(57)【要約】【課題】測定ばらつきを抑制することができる離型抵抗評価装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る離型抵抗評価装置１は、鋳造用の金型１０と、金型１０に取り付けられるピン１１と、ピン１１の周囲を取り囲むように載置される型枠１３と、を備え、金型１０に載置された型枠１３内に溶湯４１を流し込み凝固させた後に、型枠１３を金型１０から離型させることにより、離型抵抗を測定する。そして、ピン１１と型枠１３との間には、ピン１１を取り囲むように凸部１２が設けられている。ピン１１は、金型１０の、ピン１１と金型１０との当接面とは反対側の面から挿入された取付ボルト１５により螺合されており、取付ボルト１５には荷重測定器１６が設置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造用の金型と、前記金型に取り付けられるピンと、前記ピンの周囲を取り囲むように載置される型枠と、を備え、
前記金型に載置された前記型枠内に溶湯を流し込み凝固させた後に、前記型枠を前記金型から離型させることにより、離型抵抗を測定する離型抵抗評価装置であって、
前記ピンと前記型枠との間には、前記ピンを取り囲むように凸部が設けられており、
前記ピンは、前記金型の、前記ピンと前記金型との当接面とは反対側の面から挿入された取付ボルトにより螺合されており、
前記取付ボルトには荷重測定器が設置されている、
離型抵抗評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は離型抵抗評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカスト用離型剤の性能を評価するための離型性能測定装置は、離型剤を金型に塗布して鋳造した場合の、離型性能やガスの発生などを評価するための装置である。離型性能測定装置は、引張力や鋳物の観察について、実際の金型に対応することができるような信頼性の高い評価を行うことが求められている。例えば、特許文献１では、鋳物が金属ブロックから離れるときの引張力や、金属ブロックから離された鋳物の観察について、ダイカスト離型剤の評価方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載の評価方法は以下のとおりである。まず、凹凸状に形成される成形面を備える金属ブロックに離型剤を塗布する。次に、筒状金属部材を、離型剤が塗布された凹凸金属ブロックの成形面上に載置する。そして、凹凸金属ブロックの成形面上に載置された筒状金属部材内に所定の溶湯を注湯する。溶湯が固化して前記筒状金属部材内で鋳物となった後、筒状金属部材を前記凹凸金属ブロックから離間する方向へ牽引して、筒状金属部材の突起部により保持された鋳物が前記凹凸金属ブロックから離型する際の引張力を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１８４２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の装置により上述したような評価を行うと、溶湯の凝固収縮の度合いが凝固時間や環境温度等により大きく変化する。収縮度合いが変化すると、ダイカスト品が凹凸部に抱きつく力が変化する。その結果、実験ごとに引張力の測定ばらつきが大きくなる虞がある。つまり、従来の方法では、実験の条件を制御するのが難しい。そのため、従来の方法では、評価結果の信頼性が低くなる虞がある。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、測定ばらつきを抑制することができる離型抵抗評価装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる離型抵抗評価装置は、鋳造用の金型と、前記金型に取り付けられるピンと、前記ピンの周囲を取り囲むように載置される型枠と、を備え、前記金型に載置された前記型枠内に溶湯を流し込み凝固させた後に、前記型枠を前記金型から離型させることにより、離型抵抗を測定する離型抵抗評価装置であって、前記ピンと前記型枠との間には、前記ピンを取り囲むように凸部が設けられており、前記ピンは、前記金型の、前記ピンと前記金型との当接面とは反対側の面から挿入された取付ボルトにより螺合されており、前記取付ボルトには荷重測定器が設置されているものである。
【０００８】
このような構成により、前記金型に載置された前記型枠内に流し込んだ溶湯の凝固収縮を、前記ピンと、前記凸部とに分散させることができる。そのため、溶湯が凝固した後に前記金型と前記型枠とを離型させる際の、離型抵抗に対して、凝固収縮のばらつきの影響が小さくなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、測定ばらつきを抑制することができる離型抵抗評価装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１の構成図である。
【図２】実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１の断面図である。
【図３】実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１を使って行う離型抵抗評価方法のフローチャートである。
【図４】実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１における、離型剤塗布工程を説明するための図である。
【図５】実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１における、型枠１３載置工程を説明するための図である。
【図６】実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１における、注湯工程を説明するための図である。
