JP2012016733A - ダイキャスト金型用ピン及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳造時にダイキャスト金型用ピンへのメンテナンスに掛かる時間及び工数を削減でき、その材料コストも抑えることができるダイキャスト金型用ピン及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ダイキャスト金型用ピンとしての鋳抜きピン３２は、熱間工具鋼による柱形状のピン本体３２ａと、タングステン及び鉄を主成分とし、モリブデン、コバルト及びクロムを必須成分として合金化した耐熱重合金による柱形状のピン先端部３２ｂとから成り、ピン本体とピン先端部との双方が同一軸線に沿って隣接して配列され、この双方の端面同士が耐熱重合金による溶接材で一体に溶接されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、アルミダイキャスト鋳造に用いられ、内部に冷却用空間を有した金型本体に組み合わされるダイキャスト金型用ピン及びその製造方法に関する。

従来、高圧アルミダイキャスト鋳造や低圧アルミダイキャスト鋳造に用いられる金型は、金型内部に冷却用空間を設けた種々のタイプのものが広く実用に供されており、例えば、自動車用エンジンのシリンダブロックの鋳造等に用いられている。この種の図１の断面図に示す金型１０は、金型本体１１の内部に冷却用空間１１ａを有し、この冷却用空間１１ａを形成する外壁１１ｂに貫通して形成された複数の貫通口に、これら貫通口と同数の鋳抜き用のピン（鋳抜きピン）１２を挿通して構成されている。

但し、鋳抜きピン１２は、熱間工具鋼（例えば、材質：ＪＩＳ ＳＫＤ６１の焼き入れ焼き戻し材、硬度：ＨＲＣ４８）によって、図２に示すように概略円柱形状に形成されている。図２（ａ）は鋳抜きピン１２の平面図、（ｂ）はピン頭部端面図、（ｃ）はピン先端部の端面図である。また、鋳抜きピン１２は、図示以外の各種の金型本体に応じて、１本から１０本位組み合わされるようになっている。

このような構成の金型１０においては、冷却用空間１１ａに高温の金属溶湯、例えば約７００°Ｃのアルミニュウム（アルミ）溶湯を入れ、これが固化したのち、金型１０を分解してアルミが固化したアルミ製品を取り出すようになっている。この際、鋳抜きピン１２の先端部１２ａを金型本体１１から抜くことによりアルミ製品の内部にその先端部１２ａの形状をした所定の空洞が形成されるようになっている。

この他、図３に示す金型２０のように、金型本体が２１ａと２１ｂで示すように分割できるタイプのものがある。この金型２０では、金型本体２１ａ，２１ｂが一つに組み合わされて冷却用空間２１ｃが構成され、移動側の金型本体２１ａに形成された複数の貫通口に、鋳抜きピン１２が金型本体２１ａの外面から冷却用空間２１ｃに挿通される。

この種の従来の鋳抜きピンとして例えば特許文献１に記載のものが有る。

特開２００１−１８０５１号公報

ところで、上述した金型１０又は２０で鋳造により所定のアルミ製品を製造する場合、冷却用空間１１ａにアルミ溶湯を流し込んで固化した後、鋳抜きピン１２を抜くといった鋳造工程を２０００〜３０００回繰り返すと、鋳抜きピン１２の先端部１２ａにアルミの焼き付きが付着してしまう。そこで、その付着したアルミを削って除去するが、この２０００〜３０００回毎に繰り返されるアルミ除去のメンテナンスを３〜４回繰り返すと、鋳抜きピン１２の先端部１２ａの径が細くなって使用不可能となる。この鋳抜きピン１２は、金型本体１１に複数本組み合わされるので、上記のメンテナンスに時間及び工数が掛かるという問題がある。

