JP7807191B2 - Molding device and molding method - Google Patents
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Description
本発明は、成形装置、及び成形方法に関する。 The present invention relates to a molding device and a molding method.
従来、加熱された金属材料を成形する成形装置が知られている。例えば、下記特許文献1には、互いに対になる下型及び上型を有する金型と、金型の間に保持された金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、通電加熱によって当該金属パイプ材料を加熱する加熱部と、を備える成形装置が開示されている。このような成形装置は、加熱された金属パイプを成形時に冷却するために、金型に形成された流路に水を流す冷却部を備える。これにより、成形装置は、冷却された金型を金属パイプ材料に接触させることで、焼き入れ成形を行うことができる。 Conventionally, molding devices for molding heated metal materials are known. For example, Patent Document 1 below discloses a molding device equipped with a mold having a pair of lower and upper molds, a gas supply unit that supplies gas into the metal pipe material held between the molds, and a heating unit that heats the metal pipe material by electrical heating. This molding device also includes a cooling unit that flows water through a flow path formed in the mold to cool the heated metal pipe during molding. This allows the molding device to perform quench molding by bringing the cooled mold into contact with the metal pipe material.
上記従来技術のような成形装置は、加熱された金属材料の焼き入れ成形が完了すると、新たな加熱された金属材料の焼き入れ成形を行う。このように、成形装置は、加熱された金属材料の焼き入れ成形を繰り返し行う。すなわち、金型は、高温状態の金属材料と繰り返し接触する。これに対し、従来、冷却部が金型の冷却を行う場合に、繰り返し成形が行われることについて考慮されていなかった。この場合、金型に徐々に熱が蓄積されてゆき、金属材料に対する焼き入れ性が低下する可能性があった。これにより、繰り返しの成形を行った場合に、焼き入れ性及び成形性など、成形品の品質の安定性が低下するという問題が生じる。 In a molding device like the above-mentioned conventional technology, once the quench-forming of a heated metal material is completed, a new heated metal material is quench-formed. In this way, the molding device repeatedly quenches and forms the heated metal material. In other words, the mold repeatedly comes into contact with the high-temperature metal material. However, in the past, when a cooling unit cooled the mold, no consideration was given to the possibility of repeated molding. In this case, heat gradually accumulates in the mold, which can reduce the hardenability of the metal material. This creates the problem of reduced stability in the quality of the molded product, including its hardenability and formability, when repeated molding is performed.
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、本発明の目的は、繰り返しの成形を行う場合に、成形品の品質の安定性を向上できる成形装置、及び成形方法を提供することである。 The present invention was made to solve these problems, and its object is to provide a molding device and molding method that can improve the stability of the quality of molded products when repeated molding is performed.
本発明の一態様に係る成形装置は、加熱された金属材料を成形する成形装置であって、金属材料と接触することで焼き入れ成形を行う金型と、金型を冷却する冷却部と、を備え、冷却部は、繰り返しの成形による前記金型への熱の蓄積による、金属材料への焼き入れ性の低下を抑制する。 One aspect of the present invention is a molding device for molding heated metal material, and includes a mold that performs hardening by contacting the metal material, and a cooling unit that cools the mold. The cooling unit suppresses a decrease in the hardenability of the metal material due to heat accumulation in the mold caused by repeated molding.
このような成形装置は、金属材料と接触することで焼き入れ成形を行う金型を有する。金型と加熱された金属材料とが互いに接触することによって、金型の温度が上昇する。これに対し、冷却部が金型を冷却することで、金型を焼き入れ成形が可能状態にすることができる。更に、冷却部は、繰り返しの成形による金型への熱の蓄積による、金属材料への焼き入れ性の低下を抑制する。従って、金型が成形を繰り返すことで金属材料から繰り返し入熱を受けても、金型は、焼き入れ性を低下させることなく、繰り返し焼き入れ成形を行うことができる。以上より、成形装置は、繰り返しの成形を行う場合に、成形品の品質の安定性を向上できる。 This type of forming device has a mold that performs hardening by coming into contact with the metal material. When the mold and heated metal material come into contact with each other, the temperature of the mold rises. In response to this, the cooling unit cools the mold, enabling the mold to be in a state where hardening can be performed. Furthermore, the cooling unit suppresses the deterioration of the hardenability of the metal material due to heat accumulation in the mold from repeated forming. Therefore, even if the mold receives repeated heat input from the metal material through repeated forming, the mold can perform repeated hardening without reducing its hardenability. As a result, the forming device can improve the stability of the quality of formed products when performing repeated forming.
冷却部は、金型の温度を所定の範囲内に収めてよい。この場合、冷却部は、成形時における金型の温度変化のパターンを一定に近づけることができる。従って、成形装置は、成形品の品質の安定性を向上することができる。 The cooling unit may keep the mold temperature within a predetermined range. In this case, the cooling unit can make the mold temperature change pattern during molding more constant. Therefore, the molding device can improve the stability of the quality of molded products.
冷却部は、金型の成形回数が増えるほど、冷却能力を増大させてよい。金型の成形回数が増えるほど、金型に熱が蓄積され易くなる。従って、冷却部は、金型の成形回数が増えるほど、冷却能力を増大させることで、金型に対する熱の蓄積を抑制できる。 The cooling capacity of the cooling section may be increased as the number of molding cycles of the mold increases. The more molding cycles of the mold, the more likely heat will accumulate in the mold. Therefore, by increasing the cooling capacity of the cooling section as the number of molding cycles of the mold increases, heat accumulation in the mold can be suppressed.
冷却部は、金型の成形時間が長くなるほど、冷却能力を増大させてよい。金型の成形時間が長くなるほど、金型に熱が蓄積され易くなる。従って、冷却部は、金型の成形時間が長くなるほど、冷却能力を増大させることで、金型に対する熱の蓄積を抑制できる。 The cooling capacity of the cooling section may be increased as the molding time of the mold becomes longer. The longer the molding time of the mold, the more likely heat will accumulate in the mold. Therefore, by increasing the cooling capacity of the cooling section as the molding time of the mold becomes longer, heat accumulation in the mold can be suppressed.
成形装置は、金型の温度を検出する温度センサを備え、冷却部は、温度センサの検出結果に基づいて、冷却能力を調整してよい。この場合、冷却部は、金型の温度に応じ、当該金型が適切な温度となるようにすることができる。 The molding device may be equipped with a temperature sensor that detects the temperature of the mold, and the cooling unit may adjust its cooling capacity based on the detection results of the temperature sensor. In this case, the cooling unit can adjust the mold to an appropriate temperature depending on the mold temperature.
本発明の一形態に係る成形装置は、加熱された金属材料を成形する成形装置であって、金属材料と接触することで焼き入れ成形を行う金型と、金型を冷却する冷却部と、を備え、冷却部は、金型から奪う抜熱量を、金型に対して金属材料から入力される入熱量よりも大きくする。 One embodiment of the present invention relates to a forming device for forming heated metal material, and includes a mold that performs quench forming by contacting the metal material, and a cooling unit that cools the mold, with the cooling unit removing a greater amount of heat from the mold than the amount of heat input from the metal material to the mold.
このような成形装置は、金属材料と接触することで焼き入れ成形を行う金型を有する。金型と加熱された金属材料とが互いに接触することによって、金型の温度が上昇しようとする。これに対し、冷却部が金型を冷却することで、金型を焼き入れ成形が可能状態にすることができる。更に、冷却部は、金型から奪う抜熱量を、金型に対して金属材料から入力される入熱量よりも大きくする。この場合、冷却部は、金型の温度が上昇することを抑制したり、上昇した金型の温度を低下させることができる。これにより、繰り返しの成形を行う場合に、金型の温度が高くなりすぎることによる焼き入れ性の変化を抑制することができる。以上より、成形装置は、繰り返しの成形を行う場合に、成形品の品質の安定性を向上できる。 This type of molding device has a mold that performs hardening by coming into contact with the metal material. When the mold and heated metal material come into contact with each other, the temperature of the mold tends to rise. In response to this, the cooling unit cools the mold, bringing the mold into a state where hardening is possible. Furthermore, the cooling unit makes the amount of heat removed from the mold greater than the amount of heat input from the metal material to the mold. In this case, the cooling unit can prevent the mold temperature from rising or lower the mold temperature that has risen. This makes it possible to prevent changes in hardenability caused by the mold temperature becoming too high when repeated molding is performed. As a result, the molding device can improve the stability of the quality of molded products when repeated molding is performed.
本発明の一形態に係る成形方法は、加熱された金属材料を成形する成形方法であって、金属材料と金型とを接触させることで焼き入れ成形を行う成形工程と、金型を冷却する冷却工程と、を備え、冷却工程では、繰り返しの成形による金型への熱の蓄積による、金属材料への焼き入れ性の低下を抑制してよい。 One embodiment of the forming method of the present invention is a forming method for forming a heated metal material, and includes a forming step in which the metal material is brought into contact with a mold to perform quench forming, and a cooling step in which the mold is cooled. The cooling step may suppress a decrease in the hardenability of the metal material due to heat accumulation in the mold caused by repeated forming.
この成形方法によれば、上述の成形装置と同趣旨の作用・効果を得ることができる。 This molding method achieves the same effects and benefits as the molding device described above.
本発明の一形態に係る成形方法は、加熱された金属材料を成形する成形方法であって、金属材料と金型と接触させることで焼き入れ成形を行う成形工程と、金型を冷却する冷却工程と、を備え、冷却工程では、金型から奪う抜熱量を、金型に対して金属材料から入力される入熱量よりも大きくする。 One embodiment of the forming method of the present invention is a method for forming a heated metal material, and includes a forming step in which the metal material is brought into contact with a mold to perform quench forming, and a cooling step in which the mold is cooled. In the cooling step, the amount of heat removed from the mold is set to be greater than the amount of heat input from the metal material to the mold.
