JPH01228660A

JPH01228660A - 鋳造用金型の温調装置

Info

Publication number: JPH01228660A
Application number: JP5239788A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yamazaki; 哲男山崎
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1988-03-04
Publication date: 1989-09-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、グイキャスト鋳造における鋳造用金型の温
調装置に関する。

［従来の技術］周知のように、金型を用いて鋳造を行うグイキャスト鋳
造では、上記金型のキャビティ内に金属溶湯を注湯した
後、その凝固を促進するために金型を強制的に冷却する
ようにしている。この金型の冷却により、鋳造サイクル
タイムの短縮による生産性の向上を図るとともに、凝固
速度を高めて鋳物組織を微細化することによる鋳物品質
の向上を図ることができる。

従来では、この金型の冷却を行うために、例えば、第９
図に示すように、内部に多数の冷却水通路６３が配設さ
れた冷却板６２を、鋳造品６０を鋳込む金型６１に当接
させた状態で固定して取り付け、上記冷却水通路６３．
・・・、６３に冷水等の冷却媒体を流すことにより金型
６１の冷却を行うようにしている。

また、形状が複雑で肉厚変動が大きい鋳造品を鋳込む場
合、厚肉部分では、周囲の薄肉部に比べて内部の凝固が
遅れるため、一般に、ひけ巣が生じ易く、特に、上記厚
肉部が湯口から離れた金型内の深い箇所に位置する場合
には、湯口からの押湯効果が十分でないためこの傾向が
より顕著である。このような場合には、金型の上記厚肉
部に対応する箇所に冷却管を挿入し、この冷却管により
金型を冷却させるとともに上記厚肉部を優先的に凝固さ
せ、ひけ巣の発生を防止するようにしている。

すなわち、第１０図に示すように、金型７１の鋳造品７
０の上記厚肉部７０ａに対応する部位７１ａに、冷却水
注入パイプ７３と冷却水排出パイプ７４とを備えた略円
筒状の冷却管７２を挿入して固定し、該冷却管７２内の
空洞部７５に上記冷却水注入パイプ７３から冷却水を注
入しつつ、冷却水排出パイプ７４から、金型７１の熱を
奪うことにより暖められた水を排出させて、上記冷却水
との熱交換により金型７１を冷却するとともに、鋳造品
７０の上記厚肉部７０ａを優先的に凝固させるようにし
ている。

［発明が解決しようとする課題］ところが、上記のように、金型６１，７＋に固定して設
けられた温調装置６２．７２（冷却装置）により金型６
１，７１の冷却を行う場合、鋳造工程中にサイクル遅れ
が生じて冷却期間が長くなった場合には、金型６１，７
１が過度に冷却されることになり、金型温度が次サイク
ルでの注湯時に維持すべき最低温度を下廻り、次ショッ
トにおいて場廻りが悪くなるので鋳造品に欠陥が生じ易
くなるという問題がある。

すなわち、例えば、第３図において破線Ｂで示すように
、Ｔ、点で金属溶湯の注湯を終えた後、上記冷却装置６
２．７２を用いて行う強制冷却により金型６１．７１の
温度は低下する。そして、１３点で金型６１，７１が開
かれ、鋳造品６０．７０が取り出されるとともに、次サ
イクルに対する段取りが行われ、次に、１４点で次サイ
クルの注湯が開始される。このとき、この次サイクルの
注湯が標準サイクルどうり１４点で開始されれば、金型
６１，７１の温度が注湯時に維持すべき最低温度Ｓを下
廻ることがないように設定されている。

ところが、例えば、次サイクルに対する段取りに手間取
り、このため、注湯の開始が遅れてＴ、にずれた場合に
は、第３図において二点鎖線りで示すように、金型６１
，７１は過冷却され、その温度は上記最低温度Ｓを下廻
ることになるのである。

このため、従来では、金型６１，７１の上記過冷却を防
止するために冷却水の流量を制御するようにしているが
、この方法では、流量制御弁の作動特性に左右され、ま
た、冷却水の蒸発による冷却管７２内の空洞部７５の昇
圧現象などを制御することが困難であるため、応答性の
よい温度制御　・を得ることが難しく、金型６１，７１
の過冷却を有効に防止することができないという問題が
あった。

