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JP6921730B2 - Manufacturing method of cooling structure - Google Patents
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Description

本発明は、冷却構造体の製造方法に関し、特に、冷却路の断面積を確保できる冷却構造体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a cooling structure, and more particularly to a method for manufacturing a cooling structure capable of securing a cross-sectional area of a cooling path.

冷却水等の冷媒を流す冷却路が内部に形成される金型等の冷却構造体には、冷却構造体の所定の端面に沿って冷却路を設けるものがある。このような冷却構造体の製造方法としては、例えば、冷却構造体の本体部の端面に沿って溝を形成し、その溝内に蓋を溝底から離隔させて配置し、蓋と溝の側壁面とを溶接しつつ溝の開口を塞ぐように肉盛溶接することで、その溝を冷却路とする方法が知られている(特許文献1)。 Some cooling structures such as molds, in which a cooling path for flowing a refrigerant such as cooling water is formed inside, are provided with a cooling path along a predetermined end face of the cooling structure. As a method for manufacturing such a cooling structure, for example, a groove is formed along the end surface of the main body of the cooling structure, a lid is arranged in the groove so as to be separated from the bottom of the groove, and the side of the lid and the groove is arranged. A method is known in which a groove is used as a cooling path by overlay welding so as to close the opening of the groove while welding the wall surface (Patent Document 1).

特開2005−52892号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-52892

しかしながら、上記従来の技術では、蓋の形状や寸法に依存するが、肉盛溶接時の熱により蓋が溶融し、溶融した蓋が溝内に落ちたり、蓋の溶融した部分を通って溶融状態の溶着金属が溝内に落ちたりすることがある。これにより、溝による冷却路の断面積が狭くなったり冷却路が遮断されたりするおそれがある。 However, in the above-mentioned conventional technique, although it depends on the shape and dimensions of the lid, the lid is melted by the heat during overlay welding, and the melted lid falls into the groove or is in a molten state through the melted portion of the lid. Welded metal may fall into the groove. As a result, the cross-sectional area of the cooling path due to the groove may be narrowed or the cooling path may be blocked.

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、冷却路の断面積を確保できる冷却構造体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a cooling structure capable of securing a cross-sectional area of a cooling path.

この目的を達成するために本発明の冷却構造体の製造方法は、互いに連通する第1冷却路および第2冷却路を有し、金属製の本体部に溶着金属が肉盛溶接される冷却構造体を製造する方法であって、前記本体部の端面に開口する溝に、溝底から所定の高さまでサポート材を詰める溝詰工程と、前記溝詰工程により詰められた前記サポート材に蓋を載せる載置工程と、前記載置工程により載せられた前記蓋と前記本体部とに前記溶着金属を溶着させる肉盛溶接を施して前記溝の開口を塞ぐ溶接工程と、前記溝に連通するように前記第1冷却路を形成する第1冷却路形成工程と、前記溶接工程後、前記第1冷却路形成工程により形成された前記第1冷却路から前記溝内の前記サポート材を外部へ排出し、前記サポート材が排出された部分を前記第2冷却路とする第2冷却路形成工程とを備える。 In order to achieve this object, the method for manufacturing a cooling structure of the present invention has a first cooling passage and a second cooling passage that communicate with each other, and a welding metal is built-up welded to a metal main body. A method of manufacturing a body, in which a groove opening in an end surface of the main body is filled with a support material from the bottom of the groove to a predetermined height, and a lid is placed on the support material filled by the groove filling process. The mounting step of mounting, the welding step of performing overlay welding to weld the weld metal to the lid and the main body portion mounted by the previously described mounting step to close the opening of the groove, and communication with the groove. After the first cooling path forming step of forming the first cooling path and the welding step, the support material in the groove is discharged to the outside from the first cooling path formed by the first cooling path forming step. A second cooling path forming step is provided in which the portion from which the support material is discharged is used as the second cooling path.

請求項1記載の冷却構造体の製造方法によれば、本体部の端面に開口する溝にサポート材を詰め、そのサポート材に蓋を載せた状態で、溶接工程により溝の開口を溶着金属で塞ぐ。そのため、肉盛溶接時の熱により溶融した蓋や、蓋よりも溝底側へ侵入しようとする溶着金属をサポート材で受け止めることができる。そして、サポート材を第1冷却路から外部へ排出し、そのサポート材が排出された部分を第2冷却路とするので、第2冷却路の断面積を確保できる。 According to the method for manufacturing a cooling structure according to claim 1, a support material is filled in a groove opened in an end surface of a main body portion, and a lid is placed on the support material, and the groove opening is made of a weld metal by a welding process. Close. Therefore, the support material can catch the lid melted by the heat during overlay welding and the weld metal that tends to penetrate into the groove bottom side of the lid. Then, the support material is discharged from the first cooling passage to the outside, and the portion where the support material is discharged is used as the second cooling passage, so that the cross-sectional area of the second cooling passage can be secured.

請求項2記載の冷却構造体の製造方法によれば、蓋の幅は、サポート材が詰められる部位の溝の溝幅と略同一に設定される。サポート材が詰められる部位の溝の溝幅よりも蓋の幅が大きい場合、蓋の溝底側の面の一部が本体部と接触する。その接触する部分は蓋と本体部との間の未溶接部分になり易い。第2冷却路に冷媒を流すと、冷却構造体には、外側と第2冷却路側とで熱膨張量に差が生じて応力が発生する。この応力によって蓋と本体部との未溶接部分から亀裂が進行し易くなる。一方、サポート材が詰められる部位の溝の溝幅と略同一に蓋の幅を設定することで、蓋の溝底側の面が本体部に接触しないようにできる。そのため、蓋の溝底側に本体部との未溶接部分が形成されないようにできる。このように未溶接部分の形成を抑制できるので、冷却構造体に応力が生じても、本体部と蓋との未溶接部分からの亀裂の進行を抑制できる。 According to the method for manufacturing a cooling structure according to claim 2, the width of the lid is set to be substantially the same as the groove width of the groove of the portion where the support material is packed. When the width of the lid is larger than the groove width of the groove of the portion where the support material is packed, a part of the surface of the lid on the groove bottom side comes into contact with the main body. The contacting portion tends to be an unwelded portion between the lid and the main body portion. When the refrigerant is passed through the second cooling path, stress is generated in the cooling structure due to a difference in the amount of thermal expansion between the outside and the second cooling path side. Due to this stress, cracks are likely to proceed from the unwelded portion between the lid and the main body. On the other hand, by setting the width of the lid to be substantially the same as the groove width of the groove of the portion where the support material is packed, the surface of the lid on the groove bottom side can be prevented from coming into contact with the main body. Therefore, it is possible to prevent an unwelded portion from the main body portion from being formed on the groove bottom side of the lid. Since the formation of the unwelded portion can be suppressed in this way, even if stress is generated in the cooling structure, the progress of cracks from the unwelded portion between the main body and the lid can be suppressed.

また、サポート材が詰められる部位の溝の溝幅と略同一に蓋の幅が設定されるので、溝の側壁面と蓋との間の隙間を通って溶着金属がサポート材に直接接触することを抑制できる。これにより、溶着金属が直接接触することにより溶融したサポート材が再び凝固して第2冷却路の断面積が小さくなることを抑制できる。これらの結果、請求項1の効果に加え、冷却構造体の耐久性を向上できると共に、第2冷却路の断面積を確保し易くできる。 Further, since the width of the lid is set to be substantially the same as the groove width of the groove where the support material is packed, the weld metal directly contacts the support material through the gap between the side wall surface of the groove and the lid. Can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the molten support material from being solidified again due to the direct contact of the weld metal and reducing the cross-sectional area of the second cooling path. As a result, in addition to the effect of claim 1, the durability of the cooling structure can be improved, and the cross-sectional area of the second cooling path can be easily secured.

請求項3記載の冷却構造体の製造方法によれば、流動性を有しない第1状態から、流動性を有する第2状態へ移行可能な部材をサポート材に用いる。溝詰工程では、第1状態のサポート材を溝に詰めるので、溝にサポート材を均一に詰め易くできると共に、本体部を傾けたり移動させたりしても、詰めたサポート材が溝内で偏ることを防止できる。即ち、溝詰工程時および溝詰工程後のサポート材の扱いを容易にできる。 According to the method for manufacturing a cooling structure according to claim 3, a member capable of shifting from a first state having no fluidity to a second state having fluidity is used as a support material. In the grooving process, the support material in the first state is packed in the groove, so that the support material can be easily packed evenly in the groove, and even if the main body is tilted or moved, the packed support material is biased in the groove. Can be prevented. That is, the support material can be easily handled during the grooving process and after the grooving process.

溶接工程後の移行工程で、サポート材を第1状態から第2状態へと移行させるので、第2冷却路形成工程において第1冷却路からサポート材を外部へ排出し易くできる。これらの結果、請求項1又は2の効果に加え、サポート材の排出性能を確保しつつ、溝詰工程時および溝詰工程後のサポート材の扱いを容易にできる。 Since the support material is transferred from the first state to the second state in the transition step after the welding step, the support material can be easily discharged from the first cooling path to the outside in the second cooling path forming step. As a result, in addition to the effects of claim 1 or 2, the support material can be easily handled during the grooving process and after the grooving process while ensuring the discharge performance of the support material.

請求項4記載の冷却構造体の製造方法によれば、サポート材は熱分解性バインダで粒子を固めて第1状態に形成される。移行工程では、熱分解性バインダの分解温度よりも高い温度に加熱し、熱分解性バインダを分解してサポート材を第2状態へ移行させつつ、鋼製の本体部および溶着金属を改質する。本体部および溶着金属を改質するときに、サポート材を第2状態へ移行させるので、請求項3の効果に加え、工程数を抑制できる。 According to the method for manufacturing a cooling structure according to claim 4, the support material is formed in the first state by solidifying the particles with a pyrolytic binder. In the transition step, the steel body and the weld metal are modified while heating to a temperature higher than the decomposition temperature of the pyrolyzable binder to decompose the pyrolyzable binder and transfer the support material to the second state. .. Since the support material is moved to the second state when the main body and the weld metal are modified, in addition to the effect of claim 3, the number of steps can be suppressed.

