WO2005068110A1

WO2005068110A1 - 射出鋳造装置

Info

Publication number: WO2005068110A1
Application number: PCT/JP2005/000377
Authority: WO
Inventors: Mamoru Ishida; Makoto Kawanishi
Original assignee: Ykk Corporation
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2005-07-28
Also published as: US20060254747A1; JP2005199309A; CN100528408C; DE112005000190T5; KR20070001094A; DE112005000190B4; CN1909996A; JP4339135B2

Abstract

　高融点金属の射出鋳造を行なうことができる装置が提供される。射出鋳造装置は、金型（１）と、該金型の湯口（４）に向って前後進自在に配されたスリーブ（２７）と、該スリーブ内に摺動自在に配設されたプランジャ（３３）と、上記スリーブ内壁とプランジャにより形成される原料収容部に供給された原料塊（Ａ）を加熱溶解する加熱手段（３７）と、上記原料収容部に原料塊を上方から供給するための原料塊供給手段（４７）とを備えている。加熱溶融された金属の溶湯がプランジャとスリーブとの隙間に流れ込み難くするために、上記プランジャ及び／又はスリーブは冷却手段を備えている。

Description

明細書

射出铸造装置

技術分野

[0001] 本発明は、射出铸造装置に関し、さらに詳しくは、高融点金属、特に非晶質合金等の活性金属成形用の真空射出铸造に適し、活性金属の溶湯を清浄状態を保ったまま高速射出铸造できる装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、活性金属で巣の無い成形品を铸造できる射出铸造法として、金型に向って移動可能なスリーブを用い、スリーブ内壁とその中に摺動自在に配設されたプランジャ上端面とにより形成される原料収容部に原料塊を供給し、真空中で活性金属を加熱溶解し、金型内キヤビティへ射出充填する成形方法が提案されている (特許第 29 77374号、特開平 10— 296424号、特開 2001— 246451号参照）。

[0003] 射出温度が 800°C程度の通常のダイカスト機 (溶解金属量が多ぐ溶解槽を備えて溶湯を供給する形式のもの）ではプランジャゃスリーブ部分に対して冷却することが行なわれているが（特公昭 43— 28806号参照）、約 1200°C以上の高温で射出する上記のような真空射出铸造機では、上記各特許公報に示されるようにプランジャゃスリーブに対して冷却を行なっていない。また、プランジャのヘッド部分にピストンリングが使用されていない。

[0004] 真空射出铸造機で冷却を行なってヽな、理由は、コールドチャンバ一方式のダイカストであり、スリーブ上部の原料収容部内でバッチ式で原料塊を溶解する方式であるため、使用する原料が少なぐそのため溶解する金属の温度を下げないようにする必要があるためと考えられる。

[0005] し力しながら、従来の真空射出铸造機では、プランジャゃスリーブに対して冷却を行なっていないため、スリーブ内面とプランジャ (ピストン)側面の小さな隙間に、射出の際に溶解金属が流れ込み、凝固する可能性が高い。その結果、摩擦抵抗が増加し、最悪の場合、プランジャがスリーブ内で動かなくなり、射出できない状態になる。

[0006] また、耐熱性が要求されるスリーブにセラミックスを利用している場合、スリーブ自身力凝固した金属の抵抗によりプランジャを動作した際に破壊され、溶解金属が真空チャンバの中に噴出する可能性がある。

[0007] さらに、前記のような真空射出铸造機で、仮に冷却機構をスリーブ及びプランジャに設けた場合、溶解金属の温度が上がらなくなり、射出できないと考えられていた。そのため、従来の真空射出铸造機では、プランジャゃスリーブに対して冷却を行なつていないが、その結果、逆に前記したような問題を生じ易いというジレンマに陥っていた。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 本発明は、前記したような従来技術に鑑みてなされたもので、その基本的な目的は、融点が約 1200°C以上の高融点金属の射出铸造においても、加熱溶融された金属の溶湯がプランジャとスリーブとの隙間に流れ込み難ぐプランジャのスリーブ内での摺動動作を円滑に行なうことができ、従って安定して射出でき、高品質の铸造品を製造できる装置を提供することにある。

[0009] さらに本発明の目的は、非晶質合金等の活性金属であっても、一回の原料装填で、加熱溶解部の空間の真空状態を解除することなく連続的に活性金属の射出成形を行なうことができ、高品質の射出成形品を安価に多量生産できる装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0010] 前記目的を達成するために、本発明の基本的な態様によれば、金型と、該金型の湯口に向って前後進自在に配されたスリーブと、該スリーブ内に摺動自在に配設されたプランジャと、上記スリーブ内壁とプランジャにより形成される原料収容部に供給された原料塊を加熱溶解する加熱手段とを備えた射出铸造装置であって、上記ブランジャ及び Z又はスリーブが冷却手段を備えてなることを特徴とする射出铸造装置が提供される。

