JP2000042717A - 温調用パイプ内蔵金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金型の所望部位に金属パイプを鋳ぐるんだ温
調用パイプ内蔵金型を提供すること。 【解決手段】 本発明の温調用パイプ内蔵金型は、金属
パイプと、該金属パイプに対する断面積比１．０〜４５
の鋳ぐるみ部材で鋳ぐるんだ一次鋳ぐるみ部材と、該一
次鋳ぐるみ部材を更に二次鋳ぐるみ部材で鋳ぐるんで一
体としたことを特徴とする。また、金属パイプが、ステ
ンレス鋼、軟鋼、銅あるいはアルミニウム合金である。
また、一次鋳ぐるみ部材および二次鋳ぐるみ部材が共に
鋳鉄の球状黒鉛鋳鉄であるか、または鋳鋼である。ま
た、一次鋳ぐるみ部材が、リブを有する。金型内の所望
の部位に金属パイプを配設できるので、金型の温度制御
が短時間にかつ正確に行え、成形品の品質の向上・安定
化、生産性向上に寄与すると共に、長寿命の金型を得る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック成形
やアルミニウムダイカスト鋳造などで用いられる成形用
金型に関し、より詳しくは、成形用金型の温度を制御す
るための加熱または冷却媒体通路孔を構成する金属パイ
プを鋳鉄で鋳ぐるんで一次鋳ぐるみ部材となし、その後
該一次鋳ぐるみ部材の外周全体をさらに同材質の鋳鉄で
鋳ぐるんで一体の二次鋳ぐるみ部材とした温調用パイプ
内蔵金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種成形用金型は、成形品の品
質の向上・安定化、生産性向上さらには金型の長寿命化
等を図るため、成形材料の成形条件に合わせて金型の温
度を制御するための加熱・冷却媒体の通路を金型内部に
設けた金型が使用されている。この加熱・冷却媒体の通
路は、ガンドリル加工によって金型に貫通孔や盲穴を設
け、これらの貫通孔や盲穴を適宜組合せ、連結して形成
されている。あるいは、この加熱・冷却媒体の通路は、
金属パイプを金属溶湯で鋳ぐるんで一体的な金型とする
ことにより形成されている。金属パイプを鋳ぐるんで金
型とする場合、金属パイプの材質と金属溶湯の種類との
組合せの選定が不適切な場合には、金属溶湯の注入温度
によって金属パイプが変形して不具合を生じたり、極端
な場合には金属パイプが溶損する場合がある。このため
に、通常金属パイプを金属溶湯で鋳ぐるむときには、金
属パイプの変形や溶損を防止するために、金属パイプ内
に予め砂を充填しておいたり、あるいは空気や水を通し
て冷却を行ったり、または金属パイプの表面に耐火物を
塗布しておく等の手段がなされている。

【０００３】ところで、優れた成形用金型を得ようと種
々の提案がなされている。例えば、特開昭６２−２２７
５６７号公報には、冷却パイプをＣＶ鋳鉄で鋳ぐるんで
成形部を形成し、該成形部の周りを普通鋳鉄で鋳ぐるん
で、該成形部と一体的に枠体を形成した合成樹脂成形用
金型を開示している。すなわち、前記特開昭６２−２２
７５６７号公報に開示の合成樹脂成形用金型３１は、図
６（縦断面図）に示すように、合成樹脂成形用の成形部
３２と、これの周り（成形部３２の外周部３７と底部３
８）を補強するバックアップ用枠体３３と、内装された
冷却パイプ３４とを備え、成形部３２はその肉厚を２０
ｍｍ〜２００ｍｍの範囲とし、組織をＣＶ黒鉛形状と
し、黒鉛粒径を８０％以上が０．２ｍｍ以下のＣＶ鋳鉄
で鋳造し、成形部３２及び冷却パイプ３４を普通鋳鉄等
で鋳ぐるんで成形部３２、冷却パイプ３４と一体的に枠
体３３を鋳造により形成して、全体として合成樹脂成形
用金型としたものである。

【０００４】図６に基づいて詳述すると、凹溝３９は予
め成形部３２の鋳造時に鋳造しておき、鋳造後凹溝３９
に機械加工を施し、凹溝３９に別体で成形した冷却パイ
プ３４を凹溝３９の底に接する如く嵌合セットする。そ
して、このように冷却パイプ３４をセットし、仮付した
成形部３２を鋳造用鋳型にセットし、枠部３３を鋳造す
る。これにより、成形部３２と一体に冷却パイプ３４を
鋳ぐるみ且つ凹溝３９に溶湯が侵入して成形部３２の底
部３８と冷却パイプ３４を機械的に結合して成形用金型
を得るものである。なお、ＣＶ鋳鉄よりなる成形面３５
は、成形部３２の肉厚を２０ｍｍ〜２００ｍｍとして鋳
造するので、凝固速度が速く、冷却性に優れ、ピンホー
ル等がなく組織が微細であるので、機械加工後で優れた
鏡面性が得られ、しわ等のない成形品が成形できるとし
ている。