この成形方法によれば、上述の成形装置と同趣旨の作用・効果を得ることができる。 This molding method achieves the same effects and benefits as the molding device described above.
本発明によれば、繰り返しの成形を行う場合に、成形品の品質の安定性を向上できる成形装置を提供することができる。 The present invention provides a molding device that can improve the stability of molded product quality when performing repeated molding.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 A preferred embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings. Note that identical or equivalent parts in each drawing will be designated by the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted.
図1は、本実施形態に係る成形装置1の概略図である。図1に示すように、成形装置1は、ブロー成形によって中空形状を有する金属パイプを成形する装置である。本実施形態では、成形装置1は、水平面上に設置される。成形装置1は、成形金型2と、駆動機構3と、保持部4と、加熱部5と、流体供給部6と、冷却部7と、制御部8と、を備える。なお、本明細書において、金属パイプは、成形装置1での成形完了後の中空物品を指し、金属パイプ材料40(金属材料)は、成形装置1での成形完了前の中空物品を指す。金属パイプ材料40は、焼入れ可能な鋼種のパイプ材料である。また、水平方向のうち、成形時において金属パイプ材料40が延びる方向を「長手方向」と称し、長手方向と直交する方向を「幅方向」と称する場合がある。 Figure 1 is a schematic diagram of a molding apparatus 1 according to this embodiment. As shown in Figure 1, the molding apparatus 1 is an apparatus for molding a hollow metal pipe by blow molding. In this embodiment, the molding apparatus 1 is installed on a horizontal surface. The molding apparatus 1 includes a molding die 2, a drive mechanism 3, a holding unit 4, a heating unit 5, a fluid supply unit 6, a cooling unit 7, and a control unit 8. Note that in this specification, a metal pipe refers to a hollow article after molding in the molding apparatus 1 is completed, and a metal pipe material 40 (metal material) refers to a hollow article before molding in the molding apparatus 1 is completed. The metal pipe material 40 is a pipe material made of a steel type that can be hardened. Furthermore, among the horizontal directions, the direction in which the metal pipe material 40 extends during molding is sometimes referred to as the "longitudinal direction," and the direction perpendicular to the longitudinal direction is sometimes referred to as the "width direction."
成形金型2は、金属パイプ材料40を金属パイプに成形する型であり、上下方向に互いに対向する下側の金型11及び上側の金型12を備える。下側の金型11及び上側の金型12は、鋼鉄製ブロックで構成される。下側の金型11及び上側の金型12のそれぞれには、金属パイプ材料40が収容される凹部が設けられる。下側の金型11と上側の金型12は、互いに密接した状態(型閉状態)で、各々の凹部が金属パイプ材料を成形すべき目標形状の空間を形成する。従って、各々の凹部の表面が成形金型2の成形面となる。下側の金型11は、ダイホルダ等を介して基台13に固定される。上側の金型12は、ダイホルダ等を介して駆動機構3のスライドに固定される。 The forming die 2 is a die used to form the metal pipe material 40 into a metal pipe, and includes a lower die 11 and an upper die 12 that face each other in the vertical direction. The lower die 11 and the upper die 12 are constructed from steel blocks. Each of the lower die 11 and the upper die 12 has a recess that accommodates the metal pipe material 40. When the lower die 11 and the upper die 12 are in close contact with each other (closed state), each recess forms a space of the target shape into which the metal pipe material is to be formed. Therefore, the surface of each recess becomes the forming surface of the forming die 2. The lower die 11 is fixed to the base 13 via a die holder or the like. The upper die 12 is fixed to the slide of the drive mechanism 3 via a die holder or the like.
駆動機構3は、下側の金型11及び上側の金型12の少なくとも一方を移動させる機構である。図1では、駆動機構3は、上側の金型12のみを移動させる構成を有する。駆動機構3は、下側の金型11及び上側の金型12同士が合わさるように上側の金型12を移動させるスライド21と、上記スライド21を上側へ引き上げる力を発生させるアクチュエータとしての引き戻しシリンダ22と、スライド21を下降加圧する駆動源としてのメインシリンダ23と、メインシリンダ23に駆動力を付与する駆動源24と、を備えている。 The drive mechanism 3 is a mechanism that moves at least one of the lower mold 11 and the upper mold 12. In Figure 1, the drive mechanism 3 is configured to move only the upper mold 12. The drive mechanism 3 includes a slide 21 that moves the upper mold 12 so that the lower mold 11 and the upper mold 12 mate with each other, a pullback cylinder 22 that serves as an actuator that generates a force to pull the slide 21 upward, a main cylinder 23 that serves as a drive source that pressurizes the slide 21 downward, and a drive source 24 that applies a drive force to the main cylinder 23.
保持部4は、下側の金型11及び上側の金型12の間に配置される金属パイプ材料40を保持する機構である。保持部4は、成形金型2の長手方向における一端側にて金属パイプ材料40を保持する下側電極26及び上側電極27と、成形金型2の長手方向における他端側にて金属パイプ材料40を保持する下側電極26及び上側電極27と、を備える。長手方向の両側の下側電極26及び上側電極27は、金属パイプ材料40の端部付近を上下方向から挟み込むことによって、当該金属パイプ材料40を保持する。なお、下側電極26の上面及び上側電極27の下面には、金属パイプ材料40の外周面に対応する形状を有する溝部が形成される。下側電極26及び上側電極27には、図示されない駆動機構が設けられており、それぞれ独立して上下方向へ移動することができる。 The holding unit 4 is a mechanism for holding the metal pipe material 40 disposed between the lower mold 11 and the upper mold 12. The holding unit 4 includes a lower electrode 26 and an upper electrode 27 that hold the metal pipe material 40 at one longitudinal end of the molding die 2, and a lower electrode 26 and an upper electrode 27 that hold the metal pipe material 40 at the other longitudinal end of the molding die 2. The lower electrode 26 and the upper electrode 27 on both longitudinal sides hold the metal pipe material 40 by sandwiching the ends of the metal pipe material 40 from above and below. Grooves having a shape corresponding to the outer peripheral surface of the metal pipe material 40 are formed on the upper surface of the lower electrode 26 and the lower surface of the upper electrode 27. The lower electrode 26 and the upper electrode 27 are provided with drive mechanisms (not shown) that allow them to move independently in the vertical direction.
加熱部5は、金属パイプ材料40を加熱する。加熱部5は、金属パイプ材料40へ通電することで当該金属パイプ材料40を加熱する機構である。加熱部5は、下側の金型11及び上側の金型12の間にて、下側の金型11及び上側の金型12から金属パイプ材料40が離間した状態にて、当該金属パイプ材料40を加熱する。加熱部5は、上述の長手方向の両側の下側電極26及び上側電極27と、これらの電極26,27を介して金属パイプ材料へ電流を流す電源28と、を備える。なお、加熱部は、成形装置1の前工程に配置し、外部で加熱をするものであっても良い。 The heating unit 5 heats the metal pipe material 40. The heating unit 5 is a mechanism that heats the metal pipe material 40 by passing electricity through the metal pipe material 40. The heating unit 5 heats the metal pipe material 40 between the lower mold 11 and the upper mold 12, while the metal pipe material 40 is separated from the lower mold 11 and the upper mold 12. The heating unit 5 includes the lower electrode 26 and upper electrode 27 on both sides of the longitudinal direction, as described above, and a power source 28 that applies current to the metal pipe material via these electrodes 26, 27. The heating unit may also be arranged in a process upstream of the molding device 1 and heat externally.
流体供給部6は、下側の金型11及び上側の金型12の間に保持された金属パイプ材料40内に高圧の流体を供給するための機構である。流体供給部6は、加熱部5で加熱されることで高温状態となった金属パイプ材料40に高圧の流体を供給して、金属パイプ材料40を膨張させる。流体供給部6は、成形金型2の長手方向の両端側に設けられる。流体供給部6は、金属パイプ材料40の端部の開口部から当該金属パイプ材料40の内部へ流体を供給するノズル31と、ノズル31を金属パイプ材料40の開口部に対して進退移動させる駆動機構32と、ノズル31を介して金属パイプ材料40内へ高圧の流体を供給する供給源33と、を備える。駆動機構32は、流体供給時及び排気時にはノズル31を金属パイプ材料40の端部にシール性を確保した状態で密着させ、その他の時にはノズル31を金属パイプ材料40の端部から離間させる。なお、流体供給部6は、流体として、高圧の空気や不活性ガスなどの気体を供給してよい。また、流体供給部6は、金属パイプ材料40を上下方向へ移動する機構を有する保持部4とともに、加熱部5を含めて同一装置としても良い。 The fluid supply unit 6 is a mechanism for supplying high-pressure fluid into the metal pipe material 40 held between the lower mold 11 and the upper mold 12. The fluid supply unit 6 supplies high-pressure fluid to the metal pipe material 40, which has been heated in the heating unit 5 to a high temperature, thereby expanding the metal pipe material 40. The fluid supply unit 6 is provided on both longitudinal ends of the molding die 2. The fluid supply unit 6 includes a nozzle 31 that supplies fluid into the interior of the metal pipe material 40 from an opening at the end of the metal pipe material 40, a drive mechanism 32 that moves the nozzle 31 toward and away from the opening of the metal pipe material 40, and a supply source 33 that supplies high-pressure fluid into the metal pipe material 40 through the nozzle 31. The drive mechanism 32 tightly contacts the nozzle 31 with the end of the metal pipe material 40 while maintaining a seal during fluid supply and exhaust, and separates the nozzle 31 from the end of the metal pipe material 40 at other times. The fluid supply unit 6 may supply a gas such as high-pressure air or an inert gas as the fluid. The fluid supply unit 6 may also be integrated into the same device as the holding unit 4, which has a mechanism for moving the metal pipe material 40 in the vertical direction, and the heating unit 5.
