JP2008213009A - ダイカスト鋳造装置及びダイカスト鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶湯へのガスの巻き込みが発生しないように溶湯の鋳込み速度を制御しつつ、全体としては高速に鋳込むことを可能としたダイカスト鋳造装置を提供すること。
【解決手段】金型キャビテイＣを形成する固定金型１及び可動金型２と、固定金型１に形成された、サイドゲートＣ２を介して金型キャビテイＣに連通する鋳込通路穴５と、鋳込通路穴５に形成された溶湯送出開口５１を介して鋳込ストーク９を通じて下方から溶湯を供給充填する鋳込手段と、鋳込通路穴５内を摺動し、鋳込通路穴５の溶湯送出開口５１を塞ぐ、閉塞プランジャー６とを備えた横型のダイカスト鋳造装置であって、鋳込手段が、ガス加圧注湯鍋７、並びにガス加圧注湯鍋７へ加圧ガスを導入するためのガスシリンダー３２及びピストン３３を有した加圧ガス導入手段を備え、ピストン速度を制御することにより、溶湯の金型キャビテイＣ内への充填速度を制御するよう構成された装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、軽金属合金等の鋳造品を鋳造することができる、金型キャビテイ内へ鋳込通路穴を通じて溶湯を下方から供給充填するダイカスト鋳造装置、特にガス加圧注湯鍋を用いて金型キャビテイ内へ鋳込通路穴を通じて溶湯を下方から供給充填するダイカスト鋳造装置や、これを用いたダイカスト鋳造方法に関する。

従来より、アルミニウム合金製品等の鋳造品、特に強度を必要とされる部品等を鋳造する場合、溶湯鋳込み時におけるガスの巻き込みを防止することが困難なために、横鋳込みのダイカスト鋳造装置（横型ダイカスト鋳造装置）は使用できず、竪鋳込みのダイカスト鋳造装置（竪型ダイカスト鋳造装置）が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−１２５４０１号公報

これに対して、本発明者は、加圧ガス注湯鍋を有する鋳込手段を用いた横型ダイカスト鋳造装置及びかかる装置を用いた方法を提案している（特願２００６−２２１１９９号公報）。かかる装置及び方法は、他の方法に比べ品質の高い鋳造品を容易に製造することができるものの、加圧ガスの制御を圧力制御弁を用いて行っているため、その制御が困難であり、鋳込み速度を所望の速度に制御することができず、噴流の発生により、溶湯へのガスの巻き込みが問題になる場合があった。

本発明の課題は、溶湯へのガスの巻き込みが発生しないように溶湯の鋳込み速度を制御しつつ、全体としては高速に鋳込むことを可能にしたダイカスト鋳造装置、及びかかるダイカスト鋳造装置を用いたダイカスト鋳造方法を提供することにある。

高品質の鋳造品、特に薄肉で大型の鋳造品を鋳造するダイカスト鋳造装置を用いた鋳造においては、鋳込み段階での溶湯の冷却凝固を回避するため、溶湯を短時間で高速に金型キャビテイ内に充填する必要があるが、噴流の発生により、溶湯がガスを巻き込み、不良品が発生する場合があった。本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、溶湯の先湯が通過面積の狭い鋳込通路穴の入口の溶湯送出開口や、キャビテイ入口の流入ゲートを通過する時の通過速度が速すぎると、噴流となって、残存するガスを巻き込み、これが原因で不良品の発生が生じているとの知見を得た。

本発明者らは、従来の圧力制御弁を用いて、溶湯が鋳込通路穴入口の溶湯送出開口や流入ゲートを通過する時に、鋳込み速度を一時的に下げて鋳込みを行うことを試みたが、微妙な制御は極めて困難であり、また、全体の鋳込み速度が極端に遅くなる等の問題を生じていた。

