JP3626046B2 - Molded product and its casting mold - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固液共存状態の金属溶湯を成形型に射出して、主に大型家電製品の外装部品(筐体)を成形する鋳造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
固液共存状態の金属を用いて行う射出成形は、液体状態の金属を用いる射出成形と比較すると、溶湯の流れが乱れの少ない層流となることや凝固までの温度差が少なく、収縮率が少ないことに起因して、寸法精度や表面精度の良い成形品が得られるという特徴があり、近年、多用されるようになりつつある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
固液共存状態の金属は、液体状態の金属を用いる成形に比べて、その金属の固相線温度からの過熱度が小さい。従って、金型内において溶湯が流動する流路長が比較的長くなる比較的大型の製品を成形する場合には、金型キャビティ内の全域に溶湯が充填される前に金属溶湯が凝固を開始してしまい、充填不良を生じやすいという傾向があった。
【0004】
特に、薄肉の成形品を作成するための金型では、キャビティにおける溶湯の流路高さ(キャビティ内での溶湯の湯流れ方向に対して垂直な、成形品の厚み方向についての間隔)が小さいため、溶湯が接触する金型の単位面積あたりに流入する溶湯の流量の割合は、薄肉の成形品でない場合と比べると小さくなる。従って、熱エネルギーの収支を考えると、このような金型では、供給される溶湯が持つ熱エネルギーは金型の表面へ伝達放出されやすい結果、溶湯は比較的短時間にて凝固しやすい条件となっている。
【0005】
そこで、従来は、固液共存状態の金属溶湯を用いて成形する場合、成形品の肉厚を上げて、従ってキャビティの流路高さを大きくすることによって、単位面積あたりに接触する溶湯の流量を大きくし、溶湯を冷めにくくして凝固の遅延を図っていた。
【0006】
以上のような理由のために、固液共存状態の溶湯を用いて比較的大型の成形品を成形しようとする場合には、製品の肉厚を比較的大きく設定する必要があり、比較的大型の成形品の薄肉化には限界があった。その限界は、金型内で溶湯が流れる最大の流路長(L)と成形品壁部の平均肉厚(t)との比(L/t)によって表すと、300程度であった。
【0007】
また、金属材料による成形品の形状が箱型である場合、箱底に相当する部分を含めた形状のすべてを一体で成形することは困難である。
樹脂成形の場合には、箱底に相当する部分を一体成形するために、箱の底面の中央付近に1点の湯口を設け、ここから溶湯を放射状に流し込むという成形法が採用されている。
【0008】
一方、凝固時間が数十ミリ秒以内である金属成形の場合には、1点の湯口から放射状に広がる流れをつくって充填しようとすると、溶湯の流れる速度は湯流れ流路の先に進むほど減速するため、単位時間内での流動距離は湯口から遠ざかるに従って徐々に小さくなり、キャビティの末端まで充填し終わらないうちに溶湯が凝固してしまい、充填不良を生じる可能性があった。
【0009】
従って、固液共存状態の金属を用いて箱型形状の成形品を作る場合、最大流路長(L)と肉厚(t)との比(L/t)は更に小さくなり、200程度が限界となっていた。
【0010】
本発明は上記の問題点を解決して、箱型の薄肉大型成形品を一体成形で得ることを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は1つの要旨において、金属溶湯を1点の湯口から流し込む鋳造成形用の金型であって、湯口は金型内を流れる溶湯の流路長が各方向について実質的に等しくなる流路中央部に設けられ、かつ、上記湯口から樹枝状に枝分かれして延びる湯道を有しており、相隣る湯道の間キャビティ部を形成することを特徴とする鋳造金型を提供する。
【0012】
本発明はもう1つの要旨において、上記の鋳造金型を用いて形成される成形品であって、金型においてキャビティ部に対応する部分よりも肉厚となっている湯道に対応する部分は、成形品の内側表面に隆起する形態にて形成されていることを特徴とする成形品を提供する。
【0013】
本発明において、樹枝状に枝分かれするとは、文字通り、樹木が幹から太い枝へ、太い枝から相対的に細い枝へと、幹の部分から枝先へ向かって分岐しながら次第に細い枝に分かれていくような形態を意味する。
【0014】
従って、コア側金型表面において、湯道は、湯口から樹枝状に枝分かれして延びているので、湯道は先端へ向かうに従って、枝分かれを繰り返して次第に断面積(溶湯が流れる流路としての断面積)は小さくなってゆく。
尚、本発明においてコア側金型とは、成形品の内側表面を成形する機能を有する金型を意味する。
【0015】
尚、薄肉キャビティ部(本明細書において、単に、キャビティ部とも称する。)は、成形品における筐体壁部の大部分を形成する部分であり、樹枝状に枝分かれして延びている各湯道の隣り合うものの間を連絡する部分として設けられている。薄肉キャビティ部は、成形品の筐体壁部を形成するために最小限必要な厚さ、従って流路断面積を有している。一方、湯道は、薄肉キャビティ部よりも溶湯を優先して流れさせるための部分であるので、その流路高さを比較的大きく設けることによって、薄肉キャビティ部よりも比較的大きい流路断面積を有している。
【0016】
成形品は、金型において、薄肉キャビティ部の部分および湯道の部分を合わせた形状に対応する形状として形成される。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。
【0018】
図1は、本発明の1つの実施態様における、薄肉大型成形品を一体成形するための金型を斜視図において示している。11は湯口、12はコア側金型の製品部の一部として湯口11から樹枝状に枝分かれして形成されている湯道、13は本来製品部となる板厚に設定されたキャビティ部分である。