【０００５】また、特開平７−２３６９６３号公報に
は、加熱・冷却孔を有する成形用金型の製造方法および
成形用金型を開示している。すなわち、前記特開平７−
２３６９６３号公報に開示された技術は、金型製造プロ
セスの一例を説明する図７に示すように、予め所定形状
に加工した温調用金属パイプ４２を成形用金型４１と類
似した鋳型４３の所定位置に組込んだ後、成形用金型４
１の母材となるアルミニウム合金溶湯４４を流込んで、
金属パイプ４２を鋳ぐるみ、充填・固化させる。その
後、鋳型４３より成形用金型４１を取出し、図８に示す
高温・高圧の条件下で圧縮成形が可能な装置４５（例え
ばＡｒ、Ｎ₂などの不活性ガスを用いて、熱間静水圧で
圧縮する装置が好ましい。）に入れ、成形用金型４１を
圧縮成形する。なお、温調用金属パイプ４２の材質につ
いては、成形用金型４１の材質をアルミニウム系合金と
すれば鉄系合金の金属パイプであれば、溶損することな
く鋳ぐるみが可能であることを確認していると述べてい
る。図７の鋳型４３は砂型４６の例である。

【０００６】実施例での圧縮成形に用いた操作条件は、
加熱温度５００℃、加圧圧力１０００ｋｇｆ／ｃｍ²で
あり、加圧媒体として不活性ガスＡｒを用いている。こ
のように、高温・高圧による圧縮成形を行うことによ
り、例えば図７で得られた成形用金型４１の内部にＨ₂
ガスに起因するピンホール欠陥などが生じても、高温・
高圧の圧縮成形力とこれに伴う固相拡散反応により完全
除去することが可能となるとしている。また、固相拡散
反応により成形用金型４１と温調用金属パイプ４２との
密着性を高めて一体化でき、高品質な成形体が得られる
としている。また、成形用金型４１の母材材質に熱容量
の小さいアルミニウム系合金を用いたことにより、金型
の温調時間が短縮されるから生産性が大幅に増大すると
している。なお、図８において、４７は加圧装置４５内
を真空減圧する際に用いるバルブ、４８は不活性ガスを
供給する際に用いるバルブ、４９は成形用金型４１を所
定温度に加熱するためのヒータ、および５０は金型キャ
ビティ面（金型の成形面）である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述したドリル加工で
金型に貫通孔や盲穴を形成する場合には、直線の孔また
は穴しか形成できないため、これらの貫通孔や盲穴を組
合わせても、金型内の所望の部位に加熱・冷却媒体の通
路を形成することが難しく、あわせて機械加工工数の増
大を招くという課題があった。さらに、金型内の所望の
部位まで加熱・冷却媒体の通路を形成できない場合に
は、成形作業時に金型内に局部的な温度上昇が生じやす
く、金型が不均一な膨脹・収縮を受けて金型の寿命が短
くなるという課題も生じていた。

【０００８】また、金属パイプの変形防止のために、予
め金属パイプ中に砂を充填しておいて鋳ぐるみの金属溶
湯を鋳造する場合には、良く乾燥した砂を充填したとし
ても、砂中の結晶水が金属溶湯により加熱されて分解
し、水蒸気を発生する。このために、もし金属パイプが
金属溶湯により溶損した場合には、水蒸気爆発を誘発す
る虞れがある。また、金属パイプの溶損を防止するため
に、金属パイプの表面に耐火物を予め塗布しておいて鋳
ぐるみを行う場合、鋳ぐるみを行えないというわけでは
ないが、金属パイプの外面と金属溶湯との界面では密着
不良や鋳造欠陥が発生しやすく、不良率が高いという課
題がある。

【０００９】また、前記特開昭６２−２２７５６７号公
報に開示された技術では、冷却パイプをＣＶ鋳鉄で鋳ぐ
るんで成形部を形成し、その後該成形部の成形面以外の
部位を普通鋳鉄で鋳ぐるんで合成樹脂成形用金型を製造
することから、ＣＶ鋳鉄と普通鋳鉄は共に鋳鉄ではある
が、化学組成が異なるため均一な組織の溶着部が得られ
難い虞れがある。また、前記特開平７−２３６９６３号
公報に開示された技術では、熱間静水圧で圧縮成形する
特殊な装置を必要とすることから、その設備費用が高価
となり、また圧縮成形に伴う製造工数が増加するという
課題がある。

