JP2002144017A - 金型の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】金型の製造方法において、機械加工や放電加工
などを行わずに簡易な方法で金型を作製する。 【解決手段】上面に開口部をもつ容器１８に溶融金属を
充填し、冷却部材で撹拌しながら前記溶融金属を固液共
存状態になるまで冷却する。固液共存状態になった金属
１０ｂにモデル１２の一方の面を適当な深さに浸漬する
まで押圧して、該一方の面の金型を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金型の製造方法に
関し、固液共存状態の金属を用いて簡易に金型を作製す
る金型の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金型は使用しているうちに劣化するもの
であり、いずれは使用できなくなる。このように金型が
寿命になると新規に同じ金型を作製しなければならな
い。

【０００３】このとき機械加工、又は放電加工で金型を
作製することが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金型を
機械加工、又は放電加工で作製すると費用が高くなり、
また作製時間も長いという欠点がある。

【０００５】更に、金型の加工に必要な図面やＮＣデー
タなども用意しなければならない。つまり同じ金型があ
り、その金型で鋳造して作られた製品が存在する場合に
おいても、その製品をモデルとして利用することはでき
ないのである。

【０００６】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、作製費用の安価な金型の製造方法を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る金型の製造
方法は、固液共存状態の金属中にモデルの少なくとも一
部を入れ、該金属を凝固させてモデルを取り出すことに
より、金型を作製することを特徴とする。

【０００８】モデルを金属中に入れる際、金属が固液共
存状態となっているため、容易に入れることが可能であ
る。また、固液共存状態の金属中にモデルを入れた後、
該金属を凝固させることで、モデルの一部の形状が凝固
された金属に転写されることになり、該モデルを取り外
せば、前記モデルの一部と同一の形状の製品を作製する
ための金型ができあがることになる。

【０００９】この場合、固液共存状態の金属中にモデル
の少なくとも一部を入れて、該金属を凝固させるだけで
よいため、金型を製造するための工程が簡単であり、金
型を安価に製造することができる。

【００１０】そして、前記製造方法の具体的な手法とし
ては、上面に開口部をもつ容器に溶融金属を充填する工
程と、冷却部材を前記溶融金属中に浸漬し、前記冷却部
材で前記溶融金属を撹拌しながら固液共存状態になるま
で冷却する工程と、固液共存状態になった前記溶融金属
にモデルの少なくとも一部を入れる工程とを有するよう
にすればよい。

【００１１】また、製造される金型が上型及び下型を有
する場合においては、固液共存状態の溶融金属中にモデ
ルの一部を入れて上型を作製する上型作製工程と、別の
固液共存状態の溶融金属中にモデルの前記一部以外の部
分を入れて下型を作製する下型作製工程とを含むように
すればよい。

【００１２】前記金属としてアルミニウム合金を用いれ
ば、アルミニウムの溶解温度が比較的低いので溶解処理
が容易である。

【００１３】前記容器の上端部に設けられた切り欠き部
を介して余分な前記溶融金属及び前記固液共存状態の金
属を外部に排出することができる。

【００１４】前記モデルは既存金型により鋳造した製品
を用いることもできる。

【００１５】その場合、前記モデルには、前記溶融金属
が凝固するときの収縮量と同じ厚みにコーティング剤を
塗布しておくと、完成した金型の寸法精度が向上して好
適である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る金型の製造方
法を鋳造用金型の製造方法に適用したいくつかの実施の
形態例を図１〜図２０を参照しながら説明する。

【００１７】まず、第１の実施の形態に係る金型の製造
方法は、例えば図１〜図３に示すように、溶融金属１０
ａを固液共存状態とし、その後、固液共存状態の金属１
０ｂ中にモデル１２を適当な深さまで押圧して入れ、該
モデル１２を取り出すことによって、該モデル１２の一
部と同一の外形形状を有する製品を製作するための金型
１４を作製するものである。

【００１８】ここで、固液共存状態とは金属（一般には
合金）を半融状態にしたもの、又は金属溶湯を冷却、撹
拌して半凝固状態にしたものをいい、金属を加熱し直接
的に半融状態にしたものと、一度完全に溶解した後に冷
却して半凝固状態にしたものの両方を指す。

【００１９】次に、第１の実施の形態に係る金型の製造
方法の具体的手法について図４のフローチャートも参照
しながら説明する。

【００２０】まず、図４のステップＳ１において、モデ
ル１２を用意する。作製しようとする金型１４と同様の
キャビティ形状の金型により製造した製品がある場合
は、該製品をそのまま前記モデル１２として採用するこ
とができる。

