JPH0157990B2

JPH0157990B2 -

Info

Publication number: JPH0157990B2
Application number: JP24286083A
Authority: JP
Inventors: Isao Fujita; Masaki Sakakibara
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1983-12-22
Filing date: 1983-12-22
Publication date: 1989-12-08
Also published as: JPS60133966A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、プラスチツク成形やアルミ鋳造に用
いられる金型に冷却または加熱用の水、油等を導
入するための管路の形成方法に関し、一層詳細に
は、予め鋳型内に管路を配設しこの鋳型に鋳鋼ま
たは鋳鉄の溶湯を注入してこの鋳鋼または鋳鉄と
管路表面とを溶融することにより前記金型内に冷
却乃至加熱用の水あるいは油を流通させるための
管路を形成する方法に関する。

プラスチツク成形やアルミ鋳造に用いられる金
型に冷却または加熱用の水・油を流通させるため
に管路をその内部に設ける必要がある。例えば、
凸状金型のキヤビテイ面は凸形状を有している。
従つて、このような管路を機械加工によつて形成
する場合には金型の取付面からキヤビテイ面に向
けて主管路から分岐する副管路を設け、キヤビテ
イに可及的に近接して冷却水を導入し、効果的な
冷却を図るように工夫している。このため、金型
によつては副管路にセパレータを挿入しこれを盲
栓で保持して主管路を流通する流体をこの副管路
に導入する構造を採用している。

第１図は、このような従来の方法により管路を
形成した金型の断面斜視図であり、また、第２図
は、第１図の断面の一部拡大図である。

そこで、このような構造では、先ず、金型１０
の取付面１２と平行に主管路１４が機械加工され
る。次に、取付面１２の反対側に突出部１５を設
けてなるキヤビテイ面１６に向かつて取付面１２
から主管路１４と交差する複数個の副管路１８が
機械加工される。さらに、第２図に詳しく示され
ているように、この副管路１８にセパレータ２２
を挿入し盲栓２０で保持し且つこの盲栓２０は副
管路１８の開口部を閉鎖する。この場合、セパレ
ータ２２の先端部中央に切欠き等を設けておき、
冷却乃至加熱用の流体が第２図に矢印で示されて
いるように主管路１４から副管路１８に至り、セ
パレータ２２に沿つて金型キヤビテイ面に可及的
に近づきこれを冷却若しくは加熱し外部へ導出さ
れるという作用を営ませる。

しかし、このような構造では流体の流通が前記
の通りセパレータ２２に沿つて行われるために流
体抵抗が増大し、必ずしも冷却又は加熱が円滑に
行われるものではなく、従つて、その効果は現在
まで満足できるものではなかつた。また、管路を
成形するための機械加工やセパレータの取付に手
間がかかり、このため、金型の製造コストも嵩む
欠点が存在している。

そこで、金型を鋳鋼または鋳鉄で製造すること
とし、予め成形された金属管を鋳型内に配設して
この鋳型内に鋳鋼または鋳鉄の溶湯を注入し、金
型内にこの金属管により流体管路を形成する方法
も試みられている。然しながら、金型作成の際に
熱容量の小さな金属管に高温の溶湯が大量に接触
するためこの金属管が溶損し、管路が変形したり
潰れたりするという問題があつた。また、熱変形
のために金属管が所定位置からずれてしまうこと
も屡々指摘されてきた難点である。

予め成形された金属管を鋳込むことにより金型
内に管路を形成する方法に関連して、これらの問
題を解決する方法として次のものが提案さてい
る。すなわち、 (1) チタン、モリブデン等の高融点金属材からな
る金属管を用いる。

(2) 金属管の表面にクロム、ニツケル等の金属を
メツキする。

(3) 金属管の表面にアルミナ等の耐熱性酸化物を
溶射や塗布する。

等の方法である。然しながら、金型のキヤビテイ
面は一般に三次元的に複雑な形状を有しており、
このため、これを効果的に冷却乃至加熱する管路
を形成しようとすると前記の金属管の形状、寸法
も多種多様となる。従つて、上記のような特殊な
金属管を夫々の場合に合わせて製造するためには
多大の労力および時間がかかる上、コストも嵩む
ことになる。また、これらの金属管と金型母材は
単に密着するのみで互いに溶着しているわけでは
ないので冷却・加熱効果も些程になく、しかも金
属管外面近傍の母材にクラツクが生じる等の問題
も無視できない。従つて、通常の鋼管を用いて金
型内に管路を形成し、しかも金型用の溶湯を注入
する際溶損等を生じない方法が望ましい。

