JP2004268141A - ガラス質コーティングを有する注入管 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイカスト鋳造用注入管の管壁がガス透過性であると、溶融金属又は合金に空気が含まれ製品に欠陥を生ずるので、この防止方法を提供する。
【解決手段】セラミック製注入管に、ガラス質コーテングを設けるもので、その形成は例えばガラスフリットと脱イオン水を適当な割合で混合し、この混合物をセラミック製注入管の表面にコートし、次にこれを加熱することにより、コーテング作られる。ダイキャスティング中、容器内の溶融金属又は合金に空気圧が作用したとき、ガス透過性壁を通して空気の流れを減少又は無くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明はダイカストマシンの注入管(fill tube)に関する。

ダイカストマシンでは、容器の中に、鋳造される溶融金属又は合金が収容される。注入管は、溶融した金属又は合金の表面の下からダイキャビティまで延びている。容器内の溶融金属又は合金に対して、ガス(例えば空気)の圧力が作用すると、溶融金属又は合金は、注入管の中を通って、ダイキャビティの中へ送られ、ダイキャビティは溶融金属又は合金で充満する。自動ダイカストマシンでは、容器内の溶融金属又は合金に対するガス圧力は、溶融金属又は合金が容器からダイキャビティの中へ周期的に送られるように制御される。

この自動ダイカストマシンでは、ガス透過性セラミックから形成された注入管を用いており、溶融金属又は合金は、該注入管を通って、容器からダイのダイキャビティへ送られる。ガス透過性セラミック製注入管を用いると、加圧された雰囲気空気(又はその他のガス)は、注入管のガス透過性壁の中を通過するので、溶融金属又は合金を注入管の中を送給するのに必要な圧力差をある程度しか得ることができないという不都合がある。さらにまた、注入管の壁の中を通る圧力ガスはダイキャビティの中へ進入するため、溶融金属又は合金の中に空気が含まれ、ダイキャビティの中で凝固する鋳造製品に欠陥が生ずる。

本発明は、上記不都合を解消するために、セラミック製注入管に、ガラス質(vitreous)コーティングを設けたものであり、該コーティングにより、ダイキャスティング中、容器内の溶融金属又は合金に空気圧が作用したとき、ガス透過性壁を通る空気の流れを効果的に減少又はなくすことができる。

本発明のガラス質コーティングの形成は、例えば、ガラスフリットと脱イオン水を適当な割合で混合し、得られた混合物をセラミッ製注入管の表面にコートすることによって行なうことができる。次に、注入管のコーティングを加熱することにより、ガラス質のコーティングが作られる。このコーティングにより、ダイキャスティング中、空気圧が容器内の溶融金属又は合金に作用したとき、注入管のガス透過性壁を通して空気の流れを減少又はなくすことができる。

本発明の利点は、図面に基づく以下の詳細な説明により、明らかになるであろう。
図１は、ダイカストマシンに用いられる本発明の注入管(10)を示している。注入管(10)の一方の端部(10a)は、溶湯収容容器(20)の中の溶融金属又は合金Ｍの中に浸漬される。また、他方の端部(10b)は、金型(32)の通路(36)を通って、金型(32)(34)によって形成されたダイキャビティ(30)に連通している。注入管(10)は長さ方向に延びる内部通路(10c)を含んでおり、溶湯金属又は合金は該内部通路を通って、溶湯収容容器(20)(例えば、坩堝)からダイキャビティへ運ばれる。ガスによる加圧可能なチャンバーＣは、容器(20)の中の溶融金属又は合金より上の部分であり、ガス加圧によって容器(20)内の溶融金属又は合金Ｍにある程度のガス圧が作用すると、溶融金属又は合金は、注入管(10)の中を通って上向きに進み、ダイキャビティ(30)の中へ送給される。例えば、ガス加圧手段として、エアコンプレッサー又はポンプ(40)を配備し、加圧空気を、管路(42)を経てチャンバーＣに送り込むことができるが、これに限定されるものではない。ダイカストマシンの作動時、容器(20)のガス加圧のタイミングは、容器内の溶融金属又は合金を間欠的に加圧して、溶湯金属又は合金が容器からダイキャビティ(30)の中へ逐次的に導入されるように制御される。

アルミニウム及びその合金のような低圧ダイキャスティングでは、セラミック製注入管(10)は、溶融アルミニウム及びその合金に耐性を有するジルコニアその他適当なセラミック材料から構成することができる。注入管(10)に用いられるその他セラミック材料は、鋳造される溶融金属又は合金に応じて選択することができる。代表的な注入管(10)は、行われるダイキャスティングに適した形状及び寸法を有する予備成形されたモノリシック管である。