【００２１】前記モデル１２の材料は溶融金属１０ａよ
り融点が高いか、又は同じ金属である必要がある。この
実施の形態では、例えば鉄やアルミニウムなどを材料と
して使用している。

【００２２】次に、ステップＳ２において、コーティン
グ処理工程に入る。この工程では、図５に示すように、
前記モデル１２の全面にコーティング材１６を被覆（溶
射、結晶形成、塗布等を含む）する。前記コーティング
材１６は、主コーティング材１６ａおよびキラコ（雲母
の粉末）１６ｂとに区別される。

【００２３】まず、最初に主コーティング材１６ａを被
覆する。通常、主コーティング材１６ａを被覆した状態
では面粗度が１００〜２００Ｓ程度であり、やや粗い面
になっている。図５においては、模式的に三角の突起で
示されている。そこで、次にキラコ１６ｂを被覆する。
キラコ１６ｂを被覆すると面粗度が３０Ｓ以下になり、
滑らかな面が得られる。ただし、面粗度が要求されない
場合はキラコ１６ｂの被覆を省略してもよい。

【００２４】前記主コーティング材１６ａは、カオリ
ン、滑石、アルミナ、ジルコニアなどの粉末を５％ぐら
いの水ガラスによって適当な濃度に溶いて用いる。これ
に、２％ぐらいのホウ酸を加えるとよい。また、セラミ
ック系コーティング材などを用いてもよい。

【００２５】モデル１２の構成材料とコーティング材１
６との熱膨張率の差が大きい場合は、固液共存状態の金
属１０ｂ中にモデル１２を入れた際に、その温度変化に
よってコーティング材１６が剥離するおそれがある。そ
こで、コーティング材１６にモデル１２の構成材料から
なる粉末を添加することにより、モデル１２の構成材料
とコーティング材１６との熱膨張率の差を小さくするこ
とができ、上述のような剥離現象を防止することが可能
となる。また、図５に示すように、前記コーティング材
１６の厚みｔは固液共存状態の金属１０ｂが凝固したと
きに収縮する収縮量に相当する厚みにしておくことが望
ましい。該収縮量は前記溶融金属１０ａ（又は固液共存
状態の金属１０ｂ）の物性とモデル１２の形状から求め
ておくことができる。この処理により固液共存状態の金
属１０ｂが凝固した後に所望寸法の金型１４が得られ
る。

【００２６】コーティング材１６は、表面に生ずるきら
い（鋳物に発生する欠陥でブローホールの一種）のよう
な欠陥や、冷却速度の調整にも有効である。

【００２７】ところで、モデル１２として製品を用いな
い場合、あるいはモデル１２としての製品がない場合
は、砂型で新規に前記モデル１２を作製するようにして
もよい。この場合は、予め前記収縮量に相当する厚み分
だけ大きい寸法の砂型を作製すれば、上述のようなコー
ティング材１６の被覆処理を省略することができる。

【００２８】次に、ステップＳ３において、溶融金属１
０ａの充填処理を行う。この処理は、図１に示すよう
に、容器１８に合金を溶解してなる溶融金属１０ａを充
填することにより行われる。溶融金属１０ａの温度設定
は、後述する固液共存状態温度より高く、かつ、なるべ
くその温度に近いことが望ましい。本発明に係る第１乃
至第３の実施の形態では、アルミニウム合金ＡＣ２Ｂ
（JIS H 5202）を溶解させた溶融金属１０ａを用い、温
度を６４０℃程度とした。

【００２９】前記溶融金属１０ａにアルミニウム合金Ａ
Ｃ２Ｂを用いるのは、金型を作製する上で、鋳鉄、銅、
黄銅などに比べて溶融温度が低いため取り扱い上の利点
があるからである。亜鉛などの溶融温度が低すぎる金属
では金型として溶損してしまう。

【００３０】また、アルミニウムは、熱伝導性がよいた
め鋳造時にキュアータイムが短く、また、鋳造時に短時
間で溶融金属が凝固するため、素材の組織が緻密で機械
的性質がよいという利点もある。

【００３１】なお、容器１８は、図６に示すように、底
板２０と、４枚の側板２２ａ〜２２ｄにて構成されてい
るが、これら底板２０並びに４枚の側板２２ａ〜２２ｄ
はそれぞれ分割できるようになっている。

【００３２】次に、ステップＳ４において、固液共存状
態の金属１０ｂの生成工程に入る。この工程は、容器１
８内に充填された溶融金属１０ａを冷却することによっ
て、該溶融金属１０ａを固液共存状態にする。図１は、
溶融金属１０ａの冷却過程を示している。