【0019】
湯道12の枝分かれについて説明すると、湯口11から、まず、図1において、右側手前方向、右側奥方向、左側手前方向および左側奥方向の4方向へ第1の湯道12aが延びている。右側奥方向へ延びる湯道12aを例にとると、第1の湯道12aを少し先端方向へ進んだ部分において、第1の湯道12aから第2の湯道12bが分岐している。第1の湯道12aを更に先端側へ進んだ部分において、第3の湯道12cが分岐している。このように、湯道12は、コア側金型表面において、湯口から先端へ向かうに従って、樹枝状に枝分かれして、枝分かれした部分の流路断面積は次第に小さくなってゆく。
【0020】
この樹枝状に枝分かれさせて形成する湯道は、成形品を形成するキャビティ内での溶湯の流れ方向に関しては、溶湯が流れる流路のほぼ全長にわたる長さを有するように形成されている。従って、相隣る湯道の間に形成される薄肉キャビティ部13の部分において溶湯が流れるべき流路長は、金型全体としてみても、平均的に比較的短くなっている。
【0021】
このように、金型が、薄肉キャビティ部よりも流路断面積が大きい樹枝状に枝分かれする湯道を有することによって、金型に注入された溶湯は、最初に流路断面積が大きく、従って流動抵抗が小さい湯道を優先的に先端方向へ向かって流れ、湯道の充填がほぼ完了してから、湯道よりは流動抵抗が大きい薄肉キャビティ部へ流入する。その薄肉キャビティ部における溶湯の流路長は比較的小さいので、本発明の金型を用いる鋳造においては、全体として要する溶湯の充填時間は比較的短くすることができる。
【0022】
湯口11は、金型内を各方向に流れる溶湯の流路長が実質的に等しくなるという意味で流路全体の中央部分となる流路中央部に設けられている。これは、湯口に注入された溶湯は、注入圧などの推進力が付与されることによって、湯道およびキャビティ部分の先端方向へ向かって流れるが、溶湯が流れる流路長が溶湯の流れる方向によって異なるとすると、流路長の長い部分と短い部分とでは湯道およびキャビティ部分を充填するための時間に差が生じてしまい、流路長が短い部分については十分に充填することができても、流路長が長い部分については、湯道およびキャビティの先端部分まで溶湯が十分に充填されないうちに、溶湯の温度が低下して溶湯が固化を開始して、充填不良を生じる可能性があるため、このような流路長の長短の差をできるだけ小さくすることを意図するものである。
【0023】
湯口に注入された溶湯の流路長が、金型のすべての方向へ向かう流路について完全に同一とすることは実質的には不可能であるので、例えば図1に示す金型については、湯口11から主たる湯道12が右側手前方向、右側奥方向、左側手前方向および左側奥方向へ延びているが、これら各方向についての溶湯の流路長が実質的に等しくなるように、湯口11を設ける。
【0024】
溶湯の流路長が実質的に等しいということは、好ましくは、通常の条件下における溶湯の充填の際に、最も長い流路長を有する湯道と最も短い流路長を有する湯道との間で、流路長の差がほとんどないことを意味する。この流路長の差がほとんどないという場合には、最も長い流路長を有する湯道と最も短い流路長を有する湯道とを比較して、その流路長の差が、最も長い流路長を有する湯道の流路長の10%以下、特に5%以下であることが好ましい。或いは、この流路長の差がほとんどないということを充填時間によって表して、最も長い流路長を有する湯道と最も短い流路長を有する湯道との間の充填時間の差が10ミリ秒以下、特に5ミリ秒以下であること、または、最も長い流路長を有する湯道と最も短い流路長を有する湯道との間の充填時間の差が最も長い流路長を有する湯道における充填時間の10%以下、特に5%以下であることが好ましいと表現することもできる。
【0025】
従って、成形品が図に示すような箱形の形状を有するものである場合は当然のことながら、そのような箱形の形状を有するものではない場合でも、上記のような趣旨に基づいて、金型内を流れる溶湯の流路長が各方向について実質的に等しくなる流路中央部に湯口を設けることができる。従って、充填むらを防止することができる。
【0026】
尤も、成形品が底部および周囲4面を有する箱形形状である場合には、その鋳造金型において、1点の湯口を成形品の底部に対応する部分の中央部に設けることによって、1点の湯口を流路中央部に設けることをより容易に実施することができる。従って、充填むらの防止をより容易に行うことができる。
【0027】
1つの好ましい態様において、湯道の湯流れ方向に垂直な方向についての断面積に関して、枝分かれする直前の湯道の断面積と、枝分かれした直後の各湯道の断面積の総和とが実質的に等しくなるように設定することができる。
【0028】
ここで実質的に等しくなるとは、金型内を流れる溶湯の流路の断面積が、枝分かれする部分の前後においてはほとんで変化しないと意味である。ほとんど変化しないとは、金型を制作する上で抜き勾配の必要性や綾部にアールをつける等の理由によって多少の変動があることは許容するが、例えば、断面積が±10%以上、好ましくは±5%以上、特に±2.5%以上変化することはないということを意味する。
【0029】
このように、金型内を流れる溶湯の流路の断面積が枝分かれする部分で大きく変化しないように金型を設計することによって、流路の断面積が大きく変化することにより溶湯の流れの円滑さが損なわれることを防止することができる。例えば、流路の断面積が急に小さくなると、溶湯の流れる速度が小さくなって、湯道に注入された溶湯の内部に圧力が生じ、流路の断面積が小さくなった部分から先の方へ流れるためにはより大きな圧力が必要となるために、その部分から先へは溶湯が流れにくくなったり、また、流路の断面積が急に大きくなると、溶湯は流れやすくなるが、大きくなった断面積の流路を十分に充填するには溶湯の流量が不足して、充填不良の原因となったりする。
【0030】
