JP5576450B2 - 金型分流子 - Google Patents

Description

本発明は、ダイカスト鋳造等に用いられる金型分流子（「スプールコア」ともいう。）に関するものである。

従来、高圧鋳造を行うダイカスト金型では、固定金型と可動金型との間に形成されるキャビティ部に溶湯が高圧で充填されて鋳造が行われる。ダイカスト金型には、高圧で注入される溶湯をキャビティ部に導くための金型分流子が設けられており、この金型分流子には、溶湯が勢いよく接触する。そのため、金型分流子の表面は、非常に高温となる。ここで、ダイカスト金型では、キャビティ部に溶湯が充填された後には、このキャビティ部内に充填された溶湯を冷却して固化させるとともに、金型分流子の近傍に充填されている溶湯も冷却して固化させる必要がある。
そこで、金型分流子の内側に水等の冷却媒体を流通させて、この金型分流子の温度を低下させることで溶湯を迅速に冷却する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２，３参照）。

特開２００８−１３７０２２号公報 特開２００７−２９６５７２号公報 特開２００６−２３９７３８号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３に開示された金型分流子の内側（内部）には、水等の冷却媒体を流通させるための流路が一本しか設けられていない。そのため、上記特許文献１〜３に開示された発明では、流路の下流側（復路）において金型分流子の熱を十分に奪うことができず、金型分流子を十分に冷却することができなかった。その結果、上記特許文献１〜３に開示された発明では、スタンプ（ビスケット）内および湯口ランナー内に充填された溶湯が冷却されて完全に固まるまでの冷却時間が長くなり、鋳造のサイクルタイムが長くなってしまうといった問題点があった。

また、上記特許文献１〜３に開示された発明では、スタンプ内の溶湯と接触する金型分流子の前方壁や、湯口ランナー内に充填された溶湯と接触する金型分流子の上壁部に、肉厚方向に貫通する亀裂や割れが発生した場合、金型分流子の内側を流通する水等の冷却媒体が金型分流子の外側に漏れ出し、ダイカスト鋳造ができなくなるという問題点もあった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、冷却効率に優れ、鋳造のサイクルタイムを短縮することができる金型分流子を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る金型分流子は、先端部にて底部を有する複数本の有底穴と、これら有底穴の内部に密着するようにして収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却媒体用通路を形成する、金属からなる複数本の内筒と、を本体ブロック内に備えていることを特徴とする。

本発明に係る金型分流子によれば、その内側（内部）に、水等の冷却媒体を流通させるための流路が複数本設けられているので、流路の下流側（復路）において当該金型分流子の熱が十分に奪われて、当該金型分流子が十分に冷却されることになる。その結果、スタンプ（ビスケット）内および湯口ランナー内に充填された溶湯が冷却されて完全に固まるまでの冷却時間を短縮することができて、鋳造のサイクルタイムを短縮することができる。
また、本発明に係る金型分流子によれば、有底穴の内側（内部）には、金属からなる内筒が密着するようにして収容されているので、スタンプ内の溶湯と接触する当該金型分流子の前方壁や、湯口ランナー内に充填された溶湯と接触する当該金型分流子の上壁部に、肉厚方向に貫通する亀裂や割れが発生した場合でも、当該金型分流子の内側（内部）を流通する水等の冷却媒体が当該金型分流子の外側に漏れ出してしまうことを防止することができる。

上記金型分流子において、前記金属は、ステンレス鋼であるとさらに好適である。

このような金型分流子によれば、内筒の内表面に発生する錆や、内筒の内表面に付着するカルキやスケールが抑制されることになる。その結果、当該金型分流子の冷却効率を長期間にわたって維持することができ、当該金型分流子の信頼性を向上させることができる。