また、金型本体１１は、最大１５万回位の鋳造工程に耐え得るが、鋳抜きピン１２は、上記のように時間及び工数を掛けてメンテナンスを行っても、最大１２０００回位の鋳造工程で使用不可能となる。このため、鋳抜きピン１２を途中で交換しなければならず、その分、材料コストが嵩むといった問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、鋳造時にダイキャスト金型用ピンへのメンテナンスに掛かる時間及び工数を削減することができ、その材料コストも抑えることができるダイキャスト金型用ピン及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、熱間工具鋼による柱形状のピン本体と、タングステン及び鉄を主成分とし、モリブデン、コバルト及びクロムを必須成分として合金化した耐熱重合金による柱形状のピン先端部とから成り、前記ピン本体と前記ピン先端部との双方が同一軸線に沿って隣接して配列され、この双方の端面同士が前記耐熱重合金による溶接材で一体に溶接されていることを特徴とする。

この構成によれば、ダイキャスト金型用ピンのピン先端部が耐熱重合金で形成されているので、そのピン先端部の熱伝導率が良く、これによって次のような作用効果がある。ここで、内部に冷却用空間を有する金型の外壁に形成された貫通口にダイキャスト金型用ピンを鋳抜きピンとして挿通し、この挿通したピン先端部が冷却用空間に突き出るように組み合わせた金型が有るとする。この金型の冷却用空間に高温のアルミ溶湯を入れて固化し、このアルミ製品から鋳抜きピンを抜いてアルミ製品を完成させるといった鋳造を行った場合、タングステンは融点が約３４６０°Ｃ、鉄は約１５００°Ｃであるため、約７００°Ｃのアルミ溶湯に十分耐えうることができ、また、高温のアルミ溶湯に浸るピン先端部が熱伝導率がよいので、アルミ溶湯の熱を外部に逃がす効果が高く、このためアルミが付着し難くなる。

つまり、その鋳造工程を繰り返し行った際に、アルミの焼き付きがピン先端部に付着し難くなるので、ピン先端部に付着したアルミを切削除去しなければならなくなるまでの鋳造工程の繰り返し回数が、従来構成の熱間工具鋼のみによる鋳抜きピンよりも大幅に増加する。この鋳抜きピンの鋳造時の耐久回数は、金型の鋳造時の耐久回数よりも多いので、従来のような、鋳造繰り返し時のアルミ切削除去が不要となる。従って、鋳造時の鋳抜きピンとしてのダイキャスト金型用ピンのメンテナンスに掛かる時間及び工数を無くすことができるか、又は大幅に削減することが出来る。また、従来のような鋳造工程繰り返し途中でダイキャスト金型用ピンが使用不可能となり交換しなければならないといったことも無くなるので、その分、材料コストを削減することができる。更に、ダイキャスト金型用ピンのピン先端部がメンテナンスの繰り返しによって使用不能となった場合、ピン先端部のみを交換して再溶接すればよいので、ピン本体がそのまま使用可能となり、これによって材料コストを削減することができる。

請求項２に記載の発明は、前記ピン本体の先端に軸線に沿って凸部又は凹部が設けられ、前記ピン先端部の先端に軸線に沿って凹部又は凸部が設けられており、それら凸部と凹部とが嵌合されていることを特徴とする。

この構成によれば、ピン本体の先端の例えば凸部と、ピン先端部の先端の例えば凹部とが軸線に沿って嵌合されているので、ピン本体とピン先端部との双方を容易に一直線状に保持することができる。従って、溶接時にピン先端部がピン本体に対して斜めにずれるといったことが無くなる。このずれて溶着されることを懸念して、ピン先端部をピン本体よりもサイズを大きくし、ずれて溶着された場合に、これを削って直線状にするといった手間も省ける。また、ピン先端部のサイズを長さと直径とを規格化することができるので、これによっても材料コストを削減することができる。

請求項３に記載の発明は、熱間工具鋼による柱形状のピン本体における所定長の先端部分の表面に、タングステン及び鉄を主成分とし、モリブデン、コバルト及びクロムを必須成分として合金化した耐熱重合金によって所定厚みの膜が形成されて成ることを特徴とする。

この構成によれば、ダイキャスト金型用ピンの所定長のピン先端部に所定膜厚の耐熱重合金の膜が形成されているので、そのピン先端部が鋳抜きピンのものとして金型の冷却用空間に突出して使用する場合、上記請求項１と同様の作用効果を奏す。

