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JP2859967B2 - Sleeve for die casting machine - Google Patents

Sleeve for die casting machine

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Publication number
JP2859967B2
JP2859967B2 JP2541291A JP2541291A JP2859967B2 JP 2859967 B2 JP2859967 B2 JP 2859967B2 JP 2541291 A JP2541291 A JP 2541291A JP 2541291 A JP2541291 A JP 2541291A JP 2859967 B2 JP2859967 B2 JP 2859967B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sleeve
inner cylinder
titanium
casting machine
ceramics
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2541291A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04251650A (en
Inventor
知美 副田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TYK Corp
Original Assignee
TYK Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by TYK Corp filed Critical TYK Corp
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Publication of JPH04251650A publication Critical patent/JPH04251650A/en
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム、亜鉛、錫
及び鉛等の非鉄金属(その合金も含む)の鋳造に好適の
ダイカストマシン用スリーブに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sleeve for a die casting machine suitable for casting non-ferrous metals (including alloys thereof) such as aluminum, zinc, tin and lead.

【0002】[0002]

【従来の技術】近時、アルミニウム、亜鉛、錫及び鉛等
の非鉄金属を高精度且つ高速度で鋳造できるダイカスト
技術は、自動車、産業機械及び家電機器等の分野におい
て各種部品の重要な生産手段となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, die casting technology capable of casting non-ferrous metals such as aluminum, zinc, tin and lead at a high precision and at a high speed has become an important means of producing various parts in the fields of automobiles, industrial machines and home appliances. It has become.

【0003】従来、ダイカストマシン用スリーブ(以
下、スリーブという)には、主にJIS SKD61合
金等のダイス鋼が使用されている。また、スリーブの長
寿命化及び製造歩留りの向上を図ると共に、鋳造品の大
型化に対応するために、鋼製の外筒の内側にセラミック
スからなる内筒又はチタン若しくはチタン合金とセラミ
ックスとの複合材料からなる内筒を焼きばめ又は鋳ぐる
みにより設けたスリーブを使用することもある。
Conventionally, die steel such as JIS SKD61 alloy is mainly used for a sleeve for a die casting machine (hereinafter, referred to as a sleeve). In addition, in order to extend the service life of the sleeve and improve the production yield, and to cope with the increase in the size of the cast product, an inner cylinder made of ceramic or a composite of titanium or a titanium alloy and ceramic is placed inside an outer cylinder made of steel. In some cases, a sleeve is used in which an inner cylinder made of a material is provided by shrink-fitting or casting.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のスリーブには以下に示す問題点がある。JIS
SKD61合金等のダイス鋼からなるスリーブにおいて
は、一般的に非鉄金属合金と鉄とは反応しやすいという
性質があるため、スリーブの注湯口底部が著しく溶損す
ると共に、スリーブの内壁も溶損及び摩耗により減少し
てしまう。従って、スリーブを比較的頻繁に交換する必
要があり、スリーブの寿命が短い。また、鋼は熱伝導性
が良好なため、スリーブ内に溶湯が注入されるときに、
溶湯温度が著しく低下してしまう。このときの溶湯の温
度の低下が鋳造品の製造歩留りの低下を招来する。
However, the above-mentioned conventional sleeve has the following problems. JIS
In a sleeve made of die steel such as SKD61 alloy, the non-ferrous metal alloy generally has a property of easily reacting with iron, so that the bottom of the pouring port of the sleeve is significantly melted and the inner wall of the sleeve is also melted and worn. And will decrease. Therefore, the sleeve needs to be replaced relatively frequently, and the life of the sleeve is short. Also, steel has good thermal conductivity, so when molten metal is injected into the sleeve,
The temperature of the molten metal drops significantly. The decrease in the temperature of the molten metal at this time causes a decrease in the production yield of the cast product.

