金型内冷却ハーフキャップ CHC Cooling Half Cap

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1 金型内冷却ハーフキャップ CHC Cooling Half Cap
特許出願済 　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

2 形状の複雑化と高品質化が求められている。
お客様のニーズ 製品の高機能化により 形状の複雑化と高品質化が求められている。 　　　　　　　　　　　　　　　　　⇓ お客様に満足して頂く製品を製造する為に 金型の冷却改善は 重要課題として検討されている。 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

3 製品品質向上のための 金型冷却追求ポイント
　・ 製品品質を向上させるためには、金型の形状部 　　の表面温度を均一になるように冷却を配置して 　　調整したい。それを実現する為に金型温度の高 　　い部分の型内冷却穴を現在より更に金型表面に 　　近づけてその冷却能力を向上させて調整能力を 　　高める事が課題である。 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

4 課題の問題点と対策 ☆金型冷却能力向上に伴なう問題点と対策
課題の問題点と対策 ☆金型冷却能力向上に伴なう問題点と対策 　　　■ 金型冷却能力向上における問題点の流れ 　　　　　→金型肉厚の薄肉化→型割れ→水漏れ 　　　　　→型割れ対策『全体ブッシュ化』→冷却能力が疑問 　　　　　→ブッシュの費用対効果 →全体ブッシュ部品製作コスト＝高 →冷却穴加工コスト＝高 　　　　　→冷却能力の向上率＝低？⇒やむ無く全体ブッシュ化 　　　■ 対策　 　　 　　 →低コストの新冷却ブッシュ（キャップ）の開発 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

5 金型冷却能力向上 金型肉厚の薄肉化図式 MEIWA CO.,LTD. 1. 一般的な冷却断面 2. 冷却能力向上を狙った冷却断面 問題点
1.　一般的な冷却断面 2.　冷却能力向上を狙った冷却断面 →金型の薄肉化 一定肉厚を確保 問題点 →型割れ→水漏れ 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

6 型割れ発生メカニズム分析と対策 MEIWA CO.,LTD. ○主原因の1つ 冷却穴内部からの腐食割れ分析 ○現在の冷却構想の対策傾向
　　○主原因の1つ　冷却穴内部からの腐食割れ分析 　　　→金型の冷却穴内部の表面が冷却水と直接触れている 　　　→腐蝕が始まる 　　　→腐蝕が要因と考えられるクラックが冷却穴内部に発生する 　　　→冷却穴内部から表面に向かってクラックが進行する 　　　→金型表面からのクラックと繋がり水漏れが発生する 　　○現在の冷却構想の対策傾向 　　　1.型割れ発生の遅延を狙って肉厚確保をしている 　　　2.型が割れても水が漏れないように全体ブッシュを設定する　 表面クラック 内部腐蝕 内部クラック 冷却水 冷却水 型割れ 冷却水 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

7 現在 一般的に多く使われている冷却全体ブッシュ
→型割れ対策『全体ブッシュ化』 現在　一般的に多く使われている冷却全体ブッシュ 全体ブッシュ 問題点 ・冷却能力が想定通り 　に向上しない??? ・部品・加工コストが高い 　　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

8 全体ブッシュ化に替わる 新対策 MEIWA CO.,LTD.
全体ブッシュ化に替わる　新対策 ﾊｰﾌキャッフ゜（CHC）　のコンセプト　 1.　冷却能力向上　 冷却穴先端部の 弱点部のみを対策し、それ以外の部分の冷却性能は現状の100％を 維持する。 CHC 2.　低コスト　 冷却穴先端部の弱点部のみ の対策として施工コストを 低減する 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