本発明に係る金型分流子によれば、前記本体ブロック内に設けられた凹所に、前記内筒の内部空間に冷却媒体を供給する冷却媒体供給パイプの基端部が取り付けられるとともに、前記冷却媒体供給パイプの先端部から流出した冷却媒体を、前記本体ブロックに設けられた一本の冷却媒体流出路および一つの冷却媒体出口に導く冷却媒体出口ブロックと、前記本体ブロックに設けられた一つの冷却媒体入口および一本の冷却媒体流入路を介して前記本体ブロック内に導かれた冷却媒体を、前記冷却媒体供給パイプに分配する冷却媒体分配部を備えた冷却媒体入口ブロックと、が収容されている。

このような金型分流子によれば、本体ブロックに設けられた一つの冷却媒体入口および一本の冷却媒体流入路を介して冷却媒体が本体ブロック内に導かれ、本体ブロックに設けられた一本の冷却媒体流出路および一つの冷却媒体出口を介して冷却媒体が本体ブロック内から排出されるようになっている。
これにより、本体ブロックに接続される冷却媒体供給配管および冷却媒体戻り配管をそれぞれ一本ずつとすることができ、当該金型分流子に接続される冷却構造の簡略化を図ることができる。

本発明に係る金型分流子によれば、前記冷却媒体分配部に軸方向に沿って設けられて前記冷却媒体供給パイプの内部空間と連通する連通穴と、前記冷却媒体分配部の上流側に位置する前記冷却媒体入口ブロックに前記軸方向に沿って設けられて前記冷却媒体分配部と連通する連通穴とは、前記軸方向において重ならないように、前記軸方向と直交する径方向にずらされて配置されている。

このような金型分流子によれば、上流側に位置して冷却媒体分配部と連通する連通穴を通過した冷却媒体の大半は、下流側に位置して冷却媒体供給パイプの内部空間と連通する連通穴の周囲に位置する壁面に衝突した後、冷却媒体供給パイプの内部空間と連通する連通穴内に流入するようになっている。
これにより、各冷却媒体供給パイプの内部空間に流入する冷却媒体の偏りをなくすことができ、当該金型分流子を均一に冷却することができる。

本発明に係る鋳造用金型は、上記いずれかの金型分流子を具備している。

本発明に係る鋳造用金型によれば、スタンプ（ビスケット）内および湯口ランナー内に充填された溶湯が冷却されて完全に固まるまでの冷却時間を短縮することができて、鋳造のサイクルタイムを短縮することができるとともに、スタンプ内の溶湯と接触する金型分流子の前方壁や、湯口ランナー内に充填された溶湯と接触する金型分流子の上壁部に、肉厚方向に貫通する亀裂や割れが発生した場合でも、金型分流子の内側（内部）を流通する水等の冷却媒体が金型分流子の外側に漏れ出してしまうことを防止することができる金型分流子を具備していることになるので、その生産性能および信頼性を向上させることができる。

本発明に係る金型分流子によれば、冷却効率に優れ、鋳造のサイクルタイムを短縮することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る金型分流子を具備したダイカスト金型の概略の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る金型分流子の正面図である。 本発明の一実施形態に係る金型分流子を一側面から見た断面図である。 本発明の一実施形態に係る金型分流子を図３のＡ−Ａ矢視線に沿って見た断面図である。 本発明の一実施形態に係る金型分流子を図３のＢ−Ｂ矢視線に沿って見た断面図である。 本発明の一実施形態に係る金型分流子を図３のＣ−Ｃ矢視線に沿って見た断面図である。 本発明の一実施形態に係る金型分流子を構成する冷却水出口（冷却媒体出口）ブロックを一側面から見た断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る金型分流子について、図１から図７を参照しながら説明する。
本実施形態に係る金型分流子は、例えば、図１に示すような高圧鋳造を行うダイカスト金型（鋳造用金型）１に適用されるものである。
また、図１中の符号２は固定金型、符号３は可動金型、符号４は固定プラテン、符号５は可動プラテン、符号６は固定金型キャビティ、符号８はキャビティ部、符号９は湯口ランナー、符号１０はスタンプ、符号１１は溶湯供給部、符号１２は溶湯供給口、符号１３はプランジャチップ、符号１４はプランジャスリーブ、符号１５は湯口スリーブカラー、符号１６は押出し板、符号１７は押出しピン、符号１８は金型分流子である。

