JP3571281B2 - アルミホイール成形用金型 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は，アルミホイール成形用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来のアルミホイール成形用金型の１例を示すもので，図において，１は中央部に垂直方向の溶湯通路を有する下金型すなわち固定金型，４は上金型すなわち可動金型、５は上金型４に水平方向に滑動可能に取付けたスライドコア，６は下金型１の下方中央部に先端部を差込んだ状態で取付けた射出スリーブ，７は射出スリーブ６内に摺動自在に配した射出プランジャ，８はゲート部，９はなお、上金型４に取付けたゲート切断ピン，１０はキャビテイであり，キャビテイ１０内に溶湯１１が鋳込まれて成形されたのがアルミホイールとなる鋳造品である。下金型１には，底面部から斜め上方向に真直に伸びてキャビティ面１３に近い部分まで冷却媒体通路１２の通水穴が設けられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、アルミホイール成形用金型の場合，溶湯をキャビテイに充填するゲートが中央部にあり，鋳造時に溶湯から放出される熱量が多く，さらにこの近傍でナット穴用の鋳造穴部等の外周から熱を受ける部位では、他の部位に比べて温度が高くなる。
【０００４】
一般にダイキャスト等では、金型表面に離型剤を混合した水溶液を霧状にして吹付け、水分は金型表面の熱を奪って蒸発し、固形分を型表面に付着させ、注湯時の断熱性および離型時の焼付け防止をしている。良好な鋳造をするためには、離型剤を均等に付着させる必要があるが、そのためには、離型後の型表面の温度が均等になっていなれけばならない。
【０００５】
局部的に温度の高い個所があると、その部位だけ水溶液の吹付け量を多量にかけなければならないが、実際の運転において局所的にその吹付け量をコントロールすることは難しい。そこで、温度の高くなる部位の金型に冷却用の穴をあけ水を通すが、こうすることによって寸法的に構造上水穴とキャビティ間が短くなる場合、そのために却って冷え過ぎとなり離型剤が良好に付着しないとか、あるいは熱応力により水穴とキャビティ間で型割れを生じ、型寿命を縮めることになるといった問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、低圧鋳造やダイキャストによって金型キャビテイ内へ溶湯を充満させて鋳造を行う場合に，アルミホイール締結用ナット穴の鋳抜部などの局部的に受熱量の多い個所の金型の局部的な温度上昇を防止することにより，鋳造の冷却時間の短縮を図ると共に，金型の温度むらをなくし，良好な鋳造品を得、さらに熱応力の発生を低減して金型の寿命を長くすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために，第１の発明では、溶湯を鋳込むゲート部を中央部に有する下金型と，前記下金型に対向して設けた上金型との間にキャビティを有するアルミホイール鋳造用金型であって，下金型を上下２分割して上面側の前記キャビティに面した意匠型と前記意匠型の下面側に設けられたバックアップ型と、前記バックアップ型に面する意匠型側の前記ゲート部外周辺に冷却媒体が出入り可能に設けられたリング状の冷却媒体通路を設けるとともに，キャビティ側から前記冷却媒体通路に通じる穴を穿設して銅棒の先端部が前記冷却媒体通路に突き出るように装着した。
また、第１の発明に基づく第２の発明では、前記銅棒の根元部に係止部材を取付けて前記穴の途中に係止させて装着させ、前記係止部材上部とキャビティ間に溶接により充填した後、キャビティ側の表面を仕上げて銅棒を固着する構成にした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１，図２及び図３によって本発明の実施の形態を説明する。図１において，１は下金型ないしは固定金型，２は下金型１の上面側の意匠型，３は下金型１の下面側のバックアップ型である。また、符号４は上金型ないしは可動金型，５は上金型４のスライドコア，６は射出スリーブ，７は射出プランジャ，８はゲート部，９はゲート切断用ピンを示す。図１は型締装置によって閉じられた状態を示し，１０は下金型１と上金型４とスライドコア５の間に形成されているキャビテイを示す。
