JP2006289382A - Metallic die cooling structure and producing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却水によって金型を冷却する金型冷却構造およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a mold cooling structure for cooling a mold with cooling water and a method for manufacturing the same.
従来からダイカスト金型のキャビティ面を冷却するため金型の外表面からキャビティ面近傍まで達する冷却穴を開け、この冷却穴内に冷却水を連続的に供給することが行われる。しかしながら、金型冷却穴とキャビティの間で金型に割れを生じた場合には、冷却穴の冷却水が割れに沿ってキャビティ内に滲み出し鋳造製品の品質に悪影響を及ぼす要因となる。 Conventionally, in order to cool the cavity surface of a die casting mold, a cooling hole reaching from the outer surface of the mold to the vicinity of the cavity surface is formed, and cooling water is continuously supplied into the cooling hole. However, when a crack occurs in the mold between the mold cooling hole and the cavity, the cooling water in the cooling hole oozes out into the cavity along the crack, and becomes a factor that adversely affects the quality of the cast product.
このために、冷却穴内面に熱伝導性の高い金属チューブによるライニングを施すことで、冷却水が金型の割れ部分に侵入することを防止する金型冷却構造が知られている(特許文献1、2参照)。
ところで、ライニングを施そうとする金型の冷却穴表面には、冷却穴を開ける際に生じる微細なツールマーク等の凹凸があり、ライニングとの間に微細な空間が生ずるため、例えば、ペースト状の充填剤を冷却穴内面に塗布した後にライニングを圧入したとしても熱伝導性(冷却能力)が著しく落ちる問題点がある。また、特許文献2に示すように、ライニングを薄肉として内圧により冷却穴の内面に密着させるものにおいては、金型保全作業(メンテナンス)等の際、冷却穴の内面に密着しているため、ライニングが取り外せない不具合があった。
By the way, the surface of the cooling hole of the mold to be lined has irregularities such as fine tool marks generated when the cooling hole is opened, and a fine space is formed between the lining and, for example, paste-like Even if the lining is pressed after the filler is applied to the inner surface of the cooling hole, there is a problem that the thermal conductivity (cooling capacity) is remarkably lowered. In addition, as shown in
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、高い冷却能力を発揮し且つメンテナンスに好適な金型冷却構造およびその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a mold cooling structure that exhibits high cooling capacity and is suitable for maintenance, and a manufacturing method thereof.
本発明は、金型の外表面からキャビティ近傍に達するよう設けた冷却穴に挿入されたケーシング内に通水管を通して冷却水を連続的に供給可能とした金型冷却構造において、前記ケーシングは冷却穴の全内周面を内方から覆って冷却穴に挿入され、冷却穴内面との隙間に低融点金属よりなる溶融金属材が充填固化されて伝熱層を形成するようにした。 The present invention relates to a mold cooling structure in which cooling water can be continuously supplied through a water pipe into a casing inserted in a cooling hole provided so as to reach the vicinity of the cavity from the outer surface of the mold. The inner peripheral surface of the metal was covered from the inside and inserted into the cooling hole, and a molten metal material made of a low melting point metal was filled and solidified in the gap with the inner surface of the cooling hole to form a heat transfer layer.
したがって、本発明では、金型の外表面からキャビティ近傍に達するよう設けた冷却穴に挿入されたケーシング内に通水管を通して冷却水を連続的に供給可能とした金型冷却構造において、前記ケーシングは冷却穴の全内周面を内方から覆って冷却穴に挿入され、冷却穴内面との隙間に低融点金属よりなる溶融金属材が充填固化されて伝熱層を形成するため、冷却水のキャビティ側への漏れを確実に防止でき且つ伝熱層により高い冷却能力を発揮でき、伝熱層を加熱により溶融させればケーシング等の構成部品を冷却穴から取り外すことができ、メンテナンスが容易である。 Therefore, in the present invention, in the mold cooling structure in which the cooling water can be continuously supplied through the water pipe into the casing inserted into the cooling hole provided so as to reach the vicinity of the cavity from the outer surface of the mold, the casing includes Covering the entire inner peripheral surface of the cooling hole from the inside, it is inserted into the cooling hole, and a molten metal material made of a low melting point metal is filled and solidified in the gap with the inner surface of the cooling hole to form a heat transfer layer. Leakage to the cavity side can be reliably prevented and high cooling capacity can be demonstrated by the heat transfer layer. If the heat transfer layer is melted by heating, components such as the casing can be removed from the cooling holes, and maintenance is easy. is there.
