【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャビティ内が鋳造中常に高真空に保たれる真空ダイカスト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカスト鋳造方法は高速・高圧で金型内へ溶融金属を充填する技術であり、他の溶融金属成形法に比べ寸法精度が高い、鋳肌が美しい、生産性が高いなどの利点がある。しかしながら高速で充填するため周囲に存在する大気などのガスを溶湯中に巻き込んでしまう。このため、鋳物の内部には多量のガス及びガスと金属が反応してできた酸化物などの介在物が存在することが知られており、構造用部材としての用途は限定されていた。
【０００３】
ダイカスト鋳造品に内在するガスは窒素、酸素、炭酸ガスなどの大気成分のほか、プランジャー用の潤滑剤や金型キャビティ用の離型剤などが高温により燃焼したガスなども含まれる。これら巻き込まれるガスを減少せしめるため、金型キャビティ内を高い減圧雰囲気にして鋳込みを行う真空ダイカスト法が古くから開発され実用化されている。
【０００４】
キャビティ内を減圧して保持炉内の溶湯を射出スリーブ内に給湯管を介して装填する真空ダイカスト装置として、例えば特開平６−１２６４１５号公報に開示のものがある。この真空ダイカスト装置は、固定プラテンに取り付けられた固定型および可動型で形成するキャビティと、このキャビティに連通する射出スリーブと、この射出スリーブ内で嵌合して前後進できるプランジャチップと、射出スリーブの下方にあって溶湯を収容する保持炉と、一端を射出スリーブに形成した給湯口に連結しかつ他端を保持炉内の溶湯に没入する給湯管と、キャビティ内を真空状態に減圧して保持炉内の溶湯を射出スリーブ内に給湯管を介して装填する減圧手段を有するものである。
【０００５】
また、特開２００３−１３９１号公報では射出スリーブの後端に密封構造の真空チャンバーを配置し、この真空チャンバーに真空源を接続することが記載されている。この機構の優れた点はスリーブ内の真空度が射出スリーブと射出ピストンとの隙間から侵入する外部雰囲気を抑制できることである。これにより射出スリーブのみならず金型キャビティ内の真空度が保たれ、溶湯に活性なガスを低減させたダイカスト鋳造品が得られることである。また、特開２００３―２５０５５号公報ではプランジャチップの外周に設けた環状溝に挿入されて射出スリーブに弾性を持って摺接可能であり、かつ待機位置におい潤滑剤が内部に浸透・含有可能な環状シール材を配置するものが記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１２６４１５号公報 （第３頁左欄４９行目〜第４頁右欄１４行目，図２）
【特許文献２】
特開２００３−１３９１号公報 （第３頁右欄２０行目〜第４頁４９行目，図１）
【特許文献２】
特開２００３―２５０５５号公報 （第３頁右欄２３行目〜第６頁左欄１７行目，図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこれらの方法により、内在ガスを減らしめることはできても、皆無にすることは不可能である。例えば特許文献１のものでは溶湯吸引時にはスリーブの後端部で外部とシールする構造であるが、射出動作を開始すると射出プランジャと射出ピストンとのクリアランスからエアを吸いこんでしまう。特許文献２のものも同様に、溶湯吸引時にはスリーブの後端部および真空チャンバのシールパッキンとで外部とシールする構造であるが、射出動作を開始すると射出プランジャと射出ピストンとのクリアランスからエアを吸いこんでしまう。特許文献３のものであれば射出動作を開始しても射出プランジャと射出ピストンとのクリアランスからエアを吸いこむことは抑制されるが、潤滑剤を浸潤可能な多孔質シールではシール損傷や磨耗などが著しく、長期的に安定してクリアランスを維持できないということが危惧される。
【０００８】