【００３３】図１に示す冷し金（冷却部材）２４は、前
記溶融金属１０ａによって溶けない物質、例えば、銅や
ステンレス等により構成されている。該冷し金２４の外
形は円柱状に設定されるとともに、下方に向かって抜き
勾配を有している。

【００３４】前記冷し金２４は比較的低速で回転しなが
ら前記溶融金属１０ａ中に浸漬され、溶融金属１０ａを
冷却しながら撹拌することができるようになっている。
このとき、急激に温度が下がりすぎることがないよう
に、前記容器１８のまわりにヒータ（図示せず）を備え
るなどの措置を施すとよい。

【００３５】そして、前記溶融金属１０ａの温度が固液
共存状態の温度まで下がったとき、前記冷し金２４を引
き上げる。この固液共存状態の温度は、金型の製作時に
モデル１２が溶けることがなく、かつ、モデル１２の形
状を転写することができる温度を設定する。つまり、温
度が高すぎるとモデル１２が溶けてしまい、低すぎると
モデル１２の転写が悪くなるのでその中間温度を設定す
る。アルミニウム合金ＡＣ２Ｂの場合では５８５℃程度
が望ましい。

【００３６】次に、ステップＳ５において、モデル１２
の挿入工程に入る。図２に示すように前記モデル１２を
固液共存状態の金属１０ｂ中に押圧して、該モデルの一
部を固液共存状態の金属１０ｂ中に入れる。このとき、
モデル１２を前記固液共存状態の金属１０ｂに浸漬させ
る深さは、金型１４として必要な部分まで浸漬させれば
よい。

【００３７】固液共存状態の金属１０ｂは適度な粘性が
あり、押圧するときに不必要に浸漬しすぎることはなく
扱いやすい。

【００３８】次に、ステップＳ６において、固液共存状
態の金属１０ｂの凝固処理工程に入る。この工程は、固
液共存状態となっている金属１０ｂの温度を室温まで冷
却し凝固させることにより行われる。なお、固液共存状
態の金属１０ｂが完全に凝固していなくても、キャビテ
ィ形状が維持できる状態になるまで凝固すれば次のステ
ップに移ってもよい。

【００３９】そして、ステップＳ７において、金型１４
の取出し工程に入る。この工程は、容器１８を底板２０
と４枚の側板２２ａ〜２２ｄを分離して、凝固状態の金
属１０ｃを取り出し、更に、モデル１２を抜き取ること
によって行われる。この段階で、モデル１２の一部の外
形形状がキャビティ形状として転写された凝固状態の金
属１０ｃによる金型１４が得られる。

【００４０】ところで、製造される金型１４が上型及び
下型を有する場合においては、上述の工程を経て例えば
上型を作製し、更に、同様の工程を経て下型を作製す
る。下型の作製においては、固液共存状態とされた金属
１０ｂ中に前記モデル１２の前記一部以外の部分を入れ
ることによって作製することができる。

【００４１】このように、第１の実施の形態に係る金型
の製造方法においては、固液共存状態の金属１０ｂ中に
モデル１２を適当な深さまで押圧して入れて、該モデル
１２の一部と同一の外形形状を有する製品を製作するた
めの金型１４を作製するようにしたので、特別な器具が
なくても固液共存状態の金属１０ｂにモデル１２として
の製品あるいは砂型モデルを押圧して入れることで簡易
に、かつ、安価に金型を製造することができる。

【００４２】ここで、１つの実験例を示す。この実験例
は、上述のコーティング処理においてコーティング材１
６の効果を見たものである。この実験例で用いた実験用
モデルを図７に示す。また、実験例の結果を図８〜図１
０に示す。

【００４３】図７に示すように、実験用モデルは幅が
Ａ、長さがＢ、そして比較的低い高さである直方体に、
長さがＣで比較的低い高さの凸部を有する形状になって
いる。この実験用モデルでは、幅Ａは８０．４ｍｍ、長
さＢは１３１．０ｍｍ、長さＣは８１．０ｍｍに設定し
た。この実験用モデルを本発明に適用して金型及び最終
製品である素材を製作した。

【００４４】図８は、幅Ａ部分の寸法の測定値であり、
各棒グラフは左から順に、実験用モデルの寸法、コーテ
ィング材１６を被覆後の寸法、作製した金型の寸法、鋳
造時の金型の寸法、及び最終製品である素材の寸法を示
している。同様に、図９は長さＢ部分の寸法の測定値で
あり、図１０は長さＣ部分の寸法の測定値である。