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、金型
を冷却する冷却ユニットを上記金型と接離可能に設ける
ことにより、金型の過冷却を防止しつつ、金属溶湯の凝
固を促進することができる鋳造用金型の温調装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］このため、この発明は、鋳造用金型と該鋳造用金型を冷
却する冷却ユニットとを、該冷却ユニットと上記鋳造用
金型との間に断熱空間を設けることができるように接離
可能に設けるとともに、鋳造時の所定タイミング又は上
記鋳造用金型の所定温度で上記冷却ユニットの鋳造用金
型からの離脱を制御する離脱制御手段を設けたものであ
る。

［発明の効果］この発明によれば、冷却ユニットを鋳造用金型と接離可
能に設け、該金型と冷却ユニットとの間に断熱空間を設
けることができるようにするとともに、離脱制御手段に
より、鋳造時の所定タイミング又は金型の所定温度で上
記冷却ユニットの金型からの離脱を制御するようにした
ので、鋳造工程中にサイクル遅れが生じた場合などでも
、金型の過冷却を防止しつつ、金属溶湯の凝固を促進す
ることができる。

この結果、次サイクルにおいて、金型の過冷却に起因す
る湯廻り不良などによる鋳造欠陥の発生等の不具合を生
じさせる事なく、鋳造サイクルタイムを短縮することが
できるとともに、鋳物組織の微細化による鋳物品質の向
上を図ることができる。

［実施例］以下、この発明の実施例を、添付図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図及び第２図は、エンジン用シリンダヘッドのグイ
キャスト鋳造において組み合されて使用される複数の鋳
造用金型（以下、単に金型という。

）のうちプラグホールまわりを成形する金型１について
、該金型１と、金型１を冷却する冷却板２を備えた温調
装置ＩＯとについてその縦断面を示したものであるが、
これらの図に示すように、金型１の反成形面１ａ（背面
）側には、一端が金型Ｉに固着された複数のガイド部材
４が突出して設けられるとともに、内部に複数の冷却水
通路３が設けられた冷却板２か配置されている。該冷却
板２には、上記ガイド部材４．・・・、４に対応する部
位に、これらガイド部材４．・・・、４を貫挿させるガ
イド孔５、・・・、５が設けられており、該ガイド孔５
．・・・、５に上記ガイド部材４．・・・、４を貫挿さ
せることにより、上記冷却板２は、ガイド部材４．・・
・、４に対して左右摺動自在に取り付けられている。

また、上記冷却板２の反金型側（第１図における右方）
には、後で詳しく述べるシリンダ１２を取り付けるため
のシリンダ取付板６が配置されており、上記ガイド部材
４．・・・、４の他端（右端）は、ナツト７、・・・、
７により上記シリンダ取付板６に締結固定されている。

そして、金型ｌを冷却する際には、上記冷却板２を金型
１の背面１ａに当接させた状態で、冷却水通路３．・・
・、３に冷却水を流し、この冷却水との熱交換により金
型ｌの冷却を行うようにしている。

ところで、本実施例では、鋳造時の所定タイミングまた
は金型１の所定の温度に基づいて、上記冷却板２を金型
１の背面１ａから離脱させることができるようになって
いる。

すなわち、冷却板２の右方に配置されたシリンダ取付板
６には、金型ｌの開閉を行う金型開閉シリンダ１１とは
別途に、上記冷却板２の金型１からの離脱を制御する離
脱制御シリンダ１２が取り付けられており、該制御シリ
ンダ１２のピストンロッド１３は冷却板２に締結固定さ
れている。

上記離脱制御シリンダ１２は、鋳造時の所定のタイミン
グに応じて動作するタイマ（不図示）、または金型ｌの
温度を計測する温度センサ（不図示）からの出力信号に
よって駆動制御され、鋳造工程において金型空間内への
金属溶湯の注湯を終えた後、金型１を冷却する際には、
上記ピストンロッドＸ３を左動させて冷却板２を金型１
の背面１ａに当接させる（第２図参照）。そして、上記
冷却板２による金型１の冷却が行なわれた後、上記タイ
マ（不図示）または温度センサ（不図示）からの出力信
号により離脱制御シリンダ１２が駆動され、ピストンロ
ッド１３が右動されて冷却板２が金型１から離脱し、該
金型ｌと冷却板２との間に空間部１５が形成される。そ
して、この空間部１５の断熱作用によって（第１図参照
）、冷却板２による金型１の強制冷却が停止されるよう
になっている。

このとき、金型開閉シリンダ１１は金型１を閉じる閉位
置に保たれたままであり、該金型１は、金型空間内に鋳
造品Ｗを保持した状態に維持され、冷却板２が離脱され
た後には上記鋳造品Ｗの保有熱により加温されて温度が
上昇する。

