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JP7141366B2 - sleeve for die casting - Google Patents
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Description

本発明は、ダイカスト装置においてキャビティ内に溶融金属を充填するために用いられるスリーブに関するものである。 The present invention relates to a sleeve used for filling molten metal into a cavity in a die casting apparatus.

アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、スズ、鉛、それらの合金等の非鉄金属のダイカストでは、溶融金属をキャビティ内に充填するために円筒状のスリーブが使用される。スリーブの一端はキャビティ内に連通させてあり、他端からプランジャチップを進入させてスリーブ内を軸方向に摺動させる。軸方向を略水平として使用される横型(水平射出型)のスリーブでは、プランジャチップを進入させる側の端部の近傍において、スリーブの側周壁の一部を貫通する注湯孔が、上方に開口するように設けられている。この注湯孔からスリーブ内に供給された溶融金属は、プランジャチップの前進に伴ってスリーブ内を圧送され、キャビティ内に充填される。 In die casting of non-ferrous metals such as aluminum, magnesium, zinc, tin, lead and their alloys, a cylindrical sleeve is used to fill the cavity with molten metal. One end of the sleeve communicates with the cavity, and the plunger tip enters from the other end and slides in the sleeve in the axial direction. In a horizontal type (horizontal injection type) sleeve that is used with the axial direction substantially horizontal, a pouring hole that penetrates a part of the side peripheral wall of the sleeve opens upward near the end on the side where the plunger tip is inserted. It is designed to Molten metal supplied into the sleeve through the pouring hole is pumped through the sleeve as the plunger tip advances, and fills the cavity.

従来、一般的なスリーブは鋼製であったが、非鉄金属は鉄と反応しやすいため、鋼製のスリーブは充填対象の溶融金属との接触により溶損し易く、耐用期間が短いという問題があった。また、鋼は熱伝導率が大きいため、スリーブ内に供給された溶融金属の温度が低下し易い。スリーブ内に供給された溶融金属の温度が、キャビティに至る前にスリーブ内で低下することによって凝固片が生じ、その凝固片が成形後の製品に混在してしまうと、製品においてその部分で剥離などの欠陥が生じやすく、機械的強度が低下するという問題がある。 In the past, general sleeves were made of steel, but since non-ferrous metals tend to react with iron, steel sleeves are prone to erosion due to contact with the molten metal to be filled, resulting in a short service life. rice field. Also, since steel has a high thermal conductivity, the temperature of the molten metal supplied into the sleeve tends to drop. When the temperature of the molten metal supplied into the sleeve drops inside the sleeve before it reaches the cavity, solidified pieces are generated. Such defects are likely to occur, and there is a problem that the mechanical strength is lowered.

そこで、本出願人は、スリーブを外筒と内筒との二重構造とし、鋼製の外筒に嵌め込まれる内筒を、チタン又はチタン合金とセラミックスとの複合材料の焼結体(以下、「TC複合材料」と称する)で形成することを提案し、実施している(例えば、特許文献1参照)。TC複合材料は、非鉄金属との反応性が低いため耐溶損性に優れている。また、鋼(SKD61)の熱伝導率は35.6W/mKと大きいのに対し、TC複合材料の熱伝導率は7.4W/mKと非常に小さく保温性に優れており、スリーブ内に供給された溶融金属の温度が低下しにくい利点を有している。更に、セラミックスのみで内筒を形成した場合、耐溶損性及び保温性については高めることは可能であるものの、脆性材料であるセラミックスは耐衝撃性が低いという難点があるところ、TC複合材料は金属とセラミックスとの複合材料であるため、耐衝撃性にも優れているという利点がある。 Therefore, the applicant has proposed that the sleeve has a double structure consisting of an outer cylinder and an inner cylinder, and the inner cylinder that is fitted into the steel outer cylinder is a sintered composite material of titanium or a titanium alloy and ceramics (hereinafter referred to as a (referred to as "TC composite material") has been proposed and implemented (see, for example, Patent Document 1). The TC composite material has low reactivity with non-ferrous metals, and is therefore excellent in erosion resistance. In addition, while steel (SKD61) has a high thermal conductivity of 35.6 W/mK, TC composite material has a very low thermal conductivity of 7.4 W/mK, which is excellent in heat retention. It has the advantage that the temperature of the molten metal is less likely to drop. Furthermore, when the inner cylinder is formed only from ceramics, although it is possible to improve the resistance to erosion and heat retention, ceramics, which is a brittle material, has the disadvantage of low impact resistance. Since it is a composite material of and ceramics, it has the advantage of being excellent in impact resistance.

このように、耐溶損性、保温性、及び耐衝撃性に優れるTC複合材料を内筒に使用したスリーブは、従来のスリーブに比べて耐用期間が長く、凝固片が混在しない高品質の製品を成形できる利点を有する。ところが、より大型の製品の鋳造のためにスリーブへの溶融金属の供給量を増加させた場合や、鋳造のサイクルを速めるためにスリーブへ溶融金属を供給する時間間隔を短くした場合は、内筒の内表面に固化した溶融金属が付着することがあった。固化した溶融金属が付着すると、プランジャチップが付着物にのり上げて内筒の内表面における対向面に食い込むような抵抗、いわゆる「カジリ抵抗」が生じたり、付着物と共に内筒の内表面が剥離したりすることにより、スリーブの耐用期間が短くなるという問題があった。 In this way, sleeves that use TC composite material, which is excellent in corrosion resistance, heat retention, and impact resistance, for the inner cylinder have a longer service life than conventional sleeves, and produce high-quality products that do not contain solidified fragments. It has the advantage of being moldable. However, when the amount of molten metal supplied to the sleeve is increased for casting larger products, or when the time interval for supplying molten metal to the sleeve is shortened to speed up the casting cycle, the inner cylinder Solidified molten metal sometimes adhered to the inner surface of the When the solidified molten metal adheres, the plunger tip rises on the adhering matter and bites into the opposing surface of the inner surface of the inner cylinder. As a result, there is a problem that the service life of the sleeve is shortened.

特開平3-142053号公報JP-A-3-142053

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、溶融金属の供給量が多い条件下や、溶融金属が供給される時間間隔が短い条件下で使用されても耐用期間が長いダイカスト用スリーブの提供を、課題とするものである。 Therefore, in view of the above circumstances, the present invention provides a die casting sleeve that has a long service life even when it is used under conditions where the supply amount of molten metal is large or under conditions where the time interval between supply of molten metal is short. , is a subject.

上記の課題を解決するため、本発明にかかるダイカスト用スリーブ(以下、単に「スリーブ」と称することがある)は、
「円筒状の筒部、及び該筒部の側周壁の一部を貫通する注湯孔を備え、前記筒部の中心軸を略水平とし前記注湯孔を上方に開放させた状態で、筒部前端をキャビティに連通させると共に筒部後端からプランジャチップを進入させるダイカスト用スリーブであって、
前記筒部は、外筒と、該外筒に嵌入された内筒とを有しており、
前記筒部において、少なくとも前記注湯孔の下方の湯受け領域では前記内筒はチタン又はチタン合金とセラミックスとの複合材料の焼結体で形成されていると共に、
前記湯受け領域において前記外筒には冷却装置が設けられている」ものである。
In order to solve the above problems, the die casting sleeve (hereinafter sometimes simply referred to as "sleeve") according to the present invention is
"A cylinder having a cylindrical portion and a pouring hole that penetrates a part of the side peripheral wall of the cylindrical portion, the central axis of the cylindrical portion being substantially horizontal and the pouring hole being opened upward, the cylinder A die-casting sleeve that allows the front end of the portion to communicate with the cavity and allows the plunger tip to enter from the rear end of the cylindrical portion,
The cylindrical portion has an outer cylinder and an inner cylinder fitted into the outer cylinder,
In the cylindrical portion, the inner cylinder is formed of a sintered body of a composite material of titanium or a titanium alloy and ceramics at least in the molten metal receiving region below the pouring hole,
A cooling device is provided on the outer cylinder in the hot water receiving area.

