JP6733532B2 - ダイカスト金型 - Google Patents

Description

本発明はダイカスト金型に関する。

可動金型と固定金型とを備え、可動金型の内部に取外し可能な可動側入子とを備えるダイカスト金型がある。当該可動側入子は、固定側入子との当接する当接面の外周に向けて突出した可動側入子突出部を有する。当該ダイカスト金型を用いてダイカスト鋳造を行うと、可動側入子突出部が、可動側入子が熱膨張をすることで可動主型に拘束された際に生じる応力を受ける。

特開２０１２−０２４８３０号公報

ダイカスト金型の入子は、段差形状を有する場合が有る。上記したダイカスト金型を用いてダイカスト鋳造を行うと、入子が熱を与えられることによって、熱応力が生じる。入子における段差形状の凹角部には、応力が集中することが有った。

上記した段差形状を有する入子を備えるダイカスト金型の一具体例であるダイカスト金型９０を、図７に示す。ダイカスト金型９０は、ベース９１と、ベース９１から突き出る突出部９２とを備える。ベース９１の表面と、突出部９２の先端面とが段差形状を構成する。段差形状の凹角部は、突出部９２とベース９１とが交差してなす角部９３である。ベース９１の内部には、冷却媒体を導く冷却回路（図示略）が設けられている。ダイカスト金型９０をダイカスト鋳造に用いると、ダイカスト金型９０は、溶湯（図示略）から熱を与えられたり、冷却媒体に熱を奪われることによって冷却されたりする。これによって、ダイカスト金型９０は、部位に応じて熱膨張する。具体的には、突出部９２の先端部９２ａは、根元部９２ｂと比較して高い温度を有するため、先端部９２ａの先端変形量δ１は、根元部９２ｂ又はベース９１の根元変形量δ２と比較して大きい傾向にある。従って、角部９３は、応力が集中することが有る。

本発明は、段差形状の凹角部への応力集中を抑制するものとする。

本発明に係るダイカスト金型は、
第１の金型と、
第２の金型と、
前記第２の金型の内部に取外し可能に設けられた入子と、を備え、
前記第１の金型と前記第２の金型とが押し合わされた状態で鋳造が行われるダイカスト金型であって、
前記入子は、第１の段と、第２の段と、前記第１の段から突き出て前記第２の段につながる側壁部と、を備え、
前記入子は、分割面において分割された第１の分割入子と第２の分割入子とを備え、
前記分割面は、前記第１の段と前記側壁部とが交差する交差部から前記第１の段の実質的に平らな面に沿うように延びる第１の分割面と、前記第１の分割面と交差する第２の分割面とを備え、
前記第１の分割面と前記第２の分割面とが交差する角部は、前記第１の分割入子と前記第２の分割入子との隙間を有する。
このような構成によれば、ダイカスト鋳造によって、ダイカスト金型が熱を与えられることによって熱膨張しても、ダイカスト金型キャビティ面における第１の段と第２の段とが構成する段差形状の凹角部ではなく、ダイカスト金型の内部の第１の分割面と第２の分割面とが交差する角部に応力を集中させる。そのため、段差形状の凹角部への応力集中を抑制することができる。

本発明は、段差形状の凹角部への応力集中を抑制することができる。

実施の形態１に係るダイカスト金型の断面図である。 実施の形態１に係るダイカスト金型の要部の断面図である。 実施の形態１に係るダイカスト金型の一具体例の変形の計算結果を示す断面斜視図である。 実施の形態１に係るダイカスト金型の一具体例の変形の計算結果を示す断面図である。 実施の形態１に係るダイカスト金型の一具体例の相当応力の計算結果を示す断面斜視図である。 実施の形態１に係るダイカスト金型の一具体例の要部の相当応力の計算結果を示す断面図である。 ダイカスト金型の模式図である。 比較例の変形の計算結果を示す断面斜視図である。 比較例の変形の計算結果を示す断面図である。 比較例の相当応力の計算結果を示す断面斜視図である。 比較例の要部の相当応力の計算結果を示す断面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（実施の形態１）
図１及び図２を参照して実施の形態１に係るダイカスト金型について説明する。図１は、実施の形態１に係るダイカスト金型の断面図である。図２は、実施の形態１に係るダイカスト金型の要部の断面図である。図１及び図２では、３次元ｘｙｚ座標を規定した。また、分かり易さのため、図２では、ハッチングを省略した。

ダイカスト金型１０は、第１の金型１と、第２の金型２と、第２の入子２２とを備える。第２の入子２２は、第２の金型２に取外し可能に設けられている。ダイカスト金型１０は、例えば、ダイカストマシン（図示略）等に取り付けられる。第１の金型１と、第２の金型２とが押し合わされた状態で、当該ダイカストマシン近傍に設置された保持炉（図示略）から溶湯を供給される。当該ダイカストマシンが、プランジャチップ（図示略）等を用いて溶湯をスリーブ（図示略）等を通過させてダイカスト金型１０に射出した後、押圧して固めることによって、ダイカスト鋳造品を形成することができる。