よって本発明の課題は、長期的に安定して真空度が維持でき、かつ射出動作前／後のどちらであっても外部雰囲気を吸いこむことが無い密封構造を有する高真空ダイカスト装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために鋭意検討した結果、キャビティ内を減圧することにより保持炉内の鋳造用アルミ合金溶湯を射出スリーブ内に装填可能な構造を有し、かつ前記射出スリーブに嵌合するプランジャチップを具備する真空ダイカスト装置であって、前記プランジャチップは周方向に不連続となる開口部を有する嵌合リングを備え、かつ前記開口部の形状はリング外周面において少なくとも一部周方向に沿って開口する水平部分を有することを特徴とするものである。
【００１０】
この嵌合リングは外周側から圧力を加えることで前記開口部が開閉して射出スリーブに摺動可能となるものであり、かつ前記嵌合リングが前記射出スリーブに摺動する際の開口部の状態は、前記水平部分により開口部が一端から他端まで直線的に連通しない状態になる。ピストンとスリーブの間のクリアランスは嵌合リングによりシールされているため、外部雰囲気がリークすることがなくなる。詳細は実施例にて述べる。
【００１１】
また溶湯吸引時にも射出動作開始後もピストンに設置した嵌合リングでスリーブとのクリアランスをゼロにして外部雰囲気を吸いこませることがない。また、嵌合リングが磨耗してもあらかじめ与えていた嵌合リングのテンションによりスリーブ内壁面へリング外周面を押しつけるため、クリアランスを常に最小にすることができる。水平部分は略周方向との規定をしたが、周方向に対して１０°程度の傾きで有れば本発明の効果を損ねることがない。好ましくは５°以下である。また、水平部分での開口部の幅は１ｍｍ以内が好ましく、０．５ｍｍ以内がさらに好ましい。
【００１２】
嵌合リングは軸方向に１ｍｍ〜６０ｍｍの幅を有することが好ましい。１ｍｍ未満であるとシール材としての性能を損ねるし、６０ｍｍ超であると射出スリーブと嵌合リングとの摩擦力が大きすぎ、磨耗による損傷が早まる。
【００１３】
鋳造用アルミ合金にはＡｌ−Ｓｉ―Ｃｕ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ系などの一般的な鋳造用アルミ合金、例えばＡＤＣ３材，ＡＤＣ５材，ＡＤＣ１０材、ＡＤＣ１２材などを適宜使用すればよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお本発明は、以下に示す実施の形態にとらわれず、技術思想の範囲内で変更することが可能である。
【００１５】
（実施例１）
図３は、実施の形態１での真空ダイカスト装置１０の横断面図である。図１の真空ダイカスト装置１０は、固定型１６ｃおよび可動型１６ｄで形成するキャビティ１６と、このキャビティ１６に連通する射出スリーブ１１と、この射出スリーブ１１内で嵌合して前後進できるプランジャ１２と、射出スリーブ１１の下方にあって溶湯Ｍを収容する保持炉１３と、一端を射出スリーブ１１に形成した給湯口１１ａに連通しかつ他端を保持炉１３内の溶湯Ｍに没入する給湯管１４と、キャビティ１６内を真空状態に減圧して保持炉１３内の溶湯Ｍを射出スリーブ１１内に給湯管１４を介して装填するカットオフバルブ１８ａや真空ポンプ１８などの減圧手段を有する。
【００１６】
なお、固定型１６ｃは固定プラテン１６ａに取り付け、可動型１６ｄは可動プラテン１６ｂに取り付けている。保持炉１３は、昇降台１５上に置き、昇降台１５を上下することで溶湯Ｍの湯面が一定になるようにしている。給湯管１４は、内面にＢ−Ｎコーティングを施したセラミック製として溶湯Ｍとの反応を防止し、下端にはオリフィス１４ａを形成している。給湯管１４の外周はヒーター（図示せず）で包囲して給湯管１４を溶湯Ｍの温度近くに保持している。
【００１７】
本発明の要部である嵌合リングについて詳細を述べる。図１に示すように本発明の嵌合リングは略Ｃ文字型のリング形状であり、一部が不連続となる開口部３を有する。この開口部は当然ながら外周面から内周面に渡り開口しているため、嵌合リング磁石はこの開口部を広げたり押し縮めたりすることで外径が実質的に変わるものである。材質はＳＫＤ材に代表される鋼材を用いた。この開口部は一律に軸と平行な形状では無く、真中の部分で周方向に向って開口する水平部分２ａ、２ｂを持つ。この水平部分２ａと２ｂは軸方向の位置ｗが１ｍｍ以内で形成されている。また、内径側にはプランジャに組み付けるための爪８が形成されている。
