JP2001113354A - 金型の予熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳造開始前の金型予熱の仕方には、いろいろ
なものが提供されているが、金型の改造や維持管理にと
って有利なものとはいえない。 【解決手段】 上述の課題を解決するために、金型６の
外側面の平面１０に板状の高周波誘導加熱コイル１７を
密着させる。この状態で通電することによって、金型６
の母材中に渦電流を誘起させて、それによるジュール熱
で予熱するのである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】金型の予熱、とくにダイカス
ト鋳造においては、良好な品質の鋳物を得るために、金
型の温度を所定値に上昇させてから、鋳造を開始する必
要がある。本発明は、このような金型予熱の技術分野に
属している。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】金型を予熱する手法として
は、種々なものが採用されている。その最も原始的なも
のは、一般に「捨て打ち」と称されているもので、鋳造
立ち上げ時に、いくつかの鋳造を行って、この時の溶融
金属の熱で金型を予熱している。したがって、品物の大
きさ等で個数は変わるが、５個とか１０個という数量の
品物が不良品として廃却されている。このようなこと
は、大変、不経済なことであり、できるだけ「捨て打
ち」の個数を削減、もしくは、なくしてしまう必要があ
る。

【０００３】上述のような問題点のために、金型の予熱
方式がいろいろと提案されている。そのひとつは、金型
を開いておいてそのキャビティ面を電気ヒータあるいは
ガスバーナで加熱するものである。このやり方は、金型
がダイカスト鋳造機に取り付けられた状態で行うので、
鋳造機の稼働率が低下し、さらにキャビティ面を直接加
熱するために金型の劣化が早くなってしまう。

【０００４】別の予熱方法としては、金型に油路を形成
しておき、ここに高温油を流すものである。この方法
は、金型に油路を特別に設ける必要があるので、金型の
改造製作が複雑となり、工数や原価の面で好ましくな
い。さらに、安全上、高温油が漏洩しないように十分な
シール構造が不可欠である。

【０００５】さらに、他の方法としては、金型に孔を明
けて電熱ヒータを挿入するものがある。このものは、や
はり金型の改造が必要となり、構造的に好ましくない。
また、漏電の危険性を回避するために十分な対策を講じ
る必要があり、やはり構造的に好ましくない所がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段とその作用】本発明は、上
述のような問題点を解決するために提供されたもので、
請求項１の発明は、金型の外側面に高周波誘導加熱コイ
ルを密着させ、この加熱コイルによって生じるジュール
熱で金型を予熱することを特徴としている。こうするこ
とによって、金型金属がジュール熱で加熱され、鋳造立
ち上げ時の「捨て打ち」個数を大幅に削減することがで
き、さらには十分に時間をかけて加熱することによっ
て、「捨て打ち」をなくすことも可能になる。

【０００７】請求項２の発明は、ダイカスト鋳造機の構
造上の特質に注目して発案されたもので、ダイカスト鋳
造機の固定盤に固定用平面が形成され、固定金型の平面
が前記固定用平面に密接した状態で取り付けられる形式
のものにおいて、高周波誘導加熱コイルを固定金型の平
面に密着させ、この加熱コイルによって生じるジュール
熱で金型を予熱することを特徴としている。

【０００８】したがって、高周波誘導加熱コイルは固定
金型の平面に密着した状態になるので、効率の高い金型
内部の発熱をおこなわせることができる。このことは、
固定金型の取付け面が一般的に平面とされていることに
着眼したもので、この面状態と高周波誘導加熱コイルの
取付けとを最善の組み合わせにしているのである。一般
的には、高周波誘導加熱コイル近傍の部分が高熱となる
ので、コイルへの通電を停止しても、この高熱部分から
キャビティ部近傍が加熱されることとなる。したがっ
て、金型をダイカスト鋳造機に取り付けるときにも、キ
ャビティ部近傍は温度上昇傾向にあるので、金型取付け
過渡期の温度降下の心配がなく、良好な予熱がなされる
のである。このような利点は、キャビティ部から離隔し
た側の固定平面の方から過熱することによって得られる
のである。

【０００９】そして、高周波誘導加熱コイルの周波数を
高く設定すれば、固定金型の平面に近い箇所に渦電流が
より多く誘起されるので、この部分の温度が高くなっ
て、その熱がキャビティ部に伝熱される。また、周波数
を低く設定すれば、金型金属部の深い箇所まで広い範囲
にわたって渦電流が誘起されるので、キャビティ部に近
い箇所を加熱することができる。このように、高周波誘
導加熱コイルの周波数を適宜選定することによって、金
型形状に応じた予熱が行えるのである。

