JP2023154824A - スプルーブッシュ - Google Patents
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Abstract
【課題】ダイカスト用金型においてランナーの近傍を効率よく冷却できるとともに、腐食割れや冷媒漏れのリスクを低減可能で、ダイカスト鋳造された鋳造品の品質向上を図ることができるスプルーブッシュの提供を目的とする。【解決手段】固定金型に取り付けられて可動金型との間でランナーを形成するブッシュ本体と、該ブッシュ本体の外周面に嵌合し該ブッシュ本体とで冷媒路を形成する外側スリーブとを備え、前記ブッシュ本体はランナーを形成する先端側と、該先端側の近傍まで軸方向に穿設された複数の収容孔と、該収容孔に先端部が密着収容された熱輸送部材とを有し、前記熱輸送部材の基端部が前記冷媒路側に配設されていることを特徴とする。【選択図】 図1
Description
本発明は、ダイカスト金型用のスプルーブッシュに関する。
ダイカスト金型への湯口となるとともに、ランナーを形成するスプルーブッシュの例として、例えば特許文献1が挙げられる。
同公報に開示されたスプルーブッシュ(湯口スリーブ)は、その先端側と分流子との間でランナーを形成し、この先端側の近傍まで軸方向に沿って穿設された冷却穴内に冷却水を導く冷却水供給パイプが収容されている。
この冷却水供給パイプから供給される冷却水によってランナーの近傍を冷却し、ランナーを通過する金属溶湯の凝固冷却を促進して、鋳造品質の向上を図っている。
しかし、冷却水供給パイプを用いても、冷却穴に対して直接冷却水が循環するために、錆やカルキ等の発生を抑制しきれない。
特に、冷却穴の底部は直接冷却水に触れるために腐食しやすく、熱応力による亀裂や割れの発生等によっても水漏れを起こすリスクが高い。
同公報に開示されたスプルーブッシュ(湯口スリーブ)は、その先端側と分流子との間でランナーを形成し、この先端側の近傍まで軸方向に沿って穿設された冷却穴内に冷却水を導く冷却水供給パイプが収容されている。
この冷却水供給パイプから供給される冷却水によってランナーの近傍を冷却し、ランナーを通過する金属溶湯の凝固冷却を促進して、鋳造品質の向上を図っている。
しかし、冷却水供給パイプを用いても、冷却穴に対して直接冷却水が循環するために、錆やカルキ等の発生を抑制しきれない。
特に、冷却穴の底部は直接冷却水に触れるために腐食しやすく、熱応力による亀裂や割れの発生等によっても水漏れを起こすリスクが高い。
本発明は、ダイカスト用金型においてランナーの近傍を効率よく冷却できるとともに、腐食割れや冷媒漏れのリスクを低減可能で、ダイカスト鋳造された鋳造品の品質向上を図ることができるスプルーブッシュの提供を目的とする。
本発明に係るスプルーブッシュは、固定金型に取り付けられて可動金型との間でランナーを形成するブッシュ本体と、該ブッシュ本体の外周面に嵌合し該ブッシュ本体とで冷媒路を形成する外側スリーブとを備え、前記ブッシュ本体はランナーを形成する先端側と、該先端側の近傍まで軸方向に穿設された複数の収容孔と、該収容孔に先端部が密着収容された熱輸送部材とを有し、前記熱輸送部材の基端部が前記冷媒路側に配設されていることを特徴とする。
ここで、熱輸送部材とは熱を輸送する部材であり、ヒートパイプが例として挙げられる。
ヒートパイプは、その内部に飽和蒸気圧の状態で作動液を密封してあり、ヒートパイプの一端が加熱されると作動液がすぐに蒸気流となって低温部である他端へ高速で移動し、熱を運ぶとまたすぐに凝縮して作動液が液体に戻るため、繰り返し熱を輸送できる。
本発明は、このような熱輸送部材の先端部を、ブッシュ本体のランナーを形成する先端側の近傍(内側)に配設するとともに、熱輸送部材の基端部を冷媒路側に配設してある。
これにより、熱輸送部材の先端部がランナー近傍の熱をすばやく基端部に輸送し、冷媒路を流通する冷媒で基端部を冷やすので、熱的負荷の最も高いランナーの近傍を効率良く、すばやく冷却できる。
