JP2007007681A

JP2007007681A - 金型の予熱方法

Info

Publication number: JP2007007681A
Application number: JP2005190267A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Tamura; 康夫田村
Original assignee: TAMURA ENGINEERING KK
Current assignee: TAMURA ENGINEERING KK
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-01-18

Abstract

【課題】ダイカストマシンに取り付けられている良好な品質のできる金型温度より低下した温度の金型を加熱する方法としていろいろな方法があるがガスの燃焼熱（ガスバーナー）で加熱したり「捨てうち」に頼っているのが大多数の現状である。
【解決手段】圧縮空気を電気ヒーターで加熱して高温ガス（最高800度C）を作り固定型に可動型を合わせておいて、鋳込みスリーブの注湯口を高温ガスが逃げないようプランジャーチップでふさいでおいてマシンのモーターを停止し、酸素ガス置換法の酸素吹込み口や真空減圧法の吸引口を利用してその口から高温ガスを吹き込みもっとも加熱したいチップ、鋳込みスリーブ内面、金型製品部のキャビティを直接高温ガスの対流という伝熱形態で良好な品質のできる金型温度まで加熱する方法である。

Description

本発明は、ダイカスト鋳造法でダイカストマシンに取り付けられている金型の温度についてダイカスト鋳造法の鋳造を開始する前の良好な品質のダイカスト品を得るために所定の金型温度に上昇させる金型の予熱の方法に関するものである。

金型を予熱する方法としては、種々のものが採用されている。その最も原始的なものは「捨てうち」と称されているもので、室温の金型温度でいきなり鋳造を開始してその鋳造する金属の凝固熱を金型に与えて金型の昇温をし、良品が出る金型温度になるまで無駄な鋳造作業を繰り返し行う方法で「無駄うち」とも称される。このときできた製品はすべて不良品であり、再溶解されるがこのための時間と再溶解に費やされる熱エネルギーはまったく無駄である。しかも、加熱昇温させたいのに正規の鋳造作業と同じ工程を繰り返すためその中に金型と鋳造製品の型離れを良くするための水で希釈した離型剤を加熱中の型のキャビティ面に吹き付ける工程があり冷却効果が出てしまい加熱効率が悪い。

上述のような問題を解決する方法としてその1つは固定型と可動型を開いておいてその間へ電気ヒーターやガスバーナーを入れ通電又は点火してキャビティ面を加熱する方法で電気ヒーターが重くてセットしにくいあるいはガスバーナーで加熱する場合ガス燃焼の失火などの安全面で問題がある。固定型と可動型の間に加熱源を挟んだ状態なのでこの隙間からの放熱や冷気の侵入があり中子のある金型では1平面ではなく凹凸が激しいためこの隙間をふさぐ作業も困難である。

ほかに金型内の溶湯金属を凝固させ、金型温度が上がりすぎないように設けられた冷却水路に金型温度が良好な品質を生産できる温度に到達していない場合高温水や加熱された熱媒体油を循環させ加熱したいキャビティ面の裏側から加熱する方法や金型に埋め込まれた電気ヒーターに通電して加熱する方法があるが、両者とも間接加熱であり、電気ヒーターを埋め込む方法は金型の強度が低下し、漏電の可能性もあるため。伝熱効率や現場での作業性および省エネルギーに関して本発明より優れているとは言えない。
特開２００１−１１３３５４号公報金型をダイカストマシンに取り付ける前の金型のジュール熱による予熱方法（ダイハツ）特開昭６０−１４５２５９号公報ダイカスト金型のキャビティの乾燥方法（日本軽金属）実用新案昭４９−２５６８７号公報ダイカスト特殊鋳造法の一つである酸素ガス置換法のガス吹き込み口を鋳込みスリーブの上面に設けること。（日本軽金属）特開昭５７−１５６８６６高温ガスでキャビティ内のガスを置換しておく（扶桑軽合金）ボイル、シャルルの法則およびアボガドロの法則で同じキャビティ容積で、同じ圧力のもとであればキャビティ内部のガスの温度（絶対温度）が高くなるとガスの分子量は少なくなる。

解決しようとする問題点は、「捨てうち」に代わる方法として金属溶湯に換えて溶湯と同じ温度の加熱した空気を最も加熱したいスリーブおよびキャビティ空間に直接吹き込むことにより、「捨てうち」という鋳造作業を行うことなく良好な品質ができる金型温度を得ることである。

