JP2008038179A - ホットチャンバーダイカストマシンとその鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ホットチャンバーダイカストマシンに関し、アルミニウム系溶湯をホットチャンバーダイカストマシンによって、効率的に鋳造できるようにすることが課題である。
【解決手段】アルミニウム系溶湯を鋳造するホットチャンバーダイカストマシン１において、少なくとも前記アルミニウム系溶湯２を射出する射出機構８を構成する部品を、主成分はコバルトが重量比で５０％〜６０％、クロムが重量比で１８〜２８％、モリブデンが重量比で４〜１７％、ニッケルが重量比で２〜５％、鉄が０〜５％、残りをその他の金属とするアルミニウム系耐食合金金属で形成してなるホットチャンバーダイカストマシン１とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、アルミニウムおよびアルミニウム合金等を鋳造するホットチャンバーダイカストマシンと鋳造方法とに係り、更に詳しくはアルミニウム系溶湯をプランジャーによって金型に圧入して射出注湯することを可能にした射出機構に関するものである。

従来、亜鉛，鉛，スズ等の合金を鋳造する場合には、ホットチャンバーダイカストマシンが使用される。このホットチャンバーダイカストマシン１ａには、図３に示すように、前記合金の溶湯２を貯留する溶湯槽３と、該溶湯槽３を加熱して溶湯２を一定温度以上に保つための加熱ヒータ５と、これらを備える炉体構造体４と、前記溶湯槽３の内部空間まで射出ヤグラ２０等の支持体によって吊持されるグースネック９と、このグースネック９のシリンダー部１０ａに充填された溶湯２を圧入して押し出すプランジャー１２と、該プランジャー１２を往復直線運動させる油圧シリンダーなどの駆動装置２３と、前記プランジャー１２で押し出された溶湯２を導出して金型に注入するノズル１１と、該ノズル１１の注入先端部に設けられるノズルヒータ２４と、図１に示す固定金型２５と移動金型２６とで形成されている。

前記固定金型２５と移動金型２６とで鋳型空間２７および、前記ノズル１１と鋳型空間２７に連通するランナー部２８とが形成される。かかるホットチャンバーダイカストマシンにおいては、溶融点の低い亜鉛等の鋳造に適したものであるが、これを、アルミニウム系合金に適用しようとすると、当該アルミニウム系溶湯が殆どの金属と反応して侵食するので、このアルミニウム系溶湯を射出する射出機構には金属を採用することができない。そこで、コールドチャンバ方式ダイカストマシン（特許文献１参照）にするか、若しくは、ホットチャンバーダイカストマシンで鋳造するにはアルミニウム系溶湯に侵食を受けないセラミック材料で射出機構を形成することが知られている（特許文献２参照）。
特開２００３−５３５０２号公報 特開平１０−２９６４２０号公報

しかし、従来のホットチャンバーダイカストマシンにおいて、セラミック材料でアルミニウム系溶湯の射出機構を形成したのでは、コストが嵩むと共に、製品寿命が短いという課題がある。また、コールドチャンバダイカストマシンでは、作業能率が悪いという課題がある。本発明に係るホットチャンバーダイカストマシンは、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係るホットチャンバーダイカストマシンの上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、アルミニウム系溶湯を鋳造するホットチャンバーダイカストマシンにおいて、少なくとも前記アルミニウム系溶湯を射出する射出機構を構成する部品を、主成分はコバルトが重量比で５０％〜６０％、クロムが重量比で１８〜２８％、モリブデンが重量比で４〜１７％、ニッケルが重量比で２〜５％、鉄が０〜５％、残りをその他の金属とするアルミニウム系耐食合金金属で形成してなることである。

また、アルミニウム系溶湯を鋳造するホットチャンバーダイカストマシンにおいて、少なくとも前記アルミニウム系溶湯を射出する射出機構を構成する部品を、主成分はニッケルが重量比で５０％〜６０％、モリブデンが重量比で３〜２０％、クロムが重量比で１４〜１８％、鉄が重量比で０〜５％、残りをその他の金属とするアルミニウム系耐食合金金属で形成してなることである。