9 CHC 冷却効率向上 MEIWA CO.,LTD. 型割れ 1. 冷却穴先端部附近の型割れを集中的に対策する
○主原因の1つ　冷却穴内部からの腐食割れを対策して尚且つ冷却効率を向上したい 　課題・方針　 　　1.　冷却穴先端部附近の型割れを集中的に対策する 　　2.　冷却水が金型に直接触れない様に内面を覆うブッシュを使用する 　　3.　冷却効率を落としたくない 　実施事項 　　1.（1.2.）　先端部分だけをカバーする長さに設定して 　　　　　　　　割れ原因の腐蝕を防止する（先端キャップ） 　　2.（1.2.）　先端だけでも抜けてこない構造にした 　　3.（2.）　　隙間に水が浸入しない構造にした 　　4.（3.）　　キャップの薄肉化をして熱伝達率の低下を抑制した 　　5.（3.）　　金型とキャップとの隙間をゼロに近づける構造にした 　　6.（3.）　　先端部以外の冷却効率を100％維持した 冷却効率100％維持 表面クラック 内部腐蝕 内部クラック 冷却水 冷却水 型割れ 冷却水 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

10 CHC コンセプト 低コスト MEIWA CO.,LTD. 打込み冶具 ○主原因の1つ 冷却穴内部からの腐食割れを低コストで対策したい
○主原因の1つ　冷却穴内部からの腐食割れを低コストで対策したい 　課題・方針 　1.　部品を低コストで製作出来るキャップ形状にする 　2.　低加工コストの加工工程にする 　3.　組付け工程は複雑化したくない、抜けてこない 実施事項 　1.（1.）キャップ全長を冷却穴先端のみを保護する長さに統一した 　2.（1.）キャップの製作工程を量産が可能なプレス工程にした 　3.（1.）プレス工程化で薄肉化、キャップ製造低コスト化をした 　4.（2.）冷却穴直径を市販切削工具で可能な設定にした 　5.（2.）冷却穴深さ公差を一般冷却穴と同じにした 　6.（2.）冷却穴先端のみの部品にした事によりツバ加工が不要になった 　7.（2.）キャップ式冷却穴の焼入前全加工を可能にした 　7.（3.）キャップを圧入構造にして、打ち込み・測定のみで組付け工数増を抑えた 　8.（3.）キャップを圧入構造にして、抜けてこない構造にして、キャップ抑えなど 　　の別部品が必要ないようにした 　9.（3.）冷却金具は現在の金具を使用出来るのでコスト変動なし 打込み冶具 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

11 冷却ブッシュ部品費比較 MEIWA CO.,LTD. 全体ブッシュ CHC sus 注文生産 \10,000前後/1本
sus Φ11　L=40 プレス品￥2,000/1本 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

12 冷却穴加工工程比較 MEIWA CO.,LTD. 全体ブッシュ CHC ① ② ③ ④ ⑤ ① ② ③ ④ ⑤
一般公差穴 D公差穴 Z公差SR D・Z公差穴 ① ② ③ ④ ⑤ D公差穴 逃しSR SR 逃し穴 タップ ① ② ③ ④ ⑤ 指定公差穴 ブッシュ合せ部分が 全面の為 全てが公差指定加工 キャップ合せ部分が 先端部のみの為 公差指定部位が限定的 また、場合により 焼入前全加工も可能 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

13 CHC　　性能テスト 　　　1.　水漏れテスト ・冷却穴先端穴あきテストピースによる熱間水漏れテスト 　　⇒漏れない 2.　抜けテスト ・恒温振動試験機による振動テスト100万回⇒抜けない ・冷却穴先端穴より熱間打撃テスト⇒抜けない 3.　冷却効率テスト ・50℃温水による温度上昇テスト⇒素地の75％の能力 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

14 試験：通水しながら表面温度250℃まで加熱する
CHC　　水漏れ・抜けテスト ・冷却穴先端貫通穴あきテストピースによる熱間水漏れ・抜けテスト 　実験結果 通水＆外部加熱後 加熱後抜けチェック 水密　0.6Mpa φ1.5EP　にてタタキ φ8 漏れなし 動かない ＝抜けない φ16 冷却穴 冷却穴先端貫通穴φ1.5 試験：通水しながら表面温度250℃まで加熱する Φ8　凹まない Φ1.5EP曲がる Φ16　凹むが抜けない 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

