(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造成形を行う際に金型を冷却するための方法であって、
冷却水が流通する冷却通路を螺旋状に形成し、鋳造品の肉厚に対応して前記螺旋状の冷却通路の始点を振り分けることにより、冷却性に指向性を持たせることを特徴とする金型冷却方法。
【請求項２】
鋳造成形を行う際に金型を冷却するための装置であって、
金型のキャビティに組み込まれた鋳抜きピンの孔部内にインサート部材が挿入され、前記インサート部材の外周面には冷却水が流通する螺旋状の冷却通路が形成され、前記螺旋状の冷却通路の始点は、鋳造品の肉厚に対応して所定の方向に振り分けられて設定されるとともに、
冷却性の指向性に対応する方向の前記冷却通路の幅または深さが、他の方向と比較して大きく設定されることを特徴とする金型冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型内のキャビティに溶湯を充填して鋳造成形する際、前記金型を冷却する金型冷却方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、金型内に形成されたキャビティに溶湯を充填し、前記溶湯を固化させることにより、所望の形状の鋳造品を得る鋳造成形が行われている。この場合、キャビティに充填された溶湯を円滑に固化させるとともに、金型を冷却する冷却装置が設けられるのが通常である。
【０００３】
ここで、有底円筒形状の鋳造品を鋳造成形する従来技術に係る冷却装置を図９乃至図１２に示す。
【０００４】
この冷却装置１は、内部に空洞部２が形成された鋳抜きピン３と、前記空洞部２に臨み該空洞部２に対し冷却液を供給する供給管４と、前記空洞部２に連通し該空洞部２に貯留された冷却液が排出される排出ポート５とを有する。なお、参照数字６は、図示しない金型によって鋳造成形された鋳造品を示す。
【０００５】
なお、図９および図１０は、横型の冷却構造を有する鋳抜きピン３を採用した場合を示し、図１１および図１２は、縦型の冷却構造を有する鋳抜きピン３を採用した場合を示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術に係る冷却装置１では、供給管４から供給される冷却液の流量と空洞部２内の体積差により、鋳造時において冷却水が蒸発してしまい空洞部２内に発生する蒸気によって冷却能力が低下するという不都合がある。
【０００７】
すなわち、空洞部２の上部側に発生する蒸気や空気の層によって空間部７が形成されることにより、冷却が不均一となり冷却効率が低下するという不都合がある。
【０００８】
また、前記冷却能力の低下により、オーバーヒート部８には、鋳造品に対して悪影響を及ぼす、いわゆるひけや鋳造品の表面部が金型に凝着する、いわゆるとられが発生するという不都合がある。
【０００９】
従来技術では、このような冷却能力の低下に対し、冷却水量を大幅に増大させて対処しているが、冷却水量が増大するのに伴って金型が過冷却状態となりキャビティ内に充填された溶湯が急激に冷却されるため、湯廻り不良等が発生するという他の不都合がある。
【００１０】
本発明は、前記の種々の不都合を考慮してなされたものであり、冷却水の接触表面積並びに冷却容量をそれぞれ減少させ、しかも鋳造品の肉厚に対応して冷却性に指向性を持たせることにより、簡易に最適な鋳造品質を安定して得ることが可能な金型冷却方法および装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、鋳造成形を行う際に金型を冷却するための方法であって、
冷却水が流通する冷却通路を螺旋状に形成し、鋳造品の肉厚に対応して前記螺旋状の冷却通路の始点を振り分けることにより、冷却性に指向性を持たせることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明は、鋳造成形を行う際に金型を冷却するための装置であって、
金型のキャビティに組み込まれた鋳抜きピンの孔部内にインサート部材が挿入され、前記インサート部材の外周面には冷却水が流通する螺旋状の冷却通路が形成され、前記螺旋状の冷却通路の始点は、鋳造品の肉厚に対応して所定の方向に振り分けられて設定されるとともに、
冷却性の指向性に対応する方向の前記冷却通路の幅または深さが、他の方向と比較して大きく設定されることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、冷却性に指向性を持たせることにより、鋳造時において、熱影響の多い部分の冷却性を部分的に増大させ、鋳造品の厚肉部の内部品質を向上させることができる。
【００１４】
さらに、冷却通路を螺旋状に形成することにより、冷却水の接触表面積が減少し、しかも冷却水の流量を少なくすることにより、冷却水が蒸発し、発生した蒸気を容易に外部に排出させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る金型冷却方法について、それを実施する装置との関連において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１６】
