JP2011073020A

JP2011073020A - 金型

Info

Publication number: JP2011073020A
Application number: JP2009225666A
Authority: JP
Inventors: Jo Nakamoto; 丈中元; Nobuhisa Kadowaki; 伸寿門脇
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-04-14

Abstract

【課題】分流子や入れ子などを含む金型構成部材の冷却水通流部への亀裂が抑制され、冷却性能を高めつつも、装置の小型化やコスト削減ができる金型を提供する。
【解決手段】本発明に係る金型１０は、溶湯接触面３１の背面側に冷却水通流部３２が形成された分流子型３などの金型構成部材を備えている金型であって、上記金型構成部材における上記冷却水通流部を形成している面３４に、例えば、ポリエーテルスルホン系樹脂またはフッ素系樹脂からなる厚み１０〜４０ミクロン程度の防錆膜７を設けるようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は溶湯接触面の背面側に冷却水通流部が形成された金型に関するものである。

ダイカスト金型などの金型においては、キャビティ内に注入されたアルミニウム等の溶湯金属を凝固させるために、金型の内部に冷却水を流通するための冷却水通流部が設けられている。従来の金型として、冷却水に防錆剤を添加してｐＨ値を調整し、この冷却水を金型の冷却水通流部である水冷孔に流通させて金型を冷却することによって、熱疲労による応力が発生する水冷孔への亀裂の起点となる錆の発生を抑え、これにより金型の寿命を向上させるようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−２１６２５２号公報（第１頁、図２）

上記のような従来の金型においては、ｐＨ値を調整するために冷却液の管理が必要となり、装置が複雑化してコストアップにつながるという課題があった。また、例えば冷却水を循環させないようなダイカスト成形装置においては、常に防錆剤を油圧ポンプ等で添加し続けてｐＨ値を調整する必要があるため、装置の大型化やコストアップにつながるという課題があった。

本発明は上記のような従来技術の課題を解消するためになされたもので、構成が簡単で冷却液の管理が容易であり、冷却性能を高めつつも、装置の小型化やコストを削減し得る金型を提供することを目的としている。

本発明に係る金型は、溶湯接触面の背面側に冷却水通流部が形成された金型構成部材を有する金型であって、上記金型構成部材における上記冷却水通流部を形成している面に防錆膜を設けるようにしたものである。

この発明によれば、金型構成部材における冷却水通流部を形成している面に防錆膜を設けることで冷却水による金型の腐食を防止するようにしたので、冷却液の管理が容易であり、しかも簡単な構成で冷却性能が高められる。また、肉厚を薄くできるので装置の小型化やコスト削減ができる。

本発明の実施の形態１に係る金型としてのダイカスト金型の要部構成を模式的に示す断面図である。図１に示されたダイカスト金型を構成する分流子型を拡大して示す断面図（断面端面図）である。本発明の実施の形態２に係る金型としてのダイカスト金型の要部構成を模式的に示す断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る金型について図１、図２を参照して説明する。なお、図１に示すダイカスト金型は例えば型締力が３５０トンのダイカストマシン用に構成されたものである。図において、ダイカスト金型１０は固定金型１と、固定金型１に対して図の左右方向に移動可能に設けられた可動金型２と、可動金型２の所定部に装着された分流子型３を用いて構成されている。固定金型１と可動金型２の対向面には所望形状のキャビティ４が形成されている。固定金型１の所定部にはアルミニウム等の溶湯をキャビティ４に高速で充填させるためのプランジャーチップ５ａを有するプランジャー装置５が設置されている。

分流子型３はプランジャー装置５により射出されたアルミニウム等の溶湯を、キャビティ４に連通している複数の湯道に分岐させる役目をする金型部品であり、例えばダイカスト金型に一般的に用いられる熱間工具鋼であるＳＫＤ６１材から構成されている。該分流子型３は図２の下端部側に溶湯接触面３１が形成され、該溶湯接触面３１の背面側に冷却水通流部３２が形成されている。冷却水通流部３２は、スポット式冷却管６を挿入するための開口部３３ａを有する挿入孔３３に繋がる穴状に形成されている。そして、この例では冷却水通流部３２を形成している面３４の内、上記穴の底面に相当する溶湯接触面３１の後背部３４ａに防錆膜７が設けられている。また、上記溶湯接触面３１と上記後背部３４ａの間の寸法、即ち肉厚Ｔは７〜１０ｍｍ程度に形成されている。