以下、上記金型ｌの温度の時間に対する変化について、
第３図のグラフにより説明する。

第３図において実線Ａで示すように、１１点で金属溶湯
の注湯を終えた後、冷却板２を金型ｌに当接させて行う
強制冷却によって金型温度は急速に低下する。そして、
１２点に至ると、上記タイマ（不図示）または温度セン
サ（不図示）からの出力信号に基づいて冷却板２の金型
ｌからの離脱が行なわれ、冷却板２による強制冷却が停
止される一方、鋳造品Ｗからの加温が行なわれるので、
金型■の温度は上昇する。従って、冷却板２による強制
冷却の冷却速度が高く、Ｔ１点での金型温度が、次サイ
クルでの注高時に維持すべき最低温度Ｓを下廻ることが
あっても、鋳造品Ｗからの加温により金型温度を上記最
低温度Ｓ以上に復帰させることができる。

次に、金型温度が上昇してＴ、３点に至ると、金型開閉
シリンダ１１が開方向に作動して金型１が開かれ、鋳造
品Ｗが金型空間から取り出されるとともに次サイクルに
対する段取りが行なわれる。

そして、所定時間が経過して１４点に至ると次サイクル
の注湯が開始される。この間（Ｔ３点から１４点に至る
間）、金型ｌは、自然放冷のみによって緩やかに冷却さ
れる。従って、例えば、上記所定時間内に段取りができ
ず、このため、次サイクルに遅れが生じて注湯開始がＴ
６点になった場合でも、第３図の一点鎖線Ｃで示すよう
に、上記１３点以後の冷却速度が非常に低いので、金型
１が過冷却されて注湯時の金型ｌの温度が上記最低温度
Ｓよりも低くなることを防止できる。

以上、説明したように、本実施例によれば、金型ｌを冷
却する冷却板２を上記金型ｌと接離可能に設け、該金型
ｌと冷却板２との間に空間部１５（断熱空間）を設ける
ことができるようにするとともに、離脱制御シリンダ１
２により、鋳造時の所定タイミングまたは金型ｌの所定
温度で上記冷却板２の金型１からの離脱を制御するよう
にしたので、鋳造工程中にサイクル遅れが生じた場合な
どでも、金型ｌの過冷却を防止しつつ、金型空間内の金
属溶湯の凝固を促進させることができる。

この結果、次サイクルにおいて、金型ｌの過冷却に起因
する湯廻り不良などによる鋳造欠陥の発生等の不具合を
生じさせることなく、鋳造サイクルタイムを短縮するこ
とができるとともに、鋳物組織の微細化による鋳物品質
の向上を図ることができるのである。

また、本実施例では、上記離脱制御シリンダ１２を金型
開閉シリンダ１１とは別途に設け、金型１を閉じた状態
で上記冷却板２の離脱を行えるようにしたので、冷却板
２による強制冷却を終えた後、金型ｌ内に保持された鋳
造品Ｗの保有熱により該金型ｌを加温して金型温度を上
昇させることができ、上記強制冷却の冷却速度が非常に
大きく、金型温度が、−旦、次サイクルでの注湯時に維
持すべき最低温度Ｓ以下に下がった場合でも、再び、上
記最低温度Ｓ以上に復帰させることができる。

従って、冷却板２による強制冷却の冷却速度をより大き
く設定することができ、より一層の生産性の向上と鋳物
品質の向上とを図ることができる。

尚、上記実施例（以下、第１実施例という。）は、金型
開閉シリンダ１１とは別設の離脱制御シリンダ１２によ
り、冷却板２の金型１からの離脱を制御するものであっ
たが、１個のシリンダ（金型開閉シリンダ）のみにより
、金型の開閉と冷却板の離脱とを兼用させて行うことが
できる。