従って、湯道の断面積については、1本の湯道が複数の湯道に分岐する場合、枝分かれする直前の1本の湯道の断面積と、その湯道から枝分かれした複数の湯道における枝分かれ直後の各湯道の断面積の総和とが実質的に等しくなるように設定している。例えば、図1に示す例では、1本の湯道12aが、2本の湯道12bおよび12cに枝分かれして分岐しており、枝分かれ直前の湯道12aの断面積は、枝分かれ直後の2本の湯道12bおよび12cの断面積の総和に実質的に等しくなるように設定されている。
【0031】
この関係は、湯道12cが更に湯道の先端側において分岐する場合についても、また、他の方向へ延びる各湯道についても同様に適用される。
従って、枝分かれの前後において湯道の断面積が実質的に等しくなるように設定することによって、金型内における溶湯の円滑な流れを確保することができる。
【0032】
また、もう1つの好ましい態様において,湯道の湯流れ方向に垂直な断面における形状を、矩形ないし台形形状とすることができる。ここで、矩形形状とは、一般的に長方形と称される形状であり、正方形も含んでいる。
【0033】
湯道の中を流れる溶湯は、湯道に面する金型の表面に接触することによって、溶湯自体が有する熱エネルギーの一部を金型に伝達し、従って溶湯自体は冷やされながら湯道の中を進む。
【0034】
従って、矩形形状の断面を有する湯道においては、流入する溶湯が有する熱量に対し、溶湯の放熱面積を比較的小さくすることができるので、湯道先端に溶湯が到達するまでの間に溶湯から失われる熱エネルギーを比較的少なくし、溶湯に比較的高い温度を維持させることができる。即ち、温度低下をできるだけ小さく保って、溶湯を充填することができる。
【0035】
図2は、本発明の金型によって鋳造されてなる箱型でかつ薄肉の大型成形品を示す斜視図である。この成形品は、図1に示す金型によって内面が成形されたものであって、図1との関係では、図1に示す金型によって鋳造された後、金型から外され、成形品の内部が見えるように転倒させた状態を示している。1は湯口に対応して形成された部分であり、2は各湯道に対応して形成された部分であり、3は金型の薄肉キャビティ部13に対応して形成された部分である。
【0036】
成形品が底部および周囲4面を有する箱形形状の成形品である場合には、各湯道12に対応して形成された部分2および薄肉キャビティ部13に対応して形成された部分3が、成形品の筐体部分を形成する。
【0037】
図2に示す成形品において、湯道12に対応して形成された部分2は、薄肉キャビティ部に対応して形成された部分3よりも比較的肉厚となっており、成形品の外側表面に現れないで、内側表面に現れるように形成されている。従って、湯道12に対応して形成された部分2は、成形品の内側表面において隆起するように形成されている。
【0038】
このように湯道12に対応して形成された部分2を成形品の内側表面において隆起するように形成することによって、本発明に係る樹枝状に枝分かれする湯道を有する金型を設計する上で、成形品の外側表面に隆起部を現れさせる場合であれば生じ得る設計上の制約の増大を防止することができる。
【0039】
また、湯道12に対応して形成された隆起部分2を、成形品の内側表面において隆起するように形成することによって、成形品において部分的に構造上の強度を向上させる補強リブとして作用させることもできる。尚、湯道12に対応して形成された隆起部分2を全て残す必要がない場合には、鋳造後の加工によって除去することができる。
【0040】
図3は、以上説明したような本発明の金型を用いて鋳造する場合に、金型内部において湯道および薄肉キャビティ部に溶湯が充填されてゆく状態を経時的に示す模式図である。
【0041】
薄肉キャビティ部13は湯道12よりも溶湯の流路高さが小さいため、相対的に大きい流動抵抗を有している。従って、湯口11から流入した溶湯は、流動抵抗が比較的大きい薄肉キャビティ部13へ流入するよりも、流動抵抗が比較的小さい湯道12へ流れ込む(図3(a))。湯口11からの溶湯の注入が更に続けられると、溶湯は、薄肉キャビティ部よりも流れやすい湯道の中を優先して流れ、湯道の先端部分まで行き渡り、薄肉キャビティ部の部分へは溶湯はまだあまり流入していない(図3(b))。湯口11からの溶湯の注入が更に続けられると、溶湯は、その時点にて流れやすい部分として残っている薄肉キャビティ部の部分へ湯道から流れ込む(図3(c))。
【0042】
湯道12は、成形品の全体に渡って樹枝状に枝分かれして延びており、それぞれ相隣る湯道の間が薄肉キャビティ部13として残されているので、薄肉キャビティ部13の部分において溶湯が流れるべき流路長は比較的短くなっている。従って、溶湯は、流路断面積が比較的大きい湯道を最初に充填した後、比較的短い流路長の薄肉キャビティ部を充填するので、金型への溶湯の注入は比較的短時間にて行うことができる。
【0043】
以上説明したような本発明に係る金型を用いると、比較的短時間にて温度低下を小さくして鋳造する必要がある、固液共存状態のマグネシウム系合金を用いて鋳造を行う場合にも、好適に鋳造することができる。
【0044】
本発明の金型を用いて鋳造を行う場合、湯口11に注入した溶湯は主として、最初は、流動抵抗が比較的小さい湯道12部分を流れ進み、溶湯が湯道12の先端部分まで充填した後は、湯道12よりも流動抵抗が比較的大きい薄肉キャビティ部13へ流れ込むという湯流れパターンを形成する。
【0045】
このような湯流れパターンを形成することによって、溶湯は、金型内部において、まず流動抵抗が小さい湯道部分を流れ進み、その際の温度低下は比較的小さく保持して、比較的短い時間にて湯道部分を充填し、次いで、相対的に流動抵抗は大きいが流路長は短い薄肉キャビティ部部分へ流れ込んで、全体としても比較的短時間にて金型内部のキャビティを充填することができる。
【0046】
従って、より大型の成形品を鋳造する場合には、その金型内部における溶湯の流路長はより長くなるが、金型が本発明の構成を有することによって、良好な充填による鋳造を行うことができる。
【0047】
