JPH0441066A - Method for controlling die temperature - Google Patents

Method for controlling die temperature

Info

Publication number
JPH0441066A
JPH0441066A JP14678690A JP14678690A JPH0441066A JP H0441066 A JPH0441066 A JP H0441066A JP 14678690 A JP14678690 A JP 14678690A JP 14678690 A JP14678690 A JP 14678690A JP H0441066 A JPH0441066 A JP H0441066A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mold
cooling
temperature
casting
die
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14678690A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yaeo Suzuki
鈴木 弥栄男
Noboru Seki
昇 関
Kazumi Uchiyama
内山 和己
Shinji Fukuda
福田 伸二
Haruki Abe
春樹 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Showa Denko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd, Showa Denko KK filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP14678690A priority Critical patent/JPH0441066A/en
Publication of JPH0441066A publication Critical patent/JPH0441066A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To decrease the internal defects arising from solidification down to the extremity by comparing and computing a preset die cooling curve and an actual die temp. and supplying a cooling medium to the prescribed position of the die while continuously controlling the flow rate thereof by PID control. CONSTITUTION:The preset die cooling curve and the actual die temp. are compared and computed from the final stage of packing the molten metal into the cavity 2 in the die 1 or after the completion of the packing at the time of executing the die casting method to pack the molten metal into the cavity 2. While the flow rate of the cooling medium, such as water or air, is controlled by PID control continuously in accordance with the results of the computation, the cooling medium is supplied to the prescribed position of the die 1. The fluctuation in the temp. change is eliminated according to this temp. control and the die temp. change approximated as far as possible to the optimum cooling curve is reproduced according to this temp. control. The external and internal defects arising from the solidification are decreased and the casting having extremely good quality is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金型温度制御方法に係わり、詳しくは、金型の
冷却曲線を常に一定に保つことにより高品質の鋳造品を
得ることのできる金型鋳造法における金型温度制御方法
に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a mold temperature control method, and more specifically, it is possible to obtain high quality cast products by always keeping the cooling curve of the mold constant. This invention relates to a mold temperature control method in a mold casting method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

金型を用いて鋳造品を得る鋳造法は大きくは重力金型鋳
造法、低圧鋳造法、高圧鋳造法に分類することかできる
Casting methods for obtaining cast products using molds can be broadly classified into gravity mold casting, low-pressure casting, and high-pressure casting.

これらについて簡単に説明すれば、重力金型鋳造法は、
金型内のキャビティに金属溶、易を重力により流入させ
て充填させるものである。低圧鋳造法は、密閉容器内に
保持されf二金属溶場表面を気体圧で加圧することによ
り金型キャビティに溶湯を流入充填させるものである。
To briefly explain these, gravity mold casting method is
The molten metal is allowed to flow into the cavity in the mold by gravity to fill it. In the low pressure casting method, the molten metal is held in a closed container and pressurizes the surface of the metal melt field with gas pressure, thereby causing molten metal to flow into the mold cavity and fill it.

また、高圧鋳造法は、金型キャビティ内に金属溶湯を高
速高圧で充填するもの (ダイカスト法)、あるいはキ
ャビティに溶湯を低速充填後、溶湯に高圧を付加するも
の(溶湯鍛造法)などがある。これら、各鋳造法の選択
は、生産性1品質、コスト、合金材質等に鑑みてなされ
る。
In addition, high-pressure casting methods include those that fill the mold cavity with molten metal at high speed and high pressure (die casting method), and those that fill the cavity with molten metal at low speed and then apply high pressure to the molten metal (molten metal forging method). . The selection of each of these casting methods is made in consideration of productivity, quality, cost, alloy material, etc.

上記各鋳造法は何れも、金型による熱抽出により合金を
凝固冷却させて鋳物を形成するものであるが、型閉じ一
注湯一凝固一型開き、の鋳造サイクルにおいて、自然冷
却、強制冷却の何れかを採用している。
In each of the above casting methods, the alloy is solidified and cooled by heat extraction from the mold to form a casting, but in the casting cycle of closing the mold, pouring molten metal, solidifying, and opening the mold, natural cooling and forced cooling are used. Either of these are adopted.

第8図は自然冷却法による型温変化を、また第9図は強
制冷却法による型温変化をそれぞれ示したものである。
FIG. 8 shows the mold temperature change due to the natural cooling method, and FIG. 9 shows the mold temperature change due to the forced cooling method.

この場合の強制冷却法は、注湯の最終段階から冷却を開
始した例である。なお、両図の縦横スケールは同一であ
るとする。また、図中各符号は下記の通りである。
The forced cooling method in this case is an example in which cooling is started from the final stage of pouring. It is assumed that the vertical and horizontal scales of both figures are the same. Further, each symbol in the figure is as follows.

t0〜t1  ・ 鋳造サイクルタイムTo  : 注
湯開始時における金型温度Tmax  :  最高金型
温度 ΔT  ・ 最終型温バラツキ 両図から解るように、第8図の自然冷却法ではt0〜t
i (鋳造サイクル)が長く徐冷タイプとなる。従って
、鋳物品質としては組織の粗大化、肉厚変動部での内部
欠陥などが生じ、健全な鋳物は得られ難い。
t0 to t1 - Casting cycle time To: Mold temperature at the start of pouring Tmax: Maximum mold temperature ΔT - Final mold temperature variation As can be seen from both figures, in the natural cooling method of Fig. 8, t0 to t
i (casting cycle) is long and is a slow cooling type. Therefore, in terms of casting quality, coarsening of the structure and internal defects in the wall thickness variation portion occur, making it difficult to obtain a sound casting.