【図７】実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１における、溶湯の凝固収縮を説明するための図である。
【図８】実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１における、引張力測定工程を説明するための図である。
【図９】実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１における、凸部１７を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。まず、図１及び図２を参照しながら、本発明の実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１の構成について説明する。離型抵抗評価装置１は、離型剤を金型に塗布して鋳造した場合の、離型性能やガスの発生などを評価するための装置である。より具体的には、離型抵抗評価装置１は、離型剤の種類や量等の違いによる離型抵抗の大小を比較するために利用される。
【００１２】
図１は、実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１の構成図である。図１（ａ）は、離型抵抗評価装置１の上面図であり、図１（ｂ）は、離型抵抗評価装置１の正面図である。また図２は、図１（ａ）の断面IIにおける、実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１の断面図である。離型抵抗評価装置１は、金型１０、ピン１１、凸部１２、型枠１３、係止部材１４、取付ボルト１５、荷重測定器１６を備えている。
【００１３】
金型１０は、矩形状の鋳造用金型である。金型１０は、ピン１１、凸部１２が取り付けられた後に、離型剤が塗布される。そして、型枠１３が載置されて、溶湯が流し込まれる。金型１０は、例えば、タングステン、クロム、モリブデン等が含まれる合金により形成される。
【００１４】
ピン１１は、金型１０に取り付けられる凸状の金属部材である。ピン１１は、金型１０に対して当接する平面と、金型１０に取り付けられた後に溶湯に覆われる表面とを有する。図１（a）及び図２において示すように、ピン１１は、略紡錘形を呈しており、金型１０との当接面からテーパー状の斜面が形成されている。換言すると、ピン１１の横断面は円形状であり、金型１０から離れるにつれて円形状が小さくなるように形成されている。すなわち、ピン１１は、実際の金型の成形面を模擬するために、抜き勾配を有している。ピン１１は、金型１０の、ピン１１と金型１０との当接面とは反対側の面から挿入された取付ボルト１５により螺合されている。
【００１５】
凸部１２は、金型１０に設けられている凸状の金属部材である。凸部１２は、ピン１１の周囲を囲むように立設されたリブ上の部材であり、ピン１１と、型枠１３との間に設けられている。すなわち、凸部１２の内径は、ピン１１よりも大きく、凸部１２の外形は、型枠１３の内径よりも小さい。
【００１６】
型枠１３は、筒状の金属部材である。型枠１３は、金型１０の面上に載置し、所定の溶湯を鋳造することができるように、金型１０と当接する端面を有している。型枠１３は、凸部１２の外側を囲むように載置される。すなわち、型枠１３の内径は、凸部１２の外径よりも大きい。また型枠１３は、円筒部に、係止部材１４が嵌合する孔を有している。
【００１７】
係止部材１４は、型枠１３の円筒部に設けられている孔に嵌合する金属部材である。係止部材１４は、型枠１３の円筒部に設けられている孔に嵌合した状態において、型枠１３の内径よりも内側へ突出している。係止部材１４は、型枠１３の内径よりも内側へ突出していることにより、型枠１３の内部へ流し込まれて凝固した鋳物を金型１０から引き離す際に鋳物に係止する。これにより、型枠１３を金型１０から引き離すと、鋳物が金型１０から離型する。本実施の形態において、離型抵抗評価装置１は、係止部材１４を２個備えているが、上述の機能を満たすのであれば１個であっても、３個以上であってもよい。
【００１８】
また、係止部材１４は、溶湯が凝固し、鋳造が完了した後に、型枠１３から引き抜くことができる。係止部材１４を型枠１３から引き抜くことにより、凝固した鋳物を型枠１３から取り出すことができる。
【００１９】
取付ボルト１５は、ピン１１を固定する金属部材である。取付ボルト１５は、金型１０の孔に挿入され、ピン１１に螺合することによりピン１１を固定する。つまり、取付ボルト１５と、ピン１１とは、金型１０を挟むようにして螺合されている。
【００２０】
荷重測定器１６は、取付ボルト１５の頭部分に設置されている荷重測定器である。荷重測定器１６は、ピン１１が引張力を受けたときに、取付ボルト１５を介して、ピン１１にかかる引張力を測定する。荷重測定器１６は、取付ボルト１５の頭部分に設置するため、円環形状となっていることが好ましい。荷重測定器１６は、例えばピエゾ素子を備えた荷重センサーを有している。
【００２１】
また、荷重測定器１６は、図示しないアンプ、データロガ、及びパソコンと電気的に接続されている。これにより、ピン１１が引張力を受けた際、荷重測定器１６はかかる引張力を測定し、データロガ又はパソコンへ出力する。
【００２２】
次に、図３〜図８を参照しながら、本実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１を用いた離型抵抗の評価方法について説明する。図３は、実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１を使って行う離型抵抗評価方法のフローチャートである。以降、図３のフローチャートを参照しつつ、各ステップの詳細について、図４〜図８を参照しながら説明する。
【００２３】