また、ブッシュ本体の収容孔には熱輸送部材が密着して収容されるが、冷却水などの冷媒が直接循環しないため、腐食割れや水漏れが抑制される。
ヒートパイプは、その内部に飽和蒸気圧の状態で作動液を密封してあり、ヒートパイプの一端が加熱されると作動液がすぐに蒸気流となって低温部である他端へ高速で移動し、熱を運ぶとまたすぐに凝縮して作動液が液体に戻るため、繰り返し熱を輸送できる。
本発明は、このような熱輸送部材の先端部を、ブッシュ本体のランナーを形成する先端側の近傍(内側)に配設するとともに、熱輸送部材の基端部を冷媒路側に配設してある。
これにより、熱輸送部材の先端部がランナー近傍の熱をすばやく基端部に輸送し、冷媒路を流通する冷媒で基端部を冷やすので、熱的負荷の最も高いランナーの近傍を効率良く、すばやく冷却できる。
また、ブッシュ本体の収容孔には熱輸送部材が密着して収容されるが、冷却水などの冷媒が直接循環しないため、腐食割れや水漏れが抑制される。
本発明において、前記熱輸送部材の基端部が前記冷媒路に貫設又は挿設されていてもよい。
例えば、ブッシュ本体の基端側で周方向に沿って形成された冷媒路に対し、熱輸送部材の基端部がおよそ直交するように貫通又は挿入されていてもよく、複数の冷媒路を軸方向に基端部が貫通していてもよい。
このようにすると、熱輸送部材の基端部が冷媒路を流通する冷媒に直接触れるため、より効率よく冷却できる。
例えば、ブッシュ本体の基端側で周方向に沿って形成された冷媒路に対し、熱輸送部材の基端部がおよそ直交するように貫通又は挿入されていてもよく、複数の冷媒路を軸方向に基端部が貫通していてもよい。
このようにすると、熱輸送部材の基端部が冷媒路を流通する冷媒に直接触れるため、より効率よく冷却できる。
本発明において、前記ブッシュ本体は外側に突出した鍔部を有し、前記外側スリーブの先端面と前記鍔部の基端面が対向した状態で固定部材により固定されていてもよい。
このようにすれば溶接レスが可能で、熱疲労破壊を受けやすい溶接部を有さないスプルーブッシュとなり、固定部材である固定ボルト等を外すことで簡便に部品交換もできる。
ブッシュ本体と外側スリーブの間にはシールリングを設けることが好ましい。
このようにすれば溶接レスが可能で、熱疲労破壊を受けやすい溶接部を有さないスプルーブッシュとなり、固定部材である固定ボルト等を外すことで簡便に部品交換もできる。
ブッシュ本体と外側スリーブの間にはシールリングを設けることが好ましい。
本発明に係るスプルーブッシュは、熱輸送部材を介してランナー近傍を冷却することでランナー通過の溶湯を効率良く、すばやく凝固冷却できる。
特にランナーが軸方向からおよそ垂直方向に立ち上がる部分には、溶湯が高温であることで品質不良に起因するような異物が発生しやすいが、この部分にブッシュ本体の先端側が位置するとともに、その近傍に配設された熱輸送部材が熱を瞬時に輸送して冷却するので、鋳造品の品質向上を図ることができる。
また、ブッシュ本体の収容孔内に冷媒が直接接触しないので、腐食割れや冷媒漏れを抑制しやすい。
特にランナーが軸方向からおよそ垂直方向に立ち上がる部分には、溶湯が高温であることで品質不良に起因するような異物が発生しやすいが、この部分にブッシュ本体の先端側が位置するとともに、その近傍に配設された熱輸送部材が熱を瞬時に輸送して冷却するので、鋳造品の品質向上を図ることができる。
また、ブッシュ本体の収容孔内に冷媒が直接接触しないので、腐食割れや冷媒漏れを抑制しやすい。
本発明に係るスプルーブッシュの構造例を以下、図に基づいて説明する。
図1にスプルーブッシュを備えるダイカスト金型の概略の縦断面図を示し、図2にスプルーブッシュ近傍の部分拡大図を示す。
図1にスプルーブッシュを備えるダイカスト金型の概略の縦断面図を示し、図2にスプルーブッシュ近傍の部分拡大図を示す。
ダイカスト金型は、図1に示すように固定金型1と、固定金型1に対して近接及び離間可能に設けられた可動金型2を備える。
固定金型1にスプルーブッシュ5が取り付けられ、スプルーブッシュ5の基端側にプランジャスリーブ6が接続されている。
