカス
ト方法では、主として、溶湯注入工程、充填工程、縮小
工程、加圧工程、成形品取り出し工程が行われる。すな
わち、溶湯注入工程において、図１に示すように、固定
金型３に対して可動金型５を型締めした状態で、射出プ
ランジャ１４を最大まで後退させておく。この状態で、
金属溶湯を図示しない溶湯注入器にて注入口１５から射
出スリーブ１３内に注入する。

【００２１】そして、充填工程において、溶湯注入完了
後、直ちに射出プランジャ１４を射出スリーブ１３内を
ランナ１６に向かって前進させる。この射出プランジャ
１４の前進により、射出スリーブ１３内の溶湯がランナ
１６を経由してゲート１７からキャビティ１１内に充填
される。このとき、可動ピン１８及び加圧プランジャ２
２は後退位置にあってランナ１６及びキャビティ１１内
に突出していないので、溶湯がランナ１６及びキャビテ
ィ１１内をスムーズに流れる。ここで、従来の高速充填
では、通常、ランナ及びゲートを通じてキャビティに、
２ｍ／ｓの速度で溶湯を充填するが、引けや鋳巣のない
精密な製品を得るためには、通常より低速で溶湯をキャ
ビティ１１内に充填して、溶湯への空気の巻き込みを防
止することが望ましい。そこで、本実施の形態では、ラ
ンナ１６及びゲート１７を通じてキャビティ１１に、例
えば、０．５ｍ／ｓ以下の低速で溶湯を充填している。
よって、溶湯は、ランナ１６内を層流状態に流れ、ゲー
ト１７からキャビティ１１にゆっくりと充填され、空気
を巻き込まない。

【００２２】そして、縮小工程において、キャビティ１
１内への溶湯の充填直後に、切替弁２１を作動させてシ
リンダ１９の圧力室１９Ａを加圧して、可動ピン１８の
先端部を図１に示す位置から図２に示す位置まで突出さ
せて、ランナ１６の流路面積を縮小させる。このとき、
可動ピン１８の先端部は、ランナ１６内の溶湯を加圧す
る（以下、「スクイズ」という）。

【００２３】そして、加圧工程において、切替弁２５を
作動させてシリンダ２３の圧力室２３Ａを加圧して、加
圧プランジャ２２の先端部を図２に示す位置から図３に
示す位置まで突出させる。このとき、加圧プランジャ２
２の先端部は、キャビティ１１内の溶湯を加圧する（以
下、「スクイズ」という。）。この加圧により、溶湯の
凝固による体積減少分を補充し、ヒケ巣欠陥を防止する
と共に溶湯密度の向上が図られる。このとき、キャビテ
ィ１１内の圧力が上昇して、キャビティ１１内の溶湯が
ゲート１７を経由してランナ１６に逆流しようとする
が、可動ピン１８が突出してランナ１６の流路面積を縮
小させているため、ランナ１６の溶湯の凝固が早まり、
溶湯がランナ１６の可動ピン１８より上流側へ逆流する
ことがおさえられる。

【００２４】そして、成形品取り出し工程において、加
圧プランジャ２２がキャビティ１１内の溶湯を加圧して
から溶湯が凝固するまでの所定時間が経過した後、加圧
プランジャ２２を後退させて可動金型５を固定金型３か
ら引き離す方向に移動させて型開きし、凝固した製品を
取り出す。その後に、可動金型５を固定金型３側に移動
させ、型締めを行うとともに、射出プランジャ１４を図
１に示す位置に後退させる。これにより、一連のダイカ
スト方法の全工程が終了する。

【００２５】ここで、出願人は、上記ダイカスト方法に
よりスクイズした成形品の比重を実験的に測定した。こ
の実験では、０．５ｍ／ｓ以下の低速で溶湯をキャビテ
ィ１１に充填してスクイズしない成形品と、０．５ｍ／
ｓ以下の低速で溶湯をキャビティ１１に充填してスクイ
ズした成形品との比重を測定した。測定は、図５に示す
ように、１つの成形品２６について６つの測定部位（測
定部位Ｎｏ．１〜６）で比重を測定した。図５におい
て、測定部位Ｎｏ．１，２は、ランナ１６に対応し、測
定部位Ｎｏ．３〜６は、キャビティ１１に対応する。こ
の実験結果を図６に示す。