【００４５】図８について説明すると、幅Ａ部分におい
ては、実験用モデルに対してコーティング材１６を被覆
した後の寸法は１ｍｍ大きくなっている。従って、 ８０．４＋１．０＝８１．４［ｍｍ］ になる。

【００４６】そして、作製した金型は０．６ｍｍだけ収
縮する。さらに、その金型を用いて素材を作製する場
合、鋳造時は０．２ｍｍだけ伸びて、完成した素材は
０．６ｍｍ収縮する。従って、素材の幅Ａ部分の寸法は
コーティング材１６を被覆後の寸法から見て微少幅ｄＡ
＝１．０ｍｍだけ収縮しており、 ８１．４−ｄＡ＝８０．４［ｍｍ］ である。

【００４７】また、収縮率は、 ｄＡ／８０．４＝１２．４×１０^-3 である。

【００４８】図９は、長さＢに関する結果であり、棒グ
ラフの意味と並び順は図８と同じである。長さＢに関し
ては実験用モデルに対して、コーティング材１６を被覆
した後の寸法は１．３ｍｍ大きくなっている。従って、 １３１．０＋１．３＝１３２．３［ｍｍ］ である。素材の長さＢ部分の寸法はコーティング材１６
を被覆後の寸法から見て微少幅ｄＢ＝１．２ｍｍだけ収
縮しており、 １３２．３−ｄＢ＝１３１．１［ｍｍ］ である。従って収縮率は、 ｄＢ／１３１．１＝９．２×１０^-3 である。

【００４９】図１０は、長さＣに関する結果であり、棒
グラフの意味と並び順は図８と同じである。長さＢに関
しては実験用モデルに対して、コーティング材１６を被
覆した後の寸法は１．２ｍｍ大きくなっている。従っ
て、 ８１．０＋１．２＝８２．２［ｍｍ］ である。素材の長さＢ部分の寸法はコーティング材１６
を被覆後の寸法から見て微少幅ｄＣ＝１．０ｍｍだけ収
縮しており、 ８２．２−ｄＣ＝８１．２［ｍｍ］ である。従って収縮率は、 ｄＣ／８１．２＝１２．３×１０^-3 である。

【００５０】以上の結果から、モデル１２の全長により
収縮率が異なることが分かる。また、モデル１２の全長
が長いほど収縮率が少なく、短いほど収縮率が大きい傾
向にある。実際に本発明に適用する場合には上記ｄＡ、
ｄＢ、ｄＣなどを参照し、それに適応するコーティング
材１６の厚みｔを決定すればよい。

【００５１】ただし、本実験例は固液共存状態の金属１
０ｂの温度及び鋳造時の溶湯温度はそれぞれ実験用の所
定温度において行ったものであり、適用上の温度の違い
や、モデル１２の熱膨張率なども考慮して値を決定する
ことが望ましい。

【００５２】なお、モデル１２の両端にコーティング材
１６を被覆する場合は、必要とされる縮み代を２等分と
して両面にそれぞれ被覆するとよい。

【００５３】次に、第２の実施の形態例に係る金型の製
造方法について図１１Ａ〜図１９を参照しながら説明す
る。

【００５４】第２の実施の形態に係る金型の製造方法
は、基本的には、上述した第１の実施の形態に係る金型
の製造方法とほぼ同じであるが、図１１Ａ及び図１１Ｂ
に示すように上型１４Ａ及び下型１４Ｂを作製する場合
であって、特に、下型１４Ｂを作製する際に、図１２に
示すように、モデル１２の一部に上型１４Ａを構成する
凝固状態の金属１０ｃが固定された状態で行うことを特
徴とするものである。

【００５５】具体的には、図１３に示すように、まず、
ステップＳ１０１においてモデル１２を用意し、次のス
テップＳ１０２においてモデル１２の表面にコーティン
グ材１６を被覆する。これらの処理は、上述したステッ
プＳ１及びステップＳ２とほぼ同じであるため、その詳
細な説明は省略する。

【００５６】次に、ステップＳ１０３において、固液共
存状態の金属１０ｂにモデル１２を押圧して入れるため
の治具３０（図１４及び図１５参照）にモデル１２を固
定する。この治具３０は、中央に孔３２を有し、下面３
４ａが平坦とされた取付け板３４と、モデル１２を取付
け板３４に固定するための取付け具３６ａ及び３６ｂ
と、この治具３０を運搬するために該取付け板３４に固
着された取手３８とを有して構成されている。

