JP2006335064A - 鋳造シェルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラスチック処理鋳型のための柔軟なエラストマー高分子液体ジャケットの形成方法と新規なエラストマー高分子液体ジャケットの提供。
【解決手段】所望の流れ構造を限定するために鋳型の部分である金属シェル12の背面表面16に水路成形具10を取り付け、設計された空洞を限定するために水路成形具10から間隔を開けて金属シェル12の背面表面に支持鋳物14を取り付けて空間15に硬化可能なエラストマー高分子を注入口18より供給する。エラストマー高分子を硬化させた後、水路成形具10を取り去り、それによって硬化されたエラストマー高分子の液体ジャケットを形成する。鋳型シェルと支持鋳物との間に柔軟な高分子液体ジャケットを有する構成を持つ鋳型は、熱的絶縁を用意する一方で鋳型の空洞への熱移動を高めることを可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は熱可塑性及び熱硬化性鋳造に関し、更に詳しくは熱移動を向上させるための熱可塑性及び熱硬化性鋳型内の改良された加熱及び冷却水路に関する。

例えば射出／圧縮鋳造のために鋳型の中に造られるニッケルシェルのような金属シェルを製造することはよく知られている。これらのシェルはシェルの背面に付けられた加熱／冷却ライン、典型的には金属ライン、を必要とする。これらの加熱／冷却ラインのための金属製のラインは標準的には銅或いはスチールの配管である。シェル表面をなめらかにするように機械にかけられた後、配管は例えば溶接、はんだ、或いは他の機械的な取り付けのような様々な手法でシェルに付けられ、配管はその後例えばコンクリート或いはエポキシのような充填材料によって被膜をかぶせられる。被膜に包まれた加熱／冷却ラインと共にシェルはその後，背面支持フレームに固定される。

加熱／冷却ラインを鋳型に統合することは様々な不利益を生ずる。被膜をかぶせる及びフレームに組み立てるより前の、シェルの背面にしっかり管を付けるのに必要とされる時間が多量となりかねない。使用中、加熱／冷却サイクルの繰り返しによる腐食及びストレスは配管を破壊し、堅固な管は容易に修理されることが出来ない。鋳型シェルは支持フレームから分離されるべきであり、鋳型の充填材を含む各鋳型の背面全体は埋設された配管に近づくためには破壊されなければならない。配管はおよそ２年の限られた寿命を持ち、その時間の後通常は取り去られ新しい配管に置き換えられなければならず、それによって操業停止時間の延長を伴うたびたびの間隔で長々しい組み立て直しの時間を必要とする。結果的に運転及びメンテナンスコストが高価となりかねない。

管状の銅或いはスチールの配管と金属シェル平面との間に接触する狭いラインに沿った熱移動は通常は効率的ではない。反対に後ろのコンクリート充填材を通じた望ましくない鋳型からの熱損失が多量となりかねない。複合シンク鋳造物の従来の鋳型は締め付け及び充填圧力下の構造的支持を提供するためにシェルの背後に大きな固まりを有する。この固まりは、従来の配管設計からのエネルギーを吸収し、鋳型の背後からの熱移動及び損失を悪化させる。

米国特許ＮＯ．５，１６９，５４９は加熱及び冷却ラインからの及びそれへの熱移動を改良するために及びシェルへの剛性と強度を提供するためにニッケル鋳型シェル内の金属の加熱及び冷却ラインへの被覆を開示している。
米国特許第５，１６９，５４９号明細書

しかしながら金属ラインへの被覆は時間の浪費であり、高価である。また鋳型からの熱損失は著しいままである。

本発明の主たる目的は従って改良された鋳型の熱的絶縁を提供する一方で金属鋳型シェルを通じた熱移動を改良するプラスチック処理鋳型を提供することである。

本発明の他の目的は金属製の加熱／冷却ラインの必要を除去するプラスチック処理鋳型を提供することである。

本発明の更なる目的は運転が容易で信頼でき、腐食の殆どない延長した周期寿命を有する鋳型を提供することである。

本発明の更なる目的は射出及び圧縮鋳造液体ジャケット内の加熱及び鋳造経路の製造の新規方法の準備である。本発明のこれらの及び他の目的及びそれらが達成しうる方法は以下の記述から明らかになる。