本発明の第1実施の形態における冷却構造体の斜視図である。It is a perspective view of the cooling structure in 1st Embodiment of this invention. (a)は模式的な冷却構造体の側面図であり、(b)は図2(a)の矢印IIb方向から見た冷却構造体の上面図である。(A) is a side view of a schematic cooling structure, and (b) is a top view of the cooling structure seen from the direction of arrow IIb in FIG. 2 (a). (a)は冷却構造体の本体部の上面図であり、(b)は図3(a)のIIIb−IIIb線における本体部の断面図である。(A) is a top view of the main body of the cooling structure, and (b) is a cross-sectional view of the main body in line IIIb-IIIb of FIG. 3 (a). (a)は溝詰工程および載置工程を説明する説明図であり、(b)は溶接工程を説明する説明図である。(A) is an explanatory diagram for explaining the grooving process and the mounting process, and (b) is an explanatory diagram for explaining the welding process. (a)は成形工程を説明する説明図であり、(b)は第1冷却路形成工程を説明する説明図である。(A) is an explanatory diagram for explaining a molding process, and (b) is an explanatory diagram for explaining a first cooling path forming process. (a)は第2冷却路形成工程を説明する説明図であり、(b)は第2冷却路が形成された冷却構造体の断面図である。(A) is an explanatory view explaining the process of forming the 2nd cooling passage, and (b) is the cross-sectional view of the cooling structure in which the 2nd cooling passage was formed. (a)は第2実施の形態における冷却構造体の製造方法の溝詰工程および載置工程を説明する説明図であり、(b)は載置工程後の本体部の上面図である。(A) is an explanatory view explaining the grooving step and the mounting step of the manufacturing method of the cooling structure in the second embodiment, and (b) is the top view of the main body part after the mounting step. (a)は溶接工程を説明する説明図であり、(b)は第2冷却路が形成された冷却構造体の断面図である。(A) is an explanatory view explaining a welding process, and (b) is a cross-sectional view of a cooling structure in which a second cooling path is formed.

以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図1を参照して第1実施の形態における冷却構造体1について説明する。図1は冷却構造体1の斜視図である。図1には、ベース2及びシリンダ部3内に形成される第1冷却路4及び第2冷却路5が破線で図示されている。また、図1には、奥側の2本の第1冷却路4が上端のみ図示されている。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, the cooling structure 1 in the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view of the cooling structure 1. In FIG. 1, the first cooling passage 4 and the second cooling passage 5 formed in the base 2 and the cylinder portion 3 are shown by broken lines. Further, in FIG. 1, only the upper end of the two first cooling passages 4 on the back side is shown.

図1に示すように、冷却構造体1は、シリンダブロックのウォータージャケットを形成するための鋼製の金型である。冷却構造体1は、厚板状のベース2と、ベース2の上面2aに立設される略円筒状の3本のシリンダ部3とを備えている。冷却構造体1は、シリンダ部3の軸方向に沿ってベース2及びシリンダ部3内に複数の第1冷却路4が形成され、シリンダ部3の軸方向の先端面3aに沿ってシリンダ部3内に複数の第2冷却路5が形成されている。 As shown in FIG. 1, the cooling structure 1 is a steel mold for forming a water jacket of a cylinder block. The cooling structure 1 includes a thick plate-shaped base 2 and three substantially cylindrical cylinder portions 3 erected on the upper surface 2a of the base 2. In the cooling structure 1, a plurality of first cooling passages 4 are formed in the base 2 and the cylinder portion 3 along the axial direction of the cylinder portion 3, and the cylinder portion 3 is formed along the axial tip surface 3a of the cylinder portion 3. A plurality of second cooling passages 5 are formed therein.

3本のシリンダ部3は、それぞれベース2の板厚方向に軸方向を向け、一列に並んだ状態でベース2上に配置される。隣接するシリンダ部3同士は、外周面および内周面が連続し、各シリンダ部3の空洞部分が連続する。なお、シリンダ部3の数は適宜変更可能である。 The three cylinder portions 3 are arranged on the base 2 in a state in which the three cylinder portions 3 are oriented in the axial direction in the plate thickness direction of the base 2 and are arranged in a row. The outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the adjacent cylinder portions 3 are continuous, and the hollow portion of each cylinder portion 3 is continuous. The number of cylinder portions 3 can be changed as appropriate.

複数の第1冷却路4及び第2冷却路5は、冷却構造体1を用いてウォータージャケットを製造するときに、冷却構造体1を冷やすための冷媒(例えば冷却水)を流す流路である。複数の第1冷却路4は、各シリンダ部3が接続される部分にそれぞれ配置される。第1冷却路4は、ベース2の下面2bに開口し、下面2bからシリンダ部3の先端面3aの手前まで形成される。 The plurality of first cooling passages 4 and second cooling passages 5 are flow paths through which a refrigerant (for example, cooling water) for cooling the cooling structure 1 flows when the water jacket is manufactured by using the cooling structure 1. .. The plurality of first cooling passages 4 are arranged in the portions to which the cylinder portions 3 are connected. The first cooling passage 4 opens in the lower surface 2b of the base 2 and is formed from the lower surface 2b to the front of the tip surface 3a of the cylinder portion 3.

複数の第2冷却路5は、第1冷却路4同士を接続する流路である。第2冷却路5は、先端面3aに沿ってシリンダ部3の略半周または略全周に形成される。なお、1本の第2冷却路5の両側に連なる2本の第1冷却路4のうち一方に冷媒が供給され、他方から冷媒が排出されることで、冷却構造体1が冷却される。 The plurality of second cooling passages 5 are flow paths connecting the first cooling passages 4 to each other. The second cooling passage 5 is formed along the tip surface 3a on substantially half or substantially the entire circumference of the cylinder portion 3. The cooling structure 1 is cooled by supplying the refrigerant to one of the two first cooling passages 4 connected to both sides of the second cooling passage 5 and discharging the refrigerant from the other.

次に、図2(a)から図6(b)を参照して、冷却構造体1の製造方法について説明する。なお、図2(a)から図6(b)では、説明を容易にするため、シリンダ部3を1本とした場合の模式的な冷却構造体1のモデルを用いて説明する。まず、図2(a)及び図2(b)を参照して、製造方法の説明で用いる模式的な冷却構造体1について説明する。図2(a)は模式的な冷却構造体1の側面図である。図2(b)は図2(a)の矢印IIb方向から見た冷却構造体1の上面図である。 Next, a method of manufacturing the cooling structure 1 will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 6 (b). In addition, in FIG. 2A to FIG. 6B, in order to facilitate the explanation, a model of a schematic cooling structure 1 in the case where one cylinder portion 3 is used will be described. First, the schematic cooling structure 1 used in the description of the manufacturing method will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). FIG. 2A is a side view of a schematic cooling structure 1. FIG. 2B is a top view of the cooling structure 1 as viewed from the direction of arrow IIb in FIG. 2A.

図2(a)及び図2(b)に示すように、冷却構造体1は、ベース2の上面2aに1本のシリンダ部3が立設され、4本の第1冷却路4と2本の第2冷却路5とが設けられる。4本の第1冷却路4は、それぞれシリンダ部3の周方向に約90°毎離れた位置に、シリンダ部3の軸方向に沿って配置される。2本の第2冷却路5は、シリンダ部3の先端面3aに沿ってそれぞれシリンダ部3の略半周に軸対称に配置される。 As shown in FIGS. 2A and 2B, in the cooling structure 1, one cylinder portion 3 is erected on the upper surface 2a of the base 2, and four first cooling passages 4 and two are provided. The second cooling passage 5 of the above is provided. The four first cooling passages 4 are arranged along the axial direction of the cylinder portion 3 at positions separated by about 90 ° in the circumferential direction of the cylinder portion 3, respectively. The two second cooling passages 5 are arranged axially symmetrically along the tip surface 3a of the cylinder portion 3 on substantially half the circumference of the cylinder portion 3, respectively.

2本の第2冷却路5は互いに連通しておらず、1本の第2冷却路5に2本の第1冷却路4の上端部が接続される。第2冷却路5の両端にそれぞれ2本の第1冷却路4が接続される。これにより、第1冷却路4及び第2冷却路5内の冷媒の流れを淀み難くできる。 The two second cooling passages 5 do not communicate with each other, and the upper ends of the two first cooling passages 4 are connected to the one second cooling passage 5. Two first cooling passages 4 are connected to both ends of the second cooling passage 5. As a result, the flow of the refrigerant in the first cooling passage 4 and the second cooling passage 5 can be made difficult to stagnate.

冷却構造体1は、本体部6に溶着金属7を肉盛溶接して形成される。本体部6は、ベース2とシリンダ部3のベース2側の一部(以下「本体シリンダ6a」と称す)とから構成される。溶着金属7は、本体シリンダ6aのベース2から最も離れた軸方向の端面6bからシリンダ部3の先端面3aまでを構成するシリンダ部3の一部である。第2冷却路5は、本体シリンダ6aの端面6b側に形成される。 The cooling structure 1 is formed by overlay welding a welded metal 7 to a main body 6. The main body 6 is composed of a base 2 and a part of the cylinder 3 on the base 2 side (hereinafter referred to as “main body cylinder 6a”). The weld metal 7 is a part of the cylinder portion 3 constituting the main body cylinder 6a from the end surface 6b in the axial direction farthest from the base 2 to the tip end surface 3a of the cylinder portion 3. The second cooling passage 5 is formed on the end surface 6b side of the main body cylinder 6a.

次に図3(a)から図6(b)を参照して、冷却構造体1の製造方法を順に説明する。まず、図3(a)及び図3(b)に示すように、ベース2の上面2aに本体シリンダ6aが立設した本体部6を用意する。次いで、本体部6の端面6bに、本体シリンダ6aの略半周に軸対称に2本の円弧状の溝8を形成する。溝8は、第2冷却路5となる部位である。溝8は、端面6bに開口する。その開口部と溝8の溝底8aとを側壁面8bが接続する。 Next, a method of manufacturing the cooling structure 1 will be described in order with reference to FIGS. 3 (a) to 6 (b). First, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), a main body portion 6 in which the main body cylinder 6a is erected on the upper surface 2a of the base 2 is prepared. Next, on the end surface 6b of the main body portion 6, two arcuate grooves 8 are formed axially symmetrically on the substantially half circumference of the main body cylinder 6a. The groove 8 is a portion that serves as a second cooling passage 5. The groove 8 opens in the end face 6b. The side wall surface 8b connects the opening and the groove bottom 8a of the groove 8.