【００５７】前記取付け板３４の中央に設けられた孔３
２の開口形状は、モデル１２の投影形状（最も投影面積
の大きい形状）と同じ形状を有しており、前記モデル１
２を孔３２内に挿入し、該取付け板３４の下面３４ａか
ら下方に向かってモデル１２の一部を露出させた状態で
取付け板３４に固定した際、該モデル１２は、取付け板
３４との間にほとんど隙間のない状態で固定されること
となる。図１４および図１５に示す例では、取付け板３
４の下面３４ａが例えばモデル１２を２分する位置にく
るように位置決めして固定するようにしている。この場
合、モデル１２の一部は、取付け板３４の下面３４ａよ
り下方に向かって抜き勾配状となる。

【００５８】前記取付け具３６ａ及び３６ｂは、取付け
板３４にモデル１２を取り付けるためのものであり、前
記取付け板３４の上面３４ｂと前記モデル１２の側面な
どに接して設けられている。

【００５９】前記ステップＳ１０３でのモデル１２の取
付け工程が終了した段階で、次のステップＳ１０４に進
み、溶融金属１０ａの充填処理工程に入る。この工程
は、上述したステップＳ３と同様に、図１６に示すよう
に容器４０に前記溶融金属１０ａを充填することにより
行われる。

【００６０】特に、この第２の実施の形態に係る金型の
製造方法において使用される容器４０は、図１６に示す
ように、第１の実施の形態で使用される容器１８とほぼ
同様に、底板４２と４枚の側板４４ａ〜４４ｄとで構成
されているが、側板（例えば４４ａ及び４４ｂ）の上端
部にそれぞれ複数の切欠き（切り欠き部）４６が形成さ
れている点で異なる。これら切欠き４６の作用について
は後述する。

【００６１】次に、ステップＳ１０５において、固液共
存状態の金属１０ｂの生成工程に入る。この工程は、上
述したステップＳ４とほぼ同じであり、容器４０内に充
填された溶融金属１０ａを冷却することによって、該金
属１０ａを固液共存状態にする。

【００６２】次に、ステップＳ１０６において、モデル
１２の挿入工程に入る。この工程は、モデル１２が固定
された治具３０を取手３８を使用して容器４０の上方ま
で運搬し、モデル１２の一部を下方に向けた状態で、か
つ、治具３０で容器４０の開口を閉塞するようにして、
該治具３０を容器４０上に載置する（図１７参照）。

【００６３】このとき、前記固液共存状態の金属１０ｂ
のうち余分な容積分は前記容器４０の上端部に配設され
る前記切欠き４６から溢れ出て排出される。また、金属
１０ｂは固液共存状態であり粘性が大きい。従って、金
属１０ｂの液面は切欠き４６の下端部まで下がることは
なく、治具３０の取付け板３４との間に完全に充満され
たままである。これにより、金属１０ｂの上面は波打つ
ことなく平坦な面が得られることとなる。

【００６４】上述の例では、容器４０の上端部に切欠き
４６を設けた例を示したが、前記切欠き４６の代わり
に、あるいは切欠き４６と共に、取付け板３４の適当な
位置に排出孔（図示せず）を設けてもよい。

【００６５】また、前記切欠き４６や前記排出孔等がな
い場合でも、固液共存状態の金属１０ｂが前記容器４０
から溢れ出ないように予め溶融金属１０ａの量を算出し
て容器４０に充填するようにしてもよい。

【００６６】なお、取付け板３４と容器４０との間に、
治具３０を容器４０に搬送案内するための図示しないガ
イドレールを例えば鉛直方向に沿って設ければ、治具３
０を容器４０上に載置する際に、揺れを伴うことなく、
かつ、モデル１２の一部を金属１０ｂ中にほぼ垂直方向
に向けて押圧することができる。

【００６７】次に、ステップＳ１０７において、固液共
存状態の金属１０ｂの凝固処理工程に入り、前記金属１
０ｂの温度を室温まで冷却し凝固させる。

【００６８】そして、ステップＳ１０８において、金型
（上型１４Ａ）の取出し工程に入る。この工程は、容器
４０を底板４２と４枚の側板４４ａ〜４４ｄを分離し
て、凝固状態の金属１０ｃを取り出す。この段階で、凝
固状態の金属１０ｃ中にモデル１２の一部が埋め込まれ
た状態、即ち、上型１４Ａ（又は下型１４Ｂ）の完成直
前の状態となる。