図１に示すように、金型分流子１８は、溶湯供給部１１から供給される溶湯をキャビティ部８に案内する部材であり、可動金型３におけるキャビティ部８および湯口ランナー９の下方において、プランジャスリーブ１４の開口に対向するようにして配置されており、締め付けボルト（図示せず）を介して可動金型３に取り付けられている。また、図２から図７の少なくとも一図に示すように、金型分流子１８は、本体ブロック２１と、冷却水入口（冷却媒体入口）ブロック２２と、冷却水出口（冷却媒体出口）ブロック２３と、を備えている。

本体ブロック２１は、プランジャスリーブ１４の開口から供給される溶湯が接触する前方壁３１と、この前方壁３１に連続するようにして設けられて溶湯をキャビティ部８の側に案内する上壁部３２と、を備えている。また、本体ブロック２１の内部には、冷却水入口ブロック２２を収容する（第１の）凹所３３と、冷却水出口ブロック２３を収容する（第２の）凹所３４と、冷却水出口ブロック２３に取り付けられて前方壁３１に向かって延びる十本の冷却水供給（冷却媒体供給）パイプ２４を収容する十本の冷却穴（有底穴）３５と、本体ブロック２１の底面に形成された一つの冷却水（冷却媒体）入口３６と凹所３３内とを連通する一本の冷却水（冷却媒体）流入路３７と、本体ブロック２１の底面に形成された一つの冷却水（冷却媒体）出口３８と凹所３４内とを連通する一本の冷却水（冷却媒体）流出路３９と、が形成されている。
なお、図２中の符号４０は、図１に示す押出しピン１７と同様の押出しピン（図示せず）が挿通される穴である。

冷却水入口ブロック２２は、径方向および周方向に一定の厚みを有する円盤状の部材であり、板厚方向における中央部に冷却水（冷却媒体）供給部５１を備え、板厚方向における一端部に冷却水分配部５２を備えている。
冷却水（冷却媒体）供給部５１は、外周面６１から冷却水入口ブロック２２の径方向における中心を通って反対側に延びる四本の穴６２を備えている。また、四本の穴６２のうち三本の穴６２の開口端は、（閉塞：止水）プラグ６３によりそれぞれ閉塞（止水）されており、四本の穴６２のうち一本の穴６２の開口端は、冷却水流入路３７と連通している。
冷却水分配部５２は、外周面６１から冷却水入口ブロック２２の径方向における中心を通って反対側に延びる四本の穴６４を備えている。また、四本の穴６４の開口端は、（閉塞：止水）プラグ６５によりそれぞれ閉塞（止水）されている。

冷却水出口ブロック２３は、径方向および周方向に一定の厚みを有する円盤状の部材であり、板厚方向に貫通する十本の貫通穴６６を備えている。
貫通穴６６は、冷却水出口ブロック２３の板厚方向における一端部に位置する第１の穴７１と、冷却水出口ブロック２３の板厚方向における他端部に位置する第２の穴７２と、で形成されている。

第１の穴７１の内周面には、冷却水供給パイプ２４の基端部に設けられたイン六角ねじ７４の外周面に形成された雄ねじ部７５と螺合する雌ねじ部７６が形成されている。
イン六角ねじ７４には、六角レンチの先端部が挿入される平面視六角形の六角穴（図示せず）と、軸方向に延在して六角穴と連通する軸方向孔部（入水孔部）７３が形成されている。冷却水供給パイプ２４の基端部は、イン六角ねじ７４の軸方向孔部７３内に挿入されており、軸方向孔部７３は、冷却水供給パイプ２４の内部空間と連通している。冷却水供給パイプ２４とイン六角ねじ７４とは、ろう付けによって固定されている。