溝8は、エンドミル等の工具を用いた切削加工により本体部6の端面6bに形成される。なお、溝8の形成方法は切削加工に限らず、研削加工やレーザ加工などを用いて溝8を形成しても良い。また、予め端面6bに溝8を形成した本体部6を用意しても良い。 The groove 8 is formed on the end surface 6b of the main body 6 by cutting using a tool such as an end mill. The method of forming the groove 8 is not limited to cutting, and the groove 8 may be formed by grinding, laser processing, or the like. Further, the main body portion 6 in which the groove 8 is formed in the end surface 6b in advance may be prepared.

溝底8aから開口部までの溝8の深さH1は、周方向に亘って一定である。一対の側壁面8b間の距離である溝8の溝幅W1は、周方向および上下方向(溝8の深さ方向)に亘って一定である。これにより、溝8を周方向に連続して形成し易くできる。 The depth H1 of the groove 8 from the groove bottom 8a to the opening is constant over the circumferential direction. The groove width W1 of the groove 8, which is the distance between the pair of side wall surfaces 8b, is constant over the circumferential direction and the vertical direction (the depth direction of the groove 8). As a result, the groove 8 can be easily formed continuously in the circumferential direction.

本体部6に溝8を形成した後、図4(a)に示すように、本体部6の溝8にサポート材9を詰める溝詰工程を行う。その後、溝詰工程により詰められたサポート材9上に蓋10を載せる載置工程を行う。なお、サポート材9に蓋10を載せた状態で、サポート材9を溝8に詰めて溝詰工程と載置工程とを同時に行っても良い。 After forming the groove 8 in the main body portion 6, as shown in FIG. 4A, a grooving step of filling the groove 8 of the main body portion 6 with the support material 9 is performed. After that, a mounting step of placing the lid 10 on the support material 9 packed by the grooving step is performed. With the lid 10 mounted on the support material 9, the support material 9 may be packed in the groove 8 and the grooving step and the mounting step may be performed at the same time.

サポート材9は、流動性を有しない第1状態から、流動性を有する第2状態へ移行可能な部材である。本実施の形態では、サポート材9は、熱分解性バインダで砂などの粒子を固めて第1状態に形成される。 The support material 9 is a member capable of shifting from a first state having no fluidity to a second state having fluidity. In the present embodiment, the support material 9 is formed in the first state by solidifying particles such as sand with a thermally decomposable binder.

熱分解性バインダは、高温での加熱により分解するバインダである。なお、熱分解性バインダの分解とは、熱分解性バインダの酸化反応による分解だけでなく、高温での加熱によって、熱分解性バインダ自体が気化するものや、脱水反応などによりバインダ(粘結剤)としての役割を失うものを含む。熱分解性バインダとしては、例えば、フラン樹脂やフェノール樹脂等の有機系バインダや、セメントや水ガラス等の無機系バインダが挙げられる。粒子は、熱分解性バインダの分解時の温度で溶融しないものであり、様々な鉱物からなる砂以外に、アルミナやジルコニア等の無機化合物の粉末が例示される。 A pyrolytic binder is a binder that decomposes by heating at a high temperature. The decomposition of the pyrolyzable binder is not only the decomposition by the oxidation reaction of the pyrolyzable binder, but also the one in which the pyrolyzable binder itself is vaporized by heating at a high temperature, and the binder (coagulant) by the dehydration reaction. ), Including those that lose their role. Examples of the pyrolytic binder include organic binders such as furan resin and phenol resin, and inorganic binders such as cement and water glass. The particles do not melt at the temperature at which the pyrolytic binder is decomposed, and powders of inorganic compounds such as alumina and zirconia are exemplified in addition to sand composed of various minerals.

第1状態のサポート材9は、上面視において溝8の形状と同一の円弧状に形成される。第1状態のサポート材9の幅W2(図4(a)紙面左右方向の寸法)は、溝8の溝幅W1と略同一に設定される。第1状態のサポート材9の高さH2(図4(a)紙面上下方向の寸法)は、溝8の深さH1よりも小さく設定される。また、第1状態のサポート材9の長さ(周方向寸法)は、溝8の長さ(周方向寸法)と略同一である。 The support material 9 in the first state is formed in an arc shape that is the same as the shape of the groove 8 when viewed from above. The width W2 of the support material 9 in the first state (dimensions in the left-right direction of the paper surface in FIG. 4A) is set to be substantially the same as the groove width W1 of the groove 8. The height H2 of the support material 9 in the first state (dimensions in the vertical direction of the paper surface in FIG. 4A) is set smaller than the depth H1 of the groove 8. Further, the length (circumferential dimension) of the support material 9 in the first state is substantially the same as the length (circumferential dimension) of the groove 8.

蓋10は、鋼製の板材であり、上面視において溝8の形状と同一の円弧状に形成される。蓋10は、幅方向端面10a(図4(a)紙面左右方向の端面)間の寸法である幅W3が、サポート材9の幅W2や溝8の溝幅W1と略同一に設定される。蓋10の厚さH3(図4(a)紙面上下方向の寸法)と、サポート材9の高さH2との和は、溝8の深さH1と略同一である。また、蓋10の長さ(周方向寸法)は、溝8の長さ(周方向寸法)と略同一である。 The lid 10 is a steel plate material, and is formed in an arc shape that is the same as the shape of the groove 8 when viewed from above. The width W3, which is the dimension between the widthwise end faces 10a (the end faces in the left-right direction of the paper surface in FIG. 4A), is set to be substantially the same as the width W2 of the support material 9 and the groove width W1 of the groove 8. The sum of the thickness H3 of the lid 10 (dimensions in the vertical direction of the paper surface in FIG. 4A) and the height H2 of the support material 9 is substantially the same as the depth H1 of the groove 8. Further, the length of the lid 10 (circumferential dimension) is substantially the same as the length of the groove 8 (circumferential dimension).

なお、本明細書において、2部材の寸法が略同一とは、その寸法が完全に同一である場合や、嵌められる側の部材に対して嵌める側の部材の寸法が僅かに小さく、その寸法差が1mm以下(好ましくは0.5mm以下、より好ましくは0.1mm以下)である場合をいう。また、嵌める側の部材を冷却して寸法を小さくした状態で、嵌められる側の部材に嵌める場合には、常温(室温)において、嵌める側の部材の寸法が、嵌められる側の部材の寸法よりも僅かに大きくても良い。この常温での2部材の寸法の関係を、2部材の寸法が略同一であるとしても良い。 In the present specification, when the dimensions of the two members are substantially the same, the dimensions of the two members are completely the same, or the dimensions of the member to be fitted are slightly smaller than those of the member to be fitted, and the dimensional difference thereof. Is 1 mm or less (preferably 0.5 mm or less, more preferably 0.1 mm or less). In addition, when fitting to a member on the fitting side with the member on the fitting side cooled to a smaller size, the dimension of the member on the fitting side is larger than the dimension of the member on the fitting side at room temperature (room temperature). May be slightly larger. Regarding the relationship between the dimensions of the two members at room temperature, the dimensions of the two members may be substantially the same.

溝詰工程では、第1状態のサポート材9を溝8に嵌めると、図4(b)に示すように、溝底8aから所定の高さまで溝8にサポート材9が詰められる。そして、載置工程では、サポート材9に蓋10を載せると、蓋10も溝8に嵌まり、溝8がサポート材9と蓋10とでほぼ隙間なく埋まる。そして、蓋10の上面(溝底8aと反対側の面)と本体部6の端面6bとが同一平面となる。さらに、蓋10が溝8に嵌まることで、溝8に対する蓋10の位置決めを容易にできる。 In the grooving step, when the support material 9 in the first state is fitted into the groove 8, the support material 9 is packed in the groove 8 from the groove bottom 8a to a predetermined height as shown in FIG. 4 (b). Then, in the mounting step, when the lid 10 is placed on the support material 9, the lid 10 is also fitted into the groove 8, and the groove 8 is filled with the support material 9 and the lid 10 with almost no gap. Then, the upper surface of the lid 10 (the surface opposite to the groove bottom 8a) and the end surface 6b of the main body 6 are flush with each other. Further, by fitting the lid 10 into the groove 8, the positioning of the lid 10 with respect to the groove 8 can be easily performed.

載置工程の後、図4(b)に示すように、蓋10及び本体部6の端面6bとに溶着金属7を溶着させる肉盛溶接を施して、溝8の開口を塞ぐ溶接工程を行う。溶接工程では、蓋10及び端面6bとノズル11との間のアーク放電によって、溶加材が溶融して溶着金属7となる。そして、溶融状態の溶着金属7が蓋10及び端面6bに付着しつつ、蓋10及び本体部6が溶融し、溶融した部分が凝固することで溶着金属7が溶着されると共に、蓋10と本体部6とが溶接される。なお、溶接工程では、本体部6や蓋10の一部が溶融し、本体部6と溶着金属7と蓋10とが一体化されるが、図4(b)から図6(b)には、便宜上、本体部6、溶着金属7及び蓋10の境界を図示している。 After the mounting step, as shown in FIG. 4B, overlay welding is performed to weld the weld metal 7 to the end surface 6b of the lid 10 and the main body 6, and the welding step of closing the opening of the groove 8 is performed. .. In the welding process, the filler metal is melted into the weld metal 7 by the arc discharge between the lid 10 and the end face 6b and the nozzle 11. Then, while the welded metal 7 in the molten state adheres to the lid 10 and the end face 6b, the lid 10 and the main body 6 are melted, and the melted portion is solidified to weld the weld metal 7, and the lid 10 and the main body are welded. The portion 6 is welded. In the welding process, a part of the main body 6 and the lid 10 is melted, and the main body 6, the weld metal 7 and the lid 10 are integrated. For convenience, the boundaries between the main body 6, the weld metal 7, and the lid 10 are shown.