[0011] また、一回の原料装填で射出成形を連続的に行なえる態様によれば、金型と、該金型の下方にその湯口に向って前後進自在に配されたスリーブと、該スリーブ内に摺動自在に配設されたプランジャと、上記スリーブ内壁とプランジャにより形成される原料収容部に供給された原料塊を加熱溶解する加熱手段と、上記原料収容部に原料塊を上方力供給するための原料塊供給手段とを備えた射出铸造装置であって、上記プランジャ及び Z又はスリーブが冷却手段を備えてなることを特徴とする射出铸造装置が提供される。好適には、上記原料塊供給手段は、複数の原料塊が配された収納装置と、該収納装置内に配された原料塊を上方に移送する手段と、収納装置上方に移送された原料塊をスリーブ上方に移送する手段とからなる。

[0012] 好適な態様においては、前記プランジャに軸線方向に延在する内部空間が形成され、該内部空間内に、冷媒供給管がその周囲、即ちプランジャヘッド部近傍の先端部及び管壁周囲に空間部を残すように配設され、上記冷媒供給管を通して供給された冷媒がその先端部力上記プランジャの内部空間内を通流するように構成されている。一方、前記スリーブ外周面には、周壁内に蛇腹状に流路が形成された冷却用ジャケットが配設されている。好適には、冷却用ジャケットは分割されている。

[0013] 別の好適な態様においては、プランジャ及びスリーブとして異なる材質のものを用いる。プランジャとスリーブの熱膨張率が異なるように構成することによって、隙間の形成を防止するのに有効である。例えば、前記プランジャは、 Fe、 Ni、 Co、 Mo、 W、 Ta、 Nbなどの 800°C以上の融点を持つ金属もしくは合金力も構成し、あるいは前記プランジャの一部もしくは全部をセラミックス力も構成する。一方、前記スリーブは、例えばセラミックス力構成する。

[0014] また、前記プランジャのヘッド部分周面にピストンリングを設けたり、あるいは前記プランジャが本体部分と別体のヘッド部分を有するように構成することも有効である。発明の効果

[0015] 前記したように、金型と、該金型の湯口に向って前後進自在に配されたスリーブと、該スリーブ内に摺動自在に配設されたプランジャと、上記スリーブ内壁とプランジャにより形成される原料収容部に供給された原料塊を加熱溶解する加熱手段とを備えた本発明の射出铸造装置においては、上記プランジャ及び Z又はスリーブが冷却手段を備えているため、加熱溶融された金属の溶湯がプランジャとスリーブとの隙間に流れ込み難くなる。特に、プランジャに軸線方向に延在する内部空間を形成し、該内部空間内に、冷媒供給管をその周囲、即ちプランジャヘッド部近傍の先端部及び管壁周囲に空間部を残すように配設し、上記冷媒供給管を通して供給された冷媒がその先端部から上記プランジャの内部空間内を周壁を伝って通流するように構成することにより、上部での加熱による影響が少ない状態で冷媒用流体が供給され、プランジャ上部を効率的に冷却することができる。また、プランジャ及びスリーブとして異なる材質のものを用い、熱膨張率が異なるように構成することによって、隙間の形成を防止するのに有効である。その結果、プランジャのスリーブ内での摺動動作を円滑に行なうことができるため、プランジャの摺動動作の問題もなく射出でき、高品質の铸造品を安定して製造できる。

[0016] また、前記のような射出機構と原料塊供給手段を組み合わせることにより、非晶質合金等の活性金属であっても、一回の原料装填で、加熱溶解部の空間の真空状態を解除することなく連続的に活性金属の射出成形を行なうことができ、高品質の射出成形品を安価に多量生産できる。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]本発明の真空射出铸造装置の一実施例の概略部分断面正面図である。

[0018] [図 2]本発明の真空射出铸造装置に用いるプランジャの一実施例の概略断面図である。

[0019] [図 3]本発明の真空射出铸造装置に用いるスリーブ及び冷却用ジャケットの一実施例の概略部分断面側面図である。

[0020] [図 4]図 3に示すスリーブ及び冷却用ジャケットの平面図である。

[0021] [図 5]図 3に示すスリーブ及び冷却用ジャケットの V— V線断面図である。

[0022] [図 6]本発明の真空射出铸造装置に用いる原料塊供給機構を示す部分斜視図である。

[0023] [図 7]図 6に示す原料塊供給機構を示す部分断面側面図である。

[0024] [図 8]図 6に示す原料塊供給機構を示す部分平面図である。

[0025] [図 9]本発明の真空射出铸造装置の一実施例の概略部分断面正面図であり、成形品排出工程を示している。

[0026] [図 10]本発明の真空射出铸造装置に用いるプランジャの別の実施例の概略部分断面図である。符号の説明

[0027] 1:金型、 2:固定下型、 3:可動上型、 4:湯口、 5:キヤビティ、 11:可動盤、 12:型締用シリンダ、 15:金型排気孔、 16:ェジェクタピン、 18:ェジェクタシリンダ、 20:真空ハウジング、 24:真空チャンバ、 27:スリーブ、 28, 28a, 28b:冷却用ジャケット、 29a , 29b:冷媒流路、 33, 33a:プランジャ、 37:高周波誘導加熱用コイル、 38:ヘッド部、 38a:上部ヘッド部、 38b:下部ヘッド部、 43:冷媒供給管、 46:ピストンリング、 47: 原料塊供給装置、 48:ターンテーブル、 49:原料収納筒体、 50:アーム、 51:昇降ピン、 52, 54:シリンダ、 55:コレクトチャック。

