JP5763584B2

JP5763584B2 - チルベント

Info

Publication number: JP5763584B2
Application number: JP2012122144A
Authority: JP
Inventors: 巖森川
Original assignee: DIEENGINEERING CORP.
Current assignee: DIEENGINEERING CORP.
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2032-05-29
Also published as: JP2013244533A

Description

本発明は、ダイカスト金型に用いられるチルベントに関する。

ダイカスト金型を用いた鋳造において、金型のキャビティ内に空気やガスが残留していると、製品にガスホールなどの欠陥が生じて製品の品質が低下する。そこで、通常はキャビティにガス抜き孔を形成するが、キャビティ内の金属溶湯がガス抜き孔から金型外へ噴き出すこと（フラッシュ）を防ぐために、ガス抜き孔の出口にチルベントを取り付ける。チルベントとは、空気やガスおよび金属溶湯が流通する流路を有するものであって、空気やガスを外部に排気し、かつ金属溶湯を冷却して凝固させフラッシュの発生を防ぐものである。チルベントの具体例として、たとえば特許文献１に示すものがある。このチルベントは、金型のキャビティと連通する蛇行したガス抜き通路を有しており、ガス抜き通路の外周には冷却水を流す冷却パイプが設けられている。そして、素材は熱伝導率の高い銅合金からなるものである。空気やガスはガス抜き通路を経由して外部に排気され、金属溶湯はガス抜き通路を流れる間に、冷却パイプを流れる冷却水によって強制冷却されて凝固する。

特開平１０−２４９５０８号公報

しかしながら、特許文献１の発明は、素材に銅合金を用いていることから、高価であり、また寿命が短いという問題があった。さらに、小型の金型に対応するために、チルベント自体をより小型化したいという要望があった。

本発明は、上記事情を鑑みたものであり、小型で冷却性能が高く、安価に製造可能であって、かつ長寿命なチルベントを提供することを目的とする。

本発明のうち請求項１の発明は、固定部および可動部と、両者の間に形成される空間部である入口部、初期冷却部および主冷却部とを備え、前記入口部が、金型のキャビティと連通しており、前記初期冷却部が、前記可動部に形成された窪みからなり、前記入口部の下流側に位置するものであって、前記入口部と連通していて、内部に分流突起が形成されており、前記主冷却部が、前記固定部と前記可動部にそれぞれ形成された対向する凹凸部の間に形成され、前記初期冷却部の下流側に位置するものであって、溶湯の流れ方向に対する全幅で前記初期冷却部と連通しており、前記分流突起が、前記可動部から突出して前記固定部に当接するものであって、前記入口部の下流側正面に位置していて、入口部側に凹部を有しており、前記入口部から流入する溶湯が、前記分流突起に衝突して入口部側に向けて幅方向の両側に分かれて流れるものであることを特徴とする。ここで、溶湯が入口部側に向けて流れるとは、溶湯の流れる向きが、分流突起によって９０度以上曲げられることを示す。

本発明のうち請求項２の発明は、固定部および可動部と、両者の間に形成される空間部である入口部、初期冷却部および主冷却部とを備え、前記入口部が、金型のキャビティと連通しており、前記初期冷却部が、前記可動部に形成された窪みからなり、前記入口部の下流側に位置するものであって、前記入口部と連通していて、内部に分流突起と減速突起が形成されており、前記主冷却部が、前記初期冷却部の下流側に位置するものであって、前記初期冷却部と連通しており、前記分流突起が、前記可動部から突出して前記固定部に当接するものであって、前記入口部の下流側正面に位置していて、入口部側に凹部を有しており、前記減速突起が、前記可動部から突出して前記固定部に当接するものであって、前記分流突起の周囲に位置しており、前記入口部から流入する溶湯が、前記分流突起に衝突して入口部側に向けて流れ、その後、前記減速突起に衝突するものであることを特徴とする。

本発明のうち請求項１の発明によれば、初期冷却部に形成した分流突起によって溶湯を逆流させることで、溶湯を初期冷却部の全体に行き渡らせ、初期冷却部の全体を使って効率よく冷却することができる。また、溶湯が、分流突起に衝突することにより減速されるので、初期冷却部および後続の主冷却部における滞留時間が長くなり、十分に冷却することができる。さらに、初期冷却部において十分に冷却されることにより、主冷却部を小さくできるので、チルベント自体を小型化できる。また、素材には安価なダイス鋼などを用いても十分な冷却性能を確保できるので、安価に製造可能であって、かつ銅合金などを用いた場合に比べて長寿命である。

