JP2011235341A

JP2011235341A - 有底円筒金属部材およびその製造方法

Info

Publication number: JP2011235341A
Application number: JP2010110940A
Authority: JP
Inventors: Shigetoshi Iketani; 重利池谷
Original assignee: Suguro Tekko KK
Current assignee: Suguro Tekko KK
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2030-05-13
Also published as: JP5616122B2

Abstract

【課題】金型から製品を取り外す際、製品の、金型の肩部コーナーへの食い付きまたは有底円筒金属部材の根元部コーナーへの食い付きを防止すること。
【解決手段】金属からなる外筒２と、この外筒２の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部１ｄを有する有底穴とされた冷却穴１ｃが形成された金属からなる内筒６と、この内筒６と前記外筒２との間に配置されて、前記内筒６との間に空気層２０を形成する、金属からなる中筒４とを有してなる有底円筒金属部材１であって、前記空気層２０を、金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する前記金型の肩部コーナー近傍で、かつ、前記金型から前記キャビティの側に突出する前記金型の肩部内まで、または金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する当該有底円筒金属部材１の根元部コーナー近傍で、かつ、前記キャビティ内まで延設させた。
【選択図】図２

Description

本発明は、ダイカスト鋳造や射出成形等に使用されるコアピン（中子ピン）等の有底円筒金属部材およびその製造方法に関するものである。

一般に、ダイカスト製品等に対してボルト穴等の孔部を形成するために、金型に固定されるコアピン（中子ピン）が用いられる。コアピンは、金属製の丸棒とされ、中心軸線に沿って冷却穴が形成された中空のものと、冷却穴が形成されていない中実のものがある。下記特許文献１には、冷却穴が形成されたコアピンが開示されている。
冷却穴が形成されたコアピンを使用すれば、ダイカスト製品に生じる引け巣をコアピン位置から遠ざけることができるという点で有利とされている。

特開２００９−９０４４４号公報（図１参照）

しかしながら、上記特許文献１に示すコアピンでは、図７の下側に二点鎖線で示す部位、すなわち、ダイカスト（鋳造）用金型８１に取り付けられた際にキャビティコーナー８２ａと対向するコアピン８３の根元部コーナー８１ａ近傍が、図７の下側に一点鎖線で示す部位、すなわち、コアピン８３の先端部（図７の下側に一点鎖線で示す部位）と同じように冷却されてしまい、キャビティ８２内に供給（注入）された溶湯（例えば、Ａｌ合金の溶湯：溶解したアルミニウム合金）が、キャビティコーナー８２ａに到達する前に凝固して、ダイカスト製品を寸法通りに正確に製造できなかったり、ダイカスト用金型８１からダイカスト製品を取り外す際、ダイカスト製品がコアピン８３の根元部コーナー８１ａに食い付き、ダイカスト製品にクラックが発生したり、コアピン８３の根元部コーナー８１ａ近傍でコアピン８３が折損してしまったりするおそれがある。

また、内部に冷却水を通水させるための冷却水用通路（有底穴）８６が直接設けられたダイカスト用金型８７では、図７の上側に二点鎖線で示す部位、すなわち、キャビティコーナー８８ａと対向するダイカスト用金型８７の肩部コーナー８７ａ近傍が、図７の上側に一点鎖線で示す部位、すなわち、冷却水用通路８６の先端部（図７の上側に一点鎖線で示す部位）と同じように冷却されてしまい、キャビティ８２内に供給（注入）された溶湯（例えば、Ａｌ合金の溶湯：溶解したアルミニウム合金）が、キャビティコーナー８８ａに到達する前に凝固して、ダイカスト製品を寸法通りに正確に製造できなかったり、ダイカスト用金型８７からダイカスト製品を取り外す際、ダイカスト製品がダイカスト用金型８７の肩部コーナー８７ａに食い付き、ダイカスト製品にクラックが発生したり、ダイカスト用金型８７の肩部コーナー８７ａ近傍でダイカスト用金型８７の肩部８７ｂが折損してしまったりするおそれがある。

さらに、コアピン８３の内部に設けられる冷却穴８４や、ダイカスト用金型８７の内部に設けられる冷却水用通路８６は、ドリルで穿設されるのが一般的であり、その場合、冷却穴８４を形成するコアピン８３の内周面や、冷却水用通路８６を形成するダイカスト用金型８７の内周面に、ドリルの刃によって傷（ツールマーク：切削痕）が付き（細かな凹凸ができ）、そこに冷却水が滞留して、コアピン８３の内周面や、ダイカスト用金型８７の内周面が酸化し、コアピン８３の内周面や、ダイカスト用金型８７の内周面に錆が発生してしまうことがある。また、この錆が著しく進行すると、コアピン８３やダイカスト用金型８７の肉厚方向に亀裂や割れが発生し、冷却穴８４や冷却水用通路８６を通過する水等の冷却材が外に漏れ出すおそれがある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、製品を寸法通りに正確に製造することができ、金型から製品を取り外す際、製品の、金型の肩部コーナーへの食い付きまたは有底円筒金属部材の根元部コーナーへの食い付きを防止することができて、金型から取り外された製品の、クラックの発生を防止することができる有底円筒金属部材およびその製造方法を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る有底円筒金属部材は、金属からなる外筒と、この外筒の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する有底穴とされた冷却穴が形成された金属からなる内筒と、この内筒と前記外筒との間に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成する、金属からなる中筒とを有してなる有底円筒金属部材であって、前記空気層が、金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する前記金型の肩部コーナー近傍で、かつ、前記金型から前記キャビティの側に突出する前記金型の肩部内まで、または金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する当該有底円筒金属部材の根元部コーナー近傍で、かつ、前記キャビティ内まで延設されている。