また、金型の冷却穴周辺を低融点金属の融点以上の温度に加熱する工程と、前記低融点金属を加熱して溶融させる工程と、前記溶融した低融点金属を加熱した金型の冷却穴に注入する工程と、前記溶融した低融点金属が注入された冷却穴内にケーシングを挿入する工程と、前記ケーシングが冷却穴に挿入された状態で冷却する工程と、を備える金型冷却構造の製造方法であるため、冷却穴へのケーシングの挿入時に、ケーシングと冷却穴との隙間から空気を押出しつつ低融点金属の溶湯が隙間に充填され、両者間に空気溜りが生ずることが防止され、伝熱効率の高い伝熱層を形成することができる。 And a step of heating the periphery of the mold cooling hole to a temperature equal to or higher than the melting point of the low melting point metal, a step of heating and melting the low melting point metal, and a cooling hole of the mold heating the molten low melting point metal. A mold cooling structure comprising: a step of injecting into the cooling hole; a step of inserting a casing into the cooling hole into which the molten low melting point metal has been injected; and a step of cooling in a state where the casing is inserted into the cooling hole. Therefore, when the casing is inserted into the cooling hole, the melt of the low melting point metal is filled in the gap while extruding air from the gap between the casing and the cooling hole, preventing air accumulation between the two. A heat transfer layer with high thermal efficiency can be formed.
以下、本発明の金型冷却構造およびその製造方法の一実施形態を図1〜図6に基づいて説明する。図1は本発明を適用した金型冷却構造の第1実施例を示す断面図、図2は図1のA部の詳細断面図、図3および図4は製造方法を示す説明図、図5および図6は金型冷却構造の第2実施例を示す断面図および分解状態を示す断面図である。 Hereinafter, an embodiment of a mold cooling structure and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a mold cooling structure to which the present invention is applied, FIG. 2 is a detailed cross-sectional view of part A of FIG. 1, FIGS. 3 and 4 are explanatory views showing a manufacturing method, FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the mold cooling structure and a cross-sectional view showing an exploded state.
図1において、第1実施例の金型冷却構造は、ダイカスト鋳造等で使用される金型1の外側面からキャビティ面2近傍まで達するように開けられた冷却穴3内に挿入されるケーシング4と、ケーシング4内に挿入されて冷却水をケーシング4内の奥側に導く通水管5と、通水管5の基部を支持し且つケーシング4の開口端に固定され、給水コネクタ6Aに供給される冷却水を通水管5に供給し且つケーシング4内の冷却水を排水コネクタ6Bに導く図示しない通路を備える配管継手6とを備える。前記配管継手6と通水管5とは一体に形成され、これらとケーシング4とは一体に合体されているが、分解可能であっても、また、ロウ付け等により非分解となっているものであってもよい。
In FIG. 1, the mold cooling structure of the first embodiment is a
前記ケーシング4は、断面が円筒形であり、先端は半球殻形をなし、基部が配管継手6に固定されて閉空間を形成しており、熱伝導率に優れる銅(Cu)等の材質で製作される。このケーシング4の外径は、金型1の冷却穴3の内径よりも若干小さめに形成するも両者間に少しの隙間が存在する「すきま嵌め」程度の嵌め合いとして冷却穴3に容易に挿入可能としている。また、先端の半球殻表面の半径も、冷却穴3の穴底に形成される半球状の窪みの半径よりも若干小さめに形成して両者間に少しの隙間が存在する程度の大きさとする。また、ケーシング4の軸方向長さは、冷却穴3の軸方向の深さより大きく形成して、ケーシング4を冷却穴3に挿入した際に、ケーシング4の基部が金型1の外表面から突出するようにする。このため、ケーシング4の基部に固定される配管継手6は、金型1の外表面から所定間隔をあけて配置されることとなって、配管継手6の給水コネクタ6Aおよび排水コネクタ6Bも金型1の外表面から浮かせて配置でき、各コネクタ6A、6Bへのホース接続がし易くなる。
The
そして、ケーシング4の冷却穴3への挿入状態において、ケーシング4の外周面と冷却穴3の内周面との間の隙間には、図2に示すように、低融点合金7、例えば、溶融させたはんだ材料が流し込まれて両者間に空気層が介在しないようにしてあると共に、同じ低融点合金が冷えて固化することで冷却穴3内にケーシング4を固定するようにしている。このため、金型1とケーシング4とは低融点合金を介して伝熱することとなり、この間に空気層が存在する場合に比較して飛躍的に冷却能力を向上させることができる。この低融点合金7は、例えば、図1に示すように、金型1のキャビティ2へ連なる割れCがある場合には、金型1による鋳物の生産工程での使用時に繰返し生ずる金型1の温度上昇および温度下降の過程で、前記隙間から割れCに浸透して金型1の割れCを修復するようにも機能する。
And in the insertion state to the
以上の構成の金型冷却構造においては、給水コネクタ6Aに図示しない給水ホースを接続し、且つ、排水コネクタ6Bに排水ホースを接続することで、使用することができる。給水コネクタ6Aへ供給された冷却水は配管継手6の通路を経由して通水管5に導かれ、通水管5の先端からケーシング4の先端に噴出され、ケーシング4内を先端から基部側に流れ、配管継手6の通路を経由して排水コネクタ6Bに排出され、図示しない排水ホースにより排出される。ケーシング4内の冷却水の通過によりキャビティ2内に注入された溶湯を部分的に冷却し、これにより各部分での溶湯の凝固速度を可及的に均一化して、巣や引け、割れ等の鋳造欠陥の発生を抑制する。
The mold cooling structure having the above configuration can be used by connecting a water supply hose (not shown) to the
そして鋳造サイクル毎に繰り返される熱負荷による影響によって、金型1に金属疲労が生じ易い。この金属疲労により金型1にクラックCが生じる場合には、冷却穴3の内側に低融点合金7により固定したケーシング4が存在するため、冷却水は低融点合金7およびケーシング4により外部への漏洩が阻止され、これにより冷却水と溶湯との反応による危険性を回避することができて安全性を向上することができる。また、低融点合金7により金型1の冷却穴3とケーシング4との間の熱伝達効率を高めることができ、それだけ溶湯の冷却効果を向上することができる。
And metal fatigue tends to occur in the
次に、図3および図4に基づいて金型冷却構造の製造方法を、以下に説明する。 Next, a method for manufacturing the mold cooling structure will be described below with reference to FIGS.