図１において、参照数字１０は、本発明の実施の形態に係る金型冷却装置を示す。この金型冷却装置１０は、図示しない金型のキャビティ内に配設された鋳抜きピン１２の孔部１４内に挿入され、略円柱状に形成されたインサート部材１６と、前記インサート部材１６に形成される冷却通路１８とを有する。
【００１７】
なお、前記インサート部材１６を、熱伝達性が良好な金属製材料、例えば、銅合金等によって形成することにより、冷却効率をより一層向上させることができる。
【００１８】
前記金型冷却装置１０は、略同軸状に形成された内管２０と外管２２とを有する二重管２４が設けられたジョイント部材２６を備え、前記内管２０はジョイント部材２６から所定長だけ突出してインサート部材１６の貫通孔に嵌合されるように形成されている。前記二重管２４は、前記冷却通路１８に連通し該冷却通路１８に冷却液を供給する図示しないインレットポートと、前記冷却通路１８に連通し該冷却通路１８から冷却液が排出される図示しないアウトレットポートとを有する。
【００１９】
前記冷却通路１８は、ジョイント部材２６から突出する二重管２４の内管２０によって構成されインサート部材１６の軸線方向に沿って貫通する第１通路２８と、前記第１通路２８に連通し中心部から半径外方向に向かって延在する第２通路３０と、前記第２通路３０に連通しインサート部材１６の外周面に沿って螺旋状に形成された第３通路３２とを有する。前記第３通路３２の終端部は、インサート部材１６とジョイント部材２６の間に形成された空間部３４（図３参照）を介して二重管２４の外管２２内の通路に連通するように形成されている。
【００２０】
本実施の形態に係る金型冷却装置１０では、冷却性の指向性が、図２に示すように、インサート部材１６の中心部から半径外方向に向かって延在する第２通路３０の方向、すなわち、矢印Ａ方向となるように設定され、他の方向と比較して矢印Ａ方向に向かって冷却効率が向上するように設けられている。
【００２１】
けだし、螺旋状に形成された第３通路３２の開始点を任意の方向に振り分けることにより、その振り分けられた方向において螺旋状に周回する多くの溝部が配置されるからである。従って、特に冷却効果が必要とされる鋳造品の厚肉部を形成する金型部分に対しても、鋳造品の形状に対応して部分的に冷却効果を向上させることができる。
【００２２】
後述するように、例えば、鋳造品の厚肉部を形成する第１キャビティと前記鋳造品の薄肉部を形成する第２キャビティとが対称に配置された金型構造の場合には、薄肉部と比較して冷却しずらい厚肉部が矢印Ａ方向となるように金型冷却装置１０を設定すると好適である。
【００２３】
前記螺旋状の第３通路３２は、実質的に断面半円状の溝部からなり、前記溝部は略同一の断面積で一定に形成されている。
【００２４】
本発明の実施の形態に係る金型冷却装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００２５】
先ず、図示しない冷却液供給源と二重管２４のインレットポートとを接続し、図示しない冷却液貯留源とアウトレットポートとを接続しておく。また、鋳抜きピン１２は、図示しない金型のキャビティ内に配設されているものとする。
【００２６】
図示しない金型のキャビティ内に溶湯を注入する際、図示しない冷却液供給源を付勢してインレットポートより冷却液を供給する。前記冷却液は、二重管２４の内管２０に沿って流通し、インサート部材１６の軸線方向に沿って延在する第１通路２８を流通する。さらに冷却液は、インサート部材１６の上部の中心部から半径外方向に向かって延在する第２通路３０並びにインサート部材１６の外周面に螺旋状に形成された第３通路３２に沿って流通する。第３通路３２の終端から導出された冷却液は、インサート部材１６とジョイント部材２６との間に形成された空間部３４並びに二重管２４の外管２２を経由してアウトレットポートから図示しない冷却液貯留源に排出される。
【００２７】
本実施の形態では、図２に示すように、第２通路３０の方向、すなわち、インサート部材１６の中心部から半径外方向に向かう矢印Ａ方向に冷却性の指向性が設定されている。
【００２８】
従って、例えば、鋳造品の厚肉部を形成するキャビティが矢印Ａ方向となるように金型冷却装置１０を配設することにより、他の方向と比較して矢印Ａ方向に向かって冷却効率を向上させることができる。
【００２９】
次に、インサート部材１６の外周面に形成された溝部の変形例を図４乃至図７に示す。なお、冷却性の指向性は、同様に矢印Ａ方向に設定されているものとする。
【００３０】
図４に示す第１変形例では、第３通路３６が断面矩形状の深い角溝からなる螺旋状の溝部によって形成され、前記溝部の溝幅および深さが略一定に形成されている点に特徴がある。また、図５に示す第２変形例では、第３通路３８の一部である矢印Ａ方向側の溝部４０の溝幅を大きく形成している点に特徴がある。換言すると、矢印Ａ方向と反対側の溝部４２の溝幅に対して矢印Ａ方向側の溝部４０の溝幅を大きく設定している。
【００３１】
さらに、図６に示す第３変形例では、第１変形例の角溝からなる溝部に代替して第３通路４４を深い丸溝を有する溝部４６によって形成している点に特徴がある。さらにまた、図７に示す第４変形例では、第３通路４８を深い丸溝によって形成するとともに、矢印Ａ方向と反対側の溝部５０の溝幅に対して矢印Ａ方向側の溝部５２の溝幅を大きく設定している点に特徴がある。
【００３２】