本発明の他の目的は加熱／冷却回路の簡単な変更で鋳造要求物内の変更を調節させうるモジュールシステムを提供することである。

広い見方において、各々が鋳造される製品形状を有する前面表面と相対する背面表面とを有する相対している金属シェルと、金属シェルの背面表面と支持鋳物との空間を限定する各シェルの背面に取り付けられるように適合された背面支持鋳物と、を有する鋳型内で用いるための液体ジャケット内の加熱及び／又は冷却液体水路の製造方法は、所望の液体の流れ構造内で各金属シェルの背面表面に水路成形具を取り付けること、各金属シェルの背面表面と支持鋳物との間に設計された空洞を限定するために各支持鋳物を金属シェルの背面に取り付けること、硬化可能な高分子エラストマーを空洞を満たすために圧力をかけて空洞に射出すること、高分子を硬化させること、及び硬化した高分子から水路成形具を取り除くことを含み、それによって前記液体水路は液体ジャケット内に形成される。注入口の流れの連結部と注出口の流れの連結部はそれぞれの前記液体水路を加熱或いは冷却液体の源泉に接続するために支持鋳物内に形成される。

更に詳しくは本発明の製造物は、好ましくはエラストマーはシリコンエラストマーである本発明の方法によって製造されたプラスチック処理鋳型内で用いるためのエラストマー液体ジャケットに関する。

射出或いは圧縮鋳造のための本発明の鋳型は、外観面鋳型の構成要素と相対している裏面鋳型の構成要素と、からなり、前記鋳型の構成要素のそれぞれは、背面表面を有するニッケルシェルと、前記シェルの背面表面に隣接するように形成された液体水路を有する柔軟なエラストマー液体ジャケットと、それぞれの前記ニッケルシェルの背面表面にしっかりと固定され、間にエラストマー液体ジャケットをしっかりつかんでいる支持鋳物と、他のニッケルシェルの背面に取り付けられ、間にエラストマー液体ジャケットをしっかりつかんでいる支持フレーム鋳物と、及び間に鋳造空洞を限定している外観面鋳型構成要素と裏面鋳型構成要素とを一緒に付ける手段と、を有することを特徴とする。

本発明の方法と装置は添付図によって記述される。

図１−６は加熱／冷却水路を有する柔軟なエラストマー高分子液体ジャケットを形成する本発明の方法を概要的に説明する。例えば造形用粘土或いはプラスチシンのような柔軟な材料は好ましくは厚さ５ｍｍ幅２５ｍｍの所望の水路断面側面を有する延長された水路成形具１０の中へ押し出される。その後水路成形具１０は、図９及び図１１に代表されるような連続的な或いは断続的な直線の或いは洞様のパターンで粘着的に例えばニッケルシェル１２のような金属鋳型シェルの背面に取り付けられる。記述はニッケルシェルについて進むが、例えばアルミニウム或いはスチールシェルのような他の金属シェルが予想されることは理解されるだろう。好ましくは鋳込みのアルミニウム構造物である支持鋳物１４は、ニッケルシェル１２の背面表面１６と支持鋳物１４の相対する表面１７との間に幅約１０ｍｍの空間１５を限定するために、ニッケルシェル１２の背面にしっかり留められる。それゆえそこには支持鋳物１４と、ニッケルシェル１２と、及び押し出された水路成形具１０との間に限定される設計された空間１５がある。

シリコンエラストマー或いは類似のエラストマー高分子ゴム材料はその後、ニッケルシェル１２とアルミニウム支持鋳物１４との間のこの空間１５に図２に代表されるように可能な限り全体の体積に満ちるように注入口１８を通じて注入される。鋳造シリコン材料は硬化させられ、その後図３に図示されるように支持鋳物１４はニッケルシェル１２の背面から取り去られる。鋳造シリコンである液体ジャケット２０はニッケルシェル１２の背面から取り去られ、水路成形具１０は図４に示されるようにニッケルシェル１２の背面表面１６から取り去られる。この結果、典型的には水ジャケットである液体ジャケット２０を形成するためにシリコン内に液体水路２１の跡が残る。液体ジャケット２０はその後、図５に典型的に略したニッケルシェル１２の背面と、ニッケルシェル１２の背面に固く取り付けられた支持鋳物１４とに取り付け直される。図６は間に支持鋳物１４と液体ジャケット２０とを有するニッケルシェル１２を図示する。支持鋳物１４ａと液体ジャケット２０ａとを間に有する相対する金属シェル１２ａは鋳造生産物２３のための空洞２２を形成するためにニッケルシェル１２にしっかりと留められる。