発明を実施するための最良の形態

[0028] 本発明の射出铸造装置の特徴は、前記のように、金型と、該金型の湯口に向って前後進自在に配されたスリーブと、該スリーブ内に摺動自在に配設されたプランジャと、上記スリーブ内壁とプランジャにより形成される原料収容部に供給された原料塊を加熱溶解する加熱手段とを備えた射出铸造装置にぉヽて、上記プランジャ及び Z 又はスリーブに冷却手段を設け、プランジャ上部を冷却することによって、加熱溶融された金属の溶湯がプランジャとスリーブとの隙間に流れ込み難くなるようにした点にある。すなわち、高温に加熱された溶湯ほど、プランジャとスリーブとの隙間に流れ込み易くなるが、これを防止し、プランジャのスリーブ内での摺動動作を円滑に行なえるようにしたことを特徴として、る。

[0029] 本発明者らの研究によれば、上記のようにプランジャ上部を冷却し、加熱溶融された金属の溶湯がプランジャとスリーブとの隙間に僅か〖こ流れ込んだ状態で急激に冷却'凝固させることにより、それ以上の溶湯の流れ込みを防止できると共に、溶湯への過剰な冷却は防止され、その結果、それほど影響を及ぼすことなく金属塊の加熱溶融を行なうことができると共に、プランジャとスリーブとの隙間に流れ込んで凝固した部分は僅かであるため、摺動抵抗の上昇は僅かであり、プランジャのスリーブ内での摺動動作に支障が無いことを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

[0030] プランジャ上部を効率的に冷却するためには、プランジャに軸線方向に延在する内部空間を形成し、該内部空間内に、冷媒供給管をその周囲、即ちプランジャヘッド部近傍の先端部及び管壁周囲に空間部を残すように配設し、上記冷媒供給管を通して供給された冷媒がその先端部力上記プランジャの内部空間内を周壁を伝って通流するように構成することが効果的である。このように構成することにより、上部での加熱による影響が少ない状態で冷媒用流体が供給され、プランジャ上部を効率的に冷却することができる。また、プランジャの冷却と組み合わせて、スリーブ外周面に、周壁内に蛇腹状に流路が形成された冷却用ジャケット、好ましくは取付が容易なように分割された冷却用ジャケットを配設することが、プランジャ上部の効率的冷却のためにはより効果的である。さらに、プランジャ及びスリーブとして異なる材質のものを用い、熱膨張率が異なるように構成することによって、隙間の形成を防止し、プランジャとスリーブとの隙間に流れ込む溶湯部分をより少なくするのに有効である。また、異種材質とすることによって、熱の逃げが少なくなり、プランジャの温度上昇抑制にも効果がある。

[0031] また、本発明の射出铸造装置の好適な態様においては、前記射出機構と組み合わせて、前記スリーブ内壁とプランジャにより形成される原料収容部に原料塊を上方から供給するための原料塊供給手段を備えている。それによつて、短時間に効率的な原料塊供給を行なえると共に、プランジャのストロークを最小限として、プランジャとスリーブとの間の隙間により生じる動作不良を防止できる。また、加熱源で加熱された原料塊を効率的に金型キヤビティ内に供給できる。好適には、上記原料塊供給手段は、複数の原料塊が配された収納装置と、該収納装置内に配された原料塊を上方に移送する手段と、収納装置上方に移送された原料塊をスリーブ上方に移送する手段と力らなる。それによつて、装置をコンパクトにし、効率的な原料塊の移送'供給が行なえる。

[0032] 前記説明から明らかなように、本発明の射出铸造装置は、非晶質合金等の活性金属に限らず、融点が約 1200°C以上の高融点金属の射出铸造全般に適用できるが、真空チャンバを必要とする非晶質合金等の活性金属の射出铸造に特に好適に適用できる。特に前記のような射出機構と原料塊供給手段を組み合わせることにより、真空チャンバ内の真空状態を解除することなく多数の原料塊を連続的にかつ自動的にスリーブ上部の原料収容部に供給できるので、酸化し易ぐまた過熱により熱劣化し易い活性金属であっても、真空状態で連続的にかつ自動的に射出成形を行なうことができる。その結果、高品質の射出成形品を安価に多量生産することが可能となる。実施例

[0033] 以下、添付図面に示す本発明の実施例を説明しつつ、本発明の他の特徴及び作用 ·効果について説明する。

[0034] 図 1乃至図 9は本発明の真空射出铸造装置の一実施例を示しており、図中、符号 1 は金型であり、固定下型 2と可動上型 3とからなる。湯口 4を有する下型 2は、対応する箇所に円形の開口部 6を有する主定盤 7に固定されており、かつそれらの間は O— リング等のシール部材（図示せず）によりシールされている。主定盤 7には複数本のタィバー 9が平行に立設され、その上端部には固定盤 10が固定されている。タイバー 9 の本数は、本実施例では 4本である力勿論これに限られず、 3本又は 2本の場合もあり、また 4本より多い場合もある。このタイバー 9に装着された可動盤 11は、固定盤 1 0上に装着された型締用シリンダ 12により昇降されるようになっている。可動盤 11の下部には、固定部材 13及び連結部材 14 (固定部材 13と一体のものでもよい）を介して、固定下型 2とのパーティング面に形成されたキヤビティ 5を有する可動上型 3が固定されており、この可動上型 3は可動盤 11の昇降に伴って昇降する。なお、可動盤 1 1及び固定部材 13の所定位置には金型排気孔 15が形成されており、また可動盤 11 、固定部材 13、連結部材 14、可動上型 3及び固定下型 2の各々の間はそれぞれシ一ル部材（図示せず）によりシールされる。