【００１０】本発明の目的は、金属パイプを鋳鉄で鋳ぐ
るんで一次鋳ぐるみ部材を形成し、次いで該一次鋳ぐる
み部材の外周部全体をさらに同材質の鋳鉄で鋳ぐるんで
一体の二次鋳ぐるみ部材とした温調用パイプを内蔵した
金型を提供することにある。なお、鋳ぐるみ部材として
用いる鋳鉄にかえて、鋳鋼を適用することもできる。金
属パイプを鋳ぐるんだ鋳ぐるみ部材が、該一次鋳ぐるみ
部材の外周部全体を鋳ぐるむための金属溶湯鋳込み時の
金属パイプの変形防止と共に溶損防止の役割をはたす。
なお、成形品を成形するためのキャビティを構成する金
型の成形面は、二次鋳ぐるみ部材の鋳鉄または鋳鋼によ
り構成される。

【００１１】本発明の温調用パイプ内蔵金型では、鋳
鉄または鋳鋼の溶湯鋳込み時の金属パイプの変形や溶損
を防止できるので、不良が大幅に低減できる。肉厚の
厚い金型の鋳造品の製造にも適する。直管や曲管など
のあらゆる形状の金属パイプを鋳ぐるむことができるの
で、これらの金属パイプを内蔵した金型を製作できる。
一次鋳ぐるみ部材により、金属パイプの変形防止と共
に溶損防止が可能であるので、前述したような砂を予め
金属パイプ内に充填しておく等の必要がなく、水蒸気爆
発の危険を排除できる。金型内の所望の部位に金属パ
イプを配設できるので、金型の温度制御が短時間にかつ
正確に行え、成形品の品質の向上・安定化、生産性向上
に寄与すると共に、長寿命の金型を提供できる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、金属パイプ
鋳ぐるみ時に、金属パイプの変形や溶損を防止し、さら
には前述したような水蒸気爆発を排除でき、またたとえ
肉厚が厚い金型であっても所望の部位に金属パイプを内
蔵配設できないかと鋭意研究した。その結果、金属パイ
プの変形や溶損を防止するために、まず最初に金属パイ
プを鋳鉄で鋳ぐるんだ一次鋳ぐるみ部材を形成し、次い
で該一次鋳ぐるみ部材の外周全体をさらに一次鋳ぐるみ
部材と同材質の鋳鉄で鋳ぐるんで二次鋳ぐるみ部材の金
型とすることにより、前述したような金型の製造上の課
題や金型の性能、寿命の課題を解決することができる温
調用金属パイプ内蔵金型を得ることができるとの知見を
得て本発明を想到した。

【００１３】すなわち、本発明の温調用パイプ内蔵金型
は、金属パイプと、該金属パイプに対する断面積比１．
０〜４５の鋳ぐるみ部材で鋳ぐるんだ一次鋳ぐるみ部材
と、該一次鋳ぐるみ部材を更に二次鋳ぐるみ部材で鋳ぐ
るんで一体としたことを特徴とする。また、金属パイプ
が、ステンレス鋼、軟鋼、銅あるいはアルミニウム合金
であることを特徴とする。また、一次鋳ぐるみ部材およ
び二次鋳ぐるみ部材が共に、鋳鉄または鋳鋼であること
を特徴とする。また、一次鋳ぐるみ部材が、リブを有す
ることを特徴とする。

【００１４】本発明の温調用パイプ内蔵金型は、ステン
レス鋼製パイプと、該ステンレス鋼製パイプに対する断
面積比１．０〜４５の鋳ぐるみ部材で鋳ぐるんだ球状黒
鉛鋳鉄からなる一次鋳ぐるみ部材と、該一次鋳ぐるみ部
材を更に球状黒鉛鋳鉄からなる二次鋳ぐるみ部材で鋳ぐ
るんで一体としたことを特徴とする。なお、鋳ぐるみ部
材として用いる鋳鉄にかえて、鋳鋼を適用することもで
きる。そして、一次鋳ぐるみ部材が、リブを有すること
を特徴とする。

【００１５】以下、本発明の温調用パイプ内蔵金型にお
ける一次鋳ぐるみ部材での断面積比１．０〜４５につい
て説明する。金属パイプに対する一次鋳ぐるみ部材の断
面積比が１．０未満の場合は、一次鋳ぐるみ部材を構成
する金属溶湯が少なくなり、金属パイプ鋳ぐるみ時の溶
着が不十分となる虞れがあるので、断面積比の下限を
１．０とする。一方、金属パイプに対する一次鋳ぐるみ
部材の断面積比が４５を越えると金属パイプ鋳ぐるみ時
の溶着は完全となり、二次鋳ぐるみ時の金属パイプの変
形防止や耐溶損性は十分すぎるほどに確保できるが、必
要以上の金属溶湯量となるので、断面積比の上限を４５
とする。

