JP2002346724A - 金型装置 - Google Patents
金型装置Info
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
どの成形不良の発生を防止する。薄肉鋳造成形品の充填
性の改善を図る。 【解決手段】 金属成形品を形成するキャビティ部分に
熱伝導の悪いチタン合金を用いる事で、熱交換速度を遅
延させ、溶湯の冷却速度を遅延させる事が出来、成形不
良の低減を図り、歩留まり向上を図る事が出来る。
Description
特にマグネシウム合金などの硬化速度(凝固速度)の大
きい金属合金の鋳造用金型の金型材料に関するものであ
る。
こと、放熱性が良好であることなどの点から、マグネシ
ウム合金が注目されている。商品群としては、家電商品
の外装部品(TV、ノートパソコン、ポータブルMDな
ど)、車両関係のホイールなどに実用化されている。マ
グネシウム合金は、主に、鋳造用のAZ91系と、板金
用のAZ31系などがあるが、ほとんどが鋳造用で、ダ
イキャスト法(射出成型法)とチクソモールド法(Th
ixo−molding)により成形されている。
金型装置を用いるのが一般的である。
金型5との間に、鋳造部品の形状を形成するキャビティ
3を形成してなるものである。そしてこのキャビティ3
は第2の湯口2から、ランナー6を介して第1の湯口1
に接続されている。成形時には、溶湯たとえば溶融状態
にある合金が、成形機より第1および第2の湯口1、2
を通過してキャビティ3に流入してくる。
口1、2およびキャビティ3に流入、充填されていく過
程において、常に、固定側金型4、移動側金型5との間
で熱交換を行う。そして、溶湯の温度低下が進行し、液
相状態もしくは固液共存相から、固相状態へと変化して
いく。たとえば、溶湯がマグネシウム合金である場合
は、金型温度250℃、製品肉厚1mmの時の凝固時間
は、約0.01秒である。
ティ3内に充填しないと、充填不良、巣、湯じわなどの
成形不良が発生してしまう。従って、このようにマグネ
シウム合金のような凝固時間の短いものは、特に非常に
速い速度で溶湯を金型のキャビティ3内に注入する必要
がある。
うに非常な高速で溶湯をキャビティ3内に注入するのは
困難であり、特に、肉厚が薄く複雑な形状の成形品を得
ようとする場合は、既存の成形機を用いてキャビティ3
内に溶湯を十分に充填する事は不可能である。また、液
相状態では溶湯自体の粘性が低く、そのうえに溶湯の流
入速度が早いため、湯流れが乱流状態になる。従って、
鋳造成形の安定性が確保できにくくなり、鋳造成形時の
鋳バリが発生しやすくなり、また金型破損のおそれが大
きくなるという問題がある。
で、合金などを用いた鋳造成形において、鋳造成形品に
おける巣、湯じわ、クラックなどの成形不良の発生を防
止することを目的とする。
の充填性の改善を図ることにある。
型装置の鋳造金型の少なくともキャビティ部分に熱伝導
性の悪いチタン合金を用いたことを特徴とするものであ
る。
おいて、金属合金の形状を形成する部分の少なくとも一
部がチタン合金で構成されていることを特徴とする。
を形成する部分の少なくとも一部がチタン合金で構成さ
れているため、このチタン合金部分では、溶湯から金型
への熱伝導を抑え、溶湯の冷却固化速度を遅延させるこ
とができる。これにより、充填可能な距離が伸び、ま
た、巣、湯じわ、クラックなどの成形不良が低減され
る。
合金であり、前記金型装置の溶湯が流れかつ前記マグネ
シウム合金部品の形状を形成するキャビティ部分の少な
くとも一部がチタン合金で構成されていることを特徴と
する。
91系合金などを用いた従来の金型装置の場合には、
巣、湯じわ、クラックなどの成形不良が生じ易いという
不都合があったが、かかる構成によれば、溶湯が流れか
つ前記マグネシウム合金部品の形状を形成するキャビテ
ィ部分の少なくとも一部がチタン合金で構成されている
ため、このような不都合はなく、巣、湯じわ、クラック
などの成形不良を生じることなく、信頼性の高い成型を
行うことが可能となる。
体がチタン合金で構成されていることを特徴とする。
体がチタン合金で構成されているため、成型品全体にわ
たって巣、湯じわ、クラックなどの成形不良を生じるこ
となく、信頼性の高い成型を行うことが可能となる。
ティ部分の一部もしくはすべてがチタン合金で構成され
ており、かつ摺動部分は鉄鋼材で構成されていることを
特徴とする。
部は成形性の良好なチタン合金で構成されるとともに、
摺動部分は鉄鋼材で構成されているため、摺動摩耗性が
良好であり、破損や焼き付きなどが生じることなく、金
型の長寿命化を図ることが可能となる。
前記金属合金部品の形状を形成するキャビティ部分の少
なくとも一部が表面に母材よりも高硬度の被膜が形成さ
れたチタン合金で構成されていることを特徴とする。
なくとも一部が表面に母材よりも高硬度の被膜が形成さ
れたチタン合金で構成されているため、溶湯から金型へ
の熱伝導を抑え、溶湯の冷却固化速度を遅延させること
