JP6308066B2 - 金型の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、折り曲げ加工された冷却回路管が内部に配置された金型の製造方法に関する。

従来、このような分野の技術として、特開平０３−１８９０６１号公報がある。この公報では、金型用合金の固化時（鋳造時）に、折り曲げ加工により変形された冷却回路管が鋳包まれる金型の製造方法が開示されている。この方法によると、冷却回路管を鋳造金型の表面形状に追従して配置させることができるため、冷却回路管の冷却効果の高めることができる。

特開平０３−１８９０６１号公報

しかしながら、前述した従来の金型の製造方法に用いられる型材の多くは、鉄からなる高融点の材料であるため、この型材を１２００℃以上の高温流体にして注湯する際には、その熱によって冷却回路管が熱膨張して変位する。また、高温流体の型材が凝固する際には、冷却回路管は収縮に従って変形するが、周囲の肉厚の差によって均一には変形しない。したがって、キャビティ面付近において冷却回路管の位置ずれが発生するという問題がある。
本発明は、冷却回路管の位置ずれが発生しにくい金型の製造方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる金型の製造方法は、折り曲げ加工された冷却回路管の端部を固定して鋳包むことにより金型を製造する方法であって、前記冷却回路管には、前記金型のキャビティ面から遠ざかる方向に環状に曲げられた熱膨張緩衝部が設けられている。
これにより、冷却回路管を鋳包む際に冷却回路管の全体が熱膨張により変形しても、環状に曲げられた熱膨張緩衝部でその変形が吸収されるため、キャビティ面付近の冷却回路管の位置ずれを防止することができる。これにより、冷却回路管は、予定された冷却性能を達成することができる。

本発明によれば、冷却回路管の位置ずれを発生しにくくできる。

金型内に冷却回路管が配置された状態を示す正面図である。 金型注湯部に注湯されたときの熱膨張緩衝部の状態を示す断面図である。 金型注湯部の注湯が凝固したときの熱膨張緩衝部の状態を示す断面図である。 熱膨張により熱膨張緩衝部が変形した状態を示す正面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１に示すように、金型成形用の鋳型１には、溶湯が注湯される金型注湯部が形成されと、鋳型１の内部には金型注湯部２に鋳包まれて冷却回路として構成される冷却回路管３が配置される。

金型注湯部２には、冷却回路管３を内部に鋳包む状態となるように、高温の溶融金属が注湯される。これにより金型注湯部２には、金型のキャビティ面２ａが形成される。

冷却回路管３は、金型注湯部２の外部で固定されている固定部３ａと、金型注湯部２により形成されたキャビティ面２ａの付近においてキャビティ面２ａに沿うように形成された３箇所の第１の屈曲部３Ａ，３Ｂ，３Ｃと、２箇所の第１の屈曲部３Ａ，３Ｂの間においてキャビティ面２ａから離れるように形成された第２の屈曲部３ｄと、熱膨張緩衝部３ｂと第１の屈曲部３ｃとの間に設けられ、熱膨張緩衝部３ｂがキャビティ面２ａから遠ざかるように屈曲した第３の屈曲部３ｅと、冷却回路管３の熱膨張による変位を吸収すると共に、第３の屈曲部３ｅと第１の屈曲部３Ａとの間に形成された熱膨張緩衝部３ｂと、を備える。

固定部３ａは、冷却回路管３のそれぞれの端部に設けられている。固定部３ａは、金型注湯部２に高温の溶湯が注湯され、冷却回路管３が熱膨張により変位する場合に、金型注湯部２の外部で冷却回路管３を保持する。

熱膨張緩衝部３ｂは、冷却回路管３において、キャビティ面２ａから遠ざかる方向に環状に曲げられた熱膨張緩衝形状を有する部位である。また熱膨張緩衝部３ｂは、キャビティ面２ａから離れた位置に配置されている。矩形の熱膨張緩衝部３ｂのコーナーの曲率半径は１０ｍｍである。例えば熱膨張緩衝部３ｂでは、冷却回路管３の表面がＲｚ＝０．８以下に鏡面研磨されている。また図２に示すように、熱膨張緩衝部３ｂでは、鏡面研磨された箇所の表面に、塗型４が０．６ｍｍ以上１ｍｍ以下の厚みで塗布されており、この塗型４上には揮発性物質５が塗布されている。なお上記の数値は例示である。

第１の屈曲部３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、キャビティ面２ａ付近に設けられている。より具体的には、キャビティ面２ａには、製造する製品の形状に合わせて凹凸が設けられており、第１の屈曲部３ｃは、この凹凸形状に応じて、金型により成型される成型品が、成型される際に優先して冷却されるべき箇所の付近に配置されている。金型を用いて製品を製造する場合には、第１の屈曲部３Ａ，３Ｂ，３Ｃにおいて、キャビティ面２ａ付近の成型品の冷却が行われる。

