JP2003225748A - 真空ダイカスト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空吸引後に湯切りされた溶湯の温度低下を
少なくし、また、凝固片の発生を防止して給湯系の口径
変化を少なくしてダイカスト作業を繰り返した場合でも
給湯量に応じた最適吸引速度とし、また、最適吸引速度
とするためのオリフィスの口径を任意に設定でき、更
に、給湯管の着脱や保守作業が容易な真空ダイカスト装
置を得る。 【解決手段】 真空吸引により、保持炉内の溶湯が給湯
管を介して横型の射出スリーブに給湯される真空ダイカ
スト装置であって、給湯前の前記溶湯の湯面が、前記射
出スリーブ底面から１００ｍｍ以内の高さで、好ましく
は給湯管と射出スリーブ間に加熱保持されたマウスピー
ス内に保持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空ダイカスト装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常のダイカスト法は、保持炉内の溶湯
を、ラドルなどで射出スリーブに給湯し、プランジャチ
ップを作動させて狭いゲートを通らせ、金型のキャビテ
ィに射出する鋳造法である。このダイカスト法は、寸法
精度の高い鋳物が得られ、サイクルタイムも短いことか
ら、アルミニウム合金鋳物などの製造に広く適用されて
いる。一方、ダイカスト法は、溶湯を高速で射出するの
で、空気や酸化膜を巻き込みやすい。そこで、近年で
は、キャビティを含めた全てを真空雰囲気に保って給湯
する真空ダイカスト法が開発、実用化されている。

【０００３】従来の真空ダイカスト装置としては、例え
ば、図３に示す特開２００１−７９６５４号公報のもの
がある。図３の真空ダイカスト装置は、固定型１５３に
固定プラテン１５１を介して固定されて、金型のキャビ
ティ１５８と連通する射出スリーブ１４１と、溶湯Ｍを
収容して昇降可能な保持炉１１１と、一端が吊り具（図
示せず）を介して射出スリーブ１４１に着脱自在に連結
されかつ他端が保持炉１１１内の溶湯Ｍに没入されて、
横型の射出スリーブ１４１内の真空吸引により溶湯Ｍを
射出スリーブ１４１に吸い上げる給湯管１２１とを備え
ている。また、給湯管１２１の流入側にはオリフィス１
３２が設けられている。そして、オリフィス１３２によ
り、射出スリーブ１４１内への給湯量に応じた最適吸引
速度とし、ガスの巻き込みを無くそうとしている。ま
た、この特開２００１−７９６５４号公報では、射出ス
リーブ１４１への溶湯Ｍの給湯を精度良く行うために、
センサ１１４により保持炉１１１中の溶湯Ｍを実測し、
この実測値と目標値とを計算機１１７で比較して、真空
排気装置及び／又は真空弁を制御している。なお、図３
で、１１５は温度センサ、１１６は重量計、１４２はプ
ランジャチップ、１５４は可動プラテン、１５７は可動
型、１６６は真空系としている。