以下、この発明の第２実施例について説明する。

第４図に示すように、本実施例に係る金型２１の背面２
１ａ側には、該背面２１ａに開口した円筒状の穴部２１
ｂが複数箇所に設けられる一方、内部に複数の冷却水通
路２３を備え、上記金型２１の背面２１ａ側に配置され
た温調装置２０の冷却板２２の金型２１に対する対向面
２２ａには、金型２１の上記穴部２１ｂ、・・・、２　
ｌｂに対応する部位に、該穴部２１ｂ、・・・、２　ｌ
ｂと略等しい内径寸法を有し、対向面２２ａに開口する
穴部２２ｂ、・・・、２２ｂがそれぞれ設けられている
。これら複数の穴部２１ｂ及び２２ｂは、第５図に詳し
く示すように、金型２１と冷却板２２とが組み合わされ
た状態で、円筒状の空間部２６を形成するようになって
おり、該空間部２６には、コイル状のスプリング２７と
、該スプリング２７内を貫挿するプルロッド２８とが組
み付けられている。上記冷却板２２の穴部２２ｂの底面
部２２ｃには、冷却板２２の背面側から螺着されたボル
ト部材２９．・・・、２９によりスプリング受け３１が
締結固定されており、−刃金型２１の穴部２１ｂの中間
には、背面２１ａ側（右方）へのプルロッド２８の脱落
を防止するために、該プルロッド２８の左端部に形成さ
れた大径部２８ａを係止するリング状のストッパ３２が
固着されている。上記プルロッド２８は、ストッパ３２
の内周部を貫挿して取り付けられており、その冷却板２
２側の端部（右端部）は上記スプリング受け３１に固着
されている。そして、スプリング２７は、上記スプリン
グ受け３１とストッパ３２との間に縮装され、冷却板２
２を金型２１から離脱させる方向に付勢するようになっ
ている。

また、金型２１の背面２１ａには、複数のガイド部材２
４が背面２１ａ側に突出して設けられており、該ガイド
部材２４．・・・、２４を、冷却板２２に設けられたガ
イド孔２５．・・・、２５に貫挿させることにより、冷
却板２２は、上記ガイド部材２４゜・・・、２４に対し
て摺動自在に取り付けられている。

本実施例では、金型開閉シリンダ３３は上記冷却板２２
に取り付けられており、金型２１の開閉は冷却板２２を
介して行なわれる。

すなわち、金型２１を閉じる際には、上記金型開閉シリ
ンダ３３の閉方向（第４図における左方向）への作動に
より、まず冷却板２２が左動されて金型２１の背面２１
ａに当接し、この当接状態のままで金型２１が左動され
て型締めが行なわれる。また、金型２１を開く際には、
金型開閉シリンダ３３の開方向（第４図における右方向
）への作動により、まず、冷却板２２が、プルロッド２
８の大径部２８ａがストッパ３２に係止されるまで右動
され、次に、金型２１が、上記プルロッド２８とストッ
パ３２とを介して右動され、金型２１が開かれる。この
とき、冷却板２２は、スプリング２７により金型２１か
ら離脱する方向に付勢されているので、該金型２１と冷
却板２２との間には空間部３５（断熱空間）が形成され
、金型２１の冷却板２２による強制冷却が停止される。

上記金型開閉シリンダ３３は、第１実施例におけるもの
と同様の作用を行うタイマ（不図示）または温度センサ
（不図示）からの出力信号によって駆動制御されるよう
になっている。

以下、本実施例に係る金型２１の温度の時間に対する変
化を、第６図のグラフにより説明する。

第６図において実線Ｅで示すように、１８点で金属溶湯
の注湯を終えた後、冷却板２２を金型２１に当接させて
行う強制冷却によって金型温度は急速に低下する。そし
て、７７点に至ると、上記タイマ（不図示）または温度
センナ（不図示）からの出力信号に基づいて金型２１が
開かれ、同時に冷却板２２の金型２１からの離脱が行な
われ、上記冷却板２２による強制冷却が停止されるとと
もに鋳造品Ｗ′か金型空間から取り出され、次いで、次
サイクルに対する段取りが行なわれる。そして、１８点
に至ると次サイクルの注湯が開始される。

この間（７７点から１８点に至る間）、金型２１は、自
然放冷のみによって緩やかに冷却される。従って、次サ
イクルに遅れが生じてその注湯開始が１８点になった場
合でも、第６図において一点鎖線Ｆで示すように、上記
Ｔ７点以後の冷却速度が非常に低いので、金型２１が過
冷却されて注湯時の金型温度が最低温度Ｓ°よりも低く
なることを防止できる。

以上、説明したように、本実施例によれば、第１実施例
の場合と同じく、鋳造工程中にサイクル遅れが生じた場
合などでも、金型２１の過冷却を防止しつつ、金型空間
内の金属溶湯の凝固を促進させることができる。また、
本実施例では、金型２１と冷却板２２との間に、　両者
を連結するプルロッド２８と、上記冷却板２２を金型２
１から離脱させる方向に付勢するスプリング２７とを設
けたので、１個のシリンダ２７で、金型２１の開閉と、
冷却板２２の金型２１からの離脱とを行わせることがで
きる。

