(57)【要約】【課題】型の温度分布を容易に再現することにより、短時間で高精度の凝固欠陥予測解析が可能となり、さらに、該凝固欠陥予測解析の精度を検証することができる、凝固欠陥予測解析の精度検証方法を提供する。【解決手段】型１１・１１を加熱した後に、前記型１１・１１を放置して放熱させ、型１１・１１の温度を均一にしてから検証用粗材の鋳込みを行い、前記均温化した温度に設定して凝固欠陥予測解析を行う構成とした。これにより、凝固欠陥予測解析の際に型１１・１１の温度分布を考慮する必要がなくなり、実際の鋳込みにおける型の温度分布と、凝固解析における型の温度分布とを完全に整合させることができるため、短時間で高精度の凝固欠陥予測解析が可能となり、さらに、該凝固欠陥予測解析の精度を検証することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数箇所に温度測定具を設置し周囲を断熱材で覆った型により検証用粗材の鋳込みを行うとともに、前記温度測定具により前記鋳込み時における前記型全体の温度データを測定し、
前記温度測定具により測定した、前記鋳込み時における型全体の温度データを用いて、前記検証用粗材の凝固欠陥予測解析の精度を検証する、凝固欠陥予測解析の精度検証方法であって、
前記型を加熱して、前記型の温度を所定温度以上に上昇させる、昇温工程と、
前記昇温工程の後に、前記型を放置して該型を均温化させる、均温化工程と、
前記型が均温化したときに前記温度測定具により測定された温度データを記録する、記録工程と、
前記均温化工程によって前記型が均温化した状態で、前記検証用粗材の鋳込みを行う、鋳込み工程と、
前記鋳込み工程で前記検証用粗材に発生した凝固欠陥結果を実測する、実測工程と、
前記型に基づいて検証用型モデルを生成する、モデル生成工程と、
前記モデル生成工程で生成された前記検証用型モデルを用いて、前記型の温度を前記記録工程で記録された温度データの温度に設定しつつ、前記検証用粗材の鋳込みによる凝固欠陥予測解析を行う、凝固欠陥予測解析工程と、
前記実測工程で実測された凝固欠陥結果と前記凝固欠陥予測解析工程で予測された凝固欠陥結果とを比較して、前記凝固欠陥予測解析の精度を検証する、検証工程と、を備える、
ことを特徴とする、凝固欠陥予測解析の精度検証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝固欠陥予測解析の精度検証方法に関し、より詳しくは、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：コンピュータによる数値解析）による凝固欠陥予測解析の精度を検証する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、凝固時の温度データ等を基にして、ＣＡＥによる鋳物の凝固解析を行い、凝固欠陥の発生状況を予測する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−８０５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来技術に係る凝固欠陥予測解析においては、型の温度分布の影響を排除することはできないため、実際の型の温度分布を模擬し、該温度分布に基づいて凝固欠陥予測解析を行う必要がある。しかし、このような解析は時間がかかる上、実際の鋳込みにおける型の温度分布と、ＣＡＥの凝固解析で得られた型の温度分布とを完全に整合させることは困難である。このため、前記のように実測の温度分布とＣＡＥの凝固解析の温度分布とに差が生じ、凝固解析において望ましい予測精度を得ることができなかった。また、実測の温度分布とＣＡＥの凝固解析の温度分布とに差が凝固欠陥予測解析の精度に影響を与えることにより、凝固欠陥予測解析そのものの精度を検証することができなかった。
【０００５】