上述したように、スリーブへの溶融金属の供給量を増加させた条件下や、溶融金属が供給される時間間隔が短い条件下で使用すると、内筒の内表面に固化した溶融金属が付着する。このような溶融金属の付着は、溶融金属を受ける部分である湯受け領域で顕著であった。そこで、付着物を溶解除去して調べたところ、その部分で内筒の内表面が抉れており、更にその周囲に細かい亀裂が多数生じている様子が観察された。また、内筒の内表面の温度を測定しつつダイカスト試験を行ったところ、上記のような金属の付着が生じるような成形条件では、ダイカストを数回繰り返すと、内筒の内表面における湯受け領域の温度が約500℃まで上昇していた。図9に示すように、鋼は温度の上昇に伴って機械的強度(曲げ強度)が急激に低下するのに対し、TC複合材料は温度上昇に伴う急激な強度低下がなく、約600℃以上の温度では鋼より機械的強度が高い利点を有するものの、温度が500℃を超えると機械的強度が徐々に低下する。 As described above, when used under conditions where the amount of molten metal supplied to the sleeve is increased or under conditions where the time interval between molten metal supply is short, solidified molten metal adheres to the inner surface of the inner cylinder. . Such adherence of molten metal was conspicuous in the hot water receiving region, which is the portion that receives the molten metal. Therefore, when the deposits were removed by dissolution and examined, it was observed that the inner surface of the inner cylinder was gouged out at that portion, and that a large number of fine cracks were formed around it. A die-casting test was conducted while measuring the temperature of the inner surface of the inner cylinder. The temperature in the area had risen to about 500°C. As shown in FIG. 9, the mechanical strength (bending strength) of steel sharply decreases as the temperature rises, whereas the TC composite material does not exhibit a sharp drop in strength with the temperature rise, and can withstand temperatures of approximately 600°C or higher. However, when the temperature exceeds 500°C, the mechanical strength gradually decreases.

TC複合材料は熱伝導率が小さいという特性ゆえに蓄熱し易く、溶融金属の供給量を増加させたり、溶融金属が供給される時間間隔を短くしたりすることで、内筒の温度が機械的強度の低下を招く500℃まで上昇し、その条件下での注湯と射出により加熱と冷却が繰り返されることにより、内筒に使用されているTC複合材料の表面に細かな亀裂が生じるものと考えられた。そして、細かな亀裂に高温の溶融金属が浸入することによって更に浸食が進行し、そこに残留した溶融金属が固化し付着するというプロセスで、内筒の内表面の損傷が進むと考えられた。 TC composite material easily stores heat due to its low thermal conductivity. It is thought that fine cracks occur on the surface of the TC composite material used for the inner cylinder due to repeated heating and cooling due to pouring and injection under these conditions. was taken. Then, it was thought that the inner surface of the inner cylinder was damaged in a process in which high-temperature molten metal entered the fine cracks, causing further erosion, and the molten metal remaining in the cracks solidified and adhered.

このようなプロセスで内筒の損傷が進行するのであれば、内筒の温度が高温とならないように、“内筒を”冷却することを想到し得る。しかしながら、内筒を冷却することによって、キャビティに達する前に溶融金属の温度が低下してしまうと、凝固片が生成して成形後の製品に混在することにより、製品の品質が劣化する。 If damage to the inner cylinder progresses in such a process, it may be conceived to cool the "inner cylinder" so that the temperature of the inner cylinder does not become high. However, if the temperature of the molten metal drops before it reaches the cavity by cooling the inner cylinder, solidified pieces are generated and mixed in the molded product, degrading the quality of the product.

この相反する要請をバランスさせるために、本発明では、“損傷を受けるのはTC複合材料で形成された内筒ではあるが、内筒ではなく、その外側の外筒を冷却することによって、内筒を間接的に冷却する”という手段と、“冷却すべき最小限の範囲として湯受け領域を冷却する”という手段を採用した。すなわち、少なくとも湯受け領域で内筒をTC複合材料で形成し、冷却装置は湯受け領域内において外筒に設ける、という手段である。TC複合材料は熱伝導率が非常に小さいため、その外側から冷却することにより、TC複合材料自体はある程度冷却されても溶融金属までは冷却させず、溶融金属の温度の低下を抑制することができる。そして、TC複合材料自体は冷却されるため、上記のようなプロセスによる内筒の損傷の進行を抑制することができ、スリーブの耐用期間を長くすることができる。 In order to balance these contradictory demands, the present invention proposes that although it is the inner cylinder made of the TC composite material that is damaged, it is not the inner cylinder that is damaged, but the outer cylinder. We adopted the method of indirectly cooling the cylinder and the method of cooling the hot water receiving area as the minimum area to be cooled. That is, the inner cylinder is made of TC composite material at least in the hot water receiving area, and the cooling device is provided on the outer cylinder in the hot water receiving area. Since the TC composite material has a very low thermal conductivity, by cooling from the outside, even if the TC composite material itself is cooled to some extent, the molten metal is not cooled and the temperature drop of the molten metal can be suppressed. can. In addition, since the TC composite material itself is cooled, it is possible to suppress the progress of damage to the inner cylinder due to the above-described process, thereby extending the service life of the sleeve.

本発明にかかるダイカスト用スリーブは、上記構成に加え、
「前記内筒は、少なくとも前記注湯孔の周縁部鋼で形成された鋼層を有している」ものである。
In addition to the above configuration, the die casting sleeve according to the present invention has
``The inner cylinder has a steel layer formed of steel at least on the periphery of the pouring hole''.

軸方向を略水平として使用されるスリーブでは、従来、注湯孔が設けられている側の端部であって、プランジャチップを進入させる筒部後端が、反り上がるように変形するという問題があった。筒部後端が反り上がると、プランジャチップが内表面における上部に食い込む「カジリ抵抗」が生じるという不具合がある。 Conventionally, sleeves that are used with their axial direction substantially horizontal have a problem in that the rear end of the cylindrical portion, which is the end on the side where the pouring hole is provided and into which the plunger tip is inserted, is deformed so as to warp upward. there were. If the rear end of the cylindrical portion warps up, there is a problem that "galling resistance" occurs in which the plunger tip bites into the upper portion of the inner surface.