一方、第9図の強制冷却法ではto=tIが短縮され、
また最高型温T rnaxも強制冷却の開始により抑え
られていることが判る。
On the other hand, in the forced cooling method shown in Fig. 9, to=tI is shortened,
It can also be seen that the maximum mold temperature Trnax is suppressed by starting forced cooling.

強制冷却法は、このような鋳造サイクルの短縮の他、指
向性凝固の確保による鋳物の内部欠陥(引は巣等)の発
生防止等を目的としてもなされる。
The forced cooling method is used not only to shorten the casting cycle but also to prevent internal defects (such as cavities) in the casting by ensuring directional solidification.

つまり、型温の特に高くなるところ、あるいは肉厚で冷
却の遅れるところ、あるいはまた強度を出すために急冷
を要する部位などを局部的に強制冷却するわけである。
In other words, local forced cooling is performed in areas where the mold temperature is particularly high, areas where cooling is slow due to thick walls, or areas that require rapid cooling to increase strength.

そして従来、これら強制冷却法としては、前記鋳造サイ
クルにおける任意の時間帯を設定し、定量の水あるいは
空気を金型内に導くことなどにより行なわれている。
Conventionally, these forced cooling methods have been carried out by setting an arbitrary time period in the casting cycle and introducing a fixed amount of water or air into the mold.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで、上記従来の金型の強制冷却法、すなわち一定
量の水あるいは空気等を金型内に通すものにあっては、
確かに上記の如き効果を奏することができるものの下記
の如き問題が残されている。
By the way, in the above-mentioned conventional forced cooling method for molds, in which a certain amount of water or air is passed through the mold,
Although it is true that the above effects can be achieved, the following problems remain.

すなわち、上記両図において図中ΔTで示すものは、多
数回にわたり繰り返し実施される鋳造作業での溶湯凝固
過程における型温のバラツキである。これら型温のバラ
ツキは、注湯直前の金型温度、注湯温度、注湯量、注湯
速度、あるいは気温等の日変化および季節変化等の周囲
環境に左右されるものであり、金型温度の冷却曲線は常
に一定とは成り得ない。そして、図示の如き型温のバラ
ツキ、すなわち溶湯の凝固収縮時における温度バラツキ
はそのまま製品品質のバラツキとなる。さらに、この上
うな型温のバラツキは、上記従来の強制冷却法でも解決
されないばかりでなく、前記水、空気等の冷却媒体自体
の温度もそれら周囲環境の影響を受けるため、第9図に
示すように上記従来の強制冷却法ではかえって型温バラ
ツキΔTが大きくなることもある。
That is, in both of the above figures, what is indicated by ΔT in the figures is the variation in mold temperature during the molten metal solidification process in the casting operation that is repeated many times. These variations in mold temperature depend on the mold temperature just before pouring, the pouring temperature, the pouring amount, the pouring speed, and the surrounding environment such as daily and seasonal changes in temperature. The cooling curve cannot always be constant. As shown in the figure, variations in mold temperature, that is, variations in temperature during solidification and contraction of the molten metal, directly result in variations in product quality. Furthermore, this variation in mold temperature cannot be solved even with the conventional forced cooling method described above, and the temperature of the cooling medium itself, such as water or air, is also affected by the surrounding environment, as shown in Fig. 9. As described above, the conventional forced cooling method may actually increase the mold temperature variation ΔT.

つまり、上記従来の強制冷却法では、鋳造サイクルの短
縮、および徐冷による弊害の除去といったことは図れる
ものの、鋳物製品の均質化を実現し得るには至っていな
いのである。
In other words, although the above-mentioned conventional forced cooling method can shorten the casting cycle and eliminate the harmful effects of slow cooling, it has not yet achieved homogenization of the cast product.

そこで、このような問題を解決する一手段として、特開
平1−148449号公報「低圧鋳造法における金型温
度制御方法」に開示されている方法も試みられている。
Therefore, as a means to solve such problems, a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-148449 entitled "Mold Temperature Control Method in Low Pressure Casting Method" has been attempted.

この金型温度制御方法は、金型内のキャビティに溶湯を
充填した後、該金型の型温度を実際に測定し、この型温
度と鋳造条件に基づいて溶湯の指向性凝固を可能とすべ
く予め設定した金型の冷却曲線とを比較して前記金型に
供給する冷却水の水量を制御し、該金型を前記冷却曲線
に則して冷却する方法である。
This mold temperature control method actually measures the temperature of the mold after filling the cavity in the mold with molten metal, and enables directional solidification of the molten metal based on this mold temperature and casting conditions. In this method, the amount of cooling water supplied to the mold is controlled by comparing the cooling curve of the mold set in advance, and the mold is cooled in accordance with the cooling curve.

上記の金型温度制御方法では、実際の金型温度を、予め
設定した基準金型温度に近付けることから、強制冷却法
でありながら上記の如き型温のバラツキを極力阻止する
ことか可能である。
In the mold temperature control method described above, the actual mold temperature is brought close to the preset reference mold temperature, so it is possible to prevent the above-mentioned mold temperature variations as much as possible even though it is a forced cooling method. .