そこで、本発明者等は、鋭意研究並びに試作を
重ねた結果、溶湯の質量と埋込まれる金属管の質
量との相関関係に着目し、溶湯と金属管とが所定
範囲の質量比にあれば金型作成のために溶湯を注
入する際、金属管の表面部分の一部が溶融して前
記溶湯と結合状態を呈し、金属管の内面部分は、
溶湯による加熱に何ら影響を受けることなく流体
通路を画成していることを突き止め、その質量比
の範囲内で金型に管体を配設すれば、金型への流
体管路が簡単且つ確実に形成できることが判つ
た。

従つて、本発明の目的は、上述の従来の方法の
不都合をすべて解消し、通常の管体を用いて金型
のキヤビテイ面を効率的に冷却乃至加熱できる管
路を形成する容易且つ安価な金型内管路形成方法
を提供することである。

この目的を達成するため、本発明は、予め成形
された管体を鋳型内の所定位置に配設しこの鋳型
内に溶湯を注入して金型を製造し、この金型の所
定位置に前記管体により管路を形成する方法であ
つて、注入される前記溶湯の量を前記管体と前記
金型の重量比により決定して前記管体の一部を金
型母材に対して溶融することを特徴とする。

次に、本発明について好適な実施例を挙げ、添
付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第３乃至第５図は、本発明方法を実施する際の
金型質量と金属管質量との相関関係を示してい
る。

先ず、第３図は、鋳型内に配設された鋼管と鋳
型に注入された溶湯の温度変化を示したものであ
る。実線は、鋳鋼材（SC46）の溶湯の温度変化
を示している。溶湯は1580℃程度で鋳型内に注入
され、この注湯時間中は略1580℃に保持されてい
る。その後、溶湯は溶融点1480℃をやや上回る温
度を数分間保持した後、徐々に冷却され溶融点以
下の温度に冷却されると共に凝固する。なお、こ
の際、注湯された溶湯の量は、完成金型寸法600
mm×200mm×300mmに対応する量であつた。

一方、破線および一点鎖線は、夫々薄肉（肉厚
４mm）および厚肉（肉厚15mm）の鋼管内面の注湯
開始後の温度変化を示している。破線で示す薄肉
鋼管の場合にはその熱容量が溶湯の熱容量に比し
小さいので温度は急速に上昇し、約数十秒程度で
溶解点を超えた温度に保持されている溶湯と同一
温度になり、この結果、薄肉鋼管には溶損が生じ
る。

ところが、一点鎖線で示す厚肉鋼管の場合には
その厚さのために熱容量が大きいのでその温度は
緩慢にしか上昇せず、溶湯の温度と一致する迄に
数分程度が経過する。従つて、厚肉鋼管の内面温
度が溶湯温度と一致した時点では溶湯温度は既に
溶解点をかなり下回つており厚肉鋼管には溶損は
生じない。

このように金型の重量に合わせて使用する鋼管
の肉厚を適切に選択し、鋼管と金型の重量比を適
当な範囲内に設定すれば通常の鋼管を使用しても
鋼管の溶損や変形は生じない。

次に、この点をさらに詳しく究明するために行
つた実験について説明する。

第４図および第５図は、夫々鋳鋼・鋳鉄の金型
および鋼管の重量を種々の値に変化させた場合に
形成される管路の状態を調べた実験結果を示して
いる。○印は、鋼管と母材とが良好に溶着され管
路の変形等が生じなかつた場合を示す。また、△
印は、密着はするものの溶着が行われず鋼管外周
近傍の母材にクラツク等が生じた場合を示す。一
方、×印は、鋼管に溶損が生じ管路の変形等が生
じた場合を示している。

第４図において、金型母材として鋳鋼を用いる
場合について見ると、鋼管と金型の重量比が１／
10より大きい範囲では鋼管と母材は密着するのみ
で溶着しない。すなわち、溶湯量に比し鋼管の重
量が大きいため鋼管内面のみならず外面の温度も
十分上昇しない。従つて、鋼管と母材とは溶着さ
れず、鋼管近傍の母材にはクラツクが生じたりす
る。逆に前記重量比が１／22未満の場合には鋼管
の重量が比較的小さいため鋼管内面まで高温とな
る。この結果、鋼管に溶損または変形が生じる。
ところが、前記重量比が１／22と１／10の間に有
る場合には鋼管外面は十分高温となり鋼管と母材
は完全に溶着するが、鋼管内面温度は溶損を生じ
る程には上昇しない。