請求項４に記載の発明は、熱間工具鋼による柱形状のピン本体の先端面に、タングステン及び鉄を主成分とし、モリブデン、コバルト及びクロムを必須成分として合金化した耐熱重合金によって所定厚みの膜を形成して成ることを特徴とする。

この構成によれば、ダイキャスト金型用ピンを押出ピンとして使用した際に、金型に嵌って固定されたアルミ製品を押出ピンで押し出す際に、アルミ製品に当接する部分が耐熱重合金なので、その押し出し時の磨耗を大幅に少なくすることができ、またアルミが付着し難くなる。

請求項５に記載の発明は、前記耐熱重合金は、少なくとも、前記タングステンを５０〜６０％含み、前記鉄を２０〜３０％含むことを特徴とする。

この構成によれば、例えば耐熱重合金がタングステン１００％であると硬すぎて削り難いが、耐熱重合金を例えばタングステンを５０％、削り易い鉄を３０％含ませた合金とすれば削り易くなる。これによって耐熱重合金であるピン先端部を削る必要が生じた際に削り易くなるという利点がある。

請求項６に記載の発明は、前記耐熱重合金は、重量％で、タングステン６０％、ニッケル３．０％、モリブデン２．５％、コバルト５．０％、クロム５．０％、炭素０．２％、シリコン０．８％、鉄２３．５％を含有する合金であることを特徴とする。

この構成によれば、金型の冷却用空間に高温のアルミ溶湯を入れて固化し、更に鋳抜きピンを抜いてアルミ製品を完成させるといった鋳造工程の耐力回数が４００００回位に向上し、更に、その４００００回位毎にアルミの焼き付きを切削除去する耐力回数を２０回位に向上させることが出来る。つまり、本発明のダイキャスト金型用ピンは、凡そ４００００×２０＝８０万回くらい使用可能となる。従来のダイキャスト金型用ピンでは３０００×４＝１２０００回くらい使用可能であった。このことから、本発明のダイキャスト金型用ピンでは、メンテナンスに掛かる時間及び工数を大幅に削減することができ、また、材料コストを削減することができる。

請求項７に記載の発明は、内部に冷却用空間を有する金型の外壁に形成された１乃至は複数の貫通口にピン本体が挿通され、この挿通されたピン本体の先端側のピン先端部が冷却用空間に突き出るように金型に組み合わされるダイキャスト金型用ピンの製造方法において、前記ピン本体を熱間工具鋼により形成し、前記ピン先端部をタングステン及び鉄を主成分とし、モリブデン、コバルト及びクロムを必須成分として合金化した耐熱重合金により形成し、これら形成されたピン本体とピン先端部との双方の先端同士を突き合わせて当該双方の軸線が直線状となるように保持する第１のステップと、前記第１のステップで突き合わされた前記双方の先端同士を耐熱重合金の溶接材で溶接する第２のステップと、前記第２のステップで溶接された前記双方の先端部分に盛り上がった溶接材を、当該双方の外周面と一定面となる状態に切削して前記ダイキャスト金型用ピンを完成する第３のステップとを含むことを特徴とする。

この方法によれば、熱間工具鋼によるピン本体と、耐熱重合金によるピン先端部とを同一軸線に沿って配列し、この双方を耐熱重合金の溶接材で溶接するのみでダイキャスト金型用ピンを製造できるので、金型の冷却用空間に突き出るピン先端部のみを耐熱重合金としたダイキャスト金型用ピンを容易に製造することが出来る。

請求項８に記載の発明は、前記第１のステップにおいて、熱間工具鋼により形成されたピン本体と、前記耐熱重合金により形成されたピン先端部とは、互いが付き合わされる部分に凸部又は凹部による嵌合部分が軸線に沿って形成されており、この形成された嵌合部分でピン本体とピン先端部との双方を嵌合して当該双方の軸線が直線状となるように保持することを特徴とする。

