JPH0453612B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高圧熱交換空間を有するダイカスト金
型に関する。本発明のダイカスト金型はダイカス
ト面域と高圧熱交換空間との間に薄い壁を有す
る。ダイカスト面域と高圧熱交換空間との間の薄
い壁はダイカスト面域と高圧熱交換空間との間の
ほぼ全表面積をおおう。

高圧熱交換空間の作用により、鋳造される金属
の注湯温度に関して、高圧熱交換空間内の熱交換
媒体は高温度で液体として維持される。ダイカス
ト面域と高圧熱交換空間との間に大きな表面積の
薄い壁を有するダイカスト金型は、比較的高温の
熱交換媒体を利用することにより鋳造される金属
の溶湯と熱交換媒体との間の温度差を比較的小さ
くする効果がある。

現在使用されているダイカスト金型はダイス空
間から熱を除去する熱交換媒体として大気圧で水
を利用している。この熱交換はダイスブロツクを
貫通する孔に水を通すことにより行なわれ、これ
によりダイが冷却される。現在使用中の熱交換方
式では圧力を加えられないから、鋳造金属がダイ
空間内に注入され、冷却され、固化されて、取出
されるようにするためダイス空間を十分に冷却す
るだけの多量の水を循環されなければならない。
ダイ空間内に導入される高温金属の温度は金属に
よつて異る。亜鉛は通常約426℃（800〓）で金型
内に導入され、一方アルミニウムは約648℃
（1200〓）で金型内に導入され、一方循環水の温
度は通常21°〜93℃（70°〜200〓）の間である。
従つて、亜鉛およびアルミニウムを鋳造するとき
従来の金型の最高温部と最低冷却部分との間の温
度差はそれぞれ約315℃（600〓）と約538℃
（1000〓）に達する。

従来の金型内の熱交換孔は普通ダイカスト空間
から少なくとも数インチ離れ且つ相互に数インチ
離れているので、熱交換孔とダイ空間との間の金
型材料である。鋼は熱交換孔を通して流れる冷却
水の冷却効果がダイ空間に達する前に冷却効果を
弱める。従来の金型のダイカスト空間と熱交換孔
との間の鋼の厚さが厚い程、ダイカスト空間を横
ぎる温度勾配は益々平坦になる。一方熱交換孔と
ダイ空間との間の鋼の厚さが大きい程、熱交換は
益益遅れて行なわれる。

もしも従来の金型の熱交換孔がダイ空間に近接
して配置されたなら、小さい厚さを横切る大きな
温度差のために、金型内に生じる熱疲労が増加す
るおそれがある。ダイ空間に密接に近接して従来
の熱交換孔を配置するもう１つの不利益は、熱交
換孔に最も近接するダイ空間の部位と熱交換孔か
ら最も遠いダイ空間の部位との間の広い温度差に
より生じる温度ひずみができることである。

圧力のある熱交換空間を有するダイカスト金型
を用いて、232℃（450〓）までのどの所望の温度
までも熱交換媒体の温度を高めることは可能であ
る。前部壁のダイカスト面域を横ぎつてダイ空間
と高圧熱交換空間との間の温度差は、金型内の孔
を通る水により冷却される金型の場合の温度差よ
り非常に小さい。この、より小さい温度差は鋳物
の寸法およびこの鋳造物から除去すべき熱に応じ
て0.76cm（３／10in）程度の薄さをもつダイカス
ト壁を有する金型の製造を可能にした。ダイカス
ト面域は一般に高温の鋳物材料を受ける前部壁の
全ての部分を含む。

ダイ空間と高圧熱交換空間との間の低い温度差
は、また、前部壁のダイカスト面域と接触する高
圧熱交換空間の表面積を増加するのを可能にす
る。薄い壁の表面は高温の液体を受ける前部壁の
ダイカスト面域である。

金型のダイカスト面域と接触する高圧熱交換空
間の表面積が増加したので、大きな熱交換面と金
型のダイカスト面域の改良された温度勾配との両
方を得ることができる。

ダイカスト金型内で鋳造される部品は種々の形
状と厚さとを有する。冷却される高温金属の量は
鋳造される部品の厚さと共に増加し、鋳造される
部品の薄さと共に減少し、鋳造される部品の表面
積に直接関連する。高圧熱交換空間と高温熱交換
媒体とを利用することにより、鋳造される部品の
種々な部分から除去される熱に実質的に順応して
金型のダイカスト部分の温度勾配を作るように高
圧熱交換空間内の主熱交換壁の形状を決めること
ができる。

鋳造される部品の厚い部分からは大量の熱を伝
達しなければならず、一方、鋳造される部品の薄
い部分からは少量の熱を伝達すれば良い。ダイカ
スト面域の種々の部分から除去される熱に順じて
高圧熱交換空間の壁厚さを実質的に逆にすること
により、凝固時に大きな熱損失を必要とする鋳物
の部分から大量の熱を除去し、かつより少ない熱
が凝固時に小量の熱損失を必要とする鋳物の部分
から小量の熱を除去するような熱勾配が得られ
る。