ができる一方、摺動摩耗性も改善される。従って成形性
が良好で長寿命の金型を得ることが可能となる。
であることを特徴とする。
あることを特徴とする。
でかつ、窒化チタン表面を炭化処理することによって形
成されるため、信頼性の高いものとなる。
薄膜で構成されていることを特徴とする。
所望の要件を満たすように各層の素材を選択すると共
に、各層間の密着性を向上させるための膜を加えるな
ど、多層構造をとることにより、信頼性の高い金型装置
を提供することが可能となる。
への熱伝導を抑え、溶湯の冷却固化速度を遅延させるこ
とができる。これにより、充填可能な距離が伸び、ま
た、巣、湯じわ、クラックなどの成形不良が低減され
る。
を参照しつつ詳細に説明する。 実施形態1 図1に本発明の第1の実施形態の金型装置の要部構造を
示す。この金型装置は図1に示すように、固定側金型4
と、移動側金型5とからなり、これら固定側金型4と、
移動側金型5にチタン合金(Ti−6Al−4V)から
なる入れ子7、8を装着し、これらの入れ子7、8の間
に形成されるキャビティ部分3で鋳造成型がなされるよ
うに構成されている。また図5に示した従来の金型装置
と同様第1の湯口1からランナー6を介して第2の湯口
2そしてキャビティ部分3へと接続されている。ここ
で、キャビティ部分3はチタン合金(Ti−6Al−4
V)を入れ子7、8として用いており、それ以外の部分
は、鉄鋼材(SKD61)を用いている。なお、それぞ
れの材質の熱伝導率は、チタン合金は、7.5(W/m
・K)、鉄鋼材は、30(W/m・K)である。
形品を得た。
わ、クラックなどの成形不良の発生率が20%程度あっ
たものが、本発明の仕様によると5%程度まで減少する
事が確認できた。つまり、キャビティ部の熱伝導を低く
する事で、冷却固化速度が遅くなった結果である。な
お、マグネシウム部品の形状を形成する部分全てではな
く、一部分にチタン合金を用いるようにしてもよい。
をSKD61で構成し、他はS55cで構成するように
してもよい。 実施形態2 図2に本発明の第2の実施形態の金型装置の構造を示
す。主要部の構造は図1に示した第1の実施形態の金型
装置と同様であり、チタン合金(Ti−6Al−4V)
からなる入れ子7、8を用いているが、この例では、図
2に示すように、摺動部分9に鉄鋼合金(SKD61)
を用いたことを特徴とする。前記第1の実施形態と同
様、1は第1の湯口、2は第2の湯口、3は成型品が形
成されるキャビティ部分、4は固定側金型、5は移動側
金型、6はランナー、9は摺動部分である。9の摺動部
分は、鋳造品の側面に穴を形成するため、摺動軸9aと
軸受け9b、および、鋳造物を取り出すため際に、突き
出す突き出しピン9cおよび突き出しピンガイド9dか
らなっている。
する。摺動軸9aは、キャビティ部分3に溶湯を注入し
て成型品を形成する時に、アンダーカットにならないよ
うに、移動側金型5を移動させる前に、入れ子側に移動
させる(図3(a))。
させてキャビティ3を形成する際には、入れ子7内に入
れ込むようにしておき、(図3(a))、鋳造が終了し
(図3(b))、移動側金型5から成型品を離型させる
時にキャビティ側に突き出す(図3(c))ことによ
り、成型品取り出しを可能にするものである。
が悪く摺動部に用いると焼き付き、破損等の不具合が発
生しやすい。そこで、実施形態2では摺動部分にのみに
摺動摩耗性の良好な鉄鋼材であるSKD61鉄鋼合金
(SKD61)を用いることで、摺動部分の寿命を約4
倍にする事ができた。 実施形態3 図4に本発明の第3の実施形態の金型装置を示す。この
金型装置は、図4に示すように、固定側金型4と移動側
金型5をチタン合金で形成し、この間に形成されるキャ
ビティ部分3の表面に窒化チタン層からなる被膜10を
形成したことを特徴とするものである。
態の金型装置と同様であるが、ここでは固定側金型4と
移動側金型5を入れ子にせず、全体をチタン合金で形成
し、キャビティ部分に被膜10を形成し、硬度を高める
ようにしたものである。
型をチタン合金で構成することにより熱伝導を低くする
事で、冷却固化速度を遅延するようにし、溶湯の通過す
るキャビティ部分表面は被膜10によって硬度が向上せ
しめられ、耐摩耗性を高め、長寿命化をはかるものであ
る。
口、3はキャビティ部分、4は固定側金型、5は移動側
金型、6はランナー、10は被膜である。この被膜10
は、窒化、炭化などの方法にて形成する事が出来る。こ
の実施形態では、ガスを用いた窒化工程により形成し
た。この窒化処理工程は、通常の方法で成型した固定側
金型4、5は移動側金型を、窒素ガス雰囲気中900℃
で600分熱処理することにより表面に窒化チタン膜か
らなる被膜10を形成したものである。
除冷し、この後、取り出し空気中で冷却した。
μm、膜硬度は、ビッカース硬度で母材の390に対し
1680で約4倍の硬度が得られた。
タン合金からなる鋳造金型を用いて成形を行ったとこ
ろ、摺動部分の寿命を約4倍にする事ができた。
されることなく、浸炭法により炭化膜を形成するなど、