【００２６】スクイズなしの成形品では、図６に◇の折
線で示すように、測定部位Ｎｏ．１〜２の比重は上流側
から下流側へ向かって上昇し、測定部位Ｎｏ．３〜６の
比重は約２．６７程度で一定を示す。一方、スクイズあ
りの成形品では、図６に◆の折線で示すように、測定部
位Ｎｏ．１〜６の比重は約２．６８程度で一定を示す。
このグラフから明らかなように、スクイズありの測定結
果では、キャビティ１１に対応する測定部位Ｎｏ．３〜
６の比重がスクイズなしの測定結果に比べて約０．０１
大きくなっていることが分かる。このことから、引けや
鋳巣が成形製品で発生しにくくなることがわかる。ま
た、ランナ１６に対応する測定部位Ｎｏ．１〜２の比重
も、スクイズありの方が、スクイズなしの比重に比べて
格段に大きいことが分かる。

【００２７】従って、本実施の形態のダイカスト装置１
及びダイカスト方法によれば、可動ピン１８及び加圧プ
ランジャ２２を後退させた状態でランナ１６及びゲート
１７を介してキャビティ１１に溶湯を低速充填し、可動
ピン１８を突出させてランナ１６の流路面積を縮小させ
てから、キャビティ１１内の溶湯を加圧プランジャ２２
で加圧するので、キャビティ１１内の溶湯がランナ１６
に逆流せず、ピストン２２の加圧効果が向上し、引けや
鋳巣の少ない精密な製品を得ることができた。

【００２８】また、本実施の形態のダイカスト装置１及
びダイカスト方法によれば、溶湯がキャビティ１１に層
流状態で低速充填されて、充填時に空気を巻き込みにく
いので、引けや鋳巣の少ない精密な製品を得ることがで
きるようになった。

【００２９】また、本実施の形態のダイカスト装置１及
びダイカスト方法によれば、可動ピン１８と加圧プラン
ジャ２２がランナ１６とキャビティ１１のそれぞれに出
没してランナ１６の流路面積を縮小し、キャビティ１１
の溶湯を加圧するだけなので、可動ピン１８及び加圧プ
ランジャ２２の動作が単純となる。このため、可動ピン
１８及び加圧プランジャ２２の動作をシリンダ１９又は
シリンダ２２という比較的簡単な機構で実現することが
できる。そのため、可動ピン１８及び加圧プランジャ２
２を駆動させる機構をコンパクトにすることができ、従
来のダイカスト装置の大きさを殆ど変えることなく、可
動ピン１８や加圧プランジャ２２の駆動機構をダイカス
ト装置１に取り付けることができた。

【００３０】尚、この発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲
で以下のように実施することができる。

【００３１】（１）前記実施の形態では、可動ピン１８
及び加圧プランジャ２２を油圧により駆動させたが、空
気圧等によって駆動させるようにしてもよい。

【００３２】（２）前記実施の形態では、可動ピン１８
又は加圧プランジャ２２を、シリンダ２９及びピストン
２０、又は、シリンダ２３及びピストン２４により間接
的に前進又は後退させた。これに対し、可動ピン１８や
ピストン２２を直接的に前進又は後退させる駆動機構を
設けるようにしてもよい。

【００３３】（３）前記実施の形態では、可動ピン１８
と加圧プランジャ２２の寸法の関係や、ランナ１６の流
路面積と可動ピン１８が突出した部位の流路面積の関係
について説明したが、これらの関係は、前記実施の形態
に拘束されるものではなく、適宜変更可能である。

【００３４】（４）前記実施の形態では、可動ピン１８
及び加圧プランジャ２２を低速充填する場合に使用し
た。これに対し、通常速度で溶湯を充填する場合や高速
充填する場合に使用し、加圧プランジャ２２が溶湯を加
圧するときの逆流を防止するようにしてもよい。

【００３５】（５）前記実施の形態では、可動ピン１８
を突出させてランナ１６の流路面積を縮小した。それに
対し、ランナ１６の径を小さくしてランナ１６の流路面
積を縮小するようにしてもよい。

【００３６】（６）前記実施の形態では、加圧プランジ
ャ２２をキャビティ１１内に設けたた。それに対し、加
圧プランジャ２２を可動ピン１８とゲート１７との間に
設けるようにしてもよい。