前記射出機構を構成する部品において、当該部品の表面の内で少なくともアルミニウム系溶湯が接する表面に、酸化物塗料を付着させたこと、；
前記射出機構を構成する部品において、当該部品の表面の内で少なくともアルミニウム系溶湯が接する表面に、熱処理による酸化反応で生じる酸化被膜が形成されていること、；
前記射出機構におけるグースネックのプランジャー用の筒状空間部におけるプランジャーの上部で、該プランジャーに連結されたプランジャーロッドとの間の空間部には、空気よりも比重の大きい不活性ガスが充填されて不活性ガス層が形成されていること、；
前記射出機構におけるスリーブの内部空間に、当該内部空間を形成する壁面に空気が接触しないように密閉する蓋部材が嵌装されていること、；
を含むものである。

本発明に係るホットチャンバーダイカストマシンによる鋳造方法の要旨は、前記本発明のホットチャンバーダイカストマシンによってアルミニウム系溶湯を鋳造するホットチャンバーダイカストマシンの鋳造時において、前記アルミニウム系溶湯を貯留する坩堝の溶湯面よりも低い位置に、射出機構を構成するプランジャーと該プランジャーが摺接するスリーブ内壁面とが存在するようにして、前記プランジャーが前記溶湯面よりも上に出ないように往復直線運動させて前記アルミニウム系溶湯を金型に射出させるようにしたことである。

本発明のホットチャンバーダイカストマシンによれば、少なくとも前記アルミニウム系溶湯を射出する射出機構を構成する部品を、主成分はコバルトが重量比で５０％〜６０％、クロムが重量比で１８〜２８％、モリブデンが重量比で４〜１７％、ニッケルが重量比で２〜５％、鉄が０〜５％、残りをその他の金属とするアルミニウム系耐食合金金属で形成したので、アルミニウム系溶湯の侵食を防止して、従来は不可能であったアルミニウム系溶湯をホットチャンバーダイカストマシンで鋳造できるようになったものである。これにより、アルミニウム系合金の鋳造の作業能率が向上し、製造コストも低減できるものである。

また、少なくとも前記アルミニウム系溶湯を射出する射出機構を構成する部品を、主成分はニッケルが重量比で５０％〜６０％、モリブデンが重量比で３〜２０％、クロムが重量比で１４〜１８％、鉄が重量比で０〜５％、残りをその他の金属とするアルミニウム系耐食合金金属で形成したので、上述と同様に、アルミニウム系溶湯の侵食を防止して、従来は不可能であったアルミニウム系溶湯をホットチャンバーダイカストマシンで鋳造できるようになったものである。

前記射出機構を構成する部品において、当該部品の表面の内で少なくともアルミニウム系溶湯が接する表面に、酸化物塗料を付着させたことにより、若しくは、前記射出機構を構成する部品において、当該部品の表面の内で少なくともアルミニウム系溶湯が接する表面に、熱処理による酸化反応で生じる酸化被膜が形成されていることによって、アルミニウム系溶湯による射出機構への侵食を防止し、剥離性及び濡れ性が向上することで、ホットチャンバーダイカストマシンの耐久性を更に向上させることができる。

前記射出機構におけるグースネックのプランジャー用スリーブの筒状空間部におけるプランジャーの上部でプランジャーロッドとの間の空間部には、空気よりも比重の大きい不活性ガスが充填されて不活性ガス層が形成されているようにすることで、アルミニウム系溶湯が空気中の酸素と化合して生成される酸化アルミニウムによる侵食から前記プランジャーを保護することができる。
また、射出機構におけるスリーブの内部空間に、当該内部空間を形成する壁面に空気が接触しないように密閉する蓋部材が嵌装されていることで、スリーブの内部空間を形成する前記壁面を保護し、酸化アルミニウムの侵食を防止することとなって、耐久性を向上させることができる。

本発明に係るホットチャンバーダイカストマシンによる鋳造方法は、前記本発明に係るホットチャンバーダイカストマシンによってアルミニウム系溶湯を鋳造するホットチャンバーダイカストマシンの鋳造時において、前記アルミニウム系溶湯を貯留する坩堝の溶湯面よりも低い位置に、射出機構を構成するプランジャーと該プランジャーが摺接するスリーブ内壁面とが存在するようにして、前記プランジャーが前記溶湯面よりも上に出ないように往復直線運動させて前記アルミニウム系溶湯を金型に射出させるようにしたので、前記プランジャーが酸化アルミニウムに触れることがなく、確実に保護されるようになり、前記プランジャーのスリーブ内における往復直線運動がスムーズに維持される。

