JP2019107658A - 鋳造機金型の予熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒーターボックス内のスペースを確保して付加的予熱源の設置も可能としつつ、金型内部を万遍なく効率的に加熱することができる鋳造機金型の予熱装置を提供する。【解決手段】 上型１と下型２からなる鋳造機金型を加熱する鋳造機金型の予熱装置であって、上型１と下型２との間に配置されるヒーターボックス３と、ヒーターボックス３の外側に熱風を発生させる熱風発生器４と、ヒーターボックス３内に、熱風発生器４からの熱風を金型内部へ送り込むための熱風導入パイプ５とを備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、低圧鋳造機等の金型を予熱するための予熱装置に関する。

自動車用部品等は、溶融金属を金型に注入し鋳造することにより製造され、例えば自動車用エンジンのシリンダヘッドの製造には低圧鋳造機が用いられている。低圧鋳造機による自動車用部品の製造では、製品の生産効率を向上させるべく、金型の予熱が行われている。すなわち、溶融金属を注入する前に金型を予め加熱しておくことで、すぐに鋳造を開始することができ、製造のリードタイムの短縮が図られている。

従来、金型の予熱は、ガスバーナで上型および下型を加熱することにより行われており、例えば、特許文献１では、鋳造用金型を閉じた状態で、金型の開口部からバーナによる熱風を送りこむことにより金型を予熱する鋳造用金型の予熱方法が開示されている。

しかし、このガスバーナによる加熱では熱損失が大きく、加熱効率が悪くランニングコストが多大あるいは大きくなってしまうという問題がある。また安全性の面でもガス漏れ等のおそれがあり、失火を防止するため監視者を常時必要として人的コストがかかってしまう。そのため、図７および図８に示すように、カートリッジヒータを用いた電熱式の予熱方法が提案されている。

図７は、従来のカートリッジヒータを用いた予熱装置を模式的に示す図であり、図８はその一部平面図である。従来のカートリッジヒータを用いた予熱装置は、棒状のカートリッジヒータ５４を複数本とカートリッジヒータを内蔵させた加熱箱５３等を鋳造機の上型５１と下型５２との間に配置して、金型内部を加熱するものである。

特開２０００−３３４５５７号公報

カートリッジヒータによる金型の予熱は、電熱式であるため上記ガスバーナによる加熱の欠点は解消され、有効な加熱手段といえる。しかしながら、熱源が金型中央部分に留まるため、金型の下方に位置する、溶融金属が注入される堰５５の部分やその下方に位置する湯口入子５６の部分の加熱が不十分になってしまうという問題がある。

また、予熱電源を収納するヒーターボックスの寸法は、予熱原理上、予熱すべき金型寸法と近似値でなければならないという制約がある。このような寸法の制約がある中では、加熱能力を向上させるためにカートリッジヒータのＮ数を増加させるのは困難である。

このような問題に対して、予熱の熱源を上記カートリッジヒータと、堰５５や湯口入子５６を加熱するために熱風発生器からの熱風を送り込む熱風導入パイプとを用いた予熱装置とすることも考えられる。

しかしながら、カートリッジヒータの発熱温度を上げると熱風発生器内のシール材が過熱し、熱風発生器の断線や故障を誘発してしまうことがある。それだけでなく、カートリッジヒータ自体も高温度による熱歪みが生じ、ヒータの断線や熱電対の断線が誘発されるといった問題もある。

そこで、本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたものであり、ヒーターボックス内のスペースを確保して付加的予熱源の設置も可能としつつ、金型内部を万遍なく効率的に加熱することができる鋳造機金型の予熱装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る鋳造機金型の予熱装置は、上型と下型からなる鋳造機金型を加熱する鋳造機金型の予熱装置であって、上型と下型との間に配置されるヒーターボックスと、ヒーターボックスの外側に熱風を発生させる熱風発生器と、ヒーターボックス内に、熱風発生器からの熱風を金型内部へ送り込むための熱風導入パイプとを備えることを特徴とする。

これによれば、ヒーターボックス内のスペースを確保し、付加的な予熱源を設置する空間的な余裕があり、また、金型内部を万遍なく効率的に加熱することができる鋳造機金型の予熱装置が実現される。

ここで、前記ヒーターボックスが、上型および下型よりも大きい、としてもよい。

また、前記熱風導入パイプが、内側パイプと外側パイプとの二重管で構成されており、内側パイプと外側パイプとの間に空隙部が形成されているのが好ましい。これにより、熱損失を少なくすることができる。