冷却部7は、成形金型2を冷却する機構である。冷却部7は、成形金型2を冷却することで、膨張した金属パイプ材料40が成形金型2の成形面と接触したときに、金属パイプ材料40を急速に冷却することができる。冷却部7は、下側の金型11及び上側の金型12の内部に形成された流路36と、流路36へ冷却媒体を供給して循環させる循環機構37と、を備える。 The cooling unit 7 is a mechanism for cooling the molding die 2. By cooling the molding die 2, the cooling unit 7 is able to rapidly cool the expanded metal pipe material 40 when it comes into contact with the molding surface of the molding die 2. The cooling unit 7 includes flow paths 36 formed inside the lower die 11 and upper die 12, and a circulation mechanism 37 that supplies a cooling medium to the flow paths 36 and circulates it.
制御部8は、成形装置1全体を制御する装置である。制御部8は、駆動機構3、保持部4、加熱部5、流体供給部6、及び冷却部7を制御する。制御部8は、金属パイプ材料40を成形金型2で成形する動作を繰り返し行う。 The control unit 8 is a device that controls the entire molding device 1. The control unit 8 controls the drive mechanism 3, holding unit 4, heating unit 5, fluid supply unit 6, and cooling unit 7. The control unit 8 repeatedly performs the operation of molding the metal pipe material 40 in the molding die 2.
具体的に、制御部8は、例えば、ロボットアーム等の搬送装置からの搬送タイミングを制御して、開いた状態の下側の金型11及び上側の金型12の間に金属パイプ材料40を配置する。あるいは、制御部8は、作業者が手動で下側の金型11及び上側の金型12の間に金属パイプ材料40を配置することを待機してよい。また、制御部8は、長手方向の両側の下側電極26で金属パイプ材料40を支持し、その後に上側電極27を降ろして当該金属パイプ材料40を挟むように、保持部4のアクチュエータ等を制御する。また、制御部8は、加熱部5を制御して、金属パイプ材料40を通電加熱する。これにより、金属パイプ材料40に軸方向の電流が流れ、金属パイプ材料40自身の電気抵抗により、金属パイプ材料40自体がジュール熱によって発熱する。 Specifically, the control unit 8 controls the timing of transfer from a transfer device such as a robot arm to place the metal pipe material 40 between the open lower and upper dies 11 and 12. Alternatively, the control unit 8 may wait for an operator to manually place the metal pipe material 40 between the lower and upper dies 11 and 12. The control unit 8 also controls the actuators of the holding unit 4 to support the metal pipe material 40 with the lower electrodes 26 on both longitudinal sides, and then lower the upper electrode 27 to sandwich the metal pipe material 40. The control unit 8 also controls the heating unit 5 to electrically heat the metal pipe material 40. As a result, an axial current flows through the metal pipe material 40, and the metal pipe material 40 itself generates heat through Joule heat due to its own electrical resistance.
制御部8は、駆動機構3を制御して上側の金型12を降ろして下側の金型11に近接させ、成形金型2の型閉を行う。その一方、制御部8は、流体供給部6を制御して、ノズル31で金属パイプ材料40の両端の開口部をシールすると共に、流体を供給する。これにより、加熱により軟化した金属パイプ材料40が膨張して成形金型2の成形面と接触する。そして、金属パイプ材料40は、成形金型2の成形面の形状に沿うように成形される。なお、フランジ付きの金属パイプを形成する場合、下側の金型11と上側の金型12との間の隙間に金属パイプ材料40の一部を進入させた後、更に型閉を行って、当該進入部を押しつぶしてフランジ部とする。金属パイプ材料40が成形面に接触すると、冷却部7で冷却された成形金型2で急冷されることによって、金属パイプ材料40の焼き入れが実施される。このような冷却法は、金型接触冷却又は金型冷却と呼ばれる。急冷された直後はオーステナイトがマルテンサイトに変態する(以下、オーステナイトがマルテンサイトに変態することをマルテンサイト変態とする)。冷却の後半は冷却速度が小さくなったので、復熱によりマルテンサイトが別の組織(トルースタイト、ソルバイトなど)に変態する。従って、別途焼戻し処理を行う必要がない。なお、制御部8による冷却部7の制御内容については後述する。 The control unit 8 controls the drive mechanism 3 to lower the upper die 12 and bring it close to the lower die 11, thereby closing the molding die 2. Meanwhile, the control unit 8 controls the fluid supply unit 6 to seal the openings at both ends of the metal pipe material 40 with the nozzle 31 and supply fluid. This causes the heated, softened metal pipe material 40 to expand and come into contact with the molding surface of the molding die 2. The metal pipe material 40 is then molded to conform to the shape of the molding surface of the molding die 2. When forming a metal pipe with a flange, a portion of the metal pipe material 40 is inserted into the gap between the lower die 11 and the upper die 12, and then the mold is closed to crush the inserted portion and form a flange. Once the metal pipe material 40 contacts the molding surface, it is rapidly cooled by the molding die 2, which is cooled by the cooling unit 7, thereby quenching the metal pipe material 40. This cooling method is called mold contact cooling or mold cooling. Immediately after quenching, austenite transforms into martensite (hereinafter, the transformation of austenite into martensite is referred to as martensitic transformation). In the latter half of the cooling process, the cooling rate slows down, and the martensite transforms into a different structure (troostite, sorbite, etc.) due to reheating. Therefore, a separate tempering process is not necessary. The control of the cooling unit 7 by the control unit 8 will be described later.
図2を参照して、成形装置1の成形の手順について説明する。図2(a)に示すように、制御部8は、成形金型2を型閉すると共に、流体供給部6で金属パイプ材料40に流体を供給することで、ブロー成形を行う(一次ブロー)。一次ブローでは、制御部8は、メインキャビティ部MCでパイプ部43を成形すると共に、フランジ部44に対応する部分をサブキャビティ部SCへ進入させる。そして、図2(b)に示すように、制御部8は、成形金型2を更に型閉することで、サブキャビティ部SCに進入した部分を更に潰すことで、フランジ部44を成形する。次に、制御部8は、上側の金型12を上昇させて金属パイプ材料40から離間させることで、型開を行う。これにより、金属パイプ41が成形される。 The molding procedure of the molding apparatus 1 will be described with reference to Figure 2. As shown in Figure 2(a), the control unit 8 closes the molding die 2 and supplies fluid to the metal pipe material 40 using the fluid supply unit 6, thereby performing blow molding (primary blow). In the primary blow, the control unit 8 molds the pipe portion 43 in the main cavity portion MC and causes the portion corresponding to the flange portion 44 to enter the sub-cavity portion SC. Then, as shown in Figure 2(b), the control unit 8 further closes the molding die 2, further crushing the portion that has entered the sub-cavity portion SC, thereby forming the flange portion 44. Next, the control unit 8 lifts the upper die 12 away from the metal pipe material 40, thereby performing mold opening. This results in the formation of the metal pipe 41.
次に、図3~図6を参照して、金型11の詳細な構成について説明する。なお、以降の説明においては、下側の金型11について説明するが、上側の金型12についても同趣旨の説明が成り立つため、説明を省略する。図3は、金型11の平面図である。図4は、第1の部材50を取り除いた状態を示す金型11の平面図である。図5は、図3に示すV-V線に沿った断面図である。図6は、図5に示すVI-VI線に沿った断面図である。 Next, the detailed configuration of the mold 11 will be described with reference to Figures 3 to 6. Note that in the following explanation, the lower mold 11 will be described, but the same explanation applies to the upper mold 12, so the explanation will be omitted. Figure 3 is a plan view of the mold 11. Figure 4 is a plan view of the mold 11 showing the state with the first member 50 removed. Figure 5 is a cross-sectional view taken along line V-V shown in Figure 3. Figure 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI shown in Figure 5.
なお、本実施形態においては、成形装置1は、二本の金属パイプ材料40を同時に成形することができる。従って、図3に示すように、金型11は、互いに並列に並べられた二本の金属パイプ材料40を成形する成形面47を有する(図2も参照)。なお、並べられる金属パイプ材料40の本数は限定されず、一本であっても、三本以上であってもよい。成形面47は、金属パイプ材料40の長手方向と対応するように、長手方向に沿って延びる形状を有している。以降の説明においては、成形面47の長手方向をX軸方向とし、長手方向と直交する水平方向をY軸方向とし、上下方向をZ軸方向とする場合がある。また、長手方向における一方側をX軸方向の正側と、長手方向と直交する方向の一方側をY軸方向の正側とし、上側をZ軸方向における正側とする。 In this embodiment, the molding device 1 can mold two metal pipe materials 40 simultaneously. Therefore, as shown in FIG. 3, the mold 11 has a molding surface 47 for molding two metal pipe materials 40 arranged in parallel with each other (see also FIG. 2). The number of metal pipe materials 40 arranged is not limited and may be one, three, or more. The molding surface 47 has a shape that extends along the longitudinal direction of the metal pipe material 40 to correspond to the longitudinal direction of the metal pipe material 40. In the following description, the longitudinal direction of the molding surface 47 may be referred to as the X-axis direction, the horizontal direction perpendicular to the longitudinal direction as the Y-axis direction, and the up-down direction as the Z-axis direction. Furthermore, one side in the longitudinal direction is referred to as the positive side in the X-axis direction, one side in the direction perpendicular to the longitudinal direction as the positive side in the Y-axis direction, and the upper side as the positive side in the Z-axis direction.