しかしながら、上記の金型温度制御方法は、測定した金
型温度を段階的な温度ゾーンに分割対応させ、それら各
温度ゾーンに対してそれぞれ予め流量を設定されr二冷
却水を供給するように制御する方法であるため、制御に
おける入力変化か段階的なものとなる。このため、確か
に、実質金型温度を、該温度が所定の温度ゾーン内に位
置するように制御することは可能となるものの、各ゾー
ン内において温度制御を行うことができない。各温度ゾ
ーンは、当然ある程度の幅を有するものであり、このよ
うにゾーン内での温度制御が不可能であることは、指向
性凝固実現する上において、微細な組織までを考慮した
場合には、厳密な温度制御はなされていない。すなわち
、指向性凝固を実現する上で非常に厳密な温度制御を要
求される鋳造においては、上記の温度制御方法を以てし
てもなお不十分であるわけである。
However, in the mold temperature control method described above, the measured mold temperature is divided into stepwise temperature zones, and the flow rate is set in advance for each temperature zone. Since it is a method of Therefore, although it is certainly possible to control the actual mold temperature so that the temperature is within a predetermined temperature zone, it is not possible to control the temperature within each zone. Each temperature zone naturally has a certain width, and the impossibility of temperature control within the zone makes it difficult to realize directional solidification when taking into account the fine structure. , strict temperature control is not performed. That is, in casting, which requires very strict temperature control to achieve directional solidification, even the above temperature control method is still insufficient.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、溶湯凝固時の型温をバラツキな(常に
一定変化状態に、しかも予め設定した所望する冷却曲線
と極カ一致した一定変化状態に制御することができ、以
て凝固に伴う内部欠陥を極限まで減少させることのでき
る金型温度制御方法を提供せんとするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to maintain the mold temperature at the time of solidification of the molten metal with variations (always in a constant state of change), and to keep it in close agreement with the desired cooling curve set in advance. It is an object of the present invention to provide a mold temperature control method that can control the mold temperature to a constant state of change, thereby minimizing internal defects caused by solidification.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明に係る金型温度制御方法は、金型内のキャビティ
に金属溶湯を充填させる金型鋳造法を行うにあたり、前
記金属溶湯を前記キャビティに充填させる最終段階ある
いは充填完了時より、予め設定した金型冷却曲線と実際
の金型温度とを比較演算し、該演算結果に基づき水ある
いは空気等の冷却媒体を、その流量をPID制御により
連続的に制御しながら前記金型の所定位置に供給するこ
とを特徴とするものである。
The mold temperature control method according to the present invention, when performing a mold casting method in which a cavity in a mold is filled with molten metal, starts the temperature control method from the final stage of filling the molten metal into the cavity or at the time of completion of filling. A comparison calculation is made between the mold cooling curve and the actual mold temperature, and based on the calculation result, a cooling medium such as water or air is supplied to a predetermined position of the mold while its flow rate is continuously controlled by PID control. It is characterized by:

〔作用 〕[Effect]

予め設定した金型冷却曲線と実際の金型温度とを比較演
算し、冷却媒体をその流量をPID制御により連続的に
制御しながら金型の所定位置に供給することにより、金
型温度を、外因に影響されることなく、連続的に理想的
な金型冷却曲線とほぼ一致した状態で変化させることが
できる。
By comparing and calculating the preset mold cooling curve with the actual mold temperature, and supplying the cooling medium to a predetermined position of the mold while continuously controlling its flow rate using PID control, the mold temperature can be adjusted. It is possible to continuously change the mold cooling curve almost in agreement with the ideal mold cooling curve without being influenced by external factors.

その際、冷却のために供給する水量または空気量の制御
は、いわゆるO N10 F F制御あるいは段階的制
御ではなく連続したPID制御により行うものであるか
ら、予め設定した金型冷却曲線に極めて近似した冷却曲
線を再現することができる。
At that time, the amount of water or air supplied for cooling is controlled by continuous PID control rather than so-called ON10FF control or stepwise control, so it closely approximates the preset mold cooling curve. The cooling curve can be reproduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示すもので、本発明を重力
金型鋳造に適用した例を示すものである。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which the present invention is applied to gravity die casting.

図中符号1は金型であり、IAは上型、IBは下型、2
は上型IAと下型IBとにより形成されるキャピテイ、
3は溶湯をキャビティ2内に注湯するための湯口、4は
上型IAの上部に形成された押湯である。
In the figure, numeral 1 is a mold, IA is an upper mold, IB is a lower mold, 2
is the cavity formed by the upper mold IA and the lower mold IB,
3 is a sprue for pouring molten metal into the cavity 2, and 4 is a riser formed in the upper part of the upper mold IA.

前記金型lにおける前記キャビティ2に近接した所定位
置には冷却水を通すための導水路5.6か形成されてい
る。第2図に示すように金型lの側面には導水路5,6
の給水05a、6aと排水口5 b、 6 bとがそれ
ぞれ形成されており、前記給水口5a 6aには、給水
ライン7.8の一端がそれぞれ接続されている。給水ラ
イン7.8の他端は共に流量制御装置10に接続されて
いる。
A conduit 5.6 for passing cooling water is formed at a predetermined position close to the cavity 2 in the mold l. As shown in FIG.
Water supplies 05a and 6a and drain ports 5b and 6b are formed, respectively, and one end of a water supply line 7.8 is connected to each of the water supply ports 5a and 6a. The other ends of the water supply lines 7.8 are both connected to a flow control device 10.

前記流量制御装置!0は前記導水路5.6に供給する冷
却水量を制御するものである。該流量制御装置10にお
いて、符号11は主給水ライン、符号I2はストップバ
ルブである。主給水ライン11は、前記ストップバルブ
12の後段にて、前記一方の給水ライン7に接続される
第1の制御系13Aと、他方の給水ライン8に接続され
る第2の制御系13Bとに分岐される。これら両制御系
13A、13B  はそれぞれストップバルブ1516
、制御バルブ19.20、流量計21.22より構成さ
れている。制御バルブ19.20はそれぞれバルブ制御
装置17.18の駆動により作動されるものとなってい
る。
Said flow control device! 0 controls the amount of cooling water supplied to the water conduit 5.6. In the flow control device 10, reference numeral 11 is a main water supply line, and reference numeral I2 is a stop valve. The main water supply line 11 is connected to a first control system 13A connected to one of the water supply lines 7 and a second control system 13B connected to the other water supply line 8 after the stop valve 12. Branched out. Both control systems 13A and 13B each have a stop valve 1516
, control valves 19.20, and flow meters 21.22. The control valves 19, 20 are each actuated by a valve control device 17, 18.