また、より大型の成形品であって、より薄肉の壁部を有する成形品を鋳造する場合には、薄肉キャビティ部部分における溶湯の流路高さは低くなるように設定されるが、そのような場合であっても、金型が本発明の構成を有することによって、良好な充填による鋳造を行うことができる。
【0048】
【実施例】
以下に本発明の1つの実施例を説明する。鋳造の条件は次の通りである。
成形品 :28インチサイズのTVキャビネット
成形品サイズ :約700mm×約470mm×約160mm
平均肉厚 :1.4mm
合金材料 :マグシウム合金(AZ91D)
金型材料 :SKD61
【0049】
かかる大型で薄肉のTVキャビネットを良好な充填にて鋳造することができた。この薄肉で大型のTVキャビネットにおける最大流路長(L)と肉厚(t)との比(L/t)は、400以上であった。
また、従来では外装部品(筐体)を分割した部品として形成していたため、成形後に外装部品の組み立てが必要であったところが、箱底部を含めて箱状成形品を一体成形することによって、部品点数を削減することができ、従って、作業工程数を削減することができる。
【0050】
【発明の効果】
本発明によれば、金型において、1点の湯口を流路中央部に設け、薄肉キャビティ部よりも流路断面積が大きい樹枝状に枝分かれする湯道を設け、相隣る湯道の間に薄肉キャビティ部を設けることによって、全体として溶湯の充填を比較的短時間にて充填することができる。
【0051】
また、本発明によれば、成形品が底部および周囲4面を有する箱形の形状である場合には、1点の湯口を成形品の底部に対応する部分の中央部に設けることによって、1点の湯口を流路中央部に設けることをより容易に達成することができる。
【0052】
また、本発明では、樹枝状に枝分かれする湯道の湯流れ方向に垂直な断面積に関して、枝分かれする前後において湯道の断面積が実質的に変化しないように設定するので、溶湯の円滑な流れを確保することができる。
【0053】
更に、本発明では、湯道の湯流れ方向に垂直な断面を矩形形状とすることによって、溶湯の温度低下を最小とし、溶湯の充填不良を防止することができる。
【0054】
本発明に係る金型を用いて鋳造する成形品について、金型の薄肉キャビティ部に対応する部分よりも肉厚となっている湯道に対応する部分を、成形品の内側表面に隆起する形態にて形成することができ、従って、成形品の外観のデザインに影響を及ぼすことなく、上記のような構成の湯道および湯口を有する金型を用いて成形品を鋳造することができる。
【0055】
尚、本発明の金型は、300倍を超える最長流動距離L対壁部肉厚t比を達成することができるので、固液共存状態のマグネシウム系合金を用いて比較的薄肉で大型の成形品を鋳造するのに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る金型におけるコア側金型の1つの例の示す斜視図である。
【図2】本発明の金型により鋳造した1つの例における薄肉大型成形品を示す斜視図である。
【図3】本発明の金型内において、溶湯の充填が経時的に進行する様子を摸式的に示す図である。
【符号の説明】
1…湯口によって成形された部分、 2…湯道によって成形された部分、
3…製品の外装壁部となる部分、 11…湯口、
12…湯道、 13…キャビティ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a casting method in which a molten metal in a solid-liquid coexistence state is injected into a molding die to mainly mold an exterior part (housing) of a large home appliance.
[0002]
[Prior art]
Compared to injection molding using metal in the liquid state, injection molding performed using solid-liquid coexisting metal results in laminar flow with less turbulence, less temperature difference until solidification, and shrinkage. Due to the small amount, there is a feature that a molded product with good dimensional accuracy and surface accuracy can be obtained, and in recent years, it is increasingly used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The metal in the solid-liquid coexistence state has a lower degree of superheat from the solidus temperature of the metal than the molding using the metal in the liquid state. Therefore, when molding a relatively large product with a relatively long flow path through which the molten metal flows in the mold, the molten metal starts to solidify before the molten metal fills the entire area of the mold cavity. Therefore, there is a tendency that poor filling is likely to occur.