金型母材として鋳鉄を用いる場合につき第５図
に示す。鋳鋼を母材として用いる場合と同様に形
成された管路の状態は、鋼管と金型の重量比によ
り決まることが分かる。この場合の好適な重量比
は１／50乃至１／20であり、鋼管と金型の重量比
がこの範囲内にある時には鋼管外面と母材は完全
に溶着し、しかも溶損は生じない。

これらの実験等から、予め成形した鋼管を鋳型
内の所定位置に配設し、この鋳型に鋳鋼または鋳
鉄からなる溶湯を注湯して金型内に管路を形成す
る方法において、鋼管と鋳鋼または鋳鉄母材の重
量比を夫々１／22〜１／10、１／50〜１／20の範
囲内に設定すれば鋼管は溶損を生じることなく母
材と完全に溶着され、上述の従来の方法の不都合
をすべて解消した金型内の管路形成方法が得られ
る。

第６および第７図は、本発明に係る方法により
製造された金型の具体例を示したものである。

図において、参照符号３０は金型を示し、キヤ
ビテイ面３２は、単純な直方体状突出部３４を同
じく直方体状の金型基部３６に突設してなるもの
であり、この突出部３４の下方にはこれに対応し
て曲げ成形された鋼管３８が配設されている。一
方、キヤビテイ面３２が平坦な部分の下には直線
状の鋼管４０が配設されている。さらに金型基部
３６の取付面４２側には突出部３４に対応して凹
部、すなわち、肉抜き４４が設けられている。

金型３０の寸法を具体的に示すと、基部３６は
幅500mm、長さ500mm、高さ150mmであり、突出部
３４は幅300mm、長さ450mm、高さ100mmである。
一方、鋼管３８，４０は外径40mm、内径20mm、肉
厚10mmであり、各中心間の間隔が90mm、キヤビテ
イ面３２から鋼管３８，４０内面までの距離が略
60mmとなるように形成されている。また、金型重
量は440Kgとなつており、金型母材には低マンガ
ン鋼（SCMn−２）の1570℃の溶湯を用いた。一
方、鋼管３８，４０の材料は、例えば、S20Cで
ある。この結果、第１１図の写真に示す通り、左
側の金型母材の金属組織と右側の鋼管の金属組織
との間に溶融結晶状態が得られた。

次に、第８図は、本発明方法によつて管路を形
成した別の実施例の金型の斜視図である。この場
合、前記と同一の参照符号は、同一の構成要素を
示すものとする。

鋳型（図示せず）内に予め成形された鋼管３８
を配設し、金型３０のキヤビテイ面３２と鋼管３
８の内面の距離ｔを20乃至70mmに設定する。これ
らの鋼管３８としては市販の廉価な炭素鋼鋼管を
キヤビテイ面３２の形状に合わせて曲げ成形した
ものを用いれば良い。キヤビテイ面３２が平坦な
場合には、無論、曲げ成形は必要である。また、
これらの鋼管３８内には耐熱性の砂、例えば、ジ
ルコン砂、クロマイト砂を充填し、これにより鋼
管３８の内面が高温となり溶損を起こすのを防止
することも可能である。さらに、鋼管３８の配設
位置は、完成金型３０の強度、冷却乃至加熱性能
のみならず、溶湯注入時の熱拡散等、鋼管３８の
鋳込み条件を総合的に勘案して決定する。このよ
うに鋼管３８の配設された鋳型内に鋳鋼または鋳
鉄の溶湯を注入し、金型３０を製造した。この
際、金型取付面４２、すなわち、反キヤビテイ面
に凹部、すなわち、肉抜き４４を設け、金型３０
の質量を減らすことも可能である。さらにまた、
鋳型に注入される溶湯の量は、溶湯が鋼である場
合には、鋼管３８全体と金型３０の重量比が１／
22乃至１／10、また溶湯が鋳鉄の場合には、この
重量比が１／50乃至１／20となるように鋼管３８
および金型３０の寸法が設定される。この実施例
においても、金型母材と鋼管との境界面に第１１
図に示す如き金属組成が得られた。