【００１０】請求項３の発明は、請求項２において、固
定金型には可動金型が合体されていると共に、両金型は
ダイカスト鋳造機への装着前に予熱されることを特徴と
している。よって、固定金型からの熱が可動金型にも伝
達されて、可動側の温度を少しでも高めるのに有効であ
り、可動金型が合体されていることによって、放熱を少
なくすることができる。さらに、ダイカスト鋳造機の作
動中に次に使用する金型を予熱することができるので、
予熱済みの金型を交換するだけで直ちに次の品物が鋳造
され、鋳造機の稼働率を高めるのに有効である。そし
て、予め金型全体が予熱されていることによって、金型
は連続鋳造時に近い熱膨張をしているので、事前にダイ
ハイト調整がなされたこととなり、調整の微量化あるい
は省略することができるのである。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１、請求項２お
よび請求項３のいずれかにおいて、高周波誘導加熱コイ
ルは、導線を円形または長円形の渦巻き状に配列したも
のを絶縁材料で平板状に一体化したものであることを特
徴としている。したがって、平板状のコイルを固定金型
の平面に密着させることができるので、電磁誘導加熱が
効率的に行える。また、高周波誘導加熱コイルは板状で
あるから、スペ−スが最小化でき作業性や取扱い上、有
利である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図示の実施形態にしたがっ
て、本発明をくわしく説明する。図示の金型はダイカス
ト鋳造機のものであり、きわめて一般的に採用されてい
る形式で、同図は金型の部分に対応した箇所だけを示し
ている。その金型の配置を図２にしたがって説明する
と、静止しているベッド１上に、固定盤２が起立した状
態でしっかりと結合してあり、それと並行な姿勢で起立
させた可動盤３が、ガイドレ−ル４で左右に移動できる
ようになっている。固定盤２に結合したタイバー５は、
摺動可能な状態で可動盤３を貫通している。タイバー５
の端部は支持盤２４を貫通しており、この支持盤２４に
油圧シリンダ２５が結合され、そのピストンロッド２６
にトグル機構２８が連結されて、金型６の開閉がなされ
る。

【００１３】金型６は、固定金型７と可動金型８が対に
なっていて、固定金型７は固定盤２に結合されており、
可動金型８は可動盤３に結合されている。固定盤２には
固定用平面９が形成され、それに密着するものとして、
固定金型７の平面１０が形成されている。固定金型７を
固定用平面９に結合する方法も通常のものであり、油圧
式の金型クランプ装置が用いられている。可動金型８も
固定金型７と同様な方法で可動盤３に結合されている。
なお、可動盤３の進退ストロ−クを円滑にするために、
ガイド用のタイバー５は四本設置してある。

【００１４】固定盤２にはスリーブ１１を貫通させた状
態で結合してあり、これは固定金型７の通湯口１２に連
通している。そして、符号１３は両金型が合体したとき
に形成されるキャビティである。スリーブ１１には注湯
口１４が開口させてあり、ここに注入した軽合金溶湯、
たとえばアルミニウム溶湯をプランジャ１５でキャビテ
ィ１３へ送り込んで、製品鋳造がなされる。

【００１５】図１は、金型６を支持台１６上に載せて金
型予熱をしている状態である。固定金型の平面１０に高
周波誘導加熱コイル１７を密着させたもので、押さえバ
ンド１８で密着が維持されている。ここでは押さえバン
ド１８の端部に磁石１９が結合してあり、これを図示の
ように金型６の外側面に吸着させている。なお、符号２
０は高周波インバータ電源装置（図示していない）に接
続される導線である。

【００１６】高周波誘導加熱コイル１７の導線は、図５
のような円形または図６のような長円形の渦巻き状に配
列したもので、導線２１間に隙間を空けることなく渦状
に巻いてある。両図の破線のハッチング部分が、配列さ
れた導線を示している。そして、図３のようにコイル１
７を平板状にするために、グラスファイバー入りのエポ
キシ樹脂やポリプロピレンのような絶縁材料２３で作っ
た基板に浅い窪みを設け、ここに渦巻き状の導線２１を
挿入している。この導線がばらばらにならないようにす
るために、導線２１を絶縁材料で接着するのが適当であ
る。あるいは、図示していないが、導線２１を合成樹脂
でモールドして板状に形成してもよい。このようにし
て、図１や図３のように固定金型の平面１０にコイル１
７を密着させることができる。なお、円形コイルや長円
形コイルは、金型の大きさや形状に応じて使い分けられ
る。