このような筒部後端が反り上がる変形は、次のように生じると考えられる。すなわち、注湯孔から高温の溶融金属が供給されると、湯受け領域が非常に高温となる。注湯孔から供給された時点では、溶融金属の液面は内筒の内表面における上部に至るほどではないため、注湯孔の周縁部はさほど高温とならない。その結果、非常に高温となった湯受け領域が大きく熱膨張し、筒部の軸方向にも大きく延びるのに対し、対向する注湯孔の周縁部は熱膨張の程度も小さく、軸方向にさほど延びないため、スリーブにおいて注湯孔側の端部は上方に向かって反るように変形する。 Such deformation in which the rear end of the cylindrical portion warps upward is considered to occur as follows. That is, when hot molten metal is supplied from the pouring hole, the hot water receiving area becomes very hot. When the molten metal is supplied from the pouring hole, the liquid level of the molten metal does not reach the upper part of the inner surface of the inner cylinder, so the peripheral edge of the pouring hole does not become very hot. As a result, the hot water receiving region, which has reached a very high temperature, expands greatly in the axial direction of the cylindrical portion, while the peripheral edge portion of the pouring hole that faces the pouring hole has a small degree of thermal expansion and expands in the axial direction. Since the sleeve does not extend so much, the end of the sleeve on the pouring hole side deforms so as to warp upward.

本発明のスリーブは、上記のように少なくとも湯受け部がTC複合材料で形成されるものである。TC複合材料は、熱膨張率も小さい材料である。そこで、本構成では、湯受け領域に対向する部分であり、さほど高温とならない部分である注湯孔の周縁部を、TC複合材料より熱伝導率の大きい鋼で形成する。これにより、湯受け領域における熱膨張と、注湯孔の周縁部における熱膨張とをバランスさせることができ、注湯孔側の端部が反り上がる変形を抑制することができる。 In the sleeve of the present invention, at least the hot water receiving portion is made of the TC composite material as described above. The TC composite material is also a material with a small coefficient of thermal expansion. Therefore, in this configuration, the peripheral portion of the pouring hole, which is the portion facing the hot water receiving area and is the portion that does not reach a very high temperature, is made of steel having a higher thermal conductivity than the TC composite material. As a result, the thermal expansion in the hot water receiving area and the thermal expansion in the peripheral edge portion of the pouring hole can be balanced, and deformation such that the end portion on the pouring hole side warps upward can be suppressed.

本発明にかかるダイカスト用スリーブは、上記構成に加え、
「前記内筒は、前記筒部の全長に亘り前記複合材料で形成された複合材料層を有している」ものである。加えて、本発明にかかるダイカスト用スリーブは、「前記鋼層と前記複合材料層との境界の高さは、前記筒部後端から前記筒部前端に向かって漸次増加している」ものである。
In addition to the above configuration, the die casting sleeve according to the present invention has
"The inner cylinder has a composite material layer formed of the composite material over the entire length of the cylinder " . In addition, in the die-casting sleeve according to the present invention, "the height of the boundary between the steel layer and the composite material layer gradually increases from the rear end of the tubular portion toward the front end of the tubular portion." be.

本構成では、注湯孔からスリーブ内に供給された溶融金属がキャビティに射出されるまで、溶融金属と接触する部分が全体的に、熱伝導率の小さいTC複合材料で形成されている。従って、スリーブの保温性が高く、溶融金属の温度低下による凝固片の生成を、より有効に抑制することができる。 In this configuration, the entire portion that comes into contact with the molten metal supplied from the pouring hole into the sleeve is made of a TC composite material with low thermal conductivity until the molten metal is injected into the cavity. Therefore, the heat retention of the sleeve is high, and it is possible to more effectively suppress the generation of solidified pieces due to the temperature drop of the molten metal.

本発明にかかるダイカスト用スリーブは、上記構成に加え、
「前記冷却装置は、前記筒部の前記中心軸に直交する断面において、前記注湯孔の中心から下ろした垂直線から一方側に偏った位置に設けられている」ものとすることができる。
In addition to the above configuration, the die casting sleeve according to the present invention has
It can be said that "the cooling device is provided at a position deviated to one side from a vertical line drawn from the center of the pouring hole in a cross section perpendicular to the central axis of the cylindrical portion".

従来、スリーブの内表面において溶融金属の供給によって高温となる部分は、注湯孔の直下であると考えられてきた。これに対し、本発明者らは、スリーブにおける損傷部分を丁寧に解析した結果、損傷を受ける部分は注湯孔の直下のみではなく、注湯孔の中心から下ろした垂直線から一方側に偏った位置まで至っていることを見出した。その理由としては、詳細は後述するように、一般的なダイカスト装置において注湯孔に溶融金属を供給するラドルの動作に機械的な制約があることにより、注湯孔の斜め上方から溶融金属が供給されるためと考えられた。 Conventionally, it has been thought that the portion of the inner surface of the sleeve that becomes hot due to the supply of molten metal is directly below the pouring hole. On the other hand, as a result of careful analysis of the damaged portion of the sleeve, the present inventors found that the damaged portion was not only directly below the pouring hole, but was biased to one side from the vertical line drawn from the center of the pouring hole. I found that it reached the position. The reason for this is that, as will be described in detail later, in general die casting equipment, the ladle that supplies molten metal to the pouring hole is subject to mechanical restrictions, so that the molten metal is poured from diagonally above the pouring hole. thought to be supplied.

本構成では、ラドルによって斜め上方から注湯孔に供給される溶融金属を受けて高温となる部分を、外筒に設けた冷却装置によって冷却することができる。これにより、外筒を冷却することによって間接的に内筒を冷却する作用を、より効果的に発揮させることができる。 In this configuration, the cooling device provided in the outer cylinder can cool the portion that receives the molten metal supplied obliquely from above to the pouring hole by the ladle and becomes hot. As a result, the action of indirectly cooling the inner cylinder by cooling the outer cylinder can be exhibited more effectively.

以上のように、本発明によれば、溶融金属の供給量が多い条件下や、溶融金属が供給される時間間隔が短い条件下で使用されても耐用期間が長いダイカスト用スリーブを、提供することができる。 As described above, according to the present invention, there is provided a die casting sleeve that has a long service life even when used under conditions in which a large amount of molten metal is supplied or a condition in which the time interval between molten metal supply is short. be able to.

(a)第一実施形態のスリーブを中心軸の方向に中央で切断した断面図であり、(b)A-A線断面図である。(a) is a cross-sectional view of the sleeve of the first embodiment cut at the center in the direction of the central axis, and (b) is a cross-sectional view taken along the line AA. (a)第一実施形態のスリーブの湯受け領域の内筒における内表面の温度変化を冷却した場合と冷却しない場合とで比較したグラフであり、(b)鋼製の従来のスリーブについて湯受け領域の内表面における温度変化を冷却した場合と冷却しない場合とで比較したグラフである。(a) is a graph comparing the temperature change of the inner surface of the inner cylinder of the hot water receiving region of the sleeve of the first embodiment with and without cooling; FIG. 4 is a graph comparing temperature changes on the inner surface of a region with and without cooling; FIG. 第一実施形態のスリーブを使用して、冷却による効果を湯受け領域の内筒における内表面と内部とで比較したグラフである。5 is a graph comparing the cooling effect between the inner surface and the inside of the inner cylinder of the hot water receiving area using the sleeve of the first embodiment. 第一実施形態のスリーブを使用して、溶融金属の供給と排出の繰り返しに伴う温度変化を、冷却した場合と冷却しない場合とで比較したグラフである。FIG. 4 is a graph comparing the temperature change accompanying repeated supply and discharge of molten metal with and without cooling using the sleeve of the first embodiment. FIG. 一般的なダイカスト装置の要部構成図である。1 is a configuration diagram of a main part of a general die casting machine; FIG. 一般的なダイカスト装置におけるラドルからスリーブへの溶融金属の供給を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing supply of molten metal from a ladle to a sleeve in a typical die casting machine; 第二実施形態のスリーブを中心軸の方向に中央で切断した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the sleeve of the second embodiment cut at the center in the direction of the central axis; 変形例のスリーブを中心軸の方向に中央で切断した断面図である。It is sectional drawing which cut the sleeve of the modification at the center in the direction of a central axis. 鋼及びTC複合材料の熱間機械的強度のグラフである。1 is a graph of hot mechanical strength of steel and TC composites;