肉盛溶接には、被覆アーク溶接法や、CO溶接法、MAG溶接法、MIG溶接法など、いずれの方法を用いても良い。また、溶着金属7(溶加材)は、本体部6と同一素材であることが好ましい。これにより、本体部6や溶着金属7に熱処理を施すときや、冷却構造体1を金型として使用するときに、本体部6と溶着金属7との熱膨張率などを同一にでき、本体部6と溶着金属7との溶接部に応力を生じ難くできる。 For overlay welding, any method such as a shielded metal arc welding method, a CO 2 welding method, a MAG welding method, or a MIG welding method may be used. Further, the weld metal 7 (welding material) is preferably made of the same material as the main body 6. As a result, when the main body 6 and the weld metal 7 are heat-treated, or when the cooling structure 1 is used as a mold, the coefficient of thermal expansion of the main body 6 and the weld metal 7 can be made the same, and the main body can be made the same. It is possible to prevent stress from being generated in the welded portion between 6 and the weld metal 7.

溶接工程では、肉盛溶接による溶着金属7の層を複数重ねていく。蓋10及び端面6bには、その周方向に連続して肉盛溶接をすることが好ましい。この場合、ノズル11を周方向に移動させるので、肉盛溶接を容易にできる。但し、蓋10に溶接時の熱が連続して加わるので、溶接時の熱によって蓋10が溶融し易くなる。 In the welding process, a plurality of layers of the weld metal 7 by overlay welding are stacked. It is preferable that the lid 10 and the end face 6b are continuously overlaid welded in the circumferential direction. In this case, since the nozzle 11 is moved in the circumferential direction, overlay welding can be facilitated. However, since the heat during welding is continuously applied to the lid 10, the lid 10 is likely to be melted by the heat during welding.

そこで、蓋10及び端面6bの径方向に連続して肉盛溶接を行った後、周方向に僅かに移動して再び径方向に連続して肉盛溶接をすることを繰り返しても良い。この場合、溶接のビードの幅や、端面6bの径方向寸法にもよるが、溶接時の熱を蓋10に断続的に加えることができるので、溶接時の熱で蓋10を溶融し難くできる。 Therefore, after the overlay welding of the lid 10 and the end face 6b is continuously performed in the radial direction, the overlay welding may be repeated by slightly moving in the circumferential direction and continuously performing the overlay welding in the radial direction again. In this case, although it depends on the width of the bead of welding and the radial dimension of the end face 6b, the heat at the time of welding can be intermittently applied to the lid 10, so that the heat at the time of welding makes it difficult for the lid 10 to melt. ..

溶接工程では、図5(a)に二点鎖線で示すように、完成品に対して溶着金属7の寸法が大きくなるように、本体部6に溶着金属7を溶着する。その後、溶着金属7の余分な部分を切削加工や研削加工により除去して、図5(a)に実線で示す形状に溶着金属7を成形する(成形工程)。 In the welding step, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 5A, the weld metal 7 is welded to the main body 6 so that the size of the weld metal 7 is larger than that of the finished product. After that, the excess portion of the weld metal 7 is removed by cutting or grinding, and the weld metal 7 is formed into the shape shown by the solid line in FIG. 5 (a) (molding step).

次いで、図5(b)に示すように、ドリル等の切削工具12を用いて、ベース2の下面2bから溝8へ向かって第1冷却路4を形成する第1冷却路形成工程を行う。第1冷却路4を溝8に連通させても、サポート材9が流動性を有しない第1状態であるので、第1冷却路4からサポート材9は殆ど排出されない。 Next, as shown in FIG. 5B, a first cooling path forming step of forming the first cooling path 4 from the lower surface 2b of the base 2 toward the groove 8 is performed using a cutting tool 12 such as a drill. Even if the first cooling passage 4 is communicated with the groove 8, the support material 9 is hardly discharged from the first cooling passage 4 because the support material 9 is in the first state having no fluidity.

第1冷却路形成工程後、本体部6及び溶着金属7に焼入れや焼戻し等の熱処理を施し、鋼製の本体部6及び溶着金属7を高硬度に改質する熱処理工程を行う。この熱処理工程では、サポート材9中の熱分解性バインダの分解温度よりも高い温度で、本体部6及び溶着金属7を加熱する。そのため、熱処理工程では、第1状態のサポート材9の熱分解性バインダが分解されて、サポート材9が第1状態から第2状態へと移行する。本体部6及び溶着金属7を改質する熱処理工程が、サポート材9を第1状態から第2状態へ移行させる移行工程を兼ねるので、熱処理工程や移行工程をそれぞれ設ける場合に比べて工程数を抑制できる。 After the first cooling path forming step, the main body 6 and the weld metal 7 are subjected to heat treatment such as quenching and tempering, and the steel main body 6 and the weld metal 7 are subjected to a heat treatment step of modifying the steel main body 6 and the weld metal 7 to high hardness. In this heat treatment step, the main body 6 and the weld metal 7 are heated at a temperature higher than the decomposition temperature of the thermally decomposable binder in the support material 9. Therefore, in the heat treatment step, the thermally decomposable binder of the support material 9 in the first state is decomposed, and the support material 9 shifts from the first state to the second state. Since the heat treatment step of modifying the main body 6 and the weld metal 7 also serves as a transition step of shifting the support material 9 from the first state to the second state, the number of steps is increased as compared with the case where the heat treatment step and the transition step are provided respectively. Can be suppressed.

また、移行工程(熱処理工程)の前に第1冷却路形成工程を行うことで、移行工程で熱分解性バインダの分解により発生するガスを第1冷却路4から逃がすことができる。特に、溝8に対して第1冷却路4を上に向けておくことで、第1冷却路4からガスを逃がし易くできると共に、第2状態へと移行したサポート材9が第1冷却路4から排出されて熱処理炉内などにサポート材9が落ちることを防止できる。さらに、第1冷却路形成工程では、移行工程により熱処理が施されて高硬度となる前の本体部6を切削加工するので、第1冷却路4の形成を容易にできる。 Further, by performing the first cooling path forming step before the transition step (heat treatment step), the gas generated by the decomposition of the thermally decomposable binder in the transition step can be released from the first cooling passage 4. In particular, by directing the first cooling passage 4 upward with respect to the groove 8, it is possible to easily release the gas from the first cooling passage 4, and the support material 9 that has shifted to the second state is the first cooling passage 4. It is possible to prevent the support material 9 from falling into the heat treatment furnace or the like due to being discharged from the heat treatment furnace. Further, in the first cooling path forming step, since the main body portion 6 before being heat-treated in the transition step to become high hardness is cut, the formation of the first cooling path 4 can be facilitated.

移行工程(熱処理工程)後は、図6(a)に示すように、流動性を有する第2状態のサポート材9を第1冷却路4から外部へ排出する(第2冷却路形成工程)。第2冷却路形成工程では、ガスや液体などの流体を第1冷却体4から注入してサポート材9を排出することで、溝8内にサポート材9を残留し難くでき、サポート材9の排出を容易にできる。また、溝8(第2冷却路5)の両端にそれぞれ2本の第1冷却路4が接続されるので(図2(a)及び図2(b)参照)、溝8の両端側にサポート材9を残り難くできる。 After the transition step (heat treatment step), as shown in FIG. 6A, the support material 9 in the second state having fluidity is discharged from the first cooling passage 4 to the outside (second cooling passage forming step). In the second cooling path forming step, by injecting a fluid such as gas or liquid from the first cooling body 4 and discharging the support material 9, it is possible to prevent the support material 9 from remaining in the groove 8, and the support material 9 can be made difficult to remain. Easy to discharge. Further, since two first cooling passages 4 are connected to both ends of the groove 8 (second cooling passage 5) (see FIGS. 2 (a) and 2 (b)), support is provided on both ends of the groove 8. Material 9 can be hard to remain.

サポート材9の排出によって、図6(b)に示すように、サポート材9が排出された部分が第2冷却路5となる。溝8の溝底8a及び側壁面8bと蓋10で囲まれた部分が第2冷却路5である。このように、互いに連通する第1冷却路4及び第2冷却路5が本体部6及び溶着金属7に形成されることで、冷却構造体1が製造される。 As shown in FIG. 6B, the portion where the support material 9 is discharged becomes the second cooling passage 5 due to the discharge of the support material 9. The portion of the groove 8 surrounded by the groove bottom 8a, the side wall surface 8b, and the lid 10 is the second cooling passage 5. In this way, the cooling structure 1 is manufactured by forming the first cooling passage 4 and the second cooling passage 5 that communicate with each other in the main body portion 6 and the weld metal 7.

以上のような冷却構造体1の製造方法によれば、溝8にサポート材9を詰め、そのサポート材に蓋10を載せた状態で、溝8の開口を塞ぐように溶接工程を行う。ここで、サポート材9があって蓋10がない場合には、溶接工程時、溶接時の熱がサポート材9に直接作用したり、溶融状態の溶着金属7がサポート材9に直接接触したりする。これらの熱によってサポート材9が溶融し、サポート材9が溝8の溝底8a及び側壁面8bに溶着することがある。この場合には、溶着したサポート材9によって第2冷却路5の断面積が狭くなる。 According to the manufacturing method of the cooling structure 1 as described above, the groove 8 is filled with the support material 9, and the welding step is performed so as to close the opening of the groove 8 with the lid 10 placed on the support material. Here, when there is a support material 9 and there is no lid 10, the heat during welding directly acts on the support material 9, or the molten metal 7 in a molten state comes into direct contact with the support material 9. do. The support material 9 may be melted by these heats, and the support material 9 may be welded to the groove bottom 8a and the side wall surface 8b of the groove 8. In this case, the welded support material 9 narrows the cross-sectional area of the second cooling passage 5.

また、蓋10があってサポート材9がない場合には、溝底8aから蓋10を離隔して配置するために、溝8の溝幅W1よりも蓋10の幅W3を大きくして蓋10を本体部6の端面6bに置く必要がある。また、溝底8a側の溝幅W1が蓋10の幅W3よりも狭い幅狭部と、開口側の溝幅W1が蓋10の幅W3よりも広い幅広部とを溝8に設け、その幅広部に蓋10を嵌め、溝底8aから蓋10を離隔して配置しても良い。これらの場合には、溶接時の熱で溶融した蓋10が溝底8aや側壁面8bに溶着したり、蓋10の溶融した部分を通って溶融状態の溶着金属7が蓋10よりも溝底8a側に侵入したりする。これにより、溶融して凝固した蓋10や溶着金属7により第2冷却路5の断面積が狭くなる。 When the lid 10 is provided and the support material 9 is not provided, the width W3 of the lid 10 is made larger than the groove width W1 of the groove 8 so that the lid 10 is arranged apart from the groove bottom 8a. Needs to be placed on the end face 6b of the main body 6. Further, the groove 8 is provided with a narrow portion in which the groove width W1 on the groove bottom 8a side is narrower than the width W3 of the lid 10 and a wide portion in which the groove width W1 on the opening side is wider than the width W3 of the lid 10. The lid 10 may be fitted in the portion, and the lid 10 may be arranged at a distance from the groove bottom 8a. In these cases, the lid 10 melted by the heat at the time of welding is welded to the groove bottom 8a and the side wall surface 8b, or the welded metal 7 in the molten state passes through the melted portion of the lid 10 and is more in the groove bottom than the lid 10. It invades the 8a side. As a result, the cross-sectional area of the second cooling passage 5 is narrowed by the molten and solidified lid 10 and the weld metal 7.

