JP2005171276A - Apparatus for cooling molded article and method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属成形品の焼き入れに好適な冷却装置および冷却方法に関する。 The present invention relates to a cooling device and a cooling method suitable for quenching a metal molded product.
アルミニウム合金などの金属成形品の機械的性質の向上、調整のために、T6処理など焼入れを含む熱処理が行われている。この焼き入れのために従来は、特許文献1に示されるように成形品を冷却液中に沈めて冷却を行うようにしていた。
このような従来の焼入れ法では、冷却の不均一により歪みおよび変形の発生を起こしやすく、特に薄肉の部分または製品ほど変形を起こしやすい。このため従来は焼入れ後にハンマ等による叩きだしやプレス装置により形状および寸法の矯正を行う必要があった。 In such a conventional quenching method, distortion and deformation are likely to occur due to non-uniform cooling, and in particular, a thinner portion or product is more likely to be deformed. For this reason, conventionally, after quenching, it has been necessary to correct the shape and dimensions by hammering out with a hammer or the like or using a press device.
本発明では、焼入れ等の冷却処理を施す成形品を部分的または全体的に拘束する金型ないし治具等の拘束体を設け、この拘束体に拘束した状態で成形品に直接水等の冷却用流体を供給する。このために前記成形品表面部まで流体を導く通路を設けると共に、該通路を介して成形品の表面に流体を圧送する流体供給装置を設ける。前記通路は、成形品の冷却面に対向するように拘束体に形成した多数の孔部に連通する。 In the present invention, a restraint body such as a mold or a jig that restrains a molded product subjected to cooling treatment such as quenching partially or entirely is provided, and water or the like is directly cooled on the molded product in a state restrained by the restraint body. Supply fluid. For this purpose, a passage for guiding the fluid to the surface of the molded product is provided, and a fluid supply device for pumping the fluid to the surface of the molded product through the passage is provided. The passage communicates with a number of holes formed in the restraining body so as to face the cooling surface of the molded product.
前記構成により金属成形品を焼入れ処理するには、溶体化処理をした金属成形品を金型により部分的ないし全体的に拘束し、その後に成形品の冷却面に臨む多数の孔部に冷却用流体を循環させて急速に冷却を行う。 In order to quench the metal molded product with the above-described configuration, the solution-treated metal molded product is partially or wholly constrained by a mold, and then cooled to a large number of holes facing the cooling surface of the molded product. Cool fluid rapidly by circulating fluid.
本発明によれば、金型等の拘束体により成形品を拘束した状態で、かつ成形品の冷却面に面して設けた多数の孔部を介して冷却用流体を成型品の冷却面に直接供給するようにしたので、焼入れに必要な急速な冷却処理が可能であるだけでなく、成形品の冷却面を均一に冷却することができ、また冷却に伴う成形品の歪みや変形を抑えることができる。 According to the present invention, the cooling fluid is applied to the cooling surface of the molded product through a large number of holes provided in a state where the molded product is constrained by a restraint body such as a mold and facing the cooling surface of the molded product. Since it is supplied directly, not only rapid cooling required for quenching is possible, but also the cooling surface of the molded product can be uniformly cooled, and distortion and deformation of the molded product due to cooling are suppressed. be able to.
図1に本発明の第1の実施形態を示す。図において1はアルミニウム合金などからなる焼き入れの対象となる金属成形品、2は前記成形品1を冷却時に保持する拘束体としての金型である。金型2は上型2aと下型2bとからなる分割構成であり、上型2aと下型2bはそれぞれ熱伝導性のよい金属材料からなっている。上型2aの下面と下型2bの上面にはそれぞれ成形品1と同一外形の成形面が形成してあり、図示した型締め状態で上型2aと下型2bのそれぞれの成形面の間に成形品1を全体的に拘束するようにしてある。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In the figure,
上型2aと下型2bの成形品1と接する成形面は、それぞれ焼結金属等の多孔質材料からなる冷却水供給部3a、3bとなっており、この多孔質の冷却水供給部3a、3bの多数の孔部を介して成形品1に冷却用流体としての水を供給するように図る。このために、上型2a、下型2bには、それぞれの冷却水供給部3a、3bの略中央部に連通する冷却水供給通路4a、4bと、略外周部に連通する冷却水排出通路5a、5bを設けてある。
The molding surfaces in contact with the molded
次に、前記金型2を使用して成形品1を焼入れ処理する工程につき、前記冷却水供給部3a、3bに冷却水を循環させる冷却水供給装置(流体供給装置)の構成と共に説明する。
Next, the process of quenching the molded
焼入れ処理を行うには、まず溶体化処理した成形品1を上型2aと下型2bの間に挟み込み、型締めをして上下の冷却水供給部3a、3bの間に拘束する。
In order to perform the quenching process, first, the solution-treated molded
