JPH09308954A - 金型の冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】細冷却孔２５における通水性を高め、金型１の
冷却能力を確保するのに有利な金型の冷却方法を提供す
る。 【解決手段】孔径が小さな細冷却孔２５を有する金型１
に冷却水を通水することにより金型１を冷却する金型の
冷却方法である。まず細冷却孔２５を減圧真空処理す
る。その後に第１バルブ５４を開放して給水ポンプ５３
により通水する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金型の冷却方法に関
する。本発明は例えば鋳抜きピンの冷却に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】実開昭６１−１６２３５５号公報には、
金型の要素となるピン状の金属パイプの内部に、往路を
構成する細冷却孔、復路を構成する細冷却孔を設け、細
冷却孔に冷却水を通水する金型の冷却技術が開示されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら細冷却孔
には空気が溜まり易く、通水の際の抵抗となり易い。特
に金型の熱で冷却水が気化して高圧蒸気化するため、通
水の際の抵抗となり易い。そのため、冷却水の送給圧力
を高めても、細冷却孔への通水性が損なわれる。故に金
型の冷却能力の向上には限界がある。

【０００４】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、細冷却孔における通水性を高め、金型の冷却能
力を確保するのに有利な金型の冷却方法を提供すること
を課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る金型の冷
却方法は、細冷却孔を有する金型に冷却水を通水するこ
とにより金型を冷却する金型の冷却方法において、細冷
却孔を減圧真空処理した後に通水することを特徴とする
ものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明方法によれば、細冷却孔を
減圧真空処理する。そのため細冷却孔の内部は減圧真空
雰囲気つまり負圧状態となる。その後に、細冷却孔に冷
却水を通水するため、通水の際の抵抗が低減され、細冷
却孔への冷却水の通水性が確保される。

【０００７】細冷却孔は、過熱されがちな金型部分の内
部に、例えば鋳抜きピンの内部に形成できる。細冷却孔
としては、直筒形状の細孔を採用できるが、場合によっ
ては円錐形状の細孔でも良い。円錐形状は、直状円錐形
状または段付き円錐形状も含む。細冷却孔の平均孔幅
（一般的には平均直径）は、金型の種類に応じて採用で
きる。例えば、１０ｍｍ以下、５ｍｍ以下、３ｍｍ以
下、１ｍｍ以下、場合によっては０．５ｍｍ以下を採用
できる。

【０００８】

【実施例】以下、図１及び図２を参照して本発明の実施
例を説明する。金型１のうち鋳造品を成形するキャビテ
ィ型面１０の所定部位には、突部としての鋳抜きピン１
３が一体的に突設されている。鋳抜きピン１３の根元付
近の金型部分の内部には、冷却孔２が形成されている。
冷却孔２は内面２ｗをもつ。冷却孔２は円筒形状をなす
が、これに限定されるものではない。

【０００９】冷却孔２には冷却管３がほぼ同軸的に挿入
されている。従って冷却管３の外面３ｗの外径Ｄｃは、
冷却孔２の内径Ｄｂよりも小さく設定されている（Ｄｃ
＜Ｄｂ）。冷却管３は、鋼管等の金属パイプ材で構成さ
れており、管路３０と、管路３０の先端に位置する吐出
口３２とを備えている。吐出口３２は、冷却管３の先端
部を斜め切りすることにより構成されている。

【００１０】冷却水供給系５は、給水タンク５０と、給
水タンク５０と冷却管３とをつなぐ往路５１と、冷却孔
２の出口２ｓと給水タンク５０とをつなぐ復路５２と、
往路５１に設けられた給水ポンプ５３と、往路５１に設
けられた入口側の電磁式の第１バルブ５４と、復路５２
に設けられた出口側の電磁式の第２バルブ５５とを備え
ている。

【００１１】真空系７は、第２バルブ５５のポートにつ
ながる真空路７０と、真空路７０に設けられた真空タン
ク７２と、真空タンク７２の真空度を維持する真空ポン
プ７３と、真空路７０に設けられた圧力センサ７４とを
備えている。制御装置８は、信号線５３ｒを介して給水
ポンプ５３を、信号線５４ｒを介して第１バルブ５４
を、信号線５５ｒを介して第２バルブ５５を、信号線７
２ｒを介して真空タンク７２を制御する。圧力センサ７
４の検出信号は信号線７４ｒを介して制御装置８（例え
ばシーケンサ）に入力される。

