JPH07115147B2 - Die-casting cylinders - Google Patents
Die-casting cylindersInfo
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- JPH07115147B2 JPH07115147B2 JP63-508047A JP50804788A JPH07115147B2 JP H07115147 B2 JPH07115147 B2 JP H07115147B2 JP 50804788 A JP50804788 A JP 50804788A JP H07115147 B2 JPH07115147 B2 JP H07115147B2
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Description
【発明の詳細な説明】
従来分野
本発明は、例えばアルミニウム合金等の非鉄金属用ダイ
カストマシンの溶融金属射出用のシリンダに関し、特に
金属材料からなる外筒内にセラミック材料からなる内筒
を嵌着してなる複合構造のタイカストシリンダに関する
ものである。The present invention relates to a cylinder for injecting molten metal in a die casting machine for non-ferrous metals such as aluminum alloys, and more particularly to a die casting cylinder of a composite structure in which an inner cylinder made of a ceramic material is fitted into an outer cylinder made of a metal material.
背景技術
一般にコールドチャンバ型のダイカストマシンにおける
射出装置を構成するシリンダは、軸線を水平にして、端
面近傍の側面上方に注入口を開口し、注入口から溶湯金
属を供給し、シリンダ内を摺動するピストンによってシ
リンダと連通する金型キャビティ内に溶融金属を射出す
るようになっている。従ってシリンダの内面は、特に前
記注入口直下において溶融金属が直接に落下衝突するた
め、溶損を生じたり、ピストンの摺動により摩耗を生じ
たりすることが多い。これらの溶損や摩擦によってシリ
ンダの内面が損傷すると、シリンダとピストンとの間に
溶融金属が侵入してピストンの摺動抵抗が増大し、射出
速度を低下させるため製品の品質の低下にもつながると
共に、作業性の低下およびシリンダの内面の損傷を更に
増大させることとなる。またシリンダとピストンの摺動
抵抗の低減若しくは焼付き防止のために多量の潤滑剤を
使用すると、溶融金属への不純物混入の原因となって製
品品質を低下させることとなるため好ましくない。BACKGROUND ART: Generally, the cylinder constituting the injection device of a cold chamber die casting machine has a horizontal axis and an inlet opening at the top of the side near the end face. Molten metal is supplied through the inlet and injected into the mold cavity connected to the cylinder by a piston sliding within the cylinder. Therefore, the inner surface of the cylinder, particularly directly below the inlet, is often subject to melting damage due to the molten metal directly falling and impacting it, and wear due to the sliding of the piston. Damage to the inner surface of the cylinder due to melting damage or friction can lead to the molten metal penetrating between the cylinder and the piston, increasing the sliding resistance of the piston and reducing the injection speed, leading to reduced product quality, reduced workability, and further damage to the inner surface of the cylinder. Furthermore, using a large amount of lubricant to reduce the sliding resistance between the cylinder and the piston or to prevent seizure is undesirable because it can cause impurities to be mixed into the molten metal, thereby reducing product quality.
このため従来からHRC65(Hv832)程度の硬さを有する窒化
鋼製のシリンダが使用されている。このような窒化鋼製
のシリンダの使用により、シリンダ内面の摩耗や溶損が
軽減されるが、シリンダの耐久性やこのシリンダを使用
して鋳造した製品の品質の点では未だ不充分な点があ
る。For this reason, cylinders made of nitrided steel with a hardness of approximately H R C65 (H v 832) have been used up to now. Although the use of such nitrided steel cylinders reduces wear and erosion of the cylinder's inner surface, there are still some shortcomings in terms of the durability of the cylinders and the quality of products cast using these cylinders.
そこでピストンが嵌入する鋼製シリンダの内周面に耐
熱、耐摩耗性を有するセラミック製円筒を嵌着したダイ
カスト用シリンダが提案された。Therefore, a die-cast cylinder has been proposed in which a ceramic cylinder having heat resistance and wear resistance is fitted to the inner circumferential surface of a steel cylinder into which a piston is fitted.
米国特許第3,664,411号は、溶湯金属に対して耐食性及
び耐熱疲労性を有するセラミック製内層と金属製ケーシ
ングとを有し、セラミック製内層は僅かにテーパーした
外面を有するとともにケーシングは相補的にテーパーし
た内面を有し、内層をケーシング内に組み込むことによ
り内層が全長にわたってケーシングに半径方向に押圧さ
れた状態になることを特徴とするダイカスト用シリンダ
を開示している。U.S. Pat. No. 3,664,411 discloses a die-casting cylinder having a ceramic inner layer that is resistant to corrosion and thermal fatigue by molten metal and a metal casing, the ceramic inner layer having a slightly tapered outer surface and the casing having a complementarily tapered inner surface, and when the inner layer is assembled into the casing, the inner layer is radially pressed against the casing over its entire length.
また特開昭53-70034号は、溶湯射出用シリンダ内部に、
セラミックで形成された複数個の分割スリーブを組み合
わせて設けるようにしたことを特徴とするダイキャスト
装置を開示している。In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-70034 discloses a molten metal injection cylinder with
The present invention discloses a die casting device characterized by the fact that a plurality of split sleeves made of ceramic are combined together.