図4及び図5に示すように、金型11は、X軸方向において、正側から順に三つのユニットU1,U2,U3に分割されている。ユニットU2は、金型11のX軸方向における中央位置に対応するユニットである。ユニットU1,U3は、X軸方向における両端側のユニットである。各ユニットU1,U2,U3は、それぞれ冷却領域E1(第1の領域)、冷却領域E2(第2の領域)、及び冷却領域E3(第3の領域)を有している。冷却領域E1,E2,E3は、それぞれOリングが配置されるシール溝部90によって、平面視において全周を取り囲まれている。なお、ユニットU1,U2,U3及び冷却領域E1,E2,E3では、特段の説明が無い限り、同趣旨の説明が成り立つものとする。なお、実施形態では、金型11をユニットU1,U2,U3による三分割の構造としているが、冷却領域も含め一様冷却を目指すため、金型11を一つのユニットとしてもよい。 As shown in Figures 4 and 5, the mold 11 is divided into three units U1, U2, and U3 in the X-axis direction, starting from the positive side. Unit U2 is the unit corresponding to the center position of the mold 11 in the X-axis direction. Units U1 and U3 are units on both ends in the X-axis direction. Each unit U1, U2, and U3 has a cooling area E1 (first area), a cooling area E2 (second area), and a cooling area E3 (third area). Each cooling area E1, E2, and E3 is surrounded on its entire periphery in plan view by a seal groove 90 in which an O-ring is disposed. The same description applies to units U1, U2, and U3 and cooling areas E1, E2, and E3 unless otherwise specified. In this embodiment, the mold 11 is divided into three units U1, U2, and U3. However, to achieve uniform cooling, including the cooling areas, the mold 11 may be treated as a single unit.
図4~図6に示すように、金型11内部には、冷却媒体(水)を流通させる流路60が形成される。流路60は、複数の冷却部61(スリットによる流路)と、供給ジャケット部62と、回収ジャケット部63と、供給連通部64(図5及び図6参照)と、排出連通部66(図6参照)と、を備える。また、金型11を支持するダイホルダ91には、供給部67(図5及び図6参照)と、排出部68,69(図6参照)と、が形成される。なお、複数の冷却部61と、供給ジャケット部62と、回収ジャケット部63と、供給連通部64と、排出連通部66とは、ユニットU1,U2,U3及び冷却領域E1,E2,E3に対して、個別の流路として設けられている。一方、供給部67、及び排出部68,69は、ユニットU1,U2,U3及び冷却領域E1,E2,E3に対する共通の流路として設けられている。 As shown in Figures 4 to 6, a flow path 60 for circulating a cooling medium (water) is formed inside the mold 11. The flow path 60 includes multiple cooling sections 61 (slit-shaped flow paths), a supply jacket section 62, a recovery jacket section 63, a supply communication section 64 (see Figures 5 and 6), and a discharge communication section 66 (see Figure 6). The die holder 91 supporting the mold 11 also includes a supply section 67 (see Figures 5 and 6) and discharge sections 68 and 69 (see Figure 6). The multiple cooling sections 61, supply jacket section 62, recovery jacket section 63, supply communication section 64, and discharge communication section 66 are provided as individual flow paths for units U1, U2, and U3 and cooling zones E1, E2, and E3. Meanwhile, the supply section 67 and discharge sections 68 and 69 are provided as common flow paths for units U1, U2, and U3 and cooling zones E1, E2, and E3.
冷却部61は、金型11を冷却する部分として主に機能する部分である。冷却部61は、Y軸方向に延びるように形成される。複数の冷却部61は、X軸方向に並ぶように配置される。供給ジャケット部62は、それぞれの冷却部61に対して冷却媒体を供給する部分である。供給ジャケット部62は、それぞれの冷却部61のY軸方向の負側の端部に連結されるように、X軸方向に延びている。回収ジャケット部63は、それぞれの冷却部61から冷却媒体を回収する部分である(図4及び図6参照)。回収ジャケット部63は、それぞれの冷却部61のY軸方向の正側の端部に連結されるように、X軸方向に延びている。 The cooling section 61 is a section that primarily functions to cool the mold 11. The cooling section 61 is formed to extend in the Y-axis direction. Multiple cooling sections 61 are arranged side by side in the X-axis direction. The supply jacket section 62 is a section that supplies cooling medium to each cooling section 61. The supply jacket section 62 extends in the X-axis direction so as to be connected to the negative end of each cooling section 61 in the Y-axis direction. The recovery jacket section 63 is a section that recovers cooling medium from each cooling section 61 (see Figures 4 and 6). The recovery jacket section 63 extends in the X-axis direction so as to be connected to the positive end of each cooling section 61 in the Y-axis direction.
供給連通部64は、供給ジャケット部62と供給部67とを連結することで、供給部67から供給ジャケット部62へ冷却媒体を供給する部分である。供給連通部64は、供給ジャケット部62に対して一個以上設けられ、Z軸方向の負側へ延びる。排出連通部66は、回収ジャケット部63と排出部68とを連結することで、排出部68へ回収ジャケット部63から冷却媒体を排出する部分である(図4及び図6参照)。排出連通部66は、回収ジャケット部63に対して一個以上設けられ、Z軸方向の負側へ延びる。 The supply communication section 64 connects the supply jacket section 62 and the supply section 67, thereby supplying cooling medium from the supply section 67 to the supply jacket section 62. One or more supply communication sections 64 are provided for the supply jacket section 62, and extend toward the negative side in the Z-axis direction. The discharge communication section 66 connects the recovery jacket section 63 and the discharge section 68, thereby discharging cooling medium from the recovery jacket section 63 to the discharge section 68 (see Figures 4 and 6). One or more discharge communication sections 66 are provided for the recovery jacket section 63, and extend toward the negative side in the Z-axis direction.
供給部67は、ダイホルダ91にて、X軸方向に延びている(図5及び図6参照)。供給部67のX軸方向の正側の端部は、ダイホルダ91から開口している。当該開口には、冷却媒体を供給するノズル(不図示)が挿入される。供給部67は、各ユニットU1,U2,U3の供給連通部64に対して、冷却媒体を分配する。排出部68は、ダイホルダ91にて、X軸方向に延びている(図6参照)。排出部69は、排出部68のX軸方向の正側の端部からY軸方向の正側へ延び、ダイホルダ91から開口している。当該開口には、冷却媒体を排出するノズル(不図示)が挿入される。排出部68,69は、各ユニットU1,U2,U3の排出連通部66からの冷却媒体を共通して排出する。 The supply unit 67 extends in the X-axis direction at the die holder 91 (see Figures 5 and 6). The positive end of the supply unit 67 in the X-axis direction opens from the die holder 91. A nozzle (not shown) that supplies cooling medium is inserted into this opening. The supply unit 67 distributes cooling medium to the supply communication units 64 of each unit U1, U2, and U3. The discharge unit 68 extends in the X-axis direction at the die holder 91 (see Figure 6). The discharge unit 69 extends from the positive end of the discharge unit 68 in the X-axis direction to the positive side in the Y-axis direction and opens from the die holder 91. A nozzle (not shown) that discharges cooling medium is inserted into this opening. The discharge units 68 and 69 commonly discharge cooling medium from the discharge communication units 66 of each unit U1, U2, and U3.
金型11は、金属パイプ材料40を成形する成形面47を有する第1の部材50と、成形面47と反対側で第1の部材50を支持する第2の部材51と、で分割される。第1の部材50は、Z軸方向の負側に分割面50aを有する。第2の部材51は、Z軸方向の正側に分割面51aを有する。第1の部材50と第2の部材51とは、互いの分割面50a,51aが接触するように重ね合わせられた状態で、ボルト(あるいはネジ)止めすることによって接合される。ボルト(あるいはネジ)を外すことで、第1の部材50は、第2の部材51から取り除くことができる(図7参照)。なお、本実施形態では、分割面50a,51aは、XY平面と平行に広がる平面によって構成される。 The mold 11 is divided into a first member 50 having a molding surface 47 that molds the metal pipe material 40, and a second member 51 that supports the first member 50 on the side opposite the molding surface 47. The first member 50 has a parting surface 50a on the negative side of the Z-axis direction. The second member 51 has a parting surface 51a on the positive side of the Z-axis direction. The first member 50 and the second member 51 are joined by bolts (or screws) while overlapping each other so that their parting surfaces 50a, 51a are in contact. The first member 50 can be removed from the second member 51 by removing the bolts (or screws) (see Figure 7). In this embodiment, the parting surfaces 50a, 51a are formed by planes extending parallel to the XY plane.
第1の部材50の厚みは、第2の部材51の厚みに比して薄い。ここでの厚みとは、Z軸方向の負側の寸法である。なお、第1の部材50のZ軸方向の正側の面は、成形面47の形状に応じて、湾曲するように形成されている。よって、第1の部材50の厚みは、場所によって異なる。成形面47は、ユニットU2の位置にて最もZ軸方向の負側へ窪むため、ユニットU2での分割面50aは、他のユニットU1,U3の分割面50aよりZ軸方向の負側に配置される。 The thickness of the first member 50 is thinner than the thickness of the second member 51. Here, the thickness refers to the dimension on the negative side in the Z-axis direction. The surface on the positive side in the Z-axis direction of the first member 50 is formed to be curved according to the shape of the molding surface 47. Therefore, the thickness of the first member 50 varies depending on the location. The molding surface 47 is recessed furthest toward the negative side in the Z-axis direction at the position of unit U2, so the dividing surface 50a of unit U2 is positioned on the negative side in the Z-axis direction relative to the dividing surfaces 50a of the other units U1 and U3.
第1の部材50の材質は、第2の部材51の材質に比して、成形に対する耐久性が高い。第1の部材50の材料は、第2の部材51の材質に比して、硬質な材料、耐摩耗性が高い高級材料が用いられる。 The material of the first member 50 is more durable against molding than the material of the second member 51. The material of the first member 50 is made of a higher-quality material that is harder and more wear-resistant than the material of the second member 51.