【００１６】本発明は前述のとおり、金属パイプが一次
鋳ぐるみ部材により鋳ぐるまれているので、この一次鋳
ぐるみ部材の外周部を二次鋳ぐるみ部材の溶湯を鋳込ん
で鋳ぐるむときに、金属パイプの変形がなく、また金属
パイプの溶損の虞れもない。このために、従来のように
金属パイプ内への砂の充填や金属パイプ内を冷却空気を
通す等の金属パイプの変形防止や溶損対策を施す必要が
ない。また、リブを有する一次鋳ぐるみ部材の形状とす
る場合には、位置決めが容易、長手方向の変形（そり）
を防止でき、また二次鋳ぐるみ部材との溶着性を良くす
ることができる。金型としての二次鋳ぐるみ部材の製造
時に、金属パイプを内蔵した一次鋳ぐるみ部材を鋳型の
所定位置に配設しておくことで、金型内の所望部位への
金属パイプの配設ができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を詳細に
説明する。 （実施の形態）図１は、直管の金属パイプ３を鋳ぐるん
だ一次鋳ぐるみ部材１である。図１（ａ）は斜視図、図
１（ｂ）は図１（ａ）に示す一次鋳ぐるみ部材１の横断
面図である。また、図２は、曲管の金属パイプ３を鋳ぐ
るんだ一次鋳ぐるみ部材２である。図２（ｃ）は斜視
図、図２（ｄ）は図２（ｃ）に示す一次鋳ぐるみ部材２
の横断面図である。また、図３は、一次鋳ぐるみ部材２
を更に二次鋳ぐるみ用の金属溶湯で鋳ぐるんで二次鋳ぐ
るみ部材１０としての金型を製造する鋳型（乾燥砂型）
６の断面図である。本発明で適用する鋳型は、図３に示
す鋳型（乾燥砂型）６に限定されるものではなく、ＣＯ
₂プロセス鋳型や金属製鋳型（金型）を適用することが
できる。

【００１８】まず最初に、図１に示す直管の金属パイプ
３を鋳ぐるんだ一次鋳ぐるみ部材１の製造は、一次鋳ぐ
るみ部材１の断面を示す図１（ｂ）に示す断面とほほ同
じ断面に形成した鋳型キャビティ内の所定位置に金属パ
イプ３をセットし、鋳ぐるみ部材４を構成する金属溶湯
造を鋳造して、直管の金属パイプ３を鋳ぐるんで一体化
する。なお、鋳型は図３と同様なものを用いてよい。一
次鋳ぐるみ部材１を製造する場合、金属パイプ３の外径
で形成される断面積（中空部の面積も含む）に対する鋳
ぐるみ部材４の断面積比を１．０〜４５に設定すること
で、金属パイプ３の外表面と鋳ぐるみ部材４とが溶着し
た一次鋳ぐるみ部材１を得ることができる。金属溶湯を
鋳造すると、キャビティ内にセットした金属パイプ３
は、金属溶湯の熱により長手方向に伸びるので、金属パ
イプ３の一方の側は鋳型内に埋設して固定するが、他方
の側は鋳型に固定せず、熱膨脹のための逃げを与えてお
くことが肝要である。また、一次鋳ぐるみ部材１を構成
する鋳型キャビティの断面形状としては、図１（ｂ）に
示すリブ５がない断面として行ってよい。またさらに図
１（ｂ）に示すように、肉厚が薄い突出したリブ５を形
成することで、一次鋳ぐるみ部材１のキャビティ内での
位置決めが容易となり、また後述する二次鋳ぐるみ部材
との溶着を高める効果を奏する。

【００１９】適用する金属パイプは、ステンレス鋼、軟
鋼、銅、あるいはアルミニウム合金製のパイプである。
これらの金属パイプは市販品が入手できるので簡便であ
る。金属パイプの材質が、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０
４）や軟鋼の場合には、鋳鉄の金属溶湯、より詳しくは
球状黒鉛鋳鉄溶湯、との溶着効果を高めるために金属パ
イプの表面にショットブラストを予め施して粗面にした
後、予熱することが好ましい。金属パイプの材質がステ
ンレス鋼（ＳＵＳ３０４）や軟鋼で、金属溶湯が鋳鉄、
より詳しくは球状黒鉛鋳鉄、である場合には、うまく溶
着できることは確認している。