本発明に係る有底円筒金属部材は、ダイス鋼からなる外筒と、この外筒の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する有底穴とされた冷却穴が形成されたステンレスからなる内筒と、この内筒と前記外筒との間に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成する、ステンレスからなる中筒とを有してなる有底円筒金属部材であって、前記空気層が、金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する前記金型の肩部コーナー近傍で、かつ、前記金型から前記キャビティの側に突出する前記金型の肩部内まで、または金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する当該有底円筒金属部材の根元部コーナー近傍で、かつ、前記キャビティ内まで延設されている。

本発明に係る有底円筒金属部材の製造方法は、金属からなる外筒と、この外筒の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する有底穴とされた冷却穴が形成された金属からなる内筒と、この内筒と前記外筒との間に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成する、金属からなる中筒とを有し、前記空気層が、金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する前記金型の肩部コーナー近傍で、かつ、前記金型から前記キャビティの側に突出する前記金型の肩部内まで、または金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する当該有底円筒金属部材の根元部コーナー近傍で、かつ、前記キャビティ内まで延設されている有底円筒金属部材の製造方法であって、前記中筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第１の穴、および前記内筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第２の穴を、前記外筒の中心軸線に沿って穿設し、前記第１の穴および前記第２の穴の表面粗度が良くなるように前記第１の穴および前記第２の穴の表面を加工して、前記中筒の先端面が前記第１の穴の底面に接するまで前記第１の穴内に挿入し、前記内筒の先端部が前記外筒の底部と当接するまで前記内筒を前記第２の穴内に挿入していき、前記内筒および前記中筒が挿入された前記外筒を、１０００℃〜１０５０℃で加熱した後、急冷するようにした。

本発明に係る有底円筒金属部材の製造方法は、ダイス鋼からなる外筒と、この外筒の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する有底穴とされた冷却穴が形成されたステンレスからなる内筒と、この内筒と前記外筒との間に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成する、ステンレスからなる中筒とを有し、前記空気層が、金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する前記金型の肩部コーナー近傍で、かつ、前記金型から前記キャビティの側に突出する前記金型の肩部内まで、または金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する当該有底円筒金属部材の根元部コーナー近傍で、かつ、前記キャビティ内まで延設されている有底円筒金属部材の製造方法であって、前記中筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第１の穴、および前記内筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第２の穴を、前記外筒の中心軸線に沿って穿設し、前記第１の穴および前記第２の穴の表面粗度が良くなるように前記第１の穴および前記第２の穴の表面を加工して、前記中筒の先端面が前記第１の穴の底面に接するまで前記第１の穴内に挿入し、前記内筒の先端部が前記外筒の底部と当接するまで前記内筒を前記第２の穴内に挿入していき、前記内筒および前記中筒が挿入された前記外筒を、１０００℃〜１０５０℃で加熱した後、急冷するようにした。

本発明に係る有底円筒金属部材および本発明に係る有底円筒金属部材の製造方法により製造された有底円筒金属部材によれば、空間（空気層：断熱層）により、金型（例えば、ダイカスト用金型）に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する金型の肩部コーナー近傍、または金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する当該有底円筒金属部材の根元部コーナー近傍が、有底円筒金属部材の先端部と同じように冷却されてしまうことがなくなる。
これにより、キャビティ内に供給（注入）された溶湯（例えば、Ａｌ合金の溶湯：溶解したアルミニウム合金）は、キャビティコーナーに確実に到達して、その後凝固することになり、製品（例えば、ダイカスト製品）を寸法通りに正確に製造することができる。
また、金型から製品を取り外す際、製品が金型の肩部コーナーまたは当該有底円筒金属部材の根元部コーナーに食い付くのを防止することができ、製品にクラックが発生するのを防止することができて、金型の肩部コーナー近傍で金型の肩部が折損してしまうのを、または当該有底円筒金属部材の根元部コーナー近傍で当該有底円筒金属部材が折損してしまうのを防止することができる。

また、本発明に係る有底円筒金属部材および本発明に係る有底円筒金属部材の製造方法により製造された有底円筒金属部材によれば、外筒の内周側が、錆難い金属（例えば、ステンレス）からなる内筒で覆われ、冷却穴に流入した冷却水が、外筒の内周面に接触しないようになっている。
これにより、冷却穴を形成する有底円筒金属部材の内周面が酸化し、錆が発生してしまうことを防止することができ、有底円筒金属部材の肉厚方向に亀裂や割れが発生して、冷却穴を通過する冷却水が外に漏れ出すことを防止することができる。

さらに、本発明に係る有底円筒金属部材および本発明に係る有底円筒金属部材の製造方法により製造された有底円筒金属部材によれば、内筒と外筒とが、密着面（接合面）のところで互いに溶けあって、内筒の外周面と外筒の内周面とが（直接）密着した状態で接合され、外筒が冷却水によって効率よく冷却されることになるので、有底円筒金属部材の焼き付きを防止できるとともに、製品に生じる引け巣を有底円筒金属部材位置から遠ざけることができる。