【０００４】一方、真空ダイカスト装置でない通常のダ
イカスト装置の給湯装置として、例えば図４に示す特開
平８−２８１４１２号公報のものがある。図４の給湯装
置は、保持炉２１１と、保持炉２１１内に設けられ保持
炉２１１内部を保持室２１１ａと出湯室２１１ｂに連通
可能に画成する区画壁２１１ｃと、出湯室２１１ｂと射
出スリーブ２４１間に供給管２２１とを有し、保持室２
１１ａと出湯室２１１ｂとを選択的に連通遮断可能とす
る遮断手段２１５と、保持炉２１１内の溶湯Ｍの液面レ
ベル検出手段２１４と、遮断手段２１５が連通位置にあ
るとき所定の液面レベルになるまで降下して保持室２１
１ａの溶湯Ｍを出湯室２１１ｂに導入する第１の浸漬体
２１３ａと、出湯室２１１ｂ内に昇降自在に設けられ遮
断手段２１５が遮断位置にあるとき降下して出湯室２１
１ｂの溶湯Ｍを射出スリーブ２４１に供給する第２の浸
漬体２１３ｂとを設けている。なお、２３１は射出スリ
ーブ２４１と給湯管２２１を接続するマウスピース、２
４２はプランジャチップである。この特開平８−２８１
４１２号公報によれば、積極的な溶湯面の加圧を行って
いないので、簡単な構造ながら給湯量のバラツキの少な
い定量供給が容易となり、また、電磁ポンプを必要とし
ないためにメンテナンスが容易であってランニングコス
トを安く抑えることができるとしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示す特開２００１−７９６５４号公報では、給湯管１２
１を射出スリーブ１４１と保持炉１１１間で略直立させ
ているが、給湯管１２１は約７００〜１０００ｍｍと長
く、真空吸引後に湯切りされた溶湯Ｍが射出スリーブ１
４１から落差Ｈで保持炉１１１に戻る際に温度が低下し
やすい。このため、給湯管１２１の内面に溶湯Ｍの凝固
片が付着し、再度給湯する際に凝固片がキャビティ１５
８内に混入すると鋳造欠陥になりやすい。また、溶湯Ｍ
が大きな落差Ｈで上下移動すると、空気に触れて生成し
た酸化被膜を巻き込み、酸化物の巻き込み欠陥などを発
生させるおそれがある。また、ダイカスト作業を終了
後、給湯管１２１下端のオリフィス１３２に酸化物が詰
まるとオリフィス１３２の口径が変わり、射出スリーブ
１４１内への給湯量に応じた最適吸引速度が得られない
おそれがある。また、オリフィス１３２が保持炉１１１
中にあるため、給湯量に応じた最適吸引速度とするため
の口径維持とその保守が困難である。また、真空吸引に
より射出スリーブ１４１に給湯された溶湯Ｍが速度をも
って乱流状態で噴出するので、空気を巻き込んでガス欠
陥などを発生させるおそれもある。また、落差Ｈが大き
く、オリフィス１３２が給湯管１２１の下端にあるた
め、給湯前の溶湯Ｍの湯面高さがバラツキ、連続してダ
イカスト作業をする場合には射出スリーブ１４１への給
湯量が一定しなくなる。また、給湯管１２１の着脱や保
守作業は、保持炉１１１内の溶湯Ｍを無くさないと行う
ことができない。

【０００６】一方、特開平８−２８１４１２号公報での
給湯装置を、前記特開２００１−７９６５４号公報の真
空ダイカストに適用することも考えられる。しかし、特
開平８−２８１４１２号公報においても、射出スリーブ
２４１から湯切りされて出湯室２１１ｂに戻る落差Ｈが
大きいので溶湯Ｍの温度が低下しやすく、また、給湯管
２２１が水平であるので給湯管２２１に溶湯Ｍが残存す
るおそれがある。そして、給湯管２２１の温度低下によ
り凝固片ができて給湯管２２１に付着すると給湯管２２
１の口径が変わり、射出スリーブ２４１内への給湯量に
応じた最適吸引速度が得られないおそれがある。

【０００７】本発明は上記課題を解決すべく、真空吸引
後に湯切りされた溶湯の温度低下を少なくし、また、凝
固片の発生を防止して給湯系の口径変化を少なくしてダ
イカスト作業を繰り返した場合でも給湯量に応じた最適
吸引速度とし、また、最適吸引速度とするためのオリフ
ィスの口径を任意に設定でき、更に、給湯管の着脱や保
守作業が容易な真空ダイカスト装置を得ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、真空吸引によ
り、保持炉内の溶湯が給湯管を介して横型の射出スリー
ブに給湯される真空ダイカスト装置であって、給湯前の
前記溶湯の湯面が、前記射出スリーブ底面から１００ｍ
ｍ以内の高さに保持されていることを特徴とする。給湯
前の溶湯の湯面が、射出スリーブ底面から１００ｍｍ以
内の高さに保持されていることにより、真空吸引後に湯
切りされた溶湯の温度低下が少なくなり、凝固片の発生
を防止して鋳造欠陥を少なくする。

【０００９】また、本発明の真空ダイカスト装置は、前
記給湯管と射出スリーブ間に加熱保持されたマウスピー
スを設け、前記給湯前の溶湯の湯面がマウスピース内で
あることを特徴とする。これにより、給湯前の溶湯の温
度低下を防止でき、また、真空吸引後、保持炉に戻る溶
湯の温度低下が少なくなる。また、凝固片が無くなるこ
とで給湯管の口径の変化が少なくなり、ダイカスト作業
を繰り返した場合でも給湯量に応じた最適吸引速度が連
続して確保される。