【００２０】また、金属パイプの材質が、銅やアルミニ
ウム合金の場合には、鋳造する金属溶湯が鋳鉄、より詳
しくは球状黒鉛鋳鉄、の熱により溶損（金属パイプの肉
厚が溶けてしまうこと。）するので、予めパイプの表面
に耐火物を塗布しておいたり、鋳造時にパイプ内に冷却
空気を通すなどの溶損防止策が必要である。耐火物を塗
布した場合には、溶着部に耐火物が残存することがしば
しば生じるので、不良率が高いという解決すべき課題が
残っている。なお、金属パイプの断面形状は円形状のも
のを示しているが、円形状のものに限定するものではな
く、例えば四角形状のものでも本発明の技術は何等変わ
るものではない。

【００２１】なお、一次鋳ぐるみ部材および二次鋳ぐる
み部材を構成する球状黒鉛鋳鉄材は、良好な溶着と共に
均一組織の溶着部を確保するために、同じレベルの球状
黒鉛鋳鉄溶湯、例えば、共にＦＣＤ５００球状黒鉛鋳鉄
溶湯、を適用することが好ましい。本発明で適用する球
状黒鉛鋳鉄材は、（ＪＩＳ）ＦＣＤ３５０、ＦＣＤ４０
０、ＦＣＤ４５０、ＦＣＤ５００、ＦＣＤ６００、ＦＣ
Ｄ７００、ＦＣＤ８００球状黒鉛鋳鉄材である。また、
これらの球状黒鉛鋳鉄材にかえて鋳鋼を適用してもよ
い。

【００２２】図２に示す曲管の金属パイプ３を鋳ぐるん
だ一次鋳ぐるみ部材２を製造する場合も、前述の直管の
金属パイプ３を鋳ぐるんだ一次鋳ぐるみ部材１の製造と
同様に製造する。

【００２３】次に、二次鋳ぐるみ部材１０の製造は、図
３に示すキャビティ７の所定位置に曲管の金属パイプ３
を鋳ぐるんだ一次鋳ぐるみ部材２をセットし、二次鋳ぐ
るみ部材１０を構成する金属溶湯、より詳しくは、一次
鋳ぐるみ部材１を構成する鋳ぐるみ部材４と同材質の球
状黒鉛鋳鉄溶湯、を漏斗８に鋳造し、湯道９を経由して
キャビティ７に鋳込み、一次鋳ぐるみ部材２を鋳ぐるん
で一体とした二次鋳ぐるみ部材１０とした金型（成形に
供する最終製品としての金型は、二次鋳ぐるみ部材１０
の必要部位を加工される。）を得る。

【００２４】図４は、図５に示す曲管の金属パイプ３を
鋳ぐるみにより内蔵した金型１２（片側の金型）の斜視
図である。図４に示す金型１２は、機械加工（通常、二
次鋳ぐるみ部材１０の表面には加工代約１０ｍｍを設け
ておく。）後の最終製品としての温調用パイプ内蔵金型
の例示である。３は鋳ぐるまれた金属パイプの端部、４
は鋳ぐるみ部材、１１は金型の成形面である。図５は、
曲管の金属パイプ３を鋳ぐるんで金型１２内に配設した
状態を示す図４の断面図である。図５に示すように、金
型１２の成形面１１の曲面部１３とほとんど同じ曲率を
有する一次鋳ぐるみ部材２の外方曲部１４を、金型１２
の成形面１１の曲面部１３に沿って配設できるので、曲
面部１３と外方曲部１４との間に形成される肉厚部１５
は均一の厚さ、例えば６０ｍｍ、の鋳ぐるみ部材で構成
できるので、金型１２の温度制御が短時間にかつ正確に
できる。このように肉厚部１５を鋳造ぐるみにより形成
できるので機械加工工数の低減もできる。なお、図５に
おいて、Ｄは金型１２の肉厚である。最終製品としての
金型１２の寸法を例示すれば、肉厚が３０５ｍｍ（図５
のＤの寸法）と厚い肉厚で、横幅が２７０ｍｍ（図４の
鋳ぐるみ部材４側の寸法）および奥行きが２７０ｍｍ
（図４の金属パイプ側の寸法）である。