第１の金型１と第２の金型２とのいずれか一方が、他方に接近移動（ここでは、Ｚ軸方向）、又は離間移動することができる技術的な移動手段に保持される。他方は、所定の位置に固定される。このような技術的な移動手段は、第１の金型１と第２の金型２とを、ダイカスト鋳造可能な圧力で押し合わせることができる。第１の金型１と第２の金型２とが押し合わされると、ダイカスト鋳造品と殆ど同じ形状を有するキャビティ面が形成される。

図２に示すように、第２の入子２２は、第１の段２２ａと、第２の段２２ｂと、第１の段２２ａから突き出て第２の段２２ｂにつながる側壁部２２ｃとを備える。第１の段２２ａと、第２の段２２ｂと、側壁部２２ｃとは、ダイカスト金型１０における第２の入子２２側のキャビティ面２２ｄの少なくとも一部に相当する。図２に示す第２の入子２２の一具体例は、ベースと、ベースから突出する突出部を備える。第１の段２２ａの一具体例がベースであり、第２の段２２ｂの一具体例が突出部である。交差部２２ｆは、段差形状の凹角部である。第２の入子２２は、分割面２２ｅにおいて分割されている分割入子２３、２４を備える。分割面２２ｅは、第１の分割面２２ｇと、第１の分割面２２ｇと交差する第２の分割面２２ｈとを備える。第１の分割面２２ｇは、第１の段２２ａと側壁部２２ｃとが交差する交差部２２ｆから、第１の段２２ａの実質的な平面に沿うように延びる。分割入子２３は、第２の段２２ｂと、側壁部２２ｃとを備え、分割入子２４は、第１の段２２ａを備える。

分割入子２３は、第１の分割面２２ｇと第２の分割面２２ｈとが交差する角部２３ａを備える。分割入子２４は、第１の分割面２２ｇと第２の分割面２２ｈとが交差する角部２４ａを備える。角部２３ａと角部２４ａとは、対向しており、隙間を有する。角部２３ａは、曲面形状を有する凹角であり、当該曲面形状は、所定の曲率半径Ｒ１で曲がる。角部２４ａは、４５°面取りされた凸角であり、その当該凸角の面取りの寸法数値は、所定の値Ｃ１である。曲率半径Ｒ１、及び面取りの寸法数値Ｃ１は、ダイカスト鋳造において生じる応力集中の大きさに応じて、適宜変更してよい。

ここで、ダイカスト金型１０を用いてダイカスト鋳造を行う。すると、ダイカスト鋳造により、溶湯をダイカスト金型１０に射出し、固める。そのため、ダイカスト金型１０が熱を与えられることによって熱膨張する。ダイカスト金型１０のキャビティ面２２ｄの交差部２２ｆではなく、ダイカスト金型１０の内部の第１の分割面２２ｇと第２の分割面２２ｈとが交差する角部２３ａ、２４ａに応力を集中させる。そのため、交差部２２ｆへの応力集中を抑制することができる。

さらに、角部２３ａと角部２４ａとが、第２の入子２２の内部にあり、ダイカスト金型１０における第２の入子２２側のキャビティ面２２ｄの少なくとも一部に相当しない。よって、曲率半径Ｒ１、及び面取りの寸法数値Ｃ１は、変更しても、キャビティ面２２ｄの形状に直接影響を与えることが無いので、幅の広い範囲で選択することができる。したがって、ダイカスト鋳造において生じる応力集中を、広い範囲で抑制することができる。

（計算例）
次に、図３〜図６を参照して、上記したダイカスト金型１０（図１参照）の一具体例の変形量及び相当応力の一計算例について説明する。図３は、実施の形態１に係るダイカスト金型の一具体例の変形の計算結果を示す断面斜視図である。図４は、実施の形態１に係るダイカスト金型の一具体例の変形の計算結果を示す断面図である。図５は、実施の形態１に係るダイカスト金型の一具体例の相当応力の計算結果を示す断面斜視図である。図６は、実施の形態１に係るダイカスト金型の一具体例の要部の相当応力の計算結果を示す断面図である。図３〜図６では、３次元ｘｙｚ座標を規定した。

この一計算例では、ダイカスト金型１０（図１参照）の一具体例を用いて、ダイカスト鋳造した場合の、第２の入子２２（図１参照）に相当する第２の入子１２２の各部位の変形量の計算結果を図３及び図４に示した。図３及び図４に示すように、第２の段２２ｂ（図２参照）に相当する突出部先端１２２ｂの歪み量δ１と、第１の段２２ａの位置における交差部２２ｆ（図２参照）に相当する突出部根元１２２ｆの歪み量δ２とを計算した。その結果を図４に示した。