このように、螺旋状に形成された溝部の一部の断面形状を、例えば、丸形、角形等の種々の断面形状とし、あるいは溝部の深さを変化させることにより、冷却性に指向性を持たせ、且つ冷却能力を自在に制御することができる。この結果、鋳造時において、熱影響の多い部分の冷却性を部分的に増大させ、鋳造品の厚肉部の内部品質を向上させることができる。
【００３３】
また、本実施の形態では、螺旋状の冷却通路１８をインサート部材１６の外周面に形成することにより、冷却水の接触表面積を減少させ、しかも冷却水の流量を少なくすることにより、冷却水が蒸発し、発生した蒸気を容易に外部に排出することができる。この結果、冷却能力を低下させることがなく、湯廻り不良等の発生を防止して、高精度の品質を有する鋳造品を得ることができる。
【００３４】
次に、車両用のエンジンのシリンダブロックを製造する金型に適用した他の実施の形態に係る金型冷却装置７０を図８に示す。なお、前記金型冷却装置１０と同一の構成要素には同一の参照数字を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３５】
この金型５４は、前記シリンダブロックに対応する形状からなるキャビティ５６が形成された金型本体５８と、前記金型本体５８内に挿入され、シリンダブロックのボアを形成するボア用鋳抜きピン６０とを有する。
【００３６】
前記キャビティ５６は、ボア用鋳抜きピン６０を間にして略対称に配置され、鋳造成形によってシリンダブロックの厚肉部が形成される第１キャビティ６２と、前記シリンダブロックの薄肉部が形成される第２キャビティ６４とを含む。
【００３７】
他の実施の形態に係る金型冷却装置７０は、金型５４のキャビティ５６内に配設されたボア用鋳抜きピン６０の孔部７２内に挿入され、略円柱状に形成されたインサート部材７４と、前記インサート部材７４に形成される冷却通路１８とを有する。
【００３８】
前記金型５４の孔部７２には、前記インサート部材７４の冷却通路１８に連通し該冷却通路１８に冷却液を供給する内管２０と、前記冷却通路１８に連通し該冷却通路１８から冷却液が排出される外管２２とを有する二重管２４が設けられたジョイント部材７６が挿入される。なお、ボア用鋳抜きピン６０並びにジョイント部材７６の外周面には、環状溝を介して、キャビティ５６並びに空間部３４を密封するシール部材７８、８０ａ、８０ｂがそれぞれ装着されている。
【００３９】
この金型冷却装置７０では、シリンダブロックの厚肉部を形成する第１キャビティ６２側に指向性が設定されており、冷却通路１８を流通する冷却液の冷却作用下に、前記厚肉部に対する冷却性を制御することにより、前記厚肉部の内部品質を向上させ、高精度な品質を有するシリンダブロックを安定して得ることができる。
【００４０】
なお、その他の作用効果は、前述した実施の形態と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００４２】
すなわち、従来技術と比較して、冷却水の接触表面積並びに冷却容量をそれぞれ減少させることができる。
【００４３】
また、鋳造品の肉厚に対応して冷却性に指向性を持たせることにより、簡易に最適な鋳造品質を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る金型冷却装置の分解縦断面図である。
【図２】前記金型冷却装置の横断面図である。
【図３】鋳抜きピンの孔部内に挿入された前記金型装置の縦断面図である。
【図４】インサート部材の外周面に螺旋状に形成された溝部の第１変形例を示す正面図である。
【図５】インサート部材の外周面に螺旋状に形成された溝部の第２変形例を示す正面図である。
【図６】インサート部材の外周面に螺旋状に形成された溝部の第３変形例を示す正面図である。
【図７】インサート部材の外周面に螺旋状に形成された溝部の第４変形例を示す正面図である。
【図８】車両用のエンジンのシリンダブロックを製造する金型に適用した他の実施の形態に係る金型冷却装置の縦断面図である。
【図９】横型の冷却構造を有する鋳抜きピンを採用した場合における従来技術に係る冷却装置の縦断面図である。
【図１０】図９に示す従来技術に係る冷却装置の動作説明図である。
【図１１】縦型の冷却構造を有する鋳抜きピンを採用した場合における従来技術に係る冷却装置の縦断面図である。
【図１２】図１１に示す従来技術に係る冷却装置の動作説明図である。
【符号の説明】
１０、７０…金型冷却装置            １２…鋳抜きピン
１４、７２…孔部                    １６、７４…インサート部材
１８…冷却通路                      ２０…内管
２２…外管                          ２４…二重管
２６、７６…ジョイント部材
２８、３０、３２、３６、３８、４４、４８…通路
３４…空間部                        ４０、４２、４６、５０…溝部
５４…金型                          ５６、６２、６４…キャビティ
５８…金型本体                      ６０…ボア用鋳抜きピン
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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