JPH08174146A - 金型温度調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】キャビティ２５内の溶湯状金属よりも低い融点
をもつ低融点金属を利用し、金型２の温度調整を図る金
型温度調整装置を提供する。 【構成】金型２の上型２０と下型２２とで、鋳物３を形
成するキャビティ２５を区画する。下型２２のうち鋳物
３のボス部３１付近の金型部分には、Ｚｎ−Ａｌ系の低
融点金属Ａ（×印）が装填された低融点金属室５１ａを
形成する温度調整部５１が設けられている。下型２２の
うち温度調整部５１よりも上側には、より融点が低いＰ
ｂ−Ｓｂ系の低融点金属Ｂ（○印）が装填された低融点
金属室５２ａを形成する温度調整部５２が設けられてい
る。更に上型２０についても同様に、温度調整部５３、
温度調整部５４が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金型の型温を調整できる
機能を備えた金型温度調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】公知例である実公平３−１５２３７号公
報には、通路をもつ複数個の型ブロックで形成した鋳造
金型を用い、各型ブロックの通路にそれぞれ冷却水、ミ
スト、冷気を型ブロックごとに送給し、これにより溶湯
の冷却速度を各型ブロックごとに調整する型温コントロ
ール技術が開示されている。

【０００３】また実開昭５７−７６５２号公報には、冷
却フィンを背面に突設した局部冷却用の入子型を鋳造金
型に配置し、入子型付近の冷却速度を高めることによ
り、入子型付近の冷却速度を早め、これにより溶湯の指
向性凝固を図る技術が開示されている。またこの公報に
よれば、局部冷却用の入子型を備えた鋳造金型の背面後
方に、冷却水を貯溜した冷却液容器を配置し、冷却液容
器と入子型とを長軸状の冷却用ホーンを介して繋ぎ、こ
れにより入子型付近の冷却速度を局部的に早め、以て溶
湯の指向性凝固を図る技術も開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した実公平３−１
５２３７号公報に係る技術によれば、冷却媒体は冷却
水、ミスト、冷気を送給することにより、冷却速度を調
整する方式が採用されている。また上記した上記した実
開昭５７−７６５２号公報に係る技術によれば、冷却フ
ィンや冷却水を利用する方式が採用されている。

【０００５】本発明は上記した公報技術に係る方式とは
異なり、金型のキャビティに装填される溶湯状金属より
も融点が低い低融点金属が装填された室を金型の背面側
あるいは内部に装備すれば、金型の温度調整に有利であ
る点を利用することにより、金型の温度調整を図る金型
温度調整装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の金型温度調整装
置は、溶湯状金属が注入されて製品となるキャビティを
備えた金型と、金型に装備され、溶湯状金属よりも融点
が低い低融点金属が装填された低融点金属室を形成した
温度調整部とを具備していることを特徴とするものであ
る。

【０００７】

【作用及び発明の効果】本発明装置によれば、製品とな
るキャビティ内の溶湯状金属が凝固した際には、低融点
金属は、液相状態、または、液相及び固相の混合状態で
あるため、低融点金属を介しての熱伝達は抑えられる。
同一材質の場合、液相の形態であれば、固相の形態に比
較して熱伝達率が小さいことによると推察されるからで
ある。

【０００８】この様な本発明装置によれば、低融点金属
室を設けた金型部分においては、その金型部分の冷却を
遅らせることができる。故に金型における温度調整に有
利である。上記の様な構成に係る本発明装置によれば、
キャビティ内の溶湯状金属の指向性凝固を図るにも有利
であり、製品における引け等の欠陥の軽減、回避に有利
である。

【０００９】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明装置の実施例を図１及び図２
に基づいて説明する。鋳造装置１に配置されている一方
のダイベース１０には、分割型として機能する上型２０
が締結具１１により固定されている。他方のダイベース
１３には、分割型として機能する下型２２が締結具１５
により固定されている。鋳造装置１は上下方向の型開閉
機能を備えている。上型２０と下型２２とで鋳造用の金
型２が構成されている。なお金型２の材質は耐熱鋼（Ｓ
ＫＤ材）である。