[0004]
In particular, in a mold for producing a thin molded product, the flow path height of the molten metal in the cavity (interval in the thickness direction of the molded product perpendicular to the molten metal flow direction in the cavity) is small. Therefore, the ratio of the flow rate of the molten metal flowing per unit area of the mold with which the molten metal comes into contact is smaller than that in the case of not a thin molded product. Therefore, considering the balance of thermal energy, in such a mold, the thermal energy of the supplied molten metal is easily transmitted and released to the surface of the mold, so that the molten metal is easily solidified in a relatively short time. It has become.
[0005]
Therefore, in the past, when molding using a molten metal in the coexisting state of solid and liquid, the flow rate of the molten metal contacted per unit area is increased by increasing the thickness of the molded product and thus increasing the flow path height of the cavity. To make the molten metal difficult to cool and delay solidification.
[0006]
For the above reasons, when trying to mold a relatively large molded product using a molten metal in the coexisting state of solid and liquid, it is necessary to set the product thickness relatively large. There was a limit to reducing the thickness of the molded product. The limit was about 300 when expressed by the ratio (L / t) between the maximum flow path length (L) through which the molten metal flows in the mold and the average wall thickness (t) of the molded product wall.
[0007]
Moreover, when the shape of the molded product made of a metal material is a box shape, it is difficult to integrally form all the shapes including the portion corresponding to the box bottom.
In the case of resin molding, in order to integrally mold a portion corresponding to the bottom of the box, a molding method is adopted in which one pouring gate is provided near the center of the bottom surface of the box, and the molten metal is poured radially therefrom.
[0008]
On the other hand, in the case of metal forming with a solidification time of several tens of milliseconds or less, when trying to fill by filling a flow that radiates from a single spout, the flow rate of the molten metal advances further to the end of the hot water flow passage. Since the speed decreases, the flow distance within the unit time gradually decreases as the distance from the pouring gate increases, and the molten metal solidifies before filling the end of the cavity, which may cause a filling failure.
[0009]
Therefore, when a box-shaped molded product is made using a metal in a solid-liquid coexistence state, the ratio (L / t) between the maximum flow path length (L) and the wall thickness (t) is further reduced, about 200 It was a limit.
[0010]
An object of the present invention is to solve the above-described problems and obtain a box-shaped thin large molded product by integral molding.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In one aspect, the present invention is a mold for casting in which a molten metal is poured from a single gate, and the length of the molten metal flowing through the mold is substantially equal in each direction. It provided in the central portion, and has a runner extending branches from the sprue dendritic provides casting mold and forming a cavity between the Aitonaru runner .
[0012]
In the present invention another aspect, a molded article formed by using a casting mold of the above, corresponds to a runner which is thicker than the portion corresponding mold odor Te in key Yabiti portion The portion is formed in a form that protrudes from the inner surface of the molded product.
[0013]
In the present invention, branching into a dendritic shape literally means that a tree is gradually divided into thin branches while branching from a trunk to a thick branch, from a thick branch to a relatively thin branch, and from a trunk portion toward a branch point. It means any form.
[0014]
Therefore, on the core side mold surface, the runner is branched and extended from the gate in a dendritic shape, so that the runner repeats branching toward the tip and gradually becomes a cross-sectional area (a section as a flow path through which the molten metal flows). The area is getting smaller.
In addition, in this invention, a core side metal mold | die means the metal mold | die which has the function to shape | mold the inner surface of a molded product.
[0015]
The thin-walled cavity portion (also simply referred to as a cavity portion in the present specification) is a portion that forms most of the housing wall portion of the molded product, and each runway that branches and extends in a dendritic manner. It is provided as a part which connects between adjacent things. The thin-walled cavity portion has a minimum thickness necessary for forming a casing wall portion of the molded product, and thus has a channel cross-sectional area. On the other hand, the runner is a part for preferentially flowing the molten metal over the thin-walled cavity portion, and therefore, by providing a relatively large flow passage height, the flow passage cross-sectional area is relatively larger than that of the thin-walled cavity portion. have.
[0016]
The molded product is formed in the mold as a shape corresponding to a shape in which the thin cavity portion and the runner portion are combined.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a perspective view showing a mold for integrally molding a thin large-sized molded product in one embodiment of the present invention. 11 is a sprue, 12 is a runner formed by branching from the sprue 11 as a part of the product part of the core side mold, and 13 is a cavity part that is originally set to a plate thickness that is a product part. .
[0019]
The branching of the runner 12 will be described. First, in FIG. 1, the first runner 12 a extends from the gate 11 in four directions, that is, the right front direction, the right rear direction, the left front direction, and the left rear direction. Taking the runner 12a extending in the right-hand back direction as an example, the second runner 12b branches from the first runner 12a at a portion slightly advanced in the distal direction along the first runner 12a. A third runner 12c branches off at a portion further advanced to the distal end side of the first runner 12a. Thus, the runner 12 branches in a dendritic shape on the surface of the core side mold from the gate to the tip, and the flow passage cross-sectional area of the branched portion becomes gradually smaller.
[0020]
The runners branched into dendrites are formed so as to have a length over almost the entire length of the flow path through which the melt flows in the direction of the flow of the melt in the cavity forming the molded product. Therefore, the flow path length at which the molten metal should flow in the thin cavity portion 13 formed between adjacent runners is relatively short on average even when viewed as a whole mold.
