JP5268965B2 - Mold cooling structure and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷媒によって金型を冷却する金型冷却構造に関する。 The present invention relates to a mold cooling structure for cooling a mold with a refrigerant.
鋳造用金型の中には、金型表面温度を均一にするために、金型の背面からキャビティ面近傍まで延びる冷却穴を形成し、この冷却穴に冷媒(例えば、水)を供給する冷却構造を採用したものがある。 In the casting mold, in order to make the mold surface temperature uniform, a cooling hole extending from the back of the mold to the vicinity of the cavity surface is formed, and cooling (for example, water) is supplied to the cooling hole. Some have adopted a structure.
かかる冷却構成では、冷却穴の底部近傍の金型肉厚を薄くして冷却能力を高めているため、当該部位から金型にクラックが入りやすくなっている。金型にクラックが入ると、クラックを通じて冷媒がキャビティ内に入り込んで蒸発し、製品欠陥(ガス欠陥)の原因となりうる。 In such a cooling configuration, since the mold thickness near the bottom of the cooling hole is reduced to increase the cooling capacity, cracks are likely to enter the mold from the portion. When a crack enters the mold, the refrigerant enters the cavity through the crack and evaporates, which may cause a product defect (gas defect).
そこで、特許文献1に開示される金型冷却構造では、冷却穴に金属製の内筒体を圧入し、この内筒体の内部に冷媒を供給することで、金型にクラックが入った場合であっても冷媒がキャビティ内に入り込まないようにしている。
Therefore, in the mold cooling structure disclosed in
しかしながら、特許文献1に記載の冷却構造においては、内筒体の外表面と冷却穴の内表面とを密着させるのが難しく、両表面の間に密着しない部位が生じると、当該部位を中心として冷却が十分に行われなくなり、金型表面温度の局所的な上昇を招く。
However, in the cooling structure described in
本発明は、このような技術的課題を鑑みてなされたもので、金型の冷却穴周辺の冷却が一様に行われるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such technical problems, and it is an object of the present invention to uniformly cool the periphery of a cooling hole of a mold.
本発明のある態様によれば、金型冷却構造であって、金型に形成される冷却穴内に配置される内筒体と、前記内筒体の先端部の外表面と前記冷却穴の内表面の間に形成される隙間全体に一様に配置され、かつ、前記両表面に接触する複数の伝熱粒体と、前記内筒体に連結され、前記内筒体内に冷媒を供給する継手部材と、を備えたことを特徴とする金型冷却構造が提供される。 According to an aspect of the present invention, there is provided a mold cooling structure, an inner cylinder disposed in a cooling hole formed in the mold, an outer surface of a tip portion of the inner cylinder, and an inner part of the cooling hole A plurality of heat transfer particles that are uniformly disposed in the entire gap formed between the surfaces and are in contact with the two surfaces, and a joint that is connected to the inner cylinder and supplies the refrigerant into the inner cylinder. And a mold cooling structure including the member.
また、本発明の別の態様によれば、金型冷却構造の製造方法であって、内筒体の先端部の外表面全体に複数の伝熱粒体を一様に付着させる工程と、前記複数の伝熱粒体が付着した前記内筒体を金型に形成される冷却穴に挿入し、前記冷却穴内に前記内筒体を配置する工程と、前記内筒体内に冷媒を供給する継手部材を前記内筒体に連結する工程と、を含むことを特徴とする金型冷却構造の製造方法が提供される。 Further, according to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a mold cooling structure, wherein a plurality of heat transfer particles are uniformly attached to the entire outer surface of the tip of the inner cylinder, A step of inserting the inner cylinder body to which a plurality of heat transfer particles are attached into a cooling hole formed in a mold and disposing the inner cylinder body in the cooling hole, and a joint for supplying a refrigerant into the inner cylinder body And a step of connecting a member to the inner cylinder. A method for manufacturing a mold cooling structure is provided.