従来の金型の細長い管状熱交換孔の他の欠点
は、これらの孔を通して水を連続して流すと、孔
の内壁面に粘質物またはスケールが付着すること
である。この問題は使用前に冷却水を調整しまた
は処理することにより幾分解消することができ
る。スケールまたは粘質物は水と金型との間の正
常な熱伝達を減少し、金型内の熱の不均一な分布
状態を生じる。従つて、金型は満足な熱伝達を維
持するように粘質物またはスケールを除去するよ
うに絶えず処理されねばならない。例えば、水の
ような圧力をかけた熱交換媒体を用いた場合に
は、ダイス空間内に金属を注入する毎に生じる熱
交換により追いだされた蒸気の分だけ新たに水を
熱交換空間内へ補充するだけでよい。その結果、
粘質物またはスケールが生じないので、上記問題
は圧力をかけた熱交換空間内には存在しない。

本発明は従来技術の欠点を克服し前述した利点
を得るために次に記載するような構成を採用し
た。すなわち、本発明によれば、２つの半型で成
るダイカスト金型であつて、各半型はダイカスト
面域を限定する前部壁の後方に形成された高圧熱
交換空間と、該熱交換空間に冷却剤を供給する入
口と、冷却剤の蒸気を排出する出口とを備えてい
るダイカスト金型において、各前記半型のダイカ
スト面域における前記前部壁の厚さは鋳物から取
り除かれるべき熱に対して逆比例した厚さになつ
ており、また、各前記半型は前記冷却剤の所望沸
点に相当する圧力に設定されるようになつた弁装
置を含んでいることを特徴とするダイカスト金型
が提供される。

上記および他の特徴は以下の説明および添付図
面からより明瞭になるであろう。

第１図に、前部壁２、側壁３および後壁部材４
からなる金型１を示す。後壁４はボトル５により
側壁３の底部に締付けられる。高温高圧に耐える
ことのできる薄い高圧ガスケツト６がボトル５が
堅く締付けられる前に側壁３の底部と後壁部材４
との間に配置される。高圧熱交換空間７が前部壁
２と、側壁３と後壁部材４との間に形成される。
入口弁８が必要なときに高圧熱交換空間７へ流体
を加え得るように、側壁３に設けられる。出口弁
９が各鋳込み程度の後に、高圧熱交換空間７から
ガスを除去するように側壁３に設けられている。
前部壁２は高温の溶湯を受けるダイカスト面域１
０を有する。ダイカスト面域１０の中央部分は鋳
造品が形成されるダイス空間の一部分を形成す
る。前部壁２およびダイカスト面域１０の形状は
鋳造される物品の形状に応じて金型ごとに異な
る。ダイカスト面域１０と高圧熱交換空間７との
間の薄い壁１１は、鋳造される部品の寸法および
形状、ひいては、ダイカスト面域１０から除去さ
れるべき熱量に応じて0.76cm（0.3in）程度の厚さ
に決められる。第１図の金型１において、前部壁
２へ追加の支持力を与えるため柱１２が高圧熱交
換空間７を貫通して形成される。押出ピン１３が
柱１２を貫通して設けられている。

第２図は、ダイ空間１６を形成する閉位置にあ
る２つの金型１４および１５を示す。金型１４
は、この金型１４を他方の金方１５に対して進退
させるダイカスト機のプラテンの１つ１８に固定
されたブロツク１７に取付けられている。同様に
他方の金型１５はこの金型１５を金型１４に対し
て進退させるダイカスト機の他のプラテン２０に
固定されるブロツク１９に取付けられている。金
型１４は前部壁２１、側壁２２および後壁部材２
３からなる。高圧熱交換空間２４が前部壁２１
と、側壁２２と後壁部材２３との間に形成され
る。金型１５は、金型１４および１５の整合を維
持するようにそれぞれブツシユ２７および２８内
に保持される２つまたはそれ以上の案内ピン２５
および２６を有する。金型１４および１５が第２
図に示すように閉じられるとき、金型１４および
１５のそれぞれのダイ空間面域２９と３０との間
にダイ空間１６が形成される。

金型１４および１５が閉じた位置にあるとき、
溶湯がゲート３１に導入され、ダイ空間１６およ
びオーバーフロー３３が溶湯で満たされ、この
際、型内の空気は排気みぞ３２で排気される。溶
湯は、亜鉛の場合には140.8Kg／cm²（2000p.s.i.）
までの圧力および426℃（800〓）で導入され、ア
ルミニユームの場合には352.1Kg／cm²（5000p.s.i.）
までの圧力および648℃（1200〓）で導入される。
亜鉛をダイカスト鋳造するとき、高圧熱交換空間
２４には232℃（450〓）までの温度を有する圧力
下の熱交換流体３４を入れておく。このことは金
型１５についても同じである。

