JPH09141384A - 金型試験方法及び同装置 - Google Patents

金型試験方法及び同装置

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JPH09141384A
JPH09141384A JP29865495A JP29865495A JPH09141384A JP H09141384 A JPH09141384 A JP H09141384A JP 29865495 A JP29865495 A JP 29865495A JP 29865495 A JP29865495 A JP 29865495A JP H09141384 A JPH09141384 A JP H09141384A
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JP
Japan
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gap
pressure
molten metal
mold
die
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Application number
JP29865495A
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English (en)
Inventor
Hodaka Tsuge
穂高 柘植
Hitoshi Tanigawa
仁 谷川
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 ダイカスト金型3,4と、キャビティ2
に臨ませた溶湯温度センサ12並びに溶湯圧力センサ1
5と、金型の型合せ面13に臨ませたギャップセンサ1
4と、これらセンサからの信号を温度、圧力、寸法に各
々変換する測定器16とからなる。 【効果】 鋳込み中に隙間を定量計測し、隙間発生の要
因が熱膨張によるものか圧力によるものかを判断して的
確な対策を講じる。従来のように、試行錯誤を繰り返し
て条件を決定する必要が無いので、試験時間が極く短く
なり、金型設計及び形状決定が迅速に且つ簡単になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はダイカスト金型試験
方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ダイカスト法に使用される金型は、成形
品を取出す都合上、一般に固定型と可動型とを組合わせ
てなり、キャビティに高圧の湯を供給するので、型同士
を合せたところの型合せ面が開かぬように、固定型に可
動型をトグル機構等の型締め手段にて強く押圧する。
【0003】前記の型締め手段により、十分な力で型締
めしたとしても鋳造時に金型が変形し、型合せ面に隙間
ができ、この隙間に湯が入り込み、バリが発生する。そ
のためにバリ取り作業、バリ取り後のバリ跡の仕上加工
が必要となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、従来は、鋳造
条件(射出圧、増圧速度、鋳造圧等)を変更したり締付
け圧力を増加したり、金型構造の変更等の試行錯誤を繰
り返して、バリの小さく薄くなる条件を決定していた。
しかし、これでは所望の金型及び鋳造条件を決定するま
での時間が長くなり且つコストが嵩む。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等はよ
り簡便な金型決定法を確立すべき研究を重ね、その過程
で、型合せ面に発生する隙間が金型自体の熱膨張による
ものと、溶湯圧力によるものとがあることを見出した。
しかし、熱膨張と圧力では講じる対策が異なる。そこ
で、更に研究を進めこれらの要素を的確に判断すること
で迅速に金型を設計し得る技術を確立することに成功し
た。
【0006】具体的には、請求項1の金型試験方法は、
ダイカスト金型内のキャビティにおける溶湯温度と溶湯
圧力とを計測するとともに、型合せ面における隙間を計
測し、この隙間の発生傾向と、前記溶湯温度傾向又は溶
湯圧力傾向とを比較して、前記隙間が熱膨張に依存して
いる又は圧力に依存していると判定することを特徴とす
る。鋳込み中に隙間を定量計測し、隙間発生の要因が熱
膨張によるものか圧力によるものかを判断して的確な対
策を講じる。従来のように、試行錯誤を繰り返して条件
を決定する必要が無いので、試験時間が極く短くなり、
金型設計及び形状決定が迅速に且つ簡単になる。
【0007】請求項2は、そのための好適な金型試験装
置であり、ダイカスト金型と、キャビティに臨ませた溶
湯温度センサ並びに溶湯圧力センサと、金型の型合せ面
に臨ませたギャップセンサと、これらセンサからの信号
を温度、圧力、寸法に各々変換する測定器とからなる。
既存の金型にセンサを組込むだけであるから、装置構成
が容易であり、装置自体も安価に構成できる。
【0008】請求項3は、前記キャビティの入口に溶湯
の到着を検出する湯先検知センサを備えたことを特徴と
する。溶湯の到達を検知でき、この信号に基づいて計測
器を始動できるので、試験に無駄が無く、データ取得が
効率良く実施できる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図1は本発明に係る金型試験装置の原理図
であり、金型試験装置1は、キャビティ2を形成するた
めの固定ダイ3及び可動ダイ4と、固定ダイ3を支える