さらにまた、本発明に係る有底円筒金属部材の製造方法によれば、真空熱処理中におけるガスの発生がないので、真空熱処理炉を用いて有底円筒金属部材を製造することができる。

上記有底円筒金属部材において、前記内筒および前記中筒の肉厚が、０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍとされているとさらに好適である。

このような有底円筒金属部材によれば、内筒および中筒の肉厚が０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍと非常に薄いので、外筒の内径および外径を内筒の肉厚分だけ拡げる必要がなく、その半径方向外側への拡径化を防止することができる。
また、内筒および中筒の肉厚が０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍと非常に薄く、冷却穴に流入した水等の冷却材による冷却効果が、内筒および中筒を有しない従来の有底円筒金属部材と略同じレベルに維持されることになるので、内筒および中筒を有しない従来の有底円筒金属部材の冷却穴にも内筒を挿入して、従来の有底円筒金属部材の改善を図ることができる。

上記有底円筒金属部材において、前記有底円筒金属部材は、ダイカスト用金型に用いられるコアピンとされているとさらに好適である。

このような有底円筒金属部材によれば、有底円筒金属部材に形成された有底穴は、冷却水を供給して冷却するための冷却穴として使用され、冷却穴を通過する冷却水の漏洩が防止されることになるので、製品の歩留まりを向上させることができる。

上記有底円筒金属部材の製造方法において、前記急冷の後、焼き戻しをするとさらに好適である。

このような有底円筒金属部材の製造方法によれば、１０００℃〜１０５０℃で加熱された際に生じた残留応力が除去され、使用目的に応じた適正な硬さと粘り強さとのバランスがとられるとともに、不安定な相の安定化が図られることになるので、経年変形や割れ等を防止することができる。

本発明に係るダイカスト鋳造用金型は、先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなる内筒と、この内筒の外周側に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成する金属からなる外筒とを有してなるダイカスト鋳造用金型であって、前記空気層が、キャビティコーナーと対向する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部コーナー近傍で、かつ、当該ダイカスト鋳造用金型から前記キャビティの側に突出する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部内まで延設されている。

本発明に係るダイカスト鋳造用金型は、先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、ステンレスからなる内筒と、この内筒の外周側に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成するステンレスからなる外筒とを有してなるダイカスト鋳造用金型であって、前記空気層が、キャビティコーナーと対向する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部コーナー近傍で、かつ、当該ダイカスト鋳造用金型から前記キャビティの側に突出する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部内まで延設されている。

本発明に係るダイカスト鋳造用金型の製造方法は、先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなる内筒と、この内筒の外周側に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成する金属からなる外筒とを有し、前記空気層が、キャビティコーナーと対向する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部コーナー近傍で、かつ、当該ダイカスト鋳造用金型から前記キャビティの側に突出する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部内まで延設されているダイカスト鋳造用金型の製造方法であって、前記外筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第１の穴、および前記内筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第２の穴を、前記外筒の中心軸線に沿って穿設し、前記第１の穴および前記第２の穴の表面粗度が良くなるように前記第１の穴および前記第２の穴の表面を加工して、前記外筒の先端面が前記第１の穴の底面に接するまで前記第１の穴内に挿入し、前記内筒の先端部が前記外筒の底部と当接するまで前記内筒を前記第２の穴内に挿入していき、前記内筒および前記外筒が挿入された当該ダイカスト鋳造用金型を、１０００℃〜１０５０℃で加熱した後、急冷するようにした。

本発明に係るダイカスト鋳造用金型の製造方法は、先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、ステンレスからなる内筒と、この内筒の外周側に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成するステンレスからなる外筒とを有し、前記空気層が、キャビティコーナーと対向する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部コーナー近傍で、かつ、当該ダイカスト鋳造用金型から前記キャビティの側に突出する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部内まで延設されているダイカスト鋳造用金型の製造方法であって、前記外筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第１の穴、および前記内筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第２の穴を、前記外筒の中心軸線に沿って穿設し、前記第１の穴および前記第２の穴の表面粗度が良くなるように前記第１の穴および前記第２の穴の表面を加工して、前記外筒の先端面が前記第１の穴の底面に接するまで前記第１の穴内に挿入し、前記内筒の先端部が前記外筒の底部と当接するまで前記内筒を前記第２の穴内に挿入していき、前記内筒および前記外筒が挿入された当該ダイカスト鋳造用金型を、１０００℃〜１０５０℃で加熱した後、急冷するようにした。

本発明に係るダイカスト鋳造用金型および本発明に係るダイカスト鋳造用金型の製造方法により製造されたダイカスト鋳造用金型によれば、空間（空気層：断熱層）により、キャビティコーナーと対向する金型の肩部コーナー近傍が、金型の肩部の先端部と同じように冷却されてしまうことがなくなる。
これにより、キャビティ内に供給（注入）された溶湯（例えば、Ａｌ合金の溶湯：溶解したアルミニウム合金）は、キャビティコーナーに確実に到達して、その後凝固することになり、ダイカスト製品を寸法通りに正確に製造することができる。
また、ダイカスト鋳造用金型からダイカスト製品を取り外す際、ダイカスト製品が金型の肩部コーナーに食い付くのを防止することができ、ダイカスト製品にクラックが発生するのを防止することができて、金型の肩部コーナー近傍で金型の肩部が折損してしまうのを防止することができる。