防錆膜７は冷却水通流部３２を形成している面３４を脱脂処理し、ポリエーテルスルホン樹脂系の防錆剤あるいはフッ素樹脂系等の防錆剤を塗布後、２３０℃〜３８０℃で焼付け及び乾燥処理を施すことにより形成される。防錆膜７の厚みは必ずしも限定されるものではないが、１０ミクロン〜４０ミクロン程度とすることは望ましい。防錆膜７の厚みが１０ミクロン程度よりも薄い場合は防錆効果が弱くなり、４０ミクロン程度よりも厚くした場合は、長時間使用での熱応力による亀裂が生じ易くなるなどの問題も生じるため、上記範囲内とすることは好ましい。

また、上記防錆膜７は溶湯接触面３１を形成している面３４の内、少なくとも図のようにスポット式冷却管６の冷却水出口に対向する溶湯接触面３１の後背部３４ａに形成される。なお、上記後背部３４ａの位置は、分流子型３に形成された溶湯接触面３１の内、プランジャー装置５から射出された溶湯が最初に接する位置、即ち最上流側の位置に対応されている。

上記スポット式冷却管６は、従来技術によるものを特別な制限なく用いることができる。図示の例では、図１の左側部に冷却水送入管６１と冷却水排出管６２が備えられ、同右側部には冷却水送入管６１から流通された冷却水を冷却水通流部３２に流出させる出口部６３を有し、該出口部６３から冷却水通流部３２に流出された冷却水は詳細図示省略している２重管構造の一方の流路に集められ、冷却水排出管６２から図示省略している放熱器及び循環ポンプを経由して再び冷却水送入管６１に循環されるように構成されている。また、プランジャー装置５の細部構成、ダイカストマシン、及び制御装置を含むその他の構成なども同様に従来の技術を特別な制限なく用いることができる部分であるので図示及び説明を省略する。

次に、上記のように構成された実施の形態１の動作について説明する。上記分流子型３を具備するダイカスト金型１０は、図示省略しているダイカストマシンに図１のようにセットされ、分流子型３の冷却水通流部３２にはスポット式冷却管６によって、図示省略している冷却水が循環される。なお、該冷却水としては、液性が中性の一般的な工業用水、水道水などを用いることができるが、防錆剤が加えられていても差し支えない。一方、所定温度に加熱された溶湯（図示省略）が矢印Ａ方向にプランジャーチップ５ａによって送給されキャビティ４を含む型内に供給される。このとき、分流子型３はプランジャー装置５によって高速射出される溶湯を固定金型１、可動金型２によって形成されたキャビティ４内に連通する湯道に分岐させる位置に設置されており、溶湯接触面３１は高温にさらされる。

溶湯接触面３１の背面側に位置する分流子型３の冷却水通流部３２には、スポット式冷却管６の冷却水送入管６１から送給された冷却水が流通されており、溶湯から入熱された熱を溶湯接触面３１の背面側の後背部３４ａを含む冷却水通流部３２を形成する面３４から奪熱した後、冷却水排出管６２から排出される。このとき、スポット式冷却管６の出口部６３は、プランジャー装置５から射出された溶湯が分流子型３における最初に接する、即ち最上流側の溶湯接触面３１の裏面側の後背部３４ａに対向して配設されていることから、冷却水は先ずこの後背部３４ａ部分に供給されて冷却した後にスポット式冷却管６の外側に対向する分流子型３を冷却する。

なお、上記例示された型閉力が３５０トン程度のダイカストマシンにおいては、上記分流子型３の肉厚Ｔは、一般的に応力腐食割れによる溶湯と冷却水の接触を防止するため、安全率を考慮し１５ｍｍ程度に設定される。これに対し、実施の形態１においては、スポット式冷却管６に対向する、冷却水通流部３２における溶湯接触面３１の背面側の後背部３４ａに１０〜４０ミクロン程度の防錆膜７が形成されていることにより、分流子型３の腐食が抑制される。このため、上記肉厚Ｔを７〜１０ｍｍ程度と薄肉化することが可能となり、上記応力腐食割れを確実に防止できるとともに、上記肉厚Ｔが薄くなることにより冷却性能が向上する。

上記のように実施の形態１によれば、冷却水通流部３２における溶湯接触面３１の背面側の後背部３４ａに設けた防錆膜７が、冷却水による溶湯接触面３１の背面側の後背部３４ａの腐食を防止し、応力腐食割れによる亀裂を防止することができる。このため、金型構成部材としての分流子型３を長寿命化できる。さらに肉厚Ｔを例えば７〜１０ｍｍ程度に薄くすることができるため、冷却性能を向上させ、小型化することもできる。また、防錆膜７は一度設ければダイカスト金型１０の反復使用中に冷却液の管理などが不要で、金型の取り扱いも容易である。

