JP2020006404A

JP2020006404A - 冷却構造の形成方法

Info

Publication number: JP2020006404A
Application number: JP2018129608A
Authority: JP
Inventors: 直哉山本; Naoya Yamamoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-07-09
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2020-01-16

Abstract

【課題】予めブッシュを形成することなく金型の所定の位置にブッシュを配置することができる冷却構造の形成方法を提供する。【解決手段】鋳造用金型２に冷媒を循環させて冷却するために、鋳造用金型２に設けられた冷却穴２ａの内周面にブッシュ５を設ける、冷却構造の形成方法であって、冷却穴２ａに、溶湯を充填して鋳物４を形成する鋳造工程（ステップＳ１）と、冷却穴２ａの内周面に、鋳物４からブッシュ５を形成するブッシュ形成工程（ステップＳ２）と、を備える、冷却構造の形成方法。【選択図】図１

Description

本発明は、冷却構造の形成方法に関する。

ダイカスト金型等の鋳造用金型には、冷媒を循環させて鋳造用金型を冷却することができる冷却構造が設けられている。
例えば、特許文献１には、崩壊性砂が詰められたブッシュをキャビティ内に配置し、溶湯を用いてブッシュを鋳ぐるみ、溶湯が固化した後に崩壊性砂を除去し、冷却構造を形成する方法が開示されている。

特開平６−３２０２５２号公報

発明者らは、冷却構造の形成方法に関し、以下の課題を見出した。
特許文献１に開示されている冷却構造の形成方法では、溶湯を用いて鋳ぐるむ際に起こるブッシュの変形を抑制するために、予め形成されたブッシュの内部に崩壊性砂を詰めている。したがって、ブッシュの内部に崩壊性砂を詰める工程と、ブッシュの内部に詰められた崩壊性砂を除去する工程と、を行う必要がある。そのため、工程数が増大する。

本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、予めブッシュを形成することなく金型の所定の位置にブッシュを配置することができる冷却構造の形成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための一態様は、鋳造用金型に冷媒を循環させて冷却するために、前記鋳造用金型に設けられた冷却穴の内周面にブッシュを設ける、冷却構造の形成方法であって、前記冷却穴に、溶湯を充填して鋳物を形成する鋳造工程と、前記冷却穴の内周面に、前記鋳物から前記ブッシュを形成するブッシュ形成工程と、を備える。

本発明に係る冷却構造の形成方法は、冷却穴に、溶湯を充填して鋳物を形成する鋳造工程と、冷却穴の内周面に、鋳物からブッシュを形成するブッシュ形成工程と、を備える。つまり、冷却穴の内周面においてブッシュを形成するため、予めブッシュを形成する必要がない。

本実施の形態に係る冷却構造を有する鋳造用金型の模式断面図である。本実施の形態に係る冷却構造の形成方法を示すフローチャートである。冷却穴形成工程における鋳造用金型の模式断面図である。鋳造工程における鋳造用金型の模式断面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

まず、図１を参照して、本実施の形態に係る冷却構造の形成方法を用いて形成された冷却構造（本実施の形態に係る冷却構造）について説明する。図１は、本実施の形態に係る冷却構造を有する鋳造用金型の模式断面図である。冷却構造１は、図１に示すように、冷却穴２ａ及びブッシュ５を有する。ブッシュ５は、冷媒循環部５ａ及び接続部５ｂを有する。

冷却構造１は、鋳造用金型２に設けられている、鋳造用金型２は、例えば凹型の外金型（不図示）と組み合わせられ、凸型の内金型として用いられる。鋳造用金型２と凹型の外金型との間隙は、図１に示すキャビティ２ｂを形成する。鋳造用金型２及び凹側の外金型が形成するキャビティ２ｂには、溶湯が充填される。キャビティ２ｂに充填された溶湯は、キャビティ２ｂに対応した形状の鋳造品を形成する。

鋳造用金型２は、耐高温性に優れた材料を用いて形成される。したがって、鋳造用金型２は、キャビティ２ｂに溶湯が充填された際に、溶湯の熱による変形が起こりにくい。鋳造用金型２は、冷却構造１が設けられているため、キャビティ２ｂに充填された溶湯を効率良く冷却することができる。鋳造用金型２は、ダイカスト鋳造用金型に好適である。

