JP2015188889A - 鋳造用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】金型本体に冷却媒体通路を形成すること無く、金型本体を効率良く冷却することができる鋳造用金型を提供する。
【解決手段】鋳造用金型１は、金型本体２と、この金型本体２に複数の締結ボルト３で着脱可能に固定された金属体４とを備えている。金属体４には、冷却水Ｒを流通させるための冷却水流路を構成する複数の溝部５が形成されている。溝部５は、金属体４の上面に開口するように形成されている。金型本体２の下面と金属体４の上面との間には、シール材としてのガスケット８が介在されている。金属体４は、溝部５を流れる冷却水Ｒが金型本体２の下面に直接接するように金型本体２に固定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、鋳造品を成型するための鋳造用金型に関するものである。

従来では、鋳造用金型の金型本体を冷却するために、冷却媒体を流すための冷却通路を金型本体の内部に設けることがある。この場合、通常は冷却通路の形成方法としてドリル加工が採用されるため、金型本体に複雑な冷却通路を形成することが困難である。このため、金型本体の箇所によっては冷却が不足したり過剰に冷却されることがある。

そのような不具合を解決することが可能な従来技術としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載の鋳造用金型は、金型本体と、この金型本体と別体に構成されると共に、冷却水を流通させる冷却水経路が内部に形成された冷却部材と、この冷却部材を金型本体に当接する方向に付勢する皿バネとを備え、冷却部材が冷えることで金型本体が冷却されるというものである。

特開２００７−９８４６５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の鋳造用金型においては、冷却部材の内部の冷却水経路を流れる冷却水により冷却部材を介して金型本体が冷却されることになるため、金型本体の冷却効率が悪く、金型本体の温度が下がりにくいという問題がある。

本発明の目的は、金型本体に冷却媒体通路を形成すること無く、金型本体を効率良く冷却することができる鋳造用金型を提供することである。

本発明の鋳造用金型は、金型本体と、金型本体に固定され、金型本体を冷却するための冷却媒体を流通させる溝部を有する金属体とを備え、金属体は、溝部を流れる冷却媒体が金型本体に直接接するように金型本体に固定されていることを特徴とするものである。

このような本発明の鋳造用金型において、金型本体を冷却するときは、冷却媒体を金属体の溝部に流すようにする。このとき、溝部を流れる冷却媒体は金型本体に直接接するので、冷却媒体により金型本体が直接冷却されることになる。従って、金型本体を効率良く冷却することができる。また、冷却媒体を流通させる溝部を金属体に設けることにより、金型本体に冷却媒体通路を形成しなくて済む。

金型本体と金属体との間にはガスケットが介在されていると良い。この場合には、金属体の溝部を流れる冷却媒体が金型本体と金属体との隙間を通って漏れることが確実に防止される。

金属体は、溝部の断面積が異なる複数の領域を有していると良い。金属体における金型本体の高温になりやすい領域に対応する領域では、溝部の断面積を小さくして、溝部を流れる冷却媒体の流速を上げることにより、金型本体の高温になりやすい領域を十分に冷却することができる。一方、金属体における金型本体の高温になりにくい領域に対応する領域では、溝部の断面積を大きくして、溝部を流れる冷却媒体の流速を下げることにより、金型本体の高温になりにくい領域が過度に冷却されることを防止できる。

金属体は、金型本体に着脱可能に固定されていると良い。この場合には、金型本体から金属体を取り外すことにより、冷却媒体に含まれる不純物が溝部に堆積したかどうかを目視で確認することができると共に、溝部に不純物が堆積している場合に不純物を容易に除去することができる。

本発明によれば、金型本体に冷却媒体通路を形成すること無く、金型本体を効率良く冷却することができる。これにより、鋳造用金型を比較的容易に且つ安価に製作することが可能となる。

本発明に係る鋳造用金型の一実施形態を示す平面図及び側面図である。 図１（ａ）のII−II線断面図である。 図２のIII−III線断面図（一部を除く）である。

以下、本発明に係る鋳造用金型の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図における寸法比率は、実際のものと異なる場合がある。