【００１７】以上に説明した実施形態の作動を説明す
る。高周波誘導加熱コイル１７に交流電流を流すと、金
型母材内に渦電流が誘発され、それによるジュール熱で
金型の予熱がなされる。高周波誘導加熱コイル１７に付
与する周波数を高くすると、固定金型の平面１０に近い
箇所に渦電流がより多く誘起されるので、この部分の温
度が高くなって、その熱がキャビティ部に伝熱される。
また、周波数を低く設定すれば、金型母材の深い箇所ま
で広い範囲にわたって渦電流が誘起されるので、キャビ
ティ部に近い箇所を加熱することができる。このよう
に、高周波誘導加熱コイルの周波数を適宜選定すること
によって、金型形状に応じた予熱が行われるのである。

【００１８】本発明の方法を実験した結果は、つぎのと
おりである。金型寸法は縦７５０mm、横７００mm、奥行
き７００mmの鋳鉄製金型を用いた。これは、図４のよう
な６６０ｃｃガソリンエンジンのシリンダヘッドカバー
を鋳造する金型である。高周波誘導加熱コイル１７は５
５０mmの正方形で、厚さは１５mmである。加熱入力は２
２Ｋｗ、周波数は４０ＫＨｚである。通電時間は、７５
分とした。その結果、コイル１７の直下では摂氏２３０
度、キャビティ１３の直近では摂氏１５０度であった。
この条件でダイカスト鋳造をした結果、「捨て打ち」は
３ショットだけで、その後は良品が得られた。

【００１９】図７は、密着した導線２１の間にエポキシ
系の接着剤２２を塗布して、導線２１を板状に成形した
もので、導線２１が露出している分だけ平面１０に近づ
けることができて、加熱効率が高めるられ、さらに簡単
に作ることができるものである。

【００２０】本発明においては、高周波誘導加熱コイル
は平板状の形になっているので、金型にそれに対応でき
る平面があれば、簡単に予熱することができる。たとえ
ば、図１の金型６の上面や横側面にコイル１７を密着さ
せることや、固定金型７だけではなく可動金型８にもコ
イル１７を密着させるのである。あるいは、可動金型の
取付け用平面に高周波誘導加熱コイルを密着させて、可
動・固定両金型を同時に加熱するようにしてもよい。

【００２１】予熱温度の制御に関しては、従来から一般
に使用されている制御方法で簡単に実施することができ
る。一例としては、高周波誘導加熱コイル近辺の金型温
度が先行的に昇温しすぎると、その近くの配管類に支障
を来すので、この部分の温度が一定値に達したら電流制
御を行って温度上昇を抑制し、その後、再び昇温モード
の電流制御を行うのである。このような制御を繰り返す
ことによって、金型の局部的な過熱が防止され、金型の
熱マスに応じた熱伝達でキャビティ近傍の昇温を適正に
行うのである。金型の所定の箇所に温度センサーを挿入
しておき、各部の温度に応じて電流制御をおこなうので
ある。他の方法としては、ある基準位置の温度が所定値
になったら通電を停止して、ブザーで予熱が完了したこ
とを知らせるものがある。この方法は金型の形状が単純
で、前述のような配管類の熱障害がない場合に適してい
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、金型の外側面に高周波
誘導加熱コイルを接触させ、この加熱コイルによって生
じるジュール熱で金型を予熱するものであるから、金型
金属がジュール熱で加熱され、鋳造立ち上げ時の「捨て
打ち」個数を大幅に削減することができる。すなわち、
従来技術では多いときには１０個もの「捨て打ち」を余
儀なくされていたのであるが、本発明では、２乃至３個
の「捨て打ち」で済むのである。さらには十分に時間を
かけて加熱することによって、「捨て打ち」をなくすこ
とも可能になる。したがって、材料の節減や鋳造機の無
駄な運転の削減にとって非常に有効である。