図3に示すように、先ず、低融点合金7を加熱溶融する一方、金型1の冷却穴3の近辺の温度が低融点合金の融点以上となるように加熱する。次いで、低融点合金7の溶湯を金型1の冷却穴3に充填する。金型1の冷却穴3周辺は低融点合金7の融点以上の温度に加熱されているため、低融点合金7が金型1により冷却されて冷却穴3内で直に固化することがない。
As shown in FIG. 3, first, the low
次いで、ケーシング4(配管継手6および通水管5との組立状態になっている場合でもよい。以下では、ケーシング4のみを記載するが、同様のことを意味している)を冷却穴3内に挿入し、ケーシング4の先端の半球殻部が冷却穴3の底の半球形の窪みに当接するまで押込む。このケーシング4の冷却穴3への押込みにより、冷却穴3内に充填された低融点合金7の溶湯は、ケーシング4と冷却穴3との隙間から空気を上方へ押出しつつ両者間の隙間を通って上昇し、両者間に満遍なく充填される。このように、空気を押出しつつ溶湯が上昇するため、両者間に空気溜りが生ずることが防止される。隙間を埋めた余剰の低融点合金7の溶湯はケーシング4と金型1の冷却穴3の開口との隙間から流れ出す。このとき、配管継手6のコネクタ6A、6Bの向き等をケーシング4若しくは配管継手6を冷却穴3内で軸回りに回転させて調整する。
Next, the casing 4 (which may be in an assembled state with the
この状態で、金型1の温度を低下させることにより、冷却穴3内に低融点合金7の凝固・固着によりケーシング4を固定することができる。
In this state, by lowering the temperature of the
なお、ケーシング4内若しくは通水管5の分解や清掃若しくはケーシング4の交換等のために、ケーシング4を金型1の冷却穴3から分解する場合には、金型1特に冷却穴3周辺を低融点合金7の融点以上に加熱して低融点合金7を溶融させることにより、ケーシング4を冷却穴3から容易に取出すことができ、冷却穴3内に溜まった低融点合金7を取出せば作業は完了する。取出して固化させた低融点合金7は、次回のケーシング4の固定に再び使用することができる。
When disassembling the
なお、上記製造方法において、溶湯となった低融点合金7を冷却穴3に注入するものについて説明したが、図示しないが、低融点金属7の小片を加熱した金型1の冷却穴3内に投入して冷却穴3内で溶融させるようにしてもよい。
In the above manufacturing method, the low
図5に示す第2実施例の金型冷却構造においては、配管継手6と通水管5とは、図6に示すように、一体に形成されているが、ケーシング4をこれらと独立させて形成したものである。ケーシング4は、単独に形成されているため、その開口部4Aを厚肉に形成して、開口部4Aでの変形等が生じるのを防止していると共に、開口部4Aの内周にねじ4Bを形成して、配管継手6に設けた取付ねじ部6Cをねじ込むことにより配管継手6と一体化可能となっている。また、金型1の冷却穴3への挿入においても、ケーシング4単独で挿入することも配管継手6と一体となった状態で挿入することも可能となっている。その他の構成および製造方法は図1〜図4に示す第1実施例と同様である。
In the mold cooling structure of the second embodiment shown in FIG. 5, the
この金型冷却構造においては、通水管5が一体となった配管継手6をケーシング4から分離することができるため、ケーシング4内面の水垢除去等の補修や通水管5および配管継手6の補修・交換等のメンテナンスを容易に行える効果がある。また、ケーシング4のみを冷却穴3から取り外して交換・補修することもできる。
In this mold cooling structure, since the pipe joint 6 in which the
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。 In the present embodiment, the following effects can be achieved.