また特開昭61-67555号は、溶湯射出用スリーブを内面シ
リンダと外面シリンダとの二重構造に構成すると共に、
それら内面シリンダと外面シリンダとの間に冷却水ジャ
ケットを形成したことを特徴とするダイカスト射出スリ
ーブを開示している。In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 61-67555 discloses a molten metal injection sleeve having a double structure of an inner cylinder and an outer cylinder, and
The patent discloses a die-casting injection sleeve characterized in that a cooling water jacket is formed between the inner cylinder and the outer cylinder.
さらに特開昭61-103658号は、ピストンが嵌入する外筒
の内周面の、少なくとも溶湯注入孔の近傍に、セラミッ
クスまたはサーメットなどの超耐熱、超耐摩耗性を有す
る非鉄金属材料からなる内筒を適宜の締め代をもって嵌
着するとともに、前記外筒に熱媒体の導入可能な穴を1
個または複数個設けたことを特徴とする型鋳造機用射出
シリンダを開示している。Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 61-103658 discloses a method for fitting an inner cylinder made of a non-ferrous metal material having ultra-heat resistance and ultra-wear resistance, such as ceramics or cermet, to the inner circumferential surface of an outer cylinder into which a piston is fitted, at least in the vicinity of a molten metal injection hole, with an appropriate interference, and forming a hole in the outer cylinder through which a heat transfer medium can be introduced.
The present invention discloses an injection cylinder for a mold casting machine, characterized in that one or more injection cylinders are provided.
上記のようにシリンダ内にセラミックの内筒を嵌着した
構成のものは、耐摩耗性および耐食性を改善する面にお
いては極めて有効であるが、シリンダ内に注入された溶
融金属の温度が低下してしまうという点においては、未
だ改良する余地がある。すなわち、ダイカスト法におい
ては、一般に溶融金属の温度ができるだけ凝固温度に近
い状態で鋳造する傾向にあるため、溶融金属の温度低下
を防止するためにシリンダには上記特性の他に優れた断
熱性、すなわち保温性が要求される。この点セラミック
製円筒を嵌着したシリンダは、従来の鋼製シリンダと比
較すると、断熱性、保温性を若干向上させるものの、ダ
イカスト法における要求を充分に満足するまでに至って
いない。While the above-described construction in which a ceramic inner cylinder is fitted inside a cylinder is extremely effective in improving wear resistance and corrosion resistance, there is still room for improvement in the point that the temperature of the molten metal poured into the cylinder drops. In other words, since die casting generally tends to be performed at a temperature of the molten metal as close as possible to its solidification temperature, the cylinder is required to have excellent thermal insulation, i.e., heat retention, in addition to the above-described properties, in order to prevent the temperature drop of the molten metal. In this respect, a cylinder fitted with a ceramic inner cylinder has slightly improved thermal insulation and heat retention compared to a conventional steel cylinder, but it does not fully satisfy the requirements of die casting.
またシリンダ内に溶融金属を注入した際、溶融金属と接
触する下部が優先的に加熱されるため、熱膨張の差によ
り、シリンダが上方にわん曲する傾向を示す。このため
セラミック製円筒に亀裂や破損が起こるという問題が生
じた。この問題を解決するには、やはり断熱性、保温性
を良好にする必要がある。すなわち、溶融金属との接触
により温度上昇するセラミック製円筒が、金属製外筒と
充分に断熱されていれば、金属製外筒の温度上昇は僅か
であり、それに伴って熱膨張の差に基づくわん曲度を小
さくすることができる。Furthermore, when molten metal is poured into the cylinder, the lower part in contact with the molten metal heats up first, causing the cylinder to bend upward due to the difference in thermal expansion. This has led to problems such as cracks and breakage in the ceramic cylinder. To solve this problem, it is necessary to improve its thermal insulation and heat retention. In other words, if the ceramic cylinder, which heats up when it comes into contact with the molten metal, is sufficiently insulated from the metal outer cylinder, the temperature rise in the metal outer cylinder will be minimal, and the degree of bending due to the difference in thermal expansion can be reduced.
以上に鑑み、本発明の目的は、セラミック製円筒と金属
製外筒からなる複合型ダイキャスト用シリンダにおい
て、セラミック製円筒と金属製外筒との断熱性、保温性
が向上した構造のものを提供することである。In view of the above, an object of the present invention is to provide a composite die-casting cylinder consisting of a ceramic cylinder and a metal outer cylinder, which has a structure in which the thermal insulation and heat retention properties between the ceramic cylinder and the metal outer cylinder are improved.
発明の開示
本発明のダイカスト用シリンダは、金属製外筒と、セラ
ミック製内筒とを有し、前記外筒と前記内筒との境界部
に複数個の空孔部が設けられており、前記空孔部は前記
外筒の内面又は前記内筒の外面に設けられた条溝からな
り、前記条溝の幅aと間隔bとの比a/bが1:1〜6:1の範
囲内にあることを特徴とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The die-casting cylinder of the present invention has a metal outer cylinder and a ceramic inner cylinder, and is characterized in that a plurality of voids are provided at the boundary between the outer cylinder and the inner cylinder, the voids being formed as grooves provided on the inner surface of the outer cylinder or the outer surface of the inner cylinder, and the ratio a/b of the width a of the grooves to the spacing b is within the range of 1:1 to 6:1.