図１は、本発明に係る鋳造用金型の一実施形態を示す平面図及び側面図である。図２は、図１（ａ）のII−II線断面図である。図３は、図２のIII−III線断面図（一部を除く）である。図１及び図２において、本実施形態の鋳造用金型１は、例えばアルミニウムの鋳造品を成型するための金型である。

鋳造用金型１は、金型本体２と、この金型本体２に複数（ここでは１２個）の締結ボルト３で着脱可能に固定された金属体４とを備えている。金型本体２は、ここでは下金型である。金属体４は、金型本体２の下側に配置されている。

金型本体２は、キャビティを形成する凹部２ａを有している。金型本体２には、金型本体２の下面に開口した複数のネジ穴２ｂが形成されている。各ネジ穴２ｂには、上記の締結ボルト３がねじ込まれる。金型本体２は、例えば熱間工具鋼等の鉄系合金で形成されている。

金属体４には、冷却水Ｒを流通させるための冷却水流路を構成する複数（ここでは３つ）の溝部５が形成されている。溝部５は、金属体４の上面に開口するように形成されている。溝部５は、例えばボール盤を用いた穴開け加工により形成されている。溝部の形状としては、断面台形状（図２参照）でも良いし、断面矩形状等でも良い。

金属体４の一側面には、冷却水Ｒを各溝部５に流入させるための複数（ここでは３つ）の冷却水流入部６が設けられている。金属体４の他側面（一側面と対向する側面）には、各溝部５を流れる冷却水Ｒを流出させるための複数（ここでは３つ）の冷却水流出部７が設けられている。

金属体４には、金型本体２の各ネジ穴２ｂにねじ込まれる締結ボルト３を貫通させる複数の貫通孔４ａが形成されている。これらの貫通孔４ａは、各溝部５を挟み込むような位置に形成されている。金属体４の材料としては、例えば鉄系合金が用いられる。

金型本体２の下面と金属体４の上面との間には、シール材としてのガスケット８が介在されている。ガスケット８としては、例えば黒鉛を圧縮してシート状にした黒鉛シートや、金属板を積層したもの等が用いられる。ガスケット８には、金型本体２の各ネジ穴２ｂにねじ込まれる締結ボルト３を貫通させる複数の貫通孔８ａが形成されている。

このようなガスケット８を設けることにより、金型本体２と金属体４との隙間からの冷却水Ｒの漏れを確実に防止することができる。なお、金型本体２と金属体４との間を高温状態でもシール可能な材料であれば、ガスケット８以外のものを使用しても良い。

金型本体２には、鋳造物の形状によって、鋳造時の温度が局所的に高くなる高温領域が存在する。例えば図３に示すように、温度が高くなりやすい高温領域Ａが領域Ｂの間に存在する場合、溝部５は、金属体４における高温領域Ａに対応する領域に設けられた溝部５ａと、金属体４における領域Ｂに対応する領域に設けられた溝部５ｂとから形成される。

溝部５ａの深さは、溝部５ｂの深さよりも小さくなっている。つまり、溝部５ａの底面の高さ位置は、溝部５ｂの底面の高さ位置よりも高くなっている。溝部５ａの幅は、溝部５ｂの幅と等しくなっている。従って、溝部５ａの断面積は、溝部５ｂの断面積よりも小さくなっている。

以上において、金型本体２と金属体４との間にガスケット８を挟み込んだ状態で、金属体４の下側から締結ボルト３を金属体４の貫通孔４ａ及びガスケット８の貫通孔８ａを介して金型本体２のネジ穴２ｂにねじ込むことにより、鋳造用金型１が組み立てられる。このような鋳造用金型１において、冷却水流入部６から金属体４の溝部５に冷却水Ｒを流入させると、冷却水Ｒが溝部５を流れて冷却水流出部７から流出されることで、金型本体２と冷却水Ｒとが熱交換されて金型本体２が冷却される。このとき、冷却水Ｒが金型本体２の下面に直接接するため、金型本体２が効果的に冷却される。