また、本発明に係るダイカスト鋳造用金型および本発明に係るダイカスト鋳造用金型の製造方法により製造されたダイカスト鋳造用金型によれば、冷却穴の内周側が、錆難い金属（例えば、ステンレス）からなる内筒で覆われ、冷却穴に流入した冷却水が、ダイカスト鋳造用金型の内周面に接触しないようになっている。
これにより、冷却穴を形成するダイカスト鋳造用金型の内周面が酸化し、錆が発生してしまうことを防止することができ、ダイカスト鋳造用金型の肉厚方向に亀裂や割れが発生して、冷却穴を通過する冷却水が外に漏れ出すことを防止することができる。

さらに、本発明に係るダイカスト鋳造用金型および本発明に係るダイカスト鋳造用金型の製造方法により製造されたダイカスト鋳造用金型によれば、内筒とダイカスト鋳造用金型とが、密着面（接合面）のところで互いに溶けあって、内筒の外周面とダイカスト鋳造用金型の内周面とが（直接）密着した状態で接合され、ダイカスト鋳造用金型が冷却水によって効率よく冷却されることになるので、ダイカスト製品に生じる引け巣を冷却水用通路（すなわち、有底穴）の位置から遠ざけることができる。

さらにまた、本発明に係るダイカスト鋳造用金型の製造方法によれば、真空熱処理中におけるガスの発生がないので、真空熱処理炉を用いてダイカスト鋳造用金型を製造することができる。

上記ダイカスト鋳造用金型において、前記内筒および前記外筒の肉厚が、０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍとされているとさらに好適である。

このようなダイカスト鋳造用金型によれば、内筒および外筒の肉厚が０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍと非常に薄いので、ダイカスト鋳造用金型の寸法を内筒および外筒の肉厚分だけ拡げる必要がなく、その寸法における大型化を防止することができる。
また、内筒および外筒の肉厚が０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍと非常に薄く、冷却穴に流入した水等の冷却材による冷却効果が、内筒および外筒を有しない従来のダイカスト鋳造用金型と略同じレベルに維持されることになるので、内筒および外筒を有しない従来のダイカスト鋳造用金型の冷却穴にも内筒および外筒を挿入して、従来のダイカスト鋳造用金型の改善を図ることができる。

上記ダイカスト鋳造用金型の製造方法において、前記急冷の後、焼き戻しをするとさらに好適である。

このようなダイカスト鋳造用金型の製造方法によれば、１０００℃〜１０５０℃で加熱された際に生じた残留応力が除去され、使用目的に応じた適正な硬さと粘り強さとのバランスがとられるとともに、不安定な相の安定化が図られることになるので、経年変形や割れ等を防止することができる。

本発明に係る有底円筒金属部材によれば、製品を寸法通りに正確に製造することができ、金型から製品を取り外す際、製品の、金型の肩部コーナーへの食い付きまたは有底円筒金属部材の根元部コーナーへの食い付きを防止することができて、金型から取り外された製品の、クラックの発生を防止することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る有底円筒金属部材の製造方法を用いて製造されたコアピンをダイカスト用金型に取り付けた状態を示す側断面図である。本発明の一実施形態に係る有底円筒金属部材の製造方法を用いて製造されたコアピンの断面図である。図２中の一点鎖線で囲んだ部分を拡大した図であって、本発明の一実施形態に係る有底円筒金属部材の製造方法を示す図である。本発明の一実施形態に係るダイカスト用金型の斜視図である。本発明の一実施形態に係るダイカスト用金型の正面図である。本発明の一実施形態に係るダイカスト用金型の要部を拡大して示す断面図である。従来の問題点を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態に係る有底円筒金属部材およびその製造方法について、図１から図３を参照しながら説明する。
本実施形態では、ダイカスト用金型に用いるコアピン（中子ピン）を有底円筒金属部材の一例として、コアピンの使用形態およびコアピンの形状を説明した後に、コアピンの製造方法について説明する。
なお、図１は本実施形態に係る有底円筒金属部材の製造方法を用いて製造されたコアピンをダイカスト用金型に取り付けた状態を示す側断面図、図２は本実施形態に係る有底円筒金属部材の製造方法を用いて製造されたコアピンの断面図、図３は本実施形態に係る有底円筒金属部材の製造方法を示す図である。

図１には、ダイカスト（鋳造）用金型３に固定されたコアピン１を示している。コアピン１の先端部（図１において右方）１ａ側は、金型３内に配置されている。コアピン１の内部には、基端部（図１において左方）１ｂからその中心軸線に沿って中心穴が形成されており、先端部１ａにて底部１ｄ（図２参照）を有する有底穴とされた冷却穴１ｃが形成されている。この冷却穴１ｃ内には、コアピン１の中心軸線に沿って冷却水供給パイプ（内パイプ）５が挿入されている。