次いでポンプ11を駆動して、リザーバタンク12内の冷却水を冷却装置13に送り込み、冷却装置13により冷却した冷却水を冷却水供給通路4a、4bに接続した供給配管14を介して各冷却水供給部3a、3bに圧送する。前記冷却装置13は、ラジエータ等の放熱器による放熱または冷凍サイクルによる強制冷却により冷却水を所定の温度にまで冷却する機能を有している。冷却装置13と供給配管14との間には切換弁15が設けられており、この切換弁15は冷却処理時には供給配管14を冷却装置13に、後述する冷却水排出時には大気側にそれぞれ選択的に接続する。
Next, the
冷却水供給部3a、3bに導入された冷却水は、その多孔質構造の空隙部を通して外側の冷却水排出通路5a、5bに向かい、その途中で一部の冷却水は成形品1の表面に接触して成形品1を急速に冷却する。成形品1を冷却して温度上昇した冷却水は冷却水排出通路5a、5bに接続した排出配管16を介してリザーバタンク12に戻る。この冷却水供給部3a、3bへの冷却水の循環供給により、成形品1は急速に冷却され焼入れ処理がなされる。
The cooling water introduced into the cooling
成形品1の冷却を終えた後、切換弁15を冷却装置13から大気側に切り換えて供給配管14を大気に開放する。この状態で金型2内の冷却水を重力を利用してリザーバタンク12内に戻す構成とすることも可能であるが、この実施形態では真空引き装置21を設けて強制排出するようにしている。
After cooling the molded
真空引き装置21は真空ポンプとその発生負圧を貯溜する真空タンクとからなり、真空タンクの負圧は切換弁22を開くことでリザーバタンク12の空間部に作用するようになっている。このとき同時に、リザーバタンク12とポンプ11の吸込側との間の通路を遮断する遮断弁23を閉ざすことにより、負圧がリザーバタンク12の冷却水戻り経路つまり排出配管16にのみ作用するようにしてある。この真空引き装置21の作動により、金型2内の冷却水は供給配管14を介して作用する大気圧により排出配管16を通りリザーバタンク12内へと強制的に戻される。
The
このようにして金型2内の冷却水を排出したのち、上型2aと下型2bとを分割し、成形品1を取り出す。成形品1を取り出した後、必要に応じて冷却水供給部3a、3bをエアブローにより乾燥させる。この乾燥処理を行うことにより、次の成形品焼入れ処理に備えて冷却水供給部3a、3bの熱的特性を安定化することができる。
After the cooling water in the
前述の焼入れ処理によれば、上下の金型2a、2bの間に成形品1を拘束してから冷却するので冷却に伴う成形品1の変形を起こしにくい。また多孔質材からなる冷却水供給部3a、3bの多数の孔部から成形品1の表面にむらなく冷却水を供給できるので、冷却を速やかかつ均一に行うことができる。これらの結果、焼入れ処理後の成形品1はその形状や寸法を矯正する必要性が少なくなると共に、良質な焼入れ効果を期待することができる。
According to the above-described quenching process, the molded
この実施形態において、図示しないが冷却水の供給経路の途中に冷却水の流量を加減する流量制御弁を設け、またはポンプ11の速度を調整するなどの流量調整手段を適用することにより、成形品1の冷却速度を調整するようにしてもよい。
In this embodiment, although not shown in the drawings, a flow rate control valve for adjusting the flow rate of the cooling water is provided in the middle of the cooling water supply path, or a flow rate adjusting means such as adjusting the speed of the
図2と図3に本発明の他の実施形態を示す。図2は、上型2aと下型2bに、成形品1の要部にのみ対応する冷却水供給部3a、3bを設けたものである。4a、4bは冷却水供給通路、5a、5bは冷却水排出通路であり、これらを介して各冷却水供給部3a、3bに冷却水を循環供給する点は図1のものと同様である。この実施形態によれば、成形品1に比較的肉厚で冷却しにくい部分がある場合などに、その部分を優先的に冷却して全体に均一な焼入れ効果を確保することができる。
2 and 3 show another embodiment of the present invention. In FIG. 2, the upper mold 2 a and the
図3は、上型2aと下型2bのそれぞれに成形品1に面して多数の孔部3を設け、各孔部3毎に冷却水供給通路4a、4bおよび冷却水排出通路5a、5bを設けたものである。この実施形態によれば、比較的大きな孔部3を介して大量の冷却水を直接成形品表面に供給できるので、冷却速度をより大きくして焼入れによる機械的性質の改善効果を高められる。
FIG. 3 shows that each of the upper mold 2a and the
なお、前記各実施形態では上下分割構成の金型により成形品全体を拘束するようにしているが、成形品の形状や肉厚によっては要部のみを治具等により部分的に拘束する構成としてもよい。 In each of the above embodiments, the entire molded product is constrained by a mold having a vertically divided configuration. However, depending on the shape and thickness of the molded product, only a main part is partially constrained by a jig or the like. Also good.
1 成形品
2 金型
2a 上型
2b 下型
3a,3b 冷却水供給部
4a,4b 冷却水供給通路
5a,5b 冷却水排出通路
11 ポンプ
12 冷却水のリザーバタンク
13 冷却装置
14 供給配管
15 切換弁
16 排出配管
21 真空引き装置
22 切換弁
23 遮断弁
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記流体供給装置は、前記排出通路から排出された流体を再び前記供給通路に戻すことにより流体を前記孔部に循環させる構成である請求項1に記載の成形品の冷却装置。 The passage includes a supply passage for supplying fluid to the hole and a discharge passage for discharging fluid from the hole,
2. The cooling device for a molded product according to claim 1, wherein the fluid supply device is configured to circulate the fluid through the hole by returning the fluid discharged from the discharge passage to the supply passage again. 3.
前記成形品に面して開口するように設けた通路を介して、前記拘束後に成形品の冷却面に冷却用流体を循環させる工程、
を有することを特徴とする成形品の冷却方法。 A step of partially or totally constraining a metal formed product subjected to solution treatment with a mold,
Circulating the cooling fluid to the cooling surface of the molded product after the restraint through a passage provided to open facing the molded product;
A method for cooling a molded product, comprising:
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