例示した本発明の実施例によれば、図１及び図２に示されるように、セラミック製注入管(10)には、ガラス質コーティング(11)がその場所にて(in-situ)コートされる。ガラス質コーティング(11)は、注入管(10)よりもガス透過性を少なくするために設けられる。この結果、容器(20)の中の溶融金属又は合金にガス圧が作用したとき、ガラス質コーティング(11)によって、ガス透過性壁(10w)へのガスの進入が妨げられ、注入管(10)の通路(10c)への進入は少なくなるか又は遮断される。この目的を達成するために、ガラス質コーティング(11)は、チャンバー(35)の中の加圧用ガスに対して実質的にガス不透過性であることが好ましい。

例示した本発明の実施例において、注入管へのガラス質コーティングの形成は、適当量のガラスフリットと担体物質(carrier agent)(脱イオン水を含むものが好ましい)を混合して、ガラス形成用混合物を生成し、注入管(10)の外表面に混合物をコートすることにより行われる。なお、注入管(10)の材料として選択されるセラミックに応じて、他の担体物質として、例えば、コロイダルシリカを用いることもできる。注入管(10)の外表面のコーティングの形成は、注入管(10)(開口端部を施栓して閉じる)をガラス形成用混合物の中に浸漬することにより、或いはガラス形成用混合物を注入管(10)の外表面に、はけで塗ったり、スプレーしたり、その他の方法で施すことよって行なうことができる。一般的に、注入管(10)の外表面及び／又は内表面は、同種又は異種のコーティングでコートすることができる。ガラス質コーティングは、鋳造される溶融金属又は合金による悪影響を受けないように、鋳造される溶融金属又は合金と適合性(compatible)を有するものが用いられる。注入管に施されたガラス形成用混合物のコーティングは、適当な温度で焼成され(fired)、ガラス質コーティングが形成される。この結果、溶湯収容容器(20)の中の溶融金属又は合金にガス圧が作用したとき、ガス透過性壁(10b)を通過した加圧用ガスは、ガラス質コーティング(11)によって通過が妨げられ、注入管(10a)への進入は少なくなるか又は遮断される。

低圧アルミニウムのダイカストマシンに用いられるジルコニア製注入管に好適なガラス形成用コーティングは、市販のガラスフリット４重量部と、脱イオン水６重量部を混合することによって作ることができる。適当なガラスフリットは、Ferro Corporation製のFerro3225とFerro3226を等量混合することによって得ることができる。得られた混合物のおよその成分は、重量％にて、ＳｉＯ₂：５８.７５％、Ｂ₂Ｏ₃：２９.１０％、Ａｌ₂Ｏ₃：４.６０％、ＭｇＯ：３.７５％、Ｎａ₂Ｏ：２.２０％、ＣａＯ：１.６０％である。
ガラスフリットと脱イオン水は、まず最初に各構成成分の適当量を計量し、構成成分を容器に中に入れ、容器を振り混ぜることによって混合し、脱イオン水の中でガラスフリットを分散させ、ガラス形成用混合物を作る。次に、注入管(10)をガラス形成用混合物の中に浸漬して、注入管(10)にガラス形成用混合物を施す。この際、注入管(10)の内表面が混合物でコートされないように、注入管(10)の開口端部には栓を施して閉じている。
注入管は、ガラス形成用混合物の中に所定時間(例えば１秒)浸漬した後、取り出し、次の取扱いの前に、空気乾燥する。乾燥後、コートされた注入管(10)をキルンに移動させ、大気雰囲気の８５０℃〜１０００℃の温度で焼成する。この結果、ガラスフリットは固まって、実質的にガス不透過性のガラス質コーティング(11)が、その場所で、注入管(10)の外表面に形成される。焼成条件の一例として、乾燥してガラスコートされたジルコニア製注入管を１℃／ｈの割合で昇温し、９８０℃で１時間保持し、１℃／ｈの割合で降温する例を挙げることができるが、これに限定されるものではない。焼成後のガラス質コーティング(11)の代表的な厚さは、０.０２５４〜０１０１６ｍｍ(０.００１〜０.００４インチ)であるが、発明を実施する上で、他の厚さであっても構わない。

また、発明を実施する上で、注入管(10)を形成する具体的なセラミック材料と適合性を有する他のガラスフリットを用いることもできる。ガラス質コーティングと注入管は、両者の熱的挙動(例えば、熱膨張係数)によって、ダイキャスティング中、クラッキング、フレーキング(flaking)等によってコーティングが損傷を受けないように、適合性を有するものであらねばならない。さらにまた、使用するガラス形成用混合物の種類に応じて、該混合物を注入管に施すのに他のコーティング技術を用いたり、異なる焼成温度や焼成時間を用いることができる。