図面の簡単な説明
第1図は本発明の一実施例によるダイカスト用シリンダ
を有するダイカスト装置を示す縦断面図であり、
第2図は本発明の一実施例によるダイカスト用シリンダ
の金属製外筒とセラミック製円筒との境界部における空
孔部を示す一部拡大断面図であり、
第3図は本発明の別の実施例による空孔部を示す一部拡
大断面図であり、
第4図はセラミック製円筒と金属製外筒の温度降下を示
すグラフであり、(a)は空孔部がない場合を、(b)
は空孔部がある場合を示し、
第5図(a)は、シリンダ先端部lにおいてセラミック
製円筒の外面が拡大している例を示す部分断面図であ
り、
第5図(b)は、シリンダ先端部lにおいて金属製外筒
の内面が縮径している例を示す部分断面図であり、
第6図は、本発明のさらに別の実施例によるダイカスト
用シリンダを有するダイカスト装置を示す縦断面図であ
り、
第7図は、本発明のさらに別の実施例によるダイカスト
用シリンダを示す縦断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a die-casting apparatus having a die-casting cylinder according to one embodiment of the present invention; FIG. 2 is a partially enlarged sectional view showing a void at the boundary between the metal outer sleeve and the ceramic outer sleeve of a die-casting cylinder according to one embodiment of the present invention; FIG. 3 is a partially enlarged sectional view showing a void according to another embodiment of the present invention; and FIG. 4 is a graph showing the temperature drop of the ceramic cylinder and the metal outer sleeve, where (a) shows the case where there is no void, and (b) shows the temperature drop of the ceramic cylinder and the metal outer sleeve.
shows a case where there is a void portion, Figure 5(a) is a partial cross-sectional view showing an example where the outer surface of a ceramic cylinder is expanded at the cylinder tip portion 1, Figure 5(b) is a partial cross-sectional view showing an example where the inner surface of a metal outer cylinder is reduced in diameter at the cylinder tip portion 1, Figure 6 is a vertical cross-sectional view showing a die-casting apparatus having a die-casting cylinder according to yet another embodiment of the present invention, and Figure 7 is a vertical cross-sectional view showing a die-casting cylinder according to yet another embodiment of the present invention.
発明を実施するための最良の形態
第1図は、本発明の一実施例によるダイカスト用シリン
ダを有するダイカスト装置を示す。ダイカスト装置は固
定盤1と、固定盤1に着脱自在に固定されたシリンダ2
と、固定盤1に固定された固定型3と、固定型3に対し
て移動自在な可動型4とを有する。可動型4にはキャビ
ティ5が穿設されているとともに、固定型3にはキャビ
ティ5とシリンダ2に連通する湯口6が設けられてい
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Fig. 1 shows a die casting machine having a die casting cylinder according to one embodiment of the present invention. The die casting machine comprises a stationary platen 1 and a cylinder 2 detachably fixed to the stationary platen 1.
The mold has a fixed mold 3 fixed to the fixed platen 1, and a movable mold 4 that is movable relative to the fixed mold 3. A cavity 5 is formed in the movable mold 4, and a sprue 6 that communicates with the cavity 5 and the cylinder 2 is provided in the fixed mold 3.
シリンダ2は金属製外筒21とセラミック製円筒22とから
なり、その後端部付近の上部に溶融金属注入口23が形成
されている。またシリンダ2の後端部からピストンチッ
プ7が摺動自在に挿入されており、ピストンチップ7は
ピストンロッド8によりシリンダ2内を摺動自在に前後
動する。The cylinder 2 is composed of a metal outer cylinder 21 and a ceramic cylinder 22, and has a molten metal injection port 23 formed at the top near the rear end. A piston tip 7 is slidably inserted into the rear end of the cylinder 2, and the piston tip 7 is slidably moved back and forth within the cylinder 2 by a piston rod 8.
このような構成のシリンダ2において、まず溶融金属を
注入口23よりシリンダ2内に注入し、ピストンチップ7
により型方向に押す(7a参照)。ピストンチップ7の押
圧により溶融金属は金型キャビティ5内に進入し、凝固
することにより所定の形状の成形品が得られる。In the cylinder 2 having such a configuration, first, molten metal is poured into the cylinder 2 through the pouring port 23, and then the piston tip 7
The molten metal is pushed toward the mold by the piston tip 7 (see 7a). The pressure of the piston tip 7 causes the molten metal to enter the mold cavity 5, where it solidifies to obtain a molded product of the desired shape.
本発明においては、金属製外筒21とセラミック製円筒22
との境界部に複数の空孔部24が形成されていることを特
徴とする。第2図はその好ましい一例を示す。第2図の
例においては、空孔部24は半円形状の断面を有する条溝
であり、各空孔部24の幅(開口サイズ)aと隣接空孔部
24の間隔bとの間には以下の関係が満たされていること
が好ましい。In the present invention, a metal outer cylinder 21 and a ceramic cylinder 22
A feature of this method is that a plurality of voids 24 are formed at the boundary between the adjacent voids. Fig. 2 shows a preferred example. In the example of Fig. 2, the voids 24 are grooves having a semicircular cross section, and the width (opening size) a of each void 24 is
It is preferable that the following relationship be satisfied between the distance b of the first and second electrodes 24 and the distance b of the second and third electrodes 24:
a/b=1:1〜6:1・・・(1)
a:bが1に近づくにつれて空孔部24による断熱保温効果
が小さくなり、a/b<1:1では不十分となる。一方a:bが
大きくなると外筒21の焼嵌めによる圧縮力のために、セ
ラミック製円筒22にかかる剪断力が大きくなる。内筒22
の破壊防止にはa/bの上限は6:1である。a/b = 1:1 to 6:1 (1) As a:b approaches 1, the heat insulating effect of the voids 24 decreases, and if a/b < 1:1, it becomes insufficient. On the other hand, as a:b increases, the shear force acting on the ceramic cylinder 22 increases due to the compressive force caused by the shrink fitting of the outer cylinder 21.