以下、具体的な実施形態について、図面を用いて説明する。第一実施形態のスリーブS1は参考例であり、第二実施形態のスリーブS1b及びその変形例のスリーブS1cが本発明の実施形態であるが、スリーブS1に関する説明のうちスリーブS1b,S1cと共通している部分に関する説明は、本発明の実施形態に関する説明である。まず、第一実施形態のスリーブS1について説明する。スリーブS1は、円筒状の筒部1、及び筒部1の側周壁の一部を貫通する注湯孔30を備えている。スリーブS1は、コールドチャンバダイカスト装置100において、筒部1の中心軸Xを略水平とし注湯孔30を上方に開放させた状態で支持される。スリーブS1の筒部前端E1は、固定型111と可動型112との間に形成されているキャビティ110に連通させ、筒部後端E2からプランジャチップ70を進入させる。注湯孔30には、保持炉に貯留された溶融金属がラドル130を介して供給される。 Specific embodiments will be described below with reference to the drawings. The sleeve S1 of the first embodiment is a reference example, and the sleeve S1b of the second embodiment and the sleeve S1c of its modification are embodiments of the present invention. The description that follows is a description of an embodiment of the present invention. First, the sleeve S1 of the first embodiment will be explained. The sleeve S1 has a cylindrical tubular portion 1 and a pouring hole 30 penetrating a part of the side peripheral wall of the tubular portion 1 . The sleeve S1 is supported in the cold chamber die casting apparatus 100 with the central axis X of the cylindrical portion 1 substantially horizontal and the pouring hole 30 open upward. A cylindrical front end E1 of the sleeve S1 communicates with a cavity 110 formed between a fixed mold 111 and a movable mold 112, and a plunger tip 70 enters from a cylindrical rear end E2. Molten metal stored in a holding furnace is supplied to the pouring hole 30 via a ladle 130 .

スリーブS1の筒部1は、外筒20と、外筒20に嵌入された内筒10とを有している。湯受け領域は筒部1における注湯孔30の下方の領域である。少なくとも湯受け領域で、内筒10はTC複合材料(チタン又はチタン合金とセラミックスとの複合材料の焼結体)で形成されるものであるが、第一実施形態では湯受け領域を含む内筒10の全体がTC複合材料で形成されている。TC複合材料は粉末冶金によって製造されるものであり、チタン粉末、炭化珪素粉末、及びニッケル粉末を混合した原料から成形した成形体を、非酸化性雰囲気下で焼成することにより得ることができる。 The cylindrical portion 1 of the sleeve S1 has an outer cylinder 20 and an inner cylinder 10 fitted into the outer cylinder 20 . The hot water receiving region is the region below the pouring hole 30 in the tubular portion 1 . At least in the hot water receiving region, the inner cylinder 10 is made of a TC composite material (a sintered body of a composite material of titanium or a titanium alloy and ceramics), but in the first embodiment, the inner cylinder including the hot water receiving region 10 is made entirely of TC composite material. A TC composite material is manufactured by powder metallurgy, and can be obtained by firing a compact formed from a raw material mixture of titanium powder, silicon carbide powder, and nickel powder in a non-oxidizing atmosphere.

ここで、湯受け領域は、注湯孔30から溶融金属を注湯した際に高温となる領域であり、図1(a)に示すように、中心軸Xに平行な方向では、筒部後端E2から注湯孔30の径の2倍の長さまでの範囲Lとすることができ、図1(b)に示すように、中心軸Xに直交する断面では、注湯孔30の中心から下ろした垂直線Zから両側に向かってそれぞれ中心角αが60度の円弧で示される範囲R1の領域とすることができる。 Here, the molten metal receiving region is a region that becomes hot when molten metal is poured from the pouring hole 30. As shown in FIG. The range L from the end E2 to twice the diameter of the pouring hole 30 can be set, and as shown in FIG. It can be defined as a range R1 indicated by circular arcs with a central angle α of 60 degrees toward both sides from the vertical line Z that has been lowered.

この湯受け領域では、外筒20に冷却装置40が設けられている。具体的には、冷却装置40は、二重管構造のパイプ41を有しており、供給口45から供給された冷却媒体は、パイプ41内を流通して排出口46から排出される。湯受け領域において外筒20には、細長い挿入孔25が中心軸Xに平行に、筒部後端E2に開口するように設けられている。冷却装置40のパイプ41を挿入孔25に挿入すると、パイプ41内を流通する冷却媒体が高温となった外筒20と熱交換することにより、外筒20が冷却され、間接的に内筒10が冷却される。 A cooling device 40 is provided on the outer cylinder 20 in this hot water receiving area. Specifically, the cooling device 40 has a double pipe structure pipe 41 , and the cooling medium supplied from the supply port 45 flows through the pipe 41 and is discharged from the discharge port 46 . In the hot water receiving area, the outer cylinder 20 is provided with an elongated insertion hole 25 parallel to the central axis X and opening at the rear end E2 of the cylinder. When the pipe 41 of the cooling device 40 is inserted into the insertion hole 25 , the cooling medium flowing through the pipe 41 exchanges heat with the hot outer cylinder 20 , thereby cooling the outer cylinder 20 and indirectly cooling the inner cylinder 10 . is cooled.

なお、冷却媒体としては水を使用することができる。また、冷却装置40の構成は、上記のように二重管を使用したものに限定されない。例えば、U字形のパイプを外筒の内部に配設し、そのパイプの一方の端部を供給口とし他方の端部を排出口として、外筒の端面または側周壁に開口させることができる。また、冷却装置を水冷ジャケットタイプとして外筒20に取り付け、外表面側から外筒20を冷却する構成とすることができる。 Water can be used as the cooling medium. Also, the configuration of the cooling device 40 is not limited to the one using the double pipe as described above. For example, a U-shaped pipe can be arranged inside the outer cylinder, and one end of the pipe can be used as a supply port and the other end can be used as a discharge port and opened in the end face or side wall of the outer cylinder. Further, a water-cooling jacket type cooling device may be attached to the outer cylinder 20 to cool the outer cylinder 20 from the outer surface side.