【００１２】第１バルブ５４は、往路５１と冷却管３と
の連通及び非連通を切り替える機能をもつ。第２バルブ
５５は、復路５２の通路部分５２ａと通路部分５２ｂと
の連通、通路部分５２ａと真空路７０との連通を切り替
える機能をもつ。更に本実施例によれば、冷却孔２の先
端部には、実質的に有底でかつ直筒形状の細冷却孔２５
がほぼ同軸的に連設されている。細冷却孔２５の奥端部
２５ｍは鋳抜きピン１３の先端面１３ｉ近傍の冷却性を
高めるべく、先端面１３ｉ近傍に接近している。細冷却
孔２５の孔径Ｄａは、冷却管３の外径Ｄｃよりも、また
冷却管３の管路３０の内径よりも小さく設定されてい
る。勿論、細冷却孔２５の孔径Ｄａは、冷却孔２の内径
Ｄｂよりも小さい。

【００１３】細冷却孔２５の入口開口２５ｋは、冷却管
３の吐出口３２に接近して対面している。そのため吐出
口３２からの冷却水を細冷却孔２５の奥端部２５ｍに送
給するのに有利である。金型１のうち鋳抜きピン１３の
近傍には、鋳抜きピン１３の型温を検知する型温検知手
段としての型温センサ６が設けられている。型温センサ
６としては熱電対、サーミスタ等を採用できる。型温セ
ンサ６で検知された型温信号は、信号線６ｒを介して制
御装置８に入力される。

【００１４】さて使用に際しては、金型１が型締めされ
た状態で、金型１のキャビティ１３内に高温の溶湯が注
入され、溶湯が凝固して鋳造品が成形される。成形され
た鋳造品は、型開きされた金型１から離型される。溶湯
としてはアルミ系等の軽金属系を一般的には採用できる
が、場合によっては鉄系等を採用することもできる。溶
湯の注入数が増すにつれて、金型１の型温は次第に高温
になる。特に鋳抜き穴形成用の鋳抜きピン１３は溶湯に
包囲されるため、鋳抜きピン１３の型温は高温になり、
過熱され易い。従って冷却孔２、細冷却孔２５の冷却水
が熱で高圧蒸気化し、空気溜まりとして冷却孔２、細冷
却孔２５に残留し易い。

【００１５】そこで本実施例によれば、鋳造品が離型さ
れた後で、次のショットの溶湯が金型１のキャビティ１
３に供給される前に、真空タンク７２の吸引作用により
冷却孔２、細冷却孔２５内を吸引する減圧真空処理が行
われる。即ち、制御装置８により、第２バルブ５５が切
替操作され、復路５２の通路部分５２ａと真空路７０と
が連通すると共に、復路５２の通路部分５２ｂと真空路
７０とが非連通となる。更に減圧真空処理では第１バル
ブ５４が閉塞操作され、往路５１と冷却管３とが非連通
となる。この結果、真空タンク７２による吸引作用によ
って、冷却孔２、細冷却孔２５、更には冷却管３内が吸
引されて負圧状態となり、これらに残留していた空気溜
まり、残留冷却水等が吸引除去される。水垢等の異物も
吸引除去される。

【００１６】上記のように減圧真空処理が終了したら、
次に通水処理が行われる。即ち、制御装置８により、第
２バルブ５５が切替操作され、復路５２の通路部分５２
ａと通路部分５２ｂとが連通すると共に、復路５２の通
路部分５２ａと真空路７０とが非連通となる。更に第１
バルブ５４が開放操作され、往路５１と冷却管３とが連
通する。そして給水ポンプ５３のオン作動により、冷却
水が冷却管３、ひいては冷却孔２に通水される。冷却孔
２に到達した冷却水は、細冷却孔２５にも送給される。
故に鋳抜きピン１３がその内部から冷却される。細冷却
孔２５の奥端部２５ｍは鋳抜きピン１３の先端面１３ｉ
に接近しているため、鋳抜きピン１３の先端面１３ｉの
側にも冷却水を送給するのに有利である。

【００１７】冷却孔２に供給された冷却水は、復路５２
の通路部分５２ａ、通路部分５２ｂを介して給水タンク
５０に戻される。以上説明したように本実施例によれ
ば、冷却水を供給する通水処理に先立ち、減圧真空処理
が行われるので、冷却孔２、細冷却孔２５、冷却管３内
が吸引され、これらに残留していた空気溜まりが除去さ
れ易くなる。そのため通水の際の抵抗が低減され、冷却
水の通水性が確保され、金型１の冷却性が確保される。