なお、同様に、比較例について計算した。比較例は、分割入子２３、２４が一体化しているところを除いて、ダイカスト金型１０（図１参照）と同じ形状を有するダイカスト金型の一具体例である。つまり、比較例に含まれる入子は、分割面において分割されているものではない。比較例に係るダイカスト金型を用いて、ダイカスト鋳造した場合の、第２の入子２２（図１参照）に相当する入子９２２の各部位の変形量及び相当応力を計算し、計算した結果を図８〜図１１に示した。

（変形量）
図３に示すように、上記した一計算例に係るダイカスト金型の各部位の変形量［ｍｍ］は、部位に応じて、約０〜０．０５の範囲にあった。図４に示すように、先端変形量δ１は、０．０５であり、根元変形量δ２は、０．００であり、その変形差分δ１−δ２は、０．０５であった。なお、図３、４、図８、図９では、変形量は、絶対値として表示した。

図８に示すように、比較例に係るダイカスト金型の各部位の変形量［ｍｍ］は、部位に応じて、約−０．１５〜０．０５の範囲にあった。図９に示すように、先端変形量δ１は、０．０５であり、根元変形量δ２は、−０．１５であり、変形差分δ１−δ２は、０．２０であった。上記した一計算例に係る変形差分δ１−δ２は、比較例に係る変形差分δ１−δ２よりも小さく、比較例に係る変形差分δ１−δ２の１／４であった。変形差分δ１−δ２は、ダイカスト金型の応力の主要因と考えられるため、上記した一計算例に係るダイカスト金型に生じる応力集中は、比較例に係るダイカスト金型に生じる応力集中と比較して小さいと考えられる。

（相当応力）
図５に示すように、上記した一計算例に係るダイカスト金型の各部位の相当応力は、約０〜２５０ＭＰａの範囲にあった。側壁部１２２ｃと第１の段１２２ａとが交差する交差部１２２ｆが最も高かった。図６に示すように、交差部１２２ｆにおける相当応力σ１は、２５０ＭＰａであり、側壁部１２２ｃにおける交差部１２２ｆ近傍の一般面における相当応力σ２は、２４９ＭＰａであった。その差分σ１−σ２は、１ＭＰａであり、交差部１２２ｆにおける相当応力σ１と、側壁部１２２ｃにおける交差部１２２ｆ近傍の一般面における相当応力σ２とは、殆ど同じ値である。

さらに、第２の入子１２２の各部位の相当応力の計算結果を図５及び図６に示した。また、突出部根元１２２ｆにおける相当応力σ１の計算値は、２５０ＭＰａであり、突出部側壁部１２２ｃにおける相当応力σ２の計算値は、２４９ＭＰａであった。一計算例に係る差分σ１−σ２は、１ＭＰａであり、両部位における相当応力の計算値は、殆ど同じ値であった。

図１０に示すように、比較例に係るダイカスト金型の各部位の変形量は、部位に応じて、約０〜３２０ＭＰａの範囲にあった。側壁部９２２ｃと第２の段９２２ａとが交差する交差部９２２ｆが最も高かった。図１１に示すように、交差部９２２ｆにおける相当応力σ１は、３２３ＭＰａであり、側壁部９２２ｃにおける交差部９２２ｆ近傍の一般面における相当応力σ２は、２４９ＭＰａであり、その差分σ１−σ２は、７４ＭＰａであった。上記した一計算例に係る差分σ１−σ２（１ＭＰａ）は、比較例に係る差分σ１−σ２（７４ＭＰａ）よりも格段に小さかった。この一因として、上記した一計算例に係るダイカスト金型の変形差分δ１−δ２は、比較例に係るダイカスト金型の変形差分δ１−δ２と比較して小さいことが考えられる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０ ダイカスト金型 １、２ 金型
２２ 第２の入子
２２ａ 第１の段 ２２ｂ 第２の段
２２ｃ 側壁部
２２ｅ 分割面 ２２ｆ 交差部
２２ｇ 第１の分割面 ２２ｈ 第２の分割面
２３ 第１の分割入子 ２３ａ 角部
２４ 第２の分割入子 ２４ａ 角部

Claims (1)

1. 第１の金型と、
   第２の金型と、
   前記第２の金型の内部に取外し可能に設けられた入子と、を備え、
   前記第１の金型と前記第２の金型とが押し合わされた状態で鋳造が行われるダイカスト金型であって、
   前記入子は、第１の段と、第２の段と、前記第１の段から突き出て前記第２の段につながる側壁部と、を備え、
   前記入子は、分割面において分割された第１の分割入子と第２の分割入子とを備え、
   前記分割面は、前記第１の段と前記側壁部とが交差する交差部から前記第１の段の平らな面に沿うように延びる第１の分割面と、前記第１の分割面と交差する第２の分割面とを備え、
   前記第１の分割入子は、前記第１の分割面と前記第２の分割面とが交差する凹角部を有し、
   前記第２の分割入子は、前記第１の分割面と前記第２の分割面とが交差する凸角部を有し、
   前記凹角部は、所定の曲率半径で曲がる曲面形状を有し、
   前記凸角部は、面取りされており、
   前記凹角部と前記凸角部との間に隙間が形成されている、
   ダイカスト金型。