15 三重県「高度部材イノベーションセンター(AMIC)」所有
CHC　　抜けテスト ・恒温振動試験機による振動テスト100万回⇒位置移動なし 恒温恒湿器（振動試験装置付） 三重県「高度部材イノベーションセンター(AMIC)」所有 実験結果 水密 0.6Mpa 打込到達深さ　mm 実験前 試験後 φ8　　肉厚　0.2 ○ 10.01 10.00 φ16　肉厚　0.2 9.81 9.83 振動開始 振動100万回終了 試験条件 温度　-30℃～+140℃の変化の繰り返し 振動　重力加速度　20G　周期60Hz　 振動回数　100万回 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

16 CHC 冷却効率テスト MEIWA CO.,LTD. 熱効率試験用テストピース 冷却先端肉厚 攻めの 5ｍｍ 肉厚確保 13ｍｍ 試験方法
攻めの　5ｍｍ 肉厚確保　 13ｍｍ 試験方法 常温状態のテストピースに 50℃の温水を並列回路で同時に通水 それぞれの温度変化（上昇）を サーモビューカメラで撮影・測定して 素地100％に対する効率を観た。 CHC-6 一般Aφ8 素地φ6 ブシュφ6 一般Bφ8 一般Aφ8 素地φ8 CHC-8 一般Bφ8 ブシュφ8 熱効率試験用テストピース 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

17 CHC　　冷却効率テスト CHC-8　試験体外観 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

18 CHC 冷却効率テスト CHC-8 試験結果 サーモビュー
30　秒 40　秒 10　秒 20　秒 0　秒 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

19 CHC 冷却効率テスト CHC-8 試験結果グラフ
温度上昇グラフ 冷却効率グラフ 　　　素地の効率を100％とする ≒80％を発揮 CHC-8 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

20 CHC　　冷却効率テスト CHC-6　試験体写真 CHC-6 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

21 CHC 冷却効率テスト CHC-6 試験結果 サーモビュー
30　秒 40　秒 10　秒 20　秒 0　秒 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

22 CHC 冷却効率テスト CHC-6 試験結果グラフ
温度上昇グラフ 冷却効率グラフ 　　　素地の効率を100％とする ≒73％を発揮 CHC-6 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

23 CHC 冷却効率テスト 腐蝕1ヶ月 CHC-8 試験結果 試験体
試験体条件 前回の試験後同一テストピースを酸性液を 使用して1ヶ月間、内部腐蝕を進行させた。 CHC-8 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

24 CHC 冷却効率テスト 腐蝕1ヶ月 CHC-8 試験結果 サーモビュー
30　秒 40　秒 10　秒 20　秒 0　秒 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

25 CHC 冷却効率テスト 腐蝕1ヶ月 CHC-8 試験結果グラフ
温度上昇グラフ 100％超を発揮 冷却効率グラフ 　　　素地の効率を100％とする CHC-8 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

26 CHC LINE UP MEIWA CO.,LTD. CHC-6 超攻めの冷却 CHC-8 攻めの冷却 Rc1/8 CHC-11

27 CHC 使用方法予想効果 MEIWA CO.,LTD. ★★★金型製作時に設定・装填しておくのが効果的
　1.　金型冷却構想時に中子の対応可能な全冷却穴設定を 　先端肉厚5mm・穴径をCHC対応穴に設定して冷却効果を高める。　　 　2.　冷却穴先端内部の腐蝕を防止し内部からの型割れを防止する。 　3.　冷却穴内部腐蝕による冷却能力低下を抑制出来る 　4.　取り外し交換が可能なため、再表面処理にも対応出来る。 　5.　穴径を正寸に設定してあるため工具統一が容易に出来る。 ★ ★金型先端型割れ修理にも効果的 　1.　穴サイズ・部品サイズが統一してあるため、部品設計・製作が不要 　　　工具も予め準備が可能 　2.　低コスト・規格品のため超薄肉TRYも可能 　　　　　　　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.

28 CHC Cooling Half Cap 是非ご検討・ご採用下さいませ ありがとうございました 　　　　　　MEIWA　CO.,LTD.