まず、金型１０にピン１１を取り付ける（ステップＳ１）。より具体的には、ピン１１と、金型１０の孔に挿入した取付ボルト１５とを、金型１０を挟むようにして、螺合する。
【００２４】
次に、金型１０、ピン１１、及び凸部１２を加熱する（ステップＳ２）。より具体的には、金型１０、ピン１１、及び凸部１２を、ヒータ等の手段により摂氏１００度から摂氏４００度の範囲内において、所定の温度になるように加熱する。
【００２５】
次に、金型１０、ピン１１、及び凸部１２に対して離型剤を塗布する（ステップＳ３）。図４は、実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１における、離型剤塗布工程を説明するための図である。図４において示すように、離型剤塗布装置２０は、金型１０、ピン１１、及び凸部１２に対して離型剤を塗布する。
【００２６】
次に、金型１０に対して、型枠１３を載置する（ステップＳ４）。図５は、実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１における、型枠１３載置工程を説明するための図である。図５において、離型剤が塗布されているのは、塗布範囲３０において示された範囲である。型枠１３は、塗布範囲３０と重なるように、載置されている。
【００２７】
次に、離型抵抗評価装置１に鋳造用の材料を注湯する（ステップＳ５）。図６は、実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１における、注湯工程を説明するための図である。注湯装置４０は、溶湯４１を型枠１３の内径の領域へ注ぎ入れる。溶湯４１の材料は、例えば、アルミダイカスト用の合金を摂氏７００度前後にしたアルミニウム溶湯である。溶湯４１は、係止部材１４が充分に浸るまで注ぎ込まれる。
【００２８】
次に、注湯が完了すると、離型抵抗評価装置１は溶湯４１が凝固するまで室温にて放置される。図７は、実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１における、溶湯４１の凝固収縮を説明するための図である。凝固する際、図７に示すように、溶湯４１は、ピン１１対して密着する方向に収縮する。同様に、溶湯４１は、凸部１２対しても密着する方向に収縮する。つまり、離型抵抗評価装置１においては、溶湯４１の凝固収縮は、ピン１１だけではなく、凸部１２に分散して起きる。
【００２９】
次に、溶湯４１が凝固した後の引張力測定工程について説明する。溶湯が凝固した後、型枠１３は、凝固した鋳物と共に金型１０から引き離される（ステップＳ６）。図８は、実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１における、引張力測定工程を説明するための図である。型枠１３は、矢印Ａの方向へ引っ張られる。型枠１３に嵌合する係止部材１４は、凝固した鋳物４２に係合している。そのため、型枠１３を引っ張ると、凝固した鋳物４２が、金型１０、ピン１１、及び凸部１２から引き離される。この際、ピン１１は、矢印Ａの方向に引張力を受ける。したがって、ピン１１に螺合している取付ボルト１５も同じ方向に同じ力を受ける。そして、取付ボルト１５の頭部に設置されている荷重測定器１６に圧力がかかる。荷重測定器１６は、これを、上述したデータロガ、パソコンに出力する。
【００３０】
次に、金型１０、ピン１１、及び凸部１２から引き離された型枠１３、係止部材１４、及び鋳物４２から、鋳物４２を取り出して観察する（ステップＳ７）。より具体的には、係止部材１４を型枠１３から引き抜く。これにより、鋳物４２は、型枠１３から取り出される。鋳物４２は、型枠１３から取り出された後に、離型剤から発生したガスの分析などを行う。
【００３１】
以上のように、離型抵抗評価装置１を用いて、離型抵抗の評価を行うことができる。このような構成により、金型１０に載置された型枠１３内に流し込んだ溶湯４１の凝固収縮を、ピン１１と、凸部１２とに分散させることができる。そのため、溶湯４１が凝固した後に金型１０と型枠１３とを離型させる際の、離型抵抗に対して、凝固収縮のばらつきの影響が小さくなる。これにより、離型抵抗評価装置による測定ばらつきを抑制することができる。
【００３２】
次に、図９を参照しながら、凸部のバリエーションについて説明する。凸部１２は、溶湯４１の凝固収縮を、ピン１１に集中させることを抑制できれば、上述した形状でなくともよい。図９は、実施の形態にかかる離型抵抗評価装置１における、凸部１７を説明するための図である。図９（ａ）は、離型抵抗評価装置１の上面図であり、図９（ｂ）は、断面ＩＸにおける断面図である。凸部１７は、金型１０においてピン１１の外周部であって、かつ、型枠１３の内周部に立設された円柱状の金属部材である。図９（ａ）では凸部１７は、ピン１１の周囲に均等に４個立設されている。しかし、ピン１１の外周部であって、かつ、型枠１３の内周部に、溶湯４１の凝固収縮を分散するように設けられていれば、４個以上であってもよい。
【００３３】
このような構成により、金型１０に載置された型枠１３内に流し込んだ溶湯４１の凝固収縮を、ピン１１と、凸部１７とに分散させることができる。そのため、溶湯４１が凝固した後に金型１０と型枠１３とを離型させる際の、離型抵抗に対して、凝固収縮のばらつきの影響が小さくなる。これにより、離型抵抗評価装置による測定ばらつきを抑制することができる。
【００３４】
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。
【符号の説明】
【００３５】
１  離型抵抗評価装置
１０  金型
１１  ピン
１２、１７  凸部
１３  型枠
１４  係止部材
１５  取付ボルト
１６  荷重測定器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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