第２の穴７２は、冷却水供給パイプ２４の外径よりも大きい内径を有し、第２の穴７２には、冷却水供給パイプ２４が挿通される。
第１の穴７１の側に位置する第２の穴７２の半径方向外側に位置する外周面７７には、周方向に沿ってぐるりと一周する一本の周溝７８が設けられており、第２の穴７２と、周溝７８とは、周溝７８の底面から、冷却水出口ブロック２３の径方向における中心を通って反対側に位置する周溝７８の底面まで延びる四本の貫通穴７９を介して連通している。また、周溝７８と、冷却水出口３８とは、冷却水流出路３９を介して連通している。

ここで、穴６２と、穴６４とは、軸方向に沿って延びる九本の連通穴８１を介して連通しており、穴６４と、第１の穴７１（より詳しくは、イン六角ねじ７４の軸方向孔部（入水孔部）内）とは、軸方向に沿って延びる十本の連通穴８２を介して連通している。
なお、連通穴８１と、連通穴８２とは、軸方向において重ならないように、径方向にずらされて配置されており、これにより、連通穴８１を通過した冷却水の大半は、穴６４に一旦導かれた後、連通穴８２内に流入するようになっている。
また、連通穴８１の開口端は、（閉塞：止水）プラグ８３によりそれぞれ閉塞（止水）されている。

先端部にて底部を有する有底穴とされた冷却穴３５の内周面（内側面）にはそれぞれ、例えば、厚さ０．１ｍｍ〜０．７ｍｍ（より好ましくは、０．１ｍｍ）のステンレス（例えば、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７）製で、かつ、先端部にて底部を有する内筒（ブッシュ）９１の外周面（外側面）が密着した状態で取り付けられている。

つぎに、冷却水入口３６を介して金型分流子１８内に導かれた冷却水が、冷却水出口３８を介して金型分流子１８外に排出されるまでの冷却水の流れ（経路）を説明する。
冷却水供給配管９２の下流端が接続された冷却水入口３６を介して金型分流子１８内に導かれた冷却水は、冷却水流入路３７を通って冷却穴６２内に流入する。
冷却穴６２内に流入した冷却水は、連通穴８１を介して穴６４に導かれて、その大半は、穴６４を形成する壁面に衝突する（ぶつかる）。

穴６４内に流入した冷却水は、最寄りの連通穴８２を介して第１の穴７１、すなわち、イン六角ねじ７４の軸方向孔部（入水孔部）内に導かれる。
イン六角ねじ７４の軸方向孔部内に導かれた冷却水は、冷却水供給パイプ２４の内部空間に流入し、冷却水供給パイプ２４の先端から内筒９１の底部に衝突した後に流れの向きが反転させられて、冷却水供給パイプ２４の外周面（外側面）と、内筒９１の内周面（内側面）との間を通って冷却水出口ブロック２３の側に戻される。

冷却水出口ブロック２３の側に戻された冷却水は、冷却水供給パイプ２４の外周面（外側面）と、第２の穴７２の内周面（内側面）との間を通って、冷却水供給パイプ２４の外周面（外側面）と、第２の穴７２の内周面（内側面）との間に導かれる。
冷却水供給パイプ２４の外周面（外側面）と、第２の穴７２の内周面（内側面）との間に導かれた冷却水は、貫通穴７９を介して周溝７８に導かれた後、冷却水流出路３９に導かれる。

そして、冷却水流出路３９に導かれた冷却水は、冷却水戻り配管９３の上流端が接続された冷却水出口３８を介して金型分流子１８外に排出される。
なお、図３中の符号９４は、冷却水入口ブロック２２の板厚方向における他端部に設けられて連通穴８１の開口端と連通する凹所９５と嵌合して、凹所９５内に連通する（開口する）連通穴８１の開口端を閉塞する円盤状の部材であり、径方向および周方向に一定の厚みを有している。