第２の屈曲部３ｄは、２つの第１の屈曲部３Ａ，３Ｂの間に設けられたＶ字型に屈曲した部分である。第２の屈曲部３ｄは、キャビティ面２ａから遠ざかる方向に屈曲している。また、第１の屈曲部３ｃに対して変形する応力が発生するような場合に、第２の屈曲部３ｄでその応力を吸収する。

第３の屈曲部３ｅは、熱膨張緩衝部３ｂと第１の屈曲部３Ｂの間に設けられている。言い換えると第３の屈曲部３ｅは、キャビティ面２ａ付近に設けられた第１の屈曲部３Ｂの端に接続し、冷却回路管３がキャビティ面２ａから遠ざかるように屈曲している。これにより第３の屈曲部３ｅは、熱膨張緩衝部３ｂをキャビティ面２ａから遠ざける。

次に、図１〜図３を参照して、鋳型１による金型の製造方法について説明する。

図１に示すように、冷却回路管３は、固定部３ａにおいて端部が固定された状態で、第１の屈曲部３ｃが金型のキャビティ面２ａの付近に配置されると共に、第３の屈曲部３ｅによって、キャビティ面２ａから遠ざけられた位置に、冷却回路管３を環状に曲げた熱膨張緩衝形状を有する熱膨張緩衝部３ｂが配置されるように形成される。

図２に示すように、熱膨張緩衝部３ｂでは、表面が鏡面研磨された冷却回路管３の表面に塗型４が塗布されている。この塗型４は、熱膨張緩衝部３ｂにだけ塗布されるものであってもよく、冷却回路管３の他の部位にも塗布されるものであっても良い。その後、熱膨張緩衝部３ｂに塗布された塗型４の上に、揮発性物質５が塗布される。ここで揮発性物質５とは、例えば防錆油である。

次に、金型注湯部２に溶湯が注湯される。このとき、熱膨張緩衝部３ｂにおける冷却回路管３に塗布された塗型４及び揮発性物質５が揮発してガス状になる。ここで、熱膨張緩衝部３ｂにおける冷却回路管３の表面が鏡面研磨されていることにより、冷却回路管３の表面に一様にガスがまとわりつきやすい状態となる。

その後、図３に示すように、金型注湯部２に注湯された溶湯が凝固する。このとき、熱膨張緩衝部３ｂでは、塗布された塗型４及び揮発性物質５が揮発ガスになり、冷却回路管３の変位を可能にする隙間６が形成される。

これにより、例えば熱膨張緩衝部３ｂの付近の肉厚が厚い場合や、鋳型１に冷やし金を配置することによって吸熱され金型注湯部２に注湯された溶湯において、熱膨張緩衝部３ｂが他の部位より先に凝固するような場合であっても、熱膨張緩衝部３ｂの周囲に隙間６が確保されているので、この隙間６内で熱膨張緩衝部３ｂが動くことができる。

ここで熱膨張緩衝部３ｂでは、変形抵抗が小さいことから、冷却回路管３が変形する応力が発生した場合に他の箇所よりも変形しやすい。また、熱膨張緩衝部３ｂは環状であるため、環状の外側方向のいずれの方向にも変形しやすい。これにより、図４に示すように、熱膨張緩衝部３ｂが外側に広がるように大きく変形することより、その他の箇所における冷却回路管３の熱膨張による変形を熱膨張緩衝部３ｂで吸収することができる。したがって、キャビティ面２ａ付近に配置された第１の屈曲部３ｃの変形を抑制することができる。その結果、冷却性能を発揮させたいキャビティ面２ａ付近において、冷却回路管３の位置ずれを発生しにくくすることができる。これにより冷却回路管３は、予定された冷却性能を発揮することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記では熱膨張緩衝部３ｂが、冷却回路管３の一箇所に形成されているものとして説明したが、複数の熱膨張緩衝部３ｂが形成されていても良い。

１…鋳型 ２…金型注湯部 ２ａ…キャビティ面 ３…冷却回路管 ３ａ…固定部 ３ｂ…熱膨張緩衝部 ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…第１の屈曲部 ３ｄ…第２の屈曲部 ３ｅ…第３の屈曲部 ４…塗型 ５…揮発性物質 ６…隙間

Claims (1)

1. 折り曲げ加工された冷却回路管の端部を固定して鋳包むことにより金型を製造する方法であって、
   前記冷却回路管には、前記金型のキャビティ面から遠ざかる方向に環状に曲げられた熱膨張緩衝部が設けられており、
   前記熱膨張緩衝部には、冷却回路管の表面に塗型が塗布されているとともに、前記塗型上に揮発性物質が塗布されており、
   溶湯が注湯された際に、前記揮発性物質がガス状となることで、前記熱膨張緩衝部の冷却回路管が変位可能である隙間を形成する、
   金型の製造方法。

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