ここで、湯受け領域において外筒20に冷却装置40を設ける位置は、本実施形態では注湯孔30の直下ではなく、注湯孔30の中心から下ろした垂直線Zから一方側に偏った位置とする。これは、スリーブに溶湯金属を供給することによって筒部の内表面において損傷を受ける部分は、当業者がこれまで考えていたように注湯孔の直下のみではなく、一方に偏った位置まで至っていることが判明したことによる。 Here, the position where the cooling device 40 is provided on the outer cylinder 20 in the hot water receiving region is not directly below the pouring hole 30 in this embodiment, but is biased to one side from the vertical line Z drawn from the center of the pouring hole 30. position. This is because the portion of the inner surface of the cylindrical portion that is damaged by supplying the molten metal to the sleeve is not only directly below the pouring hole, as those skilled in the art have thought so far, but it extends to a position biased to one side. It was found that there was

その理由としては、図5に示すように、一般的なダイカスト装置100において注湯孔30が開口する位置は、金型を構成する固定型111を支持する固定盤121や、プランジャチップ70を駆動するための駆動装置(図示を省略)を固定盤121に対して支持させるフレーム122等の近傍であることが考えられる。これにより、溶融金属を注湯孔30に注ぐためのラドル130を移動させる装置(図示を省略)が、固定盤121やフレーム122と干渉するため、ラドル130を注湯孔30の直上まで移動させることが困難であり、図6に模式的に示すように、溶融金属はラドル130の傾動によって斜め上方から注湯孔30に注がれることとなる。その結果、注湯孔30の直下ではなく、垂直線Zから一方側に偏った部分で筒部1の内表面が最も高温となり、損傷を受けやすい。 The reason for this is that, as shown in FIG. It is conceivable that it is in the vicinity of the frame 122 or the like that supports the driving device (not shown) for the rotation on the stationary platen 121 . As a result, a device (not shown) for moving the ladle 130 for pouring the molten metal into the pouring hole 30 interferes with the fixed plate 121 and the frame 122, so the ladle 130 is moved to just above the pouring hole 30. As schematically shown in FIG. 6, the molten metal is poured obliquely from above into the pouring hole 30 by tilting the ladle 130 . As a result, the inner surface of the cylindrical portion 1 reaches the highest temperature not directly below the pouring hole 30, but at a portion deviated to one side from the vertical line Z, and is easily damaged.

そこで、本実施形態では、図6に示すように、筒部1の中心軸Xに直交する断面において、冷却装置40のパイプ41の中心線と中心軸Xとを結ぶ線が、注湯孔30から下ろした垂直線Zとなす角度βが、一方側に0度~60度となるように冷却装置40の位置を設定する。角度βが一方側に10度~60度である範囲R2に冷却装置40の中心線を設定すれば、より望ましい。なお、一つのスリーブに対して複数の冷却装置40を設けることができるが、この場合、複数の冷却装置40の位置は垂直線Zに対して同じ側に偏った位置とする。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. The position of the cooling device 40 is set so that the angle β formed with the vertical line Z drawn from the center is 0 to 60 degrees on one side. It is more desirable to set the center line of the cooling device 40 in the range R2 in which the angle β is 10 degrees to 60 degrees to one side. A plurality of cooling devices 40 can be provided for one sleeve.

実際に、角度βが10度の位置に設けられた一つの冷却装置40に、水を毎分1リットルの流速で流通させつつ、700℃の溶融金属(アルミニウム)を注湯孔30から供給したスリーブS1について、湯受け領域における内筒10の内表面の温度を熱電対で測定した試験結果を図2(a)に示す。比較のために、内筒10をTC複合材料で形成した同一構成のスリーブS1であるが、冷却装置40に水を流通させていない場合について、同一測定点における温度を測定した試験結果を図2(a)に合わせて示す。 In practice, molten metal (aluminum) at 700° C. was supplied from the pouring hole 30 while water was circulated at a flow rate of 1 liter per minute to one cooling device 40 provided at a position where the angle β was 10 degrees. Fig. 2(a) shows the test results of measuring the temperature of the inner surface of the inner cylinder 10 in the hot water receiving area of the sleeve S1 with a thermocouple. For comparison, the sleeve S1 having the same structure in which the inner cylinder 10 is made of a TC composite material, but the cooling device 40 is not supplied with water, the temperature at the same measurement point is measured. (a) is also shown.

また、対比のために、筒部が二重構造ではなく全体が鋼(SKD61)で形成されている従来のスリーブについて、スリーブS1と同一の箇所に同一構成の冷却装置40を設け、上記の条件で水を流通させた場合の同一測定点における温度変化と、冷却装置40に水を流通させていない場合の同一測定点における温度変化を測定した結果を図2(b)に合わせて示す。 For comparison, a cooling device 40 having the same configuration as that of the sleeve S1 is provided at the same location as the sleeve S1 for a conventional sleeve whose cylindrical portion is entirely made of steel (SKD61) instead of having a double structure. FIG. 2B shows the results of measuring the temperature change at the same measurement point when water is circulated in the cooling device 40 and the temperature change at the same measurement point when water is not circulated in the cooling device 40.

図2(b)から分かるように、筒部の全体が鋼で形成されている従来のスリーブの場合、湯受け領域を冷却することによって、測定点の温度が約2秒という短時間で約150℃低下しており、冷却しない場合に比べて温度低下が早い。このように速やかに温度が低下することにより、筒部の損傷を抑制することはできるかもしれないが、溶融金属の温度も速やかに低下するため、凝固片の生成により成形製品の品質が劣化すると考えられる。 As can be seen from FIG. 2(b), in the case of the conventional sleeve whose cylindrical portion is entirely made of steel, by cooling the hot water receiving area, the temperature at the measurement point rises to about 150 in a short time of about 2 seconds. °C, and the temperature drop is faster than without cooling. Such a rapid temperature drop may be able to suppress damage to the cylinder, but the temperature of the molten metal also drops rapidly, and the formation of solidified flakes may degrade the quality of the molded product. Conceivable.

これに対し、図2(a)から分かるように、内筒10をTC複合材料で形成しているスリーブS1では、冷却装置40で冷却している場合であっても冷却していない場合であっても、測定点の温度変化に差異が見られない。これは、SKD61の熱伝導率は35.6W/mKと大きいのに対し、TC複合材料の熱伝導率は7.4W/mKと非常に小さいため、外筒20を冷却しても内筒10の内表面の温度までは低下させないためと考えられる。 On the other hand, as can be seen from FIG. 2(a), in the case of the sleeve S1 whose inner cylinder 10 is formed of the TC composite material, even when it is cooled by the cooling device 40, it is not cooled. However, there is no difference in the temperature change at the measurement points. SKD61 has a high thermal conductivity of 35.6 W/mK, whereas the TC composite material has a very low thermal conductivity of 7.4 W/mK. This is thought to be because the temperature of the inner surface of the core is not lowered.

