説明

酸化物混入量が少ない鋳造品の製造方法

【目的】 アルミニウム合金あるいはマグネシウム合金などの高圧鋳造時に製品内部へ酸化物混入量が少ない鋳造品の製造方法を提供する。
【構成】 竪型射出スリーブ内に上下動可能な溶湯緩衝板を設けて射出スリーブ間に適宜な環状隙間を設けるとともに、射出スリーブの適宜な高さに溶湯緩衝板を保持する。とりべより一旦溶湯緩衝板に向って注湯し、溶面の上昇に伴って溶湯緩衝板を上昇させ、注湯完了時に溶湯緩衝板を半回転させるか、射出スリーブ壁面に当接させながら上方へ引上げるとともに、途中溶湯緩衝板を加振して酸化物中に混入した溶湯を射出スリーブに戻す。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物の混入が少なく機械的性質に優れた鋳造製品を得るための酸化物混入量が少ない鋳造品の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は従来のビスケットの正面図である。ダイカストマシンなどの射出成形装置は、固定盤に装着された固定金型と、可動盤に装着された可動金型とを備えており、型締されたこれら両金型の接合部にはキャビティが形成されている。また、固定金型のスリーブ孔には、キャビティとの間をゲートで連通された固定スリーブが嵌着されており、この固定スリーブには、固定盤側に支持された射出シリンダの射出スリーブが着脱自在に接合されている。このように構成されていることにより、射出スリーブに溶湯を供給して固定スリーブに接合し、射出シリンダ内に設けたプランジャチップを油圧などで前進させて射出シリンダ内の溶湯を押すと、溶湯は固定スリーブとゲートとを経てキャビティ内へ射出される。
【0003】キャビティ内の溶湯が固化することにより製品となるので、型開して製品を取出すが、このとき、射出スリーブ内とゲート内とには、鋳造余剰材が製品と切離されて残される。すなわち、溶湯が固化することにより、金型キャビティ内には、一般にビスケットと呼ばれる大径薄型円柱状の溶湯固化物が残り、またゲート内にも溶湯固化物と一体でその中心部から突出する小径円柱状の溶湯固化物が残る(なお、このあとスリーブ内の溶湯固化物とゲート内の溶湯固化物とからなる鋳造余剰材全体をビスケットという。また、スリーブ内の溶湯固化物を大径部材72と呼び、ゲート内の溶湯固化物を小径部材73という)。そして鋳造に際しては、溶湯の酸化物などの非金属介在物がキャビティ内に侵入すると、製品の品質が低下するので、一般にゲート内には図8に符号74で示す金網が1ショットごとに装填されることがある。そして、この金網は小径部材内に埋設状態で残される。このようにしてできた鋳造製品からビスケット71を切離す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来のようにゲート内に金網を下方より装填した後、射出スリーブ内に注湯したアルミニウム合金をプランジャチップによって押上げて金型キャビティ内に充填すると、溶湯表面の酸化物や非金属介在物は金網74によって製品内部への混入の一部は妨げられるが、残りの酸化物や非金属介在物は金網74によって細かく破砕されて溶湯とともにキャビティへ充填される。このため良好な機械的性質が得られていた。しかし、従来のビスケット1は上記のように大径部材72と小径部材73で一体形成されており、ゲート内固化物である小径部材73には金網74が埋設されたままになっていることにより、このまま回収して再使用することができないので材料の歩留りが悪いといった問題があった。