【００１８】
この嵌合リングの開口部を押し広げてプランジャ１２の先端の部材として組みつける。プランジャ１２の断面図を図２に示す。プランジャ１２は嵌合リング１、円柱状のピストン胴部４、ピストン軸６から主に構成される。ピストン胴部４とピストン軸６は接合部７により固定されている。また、ピストン胴部４と嵌合リング１は凸部５と爪８により外れないようになっている。開口部を押し広げて爪８の内周径をピストン胴部の凸部５の外周径よりも大きくした後に嵌合リング１を嵌め込むことができる。また、このプランジャ１２を射出スリーブ内に入れる場合は嵌合リング１の開口部を狭めて外径を縮めた後に押し入れる。この射出プランジャ１２を射出スリーブ１１に入れた時の嵌合リング１は周方向に見て一端部９ａと多端部の９ｂが少なくとも同一か重なり合う状態となる。水平部分２ａ、２ｂが実質的に重なり合うため、射出プランジャの先端側と後端側とで空間的に閉鎖された状態となり、射出動作前／後のどちらであっても真空度を保つことが可能である。
【００１９】
図１に示す本発明の高真空ダイカスト装置を用いてサスペンションアームの鋳造を行なった。先ず給湯では、キャビティ内を真空状態に減圧Ｖ（５０ＫＰａ）にしてこの減圧Ｖを射出スリーブ１１内に伝え、保持炉内の溶湯Ｍを射出スリーブ１１内に給湯管１４を介して給湯口１１ａから装填している。次に射出途中では、プランジャチップ１２が前進され、溶湯Ｍをキャビティ内に次第に充填されている。一方、湯切りした溶湯Ｍは給湯口１１ａから給湯管１４を経て保持炉１３に戻している。そして、射出後は、プランジャチップ１２を後退させて待機位置に戻すと共にキャビティ内で冷却凝固したダイカスト品を取り出した。
【００２０】
この工程を通してキャビティ中の真空度を測定した。図４にその結果を示す。本発明の高真空ダイカスト装置を用いることで射出動作開始後であっても射出が完了するまでキャビティ中の高真空を維持することができることが証明された。また、比較として本発明に用いた嵌合リングを用いない従来の製法で行った場合のキャビティ中の真空度を破線で記載する。射出動作を開始してから射出完了するまでに真空度がしだいに下がることが解る。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳細に説明のとおり、本発明は従来にない高真空ダイカスト装置を適用することにより射出スリーブ内と外部雰囲気とを隔離し、射出動作を開始してから射出完了するまで極めて良好なキャビティ中の真空度を維持することに成功した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いた嵌合リングの一例である。
【図２】本発明に用いた射出プランジャの一例である。
【図３】本発明に用いた真空ダイカスト鋳造機の一例である。
【図４】鋳造工程におけるキャビティ中の真空度の挙動を示す図である。
【符号の説明】
１：嵌合リング
２：水平部分
３：開口部
４：ピストン胴部
５：凸部
６：ピストン軸
７：接合部
８：爪
１０：真空ダイカスト装置
１１：射出スリーブ
１１ａ、：給湯口
１２：プランジャチップ
１３：保持炉
１４：給湯管
１４ａ：オリフィス
１５：昇降台
１６：金型キャビティ
１６ａ：固定プラテン
１６ｂ：可動プラテン
１６ｃ：固定型
１６ｄ：可動型
１７：潤滑剤タンク
１７ａ：給湯口
１７ｂ：電磁弁
１８：真空ポンプ
１８ａ：真空バルブ
１９：定量吐出器
Ｍ：溶湯
Ｖ：減圧[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum die casting apparatus in which the inside of a cavity is always kept at a high vacuum during casting.