本発明を最も効率よく使う方法についてダイカストマシンに取り付けられている金型と鋳込みスリーブに開けられている溶湯を注ぎ込む穴の閉塞方法について説明する。ダイカストマシンに取り付けられている金型の温度を室内温度から良好な品質が得られる温度にするために、固定型と可動型を合わせておき吹き込まれる高温の空気を逃がさないため溶湯を注ぎ込むための鋳込みスリーブの注湯口を溶湯をキャビティに押し込むためにあるプランジャーチップを前進させて塞いでダイカストマシンのモーターを停止しておく。これにより「捨てうち」鋳造作業中はダイカストマシンを動かすためのモーターの電力を消費するが本発明での加熱中はモーターの消費電力はない。また金型に密着した製品の型離れをよくするための水で希釈された離型剤を型に吹き付けるスプレー動作もないので離型剤の節約と、加熱したいのに冷却効果が出てしまうこのスプレー動作もなくすことができ加熱効率がよい。

金型を加熱するための溶湯と同等の高温の空気は温度センサーを内蔵した電気ヒーターに圧縮空気を送り込んでヒーターに通電すれば８００度Cまでの高温の空気が得られる。電気ヒーターに送り込む圧縮空気の水分やごみを取るためのフィルターをつけ、高温の空気を出し切りするための電磁弁をつけ、圧力を制御するための圧力調整器、流量を調節する流量調節弁をつけて電気ヒーターに温度調節器を介して通電しここで加熱された高温の空気を断熱材で包まれた配管で鋳込みスリーブや金型（請求項２〜４）の吹き込み口に接続して使用する。吹き込まれた高温の空気は鋳込みスリーブ内面や金型の製品部に当たるキャビティに対流という伝熱形態を経て加熱し、熱を奪われた空気は後から入ってくる高温の空気に押し出されて固定型と可動型の間にある本鋳造時溶湯によってキャビティ空間にあった空気を追い出すための「ガス抜き＝エアーベント」から放出されるが、これはガスバーナーでの予熱時の燃焼による地球温暖化ガスである二酸化炭素ガスではない。

本発明の高温ガスによるダイカストマシンに取り付けられた金型の予熱方法は従来からある「捨てうち」に代わる方法である。「捨てうち」は本鋳造と同じ溶湯を鋳込んで凝固させ金型を加熱し、型から製品が取り出されると次の製品の型離れをよくするための離型剤をスプレーして冷却しながらこれを繰り返して金型の昇温を行い良好な品質のできる温度まで加熱効率が悪く不良品を造りつづけて行う。本発明による加熱方法は連続して溶湯と同じ温度の加熱された空気を放熱しにくく冷気の侵入のない状態で連続して吹き込み加熱する方法でダイカストマシンは停止した状態でモーターの電力消費もなく不良品の発生もなく不良品を再溶解する無駄な熱エネルギーの消費もない。

ダイカストの業界では1部の大手企業では24時間連続操業がされているが、大半は金曜の深夜に終業し土、日曜日は休んで月曜日の朝室温まで温度が低下した金型をガスバーナーの燃焼熱や「捨てうち」で金型を良好な品質ができる温度になるまで加熱して本来の鋳造作業に入る。本発明を実施するには終業時にダイカストマシンを停止するとき高温の空気を送り込める状態にして止め、すなわち固定型に可動型が合わさった状態で溶湯を鋳込むためのプランジャーチップで鋳込みスリーブの注湯口をふさいでモーターを停止しておく。予約予熱タイマーをセットして退社する。月曜日の朝方予約タイマーからコンプレッサーの起動の電気信号が出るとコンプレッサーが起動し各ダイカストマシンに圧縮空気が送られ高温の空気を発生させる準備がなされる。良好な品質のできる金型の温度は製品の肉厚や大きさにより一定ではないがキャビティの表面温度で100度C〜200度Cであり室温からその温度に到達するための所要時間も金型の大きさや伝熱するキャビティの面積や金型外側の放熱面積、室内温度の影響を受けるのであらかじめ調べておく必要がある。金型予熱予約タイマーが入ると各金型に高温の空気が吹き込まれ金型の加熱が始まる。高温の空気を吹き込む圧力、流量、温度は個別に調整できる。これらの調節をしておけば朝8時には良好な品質が得られる金型温度に到達しガスバーナーで予熱したり、「捨てうち」をすることなく本来の鋳造作業に入れる。