本実施形態に係る金型分流子１８によれば、その内側（内部）に、冷却水を流通させるための流路が複数本（本実施形態では十本）設けられているので、流路の下流側（復路）において当該金型分流子１８の熱が十分に奪われて、当該金型分流子１８が十分に冷却されることになる。その結果、スタンプ（ビスケット）１０内および湯口ランナー９内に充填された溶湯が冷却されて完全に固まるまでの冷却時間を短縮することができて、鋳造のサイクルタイムを短縮することができる。
また、本実施形態に係る金型分流子１８によれば、冷却穴３５の内側（内部）には、金属（本実施形態ではステンレス）からなる内筒９１が密着するようにして収容されているので、スタンプ１０内の溶湯と接触する当該金型分流子１８の前方壁３１や、湯口ランナー９内に充填された溶湯と接触する当該金型分流子１８の上壁部３２に、肉厚方向に貫通する亀裂や割れが発生した場合でも、当該金型分流子１８の内側（内部）を流通する冷却水が当該金型分流子１８の外側に漏れ出してしまうことを防止することができる。

さらに、本実施形態に係る金型分流子１８によれば、内筒９１は、ステンレス製とされているので、内筒９１の内表面に発生する錆や、内筒９１の内表面に付着するカルキやスケールが抑制されることになる。その結果、当該金型分流子１８の冷却効率を長期間にわたって維持することができ、当該金型分流子１８の信頼性を向上させることができる。

さらにまた、本実施形態に係る金型分流子１８によれば、本体ブロック２１に設けられた一つの冷却水入口３６および一本の冷却水流入路３７を介して冷却水が本体ブロック２１内に導かれ、本体ブロック２１に設けられた一本の冷却水流出路３９および一つの冷却水出口３８を介して冷却水が本体ブロック２１内から排出されるようになっている。
これにより、本体ブロック２１に接続される冷却水供給配管９２および冷却水戻り配管９３をそれぞれ一本ずつとすることができ、当該金型分流子１８に接続される冷却構造の簡略化を図ることができる。

さらにまた、本実施形態に係る金型分流子１８によれば、上流側に位置して冷却水分配部５２と連通する連通穴８１を通過した冷却水の大半は、下流側に位置して冷却水供給パイプ２４の内部空間と連通する連通穴８２の周囲に位置する壁面に衝突した後、冷却水供給パイプ２４の内部空間と連通する連通穴８２内に流入するようになっている。
これにより、各冷却水供給パイプ２４の内部空間に流入する冷却水の偏りをなくすことができ、当該金型分流子１８を均一に冷却することができる。

本実施形態に係る金型分流子１８を具備したダイカスト金型１によれば、スタンプ１０内および湯口ランナー９内に充填された溶湯が冷却されて完全に固まるまでの冷却時間を短縮することができて、鋳造のサイクルタイムを短縮することができるとともに、スタンプ１０内の溶湯と接触する金型分流子１８の前方壁３１や、湯口ランナー９内に充填された溶湯と接触する金型分流子１８の上壁部３２に、肉厚方向に貫通する亀裂や割れが発生した場合でも、金型分流子１８の内側（内部）を流通する冷却水が金型分流子１８の外側に漏れ出してしまうことを防止することができる金型分流子１８を具備していることになるので、その生産性能および信頼性を向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
例えば、上述した実施形態では、冷却穴３５が十本設けられたものを一具体例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、二本以上であれば何本でもよい。

また、上述した実施形態では、内筒９１として、ステンレスから作られたものを一具体例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の金属（銅、真鍮、ダイス鋼（ＳＫＤ６１）等）から作られたものであってもよい。

さらに、上述した実施形態では、金型分流子１８をダイカスト鋳造において用いられるダイカスト金型１に適用したものを一具体例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の鋳造（例えば、重力鋳造法、低圧鋳造）において用いられる鋳造用金型にも適用することができる。