[0002]
[Prior art]
The die casting method is a technique of filling a molten metal into a mold at high speed and high pressure, and has advantages such as higher dimensional accuracy, more beautiful casting surface, and higher productivity than other molten metal forming methods. However, since the gas is filled at a high speed, gas such as the air present in the surroundings is involved in the molten metal. For this reason, it is known that a large amount of gas and inclusions such as oxides formed by the reaction of gas and metal exist inside the casting, and its use as a structural member has been limited.
[0003]
The gas contained in the die cast product includes atmospheric components such as nitrogen, oxygen, and carbon dioxide, as well as gas burned at a high temperature by a plunger lubricant, a mold cavity release agent, and the like. In order to reduce these entrained gases, a vacuum die casting method in which casting is performed in a mold cavity under a high reduced pressure atmosphere has been developed and put into practical use for a long time.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-126415 discloses a vacuum die casting apparatus for reducing the pressure in the cavity and loading the molten metal in the holding furnace into the injection sleeve via a hot water supply pipe. The vacuum die-casting apparatus includes a cavity formed by a fixed mold and a movable mold attached to a fixed platen, an injection sleeve communicating with the cavity, a plunger tip fitted in the injection sleeve and capable of moving forward and backward, and an injection sleeve. A holding furnace for storing the molten metal below the hot water supply pipe, one end of which is connected to a hot water supply port formed in the injection sleeve and the other end of which is immersed in the molten metal in the holding furnace, and the inside of the cavity is depressurized to a vacuum state. It has a pressure reducing means for loading the molten metal in the holding furnace into the injection sleeve via a hot water supply pipe.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-1391 describes that a vacuum chamber having a sealed structure is arranged at the rear end of an injection sleeve, and a vacuum source is connected to the vacuum chamber. The advantage of this mechanism is that the degree of vacuum in the sleeve can suppress the external atmosphere entering from the gap between the injection sleeve and the injection piston. As a result, the degree of vacuum in the mold cavity as well as the injection sleeve is maintained, and a die cast product in which the active gas in the molten metal is reduced can be obtained. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-25055, the lubricant is inserted into an annular groove provided on the outer periphery of the plunger tip so that the injection sleeve can be slid with elasticity, and the lubricant can permeate and be contained in the standby position. An arrangement of an annular sealing material is described.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-6-126415 (page 49, left column, line 49 to page 4, right column, line 14, FIG. 2)
[Patent Document 2]
JP-A-2003-1391 (page 20, right column, line 20 to page 4, line 49, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-2003-25055 (page 3, right column, line 23 to page 6, left column, line 17, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, these methods can reduce, but cannot eliminate, endogenous gases. For example, Patent Document 1 discloses a structure in which the rear end of the sleeve is sealed to the outside when the molten metal is sucked, but when the injection operation is started, air is sucked from the clearance between the injection plunger and the injection piston. Similarly, the structure of Patent Document 2 has a structure in which the back end of the sleeve and the seal packing of the vacuum chamber are sealed to the outside when the molten metal is sucked, but when the injection operation is started, air is released from the clearance between the injection plunger and the injection piston. Inhale. In the case of Patent Document 3, suction of air from the clearance between the injection plunger and the injection piston is suppressed even when the injection operation is started. However, in the case of a porous seal that can infiltrate a lubricant, seal damage or wear is caused. It is feared that the clearance cannot be maintained stably over the long term.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide a high-vacuum die-casting device having a sealed structure that can maintain a vacuum degree stably for a long period of time and does not suck in an external atmosphere before or after an injection operation. That is.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above object, a plunger having a structure capable of loading the molten aluminum alloy for casting in the holding furnace into the injection sleeve by reducing the pressure in the cavity and fitting the injection sleeve. A vacuum die casting apparatus including a tip, wherein the plunger tip includes a fitting ring having an opening that is discontinuous in a circumferential direction, and the shape of the opening is at least partially along a circumferential direction on an outer peripheral surface of the ring. And has a horizontal portion that opens.