これに対して本実施の形態では、サポート材9及び蓋10があるので、溶接時の熱により溶融した蓋10や、蓋10よりも溝底8a側へ侵入しようとする溶着金属7をサポート材9で受け止めることができる。これにより、溶融して凝固した蓋10や溶着金属7によって第2冷却路5の断面積が狭くなることを抑制できる。 On the other hand, in the present embodiment, since the support material 9 and the lid 10 are provided, the lid 10 melted by the heat during welding and the weld metal 7 that tends to penetrate into the groove bottom 8a side of the lid 10 are supported materials. It can be taken at 9. As a result, it is possible to prevent the second cooling passage 5 from being narrowed in cross-sectional area due to the melted and solidified lid 10 and the weld metal 7.

さらに、サポート材9には、主に蓋10を介して熱が伝わるので、溶接時の熱でサポート材9を溶融し難くできる。これにより、溶融して凝固したサポート材9によって第2冷却路5の断面積が狭くなることを抑制できる。これらの結果、サポート材9及び蓋10の併用によって第2冷却路5の断面積を確保できる。 Further, since heat is mainly transferred to the support material 9 through the lid 10, it is possible to make it difficult for the support material 9 to melt due to the heat during welding. As a result, it is possible to prevent the cross-sectional area of the second cooling passage 5 from being narrowed by the support material 9 that has been melted and solidified. As a result, the cross-sectional area of the second cooling passage 5 can be secured by using the support material 9 and the lid 10 together.

なお、蓋10は断面矩形状の板材である場合に限らず、断面円形状の棒材を蓋10としても良い。但し、断面円形状など蓋10の厚さH3が幅方向にばらつく場合には、蓋10の厚さH3の小さい部分が厚さ方向に亘って溶融し易くなる。これに対して、本実施の形態では、蓋10が断面矩形状なので、蓋10の一部が厚さ方向に亘って溶融し易くなることを抑制できる。その結果、溶融した蓋10の溶着や、蓋10よりも溝底8a側への溶着金属7の侵入、サポート材9の溶融を抑制できるので、第2冷却路5の断面積を確保できる。 The lid 10 is not limited to a plate material having a rectangular cross section, and a bar material having a circular cross section may be used as the lid 10. However, when the thickness H3 of the lid 10 varies in the width direction such as a circular cross section, a small portion of the lid 10 having a small thickness H3 tends to melt in the thickness direction. On the other hand, in the present embodiment, since the lid 10 has a rectangular cross section, it is possible to prevent a part of the lid 10 from being easily melted in the thickness direction. As a result, it is possible to suppress the welding of the molten lid 10, the intrusion of the weld metal 7 into the groove bottom 8a side of the lid 10, and the melting of the support material 9, so that the cross-sectional area of the second cooling passage 5 can be secured.

また、蓋10があってサポート材9がない場合でも、蓋10の厚さH3を大きくすることで、溶融した蓋10が溝底8aや側壁面8bに溶着したり、蓋10よりも溝底8a側へ溶着金属7が侵入したりすることを抑制できる。しかしこの場合、第2冷却路5の断面積を確保できても、蓋10の厚さH3が大きいので、第2冷却路5から先端面3aまでの距離が遠くなり、第2冷却路5による先端面3a側の冷却効率が低下する。 Further, even when the lid 10 is provided and the support material 9 is not provided, the molten lid 10 can be welded to the groove bottom 8a and the side wall surface 8b by increasing the thickness H3 of the lid 10, or the groove bottom can be formed more than the lid 10. It is possible to prevent the weld metal 7 from invading the 8a side. However, in this case, even if the cross-sectional area of the second cooling passage 5 can be secured, since the thickness H3 of the lid 10 is large, the distance from the second cooling passage 5 to the tip surface 3a becomes long, and the second cooling passage 5 is used. The cooling efficiency on the tip surface 3a side is reduced.

さらに、蓋10の厚さH3が大きいと、溶接工程時に蓋10の溝底8a(第2冷却路5)側が溶融し難く、溝底8a側に蓋10と本体部6との間の未溶接部分が残り易くなる。金型として使用される冷却構造体1には、溶湯などが接触する外側と、冷媒が流れる第2冷却路5側とで熱膨張量に差が生じて応力が発生する。蓋10と本体部6との未溶接部分があると、この応力によって未溶接部分から亀裂が進行し易くなる。その結果、冷却構造体1の耐久性が低下する。 Further, if the thickness H3 of the lid 10 is large, the groove bottom 8a (second cooling path 5) side of the lid 10 is difficult to melt during the welding process, and the lid 10 and the main body 6 are not welded on the groove bottom 8a side. The part is likely to remain. In the cooling structure 1 used as a mold, a difference in the amount of thermal expansion occurs between the outside where the molten metal and the like come into contact and the side where the refrigerant flows, and stress is generated. If there is an unwelded portion between the lid 10 and the main body portion 6, this stress makes it easier for cracks to progress from the unwelded portion. As a result, the durability of the cooling structure 1 is reduced.

これに対して、本実施の形態では、サポート材9及び蓋10を併用することで、同一の溶接条件において、蓋10があってサポート材9がない場合に比べて、蓋10の厚さH3を半分にしても、第2冷却路5の断面積を十分に確保できる。これにより、使用可能な蓋10の自由度を向上できると共に、第2冷却路5を先端面3aに近づけて第2冷却路5による先端面3a側の冷却効率を向上できる。 On the other hand, in the present embodiment, by using the support material 9 and the lid 10 together, the thickness H3 of the lid 10 is compared with the case where the lid 10 is provided and the support material 9 is not provided under the same welding conditions. Even if the amount is halved, a sufficient cross-sectional area of the second cooling passage 5 can be secured. As a result, the degree of freedom of the usable lid 10 can be improved, and the cooling efficiency of the tip surface 3a side by the second cooling path 5 can be improved by bringing the second cooling passage 5 closer to the tip surface 3a.

さらに、蓋10の厚さH3を小さくできるので、溶接工程時に第2冷却路5側まで蓋10を溶融し易くでき、蓋10と本体部6との間の未溶接部分を残り難くできる。その結果、冷却構造体1に応力が生じても、未溶接部分からの亀裂の進行を抑制できるので、冷却構造体1の耐久性を向上できる。 Further, since the thickness H3 of the lid 10 can be reduced, the lid 10 can be easily melted up to the second cooling path 5 side during the welding process, and the unwelded portion between the lid 10 and the main body 6 can be hardly left. As a result, even if stress is generated in the cooling structure 1, the progress of cracks from the unwelded portion can be suppressed, so that the durability of the cooling structure 1 can be improved.

また、サポート材9及び蓋10を併用するときでも、上述した幅狭部と幅広部とを溝8に設けて幅広部に蓋10を嵌めたり、溝幅W1よりも蓋10の幅W3を大きくして蓋10を本体部6の端面6bに置いたりしても良い。但しこの場合、サポート材9が詰められる部位の溝8の溝幅W1よりも蓋10の幅W3が大きいので、蓋10の溝底8a側の面の一部が本体部6と接触する。その接触する部分は、溶接工程時に蓋10と本体部6との間の未溶接部分になり易い。 Further, even when the support material 9 and the lid 10 are used together, the narrow portion and the wide portion described above are provided in the groove 8 to fit the lid 10 in the wide portion, or the width W3 of the lid 10 is made larger than the groove width W1. Then, the lid 10 may be placed on the end surface 6b of the main body 6. However, in this case, since the width W3 of the lid 10 is larger than the groove width W1 of the groove 8 of the portion where the support material 9 is packed, a part of the surface of the lid 10 on the groove bottom 8a side comes into contact with the main body 6. The contacting portion tends to be an unwelded portion between the lid 10 and the main body portion 6 during the welding process.

これに対して、本実施の形態では、サポート材9が詰められる部位の溝8の溝幅W1と、蓋10の幅W3とが略同一なので、蓋10の溝底8a側の面が本体部6に接触しないようにできる。そのため、蓋10の溝底8a側に本体部6との未溶接部分が形成されないようにできる。このように未溶接部分の形成を抑制できるので、冷却構造体1に応力が生じても、未溶接部分からの亀裂の進行を抑制できる。その結果、冷却構造体1の耐久性を向上できる。 On the other hand, in the present embodiment, the groove width W1 of the groove 8 at the portion where the support material 9 is packed and the width W3 of the lid 10 are substantially the same, so that the surface of the lid 10 on the groove bottom 8a side is the main body. It can be prevented from touching 6. Therefore, it is possible to prevent an unwelded portion from the main body portion 6 from being formed on the groove bottom 8a side of the lid 10. Since the formation of the unwelded portion can be suppressed in this way, even if stress is generated in the cooling structure 1, the progress of cracks from the unwelded portion can be suppressed. As a result, the durability of the cooling structure 1 can be improved.

さらに、サポート材9が詰められる部位の溝8の溝幅W1と、蓋10の幅W3とが略同一なので、溝8の側壁面8bと蓋10との間に隙間が殆どない。これにより、その隙間を通って、溶融状態の溶着金属7がサポート材9に直接接触することを抑制できる。そのため、高温の溶融状態の溶着金属7が直接接触することで溶融したサポート材9が再び凝固して、第2冷却路5の断面積が小さくなることを抑制できる。よって、第2冷却路5の断面積を確保し易くできる。 Further, since the groove width W1 of the groove 8 at the portion where the support material 9 is packed and the width W3 of the lid 10 are substantially the same, there is almost no gap between the side wall surface 8b of the groove 8 and the lid 10. As a result, it is possible to prevent the weld metal 7 in the molten state from coming into direct contact with the support material 9 through the gap. Therefore, it is possible to prevent the molten support material 9 from solidifying again due to the direct contact of the weld metal 7 in the molten state at a high temperature and reducing the cross-sectional area of the second cooling passage 5. Therefore, it is possible to easily secure the cross-sectional area of the second cooling passage 5.