さらに、前記金型1内のキャビティ2に近接した所定位
置、すなわち前記導水路5,6の近傍てこれら導水路5
.6のキャビティ2側には、温度センサー23.24が
それぞれ埋設しである。実施例ではこれらの温度センサ
ー23.24を熱電対により構成している。また、これ
ら温度センサー23.24はプログラム温度制御装置2
5に接続されている。
Further, at a predetermined position close to the cavity 2 in the mold 1, that is, near the water passages 5 and 6, these water passages 5
.. Temperature sensors 23 and 24 are embedded on the cavity 2 side of 6, respectively. In the embodiment, these temperature sensors 23 and 24 are constructed from thermocouples. Additionally, these temperature sensors 23 and 24 are connected to the program temperature control device 2.
5.

前記プログラム温度制御装置25は、前記温度センサー
23.24からの検知信号を受けて所定の演算処理を行
い、前記バルブ制御装置17.18に制御信号を送出す
るものである。このプログラム温度制御装置25には、
前記金型lにより所定の合金の鋳造を行う際の金型1の
最適冷却曲線、すなわち経過時間と金型温度との関係が
入力されている。この最適冷却曲線は先行実験により予
め求めた値である。
The program temperature control device 25 receives the detection signal from the temperature sensor 23.24, performs predetermined arithmetic processing, and sends a control signal to the valve control device 17.18. This program temperature control device 25 includes:
The optimal cooling curve of the mold 1 when casting a predetermined alloy using the mold 1, that is, the relationship between elapsed time and mold temperature is input. This optimum cooling curve is a value determined in advance through previous experiments.

次に、上記構成とされた金型1およびそれに係る前記温
度制御装置の作用に基づき本発明に係る金型温度制御方
法について説明する。
Next, a mold temperature control method according to the present invention will be explained based on the function of the mold 1 having the above structure and the temperature control device related thereto.

まず、本鋳造を実施するに当fこって予備鋳造テスト 
(先行実験)を行い、内部欠陥の最小となる金型冷却膨
曲線、すなわち最適冷却曲線を求めておく。ここで、最
適冷却曲線は下記の要領により求める。
First, before carrying out the actual casting, we conducted a preliminary casting test.
(Preliminary experiment) to determine the mold cooling expansion curve that minimizes internal defects, that is, the optimal cooling curve. Here, the optimum cooling curve is determined as follows.

まず、鋳物製品図より加工代、鋳造法案等を配慮した鋳
物素材図を作成し、次に金型分割方式、鋳造法案を決定
した後、温度測定位置ならびに冷却対象位置を決めて金
型を作製する。この金型を用いて冷却パターンを様々に
変化さけ、かつ型温を測定しながら鋳造テストを行い、
鋳物の外観観察と内部欠陥検査を実施して厳密なる最適
冷却曲線を決定する。内部欠陥検査は例えば透過X線検
査、断面カラーチエツク、あるいは断面・ミクロ組織観
察などにより行う。
First, we create a casting material drawing that takes into account machining costs, casting plans, etc. from the casting product drawing, then decide on the mold division method and casting plan, then decide on the temperature measurement position and the cooling target position, and create the mold. do. Using this mold, we conducted a casting test while varying the cooling pattern and measuring the mold temperature.
We determine the exact optimal cooling curve by observing the appearance of the casting and inspecting its internal defects. Internal defect inspection is performed, for example, by transmission X-ray inspection, cross-sectional color check, or cross-sectional/microstructure observation.

上記先行実験により金型lの最適冷却曲線が決定された
ならば、該最適冷却曲線つまり経過時間と金型温度との
関係を前記プログラム温度制御装置25にインプットす
る。なお、ここでの経過時間は、金型温度が、設定した
所定の温度に達してからの経過時間である。
Once the optimal cooling curve for the mold l has been determined through the preceding experiment, the optimal cooling curve, that is, the relationship between elapsed time and mold temperature, is input to the program temperature control device 25. Note that the elapsed time here is the elapsed time after the mold temperature reaches the set predetermined temperature.

さて、実際の鋳造において、第3図に示すように注湯開
始時t0より金型温度が上昇しT、(を時間経過)に達
したら金型1の冷却を開始する。
Now, in actual casting, as shown in FIG. 3, the mold temperature rises from t0 at the start of pouring, and when it reaches T (time elapsed), cooling of the mold 1 is started.

前記金型温度T、は、金属溶湯をキャビティ2に充填す
る最終段階あるいは充填完了直後に出現するように設定
されている。
The mold temperature T is set to appear at the final stage of filling the cavity 2 with molten metal or immediately after filling is completed.

金型lの冷却は、前記主給水ライン11より前記第1の
制御系13Aおよび第2の制御系13B、さらに前記両
給水ライン7.8を介して前記両導水路5.6内に冷却
水を通すことによりなされる。
The mold 1 is cooled by supplying cooling water from the main water supply line 11 to the first control system 13A and the second control system 13B, and further through both water supply lines 7.8 into both water conduits 5.6. This is done by passing.

また冷却水の導通は、前記金型温度T、が前記温度セン
サー23.24によって検知され、それに基づき前記プ
ログラム温度制御装置25から前記バルブ制御装置17
.18に信号が送出され、制御バルブ19.20が開と
されることにより開始される。
In addition, when the cooling water is turned on, the mold temperature T is detected by the temperature sensor 23, 24, and based on the temperature T, the program temperature control device 25 is transferred to the valve control device 17.
.. It begins by sending a signal to 18 and opening control valves 19,20.