[0010]
The fitting ring opens and closes by applying pressure from the outer peripheral side to be slidable on the injection sleeve, and the opening of the opening when the fitting ring slides on the injection sleeve. The state is such that the opening is not linearly communicated from one end to the other end due to the horizontal portion. Since the clearance between the piston and the sleeve is sealed by the fitting ring, the external atmosphere does not leak. Details will be described in Examples.
[0011]
Further, even when the molten metal is sucked, the clearance between the sleeve and the sleeve is made zero by the fitting ring provided on the piston even after the start of the injection operation, so that the external atmosphere is not sucked. Further, even if the fitting ring is worn, the ring outer peripheral surface is pressed against the inner wall surface of the sleeve by the tension of the fitting ring given in advance, so that the clearance can always be minimized. Although the horizontal portion is defined to be substantially in the circumferential direction, the effect of the present invention is not impaired if the horizontal portion has an inclination of about 10 ° with respect to the circumferential direction. Preferably it is 5 ° or less. Further, the width of the opening in the horizontal portion is preferably within 1 mm, more preferably within 0.5 mm.
[0012]
Preferably, the fitting ring has a width of 1 mm to 60 mm in the axial direction. If it is less than 1 mm, the performance as a sealing material is impaired, and if it is more than 60 mm, the frictional force between the injection sleeve and the fitting ring is too large, and damage due to wear is accelerated.
[0013]
As the aluminum alloy for casting, a general aluminum alloy for casting such as Al-Si-Cu, Al-Si-Mg or Al-Mg, for example, ADC3 material, ADC5 material, ADC10 material, ADC12 material, etc. is appropriately used. do it.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and can be modified within the scope of the technical idea.
[0015]
(Example 1)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the vacuum die casting apparatus 10 according to the first embodiment. The vacuum die casting apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a cavity 16 formed by a fixed mold 16c and a movable mold 16d, an injection sleeve 11 communicating with the cavity 16, and a plunger 12 capable of fitting in the injection sleeve 11 and moving forward and backward. A holding furnace 13 below the injection sleeve 11 for storing the molten metal M, and a hot water supply pipe 14 having one end communicating with a hot water supply port 11a formed in the injection sleeve 11 and the other end immersed in the molten metal M in the holding furnace 13. And a pressure reducing means such as a cut-off valve 18 a or a vacuum pump 18 for reducing the pressure in the cavity 16 to a vacuum state and loading the molten metal M in the holding furnace 13 into the injection sleeve 11 via the hot water supply pipe 14.
[0016]
The fixed mold 16c is attached to a fixed platen 16a, and the movable mold 16d is attached to a movable platen 16b. The holding furnace 13 is placed on the elevating platform 15, and the level of the molten metal M is made constant by moving the elevating platform 15 up and down. The hot water supply pipe 14 is made of ceramic with an inner surface coated with BN to prevent reaction with the molten metal M, and has an orifice 14a at the lower end. The outer periphery of the hot water supply pipe 14 is surrounded by a heater (not shown) to keep the hot water supply pipe 14 close to the temperature of the molten metal M.