溝詰工程では、流動性を有しない第1状態のサポート材9を溝8に詰めるので、溝8にサポート材9を均一に詰め易くできると共に、本体部6を傾けたり移動させたりしても、詰めたサポート材9が溝8内で偏ることを防止できる。即ち、溝詰工程時および溝詰工程後のサポート材9の扱いを容易にできる。なお、溝8にサポート材9を均一に詰めることで、サポート材9が除去された部分である第2冷却路5を長さ方向に亘って断面積を均一にできる。 In the grooving step, the support material 9 in the first state having no fluidity is packed in the groove 8, so that the support material 9 can be easily packed in the groove 8 evenly, and even if the main body 6 is tilted or moved. , It is possible to prevent the packed support material 9 from being biased in the groove 8. That is, the support material 9 can be easily handled during the grooving process and after the grooving process. By uniformly filling the groove 8 with the support material 9, the cross-sectional area of the second cooling passage 5 which is the portion from which the support material 9 has been removed can be made uniform over the length direction.

そして、溶接工程後の移行工程で、サポート材9が第1状態から第2状態へ移行するので、第2冷却路形成工程で第1冷却路4からサポート材9を排出し易くできる。よって、流動性を有しない第1状態と、流動性を有する第2状態とを移行可能なサポート材9を用いることで、サポート材9の排出性能を確保しつつ、溝詰工程時および溝詰工程後のサポート材9の扱いを容易にできる。 Then, in the transition step after the welding step, the support material 9 shifts from the first state to the second state, so that the support material 9 can be easily discharged from the first cooling passage 4 in the second cooling path forming step. Therefore, by using the support material 9 that can shift between the first state having no fluidity and the second state having fluidity, while ensuring the discharge performance of the support material 9, the grooving process and grooving The support material 9 after the process can be easily handled.

次に図7(a)から図8(b)を参照して第2実施の形態について説明する。第1実施の形態では、蓋10の幅W3が溝8の溝幅W1と略同一である場合について説明した。これに対し第2実施の形態では、蓋21の幅W4が溝8の溝幅W1よりも小さい場合について説明する。なお、第1実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。 Next, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 7 (a) to 8 (b). In the first embodiment, the case where the width W3 of the lid 10 is substantially the same as the groove width W1 of the groove 8 has been described. On the other hand, in the second embodiment, the case where the width W4 of the lid 21 is smaller than the groove width W1 of the groove 8 will be described. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the following description will be omitted.

図7(a)は第2実施の形態における冷却構造体20の製造方法の溝詰工程および載置工程を説明する説明図である。図7(b)は載置工程後の本体部6の上面図である。図8(a)は溶接工程を説明する説明図である。図8(b)は第2冷却路5が形成された冷却構造体20の断面図である。なお、溶接工程では、本体部6や蓋21の一部が溶融し、本体部6と溶着金属7と蓋21とが一体化されるが、図8(a)及び図8(b)には、便宜上、本体部6、溶着金属7及び蓋21の境界を図示している。 FIG. 7A is an explanatory diagram illustrating a grooving step and a mounting step of the manufacturing method of the cooling structure 20 in the second embodiment. FIG. 7B is a top view of the main body 6 after the mounting process. FIG. 8A is an explanatory diagram illustrating a welding process. FIG. 8B is a cross-sectional view of the cooling structure 20 in which the second cooling passage 5 is formed. In the welding process, a part of the main body 6 and the lid 21 is melted, and the main body 6, the weld metal 7 and the lid 21 are integrated. For convenience, the boundaries between the main body 6, the weld metal 7, and the lid 21 are shown.

図7(a)及び図7(b)に示すように、第2実施の形態における蓋21は、鋼製の板材であり、上面視において溝8の形状と略同一の円弧状に形成される。蓋21の厚さH3と、サポート材9の高さH2との和は、溝8の深さH1と同一である。蓋21は、幅方向端面10a間の寸法である幅W4が、サポート材9の幅W2や溝8の溝幅W1よりも小さく設定される。蓋21の長さ(周方向寸法)は、溝8の長さ(周方向寸法)よりも小さく設定される。 As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the lid 21 in the second embodiment is a steel plate material, and is formed in an arc shape substantially the same as the shape of the groove 8 in the top view. .. The sum of the thickness H3 of the lid 21 and the height H2 of the support material 9 is the same as the depth H1 of the groove 8. The width W4, which is the dimension between the end faces 10a in the width direction, of the lid 21 is set to be smaller than the width W2 of the support material 9 and the groove width W1 of the groove 8. The length of the lid 21 (circumferential dimension) is set smaller than the length of the groove 8 (circumferential dimension).

溝詰工程で溝8にサポート材9を嵌めた後、載置工程で溝8に蓋21を挿入してサポート材9に蓋21を載せると、溝8の側壁面8bと蓋21の幅方向端面10aとの間に隙間23(開先)ができる。また、蓋21の長さ方向の端部と、溝8の長さ方向の端面との間にも隙間24(開先)ができる。 After fitting the support material 9 into the groove 8 in the grooving process, the lid 21 is inserted into the groove 8 and the lid 21 is placed on the support material 9 in the mounting process. A gap 23 (groove) is formed between the end face 10a and the end face 10a. Further, a gap 24 (groove) is formed between the end portion of the lid 21 in the length direction and the end surface of the groove 8 in the length direction.

蓋21は、幅方向端面10aから幅方向に突出する突起22を備える。突起22は、両側の幅方向端面10aに、周方向に亘ってそれぞれ複数配置されている。突起22の突出量は、溝幅W1と幅W4との差の1/2に設定される。これにより、幅方向両側の突起22の先端が側壁面8bに接触するので、溝8の幅方向の中央に蓋21を配置できる。その結果、蓋21の幅方向の両側に、側壁面8bとの間の隙間23を略均一に形成できる。 The lid 21 includes a protrusion 22 that protrudes in the width direction from the end face 10a in the width direction. A plurality of protrusions 22 are arranged on both side width direction end faces 10a in the circumferential direction. The protrusion amount of the protrusion 22 is set to 1/2 of the difference between the groove width W1 and the width W4. As a result, the tips of the protrusions 22 on both sides in the width direction come into contact with the side wall surface 8b, so that the lid 21 can be arranged at the center of the groove 8 in the width direction. As a result, gaps 23 between the side wall surface 8b and the side wall surface 8b can be formed substantially uniformly on both sides of the lid 21 in the width direction.

載置工程の後、図8(a)に示すように、蓋21及び本体部6の端面6bとに溶着金属7を溶着させる肉盛溶接を施して溝8の開口を塞ぐ溶接工程を行う。溶接工程において、幅方向端面10aと側壁面8bとの隙間23(図7(b)参照)に、溶融状態の溶着金属7が溝8の深さ方向に亘って侵入可能となるよう、溝幅W1と幅W4との差(隙間23の幅)が設定されている。この隙間23の幅は、肉盛溶接の条件や、溶融状態の溶着金属7の粘性などによって決定される。 After the mounting step, as shown in FIG. 8A, a welding step is performed in which the weld metal 7 is welded to the end surface 6b of the lid 21 and the main body 6 by overlay welding to close the opening of the groove 8. In the welding process, the groove width is such that the weld metal 7 in the molten state can penetrate into the gap 23 (see FIG. 7B) between the widthwise end surface 10a and the side wall surface 8b in the depth direction of the groove 8. The difference between W1 and the width W4 (the width of the gap 23) is set. The width of the gap 23 is determined by the conditions of overlay welding, the viscosity of the weld metal 7 in the molten state, and the like.

幅方向端面10aと側壁面8bとの隙間23に溶着金属7が侵入することで、幅方向端面10aと側壁面8bとが溝8の深さ方向に亘って溶着金属7により溶接される。溶接工程後は、第1実施の形態と同様に、順に第1冷却路形成工程、移行工程(熱処理工程)、第2冷却路形成工程を行うことで、図8(b)に示すように、冷却構造体20が製造される。 When the weld metal 7 penetrates into the gap 23 between the widthwise end surface 10a and the side wall surface 8b, the widthwise end surface 10a and the side wall surface 8b are welded by the weld metal 7 over the depth direction of the groove 8. After the welding step, as in the first embodiment, the first cooling path forming step, the transition step (heat treatment step), and the second cooling path forming step are performed in this order, as shown in FIG. 8 (b). The cooling structure 20 is manufactured.

以上のような冷却構造体20の製造方法によれば、溝8の溝幅W1よりも蓋21の幅W4が小さいので、蓋21の溝底8a側の面が本体部6に接触しないようにできる。そのため、第1実施の形態と同様に、蓋21の溝底8a側に本体部6との未溶接部分が形成されないようにできるので、冷却構造体20に応力が生じても、未溶接部分からの亀裂の進行を抑制できる。 According to the manufacturing method of the cooling structure 20 as described above, the width W4 of the lid 21 is smaller than the groove width W1 of the groove 8, so that the surface of the lid 21 on the groove bottom 8a side does not come into contact with the main body 6. can. Therefore, as in the first embodiment, the unwelded portion with the main body portion 6 can be prevented from being formed on the groove bottom 8a side of the lid 21, so that even if stress is generated in the cooling structure 20, the unwelded portion can be used. The progress of cracks can be suppressed.

さらに、幅方向端面10aと側壁面8bとの隙間23によって、幅方向端面10aと側壁面8bとが溝8の深さ方向に亘って溶着金属7により溶接されるので、幅方向端面10aと側壁面8bとの間の未溶接部分をなくすことができる。これにより、蓋21と本体部6との未溶接部分の形成をより抑制できる。その結果、冷却構造体20に応力が生じても、未溶接部分からの亀裂の進行をより抑制できるので、冷却構造体20の耐久性をより向上できる。 Further, since the width direction end surface 10a and the side wall surface 8b are welded by the weld metal 7 over the depth direction of the groove 8 by the gap 23 between the width direction end surface 10a and the side wall surface 8b, the width direction end surface 10a and the side The unwelded portion between the wall surface 8b and the wall surface 8b can be eliminated. Thereby, the formation of the unwelded portion between the lid 21 and the main body portion 6 can be further suppressed. As a result, even if stress is generated in the cooling structure 20, the progress of cracks from the unwelded portion can be further suppressed, so that the durability of the cooling structure 20 can be further improved.