冷却水供給パイプ５の先端５ａから冷却穴１ｃの底部１ｄ、すなわち、コアピン１の先端部１ａに向かって冷却水が噴出するようになっている。冷却水供給パイプ５の他端は、冷却水供給配管７に接続されている。冷却水供給配管７の上流側には、図示しない冷却装置本体が設けられている。冷却水供給パイプ５の先端５ａから噴出した冷却水は、冷却穴１ｃの底部に衝突した後に流れの向きを反転させ、冷却穴１ｃ内を基端部１ｂに向かって流れる。このように冷却水が流れる際に、コアピン１の壁部を介して伝達された熱を受け取ることによって、コアピン１を内部から冷却する。基端部１ｂへと向かって流れた冷却水は、コアピン１の基端部１ｂに接続された接続管（外パイプ）９内へと流れ込み、冷却水戻り配管１１を介して図示しない冷却装置本体へと導かれる。

以上説明したように、コアピン１内に冷却水を供給しながらダイカスト製造工程を行うことにより、コアピン１の焼き付きを防止できるとともに、ダイカスト製品に生じる引け巣をコアピン１位置から遠ざけることができる。

図２には、コアピン１の形状を示している。なお、同図に示したコアピンの形状はあくまでも一例であって、本発明はこの形状に限定されるものではない。
コアピン１は、外筒２と、中筒（中間筒）４と、内筒６とを備えている。外筒２は、例えば、ダイカスト金属材料として最も広く使用されているダイス鋼（ＳＫＤ６１）で作られており、基端部１ｂ側に位置する大径部１２と、先端部１ａ側に位置するとともに大径部１２よりも小径とされた小径テーパ部１４と、大径部１２と小径テーパ部１４との間に位置するとともに小径テーパ部１４に対して連続的に接続された小径直線部１６とを有している。

大径部１２の直径は、例えば、１３ｍｍとされており、小径直線部１６の直径は、例えば、４．１ｍｍとされている。小径テーパ部１４の直径は、基端部１ｂ側が４．１ｍｍとされ、先端にいくにしたがい先細り形状となるようなテーパ形状となっている。テーパ角は、例えば、１°とされる。小径テーパ部１４の先端、すなわち、コアピン１の先端部１ａは、球面形状を有するように加工されている。
外筒２の長さは、２５０ｍｍとされている。大径部１２の長さは２５ｍｍ、小径直線部１６の長さは２０３ｍｍ、小径テーパ部１４の長さは２２ｍｍとされている。

コアピン１には、基端部１ｂから先端部１ａの手前にかけて、中心軸線に沿って冷却穴１ｃとしての中心穴が形成されている。冷却穴１ｃの先端部１ａ側は貫通しておらず、底部１ｄが設けられている。このように、冷却穴１ｃは有底穴となっている。また、大径部１２および小径直線部１６の（半径方向）内側に位置する外筒２の内周面（内側面）、より詳しくは、基端部１ｂ側に形成された開口１ｅから、ダイカスト用金型３（図１参照）に取り付けられた際にキャビティコーナー１８ａ（図１参照）と対向するダイカスト用金型３の肩部コーナー３ａ（図１参照）近傍で、かつ、ダイカスト用金型３からキャビティ１８（図１参照）の側に突出するダイカスト用金型３の肩部（突出部）３ｂ（図１参照）内に位置する小径直線部１６の内周面２ａには、中筒４の外周面（外側面）、例えば、厚さ０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍ（より好ましくは、０．１ｍｍ）のステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）製のパイプの外周面（外側面）４ａが密着した状態で取り付けられている。

さらに、小径直線部１６および小径テーパ部１４の内側に位置する外筒２の内周面、より詳しくは、中筒４の先端面（中筒４を収容するのに穿設された穴２ｅ（図３（ｂ）参照）の底面２ｇ（図３（ｂ）参照）と接する端面）４ｂから先端部１ａ側に位置する小径直線部１６および小径テーパ部１４の内周面２ｂには、内筒６の外周面（外側面）、例えば、厚さ０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍ（より好ましくは、０．１ｍｍ）のステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）製のパイプの外周面６ａが密着した状態で取り付けられている。内筒６は基端部１ｂ側に形成された開口１ｅ（または開口１ｅ近傍）まで延びており、中筒４と内筒６との間には、中筒４の内周面（内側面）４ｃと、内筒６の外周面６ａと、穴２ｅ（図３（ｂ）参照）の底面２ｇとにより空間（空気層：断熱層）２０が形成されるようになっている。すなわち、外筒２の内側（内周側）は、内筒６で、その全体あるいは接続管９の先端（図１において右方）が螺結される雌ねじ部（図示せず）を除いた全体が）覆われ、基端部１ｂ側に形成された開口１ｅから、ダイカスト用金型３に取り付けられた際にキャビティコーナー１８ａと対向するダイカスト用金型３の肩部コーナー３ａ近傍で、かつ、ダイカスト用金型３からキャビティ１８の側に突出するダイカスト用金型３の肩部３ｂ内に位置する小径直線部１６の内周面２ａと、これと対向する内筒６の外周面６ａとの間には、空間２０が形成されている。

冷却穴１ｃの基端部１ｂ側には、雌ねじ部（図示せず）が形成されており、この雌ねじ部によって、図１に示した接続管９の先端がコアピン１に対して螺結される。
小径直線部１６の肉厚は、中筒４の先端面４ｂから先端部１ａ側で１．０ｍｍ、中筒４の先端面４ｂから基端部１ｂ側で０．５ｍｍとされ、小径テーパ部１４の肉厚は、基端部１ｂ側の最も厚い位置で１．０ｍｍとされている。なお、コアピン１の小径テーパ部１４の先端では直径が小さくなっているので、この位置における肉厚が最も薄くなる。