【0005】本発明は、上記従来の問題点に着目し、アルミニウム合金あるいはマグネシウム合金などの高圧鋳造時に製品内部へ酸化物混入量が少ない鋳造品の製造方法を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決するために、本発明に係る第1の発明では、竪型射出スリーブ間で環状の隙間を有する溶湯緩衝板を前記射出スリーブと同軸方向に上下動する移動軸の先端部に固着した酸化物除去装置を用い、前記射出スリーブ内の適宜な高さに位置した状態で射出スリーブの上方より溶湯緩衝板に向けて注湯した後前記環状の隙間より流下させるとともに、溶湯の湯面上昇速度に併せて前記溶湯緩衝板を上昇させ、注湯完了時に前記溶湯緩衝板を湯面と交差するように位置させて湯面より露出した部分に酸化物を捕捉すると同時に、前記溶湯緩衝板を半回転させつつ湯面に浸漬して酸化物を捕捉していない部分と入れ替え、その後上方へ引上げることにより前記溶湯緩衝板上に捕捉した酸化物を前記溶湯緩衝板と一体的に取出すようにした。
【0007】また第2の発明では、注湯完了時に湯面と交差するように位置させた溶湯緩衝板を射出スリーブ壁面側に平行移動させ、その後前記溶湯緩衝板を射出スリーブ壁面に沿って上方へ引上げることにより前記溶湯緩衝板上に捕捉した酸化物を前記溶湯緩衝板と一体的に取出すようにした。さらに第3の発明では、注湯完了時に溶湯緩衝板を湯面と交差するように位置させ、酸化物を捕捉したまま上方へ引上げる際に前記溶湯緩衝板を横方向へ加振して酸化物間に混入した溶湯のみを射出スリーブ内に戻すようにした。
【0008】
【作用】射出スリーブ内に挿入した溶湯緩衝板間とで適宜な環状の隙間を設けるとともに、所定の高さに位置させておく。ついで、とりべから射出スリーブへ所望量のアルミニウム合金溶湯を注湯すると、溶湯は一旦落差の小さい溶湯緩衝板上へ落下した後、環状の隙間を通って射出スリーブ内壁面上を整流となって流下し射出スリーブ内へ貯留される。このため、射出スリーブ内へ注湯された溶湯は乱流を伴う飛散が防止され、射出スリーブ内で溶湯金属が新たに酸化されることが少なくなる。注湯完了時に前記溶湯緩衝板を湯面と交差するように位置させた状態で溶湯緩衝板を半回転させるか、または溶湯緩衝板を射出スリーブ壁面に沿って平行移動することにより溶湯緩衝板上に酸化物を捕捉し、さらに上方へ引上げる際に溶湯緩衝板を横または縦方向へ加振して酸化物間に混入した溶湯のみを射出スリーブ内に戻すようにする。このため酸化物除去が簡単でかつ酸化物混入量が少ない鋳造品が得られる。注湯完了前に溶湯上面を溶湯緩衝板上面より上方に位置させることによって、発生した酸化物を溶湯緩衝板上面に付着させ、溶湯緩衝板と一緒に取出す。
【0009】
【実施例】以下に、本発明に係る酸化物混入量が少ない鋳造品の製造方法の具体的実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【0010】図1ないし図6は本発明の実施例に係る射出スリーブへ注湯時に混入した酸化物の除去方法を説明する図、図7および図8は本発明のその他の実施例を説明する図、図9は溶湯緩衝板に捕捉された酸化物中に混入した溶湯の加振除去方法を説明する図、図10は溶湯緩衝板に捕捉された酸化物の除去方法を示す図、図11は溶湯緩衝板と射出スリーブの寸法比を示す図、図12は竪鋳込型ダイカストマシンの正面図、図13は竪型射出装置の縦断面図である。
【0011】図12および図13において、床面下には平面視長方形状のピット1が設けられており、このピット1の両端には、鋼板や形鋼などにより枠組形状された一対のマシンベース2が床面上に延びて立設されており、これらのマシンベース2の一方の端部には、ほぼ正方形状に形成された固定プラテン3が載置されてその脚部3aをボルト締めによって固定されている。
【0012】また、マシンベース2の他端部には、エンドプラテン4が移動調節自在に立設されて固定されており、固定プラテン3とエンドプラテン4とは、4個のタイロッド5で4隅を連結されて移動調節後、ナット6で固定されている。7はタイロッド5に4隅の孔を嵌合されて固定プラテン3に対する遠近方向へ進退自在に形成された可動プラテンであって、型締シリンダ8のピストンロッド9との間をトッグル機構10を介して連結されており、油圧でピストンロッド9を進退させることにより、固定プラテン3に対して進退するように構成されている。