ところで、従来のようにドリル加工により金型本体の内部に冷却水流路を形成する場合には、ドリル加工の影響によって冷却水流路の断面積をそれほど変化させることができない。つまり、冷却水流路の断面積はほぼ一定にならざるを得ない。このため、冷却水の流速は殆ど変らないため、金型本体の全領域において冷却性能がほぼ一定になる。従って、金型本体において冷却が不十分な領域と冷却が過剰な領域とが発生しやすくなる。

これに対し本実施形態では、金属体４の溝部５を冷却水流路として構成したので、冷却水流路の加工が行いやすくなる。このため、金型本体２の任意の箇所において溝部５の断面積を変えることで、溝部５を流れる冷却水Ｒの流速を変えることが可能となる。

具体的には、図３に示すように、金属体４における高温領域Ａに対応する溝部５の断面積を領域Ｂに対応する溝部５の断面積よりも小さくしている。溝部５における断面積の小さい部分においては、冷却水Ｒの流速が速くなるため、金型本体２から奪われる熱が多くなる。従って、金型本体２の冷却時において、領域Ｂとともに局所的な高温領域Ａについても一様に冷却することができる。即ち、鋳造時における金型本体２の温度分布に基づいて金属体４に形成される溝部５の断面積を調整することで、金型本体２の冷却時における温度分布をほぼ均一にすることが可能となる。

以上のように本実施形態によれば、冷却水流路としての溝部５を金属体４に形成し、溝部５を流れる冷却水Ｒが金型本体２に直接接するように金属体４を金型本体２に固定したので、冷却水Ｒにより金型本体２が直接冷却されることになる。これにより、金型本体２を穴開け加工しなくても、金型本体２を効率良く冷却することができる。また、冷却水流路の形成において高い加工精度を必要としなくて済むため、鋳造用金型１を安価に製作することが可能となる。

また、加工しやすい溝部５を冷却水流路として金属体４に形成したので、金型本体２の温度上昇傾向に応じて溝部５の断面積を設定し、金型本体２の冷却性能を変えることができる。つまり、冷却水流路の設計の自由度を高くすることができる。

さらに、金属体４が金型本体２に対して着脱可能となっているので、金属体４の溝部５を目視で確認することができる。従って、冷却水Ｒに含まれる不純物が溝部５に堆積しているか否かを知ることができる。また、溝部５に堆積した不純物を容易に取り除くことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、金属体４の溝部５に冷却水Ｒを流すようにしたが、溝部５に流す冷却媒体としては、特に水には限られず、油や空気等であっても良い。

また、上記実施形態では、締結ボルト３により金属体４を金型本体２に固定するようにしたが、金属体４を金型本体２に着脱可能に固定する手段としては、特に締結ボルト３には限られず、フック等としても良い。また、場合によっては、溶接等により金属体４を金型本体２に接合しても良い。

さらに、上記実施形態では、金型本体２が下金型となっているが、特にそれには限られず、金型本体を上金型または横金型としても良い。金型本体が上金型である場合は、金属体を金型本体の上方に配置し、金型本体が横金型である場合は、金属体を金型本体の側方に配置する。

また、上記実施形態は、金属体４の溝部５に冷却水Ｒを流通させることで、金型本体２を冷却するものであるが、本発明は、例えば樹脂の鋳造品を成型する場合に、金型本体２を前もって予熱するものにも適用可能である。この場合には、金属体４の溝部５に油等の高温流体を流通させることで、金型本体２を効率良く加熱することができる。

１…鋳造用金型、２…金型本体、４…金属体、５…溝部、８…ガスケット、Ａ…高温領域、Ｂ…領域。

Claims (4)

1. 金型本体と、
   前記金型本体に固定され、前記金型本体を冷却するための冷却媒体を流通させる溝部を有する金属体とを備え、
   前記金属体は、前記溝部を流れる前記冷却媒体が前記金型本体に直接接するように前記金型本体に固定されていることを特徴とする鋳造用金型。
2. 前記金型本体と前記金属体との間にはガスケットが介在されていることを特徴とする請求項１記載の鋳造用金型。
3. 前記金属体は、前記溝部の断面積が異なる複数の領域を有していることを特徴とする請求項１または２記載の鋳造用金型。
4. 前記金属体は、前記金型本体に着脱可能に固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の鋳造用金型。

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