本発明に係るホットチャンバーダイカストマシン１は、図１にその概略構成を示すように、アルミニウム系溶湯２を貯留する坩堝（るつぼ）３と、該坩堝３を収納して支持する炉体４と、前記坩堝３を加熱して前記アルミニウム系溶湯２を所定の温度に保つヒータ等の加熱装置５と、前記坩堝３の蓋部材６と、該蓋部材６とアルミニウム系溶湯２の上面２ａとの間の空間及びグースネックの内部の上部空間をアルゴンガス若しくは窒素ガス等の不活性ガスで充填させた不活性ガス層７と、前記蓋部材６で支持される射出機構８とで構成されている。

前記射出機構８は、グースネック９と、アルミニウム系溶湯２の中に配設するスリーブ１０と、成形金型にアルミニウム系溶湯２を注入するノズル１１と、前記スリーブ１０の内部空間に充填されるアルミニウム系溶湯２を圧入して押し出すプランジャー１２と、該プランジャーを駆動させるプランジャーロッド１２ａと、から構成されている。

なお、前記プランジャーロッド１２ａを上下方向に往復直線移動させる駆動装置２３は、油圧シリンダーと連結ロッド、連結用のカップリング２３ａ等で構成されている。その他、図２に示すように、溶湯温度センサー１６、溶解槽１７、アルゴンガス封入孔１８、グースネック温度センサー１９等が設けられている。

このように構成される、アルミニウム系溶湯を鋳造するホットチャンバーダイカストマシン１において、第１実施例として、少なくとも前記アルミニウム系溶湯を射出する射出機構８を構成する部品を、コバルト（Ｃｏ）が重量比で５０％〜６０％で主成分とし、クロム（ｃｒ）が重量比で１８〜２８％、モリブデン（Ｍｏ）が重量比で４〜１７％、鉄（Ｆｅ）が０〜５％、残りをその他の金属とするアルミニウム系耐食合金金属で形成してなるものである。

また、第２実施例として、少なくとも前記アルミニウム系溶湯２を射出する前記射出機構８を構成する部品を、ニッケル（Ｎｉ）が重量比で５０％〜６０％で主成分とし、モリブデン（Ｍｏ）が重量比で３〜２０％、クロム（Ｃｒ）が重量比で１４〜１８％、鉄（Ｆｅ）が０〜５％、残りをその他の金属とするアルミニウム系耐食合金金属で形成してなるものである。前記その他の金属は、例えば、タングステン（Ｗ），リン（Ｐ），ニオブ（Ｎｂ）などである。

前記アルミニウム系耐食合金金属は、本件出願人が初めて造り出した合金であって、アルミニウム系溶湯２に対して耐食性が良く、侵食されることが非常に少ないものである。このアルミニウム系耐食合金金属で、前記射出機構８を構成する、グースネック９と、スリーブ１０と、ノズル１１と、プランジャー１２と、プランジャーロッド１２ａと、を形成するものである。また、他の実施例として、これらを前記アルミニウム系耐食合金金属だけで形成する場合の他に、アルミニウム系溶湯２が接触する部分だけを前記アルミニウム系耐食合金金属で形成して、その外側を他の低コストの合金属で形成して、当該２種類の合金属を組み合わせて一体にし、グースネック９と、スリーブ１０と、ノズル１１と、プランジャー１２と、プランジャーロッド１２ａと、を各々形成するようにしてもよい。

前記アルミニウム系耐食合金金属の第１実施例による場合の硬度は、ロックウエル値が約４４〜４８（ＨＲｃ）であり、第２実施例の場合の硬度は、ロックウエル値が３３（ＨＲｃ）である。

本発明の他の実施例として、第３実施例は、前記射出機構８を構成する部品において、当該部品の表面の内で少なくともアルミニウム系溶湯２が接する表面に、例えば、Ｋ−１等の酸化物塗料を付着させるものである。これにより、例えば、グースネック９における壁面が前記酸化物塗料で保護され、この空間部に貯留されるアルミニウム系溶湯２によって侵食されることがない。また、前記射出機構８を構成する部品からのアルミニウム系溶湯２の剥離性及び濡れ性が向上する。