本発明者らは、さらに鋭意研究した結果、ガスシリンダー及びピストンを備えた鋳込手段を用いてピストン速度を制御して鋳込み速度の調整を行うことにより、極めて正確に溶湯の鋳込み速度の制御を行うことができ、これにより、溶湯が鋳込通路穴入口の溶湯送出開口や流入ゲートを通過する時に、鋳込み速度を一時的に下げることによって、全体的な鋳込み速度を実質的に低下させることなく、ガスの巻き込みのない高品質の鋳造品を製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、（１）金型キャビテイを形成する固定金型及び可動金型と、該固定金型に形成された、サイドゲートを介して金型キャビテイに連通する鋳込通路穴と、該鋳込通路穴に形成された溶湯送出開口を介して鋳込ストークを通じて下方から溶湯を供給充填する鋳込手段と、前記鋳込通路穴内を摺動し、前記鋳込通路穴の溶湯送出開口を塞ぐ、閉塞プランジャーとを備えた横型のダイカスト鋳造装置であって、前記鋳込手段が、ガス加圧注湯鍋、並びに該ガス加圧注湯鍋へ加圧ガスを導入するためのガスシリンダー及びピストンを有した加圧ガス導入手段を備え、ピストン速度を制御することにより、溶湯の金型キャビテイ内への充填速度を制御するよう構成されたことを特徴とするダイカスト鋳造装置や、（２）加圧ガス導入手段が、さらに蓄圧タンクを有していることを特徴とする上記(１)に記載のダイカスト鋳造装置に関する。

また本発明は、（３）加圧ガス導入手段のピストンが、プログラム制御されたパルスモーターにより駆動されることを特徴とする上記(１)又は（２）に記載のダイカスト鋳造装置や、（４）閉塞された金型キャビテイ内の溶湯を加圧する加圧手段を備えていることを特徴とする上記(１)〜（３）のいずれかに記載のダイカスト鋳造装置や、（５）鋳込通路穴の先端部がテーパー状に拡大していることを特徴とする上記(１)〜（４）のいずれかに記載のダイカスト鋳造装置や、（６）ガス加圧注湯鍋の容量が、１回の鋳込みに必要な溶湯を収容可能な容量であることを特徴とする上記(１)〜（５）のいずれかに記載のダイカスト装置に関する。

さらに本発明は、（７）上記(１)〜（６）のいずれかに記載のダイカスト鋳造装置を用いた鋳造方法であって、溶湯の先湯が、溶湯送出開口を通過する時及び金型キャビテイ入口のサイドゲートを通過する時に、鋳込み速度を低下させるよう制御して溶湯を鋳込むことを特徴とするダイカスト鋳造方法や、（８）溶湯の先湯が金型キャビテイ入口のサイドゲートを通過する時に、鋳込み速度が最も低くなるよう制御して溶湯を鋳込むことを特徴とする上記(７)に記載のダイカスト鋳造方法や、（９）鋳込み終了時のガス注湯鍋内の圧力が１ｋｇ／ｃｍ^２以上になるよう制御して溶湯を鋳込むことを特徴とする上記(７)又は（８）に記載のダイカスト鋳造方法や、（１０）閉塞プランジャーを用いることなく、鋳込手段によって、溶湯を金型キャビテイ全体に充満させることを特徴とする上記(７)〜（９）のいずれかに記載のダイカスト鋳造方法に関する。

本発明のダイカスト鋳造装置及びダイカスト鋳造方法によれば、溶湯へのガスの巻き込みが発生しないように溶湯の鋳込み速度を制御しつつ、全体としては高速に鋳込むことができ、高品質の鋳造品を確実に鋳造することができる。

本発明のダイカスト鋳造装置としては、金型キャビテイを形成する固定金型及び可動金型と、該固定金型に形成された、サイドゲートを介して金型キャビテイに連通する鋳込通路穴と、該鋳込通路穴に形成された溶湯送出開口を介して鋳込ストークを通じて下方から溶湯を供給充填する鋳込手段と、前記鋳込通路穴内を摺動し、前記鋳込通路穴の溶湯送出開口を塞ぐ、閉塞プランジャーとを備えた横型のダイカスト鋳造装置であって、前記鋳込手段が、ガス加圧注湯鍋、並びに該ガス加圧注湯鍋へ加圧ガスを導入するためのガスシリンダー及びピストンを有した加圧ガス導入手段を備え、ピストン速度を制御することにより、溶湯の金型キャビテイ内への充填速度を制御するよう構成された装置であれば特に制限されるものではなく、本発明のダイカスト鋳造装置によれば、ガスシリンダー及びピストンを有した加圧ガス導入手段を用いて、加圧ガスを正確に制御して溶湯の鋳込み速度を制御し、通過面積の狭い鋳込通路穴入口の溶湯送出開口や溶湯流入ゲートを通過する時に一時的に溶湯速度を低下させて噴流の発生を防止すると共に、鋳込み速度を上げても問題のないところでは鋳込み速度を上げて、全体としては高速に鋳込むことができ、高品質の鋳造品をより確実に製造することができる。本発明のダイカスト鋳造装置は、鋳造品の形状等の点から狭い溶湯流入ゲートを通じて鋳造することが必要な場合に特に有用である。