【００１０】また、本発明の真空ダイカスト装置は、前
記給湯管が、保持炉側に向け１〜１０°傾斜して保持炉
と連結されていることを特徴とする。給湯管が、保持炉
側に向け１°以上傾斜して保持炉と連結することで、ダ
イカスト作業を終了後、射出スリーブ内の溶湯が殆ど保
持炉に戻され、給湯管には残存しなくなる。そして、給
湯管、マウスピース、オリフィスなどへの溶湯の凝固片
を少なくして、次回のダイカスト作業でも容易に最適吸
引速度とすることが可能となる。一方、給湯管が、保持
炉側に向け１０°を超え傾斜して保持炉と連結される
と、溶湯の上下移動の落差が多くなって、空気の巻き込
み、ガス欠陥などが発生するおそれがある。また、給湯
管が、保持炉側に向け１〜１０°傾斜して保持炉と連結
されると、給湯管の着脱や保守作業の際、保持炉内の溶
湯を無くすことなく、保持炉内の溶湯の湯面高さを保持
炉との連結部以下にすることで行うことができ、給湯管
の着脱や保守作業が容易となる。

【００１１】また、本発明の真空ダイカスト装置は、前
記給湯前の溶湯の湯面が、バラツキを１０ｍｍ以下とし
て保持されていることを特徴とする。これにより、射出
スリーブへの給湯量の安定化を図ることができる。

【００１２】また、本発明の真空ダイカスト装置は、前
記マウスピースが、着脱可能なオリフィスを有すること
を特徴とする。これにより、オリフィスの口径の変更が
可能となる。例えば、製造するアルミニウム合金鋳物毎
に、オリフィスの口径を任意に設定することが可能とな
るので、射出スリーブへの給湯量に応じて最適吸引速度
とすることができる。

【００１３】また、本発明の真空ダイカスト装置は、前
記マウスピースが、溶湯の乱流防止部を有することを特
徴とする。マウスピースに、例えばＬ形、Ｓ形、Ｚ形な
どの曲回した溶湯の乱流防止部を設けることで、真空吸
引により射出スリーブに給湯される溶湯の乱流を和らげ
射出スリーブ内に給湯することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、実施の形態での真空ダイ
カスト装置の横断面図であり、１０は溶湯Ｍの保持部、
２０は溶湯Ｍの給湯部、３０は溶湯Ｍの流量制御部、４
０は溶湯Ｍの射出部、５０は金型、６０は真空制御部と
して、分けて示す。また、図２（ａ）は、図１での溶湯
Ｍの保持部１０から射出部４０間を、図２（ｂ）は、溶
湯Ｍの射出部４０から真空制御部６０間を、各々詳細に
示す横断面図である。

【００１５】先ず、図１及び図２（ａ）により、溶湯Ｍ
の保持部１０、給湯部２０、流量制御部３０、及び射出
部４０について説明する。

【００１６】溶湯Ｍの保持部１０は、溶湯Ｍを溶解する
と共にガス等で加熱保持する保持炉１１と、この保持炉
１１内でシリンダ１２により上下する鋳鉄にコーティン
グを施した耐火製のフロート１３と、区画壁１１ａで区
画した部位で溶湯Ｍの湯面を検知する湯面センサ１４
と、給湯部２０への保持炉１１に形成した接続口１１ｂ
などからなる。また、図示しないが、フロート１３は、
溶湯Ｍに浸漬する前、保持炉１１の隣に定置した加熱手
段で予備加熱している。そして、シリンダ１２でフロー
ト１３を上昇、旋回、下降させ、図１及び図２（ａ）の
ように浸漬している。

【００１７】溶湯Ｍの給湯部２０は、保持炉１１の接続
口１１ｂに一端を連結し、他端を後述する流量制御部３
０にパッキン２４を介し接続する、セラミック製で内面
にＢ−Ｎコーティングを施して溶湯との反応を防止した
内径３０ｍｍの給湯管２１と、この給湯管２１を包囲す
るヒーター２２と、給湯管２１の温度を検出する熱電対
２３などからなる。そして、給湯管２１は、保持炉１１
側に向け５°傾斜（θ）させている。また、ヒーター２
２と熱電対２３とにより、給湯管２１を溶湯Ｍの温度近
くに保持している。