本発明の第４実施例は、前記射出機構８を構成する部品において、当該部品の表面の内で少なくともアルミニウム系溶湯が接する表面に、熱処理による酸化反応で生じる酸化被膜が形成されていることである。前記第３実施例と同様に、アルミニウム系耐食合金金属で形成した部品の表面を酸化させて、接触するアルミニウム系溶湯２による侵食を防止するものである。また、前記射出機構８を構成する部品からのアルミニウム系溶湯２の剥離性及び濡れ性が向上する。

本発明の第５実施例は、図１に示すように、射出機構８におけるグースネック９のプランジャー用の筒状空間部におけるプランジャー１２の上部でプランジャーロッド１２ａとの間の空間部９ａには、空気よりも比重の大きいアルゴン（Ａｒ）ガスや窒素ガス等の不活性ガスが充填されて不活性ガス層７が形成されていることである。

前記スリーブ１０の空間部１０ａには、溶融したアルミニウム系溶湯２が入り込んでいるが、これが、空気中の酸素と反応して酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）が生成される。そして、この酸化アルミニウムがアルミニウム系耐食合金金属で形成されたプランジャー１２と反応して金属間化合物ができてしまい、当該金属間化合物がプランジャー１２のスムーズな摺動を妨害する。よって、そのような酸化アルミニウムの生成を防止するものである。なお、坩堝３のアルミニウム系溶湯２の上部空間にも不活性ガス層７が形成され、前記アルミニウム系耐食合金金属に有害な酸化アルミニウムが生成されないようにしている。

前記不活性ガス層７を形成する実施例の他に、例えば、図１に示すように、この炉体４の上部全体を、カバー体１４で覆い、必要な部材だけをカバー体１４の外に突出させノズル１１側の孔を密閉して、内部空間７ａを真空ポンプ（図示せず）で真空にすることも提案できる。これにより、アルミニウム系溶湯２が空気に触れることが無く、酸化アルミニウムが生成されることもない。

本発明の第６実施例は、図２に示すように、ホットチャンバーダイカストマシン１において、射出用のスリーブ１０の内部空間１０ａを蓋部材を嵌装させて空気が入り込まないように密閉することである。このスリーブ１０の内部空間１０ａの空気を外部に追い出すことで、溶融したアルミニウム系溶湯２と当該スリーブ１０内の空気中の酸素とが化学反応を起こさないようにするものである。前記蓋部材として芯棒のような内径保護蓋１３を用意する。この内径保護蓋１３は、炭素，カーボン，黒鉛，ボロン，等の材料で形成し、若しくは溶射・コーティングなどして熱処理した部材で形成されており、スリーブ１０の筒状内部空間１０ａにぴったり収納される筒状の蓋部材である。

前記内径保護蓋１３でもって、スリーブ１０の内部空間１０ａに嵌装させることで、当該内部空間の空気を追い出す。そして、アルミニウム系溶湯２で鋳造する直前まで、前記内径保護蓋１３をスリーブ１０に嵌装させておくものである。この内径保護蓋１３の中心部の上下方向には、貫通孔１３ａが形成されていて、坩堝３にアルミニウム系溶湯２が満たされると、このアルミニウム系溶湯２が前記貫通孔１３ａの上から下へと流れて湯道１５を通ってノズルの上部口付近まで至り、湯道１５の空気を外部に押し出す。

前記内径保護蓋１３は、アルミニウム系溶湯２を鋳造するときに、上方に抜いて撤去される。すると、アルミニウム系溶湯２が横孔９ｂから入り込んで下側からスリーブ１０の内部空間１０ａに満たされる。

その後、プランジャー１２とプランジャーロッド１２ａがスリーブ１０にセットされる。こうして、スリーブ１０の内周壁面１０ｂは、鋳造直前まで前記内径保護蓋１３で保護され、アルミニウム系溶湯２が空気に触れることなく内部空間１０ａに充填されるので酸化しない。よって、アルミニウム系溶湯２が酸化することで生成される酸化アルミニウムによる侵食も無いので、スリーブ１０の耐久性が向上するものである。

本発明の第７実施例は、前記ホットチャンバーダイカストマシン１によってアルミニウム系溶湯を鋳造するホットチャンバーダイカストマシンの鋳造方法に係るもので、アルミニウム系溶湯の鋳造時において、図１に示すように、前記アルミニウム系溶湯２を貯留する坩堝３の溶湯面２ａよりも低い位置に、射出機構８を構成するプランジャー１２と該プランジャー１２が摺接するスリーブ内周壁面１０ｂとが存在するようにする。そして、前記プランジャー１２が前記溶湯面２ａよりも上に出ないように往復直線運動させて、スリーブ１０の内部空間１０ａにおける前記アルミニウム系溶湯２を湯道１５へと高圧で押し出し、金型（図１参照）にアルミニウム系溶湯２を射出させる。