To prevent destruction, the upper limit of a/b is 6:1.
一方、セラミック製円筒22の肉厚tと空孔部24の幅aと
の関係については、
a≦t・・・(2)
であることが好ましい。a>tとなると、やはりセラミ
ック製円筒22にかかる剪断力が大きくなりすぎるため
に、内筒22の破壊のおそれがでてくる。一方空孔部24が
小さすぎると、たとえ以上の要件を満たしていても断熱
保温性が十分とならないので、空孔部24の幅(直径)a
が1mm以上であるのが望ましい。On the other hand, the relationship between the wall thickness t of the ceramic cylinder 22 and the width a of the hole 24 is preferably a≦t (2). If a>t, the shear force acting on the ceramic cylinder 22 will be too large, which may cause the inner cylinder 22 to break. On the other hand, if the hole 24 is too small, the heat insulation and heat retention will not be sufficient even if the above requirements are met. Therefore, the width (diameter) a of the hole 24 should be set to a value less than t.
It is desirable that the thickness is 1 mm or more.
なお空孔部24は条溝により構成するのが好ましく、この
条溝は複数の円周方向溝からなる場合でも、螺旋条溝か
らなる場合でも、又はシリンダの長手方向に延在する複
数の溝からなる場合でもよい。いずれの場合でも、上記
要件(1)、(2)を満たすのが好ましい。The cavity 24 is preferably formed by grooves, which may be a plurality of circumferential grooves, a spiral groove, or a plurality of grooves extending in the longitudinal direction of the cylinder. In any case, it is preferable that the above requirements (1) and (2) are satisfied.
第3図は本発明の別の実施例による空孔部25を示す。本
実施例においては、空孔部25は三角形状断面を有し、第
2図と同様に円周状条溝、螺旋状条溝又は長手方向の条
溝からなる。3 shows a cavity 25 according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the cavity 25 has a triangular cross section and is formed of circumferential grooves, spiral grooves or longitudinal grooves, as in FIG. 2.
第2図及び第3図に条溝の好ましい形状を示したが、本
発明においてはこれらに限定されることなく、例えば長
方形状、正方形状、台形状等の断面を有する条溝により
空孔部を形成することができる。Although preferred shapes of the grooves are shown in Figures 2 and 3, the present invention is not limited to these, and the voids can be formed by grooves having a cross section of, for example, a rectangular, square, trapezoidal, or other shape.
なお各条溝の幅aと間隔bは、上記式(1)、(2)の
要件を満たすようにするが、具体的には各条溝の幅aは
1〜6mm、間隔bは1〜3mm程度で、条溝の深さは0.2〜1
mmとするのが好ましい。The width a and spacing b of each groove are set to satisfy the requirements of the above formulas (1) and (2). Specifically, the width a of each groove is 1 to 6 mm, the spacing b is about 1 to 3 mm, and the depth of the groove is 0.2 to 1.0 mm.
It is preferable to set it to mm.
以上に説明した空孔部は金属製外筒21とセラミック製円
筒22の境界部全長にわたって存在させるのが好ましい
が、特に温度上昇の大きな部分だけ設けるようにしても
構わない。また加工上空孔部を金属製外筒の内面に形成
するのが好ましいが、場合によってはセラミック製円筒
の外面に設けても良い。The voids described above are preferably present along the entire length of the boundary between the metal outer cylinder 21 and the ceramic cylinder 22, but they may be provided only in areas where the temperature rise is particularly large. Also, while it is preferable for the voids to be formed on the inner surface of the metal outer cylinder for processing purposes, they may also be provided on the outer surface of the ceramic cylinder in some cases.
第4図は空孔部による断熱保温効果を示す。(a)に示
すように、空孔部が存在しない場合、セラミック製円筒
22の内面と金属製外筒21の外面との温度差ΔTOは余り大
きくないが、空孔部24が存在する場合((b))、断熱
保温効果により温度差ΔT1は非常に大きくなる。これに
より、(a)、(b)の場合の金属製外筒の温度を比較
すると、(b)の場合の方がはるかに温度が低いことが
わかる。従って、(b)の場合、金属製外筒の熱膨張が
小さく、シリンダのわん曲が低減し、それに伴ってセラ
ミック製円筒22の破損のおそれも低減する。Fig. 4 shows the heat insulating effect of the pores. As shown in (a), when there are no pores, the ceramic cylinder
The temperature difference ΔT0 between the inner surface of 22 and the outer surface of the metal outer cylinder 21 is not very large, but when the voids 24 are present ((b)), the temperature difference ΔT1 becomes very large due to the insulating heat-retaining effect. Comparing the temperatures of the metal outer cylinder in cases (a) and (b), it can be seen that the temperature in case (b) is much lower. Therefore, in case (b), the thermal expansion of the metal outer cylinder is small, reducing the bending of the cylinder and therefore reducing the risk of damage to the ceramic cylinder 22.
