金型冷却水の安定化

質問

お世話になります。初歩的案件で申し訳ありませんが、アドバイスをお願
い致します。
　冷却水ポンプより15ｍ　30ｍ　45ｍ間隔で設備を配置しており、設備毎に
３箇所冷却水蛇口があります。その冷却水の条件（量or圧）を各設備、同条
件にできないか検討しております。最終目的は45ｍの設備の条件を15ｍの設
備の条件に近づけられないかということです。
　各蛇口の根元で定流量弁or定圧弁を設ければよいのか。
　いまだに定流量か定圧か悩んでおります。
　この案件を解決したときに効果は望めるのか。何に効果がでるか。

　ちなみにADC12のアルミダイカストのダイカストマシンの冷却水です。

　抽象的な質問で申し訳ありませんが、よきアドバイスの程宜しくお願い申
し上げます。

回答No.5

noname#230359

流量を監視してｺﾝﾄﾛｰﾙする、ﾌﾛｰｺﾝﾄﾛｰﾗと言うものがあります。
流量計と自動比例バルブと流量ｺﾝﾄﾛｰﾙ用PIDｺﾝﾄﾛｰﾗがセットになったものです。
以前、ADC12のｱﾙﾐﾀﾞｲｶｽﾄの製造ﾗｲﾝで実際に付いているのを見かけた事があります。（1系統に1個）
http://www.tofco.jp/pdf/w_flc600.pdf
加温と冷却を繰り返す時に、別途温調用ｺﾝﾄﾛｰﾗにより、流量の立ち上げ、立ち下げを調節し、好きな温度勾配を実現出来る様です。
尚、金型は割れて漏水による水蒸気爆発を防ぐため、金型の二次側でエジェクターにより負圧に引っ張って、金型の一次側にﾌﾛｰｺﾝﾄﾛｰﾗで流量を自動で調節するのが一般的の様です。（漏水時にAIR混入により流量がﾌﾗﾂｷ、ｺﾝﾄﾛｰﾗより警報が出る）
金型がかじってしまい、システムがｽﾄｯﾌﾟした時の復旧対応等、流量0Ｌから自由自在に可変できる為、メリットがある様です。
分岐する集合配管（マニホールド）も準備されて、ﾌﾛｰｺﾝﾄﾛｰﾗを組み込んだユニット販売もしている様です。
http://www.tofco.jp/new/tofpine/index.html
休日明けの装置立ち上げを職人要らずで自動で行えますし、季節に応じて外気温に合わせ、設定流量も可変可能です。
更に、配管内のサビ対策で脱酸素ユニットも販売しております。（主に自動車関連ﾀﾞｲｶｽﾄ用）
http://www.tofco.jp/product/ris.html

回答No.4

noname#230359

冷却ポンプ出口の水圧計、各装置の入り口の水圧計の変動で原因が推測できます。冷却水ポンプの能力不足、ポンプから15ｍラインの配管口径の問題等々です。
3台フル稼働でポンプ出口の水圧が下がればポンプの能力不足
3台フル稼働でポンプ出口の水圧が下がらなければ配管の設計ミス
対策-1.配管口径がわかりませんが配管をやり直す。
対策-2.たとえば冷却ポンプの出口圧を上げて（4ｋｇ/?）各機器の入り口
　　　に減圧弁をつけて（2Kg/?）にして、配管設計ミスをなくす。
配管口径の変更費用と減圧弁の取り付け費用の安い方を
冷却ポンプの能力、装置の必要流量、必要水圧、各配管の口径がわかれば
簡単な配管圧損計算はできますよ。
それより新品の時は問題なかったのでしょうか。経年変化で配管内部の腐食、冷却ポンプの能力低下、本体の冷却水通路のつまり色々考えられます。
まずは水圧計と冷却水出口の量か確認できることだと思います。

お礼

ありごとうございます。
おっしゃられるとおりのことで、現在の配管状況をを確認できていない状態
で申し訳なく思います。ポンプより近いほう、遠いほうで見た目で強弱がわ
かるときがあり、この質問になりました。
ありがとうございました。

回答No.3

noname#230359

金型冷却水と言うのは、難しい部分が有り、何処まで水圧、水量を一定にしてやるか！再現性が有るか！で求めるやり方が違って来ると思います。
金型内部の冷却回路に付いても、ライン冷却が有り、往復冷却が有り、細穴冷却が有り、冷却穴径もさまざま有ります。定流量か定圧を一定にするだけで良いのか？？も疑問です。
私も、金型冷却水に付いては現在悩み、苦しんでいますが、たどり着いた有る程度の結論は、1台に1つの金型冷却装置で無いと、管理出来ないのでは。
又、前に書いた金型冷却の種類によって冷却のやり方を変える。
1.通常の冷却水を押す冷却方法
2.冷却水に圧力をかけて強力に押す冷却方法
3.吸引する冷却方法
上記3点を使い分け、金型の冷却水出口に流量計を設置し管理して行く
事が、betterで有ると考えます。
ダイカストする要求品質にもよると考えますが、