[0021]
Thus, the mold has a runner that branches into a dendritic shape having a channel cross-sectional area larger than that of the thin-walled cavity, so that the molten metal injected into the mold has a large channel cross-sectional area at the beginning. The runner flows with a low flow resistance preferentially toward the tip, and after the filling of the runner is almost completed, it flows into the thin cavity where the flow resistance is greater than that of the runner. Since the flow path length of the molten metal in the thin-walled cavity portion is relatively small, in the casting using the mold of the present invention, the molten metal filling time required as a whole can be made relatively short.
[0022]
The gate 11 is provided at the center of the flow channel, which is the central portion of the entire flow channel in the sense that the flow lengths of the molten metal flowing in each direction in the mold are substantially equal. This is because the molten metal injected into the gate flows toward the tip of the runner and the cavity portion by applying a propulsive force such as injection pressure, but the length of the flow path through which the molten metal flows depends on the flowing direction of the molten metal. If it is different, there will be a difference in the time for filling the runner and cavity part between the long part and the short part of the channel length, and even if the part with the short channel length can be filled sufficiently In the case where the flow path length is long, there is a possibility that the molten metal starts to solidify due to a decrease in the temperature of the molten metal before the end of the runner and the cavity is sufficiently filled, resulting in poor filling. Therefore, it is intended to reduce the difference between the lengths of the flow paths as much as possible.
[0023]
Since it is virtually impossible for the flow path length of the molten metal injected into the gate to be completely the same for the flow paths in all directions of the mold, for example, for the mold shown in FIG. A main runner 12 extends from the gate 11 in the right front direction, right right back direction, left side front direction, and left side back direction, so that the flow path length of the molten metal in each direction is substantially equal. Is provided.
[0024]
The fact that the melt channel lengths are substantially equal preferably means that when filling the melt under normal conditions, the runner having the longest channel length and the runner having the shortest channel length. It means that there is almost no difference in flow path length. If there is almost no difference in channel length, the runner having the longest channel length is compared with the runner having the shortest channel length, and the difference in channel length is the longest flow. It is preferably 10% or less, particularly 5% or less, of the length of the runway having a path length. Alternatively, the fact that there is almost no difference in the channel length is represented by the filling time, and the difference in filling time between the runner having the longest channel length and the runner having the shortest channel length is 10 mm. Or less, especially 5 milliseconds or less, or hot water having the longest flow path difference in filling time between the runner having the longest flow path length and the runner having the shortest flow path length. It can also be expressed that 10% or less, particularly 5% or less of the filling time on the road is preferable.
[0025]
Therefore, if the molded product has a box shape as shown in the figure, of course, even if it does not have such a box shape, on the basis of the above, A gate can be provided in the center of the flow path where the flow path length of the molten metal flowing in the mold is substantially equal in each direction. Therefore, uneven filling can be prevented.
[0026]
However, in the case where the molded product has a box shape having a bottom portion and four surrounding surfaces, one point is provided at the center of the portion corresponding to the bottom portion of the molded product in the casting mold. It is possible to more easily carry out the pouring gate at the center of the flow path. Therefore, the uneven filling can be prevented more easily.
[0027]
In one preferred embodiment, with respect to the cross-sectional area of the runner in the direction perpendicular to the hot water flow direction, the cross-sectional area of the runner immediately before branching and the sum of the cross-sectional areas of the runners immediately after branching are substantially equal. It can be set to be equal.
[0028]
Here, “substantially equal” means that the cross-sectional area of the flow path of the molten metal flowing in the mold does not change substantially before and after the branching portion. “Almost no change” means that some variation may be allowed due to the necessity of draft angle or rounding of the twill when producing the mold, but for example, the cross-sectional area is ± 10% or more, preferably Means that it does not change more than ± 5%, especially more than ± 2.5%.
[0029]
In this way, by designing the mold so that the cross-sectional area of the flow path of the molten metal flowing in the mold does not change greatly at the branching portion, the flow area of the molten metal can be smoothly changed by greatly changing the cross-sectional area of the flow path. Damage can be prevented. For example, when the cross-sectional area of the flow path suddenly decreases, the flow rate of the molten metal decreases, pressure is generated inside the molten metal injected into the runner, and the section where the cross-sectional area of the flow path becomes smaller Since a larger pressure is required to flow into the molten metal, it becomes difficult for the molten metal to flow from that part to the end, and when the cross-sectional area of the flow path suddenly increases, the molten metal becomes easier to flow, but becomes larger. In order to sufficiently fill the flow path of the cross-sectional area, the flow rate of the molten metal is insufficient, which may cause poor filling.
[0030]
Therefore, as for the cross-sectional area of the runner, when one runner branches into a plurality of runners, the cross-sectional area of one runner just before branching and the plurality of runners branched from the runner The total sum of the cross-sectional areas of the runners immediately after branching is set to be substantially equal. For example, in the example shown in FIG. 1, one runner 12a branches and branches into two runners 12b and 12c, and the cross-sectional area of the runner 12a immediately before branching is two immediately after branching. The runners 12b and 12c are set to be substantially equal to the sum of the cross-sectional areas.
[0031]
This relationship is similarly applied to the case where the runner 12c further branches on the leading end side of the runner and also to each runway extending in the other direction.
Therefore, the smooth flow of the molten metal in a metal mold | die can be ensured by setting so that the cross-sectional area of a runner may become substantially equal before and after branching.