本発明のダイカスト鋳造装置においては、上記のように、ガスシリンダー及びピストンを有した加圧ガス導入手段が用いられ、ピストン速度を制御することにより、溶湯の金型キャビテイ内への充填速度を制御できるよう構成されているが、前記ピストンは、プログラム制御されたパルスモーターにより駆動されることが好ましい。すなわち、パルスモーターにより駆動されるスクリュー軸によりピストンの進退を精度よく制御することができる。

また、本発明のダイカスト鋳造装置における加圧ガス導入手段は、さらに蓄圧タンク（アキュムレーター）を有していることが好ましい。これにより、瞬時に加圧充填を行うことが可能になり、上記ピストン機構と組み合わせることにより、より短時間に、且つ制御して溶湯を鋳込むことができ、薄肉鋳造に対応することができる。

鋳込手段としては、上記加圧ガス導入手段によりガスが導入されるガス加圧注湯鍋を備えた手段であり、かかるガス加圧注湯鍋は、装置本体に固定されたものであってもよいが、メンテナンス等の点から、装置本体に装脱着可能なものが好ましい。装脱着可能なガス加圧注湯鍋は、例えば、上方が開放されたガス加圧注湯鍋に蓋を設けて密閉構造とすることができ、装置本体に装着することにより密閉構造を形成することもできる。装置本体に装着することにより密閉構造を形成する構成としては、ガス加圧注湯鍋が鋳込ストークを備えている場合には、鋳込ストーク上端部を装置本体に密着させて密閉構造を形成することができ、具体的に、例えば、鋳込ストークの上面を固定金型の鋳込通路穴の下方に押し付けて密閉構造を形成することができる。装置本体が鋳込ストークを備えている場合には、ガス加圧注湯鍋の上端部を固定金型下面に密着させて密閉構造を形成することができ、また、固定金型の下部に設けられた取付板のシールパッキンに押し込んで密閉構造を形成することができる。このとき、ガス加圧注湯鍋の上部の幅を小さくして、固定金型に密封しやすい形状にすることが好ましい。

このように装置本体に装脱着可能なガス加圧注湯鍋を用いることにより、脱着した（取り外した）ガス加圧注湯鍋の上方（開放部）から溶湯を例えば給湯ラドルを用いて導入することができるので、非常に容易に溶湯の補充を行うことができる。また、ガス加圧注湯鍋を脱着して、装置本体の鋳込通路穴の清掃や潤滑のためのスプレー作業を行うことができるので非常にメンテナンスを行いやすい。

また、ガス加圧注湯鍋は、１回の鋳込みに必要な溶湯を収容可能な容量とすることにより、各鋳込み時の注湯鍋内の溶湯量が常に一定なので圧力補正を行う必要がなく、より精度よく溶湯の充填速度の制御を行うことができる。すなわち、複数回分の容量の場合には、各鋳込み時の液面レベルが異なり、圧力の微妙な調整を行う必要があるが、１回の鋳込みに必要な溶湯を収容可能な容量とすることにより、このような微妙な調整を行う必要がなく、本発明のように、特に微妙な調整を行う必要がある場合には有効である。

また、このようなガス加圧注湯鍋の小型化は、湯面を高くしてガス部の体積を小さくできるので、溶湯の供給量調整が容易にできると共にガス圧の高圧化を可能にして容易に金型キャビテイ内まで溶湯を充填することができ、また、金型キャビテイへの定量的な溶湯の供給や供給速度の高速化及びショットタイムラグの短縮化を可能とし、高品質な鋳造や薄肉で大型の鋳造品の鋳造が可能となる。さらに、このような注湯鍋を用いることにより、生産サイクルタイムが短くなるので、生産性も向上する。

かかるガス加圧注湯鍋は、注湯鍋加熱手段を備えていることが好ましく、これにより、凝固層の発生を抑制し、湯廻りが良好で鋳造製品の不良発生を極力抑制することが可能となる。