本発明のうち請求項２の発明によれば、初期冷却部に形成した分流突起によって溶湯を逆流させることで、溶湯を初期冷却部の全体に行き渡らせ、初期冷却部の全体を使って効率よく冷却することができる。また、溶湯が、分流突起に衝突することにより減速されるので、初期冷却部および後続の主冷却部における滞留時間が長くなり、十分に冷却することができる。さらに、初期冷却部において十分に冷却されることにより、主冷却部を小さくできるので、チルベント自体を小型化できる。また、素材には安価なダイス鋼などを用いても十分な冷却性能を確保できるので、安価に製造可能であって、かつ銅合金などを用いた場合に比べて長寿命である。さらに、溶湯が、分流突起に衝突した後、減速突起に衝突することでさらに減速され、滞留時間が長くなることで、より冷却性能が向上する。

本発明のチルベントの第一実施形態を示し、（ａ）は固定部の平面図、（ｂ）は可動部の平面図。第一実施形態の縦断面図。図２のＡ部の拡大図。金型を示し、（ａ）は固定金型の平面図、（ｂ）は可動金型の平面図。金型の縦断面図。第一実施形態における溶湯の流れを示す説明図。本発明のチルベントの第二実施形態を示し、（ａ）は固定部の平面図、（ｂ）は可動部の平面図。第二実施形態の縦断面図。図８のＢ部の拡大図。第二実施形態における溶湯の流れを示す説明図。

本発明のチルベントの具体的な構成について、各図面に基づいて説明する。図１〜図３に示すように、このチルベントの第一実施形態は、固定部１ａと、可動部１ｂからなり、両者は何れも略直方体形状で、ダイス鋼からなる。固定部１ａおよび可動部１ｂの一面同士を当接させて、チルベントを構成するものであり、この面を当接面１０ａ，１０ｂとする。なお、以下において、固定部１ａと可動部１ｂのそれぞれについて、手前側・奥側とは図１の手前側（当接面１０ａ，１０ｂ側）・奥側を示すものとする。

まず、固定部１ａの当接面１０ａの中央には、主冷却部４を形成する略三角波形状の凹凸部４ａが上下にわたって形成されている。また、当接面１０ａの凹凸部４ａの上側には、奥側に向けて延びる吸引流路８が形成されており、吸引流路８の奥側端に、上側から真空吸引管８１が接続されている。そして真空吸引管８１は、真空吸引装置（図示省略）に接続されている。さらに、固定部１ａの内部を通る略Ｕ字形状の冷却水流路９ａが形成されており、入口と出口は何れも固定部１ａの上面に設けられていて、冷却水の供給管９１ａおよび排水管９２ａが接続されている。

一方、可動部１ｂの当接面１０ｂの中央には、主冷却部４を形成する略三角波形状の凹凸部４ｂが上下にわたって形成されている。また、当接面１０ｂの凹凸部４ｂの下側には、可動部１ｂの下面に連通する入口部２と、入口部２と凹凸部４ｂ（主冷却部４）を接続する初期冷却部３が形成されている。入口部２は、当接面１０ｂの下端部中央に位置しており、上下に延びる溝状のものである。そして初期冷却部３は、当接面１０ｂに形成した窪み状のものであり、入口部２の上端から左右に大きく広がった形状で、下端辺は中央から左右に向けて上向きに傾斜していて、左右幅は凹凸部４ｂと同じである。また、入口部２に近い近傍領域３１は深く、その周囲の周辺領域３２は浅くなっている。さらに、当接面１０ｂの凹凸部４ｂの上側には、接続部７が形成されている。接続部７は、当接面１０ｂに形成した窪み状のものであり、上端辺は中央から左右に向けて下向きに傾斜していて、左右幅は凹凸部４ｂと同じである。また、可動部１ｂの内部を通る略Ｕ字形状の冷却水流路９ｂが形成されており、入口と出口は何れも可動部１ｂの上面に設けられていて、冷却水の供給管９１ｂおよび排水管９２ｂが接続されている。

そして、可動部１ｂの初期冷却部３の内部には、分流突起５が形成されている。分流突起５は、入口部２の直上（すなわち、流入する溶湯の下流側正面）の、近傍領域３１と周辺領域３２の境界上に位置していて、左右に延びる直線状の突起であり、その手前側面は当接面１０ｂと面一である。また、分流突起５の下側面（すなわち、入口部２側の面）には、略半円形状の凹部５１が形成されている。