プランジャスリーブ6内に嵌入されているプランジャチップ7は、プランジャスリーブ6の内周面に沿ってスプルーブッシュ5の中空部5aまで進退可能となっている。
一方、可動金型2には、プランジャチップ7の前進方向対向位置に分流子2bが設けられている。
固定金型1、可動金型2の近接状態(型締め状態)において、固定金型の固定入子1aと可動金型の可動入子2aの間にキャビティ3が形成される。
ダイカスト鋳造は、プランジャスリーブ6の注湯口6aから注入された高温の金属溶湯をプランジャチップ7にて射出し、分流子2b等とで形成したランナー4を介してキャビティ3内に充填及び凝固冷却することで鋳物製品が鋳造される。
金属溶湯には、例えばアルミニウムとその合金、亜鉛とその合金、またはマグネシウムとその合金などの溶湯が含まれる。
ランナー4は、スプルーブッシュの中空部5aとキャビティ3を連通する湯路(空間)であり、スプルーブッシュの軸方向に延びる第1ランナー4aと、軸方向におよそ垂直な方向に延びる第2ランナー4bを有する。
図2に示すように本実施例は、第1ランナー4aがスプルーブッシュの先端側内周面(後述するブッシュ本体の先端側の内周面11a、11b)と、分流子2bとの間で形成され、第2ランナー4bがスプルーブッシュの先端(ブッシュ本体の先端12)と、分流子2b及び/又は可動入子2aとの間で形成されている。
なお、第2ランナー4bに、固定入子1aと可動入子2aとの間で形成される部分が含まれてもよい。
固定金型1にスプルーブッシュ5が取り付けられ、スプルーブッシュ5の基端側にプランジャスリーブ6が接続されている。
プランジャスリーブ6内に嵌入されているプランジャチップ7は、プランジャスリーブ6の内周面に沿ってスプルーブッシュ5の中空部5aまで進退可能となっている。
一方、可動金型2には、プランジャチップ7の前進方向対向位置に分流子2bが設けられている。
固定金型1、可動金型2の近接状態(型締め状態)において、固定金型の固定入子1aと可動金型の可動入子2aの間にキャビティ3が形成される。
ダイカスト鋳造は、プランジャスリーブ6の注湯口6aから注入された高温の金属溶湯をプランジャチップ7にて射出し、分流子2b等とで形成したランナー4を介してキャビティ3内に充填及び凝固冷却することで鋳物製品が鋳造される。
金属溶湯には、例えばアルミニウムとその合金、亜鉛とその合金、またはマグネシウムとその合金などの溶湯が含まれる。
ランナー4は、スプルーブッシュの中空部5aとキャビティ3を連通する湯路(空間)であり、スプルーブッシュの軸方向に延びる第1ランナー4aと、軸方向におよそ垂直な方向に延びる第2ランナー4bを有する。
図2に示すように本実施例は、第1ランナー4aがスプルーブッシュの先端側内周面(後述するブッシュ本体の先端側の内周面11a、11b)と、分流子2bとの間で形成され、第2ランナー4bがスプルーブッシュの先端(ブッシュ本体の先端12)と、分流子2b及び/又は可動入子2aとの間で形成されている。
なお、第2ランナー4bに、固定入子1aと可動入子2aとの間で形成される部分が含まれてもよい。
スプルーブッシュ5について、図3(a)に縦断面図を、(b)に正面図を示す。
なお、図3(a)における右側を先端側、左側を基端側、右上側を分流子2b等との間でランナー4を形成する側、として説明する。
スプルーブッシュ5は全体が略円筒形状であり、ブッシュ本体10と外側スリーブ30を備える。
ブッシュ本体10は、図3(a)に示すように軸方向に沿って先端側に拡径した略円筒形状であり、肉厚な本体前部10aと肉薄な本体後部10b、本体前部10aの後端側から外側へ突出した鍔部10cを有する。
ブッシュ本体の内周面11で中空部5aが形成され、先端側の内周面11aからやや湾曲した内周面11bを介して先端12がおよそ垂設している。
ブッシュ本体の本体前部10aのうち、ランナー4を形成する先端側の内周面11a、11b及び先端12を有する部分には、熱輸送部材20を密着収容するための収容孔(図示省略)を複数穿設してある。
