JP2016059952A - 分流子及びこの分流子を用いるダイカスト法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼及び銅又は銅合金によって形成される分流子の安定した製造を実現する技術を提供する。
【解決手段】分流子４０は、前方部（ｆ）を含む箇所が鋼（Ｓｔ）によって形成されるとともに、冷媒通路４１の全周を取り囲む部位と貫通孔４２の形成箇所の少なくとも一部が銅又は銅合金（Ｃｕ）によって形成されており、その接合面の一部に空隙（Ｃ）が設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、分流子及びこの分流子を用いるダイカスト法に係り、特に、金型のスリーブ内を前進して溶湯を押圧するプランジャーチップの前進方向対向位置に設けられる分流子と、この分流子を用いるダイカスト法に関するものである

従来から、ダイカスト金型の分流子（スプルコア）を、鋼と銅（又は銅合金）とを拡散接合することにより製造することが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。これは、分流子の冷却効率を高めるとともに、長寿命な構成を提供することを目的としている。

特開２０１４−６５０５７号公報

しかしながら、上掲した特許文献１記載の従来の分流子には、改良の余地が残されている。すなわち、特許文献１に開示の技術は、鋼と銅（又は銅合金）を拡散接合して分流子を製造するものであるが、加熱しながら鋼と銅（又は銅合金）の積層方向に荷重を付加する拡散接合の際に、鋼と銅（又は銅合金）との界面、特に圧が掛かる銅（又は銅合金）の先端角部に割れが生じてしまうことがある。そして、その割れを起因として分流子内部に供給される冷却水のキャビティ側又は金型内への水漏れが発生することがある。このような水漏れが発生すると、ダイカスト法を行うことができなくなる虞があった。

本発明は、上述した従来技術に存在する課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、安定した分流子の製造を実現する技術を提供することにある。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明に係る分流子（４０）は、溶湯（２）が衝突する前方部（ｆ）とは逆側の後方部（ｒ）に向けて開口して形成される冷媒通路（４１）を備え、前記前方部（ｆ）を含む箇所が鋼（Ｓｔ）によって形成されるとともに、前記冷媒通路（４１）の全周を取り囲む部位が銅又は銅合金（Ｃｕ）によって形成されている分流子において、鋼と銅又は銅合金の接合面の一部に空隙（Ｃ）を設けて拡散接合されていることを特徴とするものである。

本発明に係る分流子（４０）において、前記空隙（Ｃ）は、銅又は銅合金（Ｃｕ）の前方部における反ランナー側に設けられていることが好適である。

なお、本発明に係るダイカスト法は、上述した分流子（４０）を用いてダイカストを行うことを特徴とするものである。

本発明によれば、分流子の長寿命な構成を実現する技術を提供することができる。

本実施形態に係る分流子を備えたダイカスト金型を示す断面図である。 図１で示された金型の分流子部分の拡大断面図である。 本実施形態に係る分流子の縦断面側面図である。 図３で示された分流子を溶湯が衝突する前方部の上方斜め方向から見た場合の図である。 図３で示された分流子の分解図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

本実施形態に係る分流子及びこの分流子を用いるダイカスト法について、図１〜図５を用いて説明を行う。まず、図１を参照して、鋳造設備の全体構成を説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る分流子を備えたダイカスト金型を示す断面図である。図１に示されるように、分流子４０は、ダイカストを行うダイカスト金型１に設けられている。

本実施形態に係るダイカスト金型１は、固定ダイス１２と固定ホルダ１１とを備える固定金型１０と、可動ダイス２２と可動ホルダ２１とを備える可動金型２０とを有している。固定ダイス１２と可動ダイス２２とによって、キャビティ１ａが画成される。また、ダイカスト金型１には、スリーブ３０が設けられている。スリーブ３０は、ビスケット１ｂ、ランナー１ｃ、及びゲート１ｄを介してキャビティ１ａと連通している。また、スリーブ３０内には、プランジャーチップ３１が設けられている。プランジャーチップ３１は、スリーブ３０内を進退可能であり、前進して溶湯２を押圧し、溶湯２をビスケット１ｂ、ランナー１ｃ、及びゲート１ｄを介してキャビティ１ａに充填するように構成されている。

本実施形態に係る分流子４０は、プランジャーチップ３１の前進方向対向位置であるビスケット１ｂの位置に設けられている。プランジャーチップ３１を前進させることにより、プランジャーチップ３１によって押圧されてスリーブ３０内を送られてきた溶湯２が、分流子４０に衝突する。そして、分流子４０に衝突した溶湯２は、分流子４０によってランナー１ｃ及びゲート１ｄへと導かれるように構成されている。