つぎに、上記コアピン１の製造方法について、図３（ａ）から図３（ｃ）を参照しながら説明する。
まずはじめに、図３（ａ）に示すように、中筒４となるステンレス製のパイプの外径との差（クリアランス）が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍ（より好ましくは、０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ）となる内径を有する穴２ｃ、および内筒６となるステンレス製のパイプの外径との差（クリアランス）が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍ（より好ましくは、０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ）となる内径を有する穴２ｄを、外筒２の中心軸線に沿って穿設（機械加工）する。
つづいて、穴２ｃ，２ｄを穿設する際にドリルの刃によって付いた傷（ツールマーク：切削痕）を極力除去するように、すなわち、穴２ｃ，２ｄの表面粗度（表面相度）が良くなる（小さく）ように穴２ｃ，２ｄの表面（内周面）を加工（研磨）して、穴２ｅ，２ｆ（図３（ｂ）参照）とする。

つぎに、図３（ｂ）に示すように、表面粗度が良くなるように加工された穴２ｅ内に、穴２ｅの内径との差（クリアランス）が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍ（より好ましくは、０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ）となる外径を有する中筒４を、中筒４の先端面４ｂが穴２ｅの底面２ｇに接するまで穴２ｅ内に挿入する。
つづいて、図３（ｃ）に示すように、表面粗度が良くなるように加工された穴２ｆ内に、先端部（一端部）に球面形状が形成されるように、先端部が絞り加工されるとともに、穴２ｆの内径との差（クリアランス）が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍ（より好ましくは、０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ）となる外径を有する内筒６を、内筒６の先端部が外筒２の底部に接するまで穴２ｆ内に挿入する。
そして、中筒４および内筒６が挿入された外筒２を図示しない真空熱処理炉に入れて１０００℃〜１０５０℃で１時間程加熱した後、窒素を吹き付けて急冷する。

その後、再び真空熱処理炉に入れて１０００℃〜１０５０℃で１時間程加熱した後、窒素を吹き付けて急冷し、三度真空熱処理炉に入れて１０００℃〜１０５０℃で１時間程加熱した後、窒素を吹き付けて急冷する。

本実施形態に係るコアピン１および本実施形態に係るコアピン１の製造方法により製造されたコアピン１によれば、空間（空気層：断熱層）２０により、ダイカスト用金型３に取り付けられた際にキャビティコーナー１８ａと対向するダイカスト用金型３の肩部コーナー３ａ近傍が、コアピン１の先端部と同じように冷却されてしまうことがなくなる。
これにより、キャビティ１８内に供給（注入）された溶湯（例えば、Ａｌ合金の溶湯：溶解したアルミニウム合金）は、キャビティコーナー１８ａに確実に到達して、その後凝固することになり、ダイカスト製品を寸法通りに正確に製造することができる。
また、ダイカスト用金型３からダイカスト製品を取り外す際、ダイカスト製品がダイカスト用金型３の肩部コーナー３ａに食い付くのを防止することができ、ダイカスト製品にクラックが発生するのを防止することができて、ダイカスト用金型３の肩部コーナー３ａ近傍でダイカスト用金型３の肩部３ｂが折損してしまうのを防止することができる。

また、本実施形態に係るコアピン１および本実施形態に係るコアピン１の製造方法により製造されたコアピン１によれば、外筒２の内周側が、錆難いステンレスからなる内筒６で覆われ、冷却穴１ｃに流入した冷却水が、外筒２の内周面に接触しないようになっている。
これにより、冷却穴１ｃを形成するコアピン１の内周面が酸化し、錆が発生してしまうことを防止することができ、コアピン１の肉厚方向に亀裂や割れが発生して、冷却穴１ｃを通過する冷却水が外に漏れ出すことを防止することができる。

さらに、本実施形態に係るコアピン１および本実施形態に係るコアピン１の製造方法により製造されたコアピン１によれば、内筒６と外筒２とが、密着面（接合面）のところで互いに溶けあって、内筒６の外周面６ａと外筒２の内周面２ｂとが（直接）密着した状態で接合され、外筒２が冷却水によって効率よく冷却されることになるので、コアピン１の焼き付きを防止できるとともに、ダイカスト製品に生じる引け巣をコアピン１位置から遠ざけることができる。

さらにまた、本実施形態に係るコアピン１および本実施形態に係るコアピン１の製造方法により製造されたコアピン１によれば、コアピン１に形成された有底穴は、冷却水を供給して冷却するための冷却穴１ｃとして使用され、冷却穴１ｃを通過する冷却水の漏洩が防止されることになるので、ダイカスト製品の歩留まりを向上させることができる。