但し、溝8の溝幅W1よりも蓋21の幅W4が小さい場合、溝8に対する蓋21の幅方向の位置決めがされていないと、蓋21の幅方向端面10aの一方が側壁面8bに接触してしまい、その接触した部分が溶接され難くなる。これに対して本実施の形態では、蓋21の突起22によって、蓋21の幅方向の両側に側壁面8bとの間の隙間23を略均一に形成できる。 However, when the width W4 of the lid 21 is smaller than the groove width W1 of the groove 8, one of the widthwise end surfaces 10a of the lid 21 comes into contact with the side wall surface 8b unless the lid 21 is positioned in the width direction with respect to the groove 8. This makes it difficult for the contacted portion to be welded. On the other hand, in the present embodiment, the protrusions 22 of the lid 21 can form gaps 23 between the side wall surfaces 8b on both sides of the lid 21 in the width direction substantially uniformly.

なお、突起22を用いた蓋21の幅方向の位置決めに限らず、溶接工程前に蓋21と本体部6とを部分的に溶接して、溝8に対する蓋21の幅方向の位置決めをしても良い。このように、蓋21の幅方向の位置決めによって、蓋21の幅方向の両側の隙間23に、溝8の深さ方向に亘って溶着金属7を侵入させ易くできる。そのため、蓋21と本体部6との未溶接部分の形成を更に抑制できる。その結果、冷却構造体20に応力が生じても、未溶接部分からの亀裂の進行を更に抑制できるので、冷却構造体20の耐久性を更に向上できる。 Not limited to positioning of the lid 21 in the width direction using the protrusion 22, the lid 21 and the main body 6 are partially welded before the welding process to position the lid 21 with respect to the groove 8 in the width direction. Is also good. In this way, the positioning of the lid 21 in the width direction makes it easier for the weld metal 7 to penetrate into the gaps 23 on both sides of the lid 21 in the width direction over the depth direction of the groove 8. Therefore, the formation of the unwelded portion between the lid 21 and the main body 6 can be further suppressed. As a result, even if stress is generated in the cooling structure 20, the progress of cracks from the unwelded portion can be further suppressed, so that the durability of the cooling structure 20 can be further improved.

また、蓋21の長さが、溝8の長さよりも小さく設定されるので、蓋21の長さ方向の端部と、溝8の長さ方向の端面との間にも隙間24ができる。この隙間24にも溝8の深さ方向に亘って溶着金属7が侵入することで、蓋21の長さ方向の端部と、溝8の長さ方向の端面とを溝8の深さ方向に亘って溶接できる。その結果、蓋21と本体部6との未溶接部分の形成を更に抑制できるので、冷却構造体20に応力が生じても、未溶接部分からの亀裂の進行を更に抑制でき、冷却構造体20の耐久性を更に向上できる。 Further, since the length of the lid 21 is set to be smaller than the length of the groove 8, a gap 24 is also formed between the end portion of the lid 21 in the length direction and the end surface of the groove 8 in the length direction. The weld metal 7 also penetrates into the gap 24 in the depth direction of the groove 8, so that the end portion of the lid 21 in the length direction and the end surface in the length direction of the groove 8 are in the depth direction of the groove 8. Can be welded over. As a result, the formation of the unwelded portion between the lid 21 and the main body portion 6 can be further suppressed, so that even if stress is generated in the cooling structure 20, the progress of cracks from the unwelded portion can be further suppressed, and the cooling structure 20 can be further suppressed. Durability can be further improved.

なお、蓋21と本体部6との間の隙間23,24に溶着金属7が侵入すると、溶着金属7がサポート材9に直接接触し、サポート材9が溶融することがある。この場合、溶融して凝固したサポート材9が蓋21や本体部6に溶着する。しかし、サポート材9が溶融する部分は蓋21と本体部6との角に限られ、溶融したサポート材9を周囲のサポート材9が受け止めるので、蓋21と本体部6との角の狭い範囲にしかサポート材9が溶着しない。その結果、蓋21と本体部6との隙間23,24から侵入した溶着金属7がサポート材9に直接接触しても、第2冷却路5の断面積を十分に確保できる。 If the weld metal 7 invades the gaps 23 and 24 between the lid 21 and the main body 6, the weld metal 7 may come into direct contact with the support material 9 and the support material 9 may melt. In this case, the melted and solidified support material 9 is welded to the lid 21 and the main body 6. However, the portion where the support material 9 melts is limited to the corner between the lid 21 and the main body portion 6, and the surrounding support material 9 receives the melted support material 9, so that the corner between the lid 21 and the main body portion 6 is narrow. The support material 9 is welded only to the closure. As a result, even if the weld metal 7 that has entered through the gaps 23 and 24 between the lid 21 and the main body 6 comes into direct contact with the support material 9, the cross-sectional area of the second cooling passage 5 can be sufficiently secured.

以上、上記実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、本体部6の軸方向の端面6bに溝8を形成する場合に限らず、本体部6の外周面を端面とし、その端面に溝8を形成しても良い。また、溝8の断面形状をV字状、U字状などに形成しても良い。 Although the present invention has been described above based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is easy that various modifications and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention. It can be inferred from. For example, the present invention is not limited to the case where the groove 8 is formed on the axial end surface 6b of the main body portion 6, and the outer peripheral surface of the main body portion 6 may be used as the end surface and the groove 8 may be formed on the end surface. Further, the cross-sectional shape of the groove 8 may be formed in a V shape, a U shape, or the like.

上記第2実施の形態では、開先(隙間23,24)がI形である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、開先の形状は適宜変更可能である。例えば、開先をV形、レ形、U形、J形、両面J形などに形成しても良い。 In the second embodiment, the case where the groove (gap 23, 24) is I-shaped has been described, but the present invention is not necessarily limited to this, and the shape of the groove can be changed as appropriate. For example, the groove may be formed into a V-shape, a le-shape, a U-shape, a J-shape, a double-sided J-shape, or the like.

上記各実施の形態では、冷却構造体1,20がシリンダブロックのウォータージャケットを形成するための金型である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。互いに連通する第1冷却路4及び第2冷却路5を内部に有する冷却構造体であれば、シリンダブロックのウォータージャケット用以外の金型や、プランジャチップ、エンジンの構成部品、油圧機器などの冷却構造体に本発明を適用しても良い。なお、本発明を適用する冷却構造体に応じて第1冷却路4及び第2冷却路5の形状が適宜設定される。例えば、溶着金属7に第1冷却路4を形成しても良い。 In each of the above embodiments, the case where the cooling structures 1 and 20 are molds for forming the water jacket of the cylinder block has been described, but the present invention is not necessarily limited to this. If it is a cooling structure having a first cooling passage 4 and a second cooling passage 5 communicating with each other inside, it cools molds other than those for water jackets of cylinder blocks, plunger chips, engine components, hydraulic equipment, and the like. The present invention may be applied to the structure. The shapes of the first cooling passage 4 and the second cooling passage 5 are appropriately set according to the cooling structure to which the present invention is applied. For example, the first cooling passage 4 may be formed in the weld metal 7.

上記各実施の形態では、本体部6と溶着金属7とが同一の鋼材である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。本体部6と溶着金属7とを異なる鋼材から構成しても良い。また、本体部6や溶着金属7を鋼材以外の金属、例えば超硬合金などから構成しても良い。本発明は、本体部6に溶着金属7を肉盛溶接するものなので、本体部6や溶着金属7に使用可能な素材の自由度が高い。 In each of the above embodiments, the case where the main body 6 and the weld metal 7 are the same steel material has been described, but the present invention is not necessarily limited to this. The main body 6 and the weld metal 7 may be made of different steel materials. Further, the main body 6 and the welded metal 7 may be made of a metal other than the steel material, for example, cemented carbide. In the present invention, since the weld metal 7 is built-up welded to the main body 6, the degree of freedom of the material that can be used for the main body 6 and the weld metal 7 is high.

上記各実施の形態では、熱分解性バインダで粒子を固めて第1状態のサポート材9を形成する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。熱分解性バインダの代わりに、水溶性の無機塩類(例えば、リン酸三カリウムや硫酸カリウム、硫酸ナトリウム)で粒子を固めて、第1状態のサポート材を形成しても良い。また、水溶性の塩化ナトリウムなどの無機塩類を固めて第1状態のサポート材を形成しても良い。これらの場合には、溝8に連通させた第1冷却路4に水を供給して無機塩類を水に溶かすことで、サポート材を第1状態から第2状態へと移行する移行工程を行う。また、サポート材を砂等の粒子のみで構成しても良い。この場合、サポート材が流動性を常時有するので、移行工程を不要にできる。 In each of the above embodiments, the case where the particles are solidified with a thermally decomposable binder to form the support material 9 in the first state has been described, but the present invention is not necessarily limited to this. Instead of the pyrolytic binder, the particles may be solidified with water-soluble inorganic salts (for example, tripotassium phosphate, potassium sulfate, sodium sulfate) to form a support material in the first state. Further, the support material in the first state may be formed by solidifying inorganic salts such as water-soluble sodium chloride. In these cases, water is supplied to the first cooling passage 4 communicating with the groove 8 to dissolve the inorganic salts in the water, thereby performing a transition step of shifting the support material from the first state to the second state. .. Further, the support material may be composed of only particles such as sand. In this case, since the support material has fluidity at all times, the transition step can be eliminated.