図１を参照すると、外表面にガラス質コーティング(11)が形成された注入管(10)は、溶湯収容容器(20)及び金型(32)(34)との間に配備されており、チャンバーＣがガス加圧されたとき、容器(20)内の溶融金属又は合金がダイキャビティ(30)に送り込まれる。例えば、アルミニウム及びその合金のような低圧ダイキャスティングでは、チャンバーＣを、間欠的に、空気(例えば、１１psi又はその他の超大気圧)で所定時間加圧することにより、所定量の溶融金属又は合金は、注入管からダイキャビティへ送り込まれる。
注入管(10)の外表面及び／又は内表面のガラス質コーティング(11)によって、壁(10w)への進入が妨げられ、注入管(10)の通路(10c)への進入は少なくなるか又は遮断される。これにより、溶融金属又は合金をダイキャビティ(30)へ強制送給するのに必要な圧力差がもたらされる。ガラス質コーティング(11)はまた、加圧用ガスの通路(10c)への進入を可及的に防止し、加圧用ガスがキャビティへ入らないようにする役割を有しており、ダイキャビティ(30)の中の空気に起因する鋳造欠陥を少なくするか又は無くし、及び／又はキャビティ(30)内で鋳造し凝固させることができる。

本発明について、幾つかの実施例を挙げて説明したが、当該分野の専門家であれば、本発明はそれら実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神及び範囲から逸脱することなく、変形をなし得ることは理解し得るであろう。

溶融金属又は合金の収容容器と、ダイキャビティを形成する一対のダイとの間に配備された注入管の略断面図である。 外面にガラス質コーティングが形成された注入管の拡大断面図である。

Claims (18)

1. ダイカストマシンに用いられるセラミック製注入管であって、該注入管は、溶融金属又は合金が通る通路を含んでおり、該注入管は、注入管の外側に存在する加圧用ガスが通路の中へ進入し難くするガラス質コーティングを有しているセラミック製注入管。
2. ガラス質コーティングは、実質的にガス不透過性である請求項１の注入管。
3. ガラス質コーティングは、厚さ０.０２５４〜０１０１６ｍｍ(０.００１〜０.００４インチ)である請求項１の注入管。
4. 注入管は、ジルコニア製注入管である請求項１の注入管。
5. 溶融金属又は合金を収容する容器と、ダイキャビティと、容器とダイキャビティの間に配備され、ダイキャビティへ送られる溶融金属又は合金の通る通路を有するセラミック製注入管とを具えており、該注入管は、注入管の外側に存在する加圧用ガスが通路の中へ進入し難くするガラス質コーティングを有しているダイカストマシン。
6. ガラス質コーティングは、実質的にガス不透過性である請求項５のダイカストマシン。
7. ガラス質コーティングは、厚さ０.０２５４〜０１０１６ｍｍ(０.００１〜０.００４インチ)である請求項５のダイカストマシン。
8. 注入管は、ジルコニア製注入管である請求項５のダイカストマシン。
9. ダイカストマシンに用いられ、溶融金属又は合金が通る通路を有するセラミック製注入管を作製する方法であって、ガラス形成材料を注入管に付着させ、該注入管を高温で焼成して、注入管に付着した前記材料をその場所でガラス質コーティングに変化させることを含んでおり、注入管の外側に存在する加圧用ガスを通路の中へ進入し難くさせるガラス質コーティングを有する注入管の作製方法。
10. 注入管はガラス形成材料の中に浸漬される請求項９の方法。
11. 焼成後のガラス質コーティングは実質的にガス不透過性である請求項９の方法。
12. ガラス質コーティングは、厚さ０.０２５４〜０１０１６ｍｍ(０.００１〜０.００４インチ)である請求項９の方法。
13. 注入管は、ジルコニア製注入管である請求項９の方法。
14. アルミニウムを含む溶湯のダイキャスティング方法であって、注入管は、溶湯の通る通路を有し、注入管の外側に存在する加圧用ガスが前記通路の中へ進入し難くするガラス質コーティングを有しており、加圧用ガスを溶湯に作用させて、注入管の通路を通じて溶湯を送給することを含んでいる方法。
15. 溶湯より上のチャンバーを加圧用ガスで加圧することを含んでいる請求項１４の方法。
16. チャンバーは空気で加圧される請求項１５の方法。
17. 注入管は、一方の端部が溶湯の中に浸漬され、他方の端部がダイキャビティに連通している請求項１４の方法。
18. ガラス質コーティングは、注入管の外表面及び／又は内表面に設けられる請求項１４の方法。

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