鋳造用金型２には、図１に示すように、冷却穴２ａが設けられている。冷却穴２ａは、キャビティ２ｂの近傍に設けられることが好ましい。冷却穴２ａをキャビティ２ｂの近傍に設けると、キャビティ２ｂに充填された溶湯を効率良く冷却することができる。さらに、冷却穴２ａは、キャビティ２ｂから冷却穴２ａの内周面までの肉厚が薄くなる位置に設けられることが好ましい。キャビティ２ｂから冷却穴２ａの内周面までの肉厚を薄くすると、キャビティ２ｂに充填された溶湯をさらに効率良く冷却することができる。

冷却穴２ａの内周面には、図１に示すように、ブッシュ５が設けられている。ブッシュ５は、冷媒循環部５ａ及び接続部５ｂを有する金属部材である。ブッシュ５は、耐腐食性及び熱伝導性に優れる金属材料を用いて形成されることが好ましい。ブッシュ５は、例えば、銅やアルミニウムを用いて形成される。

接続部５ｂは、図示しない冷却パイプに接続される。冷却パイプは、図示しないポンプに接続されている。冷却パイプは、ポンプを用いて、冷媒循環部５ａに冷媒を循環させる。冷媒循環部５ａに冷媒が循環すると、鋳造用金型２が冷却する。冷媒循環部５ａを循環する冷媒は、ブッシュ５を冷却することができる流体であれば、特に限定されない。冷媒循環部５ａを循環する冷媒は、例えば、水である。

ブッシュ５内には、図示しないノズルが配置されていてもよい。ノズルは、冷却パイプに接続されており、冷媒を通すことができる。ノズルの先端部は、ブッシュ５の先端部近傍に配置される。冷媒は、冷却パイプ及びノズルを通り、ブッシュ５内において、ブッシュ５の先端部近傍から接続部５ｂに向かって循環する。

ブッシュ５を冷却穴２ａの内周面に設けない場合、冷却穴２ａの内周面に、冷媒が直接付着する。冷却穴２ａの内周面は、冷媒が付着すると、腐食することがある。冷却穴２ａの内周面が腐食すると、冷却穴２ａの内周面にひび割れが発生する。キャビティ２ｂから冷却穴２ａの内周面までの肉厚が薄い場合、ひび割れがキャビティ２ｂまで到達しやすい。したがって、冷却穴２ａの内周面にひび割れが発生すると、冷媒が鋳造用金型２から漏れ出し、鋳造することができなくなる虞がある。

ブッシュ５を冷却穴２ａの内周面に設けることによって、冷却穴２ａの内周面におけるひび割れの発生を抑制することができる。また、鋳造用金型２にひび割れが発生しても、ブッシュ５が設けられているため、冷媒が鋳造用金型２から漏れ出しにくい。そのため、ブッシュ５を冷却穴２ａの内周面に設けると、ブッシュ５を設けない場合に比較して、キャビティ２ｂから冷却穴２ａまでの肉厚を薄くすることができる。そのため、ブッシュ５が設けられている冷却構造１は、ブッシュ５が設けられていない冷却構造に比較して、冷却効率が高い。

次に、図２〜図４を参照して、本実施の形態に係る冷却構造の形成方法について説明する。図２は、本実施の形態に係る冷却構造の形成方法を示すフローチャートである。図３は、冷却穴形成工程における鋳造用金型の模式断面図である。図４は、鋳造工程における鋳造用金型の模式断面図である。

本実施の形態に係る冷却構造の形成方法は、図２に示すように、冷却穴形成工程（ステップＳ１）、鋳造工程（ステップＳ２）、及びブッシュ形成工程（ステップＳ３）を備える。本実施の形態に係る冷却構造の形成方法では、まず、図３に示すように、鋳造用金型２に冷却穴２ａを形成する冷却穴形成工程（ステップＳ１）を行う。

具体的には、例えば、鋳造用金型２を切削し、冷却穴２ａを形成する。なお、鋳造用金型２に冷却穴２ａを形成する方法は、特に限定されない。例えば、鋳造用金型２を鋳造する際に、冷却穴２ａに対応した形状の中子を所定の位置に配置し、溶湯が固化した後に当該中子を除去することによって冷却穴２ａを形成してもよい。