固定ダイベース5と、可動ダイ4を支える可動ダイベー
ス6とで構成するダイカスト金型7と、先端がキャビテ
ィ入口に臨む湯先検知センサ11と、先端がキャビティ
2に直接臨む溶湯温度センサ12と、先端が型合せ面1
3に臨むギャップセンサ14と、キャビティ2内部の溶
湯圧を計測する溶湯圧力センサ15と、センサ類からの
信号を受けて電気信号を温度,圧力,寸法等に変換する
測定器16と、温度,圧力,寸法等を記録するレコーダ
17とからなる。
【0010】図2は湯先検知センサの原理図兼取付け図
であり、湯先検知センサ11は、銅線などの導線21と
この導線21を囲う絶縁碍子22と、この絶縁碍子22
を囲うスリーブ23とからなる。24は圧着端子、25
は被覆導線である。
【0011】導線21の前方が空気であれば、導線21
は電気的に非導通状態となる。導線21の先端に想像線
で示すアルミニウム合金等の溶湯27が到達すると、こ
の溶湯27を介して、導線21は電気的に導通状態とな
る。従って、溶湯27の到達を検知することができる。
【0012】図3は溶湯温度センサの原理図兼取付け図
であり、溶湯温度センサ12は、例えば熱電対31を絶
縁粉末32を介して耐熱合金筒33に封入したシース型
熱電対が好適である。34はターミナル板、35,35
は端子、36,36は補償導線である。熱電対31は温
度に応じて異なる起電力を発生するので、この起電力
(mV)を換算することで温度を知ることができる。
【0013】図4はギャップセンサの原理図兼取付け図
であり、このギャップセンサ14は、例えば電子応用株
式会社製型式PU−06SHが好適であり、この型式の
ギャップセンサ14は、先端に高周波コイルを内蔵し、
このコイル磁界内に測定対象物である磁性体が近づいた
時の誘磁率変化によりコイルのインピーダンス及びQ値
(quality factor、共振の鋭さを表わす
値)を変化させる。このコイルのインピーダンス及びQ
値の変化と測定対象物との距離の関係より隙間を測定す
る。耐熱温度は350℃、測定レンジは700μm、分
解能は0.5μmである。即ち、型合せ面13における
隙間δを正確に計測することができる。
【0014】図5は溶湯圧力センサの原理図兼取付け図
であり、本発明に係る溶湯圧力検出機構40は、ダイ4
に開けた孔41にねじ止めした窒化珪素製スリーブ42
と、このスリーブ42の孔43に摺動自在に取付けた窒
化珪素製ピストン44と、このピストン44の背面に、
受圧面45を臨ませた溶湯圧力センサ15とからなる。
この溶湯圧力センサ15は代表的な荷重計測具であるロ
ードセルが好適であり、ロードセルは圧電素子などを内
蔵し、受ける荷重の大きさに応じた電気信号を発する。
図右のキャビティ2に溶湯が充満すると、その溶湯がピ
ストン44を右から左へ押し、溶湯圧力センサ15の受
圧面45を押す。したがって、溶湯圧力を電気信号とし
て取り出すことができる。
【0015】ところで、圧力センサは各種のものが実用
化されている。しかし、殆どのものが、受圧部を測定点
に置く方式であるため、アルミニウム溶湯の場合600
℃以上の高温に晒され、且つアルミニウム合金が受圧部
に付着するので、使用し難い。そこで、前記耐熱性スリ
ーブ42及びピストン44を溶湯に臨ませることで、ロ
ードセル型溶湯圧力センサ15と溶湯とを隔離したこと
を特徴とする。さらに、一般の圧力センサは振動にも敏
感であり、高圧の溶湯を鋳込むダイカスト金型には不向
きである。そこで、振動に強いロードセルを採用した。
【0016】以上に述べた金型試験装置の作用を次に説
明する。図6は本発明に係る溶湯の圧力変化を示すグラ
フであり、横軸は時間、縦軸は溶湯の圧力であり、圧力
は溶湯圧力センサ15で計測した。横軸の「0」は、前
記湯先検知センサ11にて溶湯を検知したときとした。
0〜約40msの間は、キャビティ2に溶湯が充満して
いる途中であるから、圧力は殆どない。約40〜約50
msの間で溶湯の充填が完了しプランジャの衝突エネル
ギーにより、600kg/cm2まで急激に圧が上昇す
る。その後、一旦300kg/cm2まで圧が下がり、
約60msから再度650kg/cm2まで鋳造圧によ
り上昇した後、成形品の凝固収縮により徐々に下降し4
50kg/cm2付近で安定する。すなわち、圧力は、
圧力変化の初期において急激に変化する、一旦、大きく
圧力が下がる(約50〜約60msの間)、という顕著
な傾向がある。
【0017】図7は本発明に係る溶湯の温度圧力変化を
示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は溶湯の温度であ
り、温度は溶湯温度センサ12で計測した。横軸の
「0」は、前記湯先検知センサ11にて溶湯を検知した
ときとした。0〜約40msの間は、キャビティ2に溶
湯が充満している途中であるから、温度は殆ど上がらな
い。約40〜約90msの間で、温度は500℃近くま
で徐々に上がる。その後、450℃付近で安定する。す
なわち、温度は、ダイの熱容量の関係で変化は緩慢であ
ることが分かる。
【0018】ところで、ダイカスト金型の型合せ部に発
生する隙間の要因は、圧力よる変形と熱膨張による変形
とが考えられる。キャビティ内圧が高くなるほど金型の
変形は大きくなり隙間は発生しやすく、その大きさも増
大する。この場合には、ダイカスト金型の剛性を高める
手当をする。
【0019】また、金型が熱変形すると、隙間は発生す
る。熱変形が大きいほど隙間も大きくなる傾向にある。
この場合には、金型の温度分布が一様になるように金型