【００６９】次に、下型１４Ｂをまだ作製していなけれ
ばステップＳ１０９を介してステップＳ１１０以降の下
型作製工程に入る。この下型作製工程では、まず、ステ
ップＳ１１０において金型１４から前記取付け板３４、
前記取付け具３６ａ及び３６ｂを取り除く。

【００７０】そして、ステップＳ１１１において、ボル
ト穴加工工程に入る。この工程は、図１８に示すように
前記上型１４Ａと前記モデル１２とを締結するためにボ
ルト穴５０ａ及び５０ｂを機械加工により削孔する。該
ボルト穴５０ａ及び５０ｂは前記モデル１２にまで到達
する深さまでとする。

【００７１】上型１４Ａ及び下型１４Ｂの作製終了後
は、該ボルト穴５０ａ及び５０ｂは鋳造時の湯口として
兼用することができる。湯口を別に設ける場合で、該ボ
ルト穴５０ａ及び５０ｂが不要であれば金型作製後に溶
接などで塞げばよい。

【００７２】次に、ステップＳ１１２に進み、図１９に
示すように前記ボルト穴５０ａ及び５０ｂにタップ加工
を施して、ボルト５２ａ及び５２ｂを挿入する。これに
より、前記上型１４Ａと前記モデル１２とは堅固に締結
される。更に、把持しやすいように前記上型１４Ａを把
持具６０で把持しておく。

【００７３】なお、これらのボルト５２ａ及び５２ｂ並
びにボルト穴５０ａ及び５０ｂは２つである必要はな
く、モデル１２の形状により１つにしてもよいし３つ以
上にしてもよい。

【００７４】次に、ステップＳ１０４に戻り、今度は図
１６の容器４０と同様の構造を有する容器７０（図１２
参照）に溶融金属１０ａを充填する。該容器７０の上方
開口部の幅及び奥行きは、上型作製工程に用いた前記容
器４０の上方開口部の幅及び奥行きより前記容器４０の
板厚の２倍以上小さい寸法になっている。もちろん、容
器７０として容器４０と同様のサイズを有する容器を使
用してもよい。また、該容器７０の上端部には、前記切
欠き４６と同形状の複数の切欠き７２が形成されてい
る。

【００７５】次に、ステップＳ１０５において、溶融金
属１０ａを固液共存状態にする。その後、ステップＳ１
０６において、図１２に示すように前記上型１４Ａを前
記把持具６０を使用して容器７０上に運搬し、モデル１
２の一部以外の部分を下方に向けた状態で、かつ、上型
１４Ａで容器７０の開口を閉塞するようにして、該上型
１４Ａを容器７０上に載置する。

【００７６】次に、ステップＳ１０７において固液共存
状態の金属１０ｂの凝固処理を行い、次のステップＳ１
０８において金型１４の取出し処理を行う。これらの処
理は上述した処理と同じであるため、その詳細な説明は
省略する。

【００７７】このようにして、下型１４Ｂ（凝固状態の
金属１０ｃによる下型）の作製が終了するため、ステッ
プＳ１０９を介してステップＳ１１３に進み前記上型１
４Ａと該下型１４Ｂ並びに前記モデル１２を分離すれ
ば、図１１Ａに示すようにモデル１２の一部の外形形状
がキャビティ形状として転写された金属１０ｃによる上
型１４Ａと、図１１Ｂに示すようにモデル１２の一部以
外の部分の外形形状がキャビティ形状として転写された
凝固状態の金属１０ｃによる下型１４Ｂが得られる。

【００７８】このように、第２の実施の形態に係る金型
の製造方法においては、固液共存状態の金属１０ｂ中に
治具３０を用いてモデル１２を適当な深さまで押圧して
入れて、該モデル１２と同一の外形形状を有する製品を
製作するための金型（上型１４Ａ及び下型１４Ｂ）を作
製するようにしたので、固液共存状態の金属１０ｂにモ
デル１２としての製品あるいは砂型モデルを押圧して入
れることで簡易に、かつ、安価に金型を製造することが
できる。

【００７９】また、治具３０を用いたことでモデル１２
を安定して固液共存状態の金属１０ｂに押圧することに
より、上型１４Ａの上端面を平坦な面に仕上げることが
できる。また、上端面が平坦とされた上型１４Ａの凝固
状態の金属１０ｃとモデル１２を固定した状態で下型１
４Ｂも作製するようにしたので下型１４Ｂの上端面も平
坦な面に仕上げることができる。