この鋳造方法によれば、前記プランジャー１２とスリーブ１０の内周壁面１０ｂとが、空気中に出ることなく常にアルミニウム系溶湯２の中に埋没していることになり、酸化アルミニウムに侵食されるおそれが確実に排除され、射出機構８の重要部分が保護されるので、ホットチャンバーダイカストマシン１の耐久性が向上するものである。

本発明に係るホットチャンバーダイカストマシン１の射出機構８を拡大してその概略を示す断面図である。 同本発明のホットチャンバーダイカストマシン１であって、内径保護蓋１３をスリーブ１０に嵌装させた状態の断面図である。 従来例に係るホットチャンバーダイカストマシン１ａの断面図（Ａ）、その一部拡大図（Ｂ）である。

符号の説明

１，１ａ ホットチャンバーダイカストマシン、
２ アルミニウム系溶湯、
３ 坩堝、
４ 炉体、
５ ヒータ、
６ 蓋部材、
７ 不活性ガス層、 ７ａ 内部空間、
８ 射出機構、
９ グースネック、 ９ａ 空間部、
９ｂ 横孔
１０ スリーブ、 １０ａ 内部空間、
１０ｂ 内周壁面、 １０ｃ 孔、
１１ ノズル、
１２ プランジャー、 １２ａ プランジャーロッド、
１３ 内径保護蓋、 １３ａ 貫通孔、
１４ カバー体、
１５ 湯道。

Claims (7)

1. アルミニウム系溶湯を鋳造するホットチャンバーダイカストマシンにおいて、少なくとも前記アルミニウム系溶湯を射出する射出機構を構成する部品を、主成分はコバルトが重量比で５０％〜６０％、クロムが重量比で１８〜２８％、モリブデンが重量比で４〜１７％、ニッケルが重量比で２〜５％、鉄が０〜５％、残りをその他の金属とするアルミニウム系耐食合金金属で形成してなること、
   を特徴とするホットチャンバーダイカストマシン。
2. アルミニウム系溶湯を鋳造するホットチャンバーダイカストマシンにおいて、少なくとも前記アルミニウム系溶湯を射出する射出機構を構成する部品を、主成分はニッケルが重量比で５０％〜６０％、モリブデンが重量比で３〜２０％、クロムが重量比で１４〜１８％、鉄が重量比で０〜５％、残りをその他の金属とするアルミニウム系耐食合金金属で形成してなること、
   を特徴とするホットチャンバーダイカストマシン。
3. 射出機構を構成する部品において、当該部品の表面の内で少なくともアルミニウム系溶湯が接する表面に、酸化物塗料を付着させたこと、
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載のホットチャンバーダイカストマシン。
4. 射出機構を構成する部品において、当該部品の表面の内で少なくともアルミニウム系溶湯が接する表面に、熱処理による酸化反応で生じる酸化被膜が形成されていること、
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載のホットチャンバーダイカストマシン。
5. 射出機構におけるグースネックのプランジャー用スリーブの筒状空間部におけるプランジャーの上部で、該プランジャーに連結されたプランジャーロッドとの間の空間部には、空気よりも比重の大きい不活性ガスが充填されて不活性ガス層が形成されていること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のホットチャンバーダイカストマシン。
6. 射出機構におけるスリーブの内部空間に、当該内部空間を形成する壁面に空気が接触しないように密閉する蓋部材が嵌装されていること、
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のホットチャンバーダイカストマシン。
7. 請求項１乃至請求項６に記載のホットチャンバーダイカストマシンによってアルミニウム系溶湯を鋳造するホットチャンバーダイカストマシンの鋳造時において、前記アルミニウム系溶湯を貯留する坩堝の溶湯面よりも低い位置に、射出機構を構成するプランジャーと該プランジャーが摺接するスリーブ内壁面とが存在するようにして、前記プランジャーが前記溶湯面よりも上に出ないように往復直線運動させて前記アルミニウム系溶湯を金型に射出させるようにしたこと、
   を特徴とするホットチャンバーダイカストマシンによる鋳造方法。

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