つぎに、本実施形態に係る分流子４０のより詳細な構成を、図２〜図５に示す。ここで、図２は、図１で示された金型の分流子部分の拡大断面図である。また、図３は、本実施形態に係る分流子の縦断面側面図であり、図４は、図３で示された分流子を溶湯が衝突する前方部の上方斜め方向から見た場合の図であり、図５は、図３で示された分流子の分解図である。

本実施形態に係る分流子４０は、溶湯が衝突する前方部（ｆ）とは逆側の後方部（ｒ）に向けて開口して形成される冷媒通路４１と、ダイカスト法において不可避的に鋳造されるランナー部を押し出すための押し出しピン４５を摺動可能に配設する貫通孔４２と、を有して構成されている。

冷媒通路４１には、図２に示すように、冷媒供給通路６４と冷媒排出通路６５とを有するインサート部材６０が嵌合可能である。すなわち、分流子４０の内部には、水やオイルなどの冷媒を流通させてその周辺を冷却するための冷却室６３が形成され、この冷却室６３は、分流子４０が有する冷媒通路４１と、この冷媒通路４１を封止するインサート部材６０とによって、両部材の間に形成されている。なお、冷媒通路４１とインサート部材６０とは、溶接等の後加工により水密状に封止される。

そして、インサート部材６０には、金型の外部に通じている連通管７０，７０を接続する冷媒流入口６１及び冷媒流出口６２が形成されるとともに、その外周面には、冷媒流入口６１につながる往路用冷却溝６４ａと、冷媒流出口６２につながる復路用冷却溝６５ａがそれぞれ螺旋状に形成されている。したがって、インサート部材６０は、冷媒通路４１の開口を封止して冷却室６３を形成するとともに、金型の外部に通じている連通管７０に接続する冷媒流入口６１を通じて冷媒が供給され、この冷媒は往路用冷却溝６４ａを通じて冷媒通路４１の前方部側（Ｆ）へと供給される。そして、冷却室６３内で熱を吸収した冷媒は、復路用冷却溝６５ａを通じて冷媒通路４１の後方部側（Ｒ）へと排出され、冷媒流出口６２に接続する連通管７０を通して金型の外部へと排出されることとなる。なお、往路用冷却溝６４ａ及び復路用冷却溝６５ａを流通する冷媒の流れが、図２中において矢印で示してある。

さて、本実施形態に係る分流子４０は、上述したような鋳造設備にて用いられるのであるが、本実施形態に係る分流子４０は、さらに優位な特徴を有している。すなわち、図３等で示されるように、本実施形態に係る分流子４０は、前方部（ｆ）を含む箇所が鋼（Ｓｔ）によって形成されるとともに、冷媒通路４１の全周を取り囲む部位と貫通孔４２の形成箇所の少なくとも一部が銅又は銅合金（Ｃｕ）によって形成されることを特徴としている。特に、本実施形態では、前記鋼（Ｓｔ）についてはＳＫＤ６１が採用されており、一方、前記銅又は銅合金（Ｃｕ）については、無酸素銅が採用されている。

本実施形態で採用される無酸素銅は、銅又は銅合金のなかでも純度の高いものであり、熱伝導率が非常に高いという性質を有している。ただし、分流子は、溶湯がダイレクトに衝突して熱に直接曝されることになるので、効率良く熱を冷却しながらも強度を維持しなければならない。そこで、剛性の高い鋼（Ｓｔ；ＳＫＤ６１）と、熱伝導率の高い銅又は銅合金（Ｃｕ；無酸素銅）を組み合わせて分流子４０を製造することにした。特に、本実施形態に係る分流子４０においては、冷媒が通過する冷媒通路４１の周囲だけでなく、押し出しピン４５を摺動可能に配設する貫通孔４２の周辺部位についても、無酸素銅（Ｃｕ）で形成することとした。なぜなら、摺動動作を行う押し出しピン４５は、その周囲が高温になると貫通孔４２内をスムーズに移動できなくなる虞があり、最悪の場合、貫通孔４２から抜けなくなる可能性が存在したからである。本実施形態のように、貫通孔４２の周囲を熱伝達率の高い無酸素銅（Ｃｕ）で形成することで、押し出しピン４５の設置箇所周辺についても効率的に熱が除去されることとなり、貫通孔４２内での押し出しピン４５の摺動動作がスムーズとなる。また、効率良く冷却されることで、押し出しピン４５の強度が向上するため、取り換え性の向上や長寿命化といった効果をも得ることが可能となる。