【００２３】ダイカスト鋳造機の固定盤に固定用平面が
形成され、固定金型の平面が前記固定用平面に密接した
状態で取り付けられる形式のものにおいて、高周波誘導
加熱コイルを固定金型の平面に接触させ、この加熱コイ
ルによって生じるジュール熱で金型を予熱するものであ
るから、高周波誘導加熱コイルは固定金型の平面に密着
した状態となり、効率の高い発熱を金型内部で行わせる
ことができる。このことは、固定金型の取付け面が一般
的に平面とされていることに着眼したもので、この平面
状態と高周波誘導加熱コイルの取付けとを最善の組み合
わせにしているのである。一般的には、高周波誘導加熱
コイル近傍の部分が高熱となるので、コイルへの通電を
停止しても、この高熱部分からキャビティ部近傍が加熱
されることとなる。したがって、金型をダイカスト鋳造
機に取り付けるときにも、キャビティ部近傍は温度上昇
傾向にあるので、金型取付け過渡期の温度降下の心配が
なく、良好な予熱がなされるのである。このような利点
は、キャビティ部から離隔した側の固定平面の方から過
熱することによって得られるのである。

【００２４】そして、高周波誘導加熱コイルの周波数を
高く設定すれば、固定金型の平面に近い箇所に渦電流が
より多く誘起されるので、この部分の温度が高くなっ
て、その熱がキャビティ部に伝熱される。また、周波数
を低く設定すれば、金型金属部の深い箇所まで広い範囲
にわたって渦電流が誘起されるので、キャビティ部に近
い箇所を加熱することができる。このように、高周波誘
導加熱コイルの周波数を適宜選定することによって、金
型形状に応じた予熱が行えるのである。

【００２５】固定金型には可動金型が合体されていると
共に、両金型はダイカスト鋳造機への装着前に予熱され
るものであるから、固定金型からの熱が可動金型にも伝
達されて、可動側の温度を少しでも高めるのに有効であ
り、可動金型が合体されていることによって、放熱を少
なくすることができる。さらに、ダイカスト鋳造機の作
動中に、次に使用する金型を予熱することができるの
で、予熱済みの金型を交換するだけで直ちに次の品物が
鋳造され、鋳造機の稼働率を高めるのに有効である。そ
して、予め金型全体が予熱されていることによって、金
型は連続鋳造時に近い熱膨張をしているので、事前にダ
イハイト調整がなされたこととなり、調整が微量化ある
いは省略することができるのである。

【００２６】高周波誘導加熱コイルは、導線を円形また
は長円形の渦巻き状に配列したものを絶縁材料で平板状
に一体化したものであるから、平板状のコイルを固定金
型の平面に密着させることができるので、電磁誘導加熱
が効率的に行える。また、高周波誘導加熱コイルは板状
であるから、スペ−スが最小化でき作業性や取扱いの面
で有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】金型予熱の状態を示す立体図である。

【図２】ダイカスト鋳造機の要部を示す側面図である。

【図３】予熱状態を示す縦断側面図である。

【図４】鋳造品の立体図である。

【図５】高周波誘導加熱コイルの平面図である。

【図６】他の高周波誘導加熱コイルの平面図である。

【図７】導線を接着した場合の高周波誘導加熱コイルの
断面図である。

【符号の説明】

６ 金型 １７ 高周波誘導加熱コイル ２ 固定盤 ９ 固定用平面 ７ 固定金型 １０ 平面 ８ 可動金型 ２１ 導線 ２３、２２ 絶縁材料

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型の外側面に高周波誘導加熱コイルを
   密着させ、この加熱コイルによって生じるジュール熱で
   金型を予熱することを特徴とする金型の予熱方法。
2. 【請求項２】 ダイカスト鋳造機の固定盤に固定用平面
   が形成され、固定金型の平面が前記固定用平面に密接し
   た状態で取り付けられる形式のものにおいて、高周波誘
   導加熱コイルを固定金型の平面に密着させ、この加熱コ
   イルによって生じるジュール熱で金型を予熱することを
   特徴とする金型の予熱方法。
3. 【請求項３】 請求項２において、固定金型には可動金
   型が合体されていると共に、両金型はダイカスト鋳造機
   への装着前に予熱されることを特徴とする金型の予熱方
   法。
4. 【請求項４】 請求項１、請求項２および請求項３のい
   ずれかにおいて、高周波誘導加熱コイルは、導線を円形
   または長円形の渦巻き状に配列したものを絶縁材料で平
   板状に一体化したものであることを特徴とする金型の予
   熱方法。