また、本実施形態に係るコアピン１の製造方法によれば、真空熱処理中におけるガスの発生がないので、真空熱処理炉を用いてコアピンを製造することができる。

さらに、本実施形態に係るコアピン１の製造方法によれば、１０００℃〜１０５０℃で加熱された際に生じた残留応力が除去され、使用目的に応じた適正な硬さと粘り強さとのバランスがとられるとともに、不安定な相の安定化が図られることになるので、経年変形や割れ等を防止することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
例えば、上述した実施形態では、図１に示すように、コアピン１全体がダイカスト用金型３の内部に収容された状態で使用されるものを一具体例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は、図７の下側に示すような、コアピンの一部または大半がダイカスト用金型８１からキャビティ８２の側に突出した状態で使用されるコアピンにも適用することができる。この場合、ダイカスト用金型８１からキャビティ８２の側に突出するコアピンにより、例えば、図４および図５に示すようなシリンダーブロック（ウォータージャケット）４１の冷却水用通路（冷却水用有底穴）４２が形成されることになる。また、図７の下側に示すような、コアピンの一部または大半がダイカスト用金型８１からキャビティ８２の側に突出した状態で使用されるコアピンに適用された場合には、ダイカスト用金型８１からダイカスト製品を取り外す際、ダイカスト製品がコアピンの根元部コーナーに食い付くのを防止することができ、ダイカスト製品にクラックが発生するのを防止することができて、コアピンの根元部コーナー近傍でコアピンが折損してしまうのを防止することができる。

また、本発明は、図７の上側に示すような、内部に冷却水を通水させるための冷却水用通路８６が直接設けられたダイカスト用金型８７にも適用することができる。この場合、図６に示すように、基端部（図６において右側の端部）側に形成された開口６１から、キャビティコーナー８８ａ（図７参照）と対向するダイカスト用金型６２の肩部コーナー（図示せず）近傍で、かつ、ダイカスト用金型６２からキャビティ８２（図７参照）の側に突出するダイカスト用金型６２の図示しない肩部（突出部）内に位置する第１の内周面６２ａには、中筒（外筒）６３の外周面（外側面）、例えば、厚さ０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍ（より好ましくは、０．１ｍｍ）のステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）製のパイプの外周面（外側面）６３ａが密着した状態で取り付けられることになる。

一方、中筒６３の先端面（中筒６３を収容するのに穿設された穴の底面６５と接する端面）６３ｂから先端部（図６において左側の端部）側に位置して、第１の内周面６２ａよりも小さい内径を有する第２の内周面６２ｂには、内筒６６の外周面（外側面）、例えば、厚さ０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍ（より好ましくは、０．１ｍｍ）のステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）製のパイプの外周面６６ａが密着した状態で取り付けられることになる。
そして、内筒６６は基端部側に形成された開口６１まで延びており、中筒６３と内筒６６との間には、中筒６３の内周面（内側面）６３ｃと、内筒６６の外周面６６ａと、穴の底面６５とにより空間（空気層：断熱層）６７が形成されることになる。すなわち、冷却水用通路６８は、内筒６６の内周面６６ｂによって形成され、基端部側に形成された開口６１から、キャビティコーナー８８ａと対向するダイカスト用金型６２の肩部コーナー近傍で、かつ、ダイカスト用金型６２からキャビティ８２の側に突出するダイカスト用金型６２の肩部内に位置する第１の内周面６２ａと、これと対向する内筒６６の外周面６６ａとの間には、空間６７が形成されることになる。
なお、図６に示すダイカスト用金型６２の製造方法は、図３（ａ）から図３（ｃ）を用いて説明したコアピン１の製造方法と同様であるので、ここではその説明を省略する。

さらに、上述した実施形態では、中筒４および内筒６として、ステンレスから作られたものを一具体例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、中筒４および内筒６は、その他の金属（銅、真鍮、ダイス鋼（ＳＫＤ６１）等）から作られたものであってもよい。

１コアピン（有底円筒金属部材）
１ｃ冷却穴
１ｄ底部
２外筒
３ダイカスト鋳造用金型（金型）
３ａ肩部コーナー
３ｂ肩部
４中筒
６内筒
１８キャビティ
１８ａキャビティコーナー
２０空気層
６２ダイカスト鋳造用金型（金型）
６３外筒
６６内筒
６７空気層
６８冷却水用通路