この構成によれば、ピン本体及びピン先端部の双方に軸線に沿った凸部又は凹部による嵌合部分が形成されており、溶接前にその嵌合部分を嵌合して双方を保持すればよいので、双方を容易に一直線状に保持することができる。また、保持後に溶接によって双方を固着する場合でも、双方が嵌合部分で保持されているのでピン先端部がピン本体に対して斜めにずれるといったことが無くなる。この斜めにずれて溶着されることを懸念して、ピン先端部をピン本体よりもサイズを大きくし、ずれて溶着された場合に、これを削って直線状にするといった手間も省ける。また、ピン先端部のサイズをピン本体に応じて規格化することができるので、これによっても材料コストを削減することができる。

請求項９に記載の発明は、内部に冷却用空間を有する金型の外壁に形成された１乃至は複数の貫通口にピン本体が挿通され、この挿通されたピン本体の先端側のピン先端部が冷却用空間に突き出るように金型に組み合わされるダイキャスト金型用ピンの製造方法において、前記ピン本体を熱間工具鋼により形成し、この形成されたピン本体の軸方向の所定長の先端部分を、径方向に所定寸法の厚みで削り取る第１のステップと、前記第１のステップで削り取られた先端部分を、タングステン及び鉄を主成分とし、モリブデン、コバルト及びクロムを必須成分として合金化した耐熱重合金の溶接材で溶接する第２のステップと、前記第２のステップで溶接された先端部分に盛り上がった溶接材を、前記ピン本体の外周面と一定面となる状態で且つ端面がその外周面と直角面となる状態に切削して前記ダイキャスト金型用ピンを完成する第３のステップとを含むことを特徴とする。

この方法によれば、熱間工具鋼によるピン本体の先端部分を所定寸法の厚みで切削し、この切削した先端部分を耐熱重合金の溶接材で溶接し、この溶接部分をピン本体の外周面と一定面で且つ端面が外周面と直角面となるように切削するのみでダイキャスト金型用ピンを製造できるので、金型の冷却用空間に突き出るピン先端部の表面のみを耐熱重合金としたダイキャスト金型用ピンを容易に製造することが出来る。

請求項１０に記載の発明は、前記第２のステップの溶接は、前記溶接材を少なくとも３層に分けて溶接することを特徴とする。

この方法によれば、１層目の溶接では、ピン本体のＳＫＤ６１と溶接材の耐熱重合金とが混じり、２層目の溶接では、１層目のＳＫＤ６１及び耐熱重合金の混合材と、耐熱重合金とが混じる。従って、２層目は耐熱重合金にＳＫＤ６１が少量混じった状態となる。更に３層目の溶接では、ＳＫＤ６１が少量混じった耐熱重合金と耐熱重合金とが混じるので、ＳＫＤ６１は略混合していない状態となり、この部分がピン先端部となるので、前述した通り、アルミが付着し難くなる。

請求項１１に記載の発明は、２つ以上の金型を組み合わせて内部に冷却用空間を形成する金型に、当該金型の冷却用空間で形成された製品を金型の外壁から貫通口を介して挿通されたピン本体で押し出して当該製品を金型から外すダイキャスト金型用ピンの製造方法において、前記ピン本体を熱間工具鋼により形成し、この形成されたピン本体の先端面に、耐熱重合金材による所定の厚みの膜を、耐熱重合金による溶接材を溶接して形成する第１のステップと、前記第１のステップで形成された膜を、平坦な所定寸法の厚みとなるように削り取ってダイキャスト金型用ピンを完成する第２のステップとを含むことを特徴とする。

この方法によれば、熱間工具鋼によるピン本体の先端面に耐熱重合金の溶接材を溶接して膜を形成し、この膜を平坦な所定厚みに切削するのみで押出ピンとなるダイキャスト金型用ピンを容易に製造することが出来る。

従来のダイキャスト鋳造用の金型の断面図である。 従来の金型に組みあわされる鋳抜きピンの構成を示す図である。 従来のダイキャスト鋳造用の分割型の金型の断面図である。 本発明の第１実施形態に係る鋳抜きピンの構成を示す平面図である。 第１実施形態の鋳抜きピンの製造方法を説明するための図である。 第１実施形態の鋳抜きピンが組み合わされたダイキャスト鋳造用の金型の断面図である。 第１実施形態の鋳抜きピンが組み合わされたダイキャスト鋳造用の分割型の金型の断面図である。 第１実施形態の変形例の鋳抜きピンの構成を示す平面図である。 第１実施形態の変形例の鋳抜きピンの製造方法を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る鋳抜きピンの構成を示す平面図である。 第２実施形態の鋳抜きピンの製造方法を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る押出ピンの構成を示す平面図である。 第３実施形態の押出ピンが組み合わされたダイキャスト鋳造用の金型の断面図である。 第３実施形態の押出ピンの製造方法を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。