【0013】固定プラテン3と可動プラテン7には、キャビティ11a、12aとビスケット部15を有する固定金型11と可動金型12とがそれぞれ装着されており、型締シリンダ8に駆動されて可動プラテン7が型開状態から前進することにより図1に示すように型締が行われる。
【0014】次に、前記ピット1内に配設された竪鋳込型の射出装置13について説明する。符号20はピット1の底面に固設された受座18にピン19を介して回動自在に枢支された射出シリンダであって、下段側から順次射出シリンダ20、ドッキングフレーム22、射出スリーブ24が段設された構成となっている。射出シリンダ20内にはピストン26が設置され、該ピストン26には上方に向って延びるロッド28が連結されている。ドッキングフレーム22には上下方向に延びるシリンダ孔30が設けられており、該シリンダ孔30内にはドッキングラム32が挿入され、該ドッキングラム32の下端は射出シリンダ20の上面に形成されたフランジ34に固着されている。
【0015】射出スリーブ24は連結部材36を介してドッキングフレーム22の上側に連結されており、その上端はビスケット部15の下端に挿入可能とされている。射出スリーブ24内にはプランジャチップ38が摺動自在に設置されており、該プランジャチップ38を保持するプランジャ40は、その下端がカップリング42を介して前記ロッド28の上端に連結されている。ピット1の側面壁には傾転シリンダ44が受座46およびピン48を介して傾動自在に枢支されており、該傾転シリンダ44のピストン50に連結されているロッド52は、その先端が継手54およびピン56を介して射出シリンダ20のフランジ34の側面に枢着されている。
【0016】符号60は酸化物除去装置であり、溶湯緩衝板62、移動軸64から構成されている。溶湯緩衝板62はとりべ66から注湯される溶湯68にひねりなどの乱流を発生することなく整流となって射出スリーブ24の内壁面を流下するようにするものである。溶湯緩衝板62の中心部と直交方向に移動軸64の先端部が固着され、また移動軸64の他端部は例えば図示しないロボットなどに把持した状態で射出スリーブ24の軸芯方向に上下移動可能な構成となっている。図11より溶湯緩衝板62の投影面積A1 が射出スリーブ24の断面積A2 の60〜95%、望ましくは75〜90%となるような径を有する平板を用いている。
【0017】溶湯緩衝板62の投影面積A1 が射出スリーブ24の断面積A2 の60%以下では、射出スリーブ24へ注湯された溶湯68が一旦溶湯緩衝板62に当った後射出スリーブ24の内壁面を添うことなく落下するため、溶湯68の金属が乱流を伴って飛散し、溶湯68の金属を酸化することになる。また、溶湯緩衝板62の投影面積A1 が射出スリーブ24の断面積A2 の95%以上では環状の隙間69を通って流下する溶湯68と射出スリーブ24内に滞留する空気との置換が行われにくく、とりべ66から射出スリーブ24への注湯速度が非常に遅くなる。
【0018】また、図1に示す如く溶湯緩衝板62はとりべ66より注がれる溶湯68を一旦受けるためのものであり、その設定位置H2 が射出スリーブ24の高さH1 の1/5未満ではとりべ66の注湯位置から溶湯緩衝板62までの溶湯68の落差が大きいために注湯した溶湯68中に多くの気泡が発生し、このために酸化物70の巻き込みが多くなる。また、溶湯緩衝板62の高さH2 が射出スリーブ24の高さH1 の4/5を超えた場合、とりべ66の注湯位置から溶湯緩衝板62までの溶湯68の落差が小さいために注湯した溶湯68中に気泡の発生は少ないものの、溶湯緩衝板62と射出スリーブ24上端面までの高さが小さく溶湯68を溢流しないように注湯するのが難しい。このため、射出スリーブ24への溶湯68の注湯前に溶湯緩衝板62の高さH2 を射出スリーブ24の高さH1 の1/5〜4/5望ましくは2/5〜3/5になるように位置するのがよい。