【００２５】本発明の温調用パイプ内蔵金型製造の実施
例について以下説明する。 （実施例１） 曲管のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製
パイプをＦＣＤ５００球状黒鉛鋳鉄溶湯により鋳ぐるみ
により内蔵した一次鋳ぐるみ部材を製造し、次いで該一
次鋳ぐるみ部材を更にＦＣＤ５００球状黒鉛鋳鉄溶湯に
より鋳ぐるんで一体の二次鋳ぐるみ部材とする金型の製
造について説明する。まず、直径表示で肉厚８ｍｍで、
曲管の（ＪＩＳ）ＳＵＳ３０４ステンレス鋼製パイプ
（外径１７．３ｍｍ×内径９．３ｍｍ×長さ約６００ｍ
ｍ）の表面にショットブラストを施して清浄な粗面とし
た後、金属製鋳型（図示しないが、鋳型図の断面図は図
３の砂型６の部位が金属で構成された金属製鋳型であ
る。）の下型内のキャビティの所定部位にセットし、よ
りよい溶着を確保するために、ステンレス鋼製パイプの
外表面をバーナで赤熱状態に加熱し、ただちに上型を被
せ、別途予め溶製しておいたＦＣＤ５００球状黒鉛鋳鉄
溶湯を鋳造（鋳込温度１４００℃）して、一次鋳ぐるみ
部材（図２に示すリブ５有りの形状）を製造した。な
お、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼製パイプの断面積（中空
部分も計算に含める。）２３４．９ｍｍ²に対する一次
鋳ぐるみ部材を構成するＦＣＤ５００球状黒鉛鋳鉄材の
断面積（図２（ｄ）参照）の比が１．０となるように凝
固時の縮み代を考慮してキャビティを形成しておいて、
該一次鋳ぐるみ部材を得た。

【００２６】該一次鋳ぐるみ部材が凝固、冷却してから
鋳型から取り出し、ショットブラストにより該一次鋳ぐ
るみ部材の表面を清浄にし、図３に示すのと同じ要領
で、金属製鋳型のキャビティ内の所定部位に該一次鋳ぐ
るみ部材をセットし、ＦＣＤ５００球状黒鉛鋳鉄溶湯を
鋳造（鋳込温度１３２０℃）して、二次鋳ぐるみ部材を
製造した。該二次鋳ぐるみ部材の凝固、冷却後に鋳型か
ら取り出し、該二次鋳ぐるみ部材を切断して、カラーチ
ェックにより溶着状態を確認した結果、ＳＵＳ３０４ス
テンレス鋼製パイプとＦＣＤ５００球状黒鉛鋳鉄材との
溶着は良好であり、溶着部には鋳造欠陥も発生していな
かった。また、一次鋳ぐるみ部材を構成するＦＣＤ５０
０球状黒鉛鋳鉄材と、該一次鋳ぐるみ部材の全体を鋳ぐ
るむために適用したＦＣＤ５００球状黒鉛鋳鉄材との溶
着は良好であり、溶着部には鋳造欠陥も発生していなか
った。また、切断した溶着部を、別途、金属顕微鏡によ
る確認においても、溶着部に異常は発見できなかった。

【００２７】（実施例２） 実施例１で用いたのと同じ
ＳＵＳ３０４ステンレス鋼製パイプの断面積（中空部分
も計算に含める。）に対する一次鋳ぐるみ部材を構成す
るＦＣＤ５００球状黒鉛鋳鉄材の断面積の比が４５とな
るようにキャビティを形成しておいて、一次鋳ぐるみ部
材を得た以外は、実施例１と同様の条件で二次鋳ぐるみ
部材を製造した。その結果も実施例１と同様に良好な溶
着部が得られ、鋳造欠陥もなかった。

【００２８】（実施例３） 図２に示すリブ５なしの断
面を有する一次鋳ぐるみ部材とした以外は、実施例１と
同じ条件で二次鋳ぐるみ部材を製造した。その結果も実
施例１と同様に良好な溶着が得られ、鋳造欠陥もなかっ
た。なお、実施例３でも実施例１と同じく、曲管のＳＵ
Ｓ３０４ステンレス鋼製パイプ（外径１７．３ｍｍ）を
適用し、得られた一次鋳ぐるみ部材の円形断面の直径は
約２４．５ｍｍであった。よって、一次鋳ぐるみ部材に
おいて、約３．６ｍｍ（片肉厚さ表示）厚さのＦＣＤ５
００球状黒鉛鋳鉄材によりＳＵＳ３０４ステンレス鋼製
パイプが鋳ぐるまれていた。さらに、別途同様にして、
ＳＵＳ３０４ステンレス鋼製パイプ（外径２１．７ｍ
ｍ）のものを適用して製造した一次鋳ぐるみ部材におい
ては、その円形断面の直径は約３０．７ｍｍで、約４．
５ｍｍ（片肉厚さ表示）厚さのＦＣＤ５００球状黒鉛鋳
鉄材によりＳＵＳ３０４ステンレス鋼製パイプが鋳ぐる
まれていた。