（第１実施形態）
図４は、本発明の第１実施形態に係る鋳抜きピンの構成を示す平面図である。図４に示すダイキャスト金型用ピンとしての鋳抜きピン３２は、本体よりも大径の頭部を有する円柱形状を成し、熱間工具鋼としての例えばＳＫＤ６１材によるピン本体３２ａと、後述の耐熱重合金材による円柱形状のピン先端部３２ｂとを一体化して形成したものである。

耐熱重合金材（又は耐熱重合金）は、例えば、重量％で、Ｗ（タングステン）：６０％、Ｎｉ（ニッケル）：３．０％、Ｍｏ（モリブデン）：２．５％、Ｃｏ（コバルト）：５．０％、Ｃｒ（クロム）：５．０％、Ｃ（炭素）：０．２％、Ｓｉ（シリコン）０．８％、Ｆｅ（鉄）：２３．５％を含有し、これら合計が１００％の合金である。これは耐熱重合金材の一例であり、主成分がＷ：５０〜６０％の範囲で且つＦｅ：３０〜２０％の範囲であって、更にこの他にＭｏ：２．５％、Ｃｏ：５．０％、Ｃｒ：５．０％を必須成分として含む耐熱重合金材であれば良い。

また、耐熱重合金材は、その特性として、８００°Ｃ以上では硬度が約２１０（Ｈｖ）と他の合金と比べ最も高い。つまり、高温強度が高い。また、熱伝導率が他の合金よりも２倍以上高い。例えば、他の合金は熱伝導率が約３０〜３２Ｗ／（ｍ・ｋ）であるのに対して、本耐熱重合金材は約８９Ｗ／（ｍ・ｋ）である。

このような耐熱重合金材をＳＫＤ６１材と一体化して鋳抜きピン３２を製造する方法を、図５を参照して説明する。

図５（ａ）に示すように、本体よりも大径の頭部を有する円柱形状であって先端が円錐状に形成されたＳＫＤ６１材によるピン本体３２ａと、これと同様に先端が円錐状に形成された円柱状の耐熱重合金材３２ｂ１とを用いる。但し、耐熱重合金材３２ｂ１は、長さＬ２が、完成品である鋳抜きピン３２の先端部３２ｂの長さＬ１よりも長く、また、耐熱重合金材３２ｂ１の直径Ｄ２も、ピン先端部３２ｂの直径Ｄ１よりも大きいサイズとする。

次に、図５（ｂ）に示すように、ピン本体３２ａと耐熱重合金材３２ｂ１との先端同士を合わせて双方の軸線が直線状に配列されるように図示せぬ保持装置で保持する。これによって矢印Ｙ１で示す双方の先端が付き合わされた位置に断面三角状の溝が円周状に構成される。以降、その溝を円周溝Ｙ１と称す。

次に、図５（ｃ）に示すように、例えばＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）溶接によって円周溝Ｙ１の部分を溶接する。この溶接材は耐熱重合金であり、この耐熱重合金の溶接材３２ｂ２が円周溝Ｙ１を埋め尽くして、ピン本体３２ａと耐熱重合金材３２ｂ１との外周側よりも外側に盛り上がる状態に双方を溶接する。この溶接によってピン本体３２ａと耐熱重合金材３２ｂ１とが一体に固定される。

次に、耐熱重合金溶接材３２ｂ２と耐熱重合金材３２ｂ１との双方の外周部分を削り、この削った部分がピン本体３２ａの外周と同一な直径Ｄ１で、ピン本体３２ａと直線状となるようにする。更に耐熱重合金材３２ｂ１の端面を周面に対して直角状態に削り、当該耐熱重合金材３２ｂ１の長さＬ２が、完成品である鋳抜きピン３２の先端部の長さＬ１となるようにする。この切削によって図４に示した鋳抜きピン３２が完成する。