【０００９】
アルミニウム合金などの溶湯１１は射出スリーブ６の中を射出プランジャ７によって押上げられ，キャビテイ１０内に充填され，アルミホイール素材である鋳造品を鋳造する。鋳造品は下金型１のゲート部８でゲート切断ピン９によって切断され，上金型４から取出されるようになっている。また、２６は意匠型２の窓部、２７はスポーク部、３５はボルトを取付けるための鋳抜穴である。
【００１０】
バックアップ型３は中央部に円柱状の有底穴を有した凹部２２となっており，バックアップ型３の上に意匠型２が嵌合されてバックアップ型３相互の芯ずれを防止し得るようにした後、締結ボルト２４により締結されている。また、バックアップ型３と接触する意匠型２の底部の湯道３０に近い個所には、リング状の冷却媒体通路１２が設けられている。この通路１２は，意匠型２の下面側に設けたリング状の溝とバックアップ型３の上面とを合わせて形成されており、図２に示すようにリング状の冷却媒体通路１２と固定金型１の外周との間に穿孔された冷却媒体直線通路１２ｃによって連通されている。
【００１１】
この冷却媒体直線通路１２ｃは２本から構成され、一方の冷却媒体直線通路１２ｃには冷却媒体入口１２ａが設けられ、他方の冷却媒体直線通路１２ｃには冷却媒体出口１２ｂが設けられている。符号３４は冷却媒体入口１２ａから導入した冷却媒体が所定の通路を通って冷却媒体直線通路１２ｃを経由して冷却媒体出口１２ｂから排出されるように冷却媒体の流通路を形成するための仕切板である。また、図３に示すように冷却媒体通路１２のバックアップ型３側には冷却媒体が外部に漏れないように意匠型２に蓋体２３が溶接されている。
【００１２】
キャビティ１０内へ充填された溶湯１１が凝固するとき，凝固熱，顕熱が放出される。特に，ゲート部８近傍と鋳抜形状を有するキャビティ面１３の放出熱量が大きいので，この熱を冷却するため冷却媒体通路１２を近づける必要があるが，あまり近づけると冷却され過ぎて離型剤の付着不良および熱応力による型割れの発生することがある。このため、本発明においては，図３に示すようにキャビティ面１３から冷却媒体通路１２に通じる穴を穿設し、そこに熱伝導率の高い断面が円形状の銅棒１５が挿入してある。
【００１３】
冷却媒体通路１２に通じる穴１６をキャビティ面１３側から穿設するとともに、キャビティ面１３側には擂鉢状の穴１８が形成され、引続き断面が円形状の穴１６に連通されている。また、前記銅棒１５の根元部をフランジ部（係止部材）２０にしており、このフランジ部２０が前記擂鉢状の穴１８と円柱状の穴１６との接合部に前記フランジ部２０の係止用の段部形状を形成している。これは最初に銅棒１５を穴１６に装着した後、キャビティ１０に溶湯が鋳込まれた際に銅棒１５は加熱され、溶湯充填後金型を冷却する際に銅棒１５が収縮するので、銅棒１５の加熱・冷却による拡縮により、銅棒１５が冷却媒体通路１２側に滑り落ちないようにするためである。
【００１４】
なお、銅棒１５と穴１６間はできるだけ隙間が生じないように銅棒１５の加工精度を上げて、穴１６に銅棒１５を嵌合するように装着することが重要である。こうすることにより、ハブ部１４に到達した溶湯１１の熱は銅棒１６に伝わり、熱伝導率の高い銅棒１５中を伝わって冷却媒体に接する部位が冷却することによってハブ部１４の冷却が促進される。
【００１５】
さらに、銅棒１５を穴１６に装着した後、擂鉢状の穴１８に肉盛り溶接１７を行って銅棒１５を完全に固定した後、キャビティ面１３は仕上げ加工を行うが、この時、溶接したキャビティ面１３は適宜滑らかになるように研磨する。銅棒１５の先端部は受熱面積を大きく採るために半円形状に構成されるとともに、冷却媒体通路１２に突き出て銅棒１５の先端部が冷却媒体によって冷却されるようになっている。当該先端部が冷却されると、銅棒１５内に温度勾配ができ高い熱伝導率によってハブ部１４に蓄熱されている大量の熱を除熱できるようになっている。
【００１６】