さらに、冷却液を循環させない方式に適用することもできる。なお、上記実施の形態１では防錆膜７を溶湯接触面３１の背面側の後背部３４ａに局所的に設けた場合について説明したが、冷却水通流部３２を形成する面３４全体に防錆膜７を形成してもよい。図２のように応力腐食割れが生じやすい溶湯接触面３１の裏面側の後背部３４ａに局所的に防錆膜７を形成した場合には材料の使用量を減らせることで、コストを低減できる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る金型について図３を参照して説明する。なお、この実施の形態２は、溶湯接触面の背面側に冷却水通流部が形成された金型構成部材が、製品を形成する入れ子である場合に適用したものである。図において、入れ子８は分流子型３と同様にダイカスト用金型に用いられる熱間工具鋼であるＳＫＤ６１材から構成されている。入れ子８の溶湯接触面８１の背面側には穴状の冷却水通流部８２が設けられており、その冷却水通流部８２にスポット式冷却管６Ａが挿入される。

そして、スポット式冷却管６Ａの先端部に設けられた冷却水出口部６３に対向する冷却水通流部８２の壁面８４に実施の形態１と同様の防錆膜７が設けられている。なお、防錆膜７は冷却水通流部８２を形成する壁面８４全体に設けてもよい。入れ子８は、キャビティ４によって形成された湯道に通じる可動型２の所定部に固定される。その他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

上記のように構成された実施の形態２においては、プランジャー装置５によって高速射出された溶湯が分流子型３及びキャビティ４を通じてダイカスト金型１０内に注入される。入れ子８に対して溶湯から入熱された熱は、スポット式冷却管６Ａを循環する冷却水で奪熱される。分流子型３と同様に、冷却水通流部８２の壁面８４に設けられた防錆膜７が、冷却水による該壁面８４部の腐食を防止し、応力腐食割れによる亀裂を抑制することができ、さらに肉厚を薄くすることができるため冷却性能を向上させることができる等、実施の形態１と同様の効果が得られる。

なお、上記実施の形態の説明では、金型構成部材が分流子型３または入れ子８である場合について説明したが、必ずしもこれらに限定されるものではなく、要するに溶湯接触面の背面側に冷却水通流部を有する金型構成部材に対して広く適用することができる。金型構成部材は、例えば可動金型あるいは固定金型自体であってもよい。防錆膜７を構成する材料についても実施の形態で例示されたものに限定されるものではなく、例えばフッ素樹脂系の膜などで構成しても差し支えない。

また、金型の種類や材質、溶湯の材料なども変更し得るものであることは言うまでもなく、例えば溶湯としては上記アルミニウムの他に、マグネシウム、亜鉛、銅、錫、鉛などの単体金属または合金などでも同様に用いることができる。また、入れ子８を複数設け、あるいは入れ子８が固定金型１に設けられていてもよい。さらに、スポット式冷却管６（６Ａ）を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではない。また、モールド金型などであっても同様の効果が期待できる。

１０ダイカスト金型、１固定金型、２可動金型、３分流子型（金型構成部材）、３１溶湯接触面、３２冷却水通流部、３３挿入孔、３３ａ開口部、３４面、３４ａ後背部、４キャビティ、５プランジャー装置、５ａプランジャーチップ、６、６Ａスポット式冷却管、６１冷却水送入管、６２冷却水排出管、６３出口部、７防錆膜、８入れ子（金型構成部材）、８１溶湯接触面、８２冷却水通流部、８４壁面、Ｔ肉厚。

Claims

溶湯接触面の背面側に冷却水通流部が形成された金型構成部材を有する金型であって、上記金型構成部材における上記冷却水通流部を形成している面に防錆膜を設けたことを特徴とする金型。
上記防錆膜は、上記溶湯接触面の内、最上流側の溶湯接触面の後背部に設けられてなることを特徴とする請求項１記載の金型。
上記防錆膜は、厚み１０〜４０ミクロンのポリエーテルスルホン系樹脂またはフッ素系樹脂からなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の金型。
上記金型構成部材の上記溶湯接触面と上記防錆膜が設けられた面との間の肉厚を７〜１０ｍｍにしたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の金型。
上記金型構成部材は、分流子型でなることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の金型。
上記金型構成部材は、入れ子でなることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の金型。