【0005】一方、セラミックスからなる内筒を鋼製の
外筒に焼きばめたスリーブは、耐溶損性は優れているも
のの、ダイカストマシンが溶湯を射出する瞬間はスリー
ブに極めて大きな衝撃が加えられるため、本来脆い性質
を有するセラミックスからなる内筒が破壊されてしまう
ことがある。そうすると、作業を中断しなければならな
いため、作業性が悪い。また、チタン又はチタン合金と
セラミックスとの複合材料からなる内筒を鋼製の外筒に
焼きばめたスリーブは、耐溶損性、耐衝撃性及び溶湯保
温性は優れているものの、内筒の表面硬度が鋼又はセラ
ミックスに比して低いためスリーブの耐摩耗性が劣り、
使用中に内径が拡大してしまう。そして、スリーブとピ
ストンとの間のクリアランスが大きくなり、鋳造時にフ
ラッシュバックが発生する。これにより、スリーブの寿
命が短縮してしまう。
On the other hand, a sleeve in which a ceramic inner cylinder is shrink-fitted to a steel outer cylinder has excellent erosion resistance, but an extremely large impact is applied to the sleeve at the moment when a die casting machine injects molten metal. As a result, the inner cylinder made of ceramics, which originally has brittle properties, may be broken. In this case, the work must be interrupted, resulting in poor workability. In addition, a sleeve in which an inner cylinder made of a composite material of titanium or a titanium alloy and ceramics is shrink-fitted to a steel outer cylinder has excellent erosion resistance, impact resistance, and heat retention for molten metal. Since the surface hardness is lower than steel or ceramics, the wear resistance of the sleeve is inferior,
The inner diameter expands during use. Then, the clearance between the sleeve and the piston increases, and flashback occurs during casting. This shortens the life of the sleeve.

【0006】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、非鉄金属の溶湯に対する耐溶損性、耐衝撃
性及び溶湯保温性が優れていると共に、ピストンに対す
る耐摩耗性も優れており、作業性が良好なダイカストマ
シン用スリーブを提供することを目的とする。
[0006] The present invention has been made in view of the above problems, and is excellent in erosion resistance, impact resistance, and heat retention of a non-ferrous metal in a molten metal, and also has excellent wear resistance to a piston. Another object of the present invention is to provide a sleeve for a die casting machine having good workability.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係るダイカスト
マシン用スリーブは、鋼製の外筒と、この外筒内に嵌入
されチタン又はチタン合金とセラミックスとの複合材料
からなる内筒と、この内筒の内面に設けられたホウ化チ
タン層とを有することを特徴とする。
A sleeve for a die-casting machine according to the present invention comprises a steel outer cylinder, an inner cylinder fitted in the outer cylinder and made of a composite material of titanium or a titanium alloy and ceramics. And a titanium boride layer provided on the inner surface of the inner cylinder.

【0008】[0008]

【作用】本発明においては、鋼製の外筒にチタン又はチ
タン合金とセラミックスとの複合材料からなる内筒が嵌
入されている。また、この内筒の内面には、ホウ化チタ
ン層が設けられている。
In the present invention, an inner cylinder made of a composite material of titanium or a titanium alloy and ceramics is fitted into a steel outer cylinder. A titanium boride layer is provided on the inner surface of the inner cylinder.

【0009】このチタン又はチタン合金とセラミックス
との複合材料は、非鉄金属の溶湯に対して優れた耐溶損
性、耐衝撃性及び溶湯保温性を有している。また、溶湯
と直接接触する内筒の内面側に設けられた前記ホウ化チ
タン層は、耐摩耗性が優れている。従って、本発明に係
るダイカストマシン用スリーブは、優れた耐溶損性、耐
摩耗性及び溶湯保温性を有すると共に、耐衝撃性も優れ
ている。また、スリーブの交換頻度を従来に比して低減
できて、作業性が向上する。
The composite material of titanium or a titanium alloy and ceramics has excellent erosion resistance, impact resistance, and heat retention for a non-ferrous metal melt. Further, the titanium boride layer provided on the inner surface side of the inner cylinder which is in direct contact with the molten metal has excellent wear resistance. Therefore, the sleeve for a die-casting machine according to the present invention has excellent erosion resistance, abrasion resistance, and heat retention of molten metal, and also has excellent impact resistance. Further, the frequency of replacing the sleeve can be reduced as compared with the conventional case, and workability is improved.

【0010】[0010]

【実施例】次に、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。
EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described in comparison with comparative examples outside the scope of the claims.

【0011】先ず、平均粒径が20μmのチタン粉末、
平均粒径が5μmの炭化ケイ素(SiC)粉末及び平均
粒径が15μmのニッケル粉末を、夫々80重量%、1
8重量%及び2重量%の割合で均一に混合した。そし
て、この混合物をゴム型に密封し、加圧力が1トン/c
2 の条件で冷間静水圧プレス(CIP)加工を施し
て、筒状の圧粉体を得た。
First, a titanium powder having an average particle size of 20 μm,
A silicon carbide (SiC) powder having an average particle diameter of 5 μm and a nickel powder having an average particle diameter of 15 μm were each 80% by weight,
The mixture was uniformly mixed at a ratio of 8% by weight and 2% by weight. Then, the mixture is sealed in a rubber mold, and the pressure is 1 ton / c.
Cold isostatic pressing (CIP) was performed under the conditions of m 2 to obtain a cylindrical green compact.