【００１０】上型２０と下型２２とで、製品としての鋳
物３を形成するキャビティ２５を区画している。キャビ
ティ２５は、溶湯注入口である湯口側の湯道２６に連通
している。キャビティ２５には、曲成部４ｘを備えた断
面略『くの字』形状をなす砂中子４が配置されている。
砂中子４は、シェル型やＣＯ₂ 型で形成されている。鋳
物３はアルミ系であり、鋳物本体３０と、鋳物本体３０
に連設された厚肉部としてのボス部３１と、鋳物本体３
０の上部に連設された溶湯補給源として機能する厚肉部
としての押し湯３２と、鋳物本体３０に連設された厚肉
部３３とを備えている。鋳物３は、上型２０及び下型２
２のキャビティ型面と砂中子４で形成されており、曲成
部３０ｘを備えている。

【００１１】上型２０には、押し湯３２を形成する筒状
の押し湯入子２９（材質；ＳＫＤ）が配置されている。
押し湯入子２９には押出ピン２８が装備されている。押
出ピン２８の基端２８ｃは押出板２７ａ、２７ｂに保持
されており、離型の際には、押出板２７ａ、２７ｂの移
動に伴い押出ピン２８が凝固状態の押し湯３２を押し出
す。

【００１２】キャビティ２５で形成される鋳物３は本実
施例ではアルミ系合金であるが、これに限定されるもの
ではなく、マグネシウム系、チタン系、鋳鉄系でも良
い。なお下型２２の背面側には窪み状の凹部２２ｒが形
成されている。更に下型２２の背面側には、ダイベース
１３との間の空間２２ｗが形成されている。上型２０の
背面側にも窪み状の凹部２０ｒが形成されている。更に
上型２０の背面側にもダイベース１０との間の空間２０
ｗが形成されている。

【００１３】さて本実施例では、下型２２の背面のうち
鋳物３のボス部３１付近の金型部分には、低融点金属Ａ
（×印のハッチング）が装填された第１低融点金属室５
１ａを形成する第１カバー５１ｂを備えた第１温度調整
部５１が設けられている。更に下型２２の背面のうち第
１温度調整部５１よりも上側の凹部２２ｒには、低融点
金属Ｂ（○印のハッチング）が装填された第２低融点金
属室５２ａを形成する第２カバー５２ｂを備えた第２温
度調整部５２が設けられている。

【００１４】更に本実施例では上型２０の背面のうち凹
部２０ｒ付近の金型部分には、低融点金属Ａ（×印のハ
ッチング）が装填された第３低融点金属室５３ａを形成
する第３カバー５３ｂを備えた第３温度調整部５３が設
けられている。更に上型２０の背面のうち第３温度調整
部５３よりも上側の金型部分には、低融点金属Ｂ（○印
のハッチング）が装填された第４低融点金属室５４ａを
形成する第４カバー５４ｂを備えた第４温度調整部５４
が設けられている。

【００１５】上記した各カバー５１ｂ〜５４ｂは、金属
製であり、溶接等のシール結合手段で液密的にシールさ
れて金型２に固定されており、低融点金属Ａ、Ｂの漏れ
が防止されている。低融点金属Ａ、Ｂとしては公知の低
融点金属を採用できる。例えばＰｂ系、Ｚｎ系、Ｓｎ
系、Ｂ系、Ｎａ系、Ｉｎ系、Ｋ系、Ｃｄ系、Ｚｎ−Ａｌ
系合金、Ｐｂ−Ｓｂ系合金を採用できる。

【００１６】本実施例では、低融点金属Ａとして、融点
が３５０〜５００°Ｃ程度の金属が採用されており、具
体的には融点が３８２°ＣのＺｎ−Ａｌ系合金が採用さ
れている。低融点金属Ｂとして、融点が２５０〜３４０
°Ｃ程度の金属が採用されており、具体的には融点が３
２７°ＣのＰｂ−Ｓｂ系合金が採用されている。この様
に低融点金属Ｂは低融点金属Ａよりも融点が低く設定さ
れている。

【００１７】本実施例装置によれば、キャビティ２５内
のアルミ系の溶湯が注入され、これが凝固して鋳物３と
なる。注入はダイカスト鋳造、重力鋳造、低圧鋳造、高
圧鋳造等を採用できるが、本実施例ではダイカスト鋳造
を採用している。鋳物３が凝固した際には、低融点金属
Ａ、Ｂは、まだ液相状態または、液相及び固相の混合状
態であるため、冷えにくいといえる。同一材質の場合、
液相の形態であれば、固相の形態に比較して熱伝達率が
小さいことによると推察される。