そこで本発明では、上記現状に鑑み、型の温度分布を容易に再現することにより、短時間で高精度の凝固欠陥予測解析が可能となり、さらに、該凝固欠陥予測解析の精度を検証することができる、凝固欠陥予測解析の精度検証方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、複数箇所に温度測定具を設置し周囲を断熱材で覆った型により検証用粗材の鋳込みを行うとともに、前記温度測定具により前記鋳込み時における前記型全体の温度データを測定し、前記温度測定具により測定した、前記鋳込み時における型全体の温度データを用いて、前記検証用粗材の凝固欠陥予測解析の精度を検証する、凝固欠陥予測解析の精度検証方法であって、前記型を加熱して、前記型の温度を所定温度以上に上昇させる、昇温工程と、前記昇温工程の後に、前記型を放置して該型を均温化させる、均温化工程と、前記型が均温化したときに前記温度測定具により測定された温度データを記録する、記録工程と、前記均温化工程によって前記型が均温化した状態で、前記検証用粗材の鋳込みを行う、鋳込み工程と、前記鋳込み工程で前記検証用粗材に発生した凝固欠陥結果を実測する、実測工程と、前記型に基づいて検証用型モデルを生成する、モデル生成工程と、前記モデル生成工程で生成された前記検証用型モデルを用いて、前記型の温度を前記記録工程で記録された温度データの温度に設定しつつ、前記検証用粗材の鋳込みによる凝固欠陥予測解析を行う、凝固欠陥予測解析工程と、前記実測工程で実測された凝固欠陥結果と前記凝固欠陥予測解析工程で予測された凝固欠陥結果とを比較して、前記凝固欠陥予測解析の精度を検証する、検証工程と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【０００９】
本発明により、型の温度分布を容易に再現することにより、短時間で高精度の凝固欠陥予測解析が可能となり、さらに、該凝固欠陥予測解析の精度を検証することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る型を示す模式図。
【図２】本発明に係る凝固欠陥予測解析の精度検証方法のフローチャート図。
【図３】本発明に係る型における温度分布の変化を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００１２】
本発明に係る凝固欠陥予測解析の精度検証方法は、図１に示す如く、熱が逃げないように周囲を断熱材１２・１２で覆った型１１・１１の複数個所に温度測定具である熱電対１４・１４・・・を設置し、前記型１１に検証用粗材の鋳込みを行い、前記鋳込みの際に行われた前記熱電対１４による型の温度分布の測定で得られた、前記型１１の全体の温度データを用いて行われる。
具体的には、相対的に近接離間可能に構成された成形機１３・１３に、周囲を断熱材１２・１２で覆われた型１１・１１が配設されているのである。前記型１１・１１には、例えば鉄等を素材とする金型が用いられ、また、前記断熱材１２・１２には、例えば合成樹脂等を素材とするものが用いられるが、その構成は限定されるものではない。また、前記型１１・１１の内部には全体的に複数の熱電対１４・１４・・・が配設されており、該型１１・１１の温度分布を検知することが可能に構成されている。このように構成された型１１・１１の相互間には、成形機１３・１３が近接した際にキャビティＣが形成され、アルミ溶湯等の粗材を該キャビティＣにダイカストで鋳込むのである。その際、前記熱電対１４・１４・・・で該型１１・１１の温度分布データを検出するのである。
【００１３】
次に、図２及び図３を用いて、凝固欠陥予測解析の精度検証方法について具体的に説明する。
本発明に係る凝固欠陥予測解析の精度検証方法は、前記型１１・１１を加熱して、前記型１１・１１の温度を所定温度以上に上昇させる、昇温工程と、前記昇温工程の後に、前記型１１・１１を放置して該型１１・１１を均温化させる、均温化工程と、前記型１１・１１が均温化したときに前記熱電対１４・１４・・・による温度測定で得られた温度データを記録する、記録工程と、前記均温化工程によって前記型１１・１１が均温化した状態で、前記検証用粗材の鋳込みを行う、鋳込み工程と、前記鋳込み工程で前記検証用粗材に発生した凝固欠陥結果を実測する、実測工程と、前記型１１・１１に基づいて検証用型モデルを生成する、モデル生成工程と、前記モデル生成工程で生成された検証用型モデルを用いて、前記型１１・１１の温度を前記記録工程で記録された温度データの温度に設定した、検証用粗材の鋳込みによる凝固欠陥予測解析を行う、凝固欠陥予測解析工程と、前記実測工程で実測された凝固欠陥結果と前記凝固欠陥予測解析工程で予測された凝固欠陥結果とを比較して、前記凝固欠陥予測解析の精度を検証する、検証工程と、を備える。