ところで前記プログラム温度制御装置25には、上記性
へたように、金型1により所定の合金の鋳造を行う際の
金型lの最適冷却曲線が人力されており、このプログラ
ム温度制御装置25は、上記の如く冷却か開始されると
同時に実際の金型温度とこの最適冷却曲線との比較作業
を行い、下記の制御動作を実行する。
By the way, as mentioned above, the optimum cooling curve of the mold 1 when casting a predetermined alloy with the mold 1 is manually input into the program temperature control device 25. As soon as cooling is started as described above, the actual mold temperature is compared with this optimum cooling curve, and the following control operations are executed.

すなわち、実際の金型温度(実質金型温度)をTM、プ
ログラム温度制御装置25に入力されに最適冷却曲線温
度をTM′ またそれら実質金型温度TMと最適冷却曲
線温度TM′との差分(TM−TM′)をθ、導水路5
,6に供給する冷却水流量をQとすると、流量Qは、 Kp:比例動作係数 TI:積分時間 TD:微分時間 により制御される。
That is, the actual mold temperature (substantive mold temperature) is input into the program temperature control device 25, and the optimum cooling curve temperature is TM'.The difference between the actual mold temperature TM and the optimum cooling curve temperature TM' is TM-TM') is θ, water conduit 5
, 6, the flow rate Q is controlled by: Kp: proportional operation coefficient TI: integral time TD: differential time.

実際には、前記流量Qは、前記制御バルブ1920を駆
動させるバルブ制御装置17.18に前記プログラム温
度制御装置25より制御信号か送出されることにより制
御される。つまり、前記流量Qは、実質金型温度TM 
と最適冷却曲線温度TM′ との比較に基づき、PID
  (比例積分微分)制御により連続的に制御されるわ
けである。ここにおいて、上記PID制御は前記プログ
ラム温度制御装置25の備えるPID制御調節計により
なされる。
In practice, the flow rate Q is controlled by a control signal sent by the programmed temperature controller 25 to a valve controller 17 , 18 which drives the control valve 1920 . In other words, the flow rate Q is the actual mold temperature TM
Based on the comparison between and the optimum cooling curve temperature TM', PID
It is continuously controlled by (proportional-integral-derivative) control. Here, the PID control is performed by a PID control controller included in the program temperature control device 25.

ここで、上記PID制御を表す式において、右辺の、 Kpθ の項はP動作(比例動作)を表すものである。Here, in the equation expressing the above PID control, the right side is Kpθ The term represents P action (proportional action).

このP動作は、目標値と測定値の間に残留偏差(オフセ
ット)生ずるため、このオフセットを手動にてリセット
する必要かある。そこで、これに■動作(積分動作)を
加えPI動作(比例積分動作)、すなわち、 ■ Kp(θ十−1θdt  ) I とすることにより、上記のオフセットか自動リセットさ
れる。
Since this P operation causes a residual deviation (offset) between the target value and the measured value, it is necessary to manually reset this offset. Therefore, by adding the (1) operation (integral operation) to this and making the PI operation (proportional-integral operation), that is, (2) Kp(θ+1θdt) I, the above offset is automatically reset.

ただし、このPI動作も、制御プロセスか、大きいむだ
時間を有する場合は、制御結果か振動的となりやすく、
これにD動作(微分動作)を加えたもの、 すなわち、PID動作により、上記PI動作の過渡不安
定の安定化がなされるものとなる。
However, if this PI operation is a control process or has a large dead time, the control result is likely to be oscillatory.
By adding the D operation (differential operation) to this, that is, the PID operation, the transient instability of the PI operation described above is stabilized.

ただし、本発明において言うPID制御は、上記のPI
制御、あるいはPD制御(比例微分制御)、さらには単
なるP制御をも含むものである。
However, the PID control referred to in the present invention refers to the above-mentioned PI
control, PD control (proportional derivative control), and even simple P control.

というのは、通常一般の調節計においては、P動作(比
例動作)、1動作(積分動作)、D動作(微分動作)の
3つの動作を兼ね備えた形式のものが多く、これら動作
の割合を調節できるようになっているからである。つま
り、遅れの小さいプロセスにおいてD動作は不要であり
、遅れが大きい場合にはI動作を小さくする、等の操作
は、その時々のプロセスの特性に応じ任意かつ容易に行
うことが可能であるからである。
This is because most common controllers have three types of operation: P action (proportional action), 1 action (integral action), and D action (differential action). This is because it is adjustable. In other words, the D operation is unnecessary in a process with a small delay, and operations such as reducing the I operation when the delay is large can be performed arbitrarily and easily depending on the characteristics of the process at that time. It is.

第4図は上記条件により制御される冷却水ilQの変化
を第3図に対応させて示したものである。
FIG. 4 shows changes in the cooling water ilQ controlled by the above conditions, corresponding to FIG. 3.

この第4図より、冷却水量Qが連続制御されていること
、すなわち冷却水量Qが連続的になめらかに変化してい
ることが解る。
It can be seen from FIG. 4 that the amount of cooling water Q is continuously controlled, that is, the amount of cooling water Q changes continuously and smoothly.

繰り返し鋳造を行う際には、次の鋳造のための注湯を開
始するまで、金型温度はToで制御されているため、常
に一定の型温で注湯開始が可能となる。
When repeatedly casting, the mold temperature is controlled by To until pouring for the next casting is started, so pouring can always be started at a constant mold temperature.

第5図は、上記第3図を、先の第8図および第9図と対
比させ、これら第8図、第9図と同一スケールにて示し
たグラフである。この図では線図イが最適冷却曲線を、
また線図口および線図口がそれぞれ実質金型温度曲線の
上限ラインおよび下限ラインを示している。
FIG. 5 is a graph comparing the above-mentioned FIG. 3 with the previous FIGS. 8 and 9, and is shown on the same scale as these FIGS. 8 and 9. In this figure, diagram A represents the optimal cooling curve,
Further, the line aperture and the line aperture indicate the upper limit line and lower limit line of the actual mold temperature curve, respectively.