次に、図４に示すように、冷却穴２ａに溶湯を充填して鋳物を形成する鋳造工程（ステップＳ２）を行う。鋳造用金型２は、耐高温性に優れた材料を用いて形成される。したがって、鋳造用金型２は、冷却穴２ａに溶湯が充填されても、溶湯の熱によって変形しない。したがって、鋳造工程（ステップＳ２）を行う前に、鋳造用金型２の変形を防止するために崩壊砂等を詰める必要がない。

冷却穴２ａに充填された溶湯は、冷却し、鋳物４を形成する。鋳物４は、冷却穴２ａ内において固化するため、冷却穴２ａの内周面に隙間なく接している。
次に、冷却穴２ａの内周面に、鋳物４からブッシュ５を形成するブッシュ形成工程（ステップＳ３）を行う。

具体的には、例えば、鋳物４を切削し、図１に示すように、冷媒循環部５ａ及び接続部５ｂを形成する。なお、鋳物４からブッシュ５を形成する方法は、特に限定されない。例えば、鋳造工程（ステップＳ２）において冷媒循環部５ａ及び接続部５ｂに対応する中子を所定の位置に配置し、鋳物４から当該中子を除去することによって、ブッシュ５を形成してもよい。以上で説明した冷却構造１の形成方法によって、予めブッシュ５を形成することなく鋳造用金型２の所定の位置にブッシュ５を配置することができる。

ところで、鋳造用金型２に設けられた冷却穴２ａの内周面にブッシュ５を設ける場合、例えば、予め形成されたブッシュ５を冷却穴２ａに挿入する方法が考えられる。予め形成されたブッシュ５を冷却穴２ａに挿入する場合、ブッシュ５と冷却穴２ａの内周面との間に生じる摩擦を低減するために、クリアランスを設ける必要がある。ブッシュ５と冷却穴２ａの内周面とのクリアランスが存在すると、鋳造用金型２からブッシュ５への熱伝導性が低下する。

そこで、ブッシュ５や冷却穴２ａの内周面に充填剤を塗布し、ブッシュ５と冷却穴２ａの内周面とのクリアランスに充填剤が充填される。ブッシュ５と冷却穴２ａの内周面とのクリアランスに充填剤を充填することによって、鋳造用金型２からブッシュ５への熱伝導性を向上させることができる。充填剤は、例えば、ブッシュ５を形成する金属材料の粉末を含有する。しかしながら、充填剤は、鋳造用金型２やブッシュ５を形成する金属材料に比較して、熱伝導性が低い。

一方、本実施の形態に係る冷却構造１を有する鋳造用金型２では、ブッシュ５は、冷却穴２ａ内において形成されるため、ブッシュ５を挿入する必要がない。したがって、ブッシュ５と冷却穴２ａの内周面との間にクリアランスを設ける必要がない。また、充填剤を用いる必要がない。つまり、本実施の形態に係る冷却構造１を有する鋳造用金型２は、予め形成されたブッシュ５を冷却穴に挿入した鋳造用金型に比較して、鋳造用金型２からブッシュ５への熱伝導性が高い。

以上で説明した本実施の形態に係る発明により、予めブッシュを形成することなく金型の所定の位置にブッシュを配置することができる冷却構造の形成方法を提供することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記では、使用前の鋳造用金型にブッシュを形成する場合について説明した。しかしながら、本発明は、鋳造用金型の冷却穴にブッシュを形成する技術であれば、どのような技術にも適用することができる。本発明は、例えば、ひび割れによる冷媒の染み出しが発生した鋳造用金型の冷却穴を補修する方法に適用することができる。

１冷却構造
２鋳造用金型
２ａ冷却穴
２ｂキャビティ
４鋳物
５ブッシュ
５ａ冷媒循環部
５ｂ接続部

Claims

鋳造用金型に冷媒を循環させて冷却するために、前記鋳造用金型に設けられた冷却穴の内周面にブッシュを設ける、冷却構造の形成方法であって、
前記冷却穴に、溶湯を充填して鋳物を形成する鋳造工程と、
前記冷却穴の内周面に、前記鋳物から前記ブッシュを形成するブッシュ形成工程と、を備える、
冷却構造の形成方法。