また、鋳込手段は、上記ガス加圧注湯鍋に加えて、金型キャビテイ内のガスを真空吸引して溶湯を吸引充填する真空吸引機構を有することが好ましい。これにより、金型キャビテイへの溶湯のより高速な充填を可能とすると共に、金型キャビテイ内のガスを排出しガスの巻込みを防止することができる。なお、この真空吸引は、金型キャビテイ内の溶湯が冷却凝固するまで継続することが好ましく、これにより、より確実に不良品の発生を防止することができる。

鋳込通路穴は、上方に位置する金型キャビテイにサイドゲートを介して連通するものであって、少なくとも固定金型に形成されたものであれば特に制限されるものではなく、好ましくは円形断面であって、例えば、固定金型に略水平にあけられた穴や、固定金型及び可動金型にあけられた穴を組み合わせることにより形成される略水平の穴や、固定金型及び可動金型の合わせ面部分に略垂直方向にあけられた穴を例示することができる。本発明のダイカスト鋳造装置においては、鋳込スリーブ（管）をなくして短い小径の鋳込通路穴としているので、溶湯の滞留時間も非常に短く、冷却による凝固層の発生もなく、流れ抵抗も小さくなるので、金型キャビテイまでの充填をよりスムーズかつ低圧で行うことができ、また、装置自体の製造や清掃等のメンテナンスも容易となる。かかる鋳込通路穴の径としては、例えば、５０ｍｍφ〜１５０ｍｍφ程度であり、８０ｍｍφ〜１２０ｍｍφであることが好ましく、また、長さとしては、例えば、１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度であり、１２０ｍｍ〜１６０ｍｍであることが好ましい。

また、鋳込通路穴の先端部は、先端に向かって漸次大きくなるようテーパー状に構成することが好ましく、これにより、ガスの排出を容易にすると共に、内壁に発生した凝固層が閉塞プランジャーによって押し込まれないようにすることができる。

上記鋳込手段及び鋳込通路穴の組み合わせにより、プランジャーを用いることなく、鋳込手段が溶湯を金型キャビテイ全体に充満させるよう構成することが可能となり、これにより、溶湯の冷却凝固を防止すると共に凝固層の混入を防止して、品質をより向上させることができる。

また、鋳込通路穴には、鋳込ストークとの連通部である溶湯送出開口が設けられており、水平な鋳込穴の場合には下部に設けられ、垂直な鋳込通路穴の場合には側部に設けられる。かかる溶湯送出開口の形状としては特に制限されないが、加工の容易さ等から、断面が隅角を丸めた四角形であることが好ましく、この場合、溶湯送出開口の一辺の長さはストークの内径よりも小さくすることが好ましい。

前記鋳込通路穴内を摺動し、鋳込通路穴の溶湯送出開口を塞ぐ、閉塞プランジャーは、主として、金型キャビテイに充填された溶湯の逆流を防止するために溶湯送出開口及び金型キャビテイ入口部のゲートを閉塞するための手段である。かかる閉塞プランジャーとしては、鋳込通路穴内を気密下に摺動しうるプランジャーチップ（プランジャーヘッド）と、前記プランジャーチップを進退させることができるプランジャーロッドを有するものを例示することができ、プランジャーロッドの往復動の駆動源としては、油圧シリンダやサーボモータを挙げることができる。かかる閉塞プランジャーは、鋳込通路穴が水平な穴の場合には、固定金型を貫通して設けられることが好ましい。また、垂直な穴の場合には、固定金型及び可動金型の下方に設けられていることが好ましく、装置本体と一体であってもよいが、注湯鍋と共に移動可能に構成されていることが好ましい。

また、プランジャーチップが鋳込穴の前進限に位置したときに、プランジャーチップ後端が溶湯送出開口まで進出し、溶湯送出開口を開放するよう構成することが好ましく、その場合、プランジャーチップの後方のプランジャーロッド挿通部内（例えば、油圧シリンダー及びプランジャーチップとの間）にガス室を形成することが好ましい。すなわち、先方に位置するプランジャーチップ及び後方に位置する油圧シリンダーとの間にガス室を形成し、かかるガス室にガス供給手段を用いてガスを送入し、プランジャーチップの後端を溶湯送出開口に到達させてガス室とストークを連結させ、ガス室からのガス圧により、鋳込ストーク内の溶湯を注湯鍋に落下させるようにする構成とすることができる。これにより、鋳込ストーク内に溶湯を残存させることなく、すべての溶湯を確実に溶湯鍋に導くことが可能となり、プランジャーチップ後退時の溶湯のさしこみや、鋳込ストーク内での凝固固着などのトラブルの発生を防止することができる。前記ガス室内のガス圧としては特に制限されないが、溶湯鋳込み圧力と同等であることが好ましく、かかるガス室へのガスの導入は、注湯鍋にガスを導入する加圧ガス導入手段を用いることができる。