さらにまた、上述した実施形態では、冷却媒体として冷却水を一具体例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、水以外の液体または気体であってもよい。

さらにまた、上述した実施形態では、冷却水分配部５２に軸方向に沿って設けられて冷却水供給パイプ２４の内部空間と連通する連通穴８２と、冷却水分配部５２の上流側に位置する冷却水入口ブロック２２に軸方向に沿って設けられて冷却水分配部５２と連通する連通穴８１とが、軸方向において重ならないように、軸方向と直交する径方向にずらされて配置されたものを一具体例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却水分配部５２に軸方向に沿って設けられて冷却水供給パイプ２４の内部空間と連通する連通穴８２と、冷却水分配部５２の上流側に位置する冷却水入口ブロック２２に軸方向に沿って設けられて冷却水分配部５２と連通する連通穴８１とが、軸方向において重なるように、軸方向と直交する径方向において一致するようにして配置させることもできる。
これにより、冷却水分配部５２に軸方向に沿って設けられて冷却水供給パイプ２４の内部空間と連通する連通穴８２と、冷却水分配部５２の上流側に位置する冷却水入口ブロック２２に軸方向に沿って設けられて冷却水分配部５２と連通する連通穴８１とが、軸方向において重なるように、軸方向と直交する径方向において一致するようにして配置された箇所では冷却水の量が他の箇所よりも多くなり、その箇所における冷却効率を他の箇所よりも高めることができる。
また、同様の作用効果は、冷却効率を高めたい箇所の連通穴８２の孔径を、他の箇所の孔径よりも大きくすることによっても実現可能である。

１ ダイカスト金型（鋳造用金型）
１８ 金型分流子
２１ 本体ブロック
２２ 冷却水入口ブロック（冷却媒体入口ブロック）
２３ 冷却水出口ブロック（冷却媒体出口ブロック）
２４ 冷却水供給パイプ（冷却媒体供給パイプ）
３３ 凹所
３４ 凹所
３５ 冷却穴（有底穴）
３６ 冷却水入口（冷却媒体入口）
３７ 冷却水流入路（冷却媒体流入路）
３８ 冷却水出口（冷却媒体出口）
３９ 冷却水流出路（冷却媒体流出路）
５１ 冷却水供給部（冷却媒体供給部）
５２ 冷却水分配部（冷却媒体分配部）
８１ 連通穴
８２ 連通穴
９１ 内筒

Claims (3)

1. 先端部にて底部を有する複数本の有底穴と、これら有底穴の内部に密着するようにして収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却媒体用通路を形成する、金属からなる複数本の内筒と、を本体ブロック内に備えており、
   前記本体ブロック内に設けられた凹所に、前記内筒の内部空間に冷却媒体を供給する冷却媒体供給パイプの基端部が取り付けられるとともに、前記冷却媒体供給パイプの先端部から流出した冷却媒体を、前記本体ブロックに設けられた一本の冷却媒体流出路および一つの冷却媒体出口に導く冷却媒体出口ブロックと、前記本体ブロックに設けられた一つの冷却媒体入口および一本の冷却媒体流入路を介して前記本体ブロック内に導かれた冷却媒体を、前記冷却媒体供給パイプに分配する冷却媒体分配部を備えた冷却媒体入口ブロックと、が収容されており、
   前記冷却媒体分配部に軸方向に沿って設けられて複数の前記冷却媒体供給パイプの内部空間とそれぞれ連通する複数の連通穴と、前記冷却媒体分配部の上流側に位置する前記冷却媒体入口ブロックに前記軸方向に沿って設けられて前記冷却媒体分配部と連通する複数の連通穴とは、前記軸方向において重ならないように、前記軸方向と直交する径方向にずらされて配置されていることを特徴とする金型分流子。
2. 前記金属は、ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１に記載の金型分流子。
3. 請求項１または２に記載の金型分流子を具備していることを特徴とする鋳造用金型。

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