JPH11277212A - 半溶融もしくは半凝固用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良品質の製品を得るために金型の温度管理が
重要である半溶融もしくは半凝固成形において、金型温
度の制御性に優れた金型構造を提案する。 【解決手段】 入れ子型とそれを保持する主型との接触
面に凹部を形成し、この凹部に連通する給排気用エア通
路を配設すると共に、給気用エア通路に加熱用エア通路
と冷却用エア通路を併設し且つ個々のエア通路にエアバ
ルブを設けることにより、入れ子型と主型の間での断熱
性及び入れ子型の加熱効果、冷却効果を付加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、素材金属を液相線
以下から凝固線以上の温度において金型内のキャビティ
部に加圧充填し成形品を得る、いわゆる半溶融もしくは
半凝固成形に使用する成型金型の金型構造の改良に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】半溶融もしくは半凝固成形法は、従来の
鋳造法に比べ鋳造欠陥や偏析が少なく、金属組織が均一
で、金型寿命が長いことや成形サイクルが短いなど利点
があり、最近注目されている成形技術である。この半溶
融もしくは半凝固成形法にて欠陥の無い良好な品質の製
品を得るためには金型の温度管理が重要な点の一つであ
る。成形前に金型をバーナ等で予め所定温度に予熱して
おいて成形を開始するが、予熱は主に金型内の製品キャ
ビティ部を有する入れ子型に対して行われる。この時入
れ子型に与えられた熱量は主型との接触面より主型へと
伝達されてしまい、入れ子型の予熱を短時間で行うこと
がむずかしい。また連続して成形を行う場合に金型が金
型温度管理範囲から外れると鋳造欠陥等不具合が生じ
る。すなわち、金型温度が高すぎると金型から製品を取
り出す際に発生する離型力により、変形や割れ等の問題
が発生する。また、金型温度が低すぎると素材合金の温
度が液相線以下であるため、一般的な溶融合金のダイカ
ストに比べ加圧充填時の素材金属の流動性が悪く、製品
キャビティ部への充填不良が発生する。

【０００３】これらを解決する手段として例えば特開平
６−３０４７３６に、入れ子型底面と主型との間に断熱
材及びスペーサを配置した金型構造が提案されている。
しかしながら、この金型構造は金型内に断熱材及びスペ
ーサを配置するため構造的に複雑となり組み立て等の段
取り性に問題があり且つ冷却効果を持ち合わせておらず
半溶融もしくは半凝固用金型として金型温度の制御性が
不十分であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、金型の温度
管理が重要な半溶融もしくは半凝固成形用金型におい
て、良品質の製品を安定して得るために、簡易な金型構
造で且つ金型温度を効果的に制御する金型構造を提案す
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、製品キャビテ
ィ部を有する入れ子型とそれを保持する主型からなる半
溶融もしくは半凝固成形用金型において、入れ子型と主
型との接触空間面積を大きくするために凹部を設け、外
部からの温度制御用に凹部に連通する給排気用エア通路
を設けると共に給気側エア通路に冷却用エア通路と加熱
用エア通路を併設し加熱と冷却を可能にした。且つ前記
給排気用エア通路の個々にエアバルブを設けることによ
り、入れ子型と主型の間での断熱性と共に入れ子型に加
熱及び冷却効果を付加したことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図示の実施例に従いこの発
明を説明する。図１，図３、図４において、１は半溶融
もしくは半凝固成形に用いる金型、２及び３はその製品
キャビティ部を有する入れ子型、４及び５は入れ子型を
保持する主型、６は製品キャビティ部であり、７は入れ
子型と主型との接触面に設けた凹部である。また、８は
前記凹部７に連通するように設けられた給気用エア配管
で、８ａの加熱用エア通路と８ｂの冷却用エア通路を併
設して持ち合わせており、９は排気用エア配管である。
また、個々のエア配管には１０ａ，１０ｂ，１０ｃで示
すエアバルブが設けられている。ここで凹部７は図１に
示す加工性を考慮し入れ子型２，３へ加工を施し形成し
た。図３のように主型４，５側に形成してもよく、入れ
子型２，３及び主型４，５に分割形成してもよいことは
勿論である。凹部７は素材金属充填時の成形圧力による
入れ子型２，３の変形による鋳バリ発生を防止し且つ熱
交換を効果的に行うために入れ子型２，３の底面に網目
状に形成し、入れ子型側面の凹部は成形圧力の影響をほ
とんど受けないことから、主型との位置合せとして金型
見切り面部を残し全周に凹部７を形成した。ここで、凹
部７は給気エア配管８から排気エア配管９へ連続的に形
成することは勿論であり且つ凹部７の形成形状は網目状
に限らず入れ子型２，３の変形による鋳バリが発生しな
い範囲で任意な形状に形成可能で有る。

【０００７】（実施例１）次に上記図１に示す本発明の
金型と、図２に示す一般的な従来金型を用い半凝固のＡ
ｌ合金の成形を行った結果について示す。

【０００８】成形はダイカストマシンを用い、素材金属
としてＡｌ−７％Ｓｉ合金を固相率３０％の半凝固状態
で、射出圧力100MPa,射出速度1.0m/sで長さ：150mm，
幅：150mm，厚さ：5mmの板状の製品を繰り返し成形し
た。