また、本発明のダイカスト鋳造装置においては、閉塞された金型キャビテイ内の溶湯を加圧する加圧手段を備えていることが好ましい。すなわち、前記閉塞プランジャーと共に金型キャビテイ内の溶湯を加圧する加圧手段を備えていることが好ましい。かかる加圧手段としては、金型キャビテイを介して鋳込通路穴と離れた位置のキャビテイの湯溜り部の可動金型に摺動自在に配設された加圧ピンを例示することができる。加圧ピンは複数設けることが好ましく、また、その直径は、キャビテイの湯溜り部の深さの２／３〜１倍程度であることが好ましい。このように、離れた位置にある閉塞プランジャー及び複数の加圧ピンで溶湯を加圧することによって、キャビテイ内の溶湯への圧力伝達距離を短くすることにより、キャビテイ製品部に均一に圧力を伝えることができ、小さい加圧圧力で凝固時にひけ巣の発生しない鋳造品を鋳造することが可能になる。また、閉塞プランジャー及び加圧ピンを製品の形態に応じて適当な位置に配置することによって、キャビテイ製品部の溶湯の圧力伝達距離をさらに短くし、圧力伝達をより均一かつ充分なものにすることができ、これにより、小さな加圧圧力でひけ巣の発生を防止することができる。

また、本発明のダイカスト鋳造方法としては、上記本発明のダイカスト鋳造装置を用いた鋳造方法であって、溶湯の先湯が、溶湯送出開口を通過する時及び金型キャビテイ入口のサイドゲートを通過する時に、鋳込み速度を低下させるよう制御して溶湯を鋳込む方法であれば特に制限されるものではなく、溶湯の先湯が金型キャビテイ入口のサイドゲートを通過する時に、鋳込み速度が最も低くなるよう制御して溶湯を鋳込むことが好ましい。これにより、噴流の発生を防止して、溶湯へのガスの巻き込みを防止することができると共に、装置トラブルを回避することができる。なお、鋳込み速度が最も低くなるよう制御するとは、鋳込み開始時の圧力上昇時の鋳込み速度を除いて、それ以外の鋳込み全体の速度の中で最も低くなるように制御することをいう。

また、鋳込み終了時のガス注湯鍋内の圧力が１ｋｇ／ｃｍ^２以上になるよう制御して溶湯を鋳込むことが好ましく、このように制御可能なようにガスシリンダーの大きさを設計製作しておくことが好ましい。これにより、全体としての鋳込み時間を短縮することができると共に、完全充填を行い、高品質の鋳造品を製造することができる。

なお、ガス加圧注湯鍋が装脱着可能な場合、溶湯送出開口を閉塞プランジャーで閉塞した後、直ちに加圧ガス導入手段のピストンを後退させてガス加圧注湯鍋内のガス圧を引き下げ、鋳込ストーク内の溶湯を落下させると共に、装置本体から脱着して、次回に必要な溶湯を供給し、再び装置本体に装着して、次回の鋳造に備えることが好ましい。これにより、１つのガス加圧注湯鍋を用いて非常に効率的に連続鋳造ができる。

以下、アルミ合金の鋳造品を製造するダイカスト鋳造装置により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこの例示に限定されるものではない。

図１は本発明の一実施形態に係るダイカスト鋳造装置の鋳込み前の概略縦断面図であり、図２は図１に示されるダイカスト鋳造装置の鋳込み後の概略縦断面図であり、図３は図１に示すダイカスト鋳造装置の溶湯送出開口付近の溶湯の押し上げ状態を示す図であり、図４は図３に続く溶湯が鋳込通路穴をほぼ充満した状態を示す図であり、図５は図４に続く溶湯がキャビテイ入口のサイドゲートを通過する状態を示す図であり、図６は図５に続く閉塞プランジャーが前進して溶湯を加圧している状態を示す図であり、図７は本発明の好ましい鋳込み速度の状態を示す図である。また、図８（ａ）（ｂ）は、従来の鋳込み速度が制御されていない装置における図３及び図５と同時期の溶湯の状態を示す図である。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係るダイカスト鋳造装置は、鋳造装置の固定盤３に取り付けられた固定金型１と、横方向に移動して型閉型開を行うことができる可動盤４に、可動金型ホルダー１５を介して取り付けられた可動金型２と、固定金型１の下方に配置されたガス加圧注湯鍋７とを備えている。かかる固定金型１と可動金型２により、金型キャビテイＣが形成されるようになっている。