このようにハブ部１４に蓄熱されている大量の熱を除熱することにより、キャビティ表面温度は均一になり、離型剤の付着効率を良くすることができる。なお、銅棒１５の先端部が突き出る距離は、冷却媒体通路１２内を流通する冷却媒体（一般的には水が望ましいが、油や液体Ｎ２などを用いてもよい）に大きな流通抵抗が生じないような位置が望ましい。
【００１７】
以上のように構成されたアルミホイール成形用金型の冷却媒体通路を用いて、アルミホイールを成形する場合の動作について述べる。
【００１８】
まず、図２に示すように、キャビティ１０内にアルミニウム溶湯１１を射出・充填後、金型の冷却・鋳造品１１の取出しまでの一連の鋳造・成形の動作中は、冷却媒体入口１２ａから導入された冷却媒体（水）を、冷却媒体直接通路１２ｃを介して冷却媒体入口１２ｂから終始連続的に流通させておく。次いで、上金型４と下金型１の両金型の型締を行うとともに、アルミニウム溶湯１１が注入された射出スリーブ６をバックアップ型３に接合している状態で射出シリンダにより射出プランジャ７を前進させると、溶湯１１は射出プランジャ７に押され、キャビティ１０内へ射出・充填され始める。
【００１９】
キャビティ１０へアルミニウム溶湯１１の充填が完了すると、金型を充分に冷却してキャビティ１０内に充填された溶湯１１を固化するが、このとき冷却媒体は冷却媒体通路１２を連続的に流通しているので銅棒１５の先端部は冷却され、銅棒１５内に温度勾配ができ銅棒１５の高い熱伝達率によってハブ部１４内の蓄熱を銅棒１５を介して除熱できるようになっている。
【００２０】
【発明の効果】
本発明においては，鋳込口を中央に有するアルミホイールを鋳造する金型の下金型を円盤状に意匠型とバックアップ型に分割し，その分割面に冷却媒体通路を設けるとともに，その冷却媒体通路に臨むように先端部が突き出た銅棒を配設して、銅棒の高い熱伝導によりハブ部の蓄熱を除熱するようにしたことにより、金型の局部的な不必要な温度上昇を防止することができる。その結果，離型剤を噴霧した時に均一な離型剤の付着を得ることができ、さらに，金型表面温度を適温にすることにより，離型剤の付着効率が非常に良くなり，鋳造不良を少なくするとともに，離型剤の消費量を少なくする効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１における下金型の平面図である。
【図３】図１に示す銅棒を取付けた冷却媒体通路周辺の拡大図である。
【図４】従来のアルミホイール成形用金型の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 下金型（固定金型）
２ 意匠型
３ バックアップ型
４ 上金型（可動金型）
５ スライドコア
６ 射出スリーブ
７ 射出プランジャ
８ ゲート部
９ ゲート切断ピン
１０ キャビテイ
１１ アルミニウム溶湯
１２ 冷却媒体通路
１２ａ 冷却媒体入口
１２ｂ 冷却媒体出口
１２ｃ 冷却媒体直接通路
１３ キャビテイ面
１４ ハブ部
１５ 銅棒
１６ 穴
１８ 擂鉢状の穴
２２ 凹部
２３ 蓋体
２４ 締付ボルト
２６ 意匠型の窓部
２７ スポーク部
３０ 湯道
３４ 仕切板
３５ 鋳抜穴

Claims (2)

1. 溶湯を鋳込むゲート部を中央部に有する下金型と，前記下金型に対向して設けた上金型との間にキャビティを有するアルミホイール鋳造用金型であって，下金型を上下２分割して上面側の前記キャビティに面した意匠型と前記意匠型の下面側に設けられたバックアップ型と、前記バックアップ型に面する意匠型側の前記ゲート部外周辺に冷却媒体が出入り可能に設けられたリング状の冷却媒体通路を設けるとともに，キャビティ側から前記冷却媒体通路に通じる穴を穿設して銅棒の先端部が前記冷却媒体通路に突き出るように装着したことを特徴とするアルミホイール成形用金型。
2. 前記銅棒の根元部に係止部材を取付けて前記穴の途中に係止させて装着させ、前記係止部材上部とキャビティ間に溶接により充填した後、キャビティ側の表面を仕上げて銅棒を固着する構成にした請求項１記載のアルミホイール成形用金型。

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