また、同様に実施例のスリーブS1を使用し、内筒10の内表面と内筒10の内部とで、冷却装置40による冷却の効果を対比する試験を、実験室規模で行った。温度の測定は、垂直線Z上における内筒10の内表面と、同じく垂直線Z上で内表面から深さ1mmの内部とで行った。その結果を図3に示す。内筒10の内表面では、冷却装置40に水を流通させて冷却しつつ(図2(a)とは冷却条件が相違する)、700℃の溶融金属(アルミニウム)を注湯孔30から供給した場合(実線A)と、冷却装置40に水を流通させることなく同一条件で溶融金属を供給した場合(破線B)とで、温度の差がほとんどない。これは、図2(a)を用いて上述したように、内筒10をTC複合材料で形成しているスリーブS1では、外筒20を冷却しても内筒10の内表面の温度までは低下させないことを示している。一方、内筒10の内部では、冷却装置40に水を流通させて冷却しつつ同一条件で溶融金属を供給した場合(二点鎖線D)は、冷却装置40に水を流通させることなく同一条件で溶融金属を供給した場合(太い実線C)に比べて、温度が大きく低下している。このことから、冷却装置40で外筒20を冷却することにより、内筒10の内表面の温度までは低下させることなく、内筒10の内部は有効に冷却できることが分かる。特に、内筒10の内表面から1mmというごく浅い内部でありながら、内表面の温度は低下させることなく内部を有効に冷却することができる意義は高い。 Similarly, using the sleeve S1 of the example, a test comparing the cooling effect of the cooling device 40 on the inner surface of the inner cylinder 10 and the inside of the inner cylinder 10 was conducted on a laboratory scale. The temperature was measured on the inner surface of the inner cylinder 10 on the vertical line Z and on the same vertical line Z on the inside at a depth of 1 mm from the inner surface. The results are shown in FIG. Molten metal (aluminum) at 700° C. is supplied from the pouring hole 30 on the inner surface of the inner cylinder 10 while water is circulated through the cooling device 40 for cooling (cooling conditions are different from those in FIG. 2( a )). There is almost no difference in temperature between the case (solid line A) and the case (dashed line B) where molten metal is supplied under the same conditions without circulating water in the cooling device 40 . This is because, as described above with reference to FIG. 2(a), in the sleeve S1 in which the inner cylinder 10 is formed of the TC composite material, even if the outer cylinder 20 is cooled, the temperature of the inner surface of the inner cylinder 10 does not reach the temperature. This indicates that it will not be lowered. On the other hand, inside the inner cylinder 10, when molten metal is supplied under the same conditions while cooling by circulating water in the cooling device 40 (double-dot chain line D), the same conditions are obtained without circulating water in the cooling device 40. The temperature is much lower than when the molten metal is supplied at (thick solid line C). From this, it can be seen that the inside of the inner cylinder 10 can be effectively cooled by cooling the outer cylinder 20 with the cooling device 40 without lowering the temperature of the inner surface of the inner cylinder 10 . In particular, the ability to effectively cool the inside of the inner cylinder 10 without lowering the temperature of the inner surface is highly significant, even though the inside is extremely shallow, 1 mm from the inner surface of the inner cylinder 10 .

更に、図3を用いて上述した試験と同一条件で、スリーブS1に供給された溶融金属を排出し、再び溶融金属を供給する操作を繰り返して、内表面から深さ1mmの内部の温度を測定した。その結果、図4に示すように、冷却装置40に水を流通させなかった場合は、TC複合材料の機械的強度の低下を招く500℃まで温度が上昇してしまうのに対し、冷却装置40に水を流通させて冷却した場合は、温度の上昇を約100℃低い温度までに抑えることができた。 Furthermore, under the same conditions as the test described above with reference to FIG. 3, the operation of discharging the molten metal supplied to the sleeve S1 and supplying the molten metal again was repeated to measure the internal temperature at a depth of 1 mm from the inner surface. did. As a result, as shown in FIG. 4, when water is not passed through the cooling device 40, the temperature rises to 500° C., which causes a decrease in the mechanical strength of the TC composite material. In the case of cooling by circulating water through, the temperature rise could be suppressed to a temperature lower by about 100°C.

図2~図4を用いて説明した試験結果を考え合わせると、少なくとも湯受け領域において内筒10の材質をTC複合材料とし、且つ、湯受け領域において外筒20を冷却装置40で冷却すること、すなわち、熱伝導率の小さいTC複合材料で形成された内筒10を外側から間接的に冷却することにより、溶融金属の温度は低下させない程度にTC複合材料を冷却することができ、凝固片の生成を抑制しつつ内筒の損傷を有効に抑制できると考えられた。そして、実際の製造現場でアルミニウムのダイカストを行ったところ、溶融金属の供給量を増加させた条件下や、溶融金属が供給される時間間隔を短くした条件下であっても、内筒の内表面へのアルミニウムの固着や内表面の剥離が生じることなく、従来の8倍という長い耐用期間を実現することができた。 Considering the test results described with reference to FIGS. 2 to 4, at least in the hot water receiving area, the material of the inner cylinder 10 is made of TC composite material, and the outer cylinder 20 is cooled by the cooling device 40 in the hot water receiving area. That is, by indirectly cooling the inner cylinder 10 formed of a TC composite material having a low thermal conductivity from the outside, the TC composite material can be cooled to the extent that the temperature of the molten metal does not decrease, and solidified pieces It was thought that damage to the inner cylinder could be effectively suppressed while suppressing the generation of When we performed aluminum die casting at an actual manufacturing site, we found that even under conditions in which the amount of molten metal supplied was increased or under conditions in which the time intervals during which the molten metal was supplied were shortened, the We were able to achieve a service life eight times longer than that of conventional products without aluminum sticking to the surface or peeling of the inner surface.

次に、第二実施形態のスリーブS1bについて、図7を用いて説明する。第一実施形態のスリーブS1と共通する構成については、同一の符号を付し詳細な説明は省略する。スリーブS1bがスリーブS1と相違する点は、内筒10がTC複合材料で形成された複合材料層11と、鋼で形成された鋼層12とからなる点である。複合材料層11は、中心軸Xの方向で筒部1の全長に亘る長さである。更に、複合材料層11と前記鋼層12との境界の高さは、筒部後端E2から記筒部前端E1に向かって漸次増加するように設けられている。なお、本実施形態では、鋼としてSKD61を使用している。 Next, the sleeve S1b of the second embodiment will be explained using FIG. Configurations common to the sleeve S1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The sleeve S1b differs from the sleeve S1 in that the inner cylinder 10 comprises a composite material layer 11 made of a TC composite material and a steel layer 12 made of steel. The composite material layer 11 extends over the entire length of the cylindrical portion 1 in the direction of the central axis X. As shown in FIG. Further, the height of the boundary between the composite material layer 11 and the steel layer 12 is provided so as to gradually increase from the tubular portion rear end E2 toward the tubular portion front end E1. In addition, in this embodiment, SKD61 is used as steel.

より具体的には、内筒10の筒部後端E2における境界の高さは内筒10の外径の1/4倍~1/2倍であると共に、内筒10の筒部前端E1における境界の高さは内筒10の外径の1/2倍~3/4倍であり、筒部後端E2から筒部前端E1に向かって境界の高さは直線的に増加している。 More specifically, the height of the boundary at the rear end E2 of the inner cylinder 10 is 1/4 to 1/2 times the outer diameter of the inner cylinder 10, and The height of the boundary is 1/2 to 3/4 times the outer diameter of the inner cylinder 10, and the height of the boundary increases linearly from the rear end E2 of the tubular portion toward the front end E1 of the tubular portion.