固定金型１には、固定金型１を貫通した略水平な鋳込通路穴５が穿設されており、かかる鋳込通路穴５の下部には、鋳込通路穴５及び鋳込ストーク９の径よりも小さな寸法の溶湯送出開口５１が形成され、かかる溶湯送出開口５１を介して、鋳込通路穴とその下方に延びる鋳込ストーク９とが連通している。

鋳込通路穴には、閉塞プランジャー用油圧シリンダー２５により駆動する閉塞プランジャー６が設けられており、鋳込手段によって、金型キャビテイＣ内に完全に溶湯Ｍを充填（充満）した後、閉塞プランジャー６を閉塞プランジャー用油圧シリンダー２５により前進させて溶湯送出開口５１を閉塞し、引き続いて前進させ、金型キャビテイＣ内の凝固収縮体積分の溶湯を鋳込通路穴５から加圧補給する。

ガス加圧注湯鍋７にガスを供給する加圧ガス導入手段は、注湯鍋ガス加圧用ガスシリンダー３２、及びかかるガスシリンダー３２内を進退するピストン３３を備えており、このピストン３３の進退は、加圧ガス用ガスシリンダー駆動用電動パルスモーターの駆動によるスクリュー軸３４の回転によって制御される。加圧ガス導入手段により、加圧ガスが加圧ガス通路８１から送入されると、ガス加圧注湯鍋７内の溶湯Ｍは、鋳込ストーク９内を押し上げられ、固定金型１の溶湯送出開口５１及び金型合せ面に形成されたサイドゲートＣ２を通じて金型キャビテイＣ内に充填される。溶湯鋳込み速度は、例えば、図７に示されるように制御するが、その詳細は後述する。

また、金型キャビテイＣの端部には、１又は２以上の小さな湯溜り部１４が形成されており、かかる湯溜り部１４には、油圧シリンダー１２により駆動する加圧ピン１１が導入され、金型キャビテイＣ内の溶湯を加圧する。すなわち、閉塞プランジャー６と共に、これら加圧ピン１１を押し出し、キャビテイＣの加圧ピン湯溜１４を介して金型キャビテイＣ内の溶湯を加圧するようになっている。かかる加圧ピン１１の外径は、キャビテイの湯溜り部１４の入口の直径よりもわずかに小さく構成されている。なお、これらの加圧ピン１１は、閉塞プランジャー６による加圧圧力の届きにくい端部や強度を必要とする部分の近くに設けることが望ましい。

次に、上記説明したダイカスト鋳造装置の動作及び鋳造方法について説明する。図１及び図２に示すように、別の位置において給湯が完了したガス加圧注湯鍋７が装置本体に装着・密閉されると、ガス加圧注湯鍋７内の溶湯湯面にかかるガス圧と、真空吸引機構によるガス排出口１３からの吸引とによって、ガス加圧注湯鍋７内の溶湯が、鋳込ストーク９、溶湯送出開口５１、鋳込通路穴５及びサイドゲートＣ２を通じて金型キャビテイＣ内へ充填される。

このとき、図７に示すように鋳込速度を制御して溶湯を金型キャビテイＣ内に充填する。ガス加圧注湯鍋７内への加圧ガスの導入をガスシリンダーによる加圧ガス導入手段を用いて行うことにより、図７に示すような鋳込み速度に正確に制御することができる。