上記態様によれば、内筒体の先端部の外表面と冷却穴の内表面の間に形成される隙間全体に、複数の伝熱粒体が一様に配置される。これにより、金型から内筒体、さらには内筒体内を流れる冷媒への熱の移動が一様に行われ、金型の温度が局所的に上昇するのを防止することができる。 According to the above aspect, the plurality of heat transfer granules are uniformly arranged in the entire gap formed between the outer surface of the tip portion of the inner cylinder and the inner surface of the cooling hole. Accordingly, the heat is uniformly transferred from the mold to the inner cylinder, and further to the refrigerant flowing through the inner cylinder, and the temperature of the mold can be prevented from rising locally.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の実施形態に係る金型冷却構造1を示しており、金型2は、例えば、アルミダイカストで用いられるダイカスト金型である。
FIG. 1 shows a
金型冷却構造1は、金型2に形成される冷却穴3と、冷却穴3内に配置される内筒体4と、内筒体4に連結されて内筒体4内に冷媒を連続的に供給する継手部材5とを備える。この例では、冷媒として水が用いられるが、オイルを冷媒として用いることも可能である。
The
各構成について説明すると、冷却穴3は、金型2の背面からキャビティ面(金型2によって画成されるキャビティに露出する表面)に向けて、キャビティ面近傍まで延びる穴である。冷却穴3の底部は半球形になっており、開放端側は他の部位よりも形が大きな拡径部31となっている。
Explaining each configuration, the cooling hole 3 is a hole extending from the back surface of the mold 2 toward the cavity surface (surface exposed to the cavity defined by the mold 2) to the vicinity of the cavity surface. The bottom of the cooling hole 3 has a hemispherical shape, and the open end side is a diameter-expanded
内筒体4は、先端が半球殻形の先端部41、先端部41に接続し先端部41と同一の内径及び先端部41よりも大きな外径を有する胴部42、胴部42に接続し胴部42よりも大きな外径を有する基部43を有する。先端部41と胴部42の間には、それらの外径の違いから段部44(図5)が周方向に形成され、これによって、内筒体4の先端部41の外表面と冷却穴3の内表面の間に段部44の高さに対応した隙間6が形成される。内筒体4の基部43の外径は冷却穴3の拡径部31の内径と略等しく、また、内筒体4の内表面には、継手部材5の連結部54が螺合される雌ねじ部が形成される。内筒体4の材質としては、熱伝達性、防錆性に優れた金属、例えば、ステンレス、銅合金が用いられる。
The
内筒体4の先端部41の外表面と冷却穴3の内表面の間に形成される隙間6には、複数の伝熱粒体としての金属ボール8が全体にわたって一様に配置される。「一様」とは、隙間6における金属ボール8の分布が隙間6全体としてみて偏りがないという意味であり、金属ボール8が等間隔で配置されることや、隙間なく配置されることを要求するものではない。金属ボール8は径が隙間6と同等又は隙間6よりも若干小さい球形であるが、先端部41の外表面及び冷却穴3の内表面の法線方向に若干塑性変形した状態で隙間6に配置され(図7)、これにより金属ボール8と両表面は面接触する。
In the
塑性変形前の金属ボール8の直径は、例えば1mmであり、塑性変形による潰し代は0.1〜0.2mm程度である。金属ボール8の材質としては、熱伝達性に優れ、塑性変形しやすい金属、例えば、銅が用いられる。
The diameter of the
また、各金属ボール8の間に形成される微小隙間には、金型2と内筒体の間での熱伝達性を向上させるために、サーモグリス9が封入されている(図7参照)。サーモグリス9は熱伝達グリスとも呼ばれ、銅、アルミ等の金属粉末を混合したグリスである。
Moreover, in order to improve heat transferability between the mold 2 and the inner cylindrical body,
継手部材5は、継手本体51から延びる入口コネクタ52及び出口コネクタ53、継手本体51下側から下方に延び、かつ、外周に雄ねじ部が形成される連結部54、連結部54下面から内筒体4内部に向けて延びる通水管55、連結部54下面に開口する排出口56を備える。入口コネクタ52と通水管55、出口コネクタ53と排出口56はそれぞれ継手本体51内に形成される流路(不図示)により接続されている。
The
入口コネクタ52から継手本体51内に流入する水は、継手本体51内の流路、通水管55を通って内筒体4内に供給され、内筒体4、金属ボール8及びサーモグリス9を介して金型2の熱を吸収する。金型2の冷却に供され温度が上昇した水は、内筒体4と通水管55の間に形成される流路、排出口56、継手本体51内の流路を通って、出口コネクタ53から外部へと排出される。
The water flowing into the
次に、上記金型冷却構造1の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
上記金型冷却構造1は図2に示されるS1〜S6の工程を経て製造される。以下、各工程について説明する。
The
S1では、作業者は、内筒体4を用意する。図3(a)は用意される内筒体4を示している。