【００１８】溶湯Ｍの流量制御部３０は、一端を給湯管
２１に接続し、他端をパッキン３３を介して射出スリー
ブ４１の下端での内径２０ｍｍの開口部４１ｂと接続し
ている、有効内径５０ｍｍでセラミック製のマウスピー
ス３１と、このマウスピース３１の流入側には着脱可能
なオリフィス３２とを有する。このオリフィス３２は、
その一部に小孔３２ａを形成し、給湯量に応じて複数作
製している。そして、オリフィス３２の小孔３２ａの口
径を変えることで、射出スリーブ４１への溶湯の給湯量
に応じて最適吸引速度となるよう調整している。また、
マウスピース３１でのオリフィス３２の出口には略Ｌ形
に曲回した乱流防止部３１ａを設けている。また、マウ
スピース３１は断熱材３５で覆うと共に、ヒーター３６
と熱電対３７とにより、マウスピース３１を溶湯Ｍの温
度近くに保持している。また、給湯前の溶湯Ｍの落差Ｈ
が射出スリーブ４１の底面４１ａから１００ｍｍ以内
で、マウスピース３１内の溶湯Ｍの温度が一定に保持さ
れていないと、溶湯Ｍを真空吸引し、後述するプランジ
ャチップ４２が作動しないようにしている。

【００１９】溶湯の射出部４０は、内径７０ｍｍの射出
スリーブ４１と、この射出スリーブ４１に直径で最大ク
リアランスが８５μｍで嵌合させた、柔らかくかつ熱伝
導性の良いＢｅ−Ｃｕ５０系合金としたプランジャチッ
プ４２とを有する。

【００２０】次に、図１及び図２（ｂ）により、金型５
０、真空制御部６０について説明する。

【００２１】金型５０は、固定プラテン５１に入れ子５
２と共に取り付けた固定型５３と、可動プラテン５４に
押し出しベース５５を介して入れ子５６と共に取り付け
た可動型５７とからなり、入れ子５２、５６でキャビテ
ィ５８を形成し、このキャビティ５８はゲート５９を挟
んで射出スリーブ４１と連通している。

【００２２】真空制御部６０は、真空ポンプ６１と、こ
の真空ポンプでの真空圧を貯留する真空槽６２と、真空
槽６２から、（電磁弁、マノメータ、フィルター）のセ
ット６４、シャットオフバルブ６３を介してキャビティ
５８に接続する配管系を有する。そして、シャットオフ
バルブ６３を開いて、キャビティ５８から射出スリーブ
４１内までの雰囲気を真空とし、図２（ａ）での保持炉
１１内の溶湯Ｍを、給湯管２１、小孔３２ａを有するオ
リフィス３２、マウスピース３１を経て射出スリーブ４
１に給湯している。

【００２３】図１及び図２（ａ）（ｂ）で、湯面センサ
１４で湯面を検知してフロート１３を制御し、給湯前の
溶湯Ｍの湯面がマウスピース３１内で、給湯前の落差Ｈ
を射出スリーブ４１の底面４１ａから１００ｍｍ以内の
６０ｍｍの範囲とし、湯面のバラツキを１０ｍｍ以下に
設定し、アルミニウム合金の溶湯Ｍを射出スリーブ４１
に給湯した。次いで、プランジャチップ４２を作動さ
せ、射出スリーブ４１に給湯した溶湯Ｍを、ゲート５９
を通らせ、金型５０のキャビティ５８に射出し、アルミ
ニウム合金鋳物を鋳造した。そして、このダイカスト作
業を繰り返し、連続して実施した。

【００２４】その結果、真空吸引後に湯切りされ、射出
スリーブ４１から戻る溶湯Ｍの温度低下が少なくなっ
た。また、凝固片によるオリフィス３２の小孔３２ａの
口径変化が防止され、ダイカスト作業を繰り返した場合
でも最適吸引速度が確保できた。また、射出スリーブ４
１内への給湯量に応じて、オリフィス３２の小孔３２ａ
の口径変更が可能となり、これを任意に設定して、最適
吸引速度とすることが容易となった。

【００２５】また、マウスピース３１での略Ｌ形に曲回
した乱流防止部３１ａにより、オリフィス３２を通過直
後の溶湯Ｍの乱流を発生させないようにして射出スリー
ブ４１内に溶湯Ｍを給湯することができた。

【００２６】また、ダイカスト作業を終了し、溶湯Ｍを
保持炉１１から汲み出したときには、給湯管２１が傾斜
しているので、給湯管２１、マウスピース３１内の溶湯
Ｍは殆ど残ることなく、給湯管２１、マウスピース３
１、オリフィス３２などへの溶湯Ｍの凝固片が少なくな
り、次回のダイカスト作業でも容易に最適吸引速度とす
ることができた。