さらに、前記熱風導入パイプの先端部は、前記熱風導入パイプの本体部よりも耐熱性の高い材質で構成され、前記先端部と前記本体部とが溶接接続されているのが好ましい。これにより、パイプの寿命を長くすることができる。

以上のように、本発明に係る鋳造機金型の予熱装置によれば、ヒーターボックス内のスペースを確保して付加的予熱源の設置も可能としつつ、金型内部を万遍なく効率的に加熱することができる。

本実施の形態に係る鋳造機金型の予熱装置の構成を示す概略図である。 図１の一部平面図である。 本実施の形態に係る鋳造機金型の予熱装置の別の構成を示す概略図である。 図３の一部平面図である。 熱風導入パイプの構造を示す概略図である。 熱風導入パイプの先端の構造を示す概略図である。 従来の予熱装置を示す概略図である。 従来の予熱装置の一部平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

本実施の形態に係る鋳造機金型の予熱装置は、自動車用部品等を鋳造する鋳造機の金型を予熱するための装置である。

図１は、本実施の形態に係る鋳造機金型の予熱装置の構成を示す概略図であり、図２はその一部平面図である。

鋳造機は、自動車用部品等を鋳込むための金型として、上型１および下型２を備えている。下型２の下方には、溶融金属を供給するための溶湯供給経路となる堰６があり、複数の堰６から均等に注湯するための湯溜まりを確保するための湯口入子が堰６の下方に設けられている。

上型１と下型２との間には、熱源を内部に備えたヒーターボックス３が配置されている。ヒーターボックス３は、鋳造機の金型を予熱するものであるから、ヒータを覆う外箱は耐熱性を備えた素材で構成する必要があり、例えば、ステンレス鋼（SUS）とするのが好ましい。

ダクト式の熱風発生器４の一部がヒーターボックス３内部に配置されており、熱風発生器４が熱源として機能する。ヒーターボックス３内に配置される熱風発生器４には、熱風導入パイプ５が接続されている。

熱風導入パイプ５は、熱風発生器４からの熱風を金型内部の予熱すべき箇所へ送り込むためのパイプである。ヒーターボックス３内に配置される熱風発生器４およびこれに接続された熱風導入パイプ５は、上型１および下型２を加熱するためのものであり、熱風導入パイプ５の先端には上型１に熱風を吹き付けるための上向き熱風ノズルと、下型２に熱風を吹き付けるための下向き熱風ノズルとが取り付けられている。上型１と下型２とを所定の温度に予熱するために、上向き熱風ノズルの口径を下向き熱風ノズルの口径よりも小さくすることにより、下向きの熱風量が多くなるようにそれぞれ吹き付けられる熱風量に差をつけて調整するのが好ましい。

さらに、ヒーターボックス３の外側にも熱風発生器４が複数配置されており、ヒーターボックス３の内部には、熱風導入パイプ５が熱風発生器４にそれぞれ対応して配置されている。熱風導入パイプ５の先端は堰６に挿入され、先端から熱風が排出されることにより、伝熱加熱で堰６や湯口入子を予熱し、温度保持を図ることができる。

ヒーターボックス３の外側に配置された熱風発生器４からの熱風を金型内部に送り込む熱風導入パイプ５は、正面視でＬ字型に形成されており、上型１や下型２、堰６や湯口入子等の加熱を必要とする箇所へそれぞれ対応して接続された熱風発生器４から発生する熱風を供給する。熱風発生器４と熱風導入パイプ５は、加熱を必要とする箇所に応じて適宜設置箇所を変更することができる。

熱風導入パイプ５の先端の径は、堰６の径に応じて設定するのが好ましい。熱風導入パイプ５の径が堰６の径に対して低い割合にすると、堰６に熱風が当たらず堰６の加熱が不十分となり、堰６の径に対して高い割合にすると、先端から送風されるほとんどの熱風が堰６に接触してしまい、湯口入子への熱供給が不十分になる。

図２に示すのは、堰６が４箇所である例を示している。ここに示すように、
このように構成された鋳造機金型の予熱装置は、ヒーターボックス３内のスペースが付加的予熱源を設置することも可能なほどに十分確保されている。また、熱風導入パイプ５は、加熱を必要とする箇所に適宜設置することが可能であるため、金型内部を万遍なく効率的に加熱することも可能である。