この第5図より、鋳造サイクル全体が第9図に示した単
なる強制冷却法に比してさらに短縮されていることはも
とより、実質金型温度TM(線図口〜口′)が最適冷却
曲線温度TM’  (線図イ)とほぼ一致した曲線を呈
することが解る。
From this Fig. 5, it can be seen that the entire casting cycle is further shortened compared to the simple forced cooling method shown in Fig. 9, and the actual mold temperature TM (diagram opening to opening') is the optimum cooling curve. It can be seen that the curve almost coincides with the temperature TM' (diagram A).

また、一連の鋳造サイクルt。−Lo′ においてt0
〜L1時間(注湯開始〜金型温度かT maxとなるま
での時間)およびt、〜Lo′ 時間(型開き〜次の注
湯開始までの時間)の再現性については、前者は注湯温
度等により後者は作業時間のバラツキ等により若干の変
動はあるが、 t1〜ts  時間すなわち溶湯の凝固
過程ではバラツキがほとんどなく、全体として金型温度
変化パターンと鋳造サイクルは再現性が極めて良好であ
ることが解る。
Also, a series of casting cycles t. -Lo' at t0
Regarding the reproducibility of ~L1 time (time from the start of pouring until the mold temperature reaches T max) and t,~Lo' time (time from mold opening to the start of the next pouring), the former is Although there are slight variations in the latter due to variations in working time due to temperature, etc., there is almost no variation in the time from t1 to ts, that is, in the solidification process of the molten metal, and overall, the reproducibility of the mold temperature change pattern and the casting cycle is extremely good. I understand something.

したがって、上記金型温度制御方法によれば、溶湯の少
なくとも金型lにおける前記導水路56か設けられた部
分に対応した部位は常に最適冷却曲線にほぼ一致した冷
却過程を経、よって最も品質の優れた鋳造品を効率良く
得ることができ、かつ鋳造回数あるいは周囲環境に拘わ
らず常に同一品質の鋳造品を得ることができる。特に本
発明では、供給する冷却水量を、最適冷却曲線温度TM
′ との比較においていわゆる0N10FF制御でなく
連続的に変化させるものであるj二め、実質金型温度T
Mのたとる曲線は最適冷却曲線温度TM′により近似し
たものとなり、最適冷却曲線の再現性か極めて高いもの
となる。
Therefore, according to the mold temperature control method, at least the part of the molten metal in the mold l corresponding to the part where the water conduit 56 is provided always undergoes a cooling process that almost matches the optimum cooling curve, and therefore the highest quality can be achieved. Excellent cast products can be efficiently obtained, and cast products of the same quality can always be obtained regardless of the number of castings or the surrounding environment. In particular, in the present invention, the amount of cooling water to be supplied is adjusted to the optimum cooling curve temperature TM.
' In comparison with ', the actual mold temperature T
The curve taken by M is approximated by the optimum cooling curve temperature TM', and the reproducibility of the optimum cooling curve is extremely high.

ここで、本実施例では導水路5.6の設置を図に示した
2箇所としたか、これは、上記実施例では、−例として
この2箇所における指向性凝固を確保することを目的と
したためてあり、必要に応じてその他の部位に上記同様
の導水路を設け、その部位の指向性凝固を上記同様に確
保することか適宜可能であることは言うまでもない。
In this embodiment, the water conduits 5 and 6 are installed at two locations as shown in the figure. Needless to say, it is possible to provide the same water conduits in other parts as necessary to ensure directional coagulation in the same way as described above.

第6図および第7図は、それぞれ本発明により制御され
る金型温度の制御状態のその他の例を模式的に表したも
のである。
FIG. 6 and FIG. 7 each schematically represent another example of the control state of the mold temperature controlled by the present invention.

上記第3図あるいは第5図に示したものが、水冷開始(
1,時間経過)後金型を所定の曲線に沿マて冷却仕しめ
、型開き (51時間経過)前に金型温度をある一定温
度(上記例ではTo)に所定時間保持した曲線であった
のに対し、第6図のものは、型開き時間(11時間)ま
で所定の冷却を連続的に実施し几ものである。また、第
7図のものは、金型温度がT、に達した後、該金型温度
を所要時間たけて、に保持し、その後水冷を開始して所
定の曲線に沿って冷却されるようにしたものである。勿
論、これらの曲線も、それぞれの最適冷却曲線温度TM
′を再現すべく制御された結果のものである。
The one shown in Figure 3 or Figure 5 above starts water cooling (
1. The mold is cooled along a predetermined curve after (time elapsed), and the mold temperature is maintained at a certain constant temperature (To in the above example) for a predetermined time before opening the mold (51 hours elapsed). On the other hand, the one shown in FIG. 6 is a method in which the prescribed cooling is carried out continuously until the mold opening time (11 hours). In addition, in the case of the one shown in FIG. 7, after the mold temperature reaches T, the mold temperature is maintained at T for a required period of time, and then water cooling is started to cool the mold along a predetermined curve. This is what I did. Of course, these curves also have their respective optimum cooling curve temperatures TM.
This is the result of control to reproduce .

このように、供給すべき冷却水の流jIQを上記の如<
PID制御により行えば、最適冷却曲線か如何なるカー
ブを描くものであっても、最適冷却曲線をほぼ忠実に再
現することができるのである。
In this way, the flow jIQ of the cooling water to be supplied is adjusted as described above.
If PID control is used, it is possible to almost faithfully reproduce the optimal cooling curve, no matter what kind of curve it draws.