上記各実施の形態では、サポート材9の厚さH2と蓋10,21の厚さH3との和が溝8の深さH1と同一であり、本体部6の端面6bとサポート材9の上面とが同一平面となる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。サポート材9の厚さH2と蓋10,21の厚さH3との和を溝8の深さH1よりも大きくして、溝8から蓋10,21を上方へ張り出させても良い。また、サポート材9の厚さH2と溝8の深さH1とを同一にして、サポート材9及び端面6b上に蓋10,21を載置しても良い。なお、この場合には、溝8に対して蓋10,21がずれないように、端面6bに位置決め用の突起を設けたり、溶接工程前に蓋10,21と本体部6とを部分的に溶接することが好ましい。 In each of the above embodiments, the sum of the thickness H2 of the support material 9 and the thickness H3 of the lids 10 and 21 is the same as the depth H1 of the groove 8, and the end surface 6b of the main body 6 and the upper surface of the support material 9 are formed. Although the case where and is on the same plane has been described, the present invention is not necessarily limited to this. The sum of the thickness H2 of the support material 9 and the thickness H3 of the lids 10 and 21 may be made larger than the depth H1 of the groove 8 so that the lids 10 and 21 project upward from the groove 8. Further, the thickness H2 of the support material 9 and the depth H1 of the groove 8 may be made the same, and the lids 10 and 21 may be placed on the support material 9 and the end surface 6b. In this case, a protrusion for positioning is provided on the end surface 6b so that the lids 10 and 21 do not shift with respect to the groove 8, or the lids 10 and 21 and the main body 6 are partially separated before the welding process. Welding is preferred.

また、サポート材9の厚さH2と蓋10,21の厚さH3との和が、溝8の深さH1よりも小さくなるように設定しても良い。この場合、蓋10,21よりも上方の溝8を埋めるように肉盛溶接を施し、肉盛溶接による溶着金属7の上面が、本体部6の端面6bと同一平面になるように、溶着金属7を切削加工または研削加工しても良い。これにより、溶着金属7を切削または研削する部分を少なくできるので、溶着金属7の加工時間を短縮できる。 Further, the sum of the thickness H2 of the support material 9 and the thickness H3 of the lids 10 and 21 may be set to be smaller than the depth H1 of the groove 8. In this case, overlay welding is performed so as to fill the groove 8 above the lids 10 and 21, and the weld metal is formed so that the upper surface of the weld metal 7 by overlay welding is flush with the end surface 6b of the main body 6. 7 may be machined or ground. As a result, the number of portions for cutting or grinding the weld metal 7 can be reduced, so that the processing time of the weld metal 7 can be shortened.

上記各実施の形態では、溶接工程後に第1冷却路形成工程を行う場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。溝詰工程で溝8に詰めるサポート材9が流動性を有しない第1状態であれば、第2冷却路形成工程の前のいずれのタイミングで第1冷却路形成工程を行っても良い。例えば、第1冷却路4を形成した後、溝8を形成する場合には、第1冷却路4と溝8とが連通するときを第1冷却路形成工程とする。 In each of the above embodiments, the case where the first cooling path forming step is performed after the welding step has been described, but the present invention is not necessarily limited to this. If the support material 9 to be packed in the groove 8 in the grooving step is in the first state having no fluidity, the first cooling path forming step may be performed at any timing before the second cooling path forming step. For example, when the groove 8 is formed after the first cooling passage 4 is formed, the time when the first cooling passage 4 and the groove 8 communicate with each other is referred to as the first cooling passage forming step.

上記各実施の形態では、移行工程(熱処理工程)前に第1冷却路形成工程を行う場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。移行工程後に第1冷却路形成工程を行っても良い。これにより、移行工程時に第2状態となったサポート材9が、第1冷却路4から熱処理炉内などに落ちることを防止できる。 In each of the above embodiments, the case where the first cooling path forming step is performed before the transition step (heat treatment step) has been described, but the present invention is not necessarily limited to this. The first cooling path forming step may be performed after the transition step. As a result, it is possible to prevent the support material 9 in the second state during the transition process from falling from the first cooling passage 4 into the heat treatment furnace or the like.

また、移行工程後に第1冷却路形成工程を行うとき、熱分解性バインダで粒子を固めたサポート材9を用いる場合には、移行工程時に熱分解性バインダの分解により発生するガスを第1冷却路4から逃がせない。そこで、溶接工程で溝8の開口を一部塞がずにおき、その開口の一部から熱分解性バインダの分解により発生するガスを外部へ排出する。そして、移行工程後に溝8の開口を全て塞ぐ。 Further, when the first cooling path forming step is performed after the transition step, when the support material 9 in which the particles are hardened by the pyrolysis binder is used, the gas generated by the decomposition of the pyrolysis binder during the transition step is first cooled. I can't escape from Road 4. Therefore, the opening of the groove 8 is not partially closed in the welding process, and the gas generated by the decomposition of the thermally decomposable binder is discharged to the outside from a part of the opening. Then, after the transition step, all the openings of the groove 8 are closed.

溝8を完全に塞ぐときには、サポート材9が排出されているので、溶接時の熱で溶融した蓋10,21や溶着金属7が第2冷却路5に侵入する。そこで、2本の第1冷却路4が接続する部分よりも外側に溝8(第2冷却路5)の両端を配置し、溝8の開口を後から塞ぐ部分を、その第1冷却路4が接続する部分よりも外側に設定する。これにより、第1冷却路4が接続する部分よりも外側の第2冷却路5では冷媒の流れが殆どないので、冷媒が主に流れる部分の第2冷却路5の断面積は確保できる。 When the groove 8 is completely closed, the support material 9 is discharged, so that the lids 10 and 21 melted by the heat during welding and the weld metal 7 invade the second cooling passage 5. Therefore, both ends of the groove 8 (second cooling passage 5) are arranged outside the portion where the two first cooling passages 4 are connected, and the portion that later closes the opening of the groove 8 is the first cooling passage 4. Set outside the part where is connected. As a result, since there is almost no flow of the refrigerant in the second cooling passage 5 outside the portion to which the first cooling passage 4 is connected, the cross-sectional area of the second cooling passage 5 in the portion where the refrigerant mainly flows can be secured.

また、移行工程(熱処理工程)後に第1冷却路形成工程を行う場合には、高硬度化した本体部6を切削加工する必要がある。そこで、移行工程前に、溝8の手前まで第1冷却路4を切削加工しておき、移行工程後に第1冷却路4を溝8に繋げ、第1冷却路4を完全に形成しても良い。これにより、高硬度化した本体部6を切削加工する範囲を少なくできるので、第1冷却路4の形成を容易にできる。 Further, when the first cooling path forming step is performed after the transition step (heat treatment step), it is necessary to cut the main body portion 6 having a high hardness. Therefore, even if the first cooling passage 4 is cut to the front of the groove 8 before the transition step, the first cooling passage 4 is connected to the groove 8 after the transition step, and the first cooling passage 4 is completely formed. good. As a result, the range in which the hardened main body 6 is cut can be reduced, so that the first cooling path 4 can be easily formed.

1,20 冷却構造体
4 第1冷却路
5 第2冷却路
6 本体部
6b 端面
7 溶着金属
8 溝
8a 溝底
8b 側壁面
9 サポート材
10,21 蓋
10a 幅方向端面
W1 溝幅
W3,W4 幅
1,20 Cooling structure 4 1st cooling path 5 2nd cooling path 6 Main body 6b End face 7 Welded metal 8 Groove 8a Groove bottom 8b Side wall surface 9 Support material 10,21 Lid 10a Width direction end face W1 Groove width W3, W4 Width

Claims (4)

互いに連通する第1冷却路および第2冷却路を有し、金属製の本体部に溶着金属が肉盛溶接される冷却構造体を製造する冷却構造体の製造方法であって、
前記本体部の端面に開口する溝に、溝底から所定の高さまでサポート材を詰める溝詰工程と、
前記溝詰工程により詰められた前記サポート材に蓋を載せる載置工程と、
前記載置工程により載せられた前記蓋と前記本体部とに前記溶着金属を溶着させる肉盛溶接を施して前記溝の開口を塞ぐ溶接工程と、
前記溝に連通するように前記第1冷却路を形成する第1冷却路形成工程と、
前記溶接工程後、前記第1冷却路形成工程により形成された前記第1冷却路から前記溝内の前記サポート材を外部へ排出し、前記サポート材が排出された部分を前記第2冷却路とする第2冷却路形成工程とを備えることを特徴とする冷却構造体の製造方法。
A method for manufacturing a cooling structure, which has a first cooling passage and a second cooling passage communicating with each other, and manufactures a cooling structure in which a weld metal is overlaid welded to a metal main body.
A grooving process in which a support material is filled from the bottom of the groove to a predetermined height in a groove opened on the end surface of the main body.
A mounting step of placing a lid on the support material packed by the grooving step, and a mounting step.
A welding step of performing overlay welding to weld the weld metal to the lid and the main body portion placed by the above-described setting step to close the opening of the groove.
A first cooling path forming step of forming the first cooling path so as to communicate with the groove, and
After the welding step, the support material in the groove is discharged to the outside from the first cooling path formed by the first cooling path forming step, and the portion where the support material is discharged is referred to as the second cooling path. A method for manufacturing a cooling structure, which comprises a second cooling path forming step.
前記蓋の幅は、前記サポート材が詰められる部位の前記溝の溝幅と略同一に設定されることを特徴とする請求項1記載の冷却構造体の製造方法。 The method for manufacturing a cooling structure according to claim 1, wherein the width of the lid is set to be substantially the same as the groove width of the groove at the portion where the support material is packed. 前記サポート材は、流動性を有しない第1状態から、流動性を有する第2状態へ移行可能な部材であり、
前記溝詰工程では、前記第1状態の前記サポート材を前記溝に詰め、
前記溶接工程後に、前記サポート材を前記第1状態から前記第2状態へと移行する移行工程を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の冷却構造体の製造方法。
The support material is a member capable of shifting from a first state having no fluidity to a second state having fluidity.
In the grooving step, the support material in the first state is packed in the groove.
The method for manufacturing a cooling structure according to claim 1 or 2, wherein after the welding step, a transition step of shifting the support material from the first state to the second state is performed.
前記本体部および前記溶着金属は鋼製であり、
前記サポート材は、熱分解性バインダで粒子を固めて前記第1状態に形成され、
前記移行工程は、前記熱分解性バインダの分解温度よりも高い温度に加熱して前記サポート材を前記第2状態へ移行させつつ、前記本体部および前記溶着金属を改質することを特徴とする請求項3記載の冷却構造体の製造方法。
The main body and the weld metal are made of steel.
The support material is formed in the first state by solidifying the particles with a pyrolytic binder.
The transition step is characterized in that the main body and the weld metal are modified while the support material is transferred to the second state by heating to a temperature higher than the decomposition temperature of the thermally decomposable binder. The method for manufacturing a cooling structure according to claim 3.
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