鋼(SKD61)の熱膨張率は、10.7×10-6/℃であるのに対し、TC複合材料の熱膨張率は、7.4×10-6/℃であり、鋼より小さい。第二実施形態では、内筒10において溶融金属に接触する部分、すなわち、注湯孔30から供給された溶融金属を受ける湯受け領域、及び、プランジャチップ70の前進に伴って筒部前端E1に向かって移動する溶融金属と接触する部分のほぼ全体が、熱膨張率の小さいTC複合材料で形成されている。そして、スリーブS1bにおいて湯受け領域と対向する部分であって、さほど高温とならない部分である注湯孔30の周縁部は、TC複合材料より熱膨張率の大きい鋼で形成されている。 The coefficient of thermal expansion of steel (SKD61) is 10.7×10 −6 /° C., whereas the coefficient of thermal expansion of TC composites is 7.4×10 −6 /° C., which is smaller than steel. In the second embodiment, the portion of the inner cylinder 10 that contacts the molten metal, that is, the molten metal receiving area that receives the molten metal supplied from the pouring hole 30, and the front end E1 of the cylindrical portion as the plunger tip 70 advances. Substantially the entire portion in contact with the moving molten metal is made of a TC composite material with a low coefficient of thermal expansion. A peripheral portion of the pouring hole 30, which is a portion of the sleeve S1b facing the hot water receiving area and does not reach a high temperature, is made of steel having a larger coefficient of thermal expansion than the TC composite material.

これにより、内筒10の全体が同じ材料で形成されている場合に比べて、溶融金属に接触している際の湯受け領域と、注湯孔30の周縁部とで熱膨張の大きさとの差が小さく、両領域における熱膨張がつり合っている状態に近付けることができる。加えて、冷却装置40によって外筒20を冷却することにより、湯受け領域の内筒10の熱膨張は更に小さくなり、注湯孔30の周縁部との熱膨張の差がより小さくなる。そのため、溶融金属を供給した際の両領域における熱膨張の大きさの差異に起因して、筒部後端E2が反り上がる変形を抑制することができ、プランジャチップ70を摺動させる際に、筒部の内表面における上部でプランジャチップ70が食い込む「カジリ抵抗」が生じるおそれを、低減することができる。 As a result, compared to the case where the entire inner cylinder 10 is made of the same material, the amount of thermal expansion between the molten metal receiving region and the periphery of the pouring hole 30 when in contact with the molten metal is reduced. The difference is small, and it is possible to approach a state in which the thermal expansions in both regions are balanced. In addition, by cooling the outer cylinder 20 with the cooling device 40, the thermal expansion of the inner cylinder 10 in the hot water receiving area is further reduced, and the difference in thermal expansion from the peripheral edge of the pouring hole 30 is further reduced. Therefore, due to the difference in the magnitude of thermal expansion between the two regions when the molten metal is supplied, the rear end E2 of the cylindrical portion can be prevented from being warped and deformed. It is possible to reduce the possibility of occurrence of "galling resistance" in which the plunger tip 70 bites into the upper portion of the inner surface of the cylindrical portion.

加えて、第二実施形態のスリーブS1bでは、複合材料層11が中心軸Xの方向で筒部1の全長に亘る長さで設けられているため、筒部1において溶融金属と接触する部分が全体的に熱伝導率の小さい材料で形成されており保温性が高い。そのため、キャビティに至る前に溶融金属の温度がスリーブ内で低下するおそれが低減されており、凝固片の混在のない高品質の製品を成形することができる。 In addition, in the sleeve S1b of the second embodiment, since the composite material layer 11 is provided over the entire length of the cylindrical portion 1 in the direction of the central axis X, the portion of the cylindrical portion 1 that contacts the molten metal is It is made of a material with low thermal conductivity as a whole and has high heat retention. Therefore, the risk of the temperature of the molten metal dropping in the sleeve before reaching the cavity is reduced, and a high-quality product can be molded without solidified pieces.

また、スリーブS1bは、内筒10において鋼層12と複合材料層11との境界の高さが、筒部後端E2から筒部前端E1に向かうほど上昇している。注湯孔30からスリーブS1b内に供給された溶融金属の液面の高さは、プランジャチップ70の前進に伴い筒部前端E1に向かうほど上昇する。第二実施形態では、このような溶融金属の液面高さの上昇に合わせて、両層の境界の高さを筒部後端E2から筒部前端E1に向かって上昇させている。そのため、溶融金属に接触する部分がより全体的に熱伝導率の小さい材料で形成されていることとなり、溶融金属の温度がスリーブ内で低下し凝固片が生じるおそれが、より有効に低減されている。加えて、溶融金属に接触する部分が全体的に熱膨張率の小さいTC複合材料で形成されていることにより、熱膨張による延びがより良好に抑制され、筒部後端E2が上方に反る変形がより有効に抑制される。 In the sleeve S1b, the height of the boundary between the steel layer 12 and the composite material layer 11 in the inner cylinder 10 rises from the rear end E2 of the tubular portion toward the front end E1 of the tubular portion. As the plunger tip 70 advances, the liquid level of the molten metal supplied from the pouring hole 30 into the sleeve S1b rises toward the cylindrical front end E1. In the second embodiment, the height of the boundary between both layers is raised from the rear end E2 of the tubular portion toward the front end E1 of the tubular portion in accordance with such a rise in the liquid level of the molten metal. Therefore, the portion that comes into contact with the molten metal is made entirely of a material with low thermal conductivity, which effectively reduces the possibility that the temperature of the molten metal drops in the sleeve and solidified pieces are generated. there is In addition, since the portion that comes into contact with the molten metal is entirely made of a TC composite material with a small coefficient of thermal expansion, elongation due to thermal expansion is better suppressed, and the rear end E2 of the cylindrical portion warps upward. Deformation is suppressed more effectively.

以上のように、本実施形態のスリーブS1,S1bによれば、少なくとも溶融金属を供給した際に高温となる湯受け領域で、内筒10を熱伝導率の小さいTC複合材料で形成すると共に、湯受け領域で外筒20を冷却装置40によって冷却することにより、溶融金属の温度を低下させない程度に内筒10を間接的に冷却することができ、凝固片の生成を抑制しつつ内筒10の損傷を抑制し、スリーブの耐用期間を長くすることができる。 As described above, according to the sleeves S1 and S1b of the present embodiment, the inner cylinder 10 is made of a TC composite material having a low thermal conductivity at least in the hot water receiving region where the temperature is high when the molten metal is supplied. By cooling the outer cylinder 20 in the hot water receiving region by the cooling device 40, the inner cylinder 10 can be indirectly cooled to the extent that the temperature of the molten metal does not decrease, and the inner cylinder 10 can be cooled while suppressing the generation of solidified pieces. damage to the sleeve and extend the service life of the sleeve.

加えて、第二実施形態のスリーブS1bによれば、湯受け領域を熱膨張率の小さいTC複合材料で形成する一方、注湯孔30の周縁部を鋼で形成することにより、筒部後端E2が上部に反りかえる変形を有効に防止することができる。 In addition, according to the sleeve S1b of the second embodiment, the hot water receiving area is made of a TC composite material with a small coefficient of thermal expansion, while the peripheral edge of the pouring hole 30 is made of steel. It is possible to effectively prevent deformation in which E2 is warped upward.

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。 As described above, the present invention has been described with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and as shown below, various improvements can be made without departing from the scope of the present invention. and design changes are possible.

例えば、内筒10の内表面に、窒化処理、炭化処理、ホウ化処理などの表面処理による表面処理層を、設けることができる。 For example, a surface treatment layer can be provided on the inner surface of the inner cylinder 10 by surface treatment such as nitriding treatment, carbonization treatment, and boron treatment.