[0017]
The fitting ring, which is a main part of the present invention, will be described in detail. As shown in FIG. 1, the fitting ring of the present invention has a substantially C-shaped ring shape, and has an opening 3 that is partially discontinuous. Since this opening is naturally open from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface, the fitting ring magnet changes its outer diameter substantially by expanding or compressing this opening. The material used was a steel material represented by SKD material. This opening is not uniformly shaped parallel to the axis, but has horizontal portions 2a and 2b that open in the circumferential direction at the center. The horizontal portions 2a and 2b are formed so that the axial position w is within 1 mm. Further, a claw 8 for assembling to the plunger is formed on the inner diameter side.
[0018]
The opening of the fitting ring is expanded and assembled as a member at the tip of the plunger 12. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the plunger 12. The plunger 12 mainly includes a fitting ring 1, a cylindrical piston body 4, and a piston shaft 6. The piston body 4 and the piston shaft 6 are fixed by a joint 7. Further, the piston body 4 and the fitting ring 1 are not detached by the projections 5 and the claws 8. The fitting ring 1 can be fitted after the opening is expanded to make the inner peripheral diameter of the claw 8 larger than the outer peripheral diameter of the projection 5 of the piston body. When the plunger 12 is inserted into the injection sleeve, the plunger 12 is pushed in after the opening of the fitting ring 1 is narrowed to reduce the outer diameter. When the injection plunger 12 is inserted into the injection sleeve 11, the fitting ring 1 has a state in which one end 9a and the multi-end 9b are at least the same or overlap when viewed in the circumferential direction. Since the horizontal portions 2a and 2b substantially overlap with each other, the injection plunger is spatially closed at the leading end and the trailing end, and the degree of vacuum can be maintained before or after the injection operation. It is.
[0019]
The suspension arm was cast using the high vacuum die casting apparatus of the present invention shown in FIG. First, in hot water supply, the pressure inside the cavity is reduced to a reduced pressure V (50 KPa), and this reduced pressure V is transmitted to the injection sleeve 11. I'm loading. Next, during injection, the plunger tip 12 is advanced, and the melt M is gradually filled in the cavity. On the other hand, the drained molten metal M is returned from the hot water supply port 11a to the holding furnace 13 via the hot water supply pipe 14. After the injection, the plunger tip 12 was retracted and returned to the standby position, and the die-cast product cooled and solidified in the cavity was taken out.
[0020]
Through this process, the degree of vacuum in the cavity was measured. FIG. 4 shows the result. It has been proved that the use of the high-vacuum die-casting apparatus of the present invention makes it possible to maintain a high vacuum in the cavity until the injection is completed even after the start of the injection operation. For comparison, the degree of vacuum in the cavity when the conventional method without using the fitting ring used in the present invention is described by a broken line. It can be seen that the degree of vacuum gradually decreases from the start of the injection operation to the completion of the injection.
[0021]
【The invention's effect】
As described in detail above, the present invention applies an unprecedented high-vacuum die-casting device to isolate the inside of the injection sleeve from the external atmosphere, and to start the injection operation and complete the injection in the extremely good cavity until the injection is completed. The vacuum was successfully maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an example of a fitting ring used in the present invention.
FIG. 2 is an example of an injection plunger used in the present invention.
FIG. 3 is an example of a vacuum die casting machine used in the present invention.
FIG. 4 is a view showing a behavior of a degree of vacuum in a cavity in a casting process.
[Explanation of symbols]
1: Fitting ring 2: Horizontal portion 3: Opening 4: Piston body 5: Convex portion 6: Piston shaft 7: Joint 8: Claw 10: Vacuum die casting device 11: Injection sleeve 11a, Hot water supply port 12: Plunger Chip 13: holding furnace 14: hot water supply pipe 14a: orifice 15: elevating platform 16: mold cavity 16a: fixed platen 16b: movable platen 16c: fixed mold 16d: movable mold 17: lubricant tank 17a: hot water supply port 17b: solenoid valve 18: vacuum pump 18a: vacuum valve 19: fixed amount discharger M: molten metal V: decompression