第2の部材51には、分割面51aに沿って延びると共に、当該分割面51aにおいて開口するスリット53が形成される。スリット53は、第1の部材50及び第2の部材51を接合することで、流路60の一部である冷却部61を構成する。第1の部材50の分割面50aは、スリットが形成されることなく平滑面として形成される。これにより、スリット53は、冷却部61の底面61a及び側面61bを規定し、第1の部材50の分割面50aは、冷却部61の上面61cを規定する(図7(b)参照)。すなわち、スリット53の開口を第1の部材50で塞ぐことで、断面矩形状の流路である冷却部61が形成される。 The second member 51 has a slit 53 that extends along the dividing surface 51a and opens at the dividing surface 51a. By joining the first member 50 and the second member 51, the slit 53 forms the cooling section 61, which is part of the flow path 60. The dividing surface 50a of the first member 50 is formed as a smooth surface without any slits. As a result, the slit 53 defines the bottom surface 61a and side surface 61b of the cooling section 61, and the dividing surface 50a of the first member 50 defines the top surface 61c of the cooling section 61 (see Figure 7(b)). In other words, by blocking the opening of the slit 53 with the first member 50, the cooling section 61, which is a flow path with a rectangular cross section, is formed.
第2の部材51には、分割面51aに沿って延びると共に、当該分割面51aにおいて開口するジャケット溝54が形成される。ジャケット溝54は、第1の部材50及び第2の部材51を接合することで、流路60の一部である供給ジャケット部62及び回収ジャケット部63を構成する。第1の部材50の分割面50aは、スリットが形成されることなく平滑面として形成される。これにより、ジャケット溝54は、供給ジャケット部62の底面62a及び側面62bを規定し、第1の部材50の分割面50aは、供給ジャケット部62の上面62cを規定する(図7(a)参照)。すなわち、ジャケット溝54の開口を第1の部材50で塞ぐことで、断面矩形状の流路である供給ジャケット部62が形成される。回収ジャケット部63も同様である。 The second member 51 has a jacket groove 54 that extends along the dividing surface 51a and opens at the dividing surface 51a. By joining the first member 50 and the second member 51, the jacket groove 54 forms the supply jacket portion 62 and the recovery jacket portion 63, which are part of the flow path 60. The dividing surface 50a of the first member 50 is formed as a smooth surface without any slits. As a result, the jacket groove 54 defines the bottom surface 62a and side surface 62b of the supply jacket portion 62, and the dividing surface 50a of the first member 50 defines the top surface 62c of the supply jacket portion 62 (see Figure 7(a)). In other words, by blocking the opening of the jacket groove 54 with the first member 50, the supply jacket portion 62, which is a flow path with a rectangular cross section, is formed. The same applies to the recovery jacket portion 63.
図4に示すように、スリット53及びジャケット溝54の配置は、上述で説明した冷却部61、供給ジャケット部62、及び回収ジャケット部63の配置と同趣旨である。すなわち、スリット53は、Y軸方向に延び、X軸方向に複数並べられている。複数のスリット53のY軸方向の両端には、それぞれのスリット53に対して供給ジャケット部62のジャケット溝54と、回収ジャケット部63のジャケット溝54と、が形成される。なお、各ユニットU1,U2,U3に形成されるスリット53及びジャケット溝54は、各冷却領域E1,E2,E3を取り囲むシール溝部90の範囲内に配置される。 As shown in Figure 4, the arrangement of the slits 53 and jacket grooves 54 is similar to the arrangement of the cooling section 61, supply jacket section 62, and recovery jacket section 63 described above. That is, the slits 53 extend in the Y-axis direction, and multiple slits 53 are arranged in the X-axis direction. At both ends of the multiple slits 53 in the Y-axis direction, a jacket groove 54 for the supply jacket section 62 and a jacket groove 54 for the recovery jacket section 63 are formed for each slit 53. The slits 53 and jacket grooves 54 formed in each unit U1, U2, and U3 are positioned within the range of the seal groove section 90 surrounding each cooling region E1, E2, and E3.
金型11は、X軸方向において互いに異なる位置に、冷却領域E1,E2,E3を有する。そして、冷却領域E1,E3では、第1のピッチP1で複数のスリット53が並べられる。冷却領域E2では、第1のピッチP1よりも短い第2のピッチP2で複数のスリット53が並べられる。これにより、冷却領域E2のスリット53の方が、冷却領域E1,E3のスリット53よりも密に形成される。 The mold 11 has cooling regions E1, E2, and E3 at different positions in the X-axis direction. In cooling regions E1 and E3, multiple slits 53 are arranged at a first pitch P1. In cooling region E2, multiple slits 53 are arranged at a second pitch P2 that is shorter than the first pitch P1. As a result, the slits 53 in cooling region E2 are formed more densely than the slits 53 in cooling regions E1 and E3.
スリット53による冷却部61単路の断面積は、ジャケット溝54による供給ジャケット部62及び回収ジャケット部63の断面積よりも小さい。具体的には、図7に示すように、スリット53の幅寸法W1は、ジャケット溝54の幅寸法W2よりも狭い。また、スリット53の高さ寸法H1は、ジャケット溝54の高さ寸法H2よりも低い。 The cross-sectional area of the cooling section 61, defined by the slit 53, is smaller than the cross-sectional area of the supply jacket section 62 and the recovery jacket section 63 defined by the jacket groove 54. Specifically, as shown in Figure 7, the width W1 of the slit 53 is narrower than the width W2 of the jacket groove 54. Furthermore, the height H1 of the slit 53 is smaller than the height H2 of the jacket groove 54.
次に、図5及び図8を参照して、制御部8による冷却部7の制御内容について詳細に説明する。なお、以下の説明では、金型11に対する冷却について説明を行っているが、金型12に対する冷却についても同趣旨の説明が成り立つ。図5に示すように、冷却部7の循環機構37は、供給部67に冷却媒体を供給する。循環機構37は、配管101を介して、供給部67の入口部に接続される。また、循環機構37は、排出部69から排出された冷却媒体を回収する。循環機構37は、回収した冷却媒体を冷却装置で冷却し、所定の温度の冷却媒体を供給部67に供給する。 Next, with reference to Figures 5 and 8, the control of the cooling unit 7 by the control unit 8 will be described in detail. Note that while the following explanation focuses on cooling of the mold 11, the same explanation also applies to cooling of the mold 12. As shown in Figure 5, the circulation mechanism 37 of the cooling unit 7 supplies cooling medium to the supply unit 67. The circulation mechanism 37 is connected to the inlet of the supply unit 67 via piping 101. The circulation mechanism 37 also recovers the cooling medium discharged from the discharge unit 69. The circulation mechanism 37 cools the recovered cooling medium using a cooling device and supplies the cooling medium at a predetermined temperature to the supply unit 67.
成形装置1は、金型11の温度を検出する温度センサ100を備えている。温度センサ100は、検出した温度を制御部8へ送信する。図5では、温度センサ100は金型11の内部のうち、成形面に近い位置に設けられている。ただし、温度センサ100が金型11に対してどこに設けられていてもよい。例えば、温度センサ100は、金型11内部のうち、図5とは異なる位置に設けられてもよく、金型11の表面に設けてもよい。 The molding device 1 is equipped with a temperature sensor 100 that detects the temperature of the mold 11. The temperature sensor 100 transmits the detected temperature to the control unit 8. In Figure 5, the temperature sensor 100 is located inside the mold 11, close to the molding surface. However, the temperature sensor 100 may be located anywhere relative to the mold 11. For example, the temperature sensor 100 may be located inside the mold 11 at a position different from that shown in Figure 5, or it may be located on the surface of the mold 11.
制御部8は、冷却部7の冷却能力を制御する。具体的に、制御部8は、循環機構37が供給する冷却媒体の流量を調整することによって、冷却能力を制御する。すなわち、制御部8は、冷却能力を低下させる場合は冷却媒体の流量を低下させ、冷却能力を高める場合は冷却媒体の流量を増加させる。ただし、制御部8は、水量のみならず、冷却媒体の温度を調整することによって冷却能力を調整してもよい。ただし、流量の方が温度に比して調整が容易である。 The control unit 8 controls the cooling capacity of the cooling unit 7. Specifically, the control unit 8 controls the cooling capacity by adjusting the flow rate of the cooling medium supplied by the circulation mechanism 37. That is, the control unit 8 reduces the flow rate of the cooling medium to decrease the cooling capacity, and increases the flow rate of the cooling medium to increase the cooling capacity. However, the control unit 8 may adjust the cooling capacity not only by adjusting the amount of water but also by adjusting the temperature of the cooling medium. However, the flow rate is easier to adjust than the temperature.
ここで、図8を参照して、成形装置1が多数の金属パイプを製造するために、繰り返し成形を行う場合、金型11の温度がどのように変化するかについて説明する。図8(a)(b)は、時間と金型11の温度変化との関係を示すグラフである。図8(a)(b)の座標の横軸は、成形開始からの時間を示す。実線のグラフTG1,TG2は、金型11の温度変化を示すグラフである。座標の縦軸(紙面左側の縦軸)は、グラフTG1,TG2に対しては金型11の温度を示す。なお、金型11の温度の測定場所は、任意の場所に設定してよく、成形面でも金型内部でもどこでもよい。二点鎖線のグラフFG1,FG2は、冷却媒体の流量を示すグラフである。座標の縦軸(紙面右側の縦軸)は、グラフFG1,FG2に対しては冷却媒体の流量を示す。 Here, referring to Figure 8, we will explain how the temperature of the mold 11 changes when the molding apparatus 1 repeatedly molds to produce a large number of metal pipes. Figures 8(a) and (b) are graphs showing the relationship between time and temperature change of the mold 11. The horizontal coordinate axis in Figures 8(a) and (b) represents time from the start of molding. Solid line graphs TG1 and TG2 are graphs showing temperature change of the mold 11. The vertical coordinate axis (vertical axis on the left side of the page) represents the temperature of the mold 11 for graphs TG1 and TG2. Note that the temperature of the mold 11 can be measured at any location, whether on the molding surface or inside the mold. Two-dot chain line graphs FG1 and FG2 are graphs showing the flow rate of the cooling medium. The vertical coordinate axis (vertical axis on the right side of the page) represents the flow rate of the cooling medium for graphs FG1 and FG2.