【００２９】（実施例４） 図２に示すリブ５なしの断
面を有する一次鋳ぐるみ部材とした以外は、実施例２と
同じ条件で二次鋳ぐるみ部材を製造した。その結果も実
施例１と同様に良好な溶着部が得られ、鋳造欠陥もなか
った。なお、実施例４でも実施例１と同じく、曲管のＳ
ＵＳ３０４ステンレス鋼製パイプ（外径１７．３ｍｍ）
を適用し、得られた一次鋳ぐるみ部材の円形断面の直径
は約１１７ｍｍであった。よって、一次鋳ぐるみ部材に
おいて、約５０ｍｍ（片肉厚さ表示）厚さのＦＣＤ５０
０球状黒鉛鋳鉄材によりＳＵＳ３０４ステンレス鋼製パ
イプが鋳ぐるまれていた。さらに、別途同様に断面積比
を４５として、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼製パイプ（外
径２１．７ｍｍ）のものを適用して製造した一次鋳ぐる
み部材においては、その円形断面の直径は約１４７．２
ｍｍで、約６２ｍｍ（片肉厚さ表示）厚さのＦＣＤ５０
０球状黒鉛鋳鉄材によりＳＵＳ３０４ステンレス鋼製パ
イプが鋳ぐるまれていた。

【００３０】（実施例５〜８） 直管で、寸法は実施例
１で用いたのと同じＳＵＳ３０４ステンレス鋼製パイプ
を用い、実施例１〜４の製造条件で二次鋳ぐるみ部材を
製造した。その結果も同様に良好な溶着部が得られ、鋳
造欠陥もなかった。実施例１〜８については、ＦＣＤ５
００球状黒鉛鋳鉄溶湯を適用した場合について説明した
が、鋳鋼溶湯を適用する場合も同様の製造要領によっ
て、一次鋳ぐるみ部材、続いて二次鋳ぐるみ部材を製造
してよい。また、適用する金属パイプについては、ＳＵ
Ｓ３０４ステンレス鋼製パイプの場合について述べた
が、他の金属パイプ、特に銅製パイプやアルミニウム合
金製パイプを適用する場合には、製造条件に応じてパイ
プの溶損防止手段を適切かつ細心に実施する必要があ
る。

【００３１】（比較例１） ＳＵＳ３０４ステンレス鋼
製パイプの断面積に対する一次鋳ぐるみ部材を構成する
ＦＣＤ５００球状黒鉛鋳鉄材の断面積（図２（ｄ）参
照）の比を約０．４８となるように凝固時の縮み代を考
慮してキャビティを形成しておいて、該一次鋳ぐるみ部
材を製造した以外は、実施例１と同じ製造条件で二次鋳
ぐるみ部材を製造した。該二次鋳ぐるみ部材を切断し
て、カラーチェックにより溶着状態を確認した結果、Ｓ
ＵＳ３０４ステンレス鋼製パイプと一次鋳ぐるみ部材を
構成するＦＣＤ５００球状黒鉛鋳鉄材との溶着部に未溶
着部が３箇所発見された。

【００３２】（比較例２） ＳＵＳ３０４ステンレス鋼
製パイプの断面積に対する一次鋳ぐるみ部材を構成する
ＦＣＤ５００球状黒鉛鋳鉄材の断面積（図２（ｄ）参
照）の比を約４７となるように凝固時の縮み代を考慮し
てキャビティを形成しておいて、該一次鋳ぐるみ部材を
製造した以外は、実施例１と同じ製造条件で二次鋳ぐる
み部材を製造した。該二次鋳ぐるみ部材を切断して、カ
ラーチェックにより溶着状態を確認した結果、一次鋳ぐ
るみ部材全体を鋳ぐるんだＦＣＤ５００球状黒鉛鋳鉄材
同士は良好に溶着していた。また、ＳＵＳ３０４ステン
レス鋼製パイプと一次鋳ぐるみ部材を構成するＦＣＤ５
００球状黒鉛鋳鉄材との溶着部では、完全な溶着が得ら
れてはいたが、溶損までには至っていないけれども、Ｓ
ＵＳ３０４ステンレス鋼製パイプの外表面が過度に溶け
ている箇所、特に堰先の近傍位置、が見られた。このこ
とから、一次鋳ぐるみ部材を構成するＦＣＤ球状黒鉛鋳
鉄溶湯量の過多と考えられる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明のとおり、本発明の温調
用パイプ内蔵金型は、以下の（１）〜（６）の効果を奏
する。 （１） 鋳鉄溶湯鋳込み時の金属パイプの変形や溶損を
防止できるので、不良が大幅に低減できる。 （２）肉厚の厚い金型の鋳造品の製造にも適する。 （３）直管や曲管などのあらゆる形状の金属パイプを鋳
ぐるむことができるので、これらの金属パイプを内蔵し
た金型を製作できる。 （４）一次鋳ぐるみ部材により、金属パイプの変形防止
と共に溶損防止が可能であるので、砂を予め金属パイプ
内に充填して金属パイプの変形を防止する等の必要がな
く、水蒸気爆発の危険を排除できる。 （５）金型内の所望の部位に金属パイプを配設できるの
で、金型の温度制御が短時間にかつ正確に行え、成形品
の品質の向上・安定化、生産性向上に寄与する。 （６）金型の加熱・冷却が均等になされるので、金型が
長寿命となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係り、直管の金属パイプを鋳ぐるんだ
一次鋳ぐるみ部材を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は横
断面図である。