【００３７】（７）前記実施の形態では、図２に示すよ
うに、加圧プランジャ２２の先端部がキャビティ１１の
表面に接するように加圧プランジャ２２を後退させた。
これに対し、図７に示すように、加圧プランジャ２２が
先端部を固定入れ子９側に没入した状態で後退するよう
にしてもよい。また、図８に示すように、加圧プランジ
ャ３１の先端部に加圧部材３２を取り付けるとともに、
加圧部材３２と略同径の凹み３３を加圧プランジャ３１
が摺動する孔とキャビティ１１の表面との間に形成し、
加圧プランジャ３１の加圧部材３２が固定入れ子９側に
没入した状態で後退するようにしても良い。これらの場
合、キャビティ１１に充填された溶湯がキャビティ１１
の表面から加圧プランジャ２２が摺動する孔又は凹み３
３に入り込み、加圧プランジャ２２が突出するときに入
り込んだ溶湯をキャビティ１１内に押し込むことで、入
り込んだ溶湯分の圧力がキャビティ１１内の溶湯を加圧
し、製品比重を更に上昇させることができる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明の構成によれば、
ランナの流路面積が縮小された部位で溶湯の逆流を規制
するので、加圧工程における加圧効果を向上させること
ができ、引けや鋳巣のない精密な製品を得ることができ
る。

【００３９】請求項２に記載の発明の構成によれば、ラ
ンナの流路面積が縮小された部位で溶湯の逆流を規制す
るので、加圧手段による加圧効果を向上させることがで
き、引けや鋳巣のない精密な製品を得ることができる。

【００４０】請求項３に記載の発明の構成によれば、請
求項２に記載の発明の効果に加え、可動ピンや加圧プラ
ンジャの駆動機構をコンパクトして、ダイカスト装置の
大きさを殆ど変えることなく可動ピンや加圧プランジャ
を設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態に係り、溶湯充填前のダイカスト
装置を示す断面図である。

【図２】同じく、溶湯充填後の縮小工程を示すダイカス
ト装置の断面図である。

【図３】同じく、加圧工程のダイカスト装置を示す断面
図である。

【図４】同じく、ダイカスト装置の主要部を拡大して示
す断面図である。

【図５】同じく、比重測定部位を示す成形品の平面図で
ある。

【図６】同じく、比重の測定結果を示すグラフである。

【図７】別の実施の形態のキャビティの一部を示す断面
図である。

【図８】別の実施の形態のキャビティの一部を拡大して
示す断面図である。

【符号の説明】

１ ダイカスト装置 ９ 固定金型 １０ 可動金型 １１ キャビティ １３ 射出スリーブ １４ 射出プランジャ １６ ランナ １７ ゲート １８ 可動ピン １９ シリンダ ２０ ピストン ２１ 切替弁 ２２ 加圧プランジャ ２３ シリンダ ２４ ピストン ２５ 切替弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低速充填を前提とした金型構成で、金型
   のキャビティにランナ及びゲートを通じて溶湯を充填す
   る充填工程と、 溶湯充填後に前記ランナの流路面積を縮小する縮小工程
   と、 流路面積縮小後に前記キャビティの充填溶湯を加圧する
   加圧工程とを備えたことを特徴とするダイカスト方法。
2. 【請求項２】 低速充填を前提とした構成を含む開閉可
   能な金型と、 前記金型に設けられたランナ、ゲート及びキャビティ
   と、 前記ゲートを通じて前記キャビティに溶湯を充填するた
   めに前記ランナに溶湯を圧入する溶湯圧入手段と、 前記キャビティに充填された溶湯を加圧するための加圧
   手段と、 前記加圧手段による加圧部位より上流のランナに設けら
   れ、そのランナの流路面積を縮小するための流路縮小手
   段とを備え、前記溶湯圧入手段により前記キャビティに
   溶湯を充填した後、前記流路縮小手段により前記ランナ
   の流路面積を縮小し、その後に前記加圧手段により前記
   キャビティに充填された溶湯を加圧するように動作させ
   ることを特徴とするダイカスト装置。
3. 【請求項３】 前記加圧手段は、前記キャビティに対し
   て先端部が出没可能に設けられた加圧プランジャを含
   み、その加圧プランジャの先端部を前記キャビティに突
   出させることにより、前記充填された溶湯を加圧するも
   のであることと、 前記流路面積縮小手段は、前記ランナに対して先端部が
   出没可能に設けられた可動ピンを含み、その可動ピンの
   先端部を前記ランナに突出させることにより、前記ラン
   ナの流路面積を縮小させるものであることとを備えたこ
   とを特徴とする請求項２に記載のダイカスト装置。