亜鉛がダイ空間内で鋳造されるとき、高圧熱交
換空間２４内の熱交換流体３４との間に約204℃
（400〓）の温度差があり、熱は熱交換流体３４へ
ダイス空間面域２９を通つて流れ、熱交換流体の
小部分を蒸発させる。蒸気は第１図に示すように
圧力制御弁を通り大気に流される。よつて、型の
冷却に効果がある。

鋳物が固化したとき、金型１４と１５とはプラ
テン１８および２０により開かれ、鋳物は押出し
ロツド１３，３６及び図面に示されていない他の
同様なロツドで型から離される。

高圧熱交換空間２４を設けたことによるもう１
つの効果は鋳造作業の始まる前に熱交換流体３４
を圧力の下で加熱することにより、鋳物の開始前
に金型の温度を232℃（450〓）または他の所望温
度まで上昇させることができるということであ
る。金型の温度は、高圧熱交換空間７内の浸漬ヒ
ータによる温度制御と高圧熱交換空間７の入口弁
８及び出口弁９による圧力制御の併用により制御
できる。以上説明したように本発明においては、
半型のダイカスト面域における前部壁の厚さは鋳
物から取り除かれるべき熱に対して逆比例した厚
さで薄くなつており、且つこの半型は冷却剤の所
望沸点に相当する圧力に設定されるようになつた
弁装置を含んでいるので、まず、ダイ空間と高圧
熱交換空間との間に改良された温度勾配を生ぜし
め、ダイ空間内の熱がダイカスト面域からより速
かに除去され、凝固時に大きな熱損失を必要とす
る鋳物の部分から大量の熱を有効に除去すること
ができ、一方、凝固時に小さな熱損失を必要とす
る鋳物の部分からは少量の熱を除去するような合
理的な熱勾配が得られる。更に、弁装置は冷却剤
の所望沸点に相当する圧力に設定されていて、高
圧熱交換空間内に水を連続して流す必要をなく
し、かくて、金型内に熱の不均一な分布状態を生
ぜしめることはなく、満足すべき所望の熱伝達を
維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は永久金型の断面図、第２図は整列して
半金型を保持する装置を有する永久型の断面図で
ある。 ２，２１……前部壁、３，２２……側壁、４，
２３……後壁部材、７，２４……高圧熱交換空
間、８……入口弁、９……出口弁、１０，２９，
３０……ダイカスト面積、１２……柱、１３……
押出しピン、３４……熱交換流体、３６……押出
しロツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２つの半型で成るダイカスト金型であつて、
   各半型はダイカスト面域１０を限定する前部壁２
   の後方に形成された高圧熱交換空間７と、該熱交
   換空間７に冷却剤を供給する入口と、冷却剤の蒸
   気を排出する出口とを備えているダイカスト金型
   において、 各前記半型のダイカスト面域１０における前記
   前部壁２の厚さは鋳物から取り除かれるべき熱に
   対して逆比例した厚さになつており、また、各前
   記半型は前記冷却剤の所望沸点に相当する圧力に
   設定されるようになつた弁装置９を含んでいるこ
   とを特徴とするダイカスト金型。 ２ 前記半型１の前記ダイカスト面域１０におけ
   る前記前部壁２の厚さが8.4mmから12.7mmまでの
   間にある特許請求の範囲第１項記載のダイカスト
   金型。 ３ 前記半型１の前記前部壁２の厚さが前記前部
   壁２のダイカスト面域１０と前記高圧熱交換空気
   ７に対向する部分との両方において、前記前部壁
   ２の残りの部分よりもより薄くなつている特許請
   求の範囲第２項記載のダイカスト金型。 ４ 前記半型１の前記高圧熱交換空間７内の熱交
   換媒体の圧力が、前記ダイカスト金型が維持され
   るべき温度にほぼ相当する熱交換媒体の沸点にな
   るように維持されている特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載のダイカスト金型。 ５ 前記半型１の前記高圧熱交換空間７内の熱交
   換媒体の圧力が、熱交換媒体の沸点が132°〜260
   ℃（270°〜500〓）の間にあるような点に維持さ
   れる特許請求の範囲第１項又は第２項記載のダイ
   カスト金型。 ６ 前記半型１の後壁部材４がガスケツト６を介
   して一組のボトル５によつてダイカスト金型の側
   壁３に堅固に固定されている特許請求の範囲第１
   項から第３項までのいずれか１つに記載のダイカ
   スト金型。 ７ 前記半型１には押出しピン１３を内蔵する１
   つ又は２つ以上の中空な柱１２が備えられてお
   り、この中空な柱１２は前記高圧熱交換空間７を
   通つて延びている特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載のダイカスト金型。