【００８０】更に、前記上型１４Ａには締結のための前
記ボルト穴５０ａ及び５０ｂが削孔されているので該ボ
ルト穴５０ａ及び５０ｂを鋳造の注湯工程において湯口
として兼用することができる。

【００８１】次に、第３の実施の形態に係る金型の製造
方法について図２０を参照しながら説明する。

【００８２】第３の実施の形態に係る金型の製造方法
は、基本的には上述した第２の実施の形態に係る金型の
製造方法とほぼ同じであるが、特に、治具３０を上型作
製工程だけでなく下型作製工程においても使用すること
を特徴とするものである。

【００８３】具体的には、ステップＳ２０１のモデル１
２を用意する工程から始めるが、図２０におけるステッ
プＳ２０１からステップＳ２０７までは前記第２の実施
の形態例の前記ステップＳ１０１から前記ステップＳ１
０７までと同じであるため、その詳細な説明は省略す
る。

【００８４】ステップＳ２０７で前記固液共存状態の金
属１０ｂが凝固した段階で、ステップＳ２０８に進み、
金型（上型１４Ａ）の取出し工程に入る。この工程は、
容器４０を底板４２と４枚の側板４４ａ〜４４ｄを分離
して、凝固状態の金属１０ｃを取り出し、更に、モデル
１２も凝固状態の金属１０ｃから取り出す。

【００８５】その後、ステップＳ２０９を介して下型作
製工程に入り、まず、ステップＳ２１０においてモデル
１２から前記取付け板３４、前記取付け具３６ａ及び３
６ｂを取り除く。

【００８６】ここで、ステップＳ２０３に戻り、治具３
０に再度モデル１２を固定する。このとき、モデル１２
は上型作製工程において固定した向きと逆向きに固定す
る。即ち、ステップＳ２０６で固液共存状態の金属１０
ｂに押圧した部分を上方向にし、押圧しなかった他の部
分を下にして組み立てる。

【００８７】前記ステップＳ２０３でのモデル１２の取
付けが終了した段階で、再び次のステップＳ２０４に進
み、溶融金属１０ａの充填処理工程に入る。

【００８８】その後のステップＳ２０４〜ステップＳ２
０８の工程は上型作製工程で行った処理と同様であるの
で、その詳細な説明は省略する。

【００８９】ステップＳ２０８の金型（下型１４Ｂ）の
取出し工程を終えると、モデル１２の一部の外形形状が
キャビティ形状として転写された上型１４Ａと下型１４
Ｂが得られる。

【００９０】このように、第３の実施の形態に係る金型
の製造方法においても、固液共存状態の金属１０ｂ中に
治具３０を用いてモデル１２を適当な深さまで押圧して
入れ、該モデル１２と同一の外形形状を有する製品を製
作するための金型（上型１４Ａ及び下型１４Ｂ）を作製
するようにしたので、固液共存状態の金属１０ｂにモデ
ル１２としての製品あるいは砂型モデル１２を押圧して
入れることで簡易に、かつ、安価に金型を製造すること
ができる。

【００９１】また、治具３０を用いたことでモデル１２
を安定して固液共存金属に押圧することができるととも
に、上型１４Ａ及び下型１４Ｂの各上端面を平坦な面に
仕上げることができる。

【００９２】更に、上型作製工程と下型作製工程で同じ
治具３０を用いることができるので上型１４Ａにボルト
穴を削孔する必要がなく、工程の簡略化を図ることがで
きる。

【００９３】上述の各実施の形態例では溶融金属１０ａ
としてアルミニウム合金を用いたが、アルミニウム合金
以外の金属（例えば鉄、銅）などを用いてもよい。

【００９４】なお、この発明に係る金型の製造方法は、
上述の実施の形態例に限らず、この発明の要旨を逸脱す
ることなく、種々の構成を採り得ることはもちろんであ
る。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る金型
の製造方法によれば、固液共存状態の溶融金属中にモデ
ルの一部を入れて、該金属を凝固させて金型を作製して
いる。このため、機械加工や放電加工を行わないで金型
を製造できるという効果が達成される。

【００９６】また、製造される金型が上型及び下型を有
する場合においては、上型作製工程と、別の固液共存状
態の溶融金属中にモデルの前記一部以外の部分を入れて
下型を作製する下型作製工程とを含むようにしている。
このため、上型と下型を個別に製造できるという効果が
達成される。

【００９７】また、下型作製工程では、前記固液共存状
態になった前記溶融金属に前記モデルの前記一部以外の
部分を入れる際に、前記モデルの一部に前記上型を構成
する金属が固定された状態で行うようにしている。この
ため、前記上型が押圧する器具を兼ねることができると
いう効果が達成される。