このように構成された固定部１ａと可動部１ｂの当接面１０ａ，１０ｂ同士を当接させると、可動部１ｂの入口部２および初期冷却部３に対しては、固定部１ａの当接面１０ａが対向する。なお、分流突起５は固定部１ａの当接面１０ａに当接する（図３）。また、可動部１ｂの凹凸部４ｂに対しては、固定部１ａの凹凸部４ａが対向し、両凹凸部４ａ，４ｂの間に主冷却部４が形成される。主冷却部４は蛇行する流路となる（図３）。さらに、可動部１ｂの接続部７に対しては、固定部１ａの吸引流路８が対向する。こうして、下端部の入口部２から、初期冷却部３、主冷却部４および接続部７を経由して吸引流路８へと至る流路が形成される。

次に、このチルベントを取り付けた金型について説明する。金型１１は、図４および図５に示すように、固定金型１１ａと可動金型１１ｂからなる。そして、固定金型１１ａは、固定本体１３ａおよび固定中子１４ａからなり、可動金型１１ｂは、可動本体１３ｂおよび可動中子１４ｂからなるものであって、固定中子１４ａと可動中子１４ｂの間にキャビティ１２が形成される。また、固定中子１４ａおよび可動中子１４ｂの上部に、固定部１ａおよび可動部１ｂからなるチルベントが接続されている。そして、固定金型１１ａには、溶湯を流し込むためのスリーブ１５およびプランジャ１６が取り付けられている。また、可動金型１１ｂの可動中子１４ｂには、キャビティ１２の下側に、ランナ１７およびゲート１８が形成されていて、キャビティ１２とスリーブ１５とが連通している。さらに、可動中子１４ｂには、キャビティ１２の左右から上側に向けて延びるガス抜き溝１９が形成されていて、このガス抜き溝１９は、チルベントの入口部２に連通している。また、可動金型１１ｂには、金属が凝固した後、製品を金型から取り外すための押出ピン２０が、複数本設けられている。

次に、この金型において鋳造を行う際の、溶湯の流れについて説明する。鋳造の際には、スリーブ１５に溶湯を流し込んでプランジャ１６で押し込み、真空吸引管８１に接続した真空吸引装置（図示省略）で吸引する。すると、溶湯はランナ１７およびゲート１８を通ってキャビティ１２に流入し、さらにガス抜き溝１９を通ってチルベントの入口部２に流入する。そして、図６に示すように、チルベントの入口部２に流入した溶湯は、さらに初期冷却部３に流入し、入口部２の直上に位置する分流突起５に衝突する。分流突起５の下側面には略半円形状の凹部５１が形成されているので、溶湯は凹部５１に沿って流れの向きを変え、水平方向よりも下向き（左下向きおよび右下向き）に進んで初期冷却部３の全体に行き渡る。その後、溶湯は主冷却部４に流入する。初期冷却部３および主冷却部４において、溶湯は、固定部１ａおよび可動部１ｂの冷却水流路９ａ，９ｂを流れる冷却水と熱交換して冷却され、凝固する。

このように構成したチルベントによれば、分流突起５によって溶湯を初期冷却部３の全体に行き渡らせ、初期冷却部３の全体を使って効率よく冷却することができる。また、溶湯が、分流突起５に衝突することにより減速されるので、初期冷却部３および後続の主冷却部４における滞留時間が長くなり、十分に冷却することができる。さらに、初期冷却部３において十分に冷却されることにより、主冷却部４の上下長さを短くできるので、チルベント自体を小型化できる。また、こうした工夫によって冷却性能を高めたことにより、素材には安価なダイス鋼などを用いても十分な冷却性能を確保できるので、安価に製造可能であって、かつ銅合金などを用いた場合に比べて長寿命である。

続いて、本発明のチルベントの第二実施形態について、図７〜図９に基づき説明する。第二実施形態は、第一実施形態において、初期冷却部３の内部に、分流突起５に加えて減速突起６を形成したものである。よって、減速突起６以外の部分は第一実施形態と同じであるから、説明を省略する。減速突起６は、近傍領域３１に二つ、周辺領域３２に八つ形成されていて、分流突起５を取り囲むようにして左右対称に配置されている。それぞれが略円錐台形状の突起であり、その手前側面は当接面１０ｂと面一である。固定部１ａと可動部１ｂの当接面１０ａ，１０ｂ同士を当接させると、減速突起６は固定部１ａの当接面１０ａに当接する（図９）。