金型冷却水を引くやり方をすると、金型冷却方案の幅が広がります。
質問に関する回答と横道にそれますが、冷却水を引く方法で、
絶対やるべき場所は、固定型の型スリーブです。
（固定型のスリーブ冷却を行っていないなら別ですが）
固定型の型スリーブからの水漏れが原因で、巣不良が出た！
内部品質に影響が出た！経験は無いでしょうか？
わたしの会社で、固定スリーブからの水漏れが有り
予備も無く、再制作の納期が間に合わなかった時
固定型スリーブ冷却を吸引して冷却を行いました。
冷却水の水漏れは止り、品質も問題なくそのロットを
終了した訳ですが。それ以後、吸引する金型冷却回路
を考えると、あらゆる金型の場所に冷却が通せる事が
出来ると解りました。
例えば、可動型から固定型に冷却を通す方法も考えられます。
追記の参考になればと書きましたが、余計な事でした。

お礼

ご回答ありがとうございます。
かけだしには理解しやすい内容でよきアドバイスとして、ありがたく思って
おります。
文中の３点を案としてカイゼンしていきたいと思います。
ありごとうございました。

回答No.2

noname#230359

具体的問題点を知りたいところですが。
私の経験では、供給側のポンプ能力不足で水圧が非常に低く
型温度が上昇ということが有りました。
金型によって要求する流量が異なること、冷却経路ごとでもことなるのでは。
また型内部で沸騰の可能性もあるので機械毎で同じ管理は無理があるのでは。
別の対策としては、流出側にポンプをつけて吸引するというのも
ひとつの方法かと思います。

了解です。ほとんどのダイキャスターは、同じ問題を抱えています。
ただその対策はこれとこれ、と言うほど単純ではありません。
簡単に言えば、鋳造開始から5から15ショットは、金型温度上昇のためと思ってください。つまり不良品。温度が上がったら設定した冷却をしてください。これも何らかの制御を掛けたほうが仕事は楽になります。これで不良がなくなるかというと、なくなりません。まだまだランナー､ゲ-トは適切か、速度と方向は正しいか。金型の排気は充填時間内に完了しているかと確認すべきことはいっぱいあります。がんばってひとつひとつ片付けましょう。
参考までhttp://solid-cast-lab.de-blog.jp/

補足

ありがとうございます。
型温度が上昇による製品焼付き不良。型温度が低下による湯周り不良。の二
点が同ﾗｲﾝ上で発生しております。しかしながら、おっしゃられるように、金
型毎による解析は不十分であります。
そこで、機械側の条件を同等にしてから、金型毎に調整してみてはと発想致
しました。３台の設備の金型の組み合わせによって、冷却水ﾊﾞﾙﾌﾞ開度が、た
びたび変化するようでは、管理がしにくいのでは…。との発想から、この疑
問になりました。

回答No.1

noname#230359

今日は、参考になれば良いのですが？
小生ならこう設計してみたいと言うようなことしか書けませんが・・
作業時間中は３台ともフルロードに近いなら定流量でも良いと思いますが
３台別々の個別制御が理想だと思います。もちろん費用が伴いますが
ＣＯ２削減の観点からもお勧めです。
排水出口温度をセンサーで監視して冷却条件を常に一定化できるし
冷却水ﾎﾟﾝﾌﾟにはＰＩＤ制御による定圧制御を掛ければ稼動状態により
水量の変化が大きい場合は特に省エネ効果が期待出来ますよ。
２乗低減トルク特性をフルに活用しようと思えば必要な性能
より２倍程度の大きさのﾎﾟﾝﾌﾟを設置して半分程度の出力時を常時使用帯域
に設定すれば使用電力が半分以下になり電気代の節約部分で
元はすぐ取れるしＣＯ２削減のメリットも大きいです。
機械的には稼働率が下がるのでﾎﾟﾝﾌﾟの寿命もかなり延びます。
ちなみに小生が良く使うのは、フローセンサーは鷺宮、やドイツのウェーバー
インバータは富士、ｵﾑﾛﾝ、三菱、などＰＬＣやサーボもｵﾑﾛﾝなどなど
投入コスト以上の見返りはあります。
参考になったかな？

お礼

ご回答ありがとうございます。大まかなイメージはできました。参考にさせ
て頂きます。
設備的な部分で、専門的なところがありますので社内の設備管理課に相談し
て決めてみたいと思います。
ありごとうございました。