次に外筒21と内筒22とは、焼嵌め率1/1000〜6/1000で焼
嵌め固着するが、このような構成にすることにより、溶
融金属を注入した際に内筒22と外筒21との膨張差に起因
する固着のゆるみを防止することができる。第1図に示
す内筒22内に溶融金属を注入した後、ピストン7を作動
させる場合、内筒22内に溶融金属が充満されるから、内
筒22は加熱されて膨張するが、さらに外筒21も伝熱によ
り加熱されて膨張しようとする。この場合熱膨張係数は
金属製外筒21の方が、セラミック材料からなる内筒22よ
り大きいため、上記加熱の場合に、両者の膨張差によっ
て焼嵌めがゆるむ。しかしながら上記加熱に伴う熱膨張
差が発生しても焼嵌め率がこの熱膨張差を吸収するよう
に設定しているため、前記外筒21と内筒22との間の固着
のゆるみを防止するのである。更に本発明のシリンダに
おいては、内筒22と外筒21との境界部に断熱保温性のあ
る空孔部24が設けられているため、外筒21の温度上昇が
小さく、従って熱膨張が小さい。このため両者間のゆる
みを防止する機能は更に向上している。The outer and inner cylinders 21 and 22 are shrink-fitted together at a shrink-fit ratio of 1/1000 to 6/1000. This configuration prevents loosening of the bond due to differential expansion between the inner and outer cylinders 22 and 22 when molten metal is poured into them. When the piston 7 is operated after pouring molten metal into the inner cylinder 22 shown in FIG. 1, the inner cylinder 22 is filled with molten metal, causing it to heat and expand. Furthermore, the outer cylinder 21 also heats and expands due to heat transfer. In this case, the thermal expansion coefficient of the metal outer cylinder 21 is higher than that of the ceramic inner cylinder 22, so the difference in expansion between the two cylinders causes the shrink-fit to loosen when heated. However, the shrink-fit ratio is set to absorb the difference in thermal expansion, preventing loosening of the bond between the outer and inner cylinders 21 and 22. Furthermore, in the cylinder of the present invention, the insulating and heat-retaining voids 24 are provided at the boundary between the inner cylinder 22 and the outer cylinder 21, so the temperature rise of the outer cylinder 21 is small, and therefore the thermal expansion is small. This further improves the function of preventing loosening between the two.
更に上記焼嵌め率により、圧縮応力が内筒22に付与され
ているので、ピストンの作動により溶融金属を射出する
場合の液圧により、内筒22に作用する引張応力を打ち消
すように働く。これによって上記引張応力に起因する内
筒22の割れ発生を防止できる。Furthermore, the shrink fit ratio imparts compressive stress to the inner cylinder 22, which acts to counteract the tensile stress acting on the inner cylinder 22 due to the hydraulic pressure generated when the molten metal is injected by the piston, thereby preventing cracks in the inner cylinder 22 caused by the tensile stress.
第5図(a)及び(b)は本発明のさらに別の実施例に
よる内筒22及び外筒21の形状を模式的に示す断面図であ
る。第5図(a)においては、内筒22の先端部lの外径
は拡大しており、他の部位の外径は漸次減少している。
一方外筒(図示せず)の内径は全長に亘って同一寸法と
し、先端部lの範囲においては内筒22を補強するに十分
な嵌合率(焼嵌め率)、例えば2/1000〜6/1000を確保し
得るようになっている。従って上記先端部l以外の部位
における嵌合率は上記値より僅かに小さくなっている。5(a) and (b) are cross-sectional views showing the shapes of an inner cylinder 22 and an outer cylinder 21 according to yet another embodiment of the present invention. In Fig. 5(a), the outer diameter of the tip portion 1 of the inner cylinder 22 is enlarged, and the outer diameters of other portions are gradually reduced.
On the other hand, the inner diameter of the outer cylinder (not shown) is made the same over the entire length, and in the range of the tip portion 1, a fitting ratio (shrink fitting ratio), for example, 2/1000 to 6/1000, sufficient to reinforce the inner cylinder 22 can be ensured. Therefore, the fitting ratio in the areas other than the tip portion 1 is slightly smaller than the above value.
上記のように形成することにより、射出圧が印加される
上記先端部lの範囲においては内外筒間に十分な嵌合率
が確保され、内筒22に対する補強作用を発揮することが
できる。従って射出圧の印加、熱膨張差その他に起因す
る内筒22内の引張応力の発生を防止することができ、ク
ラックの発生を防止し得る。一方上記先端部以外の部位
における嵌合率は上記lの範囲におけるものより小さい
ため、注入口23の近傍における内筒22のクラック発生を
防止し得る。また特に溶融金属を注入後、射出に移行す
る間に、シリンダ2の下部が加熱される結果、外筒21と
内筒22との熱膨張差が発生するが、内外筒間の嵌合率が
小であるため、前記熱膨張差を十分に吸収することがで
き、望ましくない熱応力の発生を防止することができ
る。By forming the cylinder 21 as described above, a sufficient fit between the inner and outer cylinders is ensured in the range of the tip portion l where injection pressure is applied, thereby providing reinforcement for the inner cylinder 22. This prevents tensile stress in the inner cylinder 22 due to the application of injection pressure, differences in thermal expansion, and other factors, thereby preventing cracks. Meanwhile, the fit in areas other than the tip portion is smaller than that in the range l, preventing cracks in the inner cylinder 22 near the injection port 23. Furthermore, after the molten metal is poured into the cylinder 2, the lower portion of the cylinder 2 is heated during the transition to injection, which causes a difference in thermal expansion between the outer cylinder 21 and the inner cylinder 22. However, the small fit between the inner and outer cylinders allows the difference in thermal expansion to be fully absorbed, preventing undesirable thermal stress.