本実施例は、熱輸送部材20としてヒートパイプを用いた例であり、ヒートパイプは、例えば銅製やアルミニウム製パイプの内部に代替フロンや水などの作動液を飽和蒸気圧の状態で封入したものである。
収容孔は、本体前部10aに軸方向に穿設された有底孔であり、本体前部10aの後端面に開口部を、先端12側に底部を有する。
収容孔の底部と先端12との軸距離Aは例えば10mm以上であってもよいが、ランナーを通過する溶湯を効率良く冷却するためには薄いほうが好ましく、例えば10mm以上かつ15mm以下であることが好ましい。
また、先端側の内周面11aとの平均垂直距離Bは例えば12mm以上であってもよいが、例えば12mm以上かつ17mm以下の薄いほうが好ましい。
この収容孔に熱輸送部材20を挿入することで、図3(a)に示すように熱輸送部材の先端部20aが収容孔の底部に位置して、ランナーを形成する先端側の内周面11a、11b及び先端12の近傍に配設される。
なお、本実施例は図3(b)に示すように6つの熱輸送部材20を配設した例であるが、熱輸送部材の配設数に特に制限はない。
なお、図3(a)における右側を先端側、左側を基端側、右上側を分流子2b等との間でランナー4を形成する側、として説明する。
スプルーブッシュ5は全体が略円筒形状であり、ブッシュ本体10と外側スリーブ30を備える。
ブッシュ本体10は、図3(a)に示すように軸方向に沿って先端側に拡径した略円筒形状であり、肉厚な本体前部10aと肉薄な本体後部10b、本体前部10aの後端側から外側へ突出した鍔部10cを有する。
ブッシュ本体の内周面11で中空部5aが形成され、先端側の内周面11aからやや湾曲した内周面11bを介して先端12がおよそ垂設している。
ブッシュ本体の本体前部10aのうち、ランナー4を形成する先端側の内周面11a、11b及び先端12を有する部分には、熱輸送部材20を密着収容するための収容孔(図示省略)を複数穿設してある。
本実施例は、熱輸送部材20としてヒートパイプを用いた例であり、ヒートパイプは、例えば銅製やアルミニウム製パイプの内部に代替フロンや水などの作動液を飽和蒸気圧の状態で封入したものである。
収容孔は、本体前部10aに軸方向に穿設された有底孔であり、本体前部10aの後端面に開口部を、先端12側に底部を有する。
収容孔の底部と先端12との軸距離Aは例えば10mm以上であってもよいが、ランナーを通過する溶湯を効率良く冷却するためには薄いほうが好ましく、例えば10mm以上かつ15mm以下であることが好ましい。
また、先端側の内周面11aとの平均垂直距離Bは例えば12mm以上であってもよいが、例えば12mm以上かつ17mm以下の薄いほうが好ましい。
この収容孔に熱輸送部材20を挿入することで、図3(a)に示すように熱輸送部材の先端部20aが収容孔の底部に位置して、ランナーを形成する先端側の内周面11a、11b及び先端12の近傍に配設される。
なお、本実施例は図3(b)に示すように6つの熱輸送部材20を配設した例であるが、熱輸送部材の配設数に特に制限はない。
一方、外側スリーブ30は略円筒形状であり、ブッシュ本体10の外周面に嵌合する。
具体的には、図3(a)に示すように本体後部10b側の外周面に嵌合し、鍔部10cの基端面と外側スリーブ30の先端面が当接する。
外側スリーブ30の内周面には、その周方向に沿って複数の溝部31を設けてあり、この溝部31の開口部をブッシュ本体(本体後部10b)の外周面で被覆することで、冷媒路が形成されている。
なお、冷媒路の数や形状、冷媒路を流れる冷媒の向き、冷媒を供給及び排出するための供給孔及び排出孔の配設位置等に特に制限はない。
本実施例は熱輸送部材20の基端部20bを、冷媒路を流通する冷媒で直接冷却する例であり、外側スリーブの各溝部31を隔てる側壁に熱輸送部材20を軸方向から貫通する挿入孔(図示省略)を設けてある。
これにより、熱輸送部材20の基端部20bが冷却路の一部とおよそ直交する。