【００１８】更に本実施例のように冷却孔２の先端部に
細冷却孔２５が連設されている場合には、空気溜まりが
発生した細冷却孔２５には冷却水が通水され難い。しか
しこの本実施例によれば、通水処理に先立ち、減圧真空
処理が行われるので、細冷却孔２５内に溜まった空気溜
まりの除去性が向上する。従って細冷却孔２５の孔幅が
小さな場合であっても、細冷却孔２５への冷却水の通水
性が確保される。

【００１９】また本実施例によれば図１から理解できる
様に、細冷却孔２５の入口開口２５ｋは冷却管３の吐出
口３２に接近した状態で向かい合って対面しているた
め、吐出口３２から吐出された冷却水を細冷却孔２５の
奥方に送給するのに有利である。このように本実施例に
よれば、高温になりがちの鋳抜きピン１３、特に鋳抜き
ピン１３の先端面１３ｉの側を効果的に冷却できる。よ
って鋳抜きピン１３の過熱に起因するカジリ不良等を低
減するのに有利であり、鋳抜きピン１３の長寿命化に貢
献できる。更に鋳抜きピン１３付近の溶湯の凝固を促進
できるため、未凝固溶湯に起因する鋳造サイクルタイム
の延長も防止できる。

【００２０】更に本実施例によれば、図１から理解でき
る様に細冷却孔２５は冷却管３の外径よりも孔径が小さ
い。そのため鋳抜きピン１３の型厚Ｍを確保するのに有
利である。故に鋳抜きピン１３の型厚Ｍを確保しつつ、
冷却孔２による冷却性能を確保できる。この様に鋳抜き
ピン１３の型厚Ｍを確保できるため、鋳抜きピン１３の
型割れを防止するのに有利であり、鋳抜きピン１３の耐
久性を向上できる。

【００２１】ところで図２は上記した制御装置８のＣＰ
Ｕが実行する冷却処理サブルーチンのフローチャートを
示す。まず、ステップＳ１０２で準備が整い、金型１を
冷却ＯＫか否かを判定する。ＮＯであれば、メインルー
チンにリターンする。ＹＥＳであればステップＳ１０４
に進み、第１バルブ５４を閉塞操作し、往路５１と冷却
管３とを非連通とする。更に第２バルブ５５を切替操作
し、復路５２の通路部分５２ａと真空路７０とを連通
し、復路５２の通路部分５２ｂと真空路７０とを非連通
とする。

【００２２】この結果、前述したように真空タンク７２
の吸引作用により、冷却孔２、細冷却孔２５及び冷却管
３内等が吸引されて減圧真空処理される。よって、冷却
孔２、細冷却孔２５や冷却管３内に残留していた空気溜
まり等が除去される。ステップＳ１０６では圧力センサ
７４で検知された圧力信号を入力する。更にステップＳ
１０８に進み、圧力信号が所定値以下か判定し、つまり
冷却孔２内が所定値まで減圧されたか否か判定する。Ｙ
ＥＳ、つまり所定値以下に減圧されていれば、冷却管３
等に残留していた空気溜まり等が除去されたものと推定
される。従ってステップＳ１０８からステップＳ１１０
に進み、第１バルブ５４を開放操作し、往路５１と冷却
管３とを連通すると共に、給水ポンプ５３をオンする。

【００２３】更にステップＳ１１０では、第２バルブ５
５を切替操作し、復路５２の通路部分５２ａと通路部分
５２ｂとを連通すると共に、復路５２の通路部分５２ｂ
と真空路７０とを非連通とする。この結果、前述したよ
うに通水処理が実行される。ステップＳ１１２で型温セ
ンサ６の型温信号を入力し、ステップＳ１１４で型温セ
ンサ６による検出温度が降下して所定温度まで到達した
か判定する。所定温度に到達するまで通水処理を継続す
る。ステップＳ１１４での判定の結果、ＹＥＳ、つまり
金型１の温度が所定温度に降温しておれば、ステップＳ
１１６に進み、給水ポンプ５３をオフとし、第１バルブ
５４を閉塞し、通水処理を終えると共に、鋳込みＯＫ信
号を出力し、メインルーチンにリターンする。これによ
り金型１のキャビティ１３への鋳込み処理が開始され
る。

【００２４】ステップＳ１０８での判定の結果、ＮＯ、
つまり冷却孔２内が所定値まで減圧されていない場合に
は、ステップＳ１０８からステップＳ１２０に進み、吸
引時間計測用のタイマをスタートさせる。吸引時間計測
用のタイマが終了するまでは、ステップＳ１２２を経て
ステップＳ１０６に戻る。ここで、吸引時間計測用のタ
イマが終了することは、このタイマが終了するまで吸引
処理を続けても、冷却孔２内が充分に減圧されていない
ことを意味する。この場合には、通水経路に真空漏れが
あり、真空漏れ部分から進入する外気により減圧度が向
上しないためと推定される。そのため、ステップＳ１２
２からステップＳ１２４に進み、警報装置８８に警報信
号を出力し、通水経路に漏れがあることを警告し、メイ
ンルーチンにリターンする。警報装置８８としてはブザ
ー、表示灯が挙げられる。