次に鋳造機金型の予熱装置の別の構成について説明する。

図３は、鋳造機金型の予熱装置の別の構成を示す概略図であり、図４はその一部平面図である。

図１および図２の上記予熱装置との相違は、ヒーターボックス３ａが上型１および下型２よりも大きな寸法を備えており、ヒータボックス外に配置されていた熱風発生機の一部、すなわち、熱風発生機４ａがヒーターボックス３ａ内に配置されている点である。この別の構成によれば、加熱を必要とする箇所に熱風導入パイプ５および熱風導入パイプ５ａを適宜設置することができるので、予熱すべき金型寸法と近似値でなければならないという寸法上の制約にとらわれずに、予熱電源を収納するヒーターボックス３ａの寸法を上型１および下型２より大きくすることができ、また、ヒーターボックス３ａ内のスペースもさらに余裕が確保され、付加的予熱源の設置も可能となる。

図５は、熱風導入パイプの構造を示す概略図である。

熱風導入パイプ５（５ａ）は、SUS304等の材質を用いて形成されているところ、パイプ上流側の熱風の温度（Ｔ0）はパイプ下流側では温度（Ｔ1）が10%を超えて低下する。

熱風導入パイプ５ｂは、外側のパイプと内側パイプ７との二重構造となっており、外側のパイプと内側パイプとの間の空間である空隙部８が形成されている。このような二重管の構造を有する熱風導入パイプ５ｂとした場合、パイプ上流側の熱風の温度（Ｔ0）はパイプ下流側での温度（Ｔ2）が3%程度の低下に抑えることができ、熱風発生機からの熱風の熱損失を低減することができる。

図６は、熱風導入パイプの先端の構造を示す概略図である。

さらに、熱風導入パイプ５ｂは、熱風の吹出し口である熱風導入パイプ先端部９が高温となりやすい部位（Ｂ）となり、SUS304等の材質で構成される本体部はＢに比べると低温となりやすい部位（Ａ）となる。そのため、熱風導入パイプ５ｂにおいては、熱風導入パイプ先端部９をSUS310Sとして、SUS304の本体部とを溶接により接続して溶接部１０を構成することにした。これにより、熱風導入パイプをSUS304のみで構成する場合に比べて約2倍に寿命を延ばすことが可能となっている。このように、熱風導入パイプ５ｂは、常に高温度となり変形や損耗が憂慮される熱風吹出し口となる熱風導入パイプ先端部９を耐熱鋼ないし耐熱ステンレス鋼にし、これを本体部と溶接接続して熱風導入パイプ５ｂの高寿命化が図られている。

このように構成される鋳造機金型の予熱装置によれば、熱風発生器からの熱風を金型内部へ送り込む熱風導入パイプを、加熱を必要とする箇所に配置し、熱風による伝熱加熱で金型の上型と下型、また、下方に位置する堰や湯口入子などを加熱するので、金型内部全体を万遍なく効率的に加熱することができる。また、熱風発生器の全部または一部は、ヒーターボックスの外側に配置されているので、ヒーターボックス内のスペースが確保されており、付加的な予熱源を設置する空間的な余裕もある。

以上、本発明に係る鋳造機金型の予熱装置について、実施の形態に基づいて説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の目的を達成でき、かつ発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々設計変更が可能であり、それらも全て本発明の範囲内に包含されるものである。

本発明に係る鋳造機金型の予熱装置は、低圧鋳造機等の予熱装置として有用であり、特に自動車部品の鋳造機の予熱装置として好適である。

１ 上型
２ 下型
３，３ａ ヒーターボックス
４，４ａ 熱風発生器
５，５ａ，５ｂ 熱風導入パイプ
６ 堰
７ 内側パイプ
８ 空隙部
９ 熱風導入パイプ先端部
１０ 溶接部
５１ 上型
５２ 下型
５３ 加熱箱
５４ カートリッジヒータ
５５ 堰
５６ 湯口入子

Claims (4)

1. 上型と下型からなる鋳造機金型を加熱する鋳造機金型の予熱装置であって、
   上型と下型との間に配置されるヒーターボックスと、
   ヒーターボックスの外側に熱風を発生させる熱風発生器と、
   ヒーターボックス内に、熱風発生器からの熱風を金型内部へ送り込むための熱風導入パイプとを備える
   ことを特徴とする鋳造機金型の予熱装置。
2. 前記ヒーターボックスが、上型および下型よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１記載の鋳造機金型の予熱装置。
3. 前記熱風導入パイプが、内側パイプと外側パイプとの二重管で構成されており、
   内側パイプと外側パイプとの間に空隙部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の鋳造機金型の予熱装置。
4. 前記熱風導入パイプの先端部は、前記熱風導入パイプの本体部よりも耐熱性の高い材質で構成され、
   前記先端部と前記本体部とが溶接接続されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋳造機金型の予熱装置。