第5図(b)は外筒21の内径を先端部lにおいて同一直
径とし、他の部位の内径を漸次増大させた場合を示して
いる。この場合には内筒(図示せず)の外径は全長にわ
たって同一寸法とし、前記先端部lの範囲においては、
内筒を補強するに足る十分な嵌合率を確保するようにす
る。このよう構成の場合の作用は第5図(a)の場合と
同じである。Figure 5(b) shows a case where the inner diameter of the outer tube 21 is the same at the tip 1 and the inner diameter of other parts is gradually increased. In this case, the outer diameter of the inner tube (not shown) is the same over the entire length, and in the range of the tip 1,
The fitting rate must be sufficient to reinforce the inner cylinder. The operation of this configuration is the same as that of Fig. 5(a).
以上のような構成により、セラミック材料からなる内筒
を十分に補強する一方において、射出圧の印加されない
部位の拘束力を緩和させ得る結果、注入口近傍における
クラックの発生を完全に防止し得る。この結果セラミッ
ク材料本来の耐摩耗性、耐食性及び断熱性等の諸特性を
十分に発揮させることができ、ダイカストスリーブの耐
久性、ダイカスト製品の歩留り、エネルギーコストの改
善に著しく貢献し得る。The above-described structure sufficiently reinforces the inner cylinder made of ceramic material while reducing the restraining force in the area where injection pressure is not applied, completely preventing cracks from occurring near the injection port. As a result, the inherent properties of ceramic material, such as wear resistance, corrosion resistance, and heat insulation, can be fully utilized, significantly contributing to improvements in the durability of the die-cast sleeve, the yield of die-cast products, and energy costs.
第6図は、本発明のさらに別の実施例によるダイカスト
用シリンダで、先端部に金属製内筒を有するものを示
す。ダイカスト用シリンダ52は固定盤51に着脱自在に固
定され、固定盤51には固定型53が固定されているととも
に、可動型54が固定型53に対して開閉自在に設けられて
いる。シリンダ52は金属製外筒59とセラミック製内筒60
とからなり、また分割型で、先端部は先端フランジ62を
有する金属製外筒61と金属製内筒63とからなる。6 shows a die-casting cylinder according to yet another embodiment of the present invention, which has a metal inner cylinder at the tip. The die-casting cylinder 52 is detachably fixed to a fixed platen 51, to which a fixed mold 53 is fixed, and a movable mold 54 is provided so as to be able to open and close relative to the fixed mold 53. The cylinder 52 comprises a metal outer cylinder 59 and a ceramic inner cylinder 60.
It is a split type, and the tip portion is made up of a metal outer cylinder 61 having a tip flange 62 and a metal inner cylinder 63.
ラドル56から溶融金属58をシリンダ内に注入し、ピスト
ン57によりキャビティ55内に圧入する。この際シリンダ
先端部では、ピストン57に押圧された溶融金属58の圧力
が非常に高くなるので、内筒の破損のおそれがでてく
る。従って、先端部の破損を完全に防止するためには、
先端部における内筒として金属製のものを使用するのが
好ましい。また先端部の内筒を金属製とすることにより
溶融金属の冷却効果が向上し、キャビティ内の溶融金属
の凝固時間が短縮され、ダイカストサイクルが短縮され
るという利点も得られる。Molten metal 58 is poured into the cylinder from a ladle 56 and is forced into the cavity 55 by a piston 57. At this time, the pressure of the molten metal 58 pressed by the piston 57 becomes very high at the tip of the cylinder, which may cause damage to the inner cylinder. Therefore, in order to completely prevent damage to the tip,
It is preferable to use a metal inner tube at the tip portion, which also has the advantage of improving the cooling effect of the molten metal, shortening the solidification time of the molten metal in the cavity, and shortening the die casting cycle.
第7図は金属製外筒72内に水路77を設けることにより金
属製外筒72の温度上昇を防止したダイカストシリンダ71
の例を示す。このシリンダ71の基本的構造は第1図のも
のと同じであり、金属製外筒72とセラミック製内筒73と
注入口74とを有し、またシリンダ内には、ピストンロッ
ド76の先端部に固定されたピストンチップ75が摺動す
る。水路77は、例えば螺旋状であっても、長手方向に延
在するものであってもよい。さらに長手方向の場合、隣
接する水路の各端部が連結して、全体として1本の水路
となるように構成したものでもよい。また水路の給水口
と排水口はそれぞれ必要に応じ2つ以上設けることによ
り、冷却効果を上げることができる。FIG. 7 shows a die-cast cylinder 71 in which a water channel 77 is provided inside a metal outer cylinder 72 to prevent the temperature of the metal outer cylinder 72 from rising.
An example of a cylinder 71 is shown in Figure 1. The basic structure of this cylinder 71 is the same as that shown in Figure 1, and it has a metal outer cylinder 72, a ceramic inner cylinder 73, and an inlet 74. A piston tip 75 fixed to the tip of a piston rod 76 slides inside the cylinder. The water channel 77 may be spiral, for example, or may extend in the longitudinal direction. Furthermore, if it extends in the longitudinal direction, the ends of adjacent water channels may be connected to form a single water channel as a whole. The cooling effect can be improved by providing two or more water supply and outlet ports for the water channel, if necessary.