[0035] また、金型 1には、キヤビティ 5内に突出できるようにェジェクタピン 16が複数本（図示の例では一対である力キヤビティの個数に応じて 3本以上とすることもできる）挿入されており、これらェジェクタピン 16の連結ロッド 17は可動盤 11及び固定部材 13 に挿通され、上方への付勢手段及びストツバ手段（図示せず）により各ェジヱクタピン 16の下端面が金型キヤビティ 5の上面と一致するように構成されている。なお、射出成形終了後に可動盤 11が上死点まで上昇すると、連結ロッド 17の上端面は、それと整合するように固定盤 10に装着されたェジェクタシリンダ 18のシリンダロッド 19の下端面と当接し、ェジヱクタシリンダ 18を作動させることにより、シリンダロッド 19が連結ロッド 17を押し下げ、ェジェクタピン 16がキヤビティ 5内に突出するようになっている。

[0036] さらに可動盤 11の下面には、可動上型 3を囲繞するように垂下する筒状の真空ハウジング 20がシール部材（図示せず)を介して固定されており、一方、主定盤 7の上面には、対応する位置にシール用枠体 21が同様にシール部材を介して固定されており、可動盤 11が降下して可動上型 3の固定下型 2への型締めが行なわれるときに、真空ハウジング 20の外面がシール用枠体 21の内面にシール部材（図示せず）を介して摺接し、密閉された射出成形部空間 Xを形成できるように構成されてヽる。

[0037] また、主定盤 7上の所定位置には、所定の高さで射出成形部に接近 ·後退可能なアーム部 23を備えた成形品排出シリンダ 22が取り付けられている（図示の都合上、図 9にのみ示す）。

[0038] 一方、主定盤 7の下部には加熱溶解部空間 Yを密閉形成するための真空チャンバ 24が配設され、フレーム（図示せず）により支持されている。前記射出成形部空間 X と真空チャンバ 24内の加熱溶解部空間 Yとの間の遮断及び連通は、シャツタシリンダ 25 (図示の都合上、図 9にのみ示す）により主定盤 7下面に摺接して前進 ·後退するように作動される遮蔽シャツタ 26による開口部 6の閉鎖及び開口により行なわれる。なお、遮蔽シャツタは旋回式とすることもできる。

[0039] 真空ポンプ (拡散ポンプとロータリポンプ力構成）の真空排気系統の一つのライン L1 (金型排気ライン）は可動盤 11及び固定部材 13に形成された金型排気孔 15に接続され、射出成形部空間 X内が所定の真空度になるまで排気するように構成され、他のライン L2は真空チャンバ 24に接続され、加熱溶解部空間 Y内が所定の真空度になるまで排気するように構成されている。また、金型排気ライン L1には、射出成形部空間 Xの真空状態を解除するための金型空気弁及び真空リザーブタンク（図示せず)も接続され、可動上型 3を固定下型 2に型締めした後に瞬時に射出成形部空間 Xを真空状態にできるようになって、る。

[0040] また、真空チャンバ 24には不活性ガス容器も接続でき、用いる原料の種類によっては Ar等の不活性ガス雰囲気下で加熱溶解ができるようにすることもできる。

[0041] 真空チャンバ 24内には、固定下型 2の湯口 4及び主定盤 7の開口部 6と整合する位置真下に円筒状のスリーブ 27及びその周囲を囲繞するように取り付けられた 2分割形式の冷却用ジャケット 28が配設されており、スリーブ 27及び冷却用ジャケット 28の下端部は保持部材 30を介して昇降板 31に固着されており、該昇降板 31はスリーブ移動シリンダ 32により作動され、ガイドバー 36により案内されてスリーブ 27及び冷却用ジャケット 28が全体的に昇降するように構成されている。従って、スリーブ 27及び冷却用ジャケット 28は、スリーブ移動シリンダ 32を作動させて昇降板 31を昇降させることにより、金型 1の湯口 4に向って上昇し、また当初位置まで降下する。

[0042] 一方、スリーブ 27及び冷却用ジャケット 28の内部には摺動自在に配設されたブランジャ 33を備え、該プランジャ 33は昇降板 34を介して装着された射出シリンダ 35により作動され、ガイドバー 36により案内されてスリーブ 27及び冷却用ジャケット 28内を上下に摺動するように構成されている。

[0043] また、スリーブ 27の上部周囲には、加熱手段として高周波誘導加熱用コイル 37が配設されている。加熱手段としては、高周波誘導加熱に限られるものではなぐ抵抗加熱等他の公知の加熱方法を採用できることは勿論である。