ダイカスト品の巣が少なくなる特殊鋳造法の中で、酸素ガスを鋳込みスリーブから吹き込む方法（ＰＦ法）のこの吹き込み口を利用してここから高温ガスを吹き込んでダイカストマシンに取り付けられている金型の加熱方法について下記図面１で説明する。

は、本発明装置の高温ガスを鋳込みスリーブ１０の上面に設けた吹込み口9から吹き込む場合の図である。まず工場にある空気圧縮機から送られた空気中の水分やごみをフィルター１でろ過して高温ガスを吹き込むか吹き込まないかを決める電磁弁２につなぐ、吹き込む場合は電磁弁2が通電され圧力調整器3に行きここで吹き込む高温ガスの圧力が調整される。この圧力を圧力センサー4で検知して規定の圧力より低い場合は加熱用ヒーターの通電をとめる。次の流量調節弁１８で毎分の吹き込み量を調節しその結果を気体用流量センサー5で検知し規定より少ない場合は加熱用ヒーターの通電をとめる。次の高温ガス発生電気ヒーター6で空気を加熱する。ヒーター内部の温度センサー20で温度を測定し規定温度より高い場合は電気ヒーターの通電を止める。吹き込み側の温度センサー２１は吹き込む温度が低すぎないよう電気ヒーターに通電の指令を出す。これらのセンサーは主に電気ヒーターの過加熱により内部の空気加熱用のニクロム線が溶損するのを防止するためのものである。ほかに正常なときの吹き込まれる高温ガスの圧力、流量、温度が数値でわかる表示器でもある。次にダイカストマシンと金型について図１の説明をする。ダイカストマシンの固定ダイプレート11に溶湯を注ぎ込む穴の開いた＝注湯口８鋳込みスリーブ10が取り付けられ、さらに固定型12が取り付けられている。通常の鋳造作業では注湯口８から溶湯が注ぎ込まれプランジャーチップ7が図示してない油圧の射出シリンダーで溶湯を金型のキャビティ内に圧入する。金型を高温ガスで予熱する場合注湯口８から高温ガスを逃がさないようプランジャーチップ7を少し前進させ注湯口8をふさいだ位置17で止めておく。鋳込みスリーブ１０にもうけられた高温ガスの吹き込み口9（＝酸素置換用ガス吹き込み口）から吹き込まれた高温ガスはチップ前面や鋳込みスリーブ内面、金型製品部のキャビティ１３に対流という伝熱形態で加熱をし、温度の低下したガスは後から連続して送り込まれる新しい高温ガスで固定型１２と可動型１４の間にある図示してないガス抜き＝エアーベントから外部に放出される。押し出しピン15は可動型にある凝固した製品を取り出すため型から浮かせる役目をする。図示は1本だが多数配置されている。このピンと穴の隙間からもガスは抜ける。押し出しピン15をまとめたものが押し出し板１６で図示してない油圧の押し出しシリンダーで平行に前進（押し出し）、後退（押し出し戻）するようになっている。

符号の説明

１エアーフィルター
２電磁弁
３圧力調整器
４圧力センサー
５ガス流量センサー
６高温ガス発生用電気ヒーター
７プランジャーチップ
８注湯口
９高温ガス吹き込み口
１０鋳込みスリーブ
１１固定ダイプレート
１２固定型
１３キャビティ
１４可動型
１５押し出しピン
１６押し出し板
１７注湯口ふさぎ位置
１８流量調節弁
２０電気ヒーター内部温度センサー
２１高温ガス吹き込み温度センサー

Claims

金型内に高温の空気を吹き込んでチップ、スリーブおよびキャビティ面等の溶湯と接する部分を直接加熱する方法
金型に高温の空気を吹き込む位置は、金型がダイカストマシンに取り付けられている状態で、酸素置換用ガスの吹込み口とすること。
金型に高温の空気を吹き込む位置は、金型がダイカストマシンに取り付けられている状態で、金型に設けられた真空減圧用吸引口とすること。
金型に高温の空気を吹き込む位置は、金型がダイカストマシンに取り付けられている状態で、鋳込み用スリーブの注湯口とすること。