以上の構造のダイカスト用シリンダを構成するセラミッ
ク製内筒としては、種々のセラミック製のものを用いる
ことができるが、耐熱性、耐焼付性、耐熱衝撃性等の観
点から、窒化珪素系セラミック又はサイアロンにより形
成したものが好ましい。Various ceramic materials can be used as the ceramic inner cylinder that constitutes the die-casting cylinder having the above structure, but from the standpoints of heat resistance, seizure resistance, thermal shock resistance, etc., those made of silicon nitride ceramic or sialon are preferred.
窒化珪素系セラミック又はサイアロンの典型的な組成
は、Si3N470重量%以上と、周期律表IIa又はIIIa属元素
の酸化物のなかの1種以上20重量%以下と、Al2O320重
量%以下と、AlN固溶体(AlN−Si3N4−Al2O3系)もしく
はAlN10重量%以下からなり、これらの混合物を焼結し
て得られる。前記窒化珪素又はサイアロン製の内筒は原
料粉末を冷間静水圧プレスで成形した後、常圧で焼結
し、所定の寸法に加工することにより形成することがで
きる。このセラミック製内筒は曲げ強度50kg/mm2以上、
密度が理論密度の90%以上、水中投下法による耐熱衝撃
温度ΔT=300℃以上を有する。A typical composition of silicon nitride ceramic or sialon is 70% by weight or more of Si3N4 , 20% by weight or less of at least one oxide of an element from Group IIa or IIIa of the periodic table, 20% by weight or less of Al2O3 , and 10% by weight or less of an AlN solid solution (AlN- Si3N4 - Al2O3 system ) or AlN , and is obtained by sintering these mixtures. The silicon nitride or sialon inner cylinder can be formed by molding the raw material powder using a cold isostatic press, sintering it at atmospheric pressure, and processing it to the specified dimensions. This ceramic inner cylinder has a bending strength of 50 kg/ mm2 or more,
It has a density of 90% or more of the theoretical density and a thermal shock resistance temperature ΔT of 300°C or more when dropped into water.
また外筒は工具鋼により形成するのが好ましいが、その
他にも構造用鋼、合金鋼又は非鉄金属等により形成する
ことができる。The outer cylinder is preferably made of tool steel, but may also be made of structural steel, alloy steel, non-ferrous metal, or the like.
実施例1
Si3N487重量%と、Y2O36重量%とAl2O34重量%とAlN
固溶体3重量%とからなるサイアロン製の内筒(外径75
mm、内径60mm、長さ230mm)に、SKD−61製の外筒(外径
115mm、内径75mm、長さ250mm)を焼嵌めにより固着し
た。なお外筒の内面には、半円形状断面の条溝(幅2m
m、深さ0.5mm)を1mmの間隔で円周状に設けた。また得
られたシリンダの後端部上部に溶融金属注入口を設け
た。Example 1 87% by weight of Si 3 N 4 , 6% by weight of Y 2 O 3 , 4% by weight of Al 2 O 3 and AlN
The inner cylinder (outer diameter 75 mm) was made of sialon and consisted of 3% by weight of solid solution.
mm, inner diameter 60 mm, length 230 mm) and an outer cylinder made of SKD-61 (outer diameter
The outer cylinder has a semicircular groove (width 2 mm, inner diameter 75 mm, length 250 mm) fixed to the inner surface by shrink fitting.
The cylinder was provided with 1 mm intervals around the circumference of the cylinder (0.5 mm deep, 0.5 mm in diameter). A molten metal injection port was provided at the top of the rear end of the cylinder.
このような構造のシリンダを第1図に示す構造のダイカ
スト装置(型締力800t)に装着し、760℃のアルミニウ
ム合金溶湯を使用して、鋳造サイクル72秒、硬化時間20
秒の鋳造条件でダイカストを行った。その結果、100,00
0ショット以上の使用に耐え、ほとんど損傷が発生しな
いとともに、断熱保温効果が極めて良好であることを確
認した。The cylinder with this structure was attached to the die-casting machine (clamping force 800t) with the structure shown in Figure 1, and the casting was performed using molten aluminum alloy at 760°C with a casting cycle of 72 seconds and a hardening time of 20 seconds.
The die casting was carried out under the casting conditions of 100,000 seconds.
It was confirmed that the material can withstand more than 0 shots, with almost no damage, and has excellent heat insulation and heat retention properties.
実施例2
実施例1と同じサイアロン製内筒及びSKD−61製外筒を
用い、外筒の内面形状を第5図(b)に示すようにする
ことにより、嵌合率を先端部lにおいて4/1000とし、そ
の他の部分においては4/1000〜1.5/1000とした。Example 2 Using the same SiAlON inner cylinder and SKD-61 outer cylinder as in Example 1, the inner surface shape of the outer cylinder was designed as shown in Figure 5(b), so that the fitting ratio was 4/1000 at the tip portion 1 and 4/1000 to 1.5/1000 in other parts.
このような構造のシリンダを用い、実施例1と同じ条件
でダイカストを行ったところ、150,000ショット以上の
使用に耐え、注入口近傍におけるクラックの発生は皆無
であった。When die casting was carried out under the same conditions as in Example 1 using a cylinder of this structure, it was found to withstand over 150,000 shots without any cracks occurring near the injection port.