【0012】次に、この圧粉体を真空度が10-5Tor
r、温度が1350℃の真空炉内で焼結した。次に、こ
の焼結体を旋盤加工して、上記組成の複合材料からなる
スリーブ内筒を得た。
Next, this green compact is vacuumed at 10 -5 Torr.
r, sintering in a vacuum furnace at a temperature of 1350 ° C. Next, this sintered body was subjected to lathe processing to obtain a sleeve inner cylinder made of a composite material having the above composition.

【0013】次に、このスリーブ内筒をカソードとし、
黒鉛るつぼ(電解槽)をアノードとして、スリーブ内筒
に電解ホウ化処理を施し、内筒内面にホウ化チタン層を
形成した。この場合に、処理条件は、溶融塩浴電解質と
して溶融無水ホウ砂(Na247 )を使用し、処理
温度が1200K、処理時間が50ks、電流密度が5
00A/m2 である。
Next, this sleeve inner cylinder is used as a cathode,
Using the graphite crucible (electrolysis tank) as the anode, the inner cylinder of the sleeve was subjected to electrolytic boring treatment to form a titanium boride layer on the inner surface of the inner cylinder. In this case, the treatment conditions were as follows: molten anhydrous borax (Na 2 B 4 O 7 ) was used as the molten salt bath electrolyte, the treatment temperature was 1200 K, the treatment time was 50 ks, and the current density was 5
00 A / m 2 .

【0014】次いで、この内面にホウ化チタン層を設け
た内筒を鋼製の外筒に焼きばめた。これにより、本発明
の実施例に係るスリーブを得た。
Next, the inner cylinder provided with the titanium boride layer on the inner surface was shrink-fitted to a steel outer cylinder. Thus, a sleeve according to the example of the present invention was obtained.

【0015】一方、比較例1及び比較例2として、夫々
従来のダイス鋼(JISSKD61合金)製のスリーブ
及びセラミックス(窒化ケイ素)からなる内筒を鋼製の
外筒に焼きばめたスリーブを用意した。また、比較例3
として、ホウ化チタン層が設けられていない以外は実施
例と同一の複合材料からなる内筒を鋼製の外筒に焼きば
めたスリーブも用意した。
On the other hand, as a comparative example 1 and a comparative example 2, a sleeve made of a conventional die steel (JIS SKD61 alloy) sleeve and a sleeve made by shrinking an inner cylinder made of ceramics (silicon nitride) into a steel outer cylinder were prepared. did. Comparative Example 3
A sleeve was also prepared in which an inner cylinder made of the same composite material as in the example except that the titanium boride layer was not provided was fitted to an outer cylinder made of steel.

【0016】これらの実施例及び比較例のスリーブにつ
いて、以下に示す試験を実施した。 硬度試験 スリーブの内面のマイクロビッカース硬度を測定した。
The following tests were performed on the sleeves of these examples and comparative examples. Hardness test The micro Vickers hardness of the inner surface of the sleeve was measured.

【0017】引張試験 スリーブの内筒の伸びを測定した。Tensile test The elongation of the inner cylinder of the sleeve was measured.

【0018】実用試験 コールドチャンバー用ダイカストマシン(能力250ト
ン)にスリーブを取り付け、アルミニウム合金(JIS
ADC12合金)溶湯にて自動車用エンジンカバーを
鋳造した。そして、10000ショット後のスリーブの
溶損摩耗状況を調べた。
Practical test A sleeve was attached to a die casting machine for cold chamber (capacity: 250 tons), and an aluminum alloy (JIS
An automobile engine cover was cast from the molten metal (ADC12 alloy). Then, the state of erosion wear of the sleeve after 10,000 shots was examined.