但し、図５（ｃ）に示すように、ピン本体３２ａと耐熱重合金材３２ｂ１との先端同士を溶接するが、この際、耐熱重合金材３２ｂ１がピン本体３２ａの軸線から斜めに曲がってしまう場合がある。この場合に、耐熱重合金溶接材３２ｂ２及び耐熱重合金材３２ｂ１を切削した場合でも、耐熱重合金材３２ｂ１をピン本体３２ａの外周と同一な直径Ｄ１でピン本体３２ａと同一軸に合わせることができるサイズの耐熱重合金材３２ｂ１とする。即ち、耐熱重合金材３２ｂ１の長さＬ２及び直径Ｄ２を、完成品である鋳抜きピン３２の先端部の長さＬ１及び直径Ｄ１よりも大きく余裕を持ったサイズとする。

このように製造された鋳抜きピン３２は、図６に示すように、例えば自動車用エンジンのシリンダブロック等の鋳造に用いられるダイキャスト用の金型３０に組み合わされる。この金型３０は、金型本体３１の内部に冷却用空間３１ａを有しており、この冷却用空間３１ａを形成する外壁３１ｂに貫通して形成された複数の貫通口に、これと同数の鋳抜きピン３２が挿通される。この挿通された鋳抜きピン３２は、直径Ｄ１のピン先端部３２ｂが冷却用空間３１ａに突き出ており、この突き出たピン先端部３２ｂの長さがＬ１となる。例えばピン先端部３２ｂの長さＬ１は４０ｍｍ、直径Ｄ１は８〜４０ｍｍなどのサイズである。なお、金型３０に挿通される鋳抜きピン３２は、図示以外の各種の金型本体に応じて、１本から１０本位組み合わされるようになっている。

このような構成の金型３０においては、冷却用空間３１ａに例えば約７００°Ｃのアルミ溶湯を入れ、これが固化したのち、金型３０を分解してアルミが固化したアルミ製品を取り出すようになっている。この際、鋳抜きピン３２の先端部３２ｂを金型本体３１から抜くことによりアルミ製品の内部にそのピン先端部３２ｂの形状をした所定の空洞が形成される。

この他、図７に示す金型４０のように、金型本体が４１ａと４１ｂで示すように分割できるタイプのものがある。この金型４０では、金型本体４１ａ，４１ｂが一つに組み合わされて冷却用空間４１ｃが構成され、移動側の金型本体４１ａに形成された複数の貫通口に、鋳抜きピン３２が金型本体４１ａの外面から冷却用空間４１ｃに挿通される。このような金型４０においても、前述同様に冷却用空間４１ｃにアルミ溶湯を入れて固化し、この固化したアルミ製品から鋳抜きピン３２を抜いてアルミ製品を完成させるようになっている。

このように第１実施形態の鋳抜きピン３２は、熱間工具鋼による柱形状のピン本体３２ａと、タングステン及び鉄を主成分とし、モリブデン、コバルト及びクロムを必須成分として合金化した耐熱重合金による柱形状のピン先端部３２ｂとから成り、ピン本体３２ａとピン先端部３２ｂとの双方が同一軸線に沿って隣接して配列され、この双方の端面同士が耐熱重合金による溶接材で一体に溶接されている。

この構成によって、鋳抜きピン３２のピン先端部３２ｂが耐熱重合金で形成されているので、そのピン先端部３２ｂの熱伝導率が良く、これによって次のような作用効果がある。ここで、内部に冷却用空間を有する金型３０（又は４０）の外壁に形成された貫通口に鋳抜きピン３２を挿通し、この挿通したピン先端部３２ｂが冷却用空間に突き出るように組み合わせた金型３０が有るとする。この金型３０の冷却用空間に高温のアルミ溶湯を入れて固化し、このアルミ製品から鋳抜きピン３２を抜いてアルミ製品を完成させるといった鋳造を行った場合、タングステンは融点が約３４６０°Ｃ、鉄は約１５００°Ｃであるため、約７００°Ｃのアルミ溶湯に十分耐えうることができ、また、高温のアルミ溶湯に浸るピン先端部３２ｂが熱伝導率がよいので、アルミ溶湯の熱を外部に逃がす効果が高く、このためアルミが付着し難くなる。