すなわち、溶湯の鋳込み段階においては、溶湯Ｍが冷却凝固しない短時間内に金型キャビテイＣへの充填を完了する必要があるので、ガスシリンダー内のガス圧を調整しておいて、ガス加圧注湯鍋から溶湯Ｍの先端湯面Ｍａが溶湯送出開口５１に到達するまでは早く押し上げるが、湯先が溶湯送出開口５１を通り過ぎる時には、図８（ａ）に示すように、勢いよく充填するのではなく、図３に示すように、鋳込み速度を遅くし、溶湯が溶湯送出開口５１の周辺の底面から離れることないように充填して、ガスを巻き込まないようにする。また、湯先がサイドゲートＣ２を通過する時には、急速に充填すると、図８（ｂ）に示すように、溶湯Ｍが噴流２０となってキャビテイの各所に衝突してガス１８を巻き込むので、図５に示すように、溶湯がサイドゲートＣ２の周辺の底面から離れることがないようサイドゲートＣ２の出口周辺に溶湯が溜まるまでは低い速度に制御し、ガスを巻き込まないようにする。

上記のように、溶湯Ｍの先端湯面Ｍａが鋳込ストーク９内を上昇するとき、できるだけ速く押し込むが、溶湯送出開口５１の手前に到達したとき、先湯が慣性で飛び出すことがない程度まで減速し、溶湯送出開口５１の通過速度を遅くし、図３に示すように、溶湯下面が溶湯送出開口５１周辺の底面から浮き上がることがない速度で溶湯Ｍを通過させ、先湯が鋳込通路穴５に少し溜まった時、先湯がサイドゲートＣ２に飛び込まない範囲の速度まで徐々に速度を上げ、鋳込通路穴５を充満、先湯がサイドゲートＣ２を通過する時、再び速度を落とし、キャビテイＣを充填する時は、鋳込み速度を速くして、全体の充填時間を短く、充填を完了する。特に、薄肉鋳造の場合には、蓄圧タンクからガスを供給して高速で短時間内で充填する。この充填完了時、ガス加圧注湯鍋内のガス圧が１ｋｇ／ｃｍ^２以上の圧力となって溶湯Ｍを加圧していることが完全充填、ひけ巣発生防止の上で有効である。

金型キャビテイＣ内の溶湯の流れが充填完了で停止し、ガスシリンダー３２出口のガスの圧力が上昇すると、これを充填完了の信号として検知して、直ちに閉塞プランジャー６で溶湯送出開口５１を閉塞、鋳込通路穴５内の溶湯を加圧する。この時、閉塞プランジャーチップ６３の後端が、溶湯送出開口５１に達すると加圧ガスが鋳込ストーク９に流入し、鋳込ストーク内の溶湯はガス加圧注湯鍋内へ落下する。

閉塞プランジャー６で溶湯送出開口５１を閉塞した後、溶湯Ｍの凝固収縮が生起するため、閉塞プランジャー６及び加圧ピン１１を進出させ、凝固収縮体積に応じた補充を行うが、この時、溶湯と金型表面との接触は維持される。また、この際、図６に示すように、鋳込通路穴５はテーパー状に拡大されているので、内壁に発生した凝固層１９は閉塞プランジャー６で押し出されることなく、製品に混入せず、加圧力の低下もない。閉塞プランジャー６の進出による凝固収縮体積に応じた加圧補充は、金型キャビテイＣの反対側の端部までは圧力伝達が難しいので、端部周辺の加圧ピン１１を作動させて加圧することにより、全面的に凝固収縮によるひけ巣のない緻密な組織の製品を得ることができる。また、金型キャビテイＣ内の溶融金属の冷却凝固が完了した後、型開きを行い、可動金型２で持ち出された製品素材は各加圧ピン及び押出ピンによって押し出され、取り出すことができる。

また、本発明の他の実施形態に係るダイカスト鋳造装置として、図９に示される装置を挙げることができる。図９に示される装置においては、ガス加圧注湯鍋７の鍋蓋２６の上面は、傾斜した固定金型１の下面に対応して傾斜しており、かかる鍋蓋２６に設けられた鋳込ストーク９を鋳込ストーク挿入部に挿入して密閉固定するようになっている。また、閉塞プランジャー６は、固定金型１及び可動金型２の下方に設けられており、閉塞プランジャー用油圧シリンダー２５が移動テーブル３８に固定されている。この移動テーブル３８には、ガス加圧注湯鍋７を載置することができ、移動テーブル３８と共にガス加圧注湯鍋７が移動できるようになっている。この装置においても、図１に示す装置と同様に、図７に示すような鋳込速度で溶湯を充填することにより、ガスの巻き込みを防止して、高速に溶湯の充填を行うことができる。