[0032]
Moreover, in another preferable aspect, the shape in a cross section perpendicular | vertical to the hot water flow direction of a runner can be made into a rectangle thru | or a trapezoid shape. Here, the rectangular shape is a shape generally called a rectangle, and includes a square.
[0033]
The molten metal flowing in the runway is in contact with the surface of the mold facing the runway, so that a part of the thermal energy of the molten metal itself is transmitted to the mold. Go inside.
[0034]
Accordingly, in the runner having a rectangular cross section, the heat radiation area of the melt can be made relatively small with respect to the amount of heat of the melt flowing in, so that the melt can reach the end of the runner before the melt reaches. The heat energy lost can be relatively reduced, and the molten metal can be maintained at a relatively high temperature. That is, the molten metal can be filled while keeping the temperature drop as small as possible.
[0035]
FIG. 2 is a perspective view showing a box-shaped and thin large-sized molded product cast by the mold of the present invention. This molded product has an inner surface molded by the mold shown in FIG. 1, and in the relationship with FIG. 1, after being cast by the mold shown in FIG. It shows the state that it was overturned so that the inside could be seen. 1 is a portion formed corresponding to the gate, 2 is a portion formed corresponding to each runner, and 3 is a portion formed corresponding to the thin cavity portion 13 of the mold.
[0036]
When the molded product is a box-shaped molded product having a bottom portion and four surrounding surfaces, a portion 2 formed corresponding to each runner 12 and a portion 3 formed corresponding to the thin-walled cavity portion 13 include Forming the casing of the molded product.
[0037]
In the molded product shown in FIG. 2, the portion 2 formed corresponding to the runner 12 is relatively thicker than the portion 3 formed corresponding to the thin cavity portion, and the outer surface of the molded product It is formed so that it does not appear on the inner surface but appears on the inner surface. Therefore, the portion 2 formed corresponding to the runner 12 is formed so as to protrude on the inner surface of the molded product.
[0038]
In designing a mold having a runner that branches into a dendritic shape according to the present invention, the portion 2 formed corresponding to the runner 12 is formed so as to rise on the inner surface of the molded product. Thus, it is possible to prevent an increase in design restrictions that may occur if a raised portion appears on the outer surface of the molded product.
[0039]
Further, by forming the raised portion 2 formed corresponding to the runner 12 so as to rise on the inner surface of the molded product, it acts as a reinforcing rib that partially improves the structural strength in the molded product. You can also. In addition, when it is not necessary to leave all the raised parts 2 formed corresponding to the runner 12, it can be removed by processing after casting.
[0040]
FIG. 3 is a schematic view showing a state in which the molten metal is filled into the runner and the thin cavity in the mold when casting is performed using the mold of the present invention as described above.
[0041]
The thin cavity portion 13 has a relatively high flow resistance because the flow path height of the molten metal is smaller than that of the runner 12. Therefore, the molten metal flowing in from the gate 11 flows into the runner 12 having a relatively small flow resistance rather than flowing into the thin cavity 13 having a relatively large flow resistance (FIG. 3A). If the pouring of the molten metal from the gate 11 is further continued, the molten metal flows preferentially in the runner that flows more easily than the thin-walled cavity, reaches the tip of the runway, and the molten metal is not poured into the thin-walled cavity. It has not yet flowed in much (Fig. 3 (b)). When the pouring of the molten metal from the gate 11 is further continued, the molten metal flows from the runner into the portion of the thin-walled cavity portion that remains as a portion that easily flows at that time (FIG. 3C).
[0042]
The runner 12 branches and extends in a dendritic shape over the entire molded product, and the gap between adjacent runners is left as a thin-walled cavity portion 13. The flow path length through which the gas should flow is relatively short. Therefore, the molten metal fills the thin cavity portion with a relatively short flow path length after first filling the runner having a relatively large channel cross-sectional area, so that the molten metal can be injected into the mold in a relatively short time. Can be done.
[0043]
When using the mold according to the present invention as described above, it is necessary to reduce the temperature drop in a relatively short time, and when casting is performed using a magnesium-based alloy in a solid-liquid coexisting state. , Can be suitably cast.
[0044]
When casting using the mold of the present invention, the molten metal poured into the gate 11 mainly flows through the runner 12 portion where the flow resistance is relatively small, and the molten metal fills up to the tip portion of the runner 12. After that, a hot water flow pattern is formed in which it flows into the thin-walled cavity portion 13 having a relatively higher flow resistance than the runner 12.
[0045]
By forming such a molten metal flow pattern, the molten metal first flows through the runner portion having a low flow resistance inside the mold, and the temperature drop at that time is kept relatively small, and in a relatively short time. The runner is then filled, and then the flow into the thin cavity with relatively large flow resistance but short flow path length can fill the cavity inside the mold in a relatively short time as a whole. it can.
[0046]
Therefore, when casting a larger molded product, the flow path length of the molten metal inside the mold is longer, but the mold has the configuration of the present invention, so that casting with good filling is performed. Can do.
[0047]
In addition, when casting a molded product having a larger wall and a thinner wall, the flow path height of the molten metal in the thin cavity portion is set to be low. Even if it is a case, casting by favorable filling can be performed because a metal mold | die has the structure of this invention.
[0048]
【Example】
One embodiment of the present invention will be described below. The casting conditions are as follows.