また、上記では、TC複合材料の原料とするセラミックスとして、炭化珪素(SiC)を例示したが、これに限定されず、Si、TiN、BN,ALN等の窒化物系セラミックス、TiC、BC、CrC等の炭化物系セラミックス、ZrB、TiB等のホウ化物系セラミックス、Cr、TiO、ZrO、MgO,Y等の酸化物系セラミックス、及びサイアロンを、単独または複数を混合して使用することができる。 In the above description, silicon carbide (SiC) was exemplified as a raw material of the TC composite material, but it is not limited to this, and nitride ceramics such as Si 3 N 4 , TiN, BN, and ALN, TiC, Carbide ceramics such as B4C and CrC2 , boride ceramics such as ZrB2 and TiB2 , oxide ceramics such as Cr2O3 , TiO2 , ZrO2 , MgO and Y2O3 , and sialon can be used singly or in combination.

更に、上記では、内筒10が鋼層12と複合材料層11とで形成されている実施形態として、鋼層12及び複合材料層11それぞれの長さが内筒10の軸方向の全長にわたる長さであり、且つ、両層の境界の高さが筒部前端E1に向かって漸次増加する場合を例示したが、鋼層12の軸方向の長さが内筒10の軸方向の全長N1より短い構成とすることもできる。具体的には、図8に示すように、両層の境界の高さは内筒10の筒部後端E2においては内筒10の外径の1/4倍~1/2倍であり、境界の高さは筒部前端E1側に向かって漸次増加すると共に、内筒10の筒部前端E1から軸方向の長さがN2の位置で、内筒10の側周壁の全体がTC複合材料で形成された複合材料層11のみからなる構成のスリーブS1cとすることができる。ここで、長さN2は、鋼層12の軸方向の最大長さ(N1-N2)が、内筒10の軸方向における注湯孔30の長さの3/2倍~3倍となるように設定することができる。 Furthermore, in the embodiment in which the inner cylinder 10 is formed of the steel layer 12 and the composite material layer 11, the lengths of the steel layer 12 and the composite material layer 11 extend over the entire length of the inner cylinder 10 in the axial direction. and the height of the boundary between the two layers gradually increases toward the front end E1 of the cylindrical portion, but the length of the steel layer 12 in the axial direction is greater than the total length N1 of the inner cylinder 10 in the axial direction. A shorter configuration is also possible. Specifically, as shown in FIG. 8, the height of the boundary between the two layers is 1/4 to 1/2 times the outer diameter of the inner cylinder 10 at the rear end E2 of the cylinder portion of the inner cylinder 10. The height of the boundary gradually increases toward the front end E1 of the tubular portion, and at a position where the length in the axial direction from the front end E1 of the tubular portion of the inner tube 10 is N2, the entire side peripheral wall of the inner tube 10 is made of TC composite material. The sleeve S1c can be made up of only the composite material layer 11 formed in the above. Here, the length N2 is such that the maximum length (N1-N2) of the steel layer 12 in the axial direction is 3/2 to 3 times the length of the pouring hole 30 in the axial direction of the inner cylinder 10. can be set to

このような構成のスリーブS1cによっても、スリーブS1,S1bについて上記した作用効果と同一の作用効果を得ることができる。加えて、スリーブS1cでは、注湯孔30から供給される溶融金属によって高温となる湯受け領域と熱膨張をバランスさせるべき部分である、注湯孔30の周縁部を含む必要最小限に近い範囲を、TC複合材料より熱膨張率の大きい鋼で形成している。これにより、筒部後端E2側が上部に反り上がる変形を抑制する効果を得つつ、残部は熱伝導率の小さいTC複合材料層で囲むことにより、溶融金属の温度の低下を更に効果的に抑制することができる。 With the sleeve S1c having such a configuration, it is possible to obtain the same effects as those described above for the sleeves S1 and S1b. In addition, in the sleeve S1c, a range close to the necessary minimum including the periphery of the pouring hole 30, which is a portion where thermal expansion should be balanced with the hot water receiving region that becomes hot due to the molten metal supplied from the pouring hole 30 is made of steel, which has a higher coefficient of thermal expansion than the TC composite material. As a result, the rear end E2 side of the cylindrical portion is effectively prevented from being warped upward, while the remaining portion is surrounded by a TC composite material layer having a low thermal conductivity, thereby further effectively suppressing a decrease in the temperature of the molten metal. can do.

1 筒部
10 内筒
11 複合材料層
12 鋼層
20 外筒
30 注湯孔
40 冷却装置
70 プランジャチップ
E1 筒部前端
E2 筒部後端
S1,S1b,S1c スリーブ(ダイカスト用スリーブ)
1 cylinder part 10 inner cylinder 11 composite material layer 12 steel layer 20 outer cylinder 30 pouring hole 40 cooling device 70 plunger tip E1 cylinder front end E2 cylinder rear end S1, S1b, S1c sleeve (sleeve for die casting)

Claims (2)

円筒状の筒部、及び該筒部の側周壁の一部を貫通する注湯孔を備え、前記筒部の中心軸を略水平とし前記注湯孔を上方に開放させた状態で、筒部前端をキャビティに連通させると共に筒部後端からプランジャチップを進入させるダイカスト用スリーブであって、
前記筒部は、外筒と、該外筒に嵌入された内筒とを有しており、
前記筒部において、前記注湯孔の下方の湯受け領域を含む全長に亘り前記内筒はチタン又はチタン合金とセラミックスとの複合材料の焼結体で形成された複合材料層を有していると共に、
前記湯受け領域において前記外筒には冷却装置が設けられており、
前記内筒は、少なくとも前記注湯孔の周縁部に鋼で形成された鋼層を有していると共に、
前記鋼層と前記複合材料層との境界の高さは、前記筒部後端から前記筒部前端に向かって漸次増加している
ことを特徴とするダイカスト用スリーブ。
Equipped with a cylindrical cylindrical portion and a pouring hole that penetrates a part of the side peripheral wall of the cylindrical portion, the cylindrical portion is opened in a state where the central axis of the cylindrical portion is substantially horizontal and the pouring hole is opened upward. A die-casting sleeve having a front end communicating with a cavity and allowing a plunger tip to enter from the rear end of a cylindrical portion,
The cylindrical portion has an outer cylinder and an inner cylinder fitted into the outer cylinder,
In the cylindrical part, the inner cylinder has a composite material layer formed of a sintered body of a composite material of titanium or a titanium alloy and ceramics over the entire length including the hot water receiving area below the pouring hole. Along with being
A cooling device is provided on the outer cylinder in the hot water receiving region ,
The inner cylinder has a steel layer formed of steel at least on the periphery of the pouring hole,
The height of the boundary between the steel layer and the composite material layer gradually increases from the rear end of the tubular portion toward the front end of the tubular portion.
A die-casting sleeve characterized by:
前記冷却装置は、前記筒部の前記中心軸に直交する断面において、前記注湯孔の中心から下ろした垂直線から一方側に偏った位置に設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載のダイカスト用スリーブ。
The cooling device is provided at a position deviated to one side from a vertical line drawn from the center of the pouring hole in a cross section perpendicular to the central axis of the tubular portion. The die casting sleeve according to claim 1.
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