【図２】本発明に係り、曲管の金属パイプを鋳ぐるんだ
一次鋳ぐるみ部材を示し、（ｃ）は斜視図、（ｄ）は横
断面図である。

【図３】本発明に係り、一次鋳ぐるみ部材を更に金属溶
湯で鋳ぐるんで二次鋳ぐるみ部材の金型を製造する鋳型
の概略断面図である。

【図４】本発明に係り、曲管の金属パイプを鋳ぐるみに
より内蔵した金型（片側の金型）の斜視図である。

【図５】本発明に係り、曲管の金属パイプを鋳ぐるみに
より内蔵した図４に示す金型の断面図である。

【図６】従来例の合成樹脂成形用金型の縦断面図であ
る。

【図７】従来例の金型製造プロセスの一例を示す鋳型の
縦断面図である。

【図８】従来例の図７に示すプロセスにより得られた金
型を高温・高圧下で圧縮成形を行うプロセスを加圧装置
と共に示す縦断面図である。

【符号の説明】

１：直管の金属パイプを鋳ぐるんだ一次鋳ぐるみ部材、
２：曲管の金属パイプを鋳ぐるんだ一次鋳ぐるみ部材、
３：金属パイプ、４：一次鋳ぐるみ部材の外周全体を鋳
ぐるんだ鋳ぐるみ部材、５：リブ、６：砂型、７：キャ
ビティ、８：漏斗、９：湯道、１０：二次鋳ぐるみ部
材、１１：金型の成形面、１２：金型、１３：金型の成
形面の曲面部、１４：一次鋳ぐるみ部材の外方曲部、１
５：金型の成形面の曲面部と一次鋳ぐるみ部材の外方曲
部とで形成される肉厚、Ｄ：金型の肉厚、３１：成形用
金型、３２：金型の成形部、３３：バックアップ用の枠
体（枠部）、３４：冷却パイプ、３５：成形面、３６：
射出ノズル、３７：成形部の外周部、３８：成形部の底
部、３９：凹溝、４１：成形用金型、４２：温調用金属
パイプ、４３：鋳型、４４：アルミニウム合金溶湯、４
５：圧縮成形が可能な加圧装置、４６：砂型、４７、４
８：バルブ、４９：ヒータ、５０：金型キャビティ面
（金型の成形面）。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属パイプと、該金属パイプに対する断
   面積比１．０〜４５の鋳ぐるみ部材で鋳ぐるんだ一次鋳
   ぐるみ部材と、該一次鋳ぐるみ部材を更に二次鋳ぐるみ
   部材で鋳ぐるんで一体としたことを特徴とする温調用パ
   イプ内蔵金型。
2. 【請求項２】 前記金属パイプが、ステンレス鋼、銅、
   軟鋼あるいはアルミニウム合金であることを特徴とする
   請求項１記載の温調用パイプ内蔵金型。
3. 【請求項３】 前記一次鋳ぐるみ部材が、鋳鉄または鋳
   鋼であることを特徴とする請求項１または２記載の温調
   用パイプ内蔵金型。
4. 【請求項４】 前記二次鋳ぐるみ部材が、鋳鉄または鋳
   鋼であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れ
   か１項に記載の温調用パイプ内蔵金型。
5. 【請求項５】 前記一次鋳ぐるみ部材が、リブを有する
   ことを特徴とする請求項１項乃至請求項４の何れか１項
   に記載の温調用パイプ内蔵金型。
6. 【請求項６】 ステンレス鋼製パイプと、該ステンレス
   鋼製パイプの断面積比１．０〜４５の鋳ぐるみ部材で鋳
   ぐるんだ球状黒鉛鋳鉄からなる一次鋳ぐるみ部材と、該
   一次鋳ぐるみ部材を更に球状黒鉛鋳鉄からなる二次鋳ぐ
   るみ部材で鋳ぐるんで一体としたことを特徴とする温調
   用パイプ内蔵金型。
7. 【請求項７】 ステンレス鋼製パイプと、該ステンレス
   鋼製パイプの断面積比１．０〜４５の鋳ぐるみ部材で鋳
   ぐるんだ鋳鋼からなる一次鋳ぐるみ部材と、該一次鋳ぐ
   るみ部材を更に鋳鋼からなる二次鋳ぐるみ部材で鋳ぐる
   んで一体としたことを特徴とする温調用パイプ内蔵金
   型。
8. 【請求項８】 前記一次鋳ぐるみ部材が、リブを有する
   ことを特徴とする請求項６または７記載の温調用パイプ
   内蔵金型。