の外部形状を見直し、必要により、局部的に強制冷却す
る。従って、発生隙間が圧力によるか熱変形によるかに
よって対策が異なる。そこで、本発明はこの点を明確に
することにねらいがある。
【0020】図8は圧力により隙間が発生したときの隙
間の変化を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は隙間
の大きさであり、隙間はギャップセンサ14で計測し
た。横軸の「0」は、前記湯先検知センサ11にて溶湯
を検知したときとした。0〜約40msの間は、キャビ
ティ2に溶湯が充満している途中であるから、隙間はほ
ぼ0である。約40〜約50msの間で、急激に隙間が
40μmまで増加した。約50〜約60msの間で、急
激に隙間が30μmまで減少した。約60〜約70ms
の間で、急激に隙間が60μmまで増加した。約70〜
約90msの間は、隙間は60μm一定であった。その
後、隙間は、徐々に減少する。これらのタイミングは図
6の圧力カーブと良好に近似している。
【0021】図9は熱変形により隙間が発生したときの
隙間の変化を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は隙
間の大きさであり、隙間はギャップセンサ14で計測し
た。横軸の「0」は、前記湯先検知センサ11にて溶湯
を検知したときとした。0〜約40msの間は、キャビ
ティ2に溶湯が充満している途中であるから、隙間は殆
ど変らない。約40〜約90msの間で、滑らかな曲線
に沿って隙間が50μmまで増加した。この後、隙間
は、徐々に減少する。これらのタイミングは図7の温度
カーブと良好に近似していた。
【0022】従って、隙間曲線を計測し、その曲線の変
化が急激か緩慢であるかにより、隙間発生要因が圧力で
あるか熱変形であるかの識別をすればよい。勿論、現実
の隙間発生要因は圧力によるものと熱膨張によるものの
混合であることの方が多い。そこで、どちらの傾向が強
いか判断して、対策を講じ、次に得られた隙間曲線がど
の様に変化するかを調べる。そうすれば、圧力と熱変形
の要因が整理され、より適当な対策を次に講じることが
できる。
【0023】尚、本発明に係る湯先検知センサ11、溶
湯温度センサ12、溶湯圧力センサ15のレイアウトは
図1に限るものではない。また、ギャップセンサ14は
型合せ面13を臨む位置であれば何処であってもよい。
【0024】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項1の金型試験方法は、ダイカスト金型内の
キャビティにおける溶湯温度と溶湯圧力とを計測すると
ともに、型合せ面における隙間を計測し、この隙間の発
生傾向と、前記溶湯温度傾向又は溶湯圧力傾向とを比較
して、前記隙間が温度に依存している又は圧力に依存し
ていると判定することを特徴とする。鋳込み中に隙間を
定量計測し、隙間発生の要因が熱膨張によるものか圧力
によるものかを判断して的確な対策を講じる。従来のよ
うに、試行錯誤を繰り返して条件を決定する必要が無い
ので、試験時間が極く短くなり、金型設計及び形状決定
が迅速に且つ簡単になる。
【0025】請求項2は、そのための好適な金型試験装
置であり、ダイカスト金型と、キャビティに臨ませた溶
湯温度センサ並びに溶湯圧力センサと、金型の型合せ面
に臨ませたギャップセンサと、これらセンサからの信号
を温度、圧力、寸法に各々変換する測定器とからなる。
既存の金型にセンサを組込むだけであるから、装置構成
が容易であり、装置自体も安価に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る金型試験装置の原理図
【図2】湯先検知センサの原理図兼取付け図
【図3】溶湯温度センサの原理図兼取付け図
【図4】ギャップセンサの原理図兼取付け図
【図5】溶湯圧力センサの原理図兼取付け図
【図6】本発明に係る溶湯の圧力変化を示すグラフ
【図7】本発明に係る溶湯の温度圧力変化を示すグラフ
【図8】圧力により隙間が発生したときの隙間の変化を
示すグラフ
【図9】熱変形により隙間が発生したときの隙間の変化
を示すグラフ
【符号の説明】
1…金型試験装置、2…キャビティ、3…固定ダイ(金
型)、4…可動ダイ(金型)、7…ダイカスト金型、1
1…湯先検知センサ、12…溶湯温度センサ、13…型
合せ面、14…ギャップセンサ、15…溶湯圧力セン
サ、16…測定器、δ…隙間。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイカスト金型内のキャビティにおける
    溶湯温度と溶湯圧力とを計測するとともに、型合せ面に
    おける隙間を計測し、この隙間の発生傾向と、前記溶湯
    温度傾向又は溶湯圧力傾向とを比較して、前記隙間が熱
    膨張に依存している又は圧力に依存していると判定する
    ことを特徴とした金型試験方法。
  2. 【請求項2】 ダイカスト金型と、キャビティに臨ませ
    た溶湯温度センサ並びに溶湯圧力センサと、金型の型合
    せ面に臨ませたギャップセンサと、これらセンサからの
    信号を温度、圧力、寸法に各々変換する測定器とからな
    る金型試験装置。
  3. 【請求項3】 前記キャビティの入口に溶湯の到着を検
    出する湯先検知センサを備えたことを特徴とする請求項
    2記載の金型試験装置。
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