つまり、その鋳造工程を繰り返し行った際に、アルミの焼き付きがピン先端部３２ｂに付着し難くなるので、ピン先端部３２ｂに付着したアルミを切削除去しなければならなくなるまでの鋳造工程の繰り返し回数が、従来構成の熱間工具鋼のみによる鋳抜きピン３２よりも大幅に増加する。この鋳抜きピン３２の鋳造時の耐久回数は、金型の鋳造時の耐久回数よりも多いので、従来のような、鋳造繰り返し時のアルミ切削除去が不要となる。従って、鋳造時のダイキャスト金型用ピンとしての鋳抜きピン３２のメンテナンスに掛かる時間及び工数を無くすことができるか、又は大幅に削減することが出来る。また、従来のような鋳造工程繰り返し途中で鋳抜きピン３２が使用不可能となり交換しなければならないといったことも無くなるので、その分、材料コストを削減することができる。更に、鋳抜きピン３２のピン先端部３２ｂがメンテナンスの繰り返しによって使用不能となった場合、ピン先端部３２ｂのみを交換して再溶接すればよいので、ピン本体３２ａがそのまま使用可能となり、これによって材料コストを削減することができる。

また、ピン先端部３２ｂの耐熱重合金は、少なくとも、タングステンを５０〜６０％含み、鉄を２０〜３０％含む合金とする。これによって、例えば耐熱重合金がタングステン１００％であると硬すぎて削り難いが、耐熱重合金を例えばタングステンを５０％、削り易い鉄を３０％含ませた合金とすれば削り易くなる。これによって耐熱重合金であるピン先端部３２ｂを削る必要が生じた際に削り易くなるという効果がある。

更に、耐熱重合金は、重量％で、タングステン６０％、ニッケル３．０％、モリブデン２．５％、コバルト５．０％、クロム５．０％、炭素０．２％、シリコン０．８％、鉄２３．５％を含有する合金とする。これによって、金型３０（又は４０）の冷却用空間に高温のアルミ溶湯を入れて固化し、更に鋳抜きピンを抜いてアルミ製品を完成させるといった鋳造工程の耐力回数が４００００回位に向上し、更に、その４００００回位毎にアルミの焼き付きを切削除去する耐力回数を２０回位に向上させることが出来る。つまり、本実施形態の鋳抜きピン３２は、凡そ４００００×２０＝８０万回くらい使用可能となる。従来の鋳抜きピン１２では３０００×４＝１２０００回くらい使用可能であった。このことから、本実施形態の鋳抜きピン３２では、メンテナンスに掛かる時間及び工数を大幅に削減することができ、また、材料コストを削減することができる。

また、鋳抜きピン３２の製造方法によれば、熱間工具鋼によるピン本体３２ａと、耐熱重合金によるピン先端部３２ｂとを同一軸線に沿って配列し、この双方を耐熱重合金の溶接材で溶接するのみで鋳抜きピン３２が製造されるので、金型３０（又は４０）の冷却用空間３１ａ（又は４１ａ）に突き出るピン先端部３２ｂのみを耐熱重合金とした鋳抜きピン３２を容易に製造することが出来る。

（第１実施形態の変形例）
この他、第１実施形態の鋳抜きピン３２の変形例を図８に符号５２で示す。この鋳抜きピン５２は、ピン本体５２ａとピン先端部５２ｂとの接合部分に凹凸による嵌合部分５３ｃを有する。即ち、図９（ａ）に示すように、ピン本体５２ａは、ＳＫＤ６１材によるものであり、本体よりも大径の頭部を有する円柱形状であって先端が円錐状で且つその先端部が凸部５２ａ１に形成されている。ピン先端部５２ｂとなる耐熱重合金材５２ｂ１の円錐状に形成された先端部は、ピン本体５２ａの凸部５２ａ２に嵌合する凹部５２ｂ２が形成されている。凸部５２ａ２及び凹部５２ｂ２は、ピン本体５２ａ及びピン先端部５２ｂの軸線に沿って形成されている。また、ピン先端部５２ｂは、図８に示した完成時の鋳抜きピン５２のピン先端部５２ｂの寸法と同じ、長さＬ１及び直径Ｄ１のサイズである。