【００１８】そのため、低融点金属Ａ、Ｂが装填された
低融点金属室５１ａ〜５４ａを設けた金型部分において
は、金型２の冷却を遅らせることができる。故に金型２
の温度調整に有利である。本実施例では図１から理解で
きる様に、下型２２においては、第２温度調整部５２つ
まり融点が低目の低融点金属Ｂ（○印のハッチング）
は、第１温度調整部５１つまり融点が高目の低融点金属
Ａ（×印のハッチング）よりも上方に配置されている。
故に下型２２が降温した際においては、第１温度制御部
５１の低融点金属Ａが凝固して固相状態となったとして
も、第２温度制御部５２の低融点金属Ｂはまだ液相状態
に維持される。従って第２温度調整部５２の近傍の金型
部分の冷却をより遅らせるのに有利である。

【００１９】更に図１から理解できる様に、上型２０に
おいては、第４温度調整部５４つまり融点が低目の低融
点金属Ｂ（○印のハッチング）は、第３温度調整部５３
つまり融点が高目の低融点金属Ａ（×印のハッチング）
よりも上方に配置されている。故に上型２０が降温した
際において、第３温度制御部５１の低融点金属Ａが凝固
して固相状態となったとしても、第４温度制御部５２の
低融点金属Ｂはまだ液相状態に維持される。従って、上
型２０においては、第４温度調整部５４の近傍の金型部
分の冷却をより遅らせるのに有利である。

【００２０】この様な構成が採用されている本実施例で
は、金型２の温度を、図１において基本的には（ア）→
（イ）→（ウ）の順で高くなる様にできる。即ち金型２
の温度を、押し湯３２側に向かって順に高くなる様にで
きる。したがって金型２で鋳造される鋳物３の温度を、
基本的には（エ）→（オ）→（カ）→（キ）の順で高く
なる様にできる。故に、押し湯３２の凝固を遅らせるの
に有利となる。従って、押し湯３２からキャビティ２５
への溶湯補給性が容易化し、押し湯機能の確保に有利と
なり、理想的あるいは理想に近い指向性凝固を達成する
ことができる。

【００２１】この様に本実施例によれば、押し湯機能の
確保に有利であるため、鋳物３の薄肉化、鋳物３の形状
を選択する際における自由度の拡大が容易である。とこ
ろで鋳造トラブルが生じたときには金型２のキャビティ
２５には溶湯が注入されないので、金型２の温度が自然
に降下する。また金型２の温度が降下する場合には、ま
ず、融点が高目の低融点金属Ａが凝固し、更に温度降下
が進むと、融点が低目の低融点金属Ｂが凝固することに
なる。ここで、金属が凝固する場合には、凝固熱が放出
されるので、一般的には、凝固途中の金属の温度がある
範囲で上昇に転じたり、あるいは、金属の降温速度が低
下するものである。従って本実施例によれば、金型２の
温度が降下する場合において、低融点金属Ａ、Ｂによる
凝固熱の放出が期待でき、これにより金型２の温度低下
を抑制するのに有利となる。従って鋳造トラブル後に鋳
造を再開した際における湯回り不良の低減、回避に有利
である。

【００２２】また金型２の温度を維持し易いことから、
型温が冷えた金型２をバーナの火炎又はヒ−タにより加
熱して金型２の温度を上昇させる作業の軽減、回避に有
利である。更に本実施例によれば、図１から理解できる
様に下型２２の突型部２２ｘがダイベース１３の規制面
１３ｊに当接している。そのため熱膨張に起因する下型
２２の熱変形の軽減、回避に有利である。故に下型２２
とカバー５１ｂ、５２ｂとの結合部分が熱変形で損傷す
ることを抑えることができ、結合部分における耐久性を
確保するのにも貢献できる。故に長期にわたり使用され
る場合であっても結合部分の劣化を軽減、回避でき、低
融点金属Ａ、Ｂの漏れ回避に有利である。

【００２３】この例においては温度調整部の数は合計４
個であるが、上記した４個に限定されるものではなく、
適宜選択できるものである。 （実施例２）この例では、低融点金属Ａ、Ｂを同材質、
あるいは同系材質とした例である。一般に金属の容積が
大きいほど、熱容量が大きく、冷えにくいといえる。こ
の例は熱容量の差を利用するものである。そのため、図
１に示す上型２０において、下側の第３温度調整部５３
の第３低融点金属室５３ａの容積をＶ３とし、上側の第
４温度調整部５４の第４低融点金属室５４ａの容積をＶ
４としたとき、Ｖ４＞Ｖ３にできる。Ｖ４及びＶ３の大
きさは適宜選択できる。本実施例ではＶ４＝９００ｃｍ
³ 、Ｖ３＝２５０ｃｍ³ とする。