[0044] 前記プランジャ 33は、図 2に示すように、キャップ状のヘッド部 38と、該ヘッド部 38 に螺合された中空状のボディ部 39と、該ボディ部 39下端部に固着された中空パイプ部 40と、該中空パイプ部 40を取り付ける上部基部 41と、該上部基部 41に固定される下部基部 42と、上記ヘッド部 38、中空状のボディ部 39及び中空パイプ部 40の内部空間内に軸線方向に延在するように上部基部 41に下端部が取り付けられた冷媒供給管 43とからなる。冷媒供給管 43は、その周囲、即ちプランジャヘッド部近傍の先端部及び管壁周囲に空間部を残すように配設されており、かつ、上記空間部は上部基部 41に形成された流路 44と連通し、冷媒供給管 43の下端部は下部基部 42に形成された流路 45と連通するように構成されている。従って、上記下部基部 42に形成された流路 45から冷媒供給管を通して供給された水、オイル等の冷媒流体は、冷媒供給管 43の先端部力上記プランジャの内部空間内を周壁を伝って通流し、上部基部 41に形成された流路 44から排出される。また、上記ヘッド部 38の上部外周面には、表面がこの外周面と同一面となるように 2本 (任意の数でょ、）のピストンリング 46が取り付けられている。このような構造とすることにより、上部での加熱による影響が少ない状態で冷媒用流体が供給され、プランジャ上部を効率的に冷却することができる。例えば、プランジャ上端面に載置された金属塊が約 1200°Cに加熱溶融されると、上記ヘッド部 38の上端部では約 800— 900°C、冷媒供給管 43の先端部近傍では約 500— 600°C程度となる。なお、高温に曝されるヘッド部 38の材質としては、セラミックスが好ましい。

[0045] 一方、前記したように、スリーブ 27の周囲には、図 3乃至図 5に示すように、それを囲繞するように 2分割形式の冷却用ジャケット 28が取り付けられている。各ジャケット部分 28a、 28bの側壁にはそれぞれ独立して蛇腹状に冷媒流路 29a、 29bが形成され、これらの冷媒流路 29a、 29bにはそれぞれ冷媒管 29が取り付けられている（図 6 も参照)。

[0046] さらに真空チャンバ 24内には、上記スリーブ 27の側方に、原料塊供給装置 47が付設されている。この原料塊供給装置 47は、図 6乃至図 8に示されるように、ターンテーブル 48と、その上に上記スリーブ 27の高さ位置と整合するような上端位置関係となるように設置された複数本（図示の例では 4本である力 2本もしくは 3本又は 5本以上でもよい)の竪型筒状の原料収納筒体 49と、該原料収納筒体 49内に配された原料塊 Aを上方に移送する手段として機能する昇降ピン 51と、原料収納筒体 49上方に移送された原料塊 Aをスリーブ上方に移送する手段としてのアーム 50とからなる。なお、ターンテーブル 48とその上に設置された原料収納筒体 49はカセット収納装置として構成されており、各原料収納筒体 49内に配された原料塊が全て使用された後、全体的に新たなカセット収納装置と取り替えられる。

[0047] ターンテーブル 48の原料収納筒体 49設置位置には孔部 53が形成されており、この孔部 53に挿入されている昇降ピン 51がシリンダ 52の作動により原料収納筒体 49 内に収容されている原料塊 Aを順次段階的に上方に移送する。原料供給に際しては、図 7及び図 8に示されるように、アーム 50が原料収納筒体 49から突出している原料塊 Aを把持し、シリンダ 54の作動により前進してスリーブ 27の上方からスリーブ 27内に原料塊 Aを投入する。アーム 50が元の位置に戻った後、シリンダ 52が再び作動して原料収納筒体 49内に収容されている原料塊 Aを一段階上方に移送する。このようにして一つの原料収納筒体 49内に収容されてヽる原料塊 Aが全て使用されたことを負荷センサにより検出した後、シリンダ 52が作動して孔部 53から抜き出るように昇降ピン 51を下降させる。その後、ステッピングモータ（図示せず)の回転により、次の原料収納筒体 49の孔部 53が昇降ピン 51上に位置するようにターンテーブル 48を所定角度だけ回転させる。このようにして、順次、原料収納筒体 49内に収容されている原料塊 A力スリーブ 27内に供給される。

[0048] 次に、前記装置を用いた射出成形工程について説明する。まず、スリーブ 27内壁とプランジャ 33により形成される原料収容部に原料塊 Aが装填された状態で、高周波誘導加熱用コイル 37に電流が流され、原料塊 Aが加熱溶解される。このとき、可動上型 3は固定下型 2に型締めされ、真空ハウジング 20内の射出成形部空間 Xは真空引きされ、射出成形できる態勢になっている。

[0049] スリーブ 27内の溶湯が所定温度に達した後（温度測定は、プランジャ 33内に熱電対を配設したり、固定下型に放射温度計を設置するなど、適当な方法を採用できる。 )高周波誘導加熱用コイル 37が消磁され、シャツタシリンダ 25が作動して遮蔽シャツタ 26が開き、射出成形部空間 Xと加熱溶解部空間 Yは連通する。この段階で直ちにスリーブ移動シリンダ 32及び射出シリンダ 35が同期的に作動し、スリーブ 27及びプランジャ 33が上昇し、スリーブ 27の上端が金型 1の湯口 4周囲に密着すると共に、なお所定距離だけ上昇するプランジャ 33で加圧された溶湯が金型キヤビティ 5内に射出充填され、金型 1により熱を奪われて急冷凝固して成形される。このとき、金型 1は、溶湯の流れの終末側となるェジェクタ部より可動盤 11の金型排気孔 15を通して排気されているため、溶湯の流れは排気流れに乗って金型キヤビティ 5内に充填されるので、気泡の巻き込みが起こり難い。