図8(a)に示すように、成形装置1が1回目の成形を行うと、加熱された金属パイプ材料40が金型11に接触する。このとき、金属パイプ材料40が有していた熱が、金型11に入力される。従って、金型11の温度が上昇する(図中の「A」の部分を参照)。なお、1回目の成形開始時の温度の極小点を「P1a」とする。金属パイプ材料40に対する焼き入れが完了して、金型11から金属パイプが取り除かれると、金型11に対する入熱がない状態で冷却部7による冷却が行われる。従って、金型11の温度が下降する(図中の「B」の部分を参照)。1回目の成形における温度の極大点を「P1b」とする。次に、金型11の温度が成形開始時の温度に戻る前段階で、成形装置1が2回目の成形を行う。これにより、再び金型11の温度が上昇する(図中の「C」の部分を参照)。2回目の成形の開始時の温度の極小点を「P2a」とする。2回目の成形による極大点を「P2b」とする。このとき、2回目の成形における極小点P2aの温度は、1回目の成形における極小点P1aの温度より高い。また、2回目の成形における極大点P2bの温度は、1回目の成形における極大点P1bより高い。このように、成形開始から所定の成形回数の間、極小点及び極大点の温度が成形を繰り返すたびに、徐々に増加する。 8(a), when the molding device 1 performs the first molding, the heated metal pipe material 40 comes into contact with the mold 11. At this time, the heat contained in the metal pipe material 40 is input to the mold 11. Therefore, the temperature of the mold 11 rises (see part "A" in the figure). The minimum temperature point at the start of the first molding is designated "P1a." After the hardening of the metal pipe material 40 is completed and the metal pipe is removed from the mold 11, cooling by the cooling unit 7 is performed without heat input to the mold 11. Therefore, the temperature of the mold 11 drops (see part "B" in the figure). The maximum temperature point during the first molding is designated "P1b." Next, the molding device 1 performs the second molding before the temperature of the mold 11 returns to the temperature at the start of molding. This causes the temperature of the mold 11 to rise again (see part "C" in the figure). The minimum temperature point at the start of the second molding is designated "P2a." The maximum point in the second molding run is designated "P2b." At this time, the temperature of the minimum point P2a in the second molding run is higher than the temperature of the minimum point P1a in the first molding run. Furthermore, the temperature of the maximum point P2b in the second molding run is higher than the temperature of the maximum point P1b in the first molding run. In this way, from the start of molding to the specified number of molding runs, the temperatures of the minimum and maximum points gradually increase with each molding run.
所定回数以上の成形を繰り返すと、金型11の温度上昇が飽和状態となる。当該状態となると、ある成形回数における極小点Pma及び極大点Pmbの温度は、前回の成形における極小点Pna及び極大点Pnbの温度から変化がなくなる。その後は、極小点の温度と極大点の温度が一定な状態で、成形が繰り返し行われる。このような状態は、以降の説明において、「安定状態」と称する場合がある。 After a certain number of molding cycles, the temperature rise in the mold 11 reaches saturation. When this state is reached, the temperatures of the minimum point Pma and the maximum point Pmb in a given molding cycle no longer change from the temperatures of the minimum point Pna and the maximum point Pnb in the previous molding cycle. Thereafter, molding is repeated with the temperatures of the minimum point and the maximum point remaining constant. In the following explanation, this state may be referred to as the "stable state."
各成形における極小点を通過するグラフLa、及び各成形における極大点を通過するグラフLbを設定する。グラフFG1が上述のような温度変化を示すため、グラフLa,Lbは、成形開始後の所定期間は、安定状態における温度に向けて上向きに湾曲し、安定状態となったら水平に延びる直線となる漸近線のような形状となる。 Graph La is set, which passes through the minimum points in each molding, and graph Lb is set, which passes through the maximum points in each molding. Because graph FG1 shows the temperature change described above, graphs La and Lb curve upward toward the stable temperature for a certain period after molding begins, and then take on an asymptote-like shape that becomes a horizontal straight line once the stable state is reached.
これに対し、制御部8は、繰り返しの成形による金型11への熱の蓄積により、金属パイプ材料40への焼き入れ性の低下を抑制するように冷却部7を制御する。例えば、良好な焼き入れを行うために、金型11の温度が温度T1以下に設定されることが好ましいものとする。制御部8は、安定状態における金型11の温度が、温度T1以下になるように冷却部7を制御する。すなわち、冷却能力が低すぎて安定状態における金型11の温度が温度T1より高くならないように、制御部8は、冷却媒体の流量を高い値で一定にしている(グラフFG1参照)。制御部8は、少なくとも、飽和状態における極小点の温度が温度T1以下となるように制御を行う。なお、温度T1は、金型11や金属パイプ材料40の材質や大きさなどによって適宜設定される値である。例えば、温度T1を設定する際には、金型11の耐久性も考慮し、耐久性が低い場合は温度T1を低く抑えてもよい。例えば、金型11の温度が高くなりすぎると、金型強度が焼き戻し等により低下して、摩耗が促進されるリスクもあるが、金型11の耐久性を考慮して温度T1を設定することで、そのようなリスクを低減できる。 In response to this, the control unit 8 controls the cooling unit 7 to suppress a decrease in the hardenability of the metal pipe material 40 due to heat accumulation in the mold 11 caused by repeated molding. For example, to achieve good hardening, it is preferable to set the temperature of the mold 11 to temperature T1 or below. The control unit 8 controls the cooling unit 7 so that the temperature of the mold 11 in a stable state is temperature T1 or below. In other words, to prevent the cooling capacity from being too low and the temperature of the mold 11 in a stable state from rising above temperature T1, the control unit 8 maintains the flow rate of the cooling medium at a high constant value (see graph FG1). The control unit 8 controls the temperature so that at least the minimum temperature in the saturated state is temperature T1 or below. Note that temperature T1 is a value that is appropriately set depending on the material and size of the mold 11 and the metal pipe material 40. For example, when setting temperature T1, the durability of the mold 11 should also be taken into consideration; if durability is low, temperature T1 may be kept low. For example, if the temperature of the mold 11 becomes too high, there is a risk that the strength of the mold will decrease due to tempering, etc., and that wear will be accelerated; however, by setting the temperature T1 in consideration of the durability of the mold 11, such risks can be reduced.
また、制御部8は、金型11の温度が所定の範囲内に収まるように、冷却部7を制御する。上述のように、図8(a)に示すグラフTG1は、安定状態において、一定の極小値によって構成されるグラフLaと、一定の極大値によって構成されるグラフLaの範囲に収まっている。ただし、安定状態においても、各回における成形での極大値及び極小値は、若干の変動があってもよい。この場合は、グラフLa,Lbは、図8(a)のような直線から乱れた形状となる。ただし、この場合も、金属パイプの焼き入れ性の安定性が損なわれない範囲で、極大値及び極小値の変動は、所定の誤差範囲に収まることが好ましい。 The control unit 8 also controls the cooling unit 7 so that the temperature of the mold 11 falls within a predetermined range. As described above, in a stable state, the graph TG1 shown in FIG. 8(a) falls within the range of the graph La consisting of constant minimum values and the graph La consisting of constant maximum values. However, even in a stable state, the maximum and minimum values in each molding may fluctuate slightly. In this case, the graphs La and Lb will have a shape that is distorted from the straight line shown in FIG. 8(a). However, even in this case, it is preferable that the fluctuations in the maximum and minimum values fall within a predetermined error range, as long as the stability of the hardenability of the metal pipe is not compromised.
制御部8は、金型11の成形回数が増えるほど、冷却部7の冷却能力を増大させてよい。また、制御部8は、金型11の成形時間が長くなるほど、冷却部7の冷却能力を増大させてよい。例えば、制御部8は、冷却媒体の流量が図8(b)に示すグラフFG2を描くように制御を行ってよい。この場合、制御部8は、成形開始時には冷却媒体の流量を少なく抑えておき、時間の経過と共に徐々に増加させる。この場合、制御部8は、成形回数が増えるほど、且つ、成形時間が長くなるほど、冷却媒体の流量を増やすこととなる。なお、ここでの「成形時間」とは、一回あたりの成形に要する時間(グラフTG2の山一つ分の時間)ではなく、複数回の成形を行った場合の、各回の合計の時間である。そして、制御部8は、安定状態となったら、冷却媒体の流量が一定となるように制御する。 The control unit 8 may increase the cooling capacity of the cooling unit 7 as the number of molding operations using the mold 11 increases. Furthermore, the control unit 8 may increase the cooling capacity of the cooling unit 7 as the molding time using the mold 11 increases. For example, the control unit 8 may control the flow rate of the cooling medium so that it follows the curve FG2 shown in FIG. 8(b). In this case, the control unit 8 keeps the flow rate of the cooling medium low at the start of molding and gradually increases it over time. In this case, the control unit 8 increases the flow rate of the cooling medium as the number of molding operations and the molding time increase. Note that the "molding time" here does not refer to the time required for one molding operation (the time corresponding to one peak in curve TG2), but rather refers to the total time for each molding operation when multiple molding operations are performed. Once a stable state is reached, the control unit 8 controls the flow rate of the cooling medium to remain constant.