In S <b> 1, the worker prepares the
S2では、作業者は、内筒体4の先端部41をサーモグリスで満たした容器内に先端部41を浸し、先端部41の外表面全体にサーモグリス9を塗布する。図3(b)は、先端部41にサーモグリス9を塗布した状態の内筒体4を示している。
In S <b> 2, the operator immerses the
S3では、作業者は、内筒体4の先端部41を多数の金属ボール8で満たした容器内に挿入し、サーモグリス9の粘性を利用して先端部41の外表面全体に金属ボール8を一様に付着させる。図3(c)は、先端部41に金属ボール8を付着させた状態の内筒体4を示している。
In S <b> 3, the operator inserts the
S4では、作業者は、先端部41に金属ボール8を付着させた内筒体4を、金型2の冷却穴3に挿入する(図4)。挿入時、金属ボール8が冷却穴3の内壁と接触すると、金属ボール8には挿入方向と逆向きの摩擦力が作用するが、内筒体4の外表面に形成される段部44(図5)により基部43側への金属ボール8の移動が制限されるため、金属ボール8は内筒体4と共に冷却穴3の底部へと送り込まれる。これにより、内筒体4の先端部41の外表面と冷却穴3の内表面の間に形成される隙間6には、全体にわたって金属ボール8が一様に偏りなく配置される。
In S4, the operator inserts the inner
S5では、作業者は、内筒体4の開口から治具10を挿入し、治具10をハンマーで打ち込むことで、内筒体4を冷却穴3に軽圧入する(図6)。治具10は、内筒体4の内径よりも若干径が大きな球体10aを先端に有しており、これが内筒体4内に押し込まれることで、内筒体4の径が拡大されるとともに内筒体4全体が冷却穴3の底部に向けて押し込まれる。
In S5, the operator inserts the
これにより、内筒体4の先端部41では、先端部41の外表面と冷却穴3の内表面の間に形成される隙間6が狭くなり、この隙間6に配置されていた金属ボール8は両表面の法線方向に塑性変形して潰れ、両表面と面接触する。そして、金属ボール8と共に先端部41の外表面に付着していたサーモグリス9は、金属ボール8の間に形成される微小隙間に封入される(図7)。金属ボール8が隙間6全体に一様に配置されていることから、それらの間に封入されるサーモグリス9も隙間6全体に一様に配置される。また、内筒体4の胴部42では、胴部42の外表面と冷却穴3の内表面との間の隙間がほぼなくなり、内筒体4が冷却穴3内に安定的に配置、保持される。
Thereby, in the front-end | tip
S6では、作業者は、内筒体4の基部43に継手部材5の連結部54を螺合させ、これによって図1に示される金型冷却構造1を得る。
In S <b> 6, the worker screws the connecting
なお、この例では全ての工程を作業者が行っているが、一部又は全部の工程を機械により行うことも可能である。 In this example, the operator performs all the steps, but some or all of the steps can be performed by a machine.
次に、上記金型冷却構造1を採用したことによる作用効果について説明する。
Next, the effect by having employ | adopted the said
上記金型冷却構造1によれば、内筒体4の先端部41の外表面と冷却穴3の内表面の間に形成される隙間6全体に、複数の伝熱粒体としての金属ボール8が一様に配置される。これにより、金型2から内筒体4、さらには内筒体4内を流れる水への熱の移動が金属ボール8を介して一様に行われ、金型2の温度が局所的に上昇するのを防止することができる(請求項1、6に対応する効果)。
According to the
金型2のメンテナンス、例えば、クラックの補修のために内筒体4を取り外す必要がある場合であっても、内筒体4は冷却穴3に挿入(上記実施形態では軽圧入)されているだけなので、内筒体4を引っ張るだけで容易に取り外すことができる。
Even when the
また、金属ボール8は、内筒体4の先端部41の外表面及び冷却穴3の内表面と面接触するので、金型2と金属ボール8の間の熱伝達、金属ボール8と内筒体4の間の熱伝達が良好に行われ、金型2と内筒体4の間で優れた熱伝達性を実現することができる(請求項2に対応する効果)。
Further, since the
また、金属ボール8の間に形成される微小な隙間にサーモグリス9が封入される。これにより、金属ボール8が接触しない部位においてもサーモグリス9を介して熱伝達が行われるので、熱伝達性をより一層高めることができる(請求項3、4に対応する効果)。なお、封入される流体としてはサーモグリス9が好適であるが、これに限らず、少なくとも空気よりも熱伝達率の高い流体であればよい。
Further,
また、内筒体4の外表面には金属ボール8の基部43側への移動を規制する段部44が形成される。これにより、内筒体4を冷却穴3に挿入する際の金属ボール8の偏りや脱落を防止し、内筒体4の先端部41の外表面と冷却穴3の内表面の間に形成される隙間6全体に金属ボール8を一様に配置することができる(請求項5に対応する効果)。
Further, a
また、上記金型冷却構造1の製造は、内筒体4の先端部41に金属ボール8を一様に付着させ、これを冷却穴3に挿入することで行われる。これにより、上記金型冷却構造1を容易に製造することが可能である(請求項6に対応する効果)。
The
また、金属ボール8を付着させた内筒体4を挿入し内筒体4の先端部41の外表面と冷却穴3の内表面の間に形成される隙間6を縮小して金属ボール8を塑性変形させる。これにより、金属ボール8と内筒体4の先端部41の外表面、冷却穴3の内表面との面接触を容易に実現することができる(請求項7に対応する効果)。
Also, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment is merely one example of application of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.
