(57)【要約】【課題】金型の変形を抑制することができる金型の予熱方法を提供する。【解決手段】蒸気を用いて金型１００を加熱する金型の予熱方法であって、金型１００は、蒸気を金型１００の内部に導入する導入口１と、蒸気を金型１００の内部から外部へと排出する排出口２と、導入口１と排出口２とを繋ぐ蒸気の経路３と、を備え、経路３は、金型のキャビティ側の反対側に沿って延在する第１の経路部３１と、第１の経路部３１から分岐してキャビティ側に延在する複数の第２の経路部３２と、を備え、金型１００のキャビティ面Ｃに対向する第２の経路部３２の表面は、撥水処理が施されており、金型１００のキャビティ面Ｃに対向する第２の経路部３２の表面以外の経路３の表面は、親水処理が施されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気を用いて金型を加熱する金型の予熱方法であって、
前記金型は、
前記蒸気を前記金型の内部に導入する導入口と、
前記蒸気を前記金型の内部から外部へと排出する排出口と、
前記導入口と前記排出口とを繋ぐ前記蒸気の経路と、
を備え、
前記経路は、前記金型のキャビティ側の反対側に沿って延在する第１の経路部と、前記第１の経路部から分岐して前記キャビティ側に延在する複数の第２の経路部と、を備え、
前記金型のキャビティ面に対向する前記第２の経路部の表面は、撥水処理が施されており、
前記金型のキャビティ面に対向する前記第２の経路部の表面以外の前記経路の表面は、親水処理が施されている、金型の予熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型の予熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、キャビティと、キャビティに連通する連通孔とを備え、連通孔を介して加熱した気体をキャビティ内に送り込み、キャビティの表面を加熱する成形型予熱装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２４１１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
成形金型の内部に形成された経路に蒸気を貫流させて、成形金型を予熱する際、成形金型は当該経路に沿って加熱される。そのため、成形金型の予熱が不要な部分まで加熱されてしまい、熱膨張によって金型全体の変形が生じる場合がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、金型の変形を抑制することができる金型の予熱方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る金型の予熱方法は、蒸気を用いて金型を加熱する金型の予熱方法である。また、前記金型は、前記蒸気を前記金型の内部に導入する導入口と、前記蒸気を前記金型の内部から外部へと排出する排出口と、前記導入口と前記排出口とを繋ぐ前記蒸気の経路と、を備える。また、前記経路は、前記金型のキャビティ側の反対側に沿って延在する第１の経路部と、前記第１の経路部から分岐して前記キャビティ側に延在する複数の第２の経路部と、を備える。また、前記金型のキャビティ面に対向する前記第２の経路部の表面は、撥水処理が施されており、前記金型のキャビティ面に対向する前記第２の経路部の表面以外の前記経路の表面は、親水処理が施されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る金型の予熱方法によれば、撥水処理を施すことにより金型のキャビティ面に対向する前記第２の経路部の表面の熱の伝達性を向上させることができるとともに、親水処理を施すことにより金型のキャビティ面に対向する前記第２の経路部の表面以外の経路の表面の熱の伝達性を抑制することができる。換言すれば、金型の予熱が必要な部分であるキャビティ面に対向する第２の経路部の表面の熱の伝達性を向上させることができるとともに、金型の予熱が不要な部分である、キャビティ面に対向する第２の経路部の表面以外の経路の表面の熱の伝達性を抑制することができる。これにより、金型の予熱が不要な部分まで加熱することによって金型全体が変形してしまうことを防止することができる。よって、金型の変形を抑制することができる金型の予熱方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る金型を示す断面図である。