外側スリーブ30とブッシュ本体10とは、複数の固定ボルト21で連結してある。
外側スリーブ30の外周面側に固定ボルト21を軸方向に貫通可能な貫通孔を、ブッシュ本体の鍔部10cに固定孔をそれぞれ設けてあり、この貫通孔を貫通し固定孔に固定される固定ボルト21で連結してある。
本実施例は、図3(b)に示すように6つの固定ボルト21で連結した例であるが、その数に特に制限はなく、固定孔が固定ボルトを貫通するものであってもよい。
また、ブッシュ本体10と外側スリーブ30の嵌合面及び/又は当接面であって、冷媒路の開口部よりも先端側及び基端側にリング状の凹溝(図示省略)を設けてあり、この凹溝にシールリング(Oリング)22を圧着することで、ブッシュ本体と外側スリーブの間をシールしている。
このように、固定ボルト21を用いて軸方向に強固に固定することで、溶接レスで止水性に優れたスプルーブッシュとなる。
具体的には、図3(a)に示すように本体後部10b側の外周面に嵌合し、鍔部10cの基端面と外側スリーブ30の先端面が当接する。
外側スリーブ30の内周面には、その周方向に沿って複数の溝部31を設けてあり、この溝部31の開口部をブッシュ本体(本体後部10b)の外周面で被覆することで、冷媒路が形成されている。
なお、冷媒路の数や形状、冷媒路を流れる冷媒の向き、冷媒を供給及び排出するための供給孔及び排出孔の配設位置等に特に制限はない。
本実施例は熱輸送部材20の基端部20bを、冷媒路を流通する冷媒で直接冷却する例であり、外側スリーブの各溝部31を隔てる側壁に熱輸送部材20を軸方向から貫通する挿入孔(図示省略)を設けてある。
これにより、熱輸送部材20の基端部20bが冷却路の一部とおよそ直交する。
外側スリーブ30とブッシュ本体10とは、複数の固定ボルト21で連結してある。
外側スリーブ30の外周面側に固定ボルト21を軸方向に貫通可能な貫通孔を、ブッシュ本体の鍔部10cに固定孔をそれぞれ設けてあり、この貫通孔を貫通し固定孔に固定される固定ボルト21で連結してある。
本実施例は、図3(b)に示すように6つの固定ボルト21で連結した例であるが、その数に特に制限はなく、固定孔が固定ボルトを貫通するものであってもよい。
また、ブッシュ本体10と外側スリーブ30の嵌合面及び/又は当接面であって、冷媒路の開口部よりも先端側及び基端側にリング状の凹溝(図示省略)を設けてあり、この凹溝にシールリング(Oリング)22を圧着することで、ブッシュ本体と外側スリーブの間をシールしている。
このように、固定ボルト21を用いて軸方向に強固に固定することで、溶接レスで止水性に優れたスプルーブッシュとなる。
1 固定金型
2 可動金型
2b 分流子
4 ランナー
4a 第1ランナー
4b 第2ランナー
5 スプルーブッシュ
10 ブッシュ本体
20 熱輸送部材
30 外側スリーブ
2 可動金型
2b 分流子
4 ランナー
4a 第1ランナー
4b 第2ランナー
5 スプルーブッシュ
10 ブッシュ本体
20 熱輸送部材
30 外側スリーブ
Claims (3)
- 固定金型に取り付けられて可動金型との間でランナーを形成するブッシュ本体と、該ブッシュ本体の外周面に嵌合し該ブッシュ本体とで冷媒路を形成する外側スリーブとを備え、
前記ブッシュ本体はランナーを形成する先端側と、該先端側の近傍まで軸方向に穿設された複数の収容孔と、該収容孔に先端部が密着収容された熱輸送部材とを有し、
前記熱輸送部材の基端部が前記冷媒路側に配設されていることを特徴とするスプルーブッシュ。 - 前記熱輸送部材の基端部が前記冷媒路に貫設又は挿設されていることを特徴する請求項1に記載のスプルーブッシュ。
- 前記ブッシュ本体は外側に突出した鍔部を有し、
前記外側スリーブの先端面と前記鍔部の基端面が対向した状態で固定部材により固定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のスプルーブッシュ。
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