例えば、本発明は、アルミダイカストに用いられる金型に限らず、冷却を要する金型全般に適用可能である。 For example, the present invention is not limited to a mold used for aluminum die casting, but can be applied to all molds that require cooling.
また、内筒体4の先端部41の外表面と冷却穴3の内表面の間に形成される隙間6に配置される伝熱粒体として金属ボール8を用いたが、伝熱粒体の形状は球形に限らず、凸レンズ形、まゆ形、半球形等であってもよい。
Moreover, although the
また、内筒体4の先端部41に金属ボール8を付着させる方法として、サーモグリス9の粘性を利用する方法を説明したが、接着剤、磁石等で付着させてもよい。
In addition, as a method of attaching the
1 金型冷却構造
2 金型
3 冷却穴
4 内筒体
41 先端部
43 基部
44 段部
5 継手部材
6 隙間
8 金属ボール(伝熱粒体)
9 サーモグリス
DESCRIPTION OF
9 Thermo grease
Claims (7)
金型に形成される冷却穴内に配置される内筒体と、
前記内筒体の先端部の外表面と前記冷却穴の内表面の間に形成される隙間全体に一様に配置され、かつ、前記両表面に接触する複数の伝熱粒体と、
前記内筒体に連結され、前記内筒体内に冷媒を供給する継手部材と、
を備えたことを特徴とする金型冷却構造。 Mold cooling structure,
An inner cylinder disposed in a cooling hole formed in the mold,
A plurality of heat transfer particles that are uniformly disposed in the entire gap formed between the outer surface of the tip of the inner cylinder and the inner surface of the cooling hole, and that are in contact with both surfaces;
A joint member connected to the inner cylinder and supplying a refrigerant into the inner cylinder;
A mold cooling structure characterized by comprising:
前記複数の伝熱粒体が前記両表面と面接触する、
ことを特徴とする金型冷却構造。 The mold cooling structure according to claim 1,
The plurality of heat transfer particles are in surface contact with both surfaces;
A mold cooling structure characterized by that.
前記複数の伝熱粒体の間に形成される隙間に空気よりも熱伝達率の高い流体が封入されている、
ことを特徴とする金型冷却構造。 The mold cooling structure according to claim 1 or 2,
A fluid having a higher heat transfer coefficient than air is enclosed in a gap formed between the plurality of heat transfer granules,
A mold cooling structure characterized by that.
前記流体がサーモグリスである、
ことを特徴とする金型冷却構造。 The mold cooling structure according to claim 3,
The fluid is a thermoglyce;
A mold cooling structure characterized by that.
前記複数の伝熱粒体の前記内筒体の基部側への移動を規制する段部が前記内筒体の外表面に形成されている、
ことを特徴とする金型冷却構造。 The mold cooling structure according to any one of claims 1 to 4,
A step portion for restricting movement of the plurality of heat transfer particles to the base side of the inner cylinder is formed on the outer surface of the inner cylinder.
A mold cooling structure characterized by that.
内筒体の先端部の外表面全体に複数の伝熱粒体を一様に付着させる工程と、
前記複数の伝熱粒体が付着した前記内筒体を金型に形成される冷却穴に挿入し、前記冷却穴内に前記内筒体を配置する工程と、
前記内筒体内に冷媒を供給する継手部材を前記内筒体に連結する工程と、
を含むことを特徴とする金型冷却構造の製造方法。 A method of manufacturing a mold cooling structure,
A step of uniformly attaching a plurality of heat transfer particles to the entire outer surface of the tip of the inner cylinder,
Inserting the inner cylinder to which the plurality of heat transfer particles are attached into a cooling hole formed in a mold, and disposing the inner cylinder in the cooling hole;
Connecting a joint member for supplying a refrigerant into the inner cylinder to the inner cylinder;
The manufacturing method of the metal mold | die cooling structure characterized by including this.
前記内筒体を塑性変形させて前記内筒体の前記先端部の外表面と前記冷却穴の内表面の間に形成される隙間を縮小し、これによって前記複数の伝熱粒体を塑性変形させる工程、
を含むことを特徴とする金型冷却構造の製造方法。 It is a manufacturing method of the metallic mold cooling structure according to claim 6,
The inner cylinder is plastically deformed to reduce the gap formed between the outer surface of the tip of the inner cylinder and the inner surface of the cooling hole, thereby plastically deforming the plurality of heat transfer granules. The process of
The manufacturing method of the metal mold | die cooling structure characterized by including this.
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