また、上述した如く本発明は、最適冷却曲線温度に基づ
く冷却水量Qの制御を、PI副制御あるいはFD副制御
さらにはP制御のみによって行うことも妨げないが、上
記説明したPID制御(比例積分微分制御)によるのが
最も好ましいものであることは言うまでない。しかしな
がら、例え流量Qの制御を、それらPI副制御PD制御
、P制御のみによって実施したとしても、流jIQは連
続的に制御されるものであるから、流11Qを段階的に
制御した場合よりは、実質金型温度曲線が最適冷却温度
曲線により近付いたものとなることは明白である。
Further, as described above, the present invention does not prevent the control of the cooling water amount Q based on the optimum cooling curve temperature by PI sub-control, FD sub-control, or only P control; Needless to say, differential control) is the most preferable method. However, even if the flow rate Q is controlled only by these PI sub-controls PD control and P control, since the flow jIQ is controlled continuously, it is better than when the flow 11Q is controlled in stages. It is clear that the actual mold temperature curve becomes closer to the optimal cooling temperature curve.

なお、上記第3図において繰り返し鋳造を行うにあたっ
ては、金型温度がT。で温度制御されているため、次の
注湯開始時to′ に型温を常にToとすることができ
る。これにより、凝固過程のみならず注湯過程において
も型温変化の再現性を高めることができ、より一層の鋳
物製品の品質向上、お上び同質化を短い凝固時間で実現
することができる。
In addition, in performing repeated casting in the above-mentioned FIG. 3, the mold temperature is T. Since the temperature is controlled at , the mold temperature can always be set at To when the next pouring starts. As a result, it is possible to improve the reproducibility of mold temperature changes not only in the solidification process but also in the pouring process, and it is possible to further improve the quality of cast products, and to achieve homogenization in a short solidification time.

また、上記実施例では、本発明を重力金型鋳造に適用し
た例を示したが、本発明は、重力鋳造法に限らず、その
他の金型鋳造法すなわち低圧鋳造法あるいは高圧鋳造法
に適用することも可能であり、それら重力鋳造法以外の
金型鋳造の場合にも、上記同様の効果を得ることができ
る。
Furthermore, although the above embodiments show examples in which the present invention is applied to gravity mold casting, the present invention is applicable not only to gravity casting, but also to other mold casting methods, such as low-pressure casting or high-pressure casting. It is also possible to obtain the same effect as described above even in the case of die casting other than the gravity casting method.

さらに、実施例では冷却媒体として水を用いた例のみを
説明したが、水に替えて空気、あるいはその他の冷却媒
体を用いても良く、その場合にも上記同様の作用を得る
ことかできる。
Further, in the embodiment, only an example in which water is used as the cooling medium has been described, but air or other cooling medium may be used instead of water, and the same effect as described above can also be obtained in that case.

また、一連の鋳造サイクルt0〜to′ において金型
I全体の型温か下がり過ぎる場合には周知の手段、すな
わち金型I内にシースヒータ等を埋設することなどによ
り金型l全体を加執しても一層にかまわないが、その場
合でも上記条件に基づく局部冷却を行うことにより導水
路5.6の設置された部位の最適冷却を行うようにすれ
ば、所要部位(この場合、導水路5.6の設置された部
位)の指向性凝固を確保することができる。
In addition, if the mold temperature of the entire mold I drops too much during the series of casting cycles t0 to to', the entire mold I may be tempered by well-known means, such as by embedding a sheath heater or the like in the mold I. However, even in that case, if the area where the headrace 5.6 is installed is optimally cooled by performing local cooling based on the above conditions, the required area (in this case, the headrace 5.6) can be cooled optimally. 6) can be ensured.

加えて、本発明は金属鋳造を目的としてなされたもので
あるが、必要あらば金型を用いてなされる樹脂成形に適
用することも可能である。
In addition, although the present invention was made for the purpose of metal casting, it can also be applied to resin molding using a metal mold, if necessary.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したとおり本発明は、金型内のキャビティに金
属溶湯を充填させる金型鋳造法を行うにあたり、前記金
属溶湯を前記キャピテイに充填さける最終段階あるいは
充填完了時より、予め設定した金型冷却曲線と実際の金
型温度とを比較演算し、該演算結果に基づき水あるいは
空気等の冷却媒体を、その流量をPID制御により連続
的に制御しながら前記金型の所定位置に供給するように
したものである。
As explained above, when performing a mold casting method in which a cavity in a mold is filled with molten metal, the mold cooling method is set in advance at the final stage of filling the cavity with the molten metal or from the time of completion of filling. A comparison calculation is made between the curve and the actual mold temperature, and based on the calculation result, a cooling medium such as water or air is supplied to a predetermined position of the mold while its flow rate is continuously controlled by PID control. This is what I did.