【０００９】まず、予熱結果について示す。金型の予熱
は図１に示す本発明金型、図２に示す従来金型共に、図
示しないオイル加熱装置により入れ子型に設けられた図
示しないオイル加熱通路に加熱されたオイルを循環し行
った。この時図１に示す本発明金型では給排気エア通路
８及び９に取り付けられたエアバルブ１０ａ，１０ｂ，
１０ｃは全て閉じた状態とし、入れ子型２，３とそれに
対応する主型４，５の接触面に形成した凹部７に断熱効
果を持たせることとした。この結果、上記図１に示した
本発明金型では図２に示す金型に比較し金型温度を管理
温度に予熱する時間を約20％短縮することができた。こ
こで、予熱時にエアバルブ１０ａ，１０ｃ、１０ｂを閉
とし、給入エア通路８より加熱エアを凹部７に流入する
ことにより更に予熱時間を短縮できる。

【００１０】次に予熱完了後、製品を繰り返し成形した
結果について示す。図１に示した本発明金型では、この
時も給排気用エア通路８及び９に取り付けられたエアバ
ルブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃは全て閉とし、凹部７に断
熱効果を持たせた状態で成形を行った。この結果、前記
図２に示す従来金型による成形では連続成形時において
金型温度が徐々に低下し金型温度管理範囲の下限値を下
回り、製品キャビティ部６への充填不良が発生し、安定
して高品質の製品を得ることができなかった。しかしな
がら、図１に示す本発明金型による成形では、断熱効果
により連続成形時の金型温度の低下を抑え、金型温度を
管理温度範囲内に維持し安定して良品質の製品を成形す
ることができた。

【００１１】（実施例２）次に入れ子型を交換し、長
さ：150mm，幅：150mm，厚さ：15mmの板状の製品を繰り
返し成形した。予熱結果は前記結果と同様であったので
予熱完了後の連続成形を行った結果について示す。この
結果は、図２に示す従来金型による成形では予熱完了後
連続成形時において製品肉厚が大きいことから製品キャ
ビティ部６への素材合金充填量が多く、金型内での放出
熱量が増加し金型温度が徐々に上昇したため、製品取り
出し時に変形が生じ安定して良品質の製品を成形するこ
とができなかった。しかしながら、図１に示す本発明金
型による成形では、エアバルブ１０ｂ，１０ｃを開、１
０ａを閉とし凹部７に冷却エア通路８ｂより冷却用のエ
アを流入することにより、連続成形時の金型温度の上昇
を抑え、金型温度を管理温度範囲内に維持し、安定して
良品質の製品を成形することができた。

【００１２】次に入れ子型を交換し、長さ：150mm，
幅：150mm，厚さ：3mmの板状の製品を繰り返し成形し
た。前記同様、予熱完了後の繰り返し成形の結果につい
てのみ示す。図２に示す従来金型による成形では予熱完
了後の連続成形時において製品肉厚が小さいことから製
品キャビティ部６への素材金属充填量が少なく、金型内
での素材合金からの放出熱量が減少し金型温度が徐々に
低下したため、キャビティ部への半凝固合金の充填が不
十分となり安定して良品質の製品を成形することができ
なかった。しかしながら、図１に示す本発明金型による
成形では、エアバルブ１０ａ，１０ｃを開、１０ｂを閉
とし凹部７に加熱エア通路８ａより加熱用のエアを流入
することにより、連続成形時の金型温度の低下を抑え、
金型温度を管理温度範囲内に維持し、安定して良品質の
製品を成形することができた。

【００１３】以上の結果から、素材合金充填量の差によ
り入れ子型に与えられる熱量に差が生じるため、安定し
て良品質の製品を得るためには入れ子型の熱収支を制御
することが必要で有ることが分かる。また、本発明金型
によれば入れ子型と主型との間に形成した凹部に断熱効
果を与えることが可能で且つ凹部に連通するエア通路よ
り流入するエアの温度及び流量をコントロールすること
により入れ子型の熱収支を効率よく制御することが可能
であることが分かる。

【００１４】

【発明の効果】本発明は、製品キャビティ部を有する入
れ子型とそれを保持する主型との接触面に凹部を形成
し、この凹部に連通する給排気用エア通路を配設すると
共に、給気用エア通路に加熱用エア通路と冷却用エア通
路を併設し且つ個々のエア通路にエアバルブを設けた金
型温度の制御性に優れた金型であって、本発明金型を用
いることにより、入れ子型と主型の間での断熱性及び入
れ子型の加熱効果、冷却効果を付加することにより金型
温度を目標温度に維持し、短時間での予熱完了を可能と
し安定して良品質の製品を成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適合する入れ子型と主型の接触面に凹
部を有する金型断面図（ａ）と入れ子型の底面方向矢視
図（ｂ）である。

【図２】本発明金型の効果を確認するために比較として
使用した一般の従来金型断面図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す金型断面図（ａ）と
主型彫り込み部底面図（ｂ）である。

【図４】本発明の他の実施例を示す金型断面図（ａ）と
入れ子型底面方向矢視図（ｂ）と主型彫り込み部底面図
（ｃ）である。

【符号の説明】

１ 金型、２ 入れ子型（固定側）、３ 主型（固定
側）、４ 入れ子型（固定側）、５ 主型（固定側）、
６ 製品キャビティ部、７ 凹部、８ エア給気通路、
８ａ 加熱エア排気通路、８ｂ 冷却エア給気通路、９
エア排気通路、１０a，１０b，１０c エアバルブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製品キャビティを有する入れ子型と、こ
   れを保持する主型からなり、前記入れ子型と主型との接
   触面に凹部を形成したことを特徴とする半溶融もしくは
   半凝固用金型。
2. 【請求項２】 請求項１の凹部に連通する給排気用エア
   通路を配設したことを特徴とする半溶融もしくは半凝固
   用金型。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の給気用エア通路に加熱
   用エア通路と冷却用エア通路を併設したことを特徴とす
   る半溶融もしくは半凝固用金型。
4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載の給排気用エア通
   路の個々にエアバルブを設けたことを特徴とする半溶融
   もしくは半凝固用金型。