本発明の一実施形態に係るダイカスト鋳造装置の鋳込み前の概略縦断面図である。 図１に示すダイカスト鋳造装置の鋳込み後の概略縦断面図である。 図１に示すダイカスト鋳造装置の溶湯送出開口付近の溶湯の押し上げ状態を示す図である。 図３に続き、溶湯が鋳込通路穴を充填している状態を示す図である。 図４に続き、溶湯がサイドゲートを通過している状態を示す図である。 図５に続き、閉塞プランジャーが前進し、溶湯を加圧している状態を示す図である。 本発明の好ましい鋳込み速度の状態を示す図である。 （ａ）（ｂ）は、従来の鋳込み速度が制御されていない装置における図３及び図５と同時期の溶湯の状態を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るダイカスト鋳造装置の鋳込み前の概略縦断面図である。

符号の説明

１ 固定金型
２ 可動金型
３ 固定盤
４ 可動盤
５ 鋳込通路穴
５１ 溶湯送出開口
６ 閉塞プランジャー
６３ プランジャーチップ
７ ガス加圧注湯鍋
８ パッキング
８１ ガス通路（加圧ガス通路）
８２ ガス通路（加圧ガス通路）
９ 鋳込ストーク
１１ 加圧ピン
１２ 加圧ピン用油圧シリンダー
１３ ガス排出口
１４ 加圧ピン湯溜
１５ 可動金型ホルダー
１６ 加圧板
１７ 押出板
１８ ガス
１９ 凝固層
２０ 噴流
２５ 閉塞プランジャー用油圧シリンダー
２６ 鍋蓋
２８ パッキング
３２ 注湯鍋ガス加圧用ガスシリンダー
３３ ピストン
３４ スクリュー軸
３６ 加圧ガス配管
３７ 加圧ガス切り替えバルブ
３８ 移動テーブル
Ｃ 金型キャビテイ
Ｃ２ サイドゲート
Ｍ 溶湯
Ｍａ 湯面

Claims (10)

1. 金型キャビテイを形成する固定金型及び可動金型と、該固定金型に形成された、サイドゲートを介して金型キャビテイに連通する鋳込通路穴と、該鋳込通路穴に形成された溶湯送出開口を介して鋳込ストークを通じて下方から溶湯を供給充填する鋳込手段と、前記鋳込通路穴内を摺動し、前記鋳込通路穴の溶湯送出開口を塞ぐ、閉塞プランジャーとを備えた横型のダイカスト鋳造装置であって、
   前記鋳込手段が、ガス加圧注湯鍋、並びに該ガス加圧注湯鍋へ加圧ガスを導入するためのガスシリンダー及びピストンを有した加圧ガス導入手段を備え、ピストン速度を制御することにより、溶湯の金型キャビテイ内への充填速度を制御するよう構成されたことを特徴とするダイカスト鋳造装置。
2. 加圧ガス導入手段が、さらに蓄圧タンクを有していることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト鋳造装置。
3. 加圧ガス導入手段のピストンが、プログラム制御されたパルスモーターにより駆動されることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイカスト鋳造装置。
4. 閉塞された金型キャビテイ内の溶湯を加圧する加圧手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のダイカスト鋳造装置。
5. 鋳込通路穴の先端部がテーパー状に拡大していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のダイカスト鋳造装置。
6. ガス加圧注湯鍋の容量が、１回の鋳込みに必要な溶湯を収容可能な容量であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のダイカスト装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のダイカスト鋳造装置を用いた鋳造方法であって、溶湯の先湯が、溶湯送出開口を通過する時及び金型キャビテイ入口のサイドゲートを通過する時に、鋳込み速度を低下させるよう制御して溶湯を鋳込むことを特徴とするダイカスト鋳造方法。
8. 溶湯の先湯が金型キャビテイ入口のサイドゲートを通過する時に、鋳込み速度が最も低くなるよう制御して溶湯を鋳込むことを特徴とする請求項７に記載のダイカスト鋳造方法。
9. 鋳込み終了時のガス注湯鍋内の圧力が１ｋｇ／ｃｍ^２以上になるよう制御して溶湯を鋳込むことを特徴とする請求項７又は８に記載のダイカスト鋳造方法。
10. 閉塞プランジャーを用いることなく、鋳込手段によって、溶湯を金型キャビテイ全体に充満させることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のダイカスト鋳造方法。

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