[0050] 射出成形終了後、図 9に示すように、スリーブ 27とプランジャ 33が元の位置まで後退し、遮蔽シャツタ 26が閉じられた後、型締めシリンダ 12により可動盤 11が上昇され、金型 1が開かれる。可動盤 11が上死点に達すると、ェジェクタピン 16の連結ロッド 1 7上端面は、ェジェクタシリンダ 18のシリンダロッド 19下端面と当接した状態となる。この段階で、凝固した成形品 Bは可動上型 3と共に固定下型 2から離脱しているので、ェジェクタシリンダ 18が作動してェジェクタピン 16を下方に突き出し、成形品 Bを可動上型 3から離脱させて固定下型 2上に落下させる。次いで、成形品排出シリンダ 22 が作動し、アーム部 23が前進して成形品 Bを把持した後に後退し、成形品 Bを装置外に取り出す。成形品排出後、再度型締シリンダ 12が作動して金型 1を閉止し、次の射出サイクルに入る。 [0051] 図 10は、プランジャの変形例を示している。このプランジャ 33aは、キャップ状の上部ヘッド部 38aと、中空状の下部ヘッド部 38bとの間にコレクトチャック 55が介挿されている点で前記実施例と異なる。このコレクトチャック 55は、上部ヘッド部 38aを押し込むことにより、上部ヘッド部 38aと下部ヘッド部 38bとの間にコレクトチャック 55をカロ締めるようになつている。また、上部ヘッド部 38aとコレクトチャック 55との間には、上部ヘッド部 38aが水等の冷媒流体と接触しなヽように金属板 56が介挿されてヽる。さらに、下部ヘッド部 38bの上端部外周面には、表面がこの外周面と同一面となるように 2本 (任意の数でよい）のピストンリング 46が取り付けられている。なお、下部ヘッド部 38bに中空状のボディ部 39が螺合され、該ボディ部 39下端部に中空パイプ部 40 が固着され、ボディ部 39及び中空パイプ部 40の内部空間内に軸線方向に延在するように冷媒供給管 43が設けられ、冷媒供給管を通して供給された水、オイル等の冷媒流体は、冷媒供給管 43の先端部力も上記プランジャの内部空間内を周壁を伝つて通流し、排出されることは前記した実施例と同様であり、また、高温に曝される上部ヘッド部 38aの材質としては、セラミックスが好ましい。他のプランジャの上部ヘッド部取付の変形例としては、ねじ止め、ロウ付け等も考えられる。

[0052] 前述したような射出機構を用いると、従来のスリーブ及びプランジャを冷却していな Vヽ（ピストンリングも使用して、な、）場合と比較して下記表 1に示すような効果が現れた。なお、本発明の場合、プランジャとして図 10に示す構造のものを用いた。また、铸造した合金は非晶質合金 (Zr Al Co Ni Cu 合金)である。

60 15 2. 5 7. 5 15

[0053] [表 1] ブランジャ及びスリーブの冷却不：お m なし、ビストンリングなし

溶解金属の差込み

o@ z日 50 曰

(プランジャとスリーブの

>90min/S

Kfcサイクル 1 ".' mm/-@

毎^差込み 05分の掃除が必要停 ιίΘβ Οϋ,'曰射出毎に停止、踪が

[0054] 以上、本発明の装置の好適な実施例について説明した力本発明は前記した実施例に限られるものではなぐ種々の設計変更が可能である。また、本発明の装置は、酸化や熱劣化し易い活性金属、例えば Al、 Mg、 Fe、 Ti、 Zr、 Hf、 Y、 La、 Ce、 Nd、 Sm及び Mm (ミッシュメタル)等の少なくとも 1種の活性金属元素を含み、合金内の活性金属元素の和が 50原子％以上の合金の射出成形に好適に用いることができるが、これに限定されるものではなぐ高融点の種々の金属の射出成形に利用できる。

[0055] 本発明の装置は、特に下記一般式（1)一（6)のいずれか 1つで示される組成を有する非晶質合金の射出成形に好適に適用できる。

[0056] 一般式（1)： M¹ M² Ln M³ M⁴ M⁵

a b c d e f

但し、 M¹は Zr及び Hfから選ばれる 1種又は 2種の元素、 M²は Ni、 Cu、 Fe、 Co、 Mn、 Nb、 Ti、 V、 Cr、 Zn、 Al及び Gaよりなる群から選ばれる少なくとも 1種の元素、 Lnは Y、 Laゝ Ceゝ Ndゝ Sm、 Gdゝ Tb、 Dyゝ Ho、 Yb及び Mm (希土類元素の集合体であるミッシュメタル)よりなる群力も選ばれる少なくとも 1種の元素、 M³は Be、 B、 C、 N及び Oよりなる群力選ばれる少なくとも 1種の元素、 M⁴は Ta、 W及び Moよりなる群力選ばれる少なくとも 1種の元素、 M⁵は Au、 Pt、 Pd及び Agよりなる群力選ばれる少なくとも 1種の元素、 a、 b、 c、 d、 e及び fはそれぞれ原子％で、 25≤a≤85、 1 5≤b≤75, 0≤c≤30, 0≤d≤30, 0≤e≤15, 0≤f≤15である。