Claims

金属からなる外筒と、この外筒の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する有底穴とされた冷却穴が形成された金属からなる内筒と、この内筒と前記外筒との間に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成する、金属からなる中筒とを有してなる有底円筒金属部材であって、
前記空気層が、金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する前記金型の肩部コーナー近傍で、かつ、前記金型から前記キャビティの側に突出する前記金型の肩部内まで、または金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する当該有底円筒金属部材の根元部コーナー近傍で、かつ、前記キャビティ内まで延設されていることを特徴とする有底円筒金属部材。
ダイス鋼からなる外筒と、この外筒の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する有底穴とされた冷却穴が形成されたステンレスからなる内筒と、この内筒と前記外筒との間に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成する、ステンレスからなる中筒とを有してなる有底円筒金属部材であって、
前記空気層が、金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する前記金型の肩部コーナー近傍で、かつ、前記金型から前記キャビティの側に突出する前記金型の肩部内まで、または金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する当該有底円筒金属部材の根元部コーナー近傍で、かつ、前記キャビティ内まで延設されていることを特徴とする有底円筒金属部材。
前記内筒および前記中筒の肉厚が、０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍとされていることを特徴とする請求項１または２に記載の有底円筒金属部材。
前記有底円筒金属部材は、ダイカスト鋳造用金型に用いられるコアピンとされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の有底円筒金属部材。
金属からなる外筒と、この外筒の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する有底穴とされた冷却穴が形成された金属からなる内筒と、この内筒と前記外筒との間に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成する、金属からなる中筒とを有し、
前記空気層が、金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する前記金型の肩部コーナー近傍で、かつ、前記金型から前記キャビティの側に突出する前記金型の肩部内まで、または金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する当該有底円筒金属部材の根元部コーナー近傍で、かつ、前記キャビティ内まで延設されている有底円筒金属部材の製造方法であって、
前記中筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第１の穴、および前記内筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第２の穴を、前記外筒の中心軸線に沿って穿設し、
前記第１の穴および前記第２の穴の表面粗度が良くなるように前記第１の穴および前記第２の穴の表面を加工して、
前記中筒の先端面が前記第１の穴の底面に接するまで前記第１の穴内に挿入し、前記内筒の先端部が前記外筒の底部と当接するまで前記内筒を前記第２の穴内に挿入していき、
前記内筒および前記中筒が挿入された前記外筒を、１０００℃〜１０５０℃で加熱した後、急冷するようにしたことを特徴とする有底円筒金属部材の製造方法。
ダイス鋼からなる外筒と、この外筒の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する有底穴とされた冷却穴が形成されたステンレスからなる内筒と、この内筒と前記外筒との間に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成する、ステンレスからなる中筒とを有し、
前記空気層が、金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する前記金型の肩部コーナー近傍で、かつ、前記金型から前記キャビティの側に突出する前記金型の肩部内まで、または金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する当該有底円筒金属部材の根元部コーナー近傍で、かつ、前記キャビティ内まで延設されている有底円筒金属部材の製造方法であって、
前記中筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第１の穴、および前記内筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第２の穴を、前記外筒の中心軸線に沿って穿設し、
前記第１の穴および前記第２の穴の表面粗度が良くなるように前記第１の穴および前記第２の穴の表面を加工して、
前記中筒の先端面が前記第１の穴の底面に接するまで前記第１の穴内に挿入し、前記内筒の先端部が前記外筒の底部と当接するまで前記内筒を前記第２の穴内に挿入していき、
前記内筒および前記中筒が挿入された前記外筒を、１０００℃〜１０５０℃で加熱した後、急冷するようにしたことを特徴とする有底円筒金属部材の製造方法。
前記急冷の後、焼き戻しをするようにしたことを特徴とする請求項５または６に記載の有底円筒金属部材の製造方法。
先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなる内筒と、この内筒の外周側に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成する金属からなる外筒とを有してなるダイカスト鋳造用金型であって、
前記空気層が、キャビティコーナーと対向する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部コーナー近傍で、かつ、当該ダイカスト鋳造用金型から前記キャビティの側に突出する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部内まで延設されていることを特徴とするダイカスト鋳造用金型。
先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、ステンレスからなる内筒と、この内筒の外周側に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成するステンレスからなる外筒とを有してなるダイカスト鋳造用金型であって、
前記空気層が、キャビティコーナーと対向する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部コーナー近傍で、かつ、当該ダイカスト鋳造用金型から前記キャビティの側に突出する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部内まで延設されていることを特徴とするダイカスト鋳造用金型。
前記内筒および前記外筒の肉厚が、０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍとされていることを特徴とする請求項８または９に記載のダイカスト鋳造用金型。
先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなる内筒と、この内筒の外周側に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成する金属からなる外筒とを有し、
前記空気層が、キャビティコーナーと対向する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部コーナー近傍で、かつ、当該ダイカスト鋳造用金型から前記キャビティの側に突出する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部内まで延設されているダイカスト鋳造用金型の製造方法であって、
前記外筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第１の穴、および前記内筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第２の穴を、前記外筒の中心軸線に沿って穿設し、
前記第１の穴および前記第２の穴の表面粗度が良くなるように前記第１の穴および前記第２の穴の表面を加工して、
前記外筒の先端面が前記第１の穴の底面に接するまで前記第１の穴内に挿入し、前記内筒の先端部が前記外筒の底部と当接するまで前記内筒を前記第２の穴内に挿入していき、
前記内筒および前記外筒が挿入された当該ダイカスト鋳造用金型を、１０００℃〜１０５０℃で加熱した後、急冷するようにしたことを特徴とするダイカスト鋳造用金型の製造方法。
先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、ステンレスからなる内筒と、この内筒の外周側に配置されて、前記内筒との間に空気層を形成するステンレスからなる外筒とを有し、
前記空気層が、キャビティコーナーと対向する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部コーナー近傍で、かつ、当該ダイカスト鋳造用金型から前記キャビティの側に突出する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部内まで延設されているダイカスト鋳造用金型の製造方法であって、
前記外筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第１の穴、および前記内筒の外径との差が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとなる内径を有する第２の穴を、前記外筒の中心軸線に沿って穿設し、
前記第１の穴および前記第２の穴の表面粗度が良くなるように前記第１の穴および前記第２の穴の表面を加工して、
前記外筒の先端面が前記第１の穴の底面に接するまで前記第１の穴内に挿入し、前記内筒の先端部が前記外筒の底部と当接するまで前記内筒を前記第２の穴内に挿入していき、
前記内筒および前記外筒が挿入された当該ダイカスト鋳造用金型を、１０００℃〜１０５０℃で加熱した後、急冷するようにしたことを特徴とするダイカスト鋳造用金型の製造方法。
前記急冷の後、焼き戻しをするようにしたことを特徴とする請求項１１または１２に記載のダイカスト鋳造用金型の製造方法。