【図２】実施例に係る金型及び比較例に係る金型の予熱後の表面温度を示す図である。
【図３】実施例に係る金型及び比較例に係る金型の鋳抜きピンの位置を示す平面図である。
【図４】実施例に係る金型及び比較例に係る金型の鋳抜きピンの中心位置の予熱前と予熱後の変位を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る金型１００を示す断面図である。金型１００は、例えば、鋳造用の金型であり、金型１００の上面は、キャビティ面Ｃとなっている。
金型１００は、鋳造前に、加熱装置（図示省略）によって加熱された蒸気によって予熱される。具体的には、図１に示すように、金型１００は、当該蒸気を金型１００の内部に導入する導入口１、当該蒸気を金型１００の内部から外部へと排出する排出口２、導入口１と排出口２とをつなぐ経路３と、を備える。そして、金型１００の内部に形成された経路３に加熱装置によって加熱された蒸気を貫流させて、金型１００を予熱する。
【００１０】
導入口１は、例えば、金型１００の側方に突出するように設けられた管状の形状を有し、上記の加熱装置と連結可能となっている。そして、導入口１は、加熱装置から送られた蒸気を金型１００の内部へと導入する。
【００１１】
排出口２は、例えば、金型１００の導入口１側とは反対側の側面から側方に突出するように設けられた管状の形状を有する。そして、排出口２は、金型１００の内部から外部へ蒸気を排出する。
【００１２】
経路３は、第１の経路部３１と、第１の経路部３１から分岐した複数の第２の経路部３２と、を備える。
【００１３】
第１の経路部３１は、金型１００のキャビティ側の反対側に沿って延在する管状の部分である。第１の経路部３１は、金型１００の奥行方向（図１に示すＹ軸方向）に沿って複数本形成される管状であってもよい。また、第１の経路部３１の表面には、親水処理が施されている。
親水処理の具体的な例としては、例えば、エッチング処理、プラズマ処理、当該表面への界面活性剤の塗布、当該表面への親水性樹脂の塗布等が挙げられる。
【００１４】
第２の経路部３２は、第１の経路部３１から金型１００の裏側からキャビティ側に向かって（図１に示すＺ軸方向に向かって）分岐して延在する管状の部分である。第２の経路部３２は、１本の第１の経路部３１から、金型１００の奥行方向（図１に示すＹ軸方向）に沿って複数本形成される管状であってもよい。また、第２の経路部３２のうち、金型１００のキャビティ面Ｃに対向する第２の経路部３２の表面には、撥水処理が施されている。また、金型１００のキャビティ面Ｃに対向していない第２の経路部３２の表面は親水処理が施されていてもよい。
撥水処理の具体例としては、例えば、金属表面にフッ素系のガスを用いたプラズマ照射、当該表面に微細な凹凸等の形状を付与する微細加工処理等が挙げられる。
【００１５】
次に、本実施の形態１に係る金型１００の予熱方法について説明する。
上記の加熱装置を用いて、導入口１に高温の蒸気を供給する。導入口１に供給された蒸気は、当該導入口１を通じて、第１の経路部３１に進行する。ここで、第１の経路部３１の表面には、親水処理が施されているため、当該第１の経路部３１の熱の伝達性を抑制することができる。具体的には、蒸気は、親水処理が施された表面において、膜状に凝縮（液化）し、当該表面上に液膜を形成する。当該液膜は伝熱を妨げるため、親水処理が施された表面の熱の伝達性を抑制することができる。
【００１６】
次いで、第１の経路部３１に進行した蒸気は、第２の経路部３２へ進行する。ここで、金型１００のキャビティ面Ｃに対向している第２の経路部３２の表面には、撥水処理が施されているため、当該第２の経路部３２の熱の伝達性を向上させることができる。具体的には、蒸気は、撥水処理が施された表面において、滴状に凝縮（液化）し、当該表面上に液滴を形成する。撥水面において当該液滴は当該撥水面から離れやすく、当該液滴が離れた後の撥水面は蒸気から新たな液滴を形成させるため、撥水処理が施された表面の熱の伝熱性を向上させることができる。
一方、金型１００のキャビティ面Ｃに対向していない第２の経路部３２の表面には、親水処理が施されているため、当該第２の経路部３２の熱の伝達性を抑制することができる。
【００１７】
次いで、第１の経路部３１及び第２の経路部３２を経由して排出口２に到着した蒸気は、排出口２を通じて、金型１００の外部へと排出される。蒸気が第１の経路部３１及び第２の経路部３２を進行しながら、当該蒸気と金型１００との間で熱交換を行うことにより、金型１００が予熱される。