第９乃至第１０図は、本発明に係る方法により
製造された金型の他の実施例を示したものであ
る。

金型３０は、基部３６に２個の略対称な突出部
３４を設けてなるものである。各鋼管３８，４０
は、これらの突出部３４に合わせ曲げ成形されて
長手方向に配設されている。基部３６は、幅450
mm、長さ500mm、高さ110mmの直方体を形成してい
る。また、突出部３４の高さは外側部で30mmであ
る。一方、各鋼管３８，４０は外径27.2mm、内径
15.2mm、肉厚６mmであり、中心寄りの２本の鋼管
３８，３８の中心間の間隔は85mm、外端の鋼管４
０と中心寄りの鋼管３８の中心間の間隔は100mm
である。また、キヤビテイ面３２と鋼管３８，４
０の中心の距離は50mmに設定した。金型重量は
270Kgであり、金型母材としては、FC30の1400℃
の溶湯を用いた。一方、鋼管３８，４０の材料は
S20Cである。この場合でも、金型母材と鋼管３
８，４０との間には第１１図の写真に示す如く溶
融結合状態が得られた。

本発明に係る方法においては、以上のように予
め形成された鋼管を鋳型内の所定の位置に配設
し、この鋳型内に鋳鋼製または鋳鉄の溶湯を鋼管
と金型の重量比が所定の範囲内に納まる分量だけ
注入して金型を製造することとしたので、鋼管の
外周面は溶湯からの十分な熱拡散で母材と完全に
溶着するが、鋼管内面は比較的低温度に保たれ、
鋼管の溶損による管路の変形等は生じない。従つ
て、他の金属管鋳込み法により製造された金型で
は母材と金属管が単に密着されているだけである
のに対し、本発明により製造された金型は十分な
金型強度を有し、管路を効率的にキヤビテイ面を
冷却乃至加熱する能力を備え、しかも製造材料の
錆、巣等による水洩れも生じない。このように本
発明の管路形成方法によれば、優れた性能を有す
る金型が容易且つ安価に製造できるという効果が
得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の方法により管路を形成した金
型の断面を示す斜視図、第２図は、第１図の金型
の部分断面図、第３図は、鋳型内に配設された鋼
管とこの鋳型に注入された溶湯の温度変化を示す
曲線、第４図および第５図は、鋼管重量および金
型重量に対し管路形成状態をプロツトした相関関
係図、第６図は、本発明に係る方法により製造さ
れた金型の正面図、第７図は、本発明に係る方法
により製造された第６図に示す金型の−線断
面図、第８図は、本発明方法により形成された他
の金型の断面図、第９図は、本発明に係る方法に
より製造された金型の他の具体例の平面図、第１
０図は、第９図の金型の−線による断面図、
また、第１１図は、本発明方法によつて形成され
た金型の金型母材と鋼管とが溶融した状態の金属
組織を示す写真である。１０……金型、１２……取付面、１４……主管
路、１５……突出部、１６……キヤビテイ面、１
８……副管路、２０……盲栓、２２……セパレー
タ、３０……金型、３２……キヤビテイ面、３４
……突出部、３６……金型基部、３８……鋼管、
４０……鋼管、４２……取付面、４４……肉抜
き。

Claims

【特許請求の範囲】１予め成形された管体を鋳型内の所定位置に配
設しこの鋳型内に溶湯を注入して金型を製造しこ
の金型に前記管体により管路を形成する方法であ
つて、注入される前記溶湯の量を前記管体と前記
金型との重量比により決定して前記管体の一部を
金型母材に対して溶融することを特徴とする金型
内管路形成方法。２特許請求の範囲第１項記載の方法において、
金型と管体との重量比は、１／50乃至１／10から
なる金型内管路形成方法。３特許請求の範囲第２項記載の方法において、
溶湯は鋳鋼よりなり、一方、管体は鋼管からな
り、前記溶湯の注入量を鋼管と金型の重量比が
１／22乃至１／10になるように設定した金型内管
路形成方法。４特許請求の範囲第２項記載の方法において、
溶湯は鋳鉄よりなり、一方、管体は鋼管からな
り、前記溶湯の注入量を前記鋼管と金型の重量比
が１／50乃至１／20になるように設定した金型内
管路形成方法。５特許請求の範囲第１項記載の方法において、
金型キヤビテイ面と金型内に形成される管路の内
面の間の距離が20乃至70mmとなるように鋳型内に
管体を配設する金型内管路形成方法。６特許請求の範囲第１項記載の方法において、
突出部を有する金型キヤビテイ面に対応して前記
金型内に管路を形成してなる金型内管路形成方
法。７特許請求の範囲第１項記載の方法において、
管体内に耐熱性砂材を充填して注湯することから
なる金型内管路形成方法。