なお、押し出しピン４５を摺動可能に配設する貫通孔４２の周辺部位における鋼（Ｓｔ；ＳＫＤ６１）と銅又は銅合金（Ｃｕ；無酸素銅）との形状については、図３等で詳細に示されるように、前方部側（Ｆ）に配置される鋼（Ｓｔ；ＳＫＤ６１）が貫通孔４２に沿うように形成されるとともに、当該貫通孔４２に沿った箇所が後方部側（Ｒ）に向けて突状に突き出すように形成されている（符号ｔ参照）。符号ｔで示される貫通孔４２に沿った突状の突き出し形状は、貫通孔４２の周辺部位の剛性を維持しながらも冷却効率を高めるために採用されたものである。かかる形状の存在によって、本実施形態に係る押し出しピン４５の冷却効率が高まるとともに貫通孔４２の剛性が向上するので、押し出しピン４５の強度の向上、取り換え性の向上、長寿命化といった効果が好適に得られることとなる。

また、本実施形態に係る分流子４０を構成するＳＫＤ６１（Ｓｔ）と無酸素銅（Ｃｕ）とは、拡散接合により、分離不能に結合されている。

この拡散接合に際して、全くの隙間なしで接合していた場合、圧力と熱のために無酸素銅（Ｃｕ）角部に割れが生じる場合がある。そこで、本発明においては、接合面の一部に空隙（Ｃ）を設けるようにした。これにより、無酸素銅（Ｃｕ）が膨張しても空隙（Ｃ）があるため、角部の割れを防止することが可能となっている。空隙（Ｃ）は、分流子４０の冷却効率を低下させることがないように、無酸素銅（Ｃｕ）の前方部の反ランナー側の角部、すなわち図２中下方の角部に設けることが好ましい。また、本実施形態においては、空隙（Ｃ）について、無酸素銅（Ｃｕ）側を直線状に切削することにより形成したが、空隙の形状は、直線状に限定するものではなく、又、ＳＫＤ６１（Ｓｔ）側を逃した形状に切削してもよい。

このように、本実施形態に係る分流子４０は、無酸素銅（Ｃｕ）の前方部の反ランナー側の角部の箇所に空隙（Ｃ）を設けた上でＳＫＤ６１（Ｓｔ）と無酸素銅（Ｃｕ）とを拡散接合により結合するものである。したがって、加熱しながらＳＫＤ６１（Ｓｔ）と無酸素銅（Ｃｕ）の積層方向に荷重を付加する拡散接合の際に、無酸素銅（Ｃｕ）の膨張を空隙（Ｃ）により逃がすことができ、分流子４０を製造する際に無酸素銅（Ｃｕ）の前方部の角部に割れが生じることを防止することができる。そして、分流子４０を製造する際に無酸素銅（Ｃｕ）の前方部の角部には割れが生じておらず、空隙（Ｃ）はダイカスト法を行う際に冷却効果を発揮することが要求されない反ランナー側に設けるようにしているので、高い冷却効果を発揮しながらダイカスト法を安定的に行うことができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

例えば、上記実施形態においては貫通孔４２の周囲を熱伝達率の高い無酸素銅（Ｃｕ）で形成していたが、貫通孔４２の周囲が無酸素銅（Ｃｕ）等の銅又は銅合金により形成されることは必ずしも必要ではなく、冷媒通路の全周を取り囲む部位が無酸素銅（Ｃｕ）等の銅又は銅合金により形成されていればよい。

１ ダイカスト金型、１ａ キャビティ、１ｂ ビスケット、１ｃ ランナー、１ｄ ゲート、２ 溶湯、１０ 固定金型、１１ 固定ホルダ、１２ 固定ダイス、２０ 可動金型、２１ 可動ホルダ、２２ 可動ダイス、３０ スリーブ、３１ プランジャーチップ、４０ 分流子、４１ 冷媒通路、４２ 貫通孔、４５ 押し出しピン、６０ インサート部材、６１ 冷媒流入口、６２ 冷媒流出口、６３ 冷却室、６４ 冷媒供給通路、６４ａ 往路用冷却溝、６５ 冷媒排出通路、６５ａ 復路用冷却溝、Ｃ 空隙、Ｓｔ 鋼（ＳＫＤ６１）、Ｃｕ 銅又は銅合金（無酸素銅）、ｆ 前方部、ｒ 後方部、Ｆ 前方部側、Ｒ 後方部側、ｔ 突き出し形状

Claims (3)

1. 溶湯が衝突する前方部とは逆側の後方部に向けて開口して形成される冷媒通路を備え
   前方部を含む箇所が鋼によって形成されるとともに、冷媒通路の全周を取り囲む部位が銅又は銅合金によって形成されている分流子において、
   鋼と銅又は銅合金の接合面の一部に空隙を設けて拡散接合されていることを特徴とする分流子。
2. 請求項１に記載の分流子において、前記空隙は、銅又は銅合金の前方部の反ランナー側に設けられていることを特徴とする分流子。
3. 請求項１又は２に記載の分流子を用いてダイカストを行うことを特徴とするダイカスト法。

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