【００９８】また、本発明に係る金型の製造方法によれ
ば、モデルは既存金型により鋳造した製品を用いること
もできるので、専用のモデルを作製する必要がない。

【００９９】また、製品を用いたモデルを使用する場合
には、前記溶融金属が凝固するときの収縮量と同じ厚み
にコーティング材を塗布しているので、金型の寸法精度
が向上するという効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶融金属を固液共存状態まで冷却する工程の説
明図である。

【図２】溶融金属にモデルを入れる工程の説明図であ
る。

【図３】作製した金型を表す図である。

【図４】第１の実施の形態の金型製造方法におけるフロ
ーチャートである。

【図５】モデル表面に被覆したコーティング材の説明図
である。

【図６】第１の実施の形態で用いる容器の斜視図であ
る。

【図７】実験例で用いた実験用モデルの説明図である。

【図８】実験用モデルの幅Ａ部分に関する実験結果の説
明図である。

【図９】実験用モデルの長さＢ部分に関する実験結果の
説明図である。

【図１０】実験用モデルの長さＣ部分に関する実験結果
の説明図である。

【図１１】作製した上型と下型を表す図である。

【図１２】下型を作製する工程における溶融金属にモデ
ルを入れる工程の説明図である。

【図１３】第２の実施の形態の金型製造方法におけるフ
ローチャートである。

【図１４】モデルを押圧するための治具の側面を表す図
である。

【図１５】モデルを押圧するための治具の断面を表す図
である。

【図１６】第２の実施の形態及び第３の実施の形態で用
いる容器の斜視図である。

【図１７】治具を用いて固液共存状態の金属にモデルを
入れる工程の説明図である。

【図１８】モデルにボルト穴の加工を施す説明図であ
る。

【図１９】上型を把持具で把持した状態を表す説明図で
ある。

【図２０】第３の実施の形態の金型製造方法におけるフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１０ａ…溶融金属 １０ｂ…固液共
存状態の金属 １０ｃ…凝固状態の金属 １２…モデル １４Ａ…金型（上型） １４Ｂ…下型 １８…容器（第１の実施の形態） ２４…冷し金
（冷却部材） ３０…治具 ３４…取付け板 ３６ａ、３６ｂ…取付け具 ３８…取手 ４０…容器（第２の実施の形態及び第３の実施の形態） ４６…切欠き（切り欠き部） ５０ａ、５０ｂ
…ボルト穴 ５２ａ、５２ｂ…ボルト ６０…把持具 ７０…容器（第３の実施の形態における下型作製用）

フロントページの続き (72)発明者 藤川 善行 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 川瀬 昭雄 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4E093 FC07 NB01 NB09 4F202 AJ02 CA30 CB01 CD04 CD26

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固液共存状態の金属中にモデルの少なくと
   も一部を入れ、該金属を凝固させてモデルを取り出すこ
   とにより、金型を作製することを特徴とする金型の製造
   方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の金型の製造方法において、 上面に開口部をもつ容器に溶融金属を充填する工程と、 冷却部材を前記溶融金属中に浸漬し、前記冷却部材で前
   記溶融金属を撹拌しながら固液共存状態になるまで冷却
   する工程と、 固液共存状態になった前記溶融金属にモデルの少なくと
   も一部を入れる工程とを有することを特徴とする金型の
   製造方法。
3. 【請求項３】製造される金型が上型及び下型を有する場
   合において、 固液共存状態の溶融金属中にモデルの一部を入れて上型
   を作製する上型作製工程と、 別の固液共存状態の溶融金属中にモデルの前記一部以外
   の部分を入れて下型を作製する下型作製工程とを含むこ
   とを特徴とする金型の製造方法。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の金型
   の製造方法において、 前記金属としてアルミニウム合金を用いることを特徴と
   する金型の製造方法。
5. 【請求項５】請求項２〜４のいずれか１項に記載の金型
   の製造方法において、 前記容器の上端部に設けられた切り欠き部を介して余分
   な前記溶融金属及び前記固液共存状態の金属を外部に排
   出することを特徴とする金型の製造方法。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の金型
   の製造方法において、 前記モデルは既存金型により鋳造した製品を用いること
   を特徴とする金型の製造方法。
7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項に記載の金型
   の製造方法において、 前記モデルには、前記溶融金属が凝固するときの収縮量
   と同じ厚みにコーティング剤を塗布しておくことを特徴
   とする金型の製造方法。