【００２５】（他の例）減圧真空処理後に通水処理を開
始するにあたり、第１バルブ５４の開放操作のタイミン
グよりも、第２バルブ５５の操作タイミングを遅延させ
ても良い。即ち、冷却孔２や細冷却孔２５を減圧真空と
する減圧真空処理が終了した後に通水処理を開始するに
あたり、第１バルブ５４を開放して冷却管３や冷却孔２
内への通水を開始した直後からΔＴｃ時間（金型１にも
よるが、例えば０．５秒〜数秒）遅延した後に、第２バ
ルブ５５を操作して復路５２の通路部分５２ａと通路部
分５２ｂとを連通させても良い。

【００２６】換言すれば、上記したΔＴｃ時間の間は、
第２バルブ５５により、通路部分５２ａと真空路７０と
を非連通にしておくとともに、通路部分５２ｂと通路部
分５２ａとを非連通にしておく。従って、通水開始直後
からΔＴｃ時間ぶん、復路５２の通路部分５２ａと通路
部分５２ｂとの連通が遅延する。故に、復路５２から外
気が冷却孔２や細冷却孔２５へ進入することを防止する
のに有利である。そのため、前記したΔＴｃの間は、冷
却孔２や細冷却孔２５の減圧真空度は高目に維持され易
い。従って往路５１からの冷却水を冷却孔２、ひいては
細冷却孔２５の奥方に進入させるのに有利である。

【００２７】上記した例では、冷却孔２に細冷却孔２５
が同軸的に連設されているが、非同軸的に連設されてい
ても良い。上記した例では、細冷却孔２５の孔径Ｄａ
は、冷却管３の外径Ｄｃよりもまた冷却管３の管路３０
の内径よりも小さく設定されているが、これに限らず、
細冷却孔２５の孔径Ｄａは、冷却管３の外径Ｄｃよりも
小さいものの、管路３０の内径よりも大きい場合でも良
い。

【００２８】また図３及び図４に示す例の様にしても良
い。図３に示す例によれば、孔径が多段式で小さくなる
多段構造の細冷却孔２５が冷却孔２に連設されている。
また図４に示す例によれば、孔径がテーパ状で連続的に
小さくなる円錐面構造の細冷却孔２５が冷却孔２に連設
されている。図３及び図４に示す例によれば、細冷却孔
２５の入口開口２５ｋの孔径はＤａで示され、細冷却孔
２５の奥端部２５ｍの孔径はＤ_aoで示されている。これ
らの例では図面上、Ｄ_b ＞Ｄ_a ＞Ｄ_C ＞Ｄ_aoの関係であ
る。但しこれに限らず、Ｄ_a ＜Ｄ_C の関係にしても良
い。

【００２９】（付記）上記した実施例から次の技術的思
想も把握できる。 ○細冷却孔は先端が未貫通状態の有底形状である請求項
１の方法。 ○細冷却孔の入口側を開閉する第１バルブと、細冷却孔
の出口側を開閉する第２バルブとを備え、通水処理の際
に、第１バルブの開放タイミングよりも第２バルブの開
放タイミングを所定時間遅延させることを特徴とする請
求項１の方法。

【００３０】

【発明の効果】本発明方法によれば、金型の細冷却孔を
減圧真空処理する。そのため通水の際の抵抗は低減され
る。その後に細冷却孔に冷却水を通水するため、通水の
際の抵抗となる空気溜まりが除去され、通水性が確保さ
れる。従って金型の冷却効果が確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷却技術の構成図である。

【図２】制御装置が実行する冷却処理のサブルーチンの
フローチャートである。

【図３】他の実施例に係る冷却技術の構成図である。

【図４】別の他の実施例に係る冷却技術の構成図であ
る。

【符号の説明】

図中、１は金型、１３は鋳抜きピン、２は冷却孔、２５
は細冷却孔、２５ｍは奥端部、３は冷却管、８は制御装
置を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】細冷却孔を有する金型に冷却水を通水する
   ことにより金型を冷却する金型の冷却方法において、 該細冷却孔を減圧真空処理した後に通水することを特徴
   とする金型の冷却方法。