このような鋳抜きピン５２を製造する方法を、図９を参照して説明する。

図９（ａ）に示すピン本体５２ａの先端の凸部５２ａ２と、ピン先端部５２ｂの先端の凹部５２ｂ２とを、図９（ｂ）に示すように嵌合する。ここで、双方のピン本体５２ａ及びピン先端部５２ｂは、同一軸線に沿って凸部５２ａ２と凹部５２ｂ２とが嵌合されるので、双方は直線状に組み合わされる。これによって矢印Ｙ２で示す双方の先端が嵌合された位置に断面三角状の溝（円周溝）Ｙ２が円周状に構成される。

次に、図９（ｃ）に示すように、例えばＴＩＧ溶接によって円周溝Ｙ２の部分を、耐熱重合金の溶接材５２ｂ３で円周溝Ｙ１を埋め尽くして溶接する。これはピン本体５２ａと耐熱重合金材５２ｂ１との外周側よりも外側に盛り上がる状態に双方を溶接し、この溶接によってピン本体５２ａと耐熱重合金材５２ｂ１とが一体に固定されるようにする。

次に、耐熱重合金溶接材５２ｂ３の外周部分を削り、この削った部分がピン本体５２ａ及び耐熱重合金材５２ｂ１の外周と同一な直径Ｄ１となるように成形すると、図８に示した鋳抜きピン５２が完成する。なお、ピン本体５２ａの凸部５２ａ２が凹部５２ｂ２とされ、ピン先端部５２ｂの凹部５２ｂ２が凸部５２ａ２とされていても良い。

このように第１実施形態の変形例の鋳抜きピン５２によれば、ピン本体５２ａの先端の軸線に沿った凸部５２ａ２と、ピン先端部５２ｂの先端の軸線に沿った凹部５２ｂ２とを嵌合し、この嵌合部分５２ｃを溶接するようにした。従って、溶接時に凸部５２ａ２と凹部５２ｂ２とを嵌合すれば、ピン本体５２ａとピン先端部５２ｂとの双方が軸線に沿って一直線となって保持されるので、双方を容易に一直線状に保持することができる。

また、保持後に溶接によって双方を固着する場合でも、ピン先端部５２ｂがピン本体５２ａに対して斜めにずれるといったことが無くなる。この斜めにずれて溶着されることを懸念して、ピン先端部５２ｂをピン本体３２ａよりもサイズを大きくし、ずれて溶着された場合に、これを削って直線状にするといった手間も省ける。また、ピン先端部５２ｂのサイズを長さＬ１で直径Ｄ１と規格化することができるので、これによっても材料コストを削減することができる。

（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態に係る鋳抜きピンの構成を示す断面図である。図１０に示すダイキャスト金型用ピンとしての鋳抜きピン６２は、本体よりも大径の頭部を有する円柱形状を成し、熱間工具鋼としての例えばＳＫＤ６１材によるピン本体６２ａを備え、このピン本体６２ａの所定長さの先端部分に、耐熱重合金材による所定の厚みの膜６２ｂ１を形成したものである。その膜６２ｂ１が形成された部分をピン先端部６２ｂと称す。

ピン先端部６２ｂの軸方向の長さは、上述の金型３０の冷却用空間３１ａに突き出る長さＬ１であり、直径はＤ１である。また、膜６２ｂ１の直径方向の厚みは少なくとも２〜３ｍｍ以上であり、軸方向の厚みも同様に２〜３ｍｍ以上である。

このような鋳抜きピン６２を製造する方法を、図１１を参照して説明する。図１１（ａ）に示すように、本体よりも大径の頭部を有する円柱形状のＳＫＤ６１材による部材であるピン本体６２ａを用いる。次に、図