次に、この金型において鋳造を行う際の、チルベント内における溶湯の流れについて説明する。図１０に示すように、チルベントの入口部２に流入した溶湯は、さらに初期冷却部３に流入し、入口部２の直上に位置する分流突起５に衝突する。分流突起５の下側面には略半円形状の凹部５１が形成されているので、溶湯は凹部５１に沿って流れの向きを変え、水平方向よりも下向き（左下向きおよび右下向き）に進む。そして、溶湯は分流突起５を取り囲むようにして配置された減速突起６に衝突して、さらに減速しながら初期冷却部３の全体に行き渡る。その後、溶湯は主冷却部４に流入する。初期冷却部３および主冷却部４において、溶湯は、固定部１ａおよび可動部１ｂの冷却水流路９ａ，９ｂを流れる冷却水と熱交換して冷却され、凝固する。

このように構成したチルベントによれば、分流突起５によって溶湯を初期冷却部３の全体に行き渡らせ、初期冷却部３の全体を使って効率よく冷却することができる。また、溶湯が、分流突起５に衝突することにより減速され、その後、減速突起６に衝突することによりさらに減速されるので、初期冷却部３および後続の主冷却部４における滞留時間がさらに長くなり、より冷却性能が向上する。

本発明は、上記の実施形態に限定されない。分流突起は、初期冷却部に流入した溶湯の流れる向きを９０度以上曲げられるものであれば、位置や凹部の形状などは自由に設定できるし、複数に分割されていてもよい。また、減速突起は、溶湯をさらに減速させるものであればよく、形状は、たとえば三角錐台、四角錐台などの多角錐台形状や、円柱、三角柱、四角柱などの柱形状であってもよいし、位置や個数についても、初期冷却部の形状などに応じて自由に設定できる。さらに、チルベント自体の長さや幅および素材は、対象とする金型の大きさなどに応じて自由に設定できる。また、主冷却部の形状は、溶湯を冷却凝固させることができるものであれば、蛇行する流路以外にどのようなものであってもよい。

１ａ固定部
１ｂ可動部
２入口部
３初期冷却部
４主冷却部
５分流突起
６減速突起
１１金型
１２キャビティ
５１凹部

Claims

固定部（１ａ）および可動部（１ｂ）と、両者の間に形成される空間部である入口部（２）、初期冷却部（３）および主冷却部（４）とを備え、
前記入口部（２）が、金型（１１）のキャビティ（１２）と連通しており、
前記初期冷却部（３）が、前記可動部（１ｂ）に形成された窪みからなり、前記入口部（２）の下流側に位置するものであって、前記入口部（２）と連通していて、内部に分流突起（５）が形成されており、
前記主冷却部（４）が、前記固定部（１ａ）と前記可動部（１ｂ）にそれぞれ形成された対向する凹凸部（４ａ，４ｂ）の間に形成され、前記初期冷却部（３）の下流側に位置するものであって、溶湯の流れ方向に対する全幅で前記初期冷却部（３）と連通しており、
前記分流突起（５）が、前記可動部（１ｂ）から突出して前記固定部（１ａ）に当接するものであって、前記入口部（２）の下流側正面に位置していて、入口部（２）側に凹部（５１）を有しており、
前記入口部（２）から流入する溶湯が、前記分流突起（５）に衝突して入口部（２）側に向けて幅方向の両側に分かれて流れるものであることを特徴とするチルベント。
固定部（１ａ）および可動部（１ｂ）と、両者の間に形成される空間部である入口部（２）、初期冷却部（３）および主冷却部（４）とを備え、
前記入口部（２）が、金型（１１）のキャビティ（１２）と連通しており、
前記初期冷却部（３）が、前記可動部（１ｂ）に形成された窪みからなり、前記入口部（２）の下流側に位置するものであって、前記入口部（２）と連通していて、内部に分流突起（５）と減速突起（６）が形成されており、
前記主冷却部（４）が、前記初期冷却部（３）の下流側に位置するものであって、前記初期冷却部（３）と連通しており、
前記分流突起（５）が、前記可動部（１ｂ）から突出して前記固定部（１ａ）に当接するものであって、前記入口部（２）の下流側正面に位置していて、入口部（２）側に凹部（５１）を有しており、
前記減速突起（６）が、前記可動部（１ｂ）から突出して前記固定部（１ａ）に当接するものであって、前記分流突起（５）の周囲に位置しており、
前記入口部（２）から流入する溶湯が、前記分流突起（５）に衝突して入口部（２）側に向けて流れ、その後、前記減速突起（６）に衝突するものであることを特徴とするチルベント。