[0057] 一般式（2) :A1 Ln M⁶ M³

100-g-h-i g h i

但し、 Lnは Y、 La、 Ce、 Nd、 Sm、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Yb及び Mmよりなる群力も選ばれる少なくとも 1種の元素、 M⁶は Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta及び Wよりなる群から選ばれる少なくとも 1種の元素、 M³は Be、 B、 C、 N及び Oよりなる群力選ばれる少なくとも 1種の元素、 g、 h及び iはそれぞれ原子％で、 30≤g≤90, 0<h≤55, 0≤i≤10である。

[0058] 一般式（3) : Mg M⁷

100-p p

但し、 M⁷は Cu、 Ni、 Sn及び Znよりなる群から選ばれる少なくとも 1種の元素、 pは原子％で 5≤p≤60である。

この非晶質合金は、混合ェンタルピーが負で大きぐアモルファス形成能が良い。

[0059] 一般式 (4) : Mg M⁷ M⁸

100-q-r q r

但し、 M⁷は Cu、 Ni、 Sn及び Znよりなる群から選ばれる少なくとも 1種の元素、 M⁸ は Al、 Si及び Caよりなる群力選ばれる少なくとも 1種の元素、 q及び rはそれぞれ原子⁰ /₀で、 l≤q≤35, l≤r≤25である。

この非晶質合金のように、前記一般式（3)の合金において原子半径の小さな元素 M⁸ (A1, Si, Ca)でアモルファス構造中の隙間を埋めることによって、その構造が安定化し、アモルファス形成能が向上する。

[0060] 一般式（5) : Mg M⁷ M⁹

100— q—s q s

一般式（6) : Mg M⁷ M⁸ M⁹

100— q—「s q r s

但し、 M⁷は Cu、 Ni、 Sn及び Znよりなる群から選ばれる少なくとも 1種の元素、 M⁸ は Al、 Si及び Caよりなる群から選ばれる少なくとも 1種の元素、 M⁹は Y、 La、 Ce、 Nd 、 Sm及び Mmよりなる群カゝら選ばれる少なくとも 1種の元素、 q、 r及び sはそれぞれ原子⁰ /₀で、 l≤q≤35, l≤r≤25, 3≤s≤25である。

これらの非晶質合金のように、前記一般式 (3)及び (4)の合金に希土類元素を添加することによりアモルファスの熱的安定性が向上する。

[0061] 前記した非晶質合金の中でも、ガラス遷移温度 (Tg)と結晶化温度 (Tx)の温度差が極めて広、Zr— ΤΜ— A1系及び Hf— ΤΜ— A1系（TM：遷移金属）非晶質合金は、高強度、高耐食性であると共に、過冷却液体領域 (ガラス遷移領域） ΔΤχ=Τχ— Tg 力 S30K以上、特に Zr~TM— A1系非晶質合金は 60K以上と極めて広ぐこの温度領域では粘性流動により数 lOMPa以下の低応力でも非常に良好な加工性を示す。また、冷却速度が数 lOKZs程度の铸造法によっても非晶質バルク材が得られるなど、非常に安定で製造し易い特徴を持っている。これらの合金は、溶湯からの金型铸造によっても、またガラス遷移領域を利用した粘性流動による成形加工によっても、非晶質材料ができると同時に、金型形状及び寸法を極めて忠実に再現する。

[0062] 本発明に利用されるこれらの Zr— TM— A1系及び Hf— TM— A1系非晶質合金は、合金組成、測定法によっても異なる力非常に大きな ΔΤχの範囲を持っている。例えば Zr Al Co Ni Cu 合金（Tg : 652K、 Tx: 768K)の ΔΤχは 116Kと極めて

60 15 2. 5 7. 5 15

広、。硬度は室温から Tg付近までビッカース硬度 (Hv)で 460 (DPN)、引張強度は 1, 600MPa、曲げ強度は 3, OOOMPaに達する。熱膨張率 αは室温力 Tg付近まで 1 X 10— ⁵ZKと小さぐヤング率は 91GPa、圧縮時の弾性限界は 4一 5%を超える。さらに靭性も高ぐシャルピー衝撃値で 60— 70kjZm²を示す。このように非常に高強度の特性を示しながら、ガラス遷移領域まで加熱されると、流動応力は lOMPa程度まで低下する。このため極めて加工が容易で、低応力で複雑な形状の微小部品や高精度部品に成形できるのが本合金の特徴である。し力も、いわゆるガラス (非晶質)としての特性力も加工 (変形)表面は極めて平滑性が高ぐ結晶合金を変形させたときのように滑り帯が表面に現われるステップなどは実質的に発生しない特徴を持つている。

[0063] 一般に、非晶質合金はガラス遷移領域まで加熱すると長時間の保持によって結晶化が始まる力本合金のように ΔΤχが広い合金は非晶質相が安定であり、 ΔΤχ内の温度を適当に選べば 2時間程度までは結晶が発生せず、通常の成形加工においては結晶化を懸念する必要はな、。