【００２７】また、給湯管２１の着脱や保守作業は、保
持炉１１内の溶湯Ｍを無くすことなく実施でき、これら
の作業が容易となった。

【００２８】また、得られたアルミニウム合金鋳物は、
凝固片の混入、酸化物の巻き込み欠陥、空気の巻き込み
によるガス欠陥など、鋳造欠陥の発生率が低く抑えられ
た。

【００２９】

【発明の効果】以上詳細に説明のとおり、本発明の真空
ダイカスト装置によれば、真空吸引後に湯切りされた溶
湯の温度低下を少なくし、また、凝固片の発生を防止し
て給湯系の口径変化を少なくしてダイカスト作業を繰り
返した場合でも給湯量に応じた最適吸引速度とし、ま
た、最適吸引速度とするためのオリフィスの口径を任意
に設定でき、更に、給湯管の着脱や保守作業が容易とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態での真空ダイカスト装置の横断面図
であり、溶湯Ｍの保持部、溶湯Ｍの給湯部、溶湯Ｍの流
量制御部、溶湯Ｍの射出部、金型、真空制御部として大
まかに分けて示す。

【図２】（ａ）は、図１での溶湯Ｍの保持部から射出部
間を、（ｂ）は、溶湯Ｍの射出部から真空制御部間を、
各々詳細に示す横断面図である。

【図３】特開２００１−７９６５４号公報に開示の真空
ダイカスト装置の断面図である。

【図４】特開平８−２８１４１２号公報に開示の給湯装
置の断面図である。

【符号の説明】

１０：溶湯の保持部 １１：保持炉 １１ａ：区画壁 １１ｂ：接続口 １２：シリンダ １３：フロート １４：湯面センサ ２０：溶湯の給湯部 ２１：給湯管 ２２：ヒーター ２３：熱電対 ２４：パッキン ３０：溶湯の流量制御部 ３１：マウスピース ３１ａ：乱流防止部 ３２：オリフィス ３２ａ：小孔 ３３：パッキン ３５：断熱材 ３６：ヒーター ３７：熱電対 ４０：溶湯の射出部 ４１：射出スリーブ ４１ａ：底面 ４１ｂ：開口部 ４２：プランジャチップ ５０：金型 ５１：固定プラテン ５２：入れ子 ５３：固定型 ５４：可動プラテン ５５：押し出しベース ５６：入れ子 ５７：可動型 ５８：キャビティ ５９：ゲート ６０：真空制御部 ６１：真空ポンプ ６２：真空槽 ６３：シャットオフバルブ ６４：（電磁弁、マノメータ、フィルター）のセット １１１：保持炉 １１４：センサ １１５：温度センサ １１６：重量計 １１７：計算機 １２１：給湯管 １３２：オリフィス １４１：射出スリーブ １４２：プランジャチップ １５１：固定プラテン １５３：固定型 １５４：可動プラテン １５７：可動型 １５８：キャビティ １６６：真空系 ２１１：保持炉 ２１１ａ：保持室 ２１１ｂ：出湯室 ２１１ｃ：区画壁 ２１３ａ：第１の浸漬体 ２１３ｂ：第２の浸漬体 ２１４：液面レベル検出手段 ２１５：遮断手段 ２２１：給湯管 ２３１：マウスピース ２４１：射出スリーブ ２４２：プランジャチップ Ｍ：溶湯 Ｈ：落差

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金井 稔 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地 日立金属株 式会社熊谷事業所生産技術グループ内 Ｆターム(参考） 4E014 LA08 LA12 LA17

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空吸引により、保持炉内の溶湯が給湯
   管を介して横型の射出スリーブに給湯される真空ダイカ
   スト装置であって、給湯前の前記溶湯の湯面が、前記射
   出スリーブ底面から１００ｍｍ以内の高さに保持されて
   いることを特徴とする真空ダイカスト装置。
2. 【請求項２】 前記給湯管と射出スリーブ間に加熱保持
   されたマウスピースを設け、前記給湯前の溶湯の湯面が
   マウスピース内であることを特徴とする請求項１に記載
   の真空ダイカスト装置。
3. 【請求項３】 前記給湯管が、保持炉側に向け１〜１０
   °傾斜して保持炉と連結されていることを特徴とする請
   求項１に記載の真空ダイカスト装置。
4. 【請求項４】 前記給湯前の溶湯の湯面が、バラツキを
   １０ｍｍ以下として保持されていることを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載の真空ダイカスト装置。
5. 【請求項５】 前記マウスピースが、着脱可能なオリフ
   ィスを有することを特徴とする請求項２に記載の真空ダ
   イカスト装置。
6. 【請求項６】 前記マウスピースが、溶湯の乱流防止部
   を有することを特徴とする請求項２または請求項５に記
   載の真空ダイカスト装置。