図8(b)の制御方法では、制御部8は、成形開始段階では、敢えて冷却部7の冷却能力を抑えている。これにより、制御部8は、金型11の温度変化が速やかに安定状態になるようにしている。具体的に、成形開始段階では、グラフTG2の温度上昇は、グラフTG1の温度上昇にくらべて大きい。そして、グラフTG2が安定状態になる時間は「t1」となっているが、グラフTG1は「t1」の段階ではまだ温度上昇を続けている。そして、グラフTG1は、「t1」から所定時間経過したタイミングで安定状態となっている。すなわち、図8(b)の制御方法では、金型11は、早期に安定状態での成形を可能とし、成形品の品質を早期に安定させることができる。 In the control method of Figure 8(b), the control unit 8 intentionally reduces the cooling capacity of the cooling unit 7 at the start of molding. This allows the control unit 8 to quickly stabilize the temperature change of the mold 11. Specifically, at the start of molding, the temperature rise of graph TG2 is greater than the temperature rise of graph TG1. The time at which graph TG2 reaches a stable state is "t1," but the temperature of graph TG1 is still rising at "t1." Graph TG1 reaches a stable state a predetermined time after "t1." In other words, the control method of Figure 8(b) allows the mold 11 to quickly reach a stable state and quickly stabilize the quality of the molded product.
制御部8は、温度センサ100の検出結果に基づいて、冷却部7の冷却能力を調整してよい。例えば、制御部8は、図8(b)の制御において、温度センサ100の検出結果から、安定状態となったことを検出してよい。これにより、制御部8は、適切なタイミングで冷却媒体の流量を一定にすることができる。また、成形の繰り返しが一時的に休止されることで、金型11の温度が安定状態の温度から下がった場合、制御部8は、温度センサ100の検出結果に基づいて、当該温度低下を把握してよい。この場合、制御部8は、冷却媒体の減少させることで、安定状態となるように金型11の温度を上昇させてよい。 The control unit 8 may adjust the cooling capacity of the cooling unit 7 based on the detection results of the temperature sensor 100. For example, in the control of FIG. 8(b), the control unit 8 may detect that a stable state has been reached from the detection results of the temperature sensor 100. This allows the control unit 8 to maintain a constant flow rate of cooling medium at an appropriate timing. Furthermore, if the temperature of the mold 11 drops from the stable state temperature due to a temporary pause in the molding cycle, the control unit 8 may recognize this temperature drop based on the detection results of the temperature sensor 100. In this case, the control unit 8 may reduce the amount of cooling medium to increase the temperature of the mold 11 so that the temperature reaches a stable state.
次に、本実施形態に係る成形装置1の作用・効果について説明する。 Next, we will explain the operation and effects of the molding device 1 according to this embodiment.
本実施形態に係る成形装置1は、金属材料と接触することで焼き入れ成形を行う金型11,12を有する。金型11,12と加熱された金属材料とが互いに接触することによって、金型11,12の温度が上昇する。これに対し、冷却部7が金型11,12を冷却することで、金型11,12を焼き入れ成形が可能状態とすることができる。更に、冷却部7は、繰り返しの成形による金型11,12への熱の蓄積による、金属材料への焼き入れ性の低下を抑制する。従って、金型11,12が成形を繰り返すことで金属材料から繰り返し入熱を受けても、金型11,12は、焼き入れ性を低下させることなく、繰り返し焼き入れ成形を行うことができる。以上より、成形装置1は、繰り返しの成形を行う場合に、成形品の品質の安定性を向上できる。 The molding apparatus 1 according to this embodiment has molds 11 and 12 that perform quench forming by coming into contact with the metal material. The temperature of the molds 11 and 12 rises as the molds 11 and 12 come into contact with the heated metal material. In response to this, the cooling unit 7 cools the molds 11 and 12, thereby enabling the molds 11 and 12 to be in a state where quench forming is possible. Furthermore, the cooling unit 7 suppresses a decrease in the hardenability of the metal material due to heat accumulation in the molds 11 and 12 caused by repeated molding. Therefore, even if the molds 11 and 12 receive repeated heat input from the metal material during repeated molding, the molds 11 and 12 can repeatedly perform quench forming without a decrease in their hardenability. As a result, the molding apparatus 1 can improve the stability of the quality of molded products when performing repeated molding.
冷却部7は、金型11,12の温度を所定の範囲内に収めてよい。この場合、冷却部7は、成形時における金型11,12の温度変化のパターンを一定に近づけることができる。従って、成形装置1は、成形品の品質の安定性を向上することができる。すなわち、図8(a)の1回目の成形での金型11の温度変化のパターンと、5回目の金型11の温度変化のパターンとは、互いに異なっている。そのため、1回目の成形による金属パイプと、5回目の成形による金属パイプとでは、焼き入れ性に差が生じる。これに対し、安定状態での成形では、金型11,12は、回数によらず一定の温度変化のパターンで成形を行うことができる。これにより、成形品の品質が安定する。 The cooling unit 7 may keep the temperature of the dies 11, 12 within a predetermined range. In this case, the cooling unit 7 can keep the temperature change pattern of the dies 11, 12 during molding closer to a constant pattern. Therefore, the molding device 1 can improve the stability of the quality of the molded product. That is, the temperature change pattern of the die 11 during the first molding in Figure 8(a) is different from the temperature change pattern of the die 11 during the fifth molding. Therefore, there is a difference in hardenability between the metal pipe produced by the first molding and the metal pipe produced by the fifth molding. In contrast, during molding under stable conditions, the dies 11, 12 can be molded with a constant temperature change pattern regardless of the number of moldings. This stabilizes the quality of the molded product.
冷却部7は、金型11,12の成形回数が増えるほど、冷却能力を増大させてよい。金型11,12の成形回数が増えるほど、金型11,12に熱が蓄積され易くなる。従って、冷却部7は、金型11,12の成形回数が増えるほど、冷却能力を増大させることで、金型11,12に対する熱の蓄積を抑制できる。 The cooling capacity of the cooling unit 7 may be increased as the number of molding cycles of the molds 11 and 12 increases. The more molding cycles of the molds 11 and 12, the more likely heat will accumulate in the molds 11 and 12. Therefore, by increasing the cooling capacity of the cooling unit 7 as the number of molding cycles of the molds 11 and 12 increases, heat accumulation in the molds 11 and 12 can be suppressed.
冷却部7は、金型11,12の成形時間が長くなるほど、冷却能力を増大させてよい。金型11,12の成形時間が長くなるほど、金型11,12に熱が蓄積され易くなる。従って、冷却部7は、金型11,12の成形時間が長くなるほど、冷却能力を増大させることで、金型11,12に対する熱の蓄積を抑制できる。 The cooling capacity of the cooling unit 7 may be increased as the molding time of the molds 11, 12 becomes longer. The longer the molding time of the molds 11, 12, the more easily heat accumulates in the molds 11, 12. Therefore, by increasing the cooling capacity of the cooling unit 7 as the molding time of the molds 11, 12 becomes longer, heat accumulation in the molds 11, 12 can be suppressed.
成形装置1は、金型11,12の温度を検出する温度センサ100を備え、冷却部7は、温度センサ100の検出結果に基づいて、冷却能力を調整してよい。この場合、冷却部7は、金型11,12の温度に応じ、当該金型11,12が適切な温度となるようにすることができる。 The molding device 1 is equipped with a temperature sensor 100 that detects the temperature of the molds 11, 12, and the cooling unit 7 may adjust its cooling capacity based on the detection results of the temperature sensor 100. In this case, the cooling unit 7 can adjust the molds 11, 12 to an appropriate temperature depending on the temperature of the molds 11, 12.
本実施形態に係る成形方法は、加熱された金属材料を成形する成形方法であって、金属材料と金型とを接触させることで焼き入れ成形を行う成形工程と、金型を冷却する冷却工程と、を備え、冷却工程では、繰り返しの成形による金型への熱の蓄積による、金属材料への焼き入れ性の低下を抑制してよい。 The forming method according to this embodiment is a forming method for forming a heated metal material, and includes a forming step in which the metal material is brought into contact with a mold to perform quench forming, and a cooling step in which the mold is cooled. The cooling step may suppress a decrease in the hardenability of the metal material due to heat accumulation in the mold caused by repeated forming.
この成形方法によれば、上述の成形装置1と同趣旨の作用・効果を得ることができる。 This molding method achieves the same effects and benefits as the molding device 1 described above.
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments.
金型に形成される冷却媒体の流路のパターンは、上述の実施形態に限定されるものではなく、金型を良好に冷却することができるパターンであれば、適宜変更してもよい。 The pattern of the cooling medium flow paths formed in the mold is not limited to the above-described embodiment, and may be modified as appropriate as long as the pattern can effectively cool the mold.
制御部による冷却能力の制御態様は、上述の実施形態に示されたものに限定されない。例えば、図9に示すような制御パターンが採用されてもよい。なお、図9では、極小値の変化態様を示すグラフLa及び極大値の変化態様を示すグラフLbのみが示され、温度変化のグラフは省略されている。温度変化のグラフは、当該グラフLa,Lbの範囲内で波を描くような形状となる。 The manner in which the control unit controls the cooling capacity is not limited to that shown in the above-described embodiment. For example, a control pattern such as that shown in Figure 9 may be adopted. Note that Figure 9 only shows graph La, which shows the change in the minimum value, and graph Lb, which shows the change in the maximum value, and does not include the temperature change graph. The temperature change graph will have a wave-like shape within the range of graphs La and Lb.
図9(a)においては、制御部8は、冷却能力が非常に高くなるように調整する。グラフFG3の流量は、図8(a)に示すグラフTG1に比して多い。この場合、1回分の成形の中で冷却部7によって金型11,12から奪われる抜熱量が、金型11,12に対して金属材料から入力される入熱量よりも大きくなる。図8の制御パターンでは、金型11,12は高い温度にて安定状態となっていたが、図9の制御パターンでは、低い温度にて安定状態となっている。 In Figure 9(a), the control unit 8 adjusts the cooling capacity so that it is very high. The flow rate in graph FG3 is higher than that in graph TG1 shown in Figure 8(a). In this case, the amount of heat removed from the molds 11, 12 by the cooling unit 7 during one molding operation is greater than the amount of heat input from the metal material to the molds 11, 12. In the control pattern of Figure 8, the molds 11, 12 were stable at a high temperature, but in the control pattern of Figure 9, they are stable at a low temperature.