尚、上記第１実施例及び第２実施例は、いずれも、金型
１，２１の背面１ａ、２１ａに冷却板２．２２を当接さ
せて金型１，２１の冷却を行うものであったが、本発明
は、形状が複雑な鋳造品について、金型内の深い箇所に
位置する厚肉部などを周囲の薄肉部よりも優先的に冷却
させる場合にも適用することができる。

以下、この発明の第３実施例について説明する。

第７図に示すように、本実施例に係る金型４１には、鋳
造品４０の湯口４０ａから比較的離れた金型４１の深い
箇所に位置する厚肉部４０ｂに対応する部位に、金型空
間内に向かって突出する突出部４１ｂが形成されている
。該突出部４１ｂには、金型空間側に向かって伸長した
空洞部４１ｃが設けられており、該空洞部４１ｃには、
金型４１を冷却するための冷却管４２が挿入されている
。

また、上記金型４１の背面４１ａ側には、上記冷却管４
２の金型４１からの離脱を制御するための離脱制御シリ
ンダ４５を取り付けたシリンダ取付板４６が締結固定さ
れており、上記離脱制御シリンダ４５のピストンロッド
４７は冷却管４２の背面４２ａに締結固定されている。

上記冷却管４２は、管内の空間部４２ｂに冷却水を注入
するための冷却水注入パイプ４３と、金型４１の熱を奪
って暖められた冷却水を排出する冷却水排出パイプ４４
とを備え、冷却管４２の外周部４２ｃを金型４１の空洞
部４１ｃの内壁部４１ｄに当接させた状態で、上記冷却
水注入パイプ４３から冷却水を注入しつつ、冷却水排出
パイプ４４から暖められた冷却水を排出させ、上記冷却
水との熱交換により金型４１の全体を冷却するとともに
、鋳造品４０の厚肉部４０ｂを優先的に冷却することが
できるようになっている。

ところで、本実施例では、上記冷却管４２を金型４１の
空洞部４１ｃから離脱させる際に、短いストロークでこ
の離脱を行うことができるように、冷却管４２の外周形
状及び上記空洞部４１ｃの断面の周縁形状が円錐台状に
形成されている。

従って、冷却管が円筒状に形成されていた従来のように
冷却管４２全体を引き抜くことなく、わずかなストロー
クで、冷却管４２を上記空洞部４Ｉｃから離脱させ、該
空洞部４１ｃの内壁部４１ｄと冷却管４２の外周部４２
ｃとの間に空間部４８（断熱空間）を形成することがで
きる。

尚、本実施例では、離脱制御シリンダ４５が金型開閉シ
リンダ（不図示）とは別途に設けられているので、金型
４１の時間に対する温度変化特性に関して第１実施例の
場合と同様の効果を得ることができる。

また、本実施例に係る冷却管４２を備えた温調装置５０
は、例えば、第８図に示すように、凹凸の激しい断面形
状を有し、かつ、金型５１ａ、５１ｂの内奥部に厚肉部
５５ｂが形成された鋳造品５５を鋳込む場合、上記金型
５１ａ、５１ｂの冷却を行うとともに、上記厚肉部５５
ｂを優先的に冷却させるような場合に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例に係る金型及び
温調装置の縦断面図、第３図は上記第１実施例に係る金
型の時間に対する温度変化特性を表すグラフ、第４図は
本発明の第２実施例に係る金型及び温調装置の縦断面図
、第５図は上記第２実施例に係る温調装置の要部を拡大
して示した縦断面図、第６図は上記第２実施例に係る金
型の時間に対する温度変化特性を表すグラフ、第７図は
本発明の第３実施例に係る金型及び温調装置の縦断面図
、第８図は上記第３実施例に係る温調装置の好適な実施
例を示す金型及び鋳造品の縦断面図、第９図は従来例に
係る金型及び冷却板の縦断面図、第１Ｏ図は他の従来例
に係る金型及び冷却管の縦−断面図である。１．２１，４１．５１ａ、５　ｌｂ−・・金型、２．２
２−・・冷却板、１０，２０．５０・・・温調装置、１
２．４５・・・離脱制御シリンダ、ｌ　５，３５．４８
・・・断熱空間、３３・・・金型開閉シリンダ、４２・
・・冷却管。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋳造用金型と該鋳造用金型を冷却する冷却ユニッ
トとを、該冷却ユニットと上記鋳造用金型との間に断熱
空間を設けることができるように接離可能に設けるとと
もに、鋳造時の所定タイミング又は上記鋳造用金型の所
定温度で上記冷却ユニットの鋳造用金型からの離脱を制
御する離脱制御手段を設けたことを特徴とする鋳造用金
型の温調装置。