【００１８】
なお、金型１００のキャビティ面Ｃに対向している第２の経路部３２の表面には、親水処理と撥水処理との複合処理が施されていてもよい。これにより、親水処理と撥水処理との複合処理が施された第２の経路部３２の表面における熱の伝達性をさらに向上させることができる。具体的には、蒸気は、親水処理が施された表面において効果的に核を形成し、撥水処理が施された表面から液滴を効率的に離れさせることができる。
親水処理と撥水処理との複合処理の具体例としては、例えば、当該表面に、親水処理を施す領域と撥水処理を施す領域とを帯状に交互に配置させること等を挙げることができる。
【００１９】
次に、図２乃至図４を参照しながら、本実施の形態１に係る金型１００の実施例及び比較例について説明する。図２は、実施例に係る金型及び比較例に係る金型の予熱後の表面温度を示す図である。図３は、実施例に係る金型及び比較例に係る金型の鋳抜きピンの位置を示す平面図である。図４は、実施例に係る金型及び比較例に係る金型の鋳抜きピンの中心位置の予熱前と予熱後の変位を示すグラフである。
【００２０】
図２に示す金型の表面温度は、予熱条件や金型形状等の条件に基づいてコンピュータによってシミュレーションして取得したものである。図２の上側は、キャビティ面Ｃの表面温度を示し、図２の下側は、キャビティ面Ｃとは反対側の裏面の表面温度を示す。
図２に示すように、比較例及び実施例ともに、キャビティ面Ｃの表面温度は、必要な温度まで上昇していることがわかる。
一方、実施例に係る金型の裏面の表面温度は、比較例に係る金型の裏面の表面温度に比べて低くなっていることがわかる。換言すれば、実施例に係る金型では、予熱の必要がない箇所が不必要に予熱されていないことがわかる。
【００２１】
図４は、実施例に係る金型及び比較例に係る金型の図３に示す鋳抜きピンＰ１〜Ｐ４の中心位置の予熱前と予熱後の変位を示すグラフである。鋳抜きピンＰ１〜Ｐ４の中心位置の変位量は、予熱条件や金型形状等の条件に基づいてコンピュータによってシミュレーションして取得した。図４に示すグラフから、実施例に係る金型の方が比較例に係る金型に比べて、すべての鋳抜きピンＰ１〜Ｐ４の中心位置の変位が小さいことがわかる。すなわち、実施例に係る金型の予熱による変形は、比較例に係る金型の予熱による変形に比べて、小さいことがわかる。また、実施例に係る金型における鋳抜きピンＰ１〜Ｐ４の中心位置の変位量は、当該金型によって成形される成形品に求められる規格を満たすものであった。
【００２２】
以上に説明した本実施の形態１に係る金型１００の予熱方法によれば、撥水処理を施すことにより金型１００のキャビティ面Ｃに対向する第２の経路部３２の表面の熱の伝達性を向上させることができるとともに、親水処理を施すことにより金型１００のキャビティ面Ｃに対向する第２の経路部３２の表面以外の第１の経路部３１及び第２の経路部３２の表面の熱の伝達性を抑制することができる。換言すれば、金型１００の予熱が必要な部分であるキャビティ面Ｃに対向する第２の経路部３２の表面の熱の伝達性を向上させることができるとともに、金型１００の予熱が不要な部分である、キャビティ面Ｃに対向する第２の経路部３２の表面以外の経路３の表面の熱の伝達性を抑制することができる。これにより、金型１００の予熱が不要な部分まで加熱することによって金型１００全体が変形してしまうことを防止することができる。よって、金型１００の変形を抑制することができる金型の予熱方法を提供することができる。
【００２３】
また、金型１００の予熱が必要な部分であるキャビティ面Ｃに対向する第２の経路部３２の表面だけを積極的に加熱するため、金型１００の予熱に必要な蒸気の量は、金型１００の経路３全体の表面を不特定に加熱する場合に比べて、少なくて済む。
【００２４】
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。例えば、第１の経路部３１及び第２の経路部３２の形状等は、図示したものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２５】
１００  金型
１  導入口
２  排出口
３  経路
３１  第１の経路部
３２  第２の経路部
Ｃ  キャビティ面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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