液体水路２１は従来の鋳型で目下のところ経験される高い費用と過度の稼働停止時間を有することなしに、液体パターンを設計するために要求されたように変更することが出来る。シリコンゴム鋳物は、アフターサービスのために、容易に取り外すことが出来、モジュールシステムのための特異な液体水路パターンを有する代わりの鋳物と取り替えることが出来る。このことは材料の触媒作用の要求に合う或いは製造される様々な形の製造物に合うための熱移動パターンを最適化するための工程実験を容易にする。

共形の液体水路を有する柔軟な液体ジャケット２０、２０ａを形成するための手段としてのシリコンゴムの使用は、鋳造工程のエネルギー効率を改良する。熱移動の大部分は液体からニッケルシェルへ直接的に起こる。シリコンは支持鋳物と液体とのエネルギー移動を有意に減らし、それによってエネルギーを効果的に鋳造プロセスのみに出し入れする。

図７は、外観面シェル２６の正面と、そこに形成された加熱／冷却水路３０を有する水ジャケット２８と、及び支持フレーム鋳物３２とを有する鋳型の外観面構成要素２４を図示する。図９は図１に関して上記に記載したように外観面シェル２６の背面表面３３に取り付けられた加熱／冷却水路成形具３１を図示する。図１０は外観面シェル２６の正面表面３４を示す。

図８は加熱／冷却水路は示されていない水ジャケット４４を有する裏面シェル４２の背面と、支持鋳物４６と、及びフレーム鋳物４８とを含む鋳型の裏面構成要素４０を図示する。図１１は裏面シェル４２の背面表面５２に取り付けられた水路成形具５０を示す。図１２は裏面シェル４２の正面表面４１を示す。

ここで図１３及び図１４に注意を向けると、図１３はキャップねじ４３によってそれらの周辺のあたりに一緒に合体させた鋳型組み立て品の外観面構成要素２４及び裏面構成要素４０を図示する。外観面構成要素２４は外観面シェル２６と、加熱／冷却水路３０を有する水ジャケット２８と、支持フレーム鋳物３２とを含む。裏面構成要素４０は、裏面シェル４２と、加熱／冷却水路４５を有する水ジャケット４４と、及び支持鋳物４６とを含む。鋳型空洞６０は外観面シェル及び裏面シェルとの間に限定される。

図１４は図１３に示された領域Ａの詳細な拡大断面図であり、そこでは支持鋳物３２は低い頭のキャップねじ４３によって外観面シェル２６にしっかりと取り付けられており、水ジャケット２８とＯリング４７とを間にしっかりつかんでいる。そしてそこでは支持鋳物４６が裏面シェル４２に低い頭のキャップねじ４３によってしっかり取り付けられており、水ジャケット４４とＯリング４９とを間にしっかりつかんでいる。

添付されたクレームによって限定されているような本発明の範囲と権限から外れない範囲内で、ここで示された本発明の実施例に修正が作られることができることはもちろん理解されている。

エラストマー高分子の注入が描かれている、シェル壁の内表面に付けられた水路成形具を有する閉じた金属鋳型シェルの略図断面図である。 エラストマー高分子がすでに注入され、硬化されているところの図１に対応する断面図である。 シェル鋳型構成要素と硬化されたエラストマー鋳物とが分離されているところの図１及び図２に対応する分解断面図である。 開けられ、水路成形具を取り去っているところの図２に対応する金属鋳型の断面図である。 水路成形具の取り去り後の閉じられた金属鋳型の断面図である。 閉じられた鋳型の間に描かれた射出鋳造物を有する外観面鋳型構成要素及び裏面鋳型構成要素の部分斜視図である。 シリコン水ジャケット上に形成された液体水路を図示している外観面鋳型構成要素の分解斜視図である。 図６に示された水路成形具に対応する液体水路（図示していない）を持つシリコン水ジャケットを有する裏面鋳型構成要素の分解斜視図である。 シェルの背面上に取り付けられた水路成形具を示す外観面金属シェルの斜視図である。 図９に示される外観面シェルの正面の斜視図である。 金属シェルの背面上に取り付けられた水路成形具を示す裏面金属シェルの斜視図である。 図１１に示される裏面シェルの正面の斜視図である。 一緒に組み立てられた外観面シェル及び裏面シェルの断面図である。 図１３に示された領域Ａの詳細な拡大断面図である。