[0064] また、本合金は溶湯からの凝固にお!、てもこの特性を如何なく発揮する。一般に非晶質合金の製造には急速な冷却が必要とされるが、本合金は冷却速度 lOKZs程度の冷却で溶湯から容易に非晶質単相からなるバルク材を得ることができる。その凝固表面はやはり極めて平滑であり、金型表面のミクロンオーダーの研磨傷でさえも忠実に再現する転写性を持って！/、る。

[0065] 従って、铸造材料として本合金を適用すれば、金型表面が成形品の要求特性を満たす表面品質を持っておれば、铸造材にお!ヽても金型の表面特性をそのまま再現し、寸法調整、表面粗さ調整の工程を省略又は短縮することができる。

[0066] 以上のように、比較的低い硬度、高い引張強度及び高い曲げ強度、比較的低いャング率、高弾性限界、高耐衝撃性、高耐磨耗性、表面の平滑性、高精度の铸造性を併せ持った特徴は、光コネクタのフエルールやキヤビラリ、スリーブ、 V溝基板等、歯車やマイクロマシン等の精密部品など、種々の分野の成形品の材料として適している。また、非晶質合金は、高精度の铸造性及び加工性を有し、かつ金型のキヤビティ形状を忠実に再現できる優れた転写性を有するため、金型を適切に作製することにより、金型铸造法によって所定の形状、寸法精度、及び表面品質を満足する成形品を単一のプロセスで量産性良く製造できる。

[0067] また、本発明を適用する非晶質合金製成形品の製造に用いられる材料としては、前記したような非晶質合金の他、特開平 10-186176号、特開平 10-311923号、特開平 11— 104281号、特開平 11-189855号等に記載されている非晶質合金など、従来公知の各種非晶質合金を用いることができる。上記特許文献の教示内容は本明細書中に引用加入する。

産業上の利用可能性

本発明の射出铸造装置は、各種金属、特に非晶質合金等の活性金属の各種成形品の製造に適している。

Claims

請求の範囲

[1] 金型（1)と、該金型（1)の湯口（4)に向って前後進自在に配されたスリーブ (27)と、該スリーブ内に摺動自在に配設されたプランジャ（33, 33a)と、上記スリーブ内壁とプランジャにより形成される原料収容部に供給された原料塊 (A)を加熱溶解する加熱手段（37)とを備えた射出铸造装置であって、上記プランジャ（33, 33a)及び Z又はスリーブ (27)が冷却手段を備えてなることを特徴とする射出铸造装置。

[2] 金型（1)と、該金型（1)の下方にその湯口（4)に向って前後進自在に配されたスリーブ（27)と、該スリーブ内に摺動自在に配設されたプランジャ（33, 33a)と、上記スリーブ内壁とプランジャにより形成される原料収容部に供給された原料塊 (A)を加熱溶解する加熱手段 (37)と、上記原料収容部に原料塊を上方力供給するための原料塊供給手段 (47)とを備えた射出铸造装置であって、上記プランジャ（33, 33a)及び Z又はスリーブ（27)が冷却手段を備えてなることを特徴とする射出铸造装置。

[3] 前記プランジャ（33, 33a)に軸線方向に延在する内部空間が形成され、該内部空間内に、冷媒供給管 (43)がプランジャヘッド部近傍の先端部及び管壁周囲に空間部を残すように配設され、上記冷媒供給管を通して供給された冷媒がその先端部から上記プランジャの内部空間内を通流するように構成されていることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の装置。

[4] 前記スリーブ（27)の外周面に、周壁内に蛇腹状に流路（29a, 29b)が形成された冷却用ジャケット（28, 28a, 28b)が配設されていることを特徴とする請求項 1乃至 3 の！、ずれか一項に記載の装置。

[5] 前記冷却用ジャケット（28, 28a, 28b)が分割されていることを特徴とする請求項 4 に記載の装置。

[6] 前記プランジャ（33, 33a)が 800°C以上の融点を持つ金属もしくは合金力なることを特徴とする請求項 1乃至 5のいずれか一項に記載の装置。

[7] 前記プランジャ（33, 33a)の一部もしくは全部がセラミックス力もなることを特徴とする請求項 1乃至 5のいずれか一項に記載の装置。

[8] 前記プランジャ（33, 33a)のヘッド部分周面にピストンリング (46)が設けられていることを特徴とする請求項 1乃至 7のいずれか一項に記載の装置。

[9] 前記プランジャ（33, 33a)が本体部分と別体のヘッド部分（38, 38a, 38b)を有することを特徴とする請求項 1乃至 8のいずれか一項に記載の装置。

[10] 前記スリーブ（27)がセラミックス力なることを特徴とする請求項 1乃至 9のいずれか一項に記載の装置。

[11] 前記原料塊供給手段 (47)が、複数の原料塊 (A)が配された収納装置 (48, 49)と、該収納装置内に配された原料塊を上方に移送する手段 (51, 52)と、収納装置上方に移送された原料塊をスリーブ上方に移送する手段（50, 54)とからなることを特徴とする請求項 2乃至 10のいずれか一項に記載の装置。