【0019】また、酸化物除去装置60の材質はアルミニウム合金やマグネシウム合金の溶湯に対して溶損しない例えば金属、非金属、あるいはその複合材が用いられる。なお、符号58は固定スリーブ、65は金型スリーブ、66はとりべ、67はゲート部、69は溶湯緩衝板62と射出スリーブ24間に設けられた環状の隙間を示す。
【0020】以上のように構成された竪型射出装置の動作を説明する。まず、型締シリンダ8によって可動プラテン7を前進させて金型11、12を型締した後、図2に示すように傾転シリンダ44のロッド52を前進させて鎖線位置へ傾動させ、射出スリーブ24へ図示しない潤滑剤噴霧装置から潤滑剤を噴霧供給する。次いで、図示しないロボットなどの把持装置で酸化物除去装置60の移動軸64を射出スリーブ24と同軸上に位置するように把持した状態で射出スリーブ24の軸方向に溶湯緩衝板62を下降させ、溶湯緩衝板62と射出スリーブ24間に均一な環状の隙間69を有するように位置させるとともに、図1に示すように射出スリーブ24内での溶湯緩衝板62の高さH2 を射出スリーブ24の高さH1 の例えば2/5になるように位置させる。
【0021】次いで、とりべ66によって図示しない溶湯保持炉から例えばアルミニウム合金溶湯68を汲上げた後射出スリーブ24上で傾転しながら一旦溶湯68を落差の小さい溶湯緩衝板62上へ静かに注湯を開始すると、溶湯68は環状の隙間69から射出スリーブ24の内壁面上を整流となって流下し空気と置換されつつ少しづつ射出スリーブ24内へ貯留される(図1)。溶湯68が環状の隙間69から射出スリーブ24の内へ流下する際には、溶湯68の渦流をできる限り緩慢にし、空気の巻込みを防止し、かつ溶湯68中への酸化物70の巻き込みも少なくする。
【0022】引続き射出スリーブ24内へ溶湯緩衝板62を介して溶湯68を注湯すると、溶湯68の湯面は少しづつ漸増するとともに、射出スリーブ24内の残留空気も溶湯68と置換されつつ環状の隙間69から排出される(図2)。射出スリーブ24内へ貯留された溶湯68の湯面が溶湯緩衝板62へ漸近するに連れて溶湯緩衝板62が溶湯68の湯面より絶えず上方に位置するように注意しながら溶湯緩衝板62を上昇させる。射出スリーブ24への注湯完了直前に、溶湯緩衝板62の上昇を中止し、溶湯68の湯面を溶湯緩衝板62の上面より若干上方へ位置させる(図3)。
【0023】注湯が完了するととりべ66は溶湯保持炉へアルミニウム合金溶湯68の汲上げに向う。一方、注湯完了時には図4に示すように溶湯緩衝板62と湯面80を交差方向に位置させ、溶湯緩衝板62の左側半分62aは湯面80より露出するとともに、溶湯68の湯面80上に浮遊した酸化物70が前記溶湯緩衝板62a上に捕捉された状態を示している。なお、この時前記溶湯緩衝板62b側は溶湯68中に浸漬したままの状態であり、右側半分の前記溶湯緩衝板62b側上には酸化物70が湯面80上に浮遊したままであり未捕捉である。
【0024】前記した移動軸64を射出スリーブ24と同軸上に位置させたままの状態から溶湯緩衝板62を半回転(約180度回転)しつつ、この溶湯緩衝板62の回転によって溶湯緩衝板62a側に捕捉された酸化物70が溶湯68中に浸漬されないように移動軸64を少し上方へ移動させて溶湯緩衝板62が半回転した折に溶湯緩衝板62aは湯面80上に露出させることが望ましい。
【0025】前述した溶湯緩衝板62を半回転させつつ上方へも移動したことによりこの溶湯緩衝板62b側は湯面80上に露出し、溶湯68に浸漬した状態から露出状態に移行する過程で溶湯緩衝板62b側へも湯面80上に酸化物70が捕捉されて、溶湯緩衝板62が湯面80上に露出した時酸化物70は前記溶湯緩衝板62全体に捕捉されることになる(図5)。