そして本発明に係る金型温度制御方法によれば、目的と
する部位の型温変化のバラツキを排除するとともに、型
温の連続的な制御により目標とする予め設定した金型冷
却曲線、例えば最適冷却曲線に極力近似した型温変化を
ほぼ忠実に再現することができる。したがって、溶湯は
最も望ましい冷却過程を経、これにより鋳物各部位での
最良の凝固条件を確保して、凝固に伴う外部および内部
欠陥を極限まで減少させて品質の極めて優れた鋳造品を
得ることができ、かつ鋳造回数あるいは周囲環境に拘わ
らず常に同一品質の鋳造品を得ることができる。また、
これにより凝固時間を理想的に短縮することができ、特
に金属の鋳造においては強度、靭性等の結晶粒微細化に
よる機械的特性を向上させることができる。そして、こ
れらより、非常に厳密な温度制御を要求される鋳造品の
量産が高レベルで実現可能となる、等の優れた効果を奏
することができる。
According to the mold temperature control method according to the present invention, it is possible to eliminate variations in mold temperature changes in target parts, and to maintain a target preset mold cooling curve by continuously controlling the mold temperature, for example, the optimal mold cooling curve. It is possible to almost faithfully reproduce mold temperature changes that approximate the cooling curve as much as possible. Therefore, the molten metal undergoes the most desirable cooling process, thereby ensuring the best solidification conditions in each part of the casting, minimizing external and internal defects caused by solidification, and obtaining castings of extremely high quality. Furthermore, cast products of the same quality can always be obtained regardless of the number of castings or the surrounding environment. Also,
This makes it possible to ideally shorten solidification time, and particularly in metal casting, it is possible to improve mechanical properties such as strength and toughness due to grain refinement. These advantages can provide excellent effects such as mass production of cast products that require very strict temperature control at a high level.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例に係る金型とその温度制御手
段を示す概略構成図、第2図は金型の上面図、第3図は
鋳造サイクルと金型温度の関係を示す線図、第4図は鋳
造サイクルと冷却水量との関係を示す線図、第5図は当
実施例による作用を説明するもので経過時間と型温との
関係を示す線図、第6図および第7図は本発明により制
御された金型温度の冷却曲線のその他の形態を示した線
図、第8図は自然冷却法における経過時間と型温との関
係を示す線図、第9図は従来の強制冷却法における経過
時間と型温との関係を示す線図である。 ・・・・・・金型、 ・・・・・キャビティ1 .6 ・・・・・・導水路、 0・・・・・・流量制御装置、 3.24・・・・・・温度センサー 5・・・・・・プログラム温度制御装置。
Figure 1 is a schematic configuration diagram showing a mold and its temperature control means according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a top view of the mold, and Figure 3 is a line showing the relationship between the casting cycle and mold temperature. 4 is a diagram showing the relationship between the casting cycle and the amount of cooling water, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between elapsed time and mold temperature, and FIG. FIG. 7 is a diagram showing another form of the mold temperature cooling curve controlled by the present invention, FIG. 8 is a diagram showing the relationship between elapsed time and mold temperature in the natural cooling method, and FIG. 9 is a diagram showing the relationship between elapsed time and mold temperature in the natural cooling method. is a diagram showing the relationship between elapsed time and mold temperature in a conventional forced cooling method. ...Mold, ...Cavity 1. 6...Hirrace, 0...Flow control device, 3.24...Temperature sensor 5...Program temperature control device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 金型内のキャビティに金属溶湯を充填させる金型鋳造法
を行うにあたり、前記金属溶湯を前記キャビティに充填
させる最終段階あるいは充填完了時より、予め設定した
金型冷却曲線と実際の金型温度とを比較演算し、該演算
結果に基づき水あるいは空気等の冷却媒体を、その流量
をPID制御により連続的に制御しながら前記金型の所
定位置に供給することを特徴とする金型温度制御方法。
When performing a mold casting method in which a cavity in a mold is filled with molten metal, the preset mold cooling curve and the actual mold temperature are compared at the final stage of filling the molten metal into the cavity or at the time of completion of filling. A mold temperature control method characterized in that a cooling medium such as water or air is supplied to a predetermined position of the mold based on the calculation result while its flow rate is continuously controlled by PID control. .
JP14678690A 1990-06-05 1990-06-05 Method for controlling die temperature Pending JPH0441066A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14678690A JPH0441066A (en) 1990-06-05 1990-06-05 Method for controlling die temperature

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14678690A JPH0441066A (en) 1990-06-05 1990-06-05 Method for controlling die temperature

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0441066A true JPH0441066A (en) 1992-02-12

Family

ID=15415510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14678690A Pending JPH0441066A (en) 1990-06-05 1990-06-05 Method for controlling die temperature

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0441066A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008246527A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Kayaba Ind Co Ltd Method and program for analyzing temperature of metallic die

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008246527A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Kayaba Ind Co Ltd Method and program for analyzing temperature of metallic die

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010194586A (en) Die temperature control system
JP2005138179A (en) Device for cooling die casting mold
CN104057060A (en) In-casting-die metal liquid level position perception control system
CN105598379B (en) A kind of Feeder Design method in thin-wall revolving body casting sand mold casting process predicted based on shrinkage defect
KR20110020854A (en) Method for the continuous casting of metal strand
JP2010529906A (en) Die casting control method
US20150352635A1 (en) Method, Controller And Tundish Control System For A Continuous Casting Process
JPH0441066A (en) Method for controlling die temperature
JPH01148449A (en) Method for controlling die temperature in low pressure casting method
CN113579223B (en) Mold temperature control method based on system heat balance technology
CN108907081A (en) The deformation control method of model casting Wax mold and model casting wax-pattern
CN115630522A (en) Ultra-large integrated die-casting product size control method
CN105081283B (en) A kind of apparatus and method detected for low pressure casting alloy critical solidification coefficient
Wang et al. Measurement of temperature inside die and estimation of interfacial heat transfer coefficient in squeeze casting
JPH06262337A (en) Method for controlling temperature of die
CN106734996A (en) A kind of casting solidifies temp measuring method in fact
JPH02258139A (en) Method for controlling temperature of metallic mold
JPH01148451A (en) Method for controlling pressurized cooling of molten metal in low pressure casting method
JP2004195533A (en) Method for controlling cooling of metallic mold in low-pressure casting apparatus, and metallic mold in low-pressure casting apparatus
JP2012152816A (en) Method of controlling die-cast mold temperature
JP3188815B2 (en) High pressure casting apparatus and hot water supply method
Stetina et al. Optimization of a concasting technology via a dynamic solidification model of a slab caster
JP2004090064A (en) Method for controlling temperature of die-casting mold
JPH0361536B2 (en)
CN113333715B (en) Low-pressure casting mold-filling pressure curve design method based on back pressure