【００１４】
各工程について、以下に詳細に説明をする。
まず、前記型１１・１１を加熱して、前記型１１・１１の温度を上昇させる（昇温工程・ステップＳ１）。具体的には、前記断熱材１２・１２による断熱状態を保持したまま、前記熱電対１４・１４・・・による測定温度であるモニタリング温度を観察し、鋳込みを行うことで型１１・１１の温度を上昇させるのである。
前記型１１・１１の温度分布の、前記昇温工程における変化を、図３中に示す区間Ｐ１で示す。図３中のグラフＤ１・Ｄ２・Ｄ３は、型１１・１１に配設された各熱電対１４・１４で検知された温度データの変化を示している。図３中のグラフＤ１・Ｄ２・Ｄ３に示すように、前記鋳込みによって、区間Ｐ１における型１１・１１の温度は断続的に上昇するのである。
本明細書においては説明の便宜上、グラフＤ１・Ｄ２・Ｄ３は三つのデータとして説明するが、実際には配設された熱電対１４・１４・・・の個数だけ温度データのグラフが得られることになる。また、型１１・１１においては、粗材が射出されるキャビティＣ近傍の温度が他の部分に比べて高くなる。本実施形態においては、グラフＤ１の結果が最も温度が高く、グラフＤ３の結果が最も温度が低くなるように構成されている。なお、本実施形態においては、昇温工程において鋳込みによって型１１・１１の温度を上昇させる構成としているが、ヒータで加熱する構成等、他の昇温構成とすることも可能である。
【００１５】
次に、前記型１１・１１の温度が所定温度以上に上昇したか否かを判断する（ステップＳ２）。具体的には、前記熱電対１４・１４・・・ので検知したモニタリング温度のうち少なくとも一つが、所定温度Ｔ１以上になったか否かを判断するのである。ステップＳ２で、熱電対１４・１４・・・によるモニタリング温度のうち少なくとも一つが、所定温度Ｔ１以上になったと判断した場合はステップＳ３に進む。一方、モニタリング温度のうち少なくとも一つが、所定温度Ｔ１以上になっていないと判断した場合はステップＳ１に進み、ステップＳ１〜ステップＳ２の処理を繰り返す。本実施形態においては、ステップＳ１〜ステップＳ２の処理が繰り返され、鋳込みが数ショット行われることで型１１・１１の温度を上昇させる構成としている。このため、各グラフＤ１・Ｄ２・Ｄ３は鋳込み作業の度に温度が段階的に上昇する結果となっている。なお、本実施形態においては、モニタリング温度のうち一つが所定温度Ｔ１以上になったか否かを判断したが、前記熱電対１４・１４・・・で得られたモニタリング温度の平均値が、所定温度以上になったか否かを判断する構成にすることも可能である。
【００１６】
次に、前記型１１・１１を放置して、該型１１・１１の温度を均一化させる（均温化工程・ステップＳ３）。前記型１１・１１の温度分布の、前記均温化工程における変化を、図３中に示す区間Ｐ２で示す。図３中の区間Ｐ２のグラフＤ１・Ｄ２・Ｄ３に示すように、本実施形態における型１１・１１は断熱材１２・１２で覆われているため、徐々に放熱して温度が低下していき、熱伝導によって型１１・１１は全体的に均温化していく。即ち、前記断熱材１２・１２が型１１・１１からの急速な放熱を防ぐため、その間にグラフＤ１で示される相対的に温度の高い部分から、グラフＤ３で示される相対的に温度の低い部分に熱が伝わり、型１１・１１の全体の温度がほぼ均一となるのである。
【００１７】
次に、前記型１１・１１が均温化したか否かを判断する（ステップＳ４）。具体的には、前記各熱電対１４・１４・・・で検知したモニタリング温度が、均一になったか否かを判断するのである。具体的には、例えば各熱電対１４・１４・・・で検知したモニタリング温度の差が所定の範囲内に収まったか否かにより、モニタリング温度の均一化を判断する。