【００２４】また下型２２において、下側の第１温度調
整部５１の第１低融点金属室５１ａの容積をＶ１とし、
上側の第２温度調整部５２の第２低融点金属室５２ａの
容積をＶ２としたとき、Ｖ２＞Ｖ１にもできる。Ｖ２及
びＶ１の大きさは適宜選択できる。本実施例ではＶ２＝
９００ｃｍ³ 、Ｖ１＝２５０ｃｍ³ とする。金型２の種
類、低融点金属の種類によっては、容積関係はＶ４＞Ｖ
３＞Ｖ２＞Ｖ１にもできる。

【００２５】この様な構成が採用されている本実施例で
は、前述同様に、金型２の温度を基本的には（ア）→
（イ）→（ウ）の順で高くするのに有利である。即ち金
型２の温度を、押し湯３２側に向かって順に高くするの
に有利である。したがって金型２で鋳造される鋳物３の
温度を、基本的には（エ）→（オ）→（カ）→（キ）の
順で高くするのに有利である。故に、溶湯補給機能を備
えた押し湯３２の凝固を遅らせるのに有利となる。

【００２６】この例においても温度調整部の数は適宜選
択でき、上記した４個に限定されるものではない。 （実施例３）他の例を図３に示す。図３に示す様に、上
型２０のうち凹部２０ｒ付近の金型部分には、低融点金
属Ａが装填された低融点金属室５７ａを形成するカバー
５７ｂを備えた温度調整部５７が設けられている。

【００２７】この例においても、低融点金属室５７ａを
設けた金型部分においては、金型２の冷却を遅らせるこ
とができる。故に金型２の温度調整に有利である。溶湯
状金属の指向性凝固を図るにも有利であり、鋳造品にお
ける引け等の欠陥の軽減、回避に有利である。上記した
各例では、上型２０及び下型２２からなる縦方向に開閉
する金型２に適用した場合であるが、横方向に開閉する
方式の金型に適用しても良いことは勿論である。

【００２８】その他、本発明は上記しかつ図面に示した
実施例のみに限定されるものではなく、例えば、金型を
構成する分割型の数は２個に限定されるものではなく、
２個以上の分割型でも良く、要旨を逸脱しない範囲内で
必要に応じて適宜選択できるものである。 （付記）上記した各実施例から次の技術的思想も把握で
きる。 低融点金属室を形成するカバーは、金型の背面側に液
密的にシールされて固定されている請求項１に記載の鋳
造金型。これによれば、低融点金属の漏れ回避に有利で
ある。 金型の上型及び下型の少なくとも一方は、背面側に開
口する窪み状或いは空洞状の凹部をもち、凹部にカバー
で蓋を固定することにより、凹部を低融点金属室として
利用する請求項１に記載の鋳造金型。これによれば、凹
部の有効利用、低融点金属の漏れ回避に有利である。 低融点金属室は、鋳物に設けた押し湯及び鋳物の厚肉
部の少なくとも一方に少なくとも１個配置されている請
求項１に記載の鋳造金型。これによれば、押し湯及び鋳
物の厚肉部近傍の冷却を遅らせるのに有利である。 温度調整部は、高温側の温度調整部と低温側の温度調
整部とからなり、高温側の温度調整部は、金型のキャビ
ティに注入される溶湯状金属よりも融点が低い低融点金
属が装填された高温側の低融点金属室を形成しており、
低温側の温度調整部は、高温側の低融点金属室の低融点
金属よりも融点が低い低融点金属が装填された低温側の
低融点金属室を形成していることを特徴とする請求項１
に係る金型温度調整装置。 温度調整部は少なくとも２個設けられており、容積が
大きな低融点金属室をもつ大容積温度調整部と、容積が
小さな低融点金属室をもつ小容積温度調整部とを備えて
いる請求項１に係る金型温度調整装置。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の断面図である。

【図２】実施例１の要部の断面図である。

【図３】実施例２の断面図である。

【符号の説明】

図中、２は金型、２０は上型、２２下型、２５はキャビ
ティ、３は鋳物（製品）、３１はボス部（厚肉部）、３
２は押し湯（厚肉部）、５１〜５４は温度調整部、５１
ａ〜５４ａは低融点金属室、５１ｂ〜５４ｂはカバー部
を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶湯状金属が注入されて製品となるキャビ
   ティを備えた金型と、 該金型に装備され、溶湯状金属よりも融点が低い低融点
   金属が装填された低融点金属室を形成した温度調整部と
   を具備していることを特徴とする金型温度調整装置。