符号の説明

１０、水路成形具、１２、ニッケルシェル、１２ａ、金属シェル、
１４、１４ａ、支持鋳物、１５、空間、１８、注入口、２０、２０ａ、液体ジャケット、２１、液体水路、２２、空洞、２３、鋳造生産物、２４、外観面構成要素、
２６、外観面シェル、２８、水ジャケット、３０、加熱／冷却水路、
３１、加熱／冷却水路成形具、３２、支持フレーム鋳物、４０、裏面構成要素、
４２、裏面シェル、４３、キャップねじ、４４、水ジャケット、４５、加熱／冷却水路、４６、支持鋳物、４８、フレーム鋳物、４９、Ｏリング、５０、水路成形具、
６０、鋳型空洞。

Claims (10)

1. 鋳造される物品の形状を有する前面表面と相対する背面表面とを有する金属シェルと、金属シェルの背面表面と支持鋳物との間に空間を限定するようにシェルの背面に取り付けられるように改造された背面の支持鋳物と、を有する鋳型内で用いるための、液体ジャケット内の加熱及び／又は冷却水路の製造方法であって、
   前記方法は、所望の液体の流れ構造内で水路成形具を金属シェルの背面表面に取り付ける工程と、
   金属シェルの背面表面と支持鋳物との間に設計された空洞を限定するために金属シェルの背面に支持鋳物を取り付ける工程と、
   空洞を満たすように硬化可能なエラストマーを圧力下で空洞に注入する工程と、
   エラストマーを硬化させる工程と、
   及びそれによって液体ジャケット内に前記水路が形成されるように、水路成形具を硬化されたエラストマーから取り去る工程と、
   を含むことを特徴とする液体ジャケット内の加熱及び／又は冷却水路の製造方法。
2. 複数の水路成形具が所望の液体の流れ構造内で金属シェルの背面表面上に配置される請求項１に記載の液体ジャケット内の加熱及び／又は冷却水路の製造方法。
3. 注入口の流れの連結部と注出口の流れの連結部はそれぞれの前記流れの水路を加熱或いは冷却液体の源泉に接続するために前記支持鋳物内に形成される請求項２に記載の液体ジャケット内の加熱及び／又は冷却水路の製造方法。
4. 前記水路成形具は造形用粘土或いはプラスチシンの特性を有する請求項１に記載の液体ジャケット内の加熱及び／又は冷却水路の製造方法。
5. 造形用粘土或いはプラスチシンは所望の流れ水路の外形構造内に押し出しによって準備される請求項４記載の液体ジャケット内の加熱及び／又は冷却水路の製造方法。
6. 請求項１記載の方法によって製造された射出或いは圧縮鋳型に用いるための複数の液体水路を有するエラストマー液体ジャケット。
7. 前記エラストマーはシリコンエラストマーである請求項６に記載されたエラストマーゴム液体ジャケット。
8. 外観面鋳型構成要素と相対している裏面鋳型構成要素と、からなるプラスチック処理鋳造用の鋳型であって、
   前記鋳型構成要素のそれぞれは、
   背面表面を有するニッケルシェルと、
   前記シェルの背面表面に隣接するように形成された液体水路を有する柔軟なエラストマー液体ジャケットと、
   それぞれの前記ニッケルシェルの背面表面にしっかりと固定され、間にエラストマー液体ジャケットをしっかりつかんでいる支持鋳物と、
   間に作り出された空洞を限定している外観面鋳型と裏面鋳型とを一緒に付ける手段と、
   及び液体の流れ水路を加熱或いは冷却液体に連絡する手段と、
   を有することを特徴とするプラスチック処理鋳造用の鋳型。
9. 柔軟性のあるエラストマー液体ジャケットはシリコンからなる請求項８に記載のプラスチック処理鋳造用の鋳型。
10. 柔軟性のあるエラストマー液体ジャケットは請求項１に記載の方法で製造された請求項８に記載のプラスチック処理鋳造用の鋳型。

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