他の表面処理方法によって形成した物も有効であり、こ
の実施形態に限定されるものではない。
にのみ表面処理したチタン合金を用いる方法でも同様の
効果を得ることができる。
成したものについて説明したが、被膜を多層構造にし、
各層に成形性、摺動性など所望の要件を満たすように各
層の素材を選択すると共に、各層間の密着性を向上させ
るための膜を加えるなど、多層構造をとることにより、
より信頼性の高い金型装置を提供することが可能とな
る。
の成型について説明したが、マグネシウム合金に限定さ
れることなく、他の金属あるいは金属合金にも適用可能
であることはいうまでもない。
ら金型への熱伝導を制御する事ができ、溶湯の冷却固化
速度を遅くする事ができ、巣、湯じわ、クラックなどの
成形不良を低減する事ができる。
説明図
Claims (8)
- 【請求項1】金属合金の形状を形成する部分の少なくと
も一部がチタン合金で構成されていることを特徴とする
金型装置。 - 【請求項2】前記金属合金がマグネシウム合金であり、
前記金型装置の溶湯が流れかつ前記マグネシウム合金部
品の形状を形成するキャビティ部分の少なくとも一部が
チタン合金で構成されていることを特徴とする請求項1
に記載の金型装置。 - 【請求項3】前記キャビティ部分の全体がチタン合金で
構成されていることを特徴とする請求項2に記載の金型
装置。 - 【請求項4】前記金型装置のキャビティ部分の一部もし
くはすべてがチタン合金で構成されており、かつ摺動部
分は鉄鋼材で構成されていることを特徴とする請求項2
に記載の金型装置。 - 【請求項5】前記金型装置の溶湯が流れかつ前記金属合
金部品の形状を形成するキャビティ部分の少なくとも一
部が表面に母材よりも高硬度の被膜が形成されたチタン
合金で構成されていることを特徴とする請求項1に記載
の金型装置。 - 【請求項6】前記被膜は窒化チタンであることを特徴と
する請求項5に記載の金型装置。 - 【請求項7】前記被膜は炭化チタンであることを特徴と
する請求項5に記載の金型装置。 - 【請求項8】前記被膜は多層構造の薄膜で構成されてい
ることを特徴とする請求項5に記載の金型装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001157395A JP2002346724A (ja) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | 金型装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001157395A JP2002346724A (ja) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | 金型装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002346724A true JP2002346724A (ja) | 2002-12-04 |
Family
ID=19001262
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001157395A Withdrawn JP2002346724A (ja) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | 金型装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002346724A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7575039B2 (en) | 2003-10-15 | 2009-08-18 | United Technologies Corporation | Refractory metal core coatings |
JP2011255400A (ja) * | 2010-06-09 | 2011-12-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 鋳造方法 |
-
2001
- 2001-05-25 JP JP2001157395A patent/JP2002346724A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7575039B2 (en) | 2003-10-15 | 2009-08-18 | United Technologies Corporation | Refractory metal core coatings |
JP2011255400A (ja) * | 2010-06-09 | 2011-12-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 鋳造方法 |
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