【0026】この後、溶湯緩衝板62の上面に酸化物70を捕捉した状態で射出スリーブ24から引上げ、このまま適宜な位置へ後退させる(図6)。
【0027】図7および図8は前述した方法と同様に、注湯完了時に溶湯緩衝板62と湯面80とを交差方向に位置させ、溶湯緩衝板62の左側半分62aは湯面80より露出するとともに、右側半分62bは溶湯68中に浸漬した状態となっている。
【0028】この状態から移動軸64を射出スリーブ24と同軸上に保持しつつ溶湯緩衝板62を射出スリーブ24の側壁面24aに当接させる(図7)。
【0029】当接後は移動軸64を上方へ引上げると溶湯緩衝板62上には全体にわたり湯面80上に浮遊した酸化物70が捕捉されるのである(図8)。
【0030】酸化物70を捕捉した溶湯緩衝板62を射出スリーブ24の軸線に沿って引上げる時に、酸化物70間には溶湯68が混入しているため、射出スリーブ24の上方位置にて移動軸64を射出スリーブ24の横方向(半径方向)または縦方向に加振させ溶湯68のみを射出スリーブ24内に戻すのである(図9)。
【0031】こうして溶湯緩衝板62上に捕捉された酸化物70を前記溶湯緩衝板62と一体的に取り出し、適宜な位置まで移動した状態下で溶湯緩衝板62上に捕捉された酸化物70に例えば圧縮エア81などを吹付けて溶湯緩衝板62上に付着、捕捉された酸化物70を除去するのである。
【0032】酸化物70を除去する場合、圧縮エア81を吹付けた場合について述べたが、酸化物70を外部加熱、振動、吸引あるいは掴むなどして除去してもよい(図10)。
【0033】一方、射出スリーブ24への注湯が完了すると傾転シリンダ44のピストンロッド52側に圧油を導入して射出装置13を起立させる。次いでシリンダ孔30に圧油を導入するとドッキングフレーム22は所定の速度で上昇を開始し、射出スリーブ24を固定スリーブ58に当接させる。さらに、ピストン26のヘッド側に圧油を導入してプランジャチップ38を上昇させ溶湯68を金型スリーブ65内へ上昇させる。最後に射出シリンダ20へ圧油を導入してプランジャチップ38をさらに上昇させてキャビティ11a、12a内へ溶湯68を充填させる。キャビティ11a、12a内へ溶湯68の凝固が終了した後は、射出プランジャ20とドッキングフレーム22を下降させ、図13に示す鎖線位置に傾転するとともに、金型11、12を開いてキャビティ11a、12a内の鋳造品を取出すが、型開時に製品とビスケット71を切断分離し、1サイクルを完了する。
【0034】
【発明の効果】以上説明したことからも明らかなように、本発明に係る第1の発明では、竪型射出スリーブ間で環状の隙間を有する溶湯緩衝板を前記射出スリーブと同軸方向に上下動する移動軸の先端部に固着した酸化物除去装置を用い、前記射出スリーブ内の適宜な高さに位置した状態で射出スリーブの上方より溶湯緩衝板に向けて注湯した後前記環状の隙間より流下させるとともに、溶湯の湯面上昇速度に併せて前記溶湯緩衝板を上昇させ、注湯完了時に前記溶湯緩衝板を湯面と交差するように位置させて湯面より露出した部分に酸化物を捕捉すると同時に、前記溶湯緩衝板を半回転させつつ湯面に浸漬して酸化物を捕捉していない部分と入れ替え、その後上方へ引上げることにより前記溶湯緩衝板上に捕捉した酸化物を前記溶湯緩衝板と一体的に取出すようにし、第2の発明では、注湯完了時に湯面と交差するように位置させた溶湯緩衝板を射出スリーブ壁面側に平行移動させ、その後前記溶湯緩衝板を射出スリーブ壁面に沿って上方へ引上げることにより前記溶湯緩衝板上に捕捉した酸化物を前記溶湯緩衝板と一体的に取出すようにしたことにより、溶湯金属中への外気および酸化物の巻込みが防止できるため、従来の鋳造製品に比べきわめて品質の優れた鋳造製品が得られる。また、ビスケット部に金網が埋設されないため鋳造余剰材(ビスケット)を有効に利用することができ、歩留りが向上する。