ステップＳ４で、各熱電対１４・１４・・・で検知したモニタリング温度が均一になったと判断した場合はステップＳ５に進む。一方、モニタリング温度が均一になっていないと判断した場合はステップＳ３に進み、ステップＳ３〜ステップＳ４の処理を繰り返す。
【００１８】
次に、前記型１１・１１が均温化したときに前記熱電対１４・１４・・・で得られた温度データを、入力手段、表示手段、演算手段、記憶手段等からなる図示しない解析部における記憶手段に記録する（記録工程・ステップＳ５）。
【００１９】
次に、前記型１１・１１が均温化した状態で、前記検証用粗材の鋳込みを行う（鋳込み工程・ステップＳ６）。前記型１１・１１の温度分布の、前記鋳込み工程における変化を、図３中に示す区間Ｐ３で示す。図３中のグラフＤ１・Ｄ２・Ｄ３に示すように、該鋳込み工程で鋳込みが行われることで、区間Ｐ３における型１１・１１の温度は一旦上昇する。該鋳込み工程における鋳込み作業により、前記検証用粗材に凝固欠陥が発生することがある。
【００２０】
次に、前記鋳込み工程で前記検証用粗材に発生した凝固欠陥結果を実測する（実測工程・ステップＳ７）。具体的には、鋳込み工程で得られた検出用粗材に対してＸ線撮影やＣＴ撮影を行って、凝固欠陥の位置や大きさを測定するのである。
【００２１】
次に、前記解析部で、前記型１１・１１に基づいて検証用型モデルを生成する（モデル生成工程・ステップＳ８）。
【００２２】
次に、前記解析部で、前記モデル生成工程で生成された検証用型モデルを用いて、前記記録工程で記録された温度データの温度に設定した、検証用粗材の鋳込みによる凝固欠陥予測解析を行う（凝固欠陥予測解析工程・ステップＳ９）。該凝固欠陥予測解析により、前記検証用粗材に発生する凝固欠陥が予測される。この際、前記記録工程で記録された温度データは、型１１・１１が均温化したときに前記熱電対１４・１４・・・で得られた温度データであるため、該温度データを用いて凝固欠陥予測解析を行うことにより、実際の鋳込みにおける型１１・１１の温度分布と、凝固解析における型１１・１１の温度分布とを完全に整合させることができるのである。また、型１１・１１の温度が均一であるため、型１１・１１における複雑な温度分布を考慮する必要がなく、凝固欠陥予測解析にかかる時間を短縮することができるのである。
【００２３】
次に、前記実測工程で実測された凝固欠陥結果と前記凝固欠陥予測解析工程で予測された凝固欠陥結果とを比較するのである（検証工程・ステップＳ１０）。具体的には、前記実測工程で実測された凝固欠陥の位置や大きさと、前記凝固欠陥予測解析工程で予測された凝固欠陥の位置や大きさとを比較することにより、前記凝固欠陥予測解析の精度を検証するのである。即ち、両凝固欠陥の位置や大きさが相似していれば、凝固欠陥予測解析の精度は高く、一方異なっていれば、精度は低いと判断することができるのである。
【００２４】
上記の如く、本発明に係る凝固欠陥予測解析においては、型１１・１１の温度を均一にしてから検証用粗材の鋳込みを行い、前記均温化した温度に設定して凝固欠陥予測解析を行う構成とした。
これにより、実際の鋳込みにおける型１１・１１の温度分布と、凝固解析における型１１・１１の温度分布とが完全に整合するため、型１１・１１の温度分布の再現が容易となる。即ち、短時間で高精度の凝固欠陥予測解析を行うことができるのである。さらに、実測工程で実測された凝固欠陥結果と、前記凝固欠陥予測解析工程で予測された凝固欠陥結果を比較することで、該凝固欠陥予測解析の精度を検証することが可能となるのである。
【符号の説明】
【００２５】
１１    型
１２    断熱材
１３    成形機
１４    熱電対
【図１】
2010158685.tif 000003
【図２】
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【図３】
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