Molded article: 28-inch TV cabinet molded article size: about 700 mm x about 470 mm x about 160 mm
Average wall thickness: 1.4mm
Alloy material: Magnesium alloy (AZ91D)
Mold material: SKD61
[0049]
Such a large and thin TV cabinet could be cast with good filling. The ratio (L / t) between the maximum flow path length (L) and the wall thickness (t) in this thin and large TV cabinet was 400 or more.
In addition, since the exterior parts (housing) were conventionally formed as separate parts, the assembly of the exterior parts was necessary after molding, but the parts were formed by integrally molding the box-shaped molded product including the box bottom. The number of points can be reduced, and therefore the number of work steps can be reduced.
[0050]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the mold, a single sprue is provided at the center of the flow path, the runner branching into a dendritic shape having a flow path cross-sectional area larger than the thin cavity portion is provided, and between adjacent runways By providing the thin-walled cavity portion, the entire molten metal can be filled in a relatively short time.
[0051]
Further, according to the present invention, when the molded product has a box-like shape having a bottom and four surrounding surfaces, a single gate is provided at the center of the portion corresponding to the bottom of the molded product. Providing a point gate at the center of the flow path can be achieved more easily.
[0052]
Further, in the present invention, the cross-sectional area perpendicular to the flow direction of the runner branching into a dendritic shape is set so that the cross-sectional area of the runner does not substantially change before and after branching, so that the smooth flow of the melt Can be secured.
[0053]
Furthermore, in the present invention, by making the cross section perpendicular to the hot water flow direction of the runner into a rectangular shape, the temperature drop of the molten metal can be minimized and filling failure of the molten metal can be prevented.
[0054]
In the molded product cast using the mold according to the present invention, the portion corresponding to the runner that is thicker than the portion corresponding to the thin cavity portion of the mold is raised on the inner surface of the molded product. Therefore, the molded product can be cast using the mold having the runner and the gate having the above-described configuration without affecting the design of the appearance of the molded product.
[0055]
In addition, since the metal mold | die of this invention can achieve the longest flow distance L to wall thickness t ratio exceeding 300 times, it is comparatively thin and large-sized using the magnesium-type alloy of a solid-liquid coexistence state. It can be suitably used for casting an article.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing one example of a core side mold in a mold according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a thin-walled large molded article in one example cast by the mold of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing how the filling of the molten metal progresses with time in the mold of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... a part molded by a gate, 2 ... a part molded by a runner,
3 ... the part that will be the exterior wall of the product, 11 ... the gate,
12 ... Yudo, 13 ... Cavity.

Claims (7)

金属溶湯を1点の湯口から流し込む鋳造成形用の金型であって、湯口は金型内を流れる溶湯の流路長が各方向について実質的に等しくなる流路中央部に設けられ、かつ、上記湯口から樹枝状に枝分かれして延び、先端へ向かうに従って、枝分かれを繰り返して次第に断面積が小さくなる湯道を有しており、
樹枝状に枝分かれする湯道の湯流れ方向に垂直な断面積に関して、枝分かれする直前の湯道の断面積と、枝分かれした直後の各湯道の断面積の総和とが実質的に等しくなるように設定されていること、並びに
相隣る湯道の間にキャビティ部を形成することを特徴とする鋳造金型。
A casting mold for pouring a molten metal from a single gate, the gate is provided at the center of the flow path where the flow path length of the molten metal flowing in the mold is substantially equal in each direction, and extend branched dendritic from the sprue, toward the distal end, has a runner cross-sectional area that a reduced gradually by repeating branching,
Regarding the cross-sectional area perpendicular to the hot water flow direction of the runner that branches in a dendritic manner, the cross-sectional area of the runner immediately before branching is substantially equal to the sum of the cross-sectional areas of each runner immediately after branching. A casting mold characterized in that it is set and a cavity is formed between adjacent runners.
底部および周囲4面を有する箱形の形状の成形品を成形するための鋳造金型であって、1点の湯口は成形品の底部に対応する部分の中央部に設けられていることを特徴とする請求項1記載の鋳造金型。A casting mold for molding a box-shaped molded product having a bottom portion and four surrounding surfaces, wherein one gate is provided at a central portion of a portion corresponding to the bottom portion of the molded product. The casting mold according to claim 1. 請求項1又は2記載の鋳造金型を用いて金属を成形する方法。A method for forming a metal using the casting mold according to claim 1. 金属が固液共存状態のマグネシウム系合金である請求項3記載の方法。The method according to claim 3, wherein the metal is a magnesium-based alloy in a solid-liquid coexistence state. 金属を用いて、請求項1又は2記載の金型によって成形してなる成形品。 A molded product formed by molding a metal according to claim 1 or 2 using a metal . 請求項1又は2記載の鋳造金型を用いて形成される成形品であって、成形品においてキャビティ部に対応する部分よりも厚肉なる湯道に対応する部分は、成形品の内側表面に隆起する形態にて形成されていることを特徴とする成形品。A claim 1 or molded article formed by using a two casting mold according, the portion corresponding to the runner to be thicker than the portion corresponding to the cavity portion in the molded article, the inner surface of the molded article A molded product characterized in that it is formed in a form that rises. 固液共存状態のマグネシウム系合金を用いて成形してなる請求項5又は6記載の成形品。The molded article according to claim 5 or 6, wherein the molded article is formed using a magnesium-based alloy in a solid-liquid coexistence state.
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