【0035】さらに、注湯完了時に溶湯緩衝板を湯面と交差するように位置させ、酸化物を捕捉したまま上方へ引上げる際に前記溶湯緩衝板を横方向へ加振して酸化物間に混入した溶湯のみを射出スリーブ内に戻すようにしたことにより、歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る射出スリーブへの注湯状態を示す説明図である。
【図2】本発明の実施例に係る射出スリーブへの注湯状態を示す説明図である。
【図3】本発明の実施例に係る射出スリーブへの注湯状態を示す説明図である。
【図4】本発明の実施例に係る溶湯緩衝板による酸化物の除去方法を説明する図である。
【図5】本発明の実施例に係る溶湯緩衝板による酸化物の除去方法を説明する図である。
【図6】本発明の実施例に係る溶湯緩衝板による酸化物の除去方法を説明する図である。
【図7】本発明のその他の実施例を説明する図である。
【図8】本発明のその他の実施例に係る溶湯緩衝板による酸化物の除去方法を説明する図である。
【図9】溶湯緩衝板に捕捉された酸化物中に混入した溶湯の加振除去方法を説明する図である。
【図10】溶湯緩衝板上に捕捉された酸化物を除去する説明図である。
【図11】溶湯緩衝板と射出スリーブの寸法比を示す図である。
【図12】竪鋳込式ダイカストマシンの正面図である。
【図13】竪型射出装置の縦断面図である。
【図14】従来のビスケットの正面図である。
【符号の説明】
3 固定プラテン
4 エンドプラテン
5 タイロッド
10 トッグル機構
11 固定金型
12 可動金型
11a、12a キャビティ
13 射出装置
15 ビスケット部
20 射出シリンダ
22 ドッキングフレーム
24 射出スリーブ
32 ドッキングラム
38 プランジャチップ
44 傾転シリンダ
58 固定スリーブ
60 酸化物除去装置
62 溶湯緩衝板
64 移動軸
65 金型スリーブ
68 溶湯
69 環状の隙間
70 酸化物
71 ビスケット
74 金網
80 湯面
81 圧縮エア

【特許請求の範囲】
【請求項1】 竪型射出スリーブ間で環状の隙間を有する溶湯緩衝板を前記射出スリーブと同軸方向に上下動する移動軸の先端部に固着した酸化物除去装置を用い、前記射出スリーブ内の適宜な高さに位置した状態で射出スリーブの上方より溶湯緩衝板に向けて注湯した後前記環状の隙間より流下させるとともに、溶湯の湯面上昇速度に併せて前記溶湯緩衝板を上昇させ、注湯完了時に前記溶湯緩衝板を湯面と交差するように位置させて湯面より露出した部分に酸化物を捕捉すると同時に、前記溶湯緩衝板を半回転させつつ湯面に浸漬して酸化物を捕捉していない部分と入れ替え、その後上方へ引上げることにより前記溶湯緩衝板上に捕捉した酸化物を前記溶湯緩衝板と一体的に取出すようにしたことを特徴とする酸化物混入量が少ない鋳造品の製造方法。
【請求項2】 請求項1において、注湯完了時に湯面と交差するように位置させた溶湯緩衝板を射出スリーブ壁面側に平行移動させ、その後前記溶湯緩衝板を射出スリーブ壁面に沿って上方へ引上げることにより前記溶湯緩衝板上に捕捉した酸化物を前記溶湯緩衝板と一体的に取出すようにしたことを特徴とする酸化物混入量が少ない鋳造品の製造方法。
【請求項3】 請求項1において、注湯完了時に溶湯緩衝板を湯面と交差するように位置させ、酸化物を捕捉したまま上方へ引上げる際に前記溶湯緩衝板を横方向へ加振して酸化物間に混入した溶湯のみを射出スリーブ内に戻すようにしたことを特徴とする酸化物混入量が少ない鋳造品の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図14】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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