図9(b)においては、制御部8は、金型11,12の温度上昇を許容しつつ、所定温度まで上昇したら、温度を低下させるように、冷却能力を調整する。グラフFG4に示すように、成形開始段階では、制御部8は、冷却媒体の流量を低い値で抑えることで、ある程度の金型11,12の温度上昇を許容する。制御部8は、温度センサ100の検出結果に基づいて、金型11,12の温度が所定の温度に達したことを把握したら、冷却媒体の流量を一時的に増加させる。これにより、制御部8は、金型11,12に対する入熱量よりも冷却部7による抜熱量を多くすることで、金型11,12の温度を低下させる。制御部8は、温度センサ100の検出結果に基づいて、金型11,12の温度が初期段階程度まで戻ったことを把握したら、冷却媒体の流量を戻す。ここで、制御部8は、金型11,12の温度の範囲Wを、成形品の品質が過度に変化しない程度の大きさに設定する。これにより、制御部8は、金型11,12の温度変化のパターンが変動することは許容しつつも、当該変動の幅を抑えることで、成形品の品質がばらつくことを抑制することができる。 In Figure 9(b), the control unit 8 adjusts the cooling capacity to allow the temperature of the molds 11 and 12 to rise, and then lowers the temperature once it reaches a predetermined temperature. As shown in graph FG4, at the start of molding, the control unit 8 limits the flow rate of the cooling medium to a low value, allowing a certain degree of temperature rise in the molds 11 and 12. When the control unit 8 determines, based on the detection results of the temperature sensor 100, that the temperature of the molds 11 and 12 has reached a predetermined temperature, it temporarily increases the flow rate of the cooling medium. As a result, the control unit 8 lowers the temperature of the molds 11 and 12 by increasing the amount of heat removed by the cooling unit 7 compared to the amount of heat input to the molds 11 and 12. When the control unit 8 determines, based on the detection results of the temperature sensor 100, that the temperature of the molds 11 and 12 has returned to approximately the initial stage, it reduces the flow rate of the cooling medium. Here, the control unit 8 sets the temperature range W of the molds 11 and 12 to a value large enough to prevent excessive changes in the quality of the molded product. As a result, the control unit 8 allows fluctuations in the temperature change patterns of the molds 11 and 12, but by limiting the extent of these fluctuations, it is possible to suppress variations in the quality of the molded product.
以上のように、冷却部7は、金型11,12から奪う抜熱量を、金型11,12に対して金属材料から入力される入熱量よりも大きくする。この場合、冷却部7は、金型11,12の温度が上昇することを抑制したり、上昇した金型11,12の温度を低下させることができる。これにより、繰り返しの成形を行う場合に、金型11,12の温度が高くなりすぎることによる焼き入れ性の変化を抑制することができる。以上より、成形装置は、繰り返しの成形を行う場合に、成形品の品質の安定性を向上できる。 As described above, the cooling unit 7 removes more heat from the dies 11, 12 than the amount of heat input from the metal material to the dies 11, 12. In this case, the cooling unit 7 can prevent the temperature of the dies 11, 12 from rising, or can lower the temperature of the dies 11, 12 that has risen. This makes it possible to prevent changes in hardenability caused by the temperature of the dies 11, 12 becoming too high when repeated molding is performed. As a result, the molding device can improve the stability of the quality of molded products when repeated molding is performed.
変形例に係る成形方法は、加熱された金属材料を成形する成形方法であって、金属材料と金型と接触させることで焼き入れ成形を行う成形工程と、金型を冷却する冷却工程と、を備え、冷却工程では、金型から奪う抜熱量を、金型に対して金属材料から入力される入熱量よりも大きくする。 The forming method according to this modified example is a method for forming a heated metal material, and includes a forming process in which the metal material is brought into contact with a mold to perform quenching, and a cooling process in which the mold is cooled. In the cooling process, the amount of heat removed from the mold is set to be greater than the amount of heat input from the metal material to the mold.
この成形方法によれば、上述の変形例に係る成形装置と同趣旨の作用・効果を得ることができる。 This molding method achieves the same effects and benefits as the molding device according to the modified example described above.
また、図10に示すような金型110を採用してもよい。図10に示す金型110は、下型111と、上型112と、入子金型113と、を備える。入子金型113は、上型112とダンパ135を介して接続されている。下型111、上型112、及び入子金型113は、冷却媒体を流通させる流路131,132,133を有している。入子金型113は、複雑な形状を成形するための突出部113aを有している。このような金型110によれば、図10(a)に示すように、上型112を降ろして型閉すると、まず、入子金型113が金属パイプ材料300と近接する状態となる。これにより、金属パイプ材料300に高圧流体を供給すると、入子金型113に対応する形状が先に成形される。そして、上型112を降ろすと、図10(b)に示すように、下型111、上型112、及び入子金型113で最終的なフランジ付きの成形品301が成形される。 A mold 110 as shown in FIG. 10 may also be employed. The mold 110 shown in FIG. 10 comprises a lower mold 111, an upper mold 112, and a nested mold 113. The nested mold 113 is connected to the upper mold 112 via a damper 135. The lower mold 111, the upper mold 112, and the nested mold 113 have flow paths 131, 132, and 133 for circulating a cooling medium. The nested mold 113 has a protrusion 113a for molding complex shapes. With this mold 110, as shown in FIG. 10(a), when the upper mold 112 is lowered and closed, the nested mold 113 first comes into close proximity with the metal pipe material 300. As a result, when high-pressure fluid is supplied to the metal pipe material 300, a shape corresponding to the nested mold 113 is first molded. Then, when the upper die 112 is lowered, the final flanged molded product 301 is formed by the lower die 111, upper die 112, and nested die 113, as shown in Figure 10(b).
上述のように、凹凸形状を有するような複雑な部位を成形する場合、なるべく温度が高い状態で成形開始を行うことが望まれる。従って、上述のように入子金型113を用いることで、凹凸形状における金型接触部分を必要最小限の部位に抑えることができる。従って、金属パイプ材料300の温度が低下する前に膨張成形を行うことができる。ここで、上述のような入子金型構造においては、上型112と入子金型113との摺動部では、熱移動がほぼ無いと考えられる。従って、上型112と入子金型113とは、互いに独立して個別に冷却を行う必要がある。このとき、互いの金型温度が異なっていると、成形品301が内部歪みを持つ要因となり、成形精度に影響が出る。従って、下型111、上型112、及び入子金型113間で金型温度差がなるべく生じないように、流路131,132,133に流す冷却媒体を制御して、金型温度の調整を行うことが必要になる。 As mentioned above, when molding a complex part with a concave-convex shape, it is desirable to start molding at as high a temperature as possible. Therefore, by using the nested mold 113 as described above, the mold contact area in the concave-convex shape can be minimized. Therefore, expansion molding can be performed before the temperature of the metal pipe material 300 drops. Here, with the nested mold structure described above, it is believed that there is almost no heat transfer at the sliding area between the upper mold 112 and the nested mold 113. Therefore, the upper mold 112 and the nested mold 113 must be cooled independently of each other. If the mold temperatures differ, this can cause internal distortion in the molded product 301, affecting molding accuracy. Therefore, it is necessary to adjust the mold temperature by controlling the cooling medium flowing through the flow paths 131, 132, and 133 to minimize mold temperature differences between the lower mold 111, upper mold 112, and nested mold 113.
1…成形装置、7…冷却部、8…制御部、11,12…金型、40,300…金属パイプ材料(金属材料)、100…温度センサ、111…下型(金型)、112…上型(金型)、113…入子金型(金型)、131,132,133…流路(冷却部)。 1...molding device, 7...cooling unit, 8...control unit, 11, 12...mold, 40, 300...metal pipe material (metal material), 100...temperature sensor, 111...lower mold (mold), 112...upper mold (mold), 113...nested mold (mold), 131, 132, 133...flow path (cooling unit).
Claims (3)
前記金属材料と接触することで焼き入れ成形を行う金型と、
前記金型内部に設けられ、前記金型を冷却する冷却部と、を備え、
前記冷却部は、前記金型の成形回数が増えるほど、または前記成形の時間が長くなるほど、冷却能力を増大させ、前記金型の温度上昇が飽和状態となったときに、冷却能力を一定にする、成形装置。 A forming apparatus for forming a heated metal material,
a mold that performs quench forming by contacting the metal material;
a cooling unit provided inside the mold and configured to cool the mold,
A molding device in which the cooling section increases its cooling capacity as the number of molding operations using the mold increases or the molding time becomes longer, and makes the cooling capacity constant when the temperature rise of the mold reaches saturation.
前記冷却部は、前記温度センサの検出結果に基づいて、冷却能力を調整する、請求項1に記載された成形装置。 Further provided is a temperature sensor for detecting the temperature of the mold;
The molding apparatus according to claim 1 , wherein the cooling unit adjusts a cooling capacity based on a detection result of the temperature sensor.
前記金属材料と金型とを接触させることで焼き入れ成形を行う成形工程と、
前記金型内部に設けられた冷却部で、前記金型を冷却する冷却工程と、を備え、
前記冷却工程において、前記金型の成形回数が増えるほど、または前記成形の時間が長くなるほど、冷却能力を増大させ、前記金型の温度上昇が飽和状態となったときに、冷却能力を一定にする、成形方法。
A forming method for forming a heated metal material, comprising:
a forming step of performing quench forming by bringing the metal material into contact with a mold;
a cooling step of cooling the mold by a cooling section provided inside the mold,
A molding method in which, in the cooling step, the cooling capacity is increased as the number of moldings using the mold increases or the molding time becomes longer, and the cooling capacity is made constant when the temperature rise of the mold reaches saturation.
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