【0019】これらの試験結果を下記表1にまとめて示
す。但し、溶損状況は、最大溶損量が0.1mm以下の
場合を◎、0.3mm以下の場合を○、0.3mmを超
えた場合を△で示した。
The results of these tests are summarized in Table 1 below. However, the erosion condition is indicated by ◎ when the maximum erosion amount is 0.1 mm or less, ○ when the maximum erosion amount is 0.3 mm or less, and △ when the maximum erosion amount exceeds 0.3 mm.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】この表1から明らかなように、本発明の実
施例に係るスリーブは、硬度が高いと共に、10000
ショット後の溶損量が0.1mm以下と極めて少なく、
ダイカストマシン用スリーブとして優れた特性を示し
た。一方、ダイス鋼からなる比較例1は溶損量が多く、
セラミックスの内筒を備えた比較例2のスリーブには割
れが発生した。また、ホウ化チタン層が設けられていな
い複合材の内筒を備えた比較例3のスリーブは、硬度が
低いと共に、比較例1ほどではないものの、溶損量が多
かった。
As apparent from Table 1, the sleeve according to the embodiment of the present invention has high hardness and 10,000
The amount of erosion after the shot is extremely small at 0.1 mm or less,
Excellent characteristics as a sleeve for die casting machine. On the other hand, Comparative Example 1 made of die steel had a large amount of erosion,
Cracks occurred in the sleeve of Comparative Example 2 having the ceramic inner cylinder. Further, the sleeve of Comparative Example 3 including the inner cylinder of the composite material without the titanium boride layer had low hardness and a large amount of erosion although not as large as that of Comparative Example 1.

【0022】なお、本発明において使用可能なセラミッ
クスは、上述のSiCに限定されるものではなく、Cr
23 、TiO2 、ZrO2 、MgO及びY23 等の
酸化物系セラミックス、Si34 、TiN、BN及び
AlN等の窒化物系セラミックス、TiC、B4 C及び
CrC2 等の炭化物系セラミックス、ZrB2 及びTi
2 等のホウ化物系セラミックス並びにサイアロン等、
種々のものを使用することができる。また、これらのセ
ラミックスを2種類以上混合して使用することもでき
る。更に、上述の実施例においては、ホウ化チタン層を
溶融塩浴電解法により形成したが、例えばCVD(化学
気相成長)法、粉末パック法及び溶融塩浸漬法等の方法
によっても、内筒内面にホウ化チタン層を形成すること
ができる。
The ceramics usable in the present invention are not limited to the above-mentioned SiC, but may be Cr.
Oxide ceramics such as 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , MgO and Y 2 O 3 , nitride ceramics such as Si 3 N 4 , TiN, BN and AlN, TiC, B 4 C and CrC 2 Carbide ceramics, ZrB 2 and Ti
Boride-based ceramics and sialon such as B 2,
Various things can be used. Also, two or more of these ceramics can be used in combination. Further, in the above embodiment, the titanium boride layer is formed by the molten salt bath electrolysis method. However, the inner cylinder may be formed by a method such as a CVD (chemical vapor deposition) method, a powder pack method, and a molten salt immersion method. A titanium boride layer can be formed on the inner surface.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るダイカ
ストマシン用スリーブは、鋼からなる外筒及びこの外筒
に嵌入されチタン又はチタン合金とセラミックスとの複
合材料からなる内筒により構成されており、前記内筒に
はその内面にホウ化チタン層が設けられているから、耐
溶損性、耐摩擦性及び溶湯保温性が優れていると共に、
耐衝撃性が優れており、作業性が良好なスリーブを得る
ことができる。
As described above, the sleeve for a die-casting machine according to the present invention is constituted by an outer cylinder made of steel and an inner cylinder fitted in the outer cylinder and made of a composite material of titanium or a titanium alloy and ceramics. Since the inner cylinder is provided with a titanium boride layer on its inner surface, the erosion resistance, the friction resistance and the heat retention of the molten metal are excellent,
A sleeve having excellent impact resistance and good workability can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 17/20 B22F 5/12 B22F 7/00 C22C 14/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) B22D 17/20 B22F 5/12 B22F 7/00 C22C 14/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 鋼製の外筒と、この外筒内に嵌入されチ
タン又はチタン合金とセラミックスとの複合材料からな
る内筒と、この内筒の内面に設けられたホウ化チタン層
とを有することを特徴とするダイカストマシン用スリー
ブ。
1. An outer cylinder made of steel, an inner cylinder fitted in the outer cylinder and made of a composite material of titanium or a titanium alloy and ceramics, and a titanium boride layer provided on an inner surface of the inner cylinder. A sleeve for a die casting machine, comprising:
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