産業上の利用分野
本発明のダイカスト用シリンダは、金属製外筒とセラミ
ック製内筒との境界部における空孔部により優れた断熱
保温性を有するために、溶融金属の注入によっても金属
製外筒の温度上昇を低く抑えることができ、もって溶融
金属が接触するシリンダ下部と接触しないシリンダ上部
との間の熱膨張の差を低減し、シリンダの上向きのそり
の発生を防止することができる。これによりセラミック
製内筒の破損を有効に防止することができる。The die-casting cylinder of the present invention has excellent heat insulation properties due to the voids at the boundary between the metal outer cylinder and the ceramic inner cylinder, so that the temperature rise of the metal outer cylinder can be kept low even when molten metal is poured into it, thereby reducing the difference in thermal expansion between the lower part of the cylinder that comes into contact with the molten metal and the upper part that does not, and preventing the cylinder from warping upward, thereby effectively preventing damage to the ceramic inner cylinder.
また断熱保温効果により、薄肉部を有する鋳造製品であ
っても、湯廻り不良の発生を防止して、良質なダイカス
ト品を製造することができる。Furthermore, due to the heat insulating effect, poor molten metal flow can be prevented even in cast products with thin-walled portions, making it possible to produce high-quality die-cast products.
また溶融金属の温度を必要以上に高める必要がないた
め、従来経験された過熱による溶融金属の酸化もしくは
ガス含有量の増大等の不良を激減することができる。Furthermore, since there is no need to increase the temperature of the molten metal more than necessary, defects such as oxidation of the molten metal or an increase in the gas content due to overheating, which have been experienced in the past, can be drastically reduced.
さらに、セラミックス製内筒の破損を防止したために、
シリンダの寿命を大幅に延長させることができる。Furthermore, damage to the ceramic inner cylinder has been prevented,
This can significantly extend the life of the cylinder.
以上のような特徴を有する本発明のダイカスト用シリン
ダは、アルミニウム合金等の非鉄金属用のコールドチャ
ンバ型ダイカストマシンに用いるのに特に好適である。The die-casting cylinder of the present invention having the above-mentioned features is particularly suitable for use in a cold chamber type die-casting machine for non-ferrous metals such as aluminum alloys.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−109150(JP,A) 特開 昭52−44726(JP,A) 実開 昭53−140710(JP,U) 実開 昭61−177758(JP,U) 特公 昭50−31533(JP,B1) ──────────────────────────────────────────────────── Continued from the front page (56) References: Japanese Patent Application Publication No. 109150 (JP, A) Japanese Patent Application Publication No. 44726 (JP, A) Japanese Utility Model Application Publication No. 140710 (JP, U) Japanese Utility Model Application Publication No. 177758 (JP, U) Japanese Patent Application Publication No. 31533 (JP, B1)
Claims (5)
し、前記外筒と前記内筒との境界部に複数個の空孔部が
設けられており、前記空孔部は前記外筒の内面又は前記
内筒の外面に設けられた条溝からなり、前記条溝の幅a
と間隔bとの比a/bが1:1〜6:1の範囲内にあることを特
徴とするダイカスト用シリンダ。[Claim 1] A device having a metal outer cylinder and a ceramic inner cylinder, wherein a plurality of holes are provided at the boundary between the outer cylinder and the inner cylinder, and the holes are formed by grooves provided on the inner surface of the outer cylinder or the outer surface of the inner cylinder, and the width a of the grooves is
A die casting cylinder characterized in that the ratio a/b of the gap a to the gap b is in the range of 1:1 to 6:1.
リンダにおいて、射出圧が印加されるダイキャビティ側
端部近傍における前記外筒と前記内筒の嵌合率が、他の
部位における嵌合率より大きいことを特徴とするダイカ
スト用シリンダ。[Claim 2] A die-casting cylinder as described in claim 1, characterized in that the fit rate between the outer tube and the inner tube near the die cavity side end where injection pressure is applied is greater than the fit rate at other locations.
カスト用シリンダにおいて、ダイキャビティ側端部にお
ける内筒が金属製であることを特徴とするダイカスト用
シリンダ。3. The die-casting cylinder according to claim 1 or 2, wherein the inner cylinder at the end on the die cavity side is made of metal.
記載のダイカスト用シリンダにおいて、前記金属製外筒
内に冷却水路を有することを特徴とするダイカスト用シ
リンダ。4. A die-casting cylinder according to claim 1, wherein said metal outer cylinder has a cooling water passage therein.
記載のダイカスト用シリンダにおいて、前記セラミック
製内筒が窒化珪素系セラミック又はサイアロンからな
り、曲げ強度が50kg/mm2以上、密度が理論密度の90%以
上、及び水中投下法による耐熱衝撃温度ΔTが300℃以
上であることを特徴とするダイカスト用シリンダ。[Claim 5] A die-casting cylinder as described in any one of claims 1 to 4, characterized in that the ceramic inner tube is made of silicon nitride ceramic or sialon, has a bending strength of 50 kg/ mm2 or more, a density of 90% or more of the theoretical density, and a thermal shock resistance temperature ΔT of 300°C or more when measured by a water immersion method.
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|---|---|---|---|
| JP63-508047A JPH07115147B2 (en) | 1987-10-07 | 1988-10-06 | Die-casting cylinders |
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| JP63-78384 | 1988-06-14 | ||
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| JPWO1989003263A1 JPWO1989003263A1 (en) | 1989-11-02 |
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Family
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Families Citing this family (1)
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| JPS5244726A (en) * | 1975-10-08 | 1977-04-08 | Nissan Motor | Injection apparatus in die casting machine |
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-
1988
- 1988-10-06 JP JP63-508047A patent/JPH07115147B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH07115147B1 (en) | 1995-12-13 |
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