(ア)金型1の外表面からキャビティ2近傍に達するよう設けた冷却穴3に挿入されたケーシング4内に通水管5を通して冷却水を連続的に供給可能とした金型冷却構造において、前記ケーシング4は冷却穴3の全内周面を内方から覆って冷却穴3に挿入され、冷却穴3内面との隙間に低融点金属よりなる溶融金属材7が充填固化されて伝熱層を形成するため、冷却水のキャビティ2側への漏れを確実に防止でき且つ伝熱層により高い冷却能力を発揮でき、伝熱層を加熱により溶融させればケーシング4等の構成部品を冷却穴3から取り外すことができ、メンテナンスが容易である。
(A) In the mold cooling structure in which cooling water can be continuously supplied through a
(イ)冷却水を通水管5に導くと共に通水管5とケーシング4との間の冷却水を外部に排出する通路を備える配管継手6をケーシング4の開口端に固定して一体化されているため、溶融した低融点金属7が注入された冷却穴3に、これらが一体化されたケーシング4を挿入し冷却するのみで、金型冷却構造を構成することができる。
(A) The pipe joint 6 having a passage for guiding the cooling water to the
(ウ)この場合、配管継手6と一体不可分に形成した場合には、冷却穴3に挿入されるケーシング4等の構成部材は、ユニット毎に交換することとなるが、配管継手6を分離可能に固定した場合には、配管継手6および通水管5を冷却穴3に固定されているケーシング4から分離して、補修することができ、ケーシング4内面の補修も可能となる。
(C) In this case, when formed integrally with the
(エ)前記ケーシング4の開口端を冷却穴3の開口より突出させて配置すると、ケーシング4と冷却穴3との隙間から溢れた低融点金属7がケーシング4内に流れ込むことが防止でき、ケーシング4内面からの低融点金属7の除去等を行う作業を削減できる。
(D) When the opening end of the
(オ)金型1の冷却穴3周辺を低融点金属7の融点以上の温度に加熱する工程と、加熱溶融した低融点金属7を加熱した金型1の冷却穴3に注入するか、もしくは、金型1の冷却穴3内で低融点金属7を溶融させる工程と、前記溶融した低融点金属7が注入された冷却穴3内にケーシング4を挿入する工程と、前記ケーシング4が冷却穴3に挿入された状態で冷却する工程と、を備える金型冷却構造の製造方法であるため、冷却穴3へのケーシング4の挿入時に、ケーシング4と冷却穴3との隙間から空気を押出しつつ低融点金属7の溶湯が隙間に充填され、両者間に空気溜りが生ずることが防止され、伝熱効率の高い伝熱層を形成することができる。
(E) heating the periphery of the
1 金型
2 キャビティ面
3 冷却穴
4 ケーシング
5 通水管
6 配管継手
7 低融点金属
1
Claims (6)
前記ケーシングは冷却穴の全内周面を内方から覆って冷却穴に挿入され、冷却穴内面との隙間に低融点金属よりなる溶融金属材が充填固化されて伝熱層を形成していることを特徴とする金型冷却構造。 In a mold cooling structure that can continuously supply cooling water through a water pipe into a casing inserted into a cooling hole provided so as to reach the vicinity of the cavity from the outer surface of the mold,
The casing covers the entire inner peripheral surface of the cooling hole from the inside and is inserted into the cooling hole, and a molten metal material made of a low melting point metal is filled and solidified in the gap with the inner surface of the cooling hole to form a heat transfer layer. A mold cooling structure characterized by that.
前記金型の冷却穴周辺を低融点金属の融点以上の温度に加熱する工程と、
加熱溶融した低融点金属を加熱した金型の冷却穴に注入するか、もしくは、金型の冷却穴内で低融点金属を溶融させる工程と、
前記溶融した低融点金属が注入された冷却穴内にケーシングを挿入する工程と、
前記ケーシングが冷却穴に挿入された状態で冷却する工程と、を備えることを特徴とする金型冷却構造の製造方法。 In the manufacturing method of the mold cooling structure that can continuously supply the cooling water through the water pipe into the casing inserted in the cooling hole provided so as to reach the vicinity of the cavity from the outer surface of the mold,
Heating the periphery of the cooling hole of the mold to a temperature equal to or higher than the melting point of the low melting point metal;
Injecting the heat-melted low melting point metal into the heated mold cooling hole or melting the low melting point metal in the mold cooling hole,
Inserting a casing into the cooling hole filled with the molten low melting point metal;
And a step of cooling the casing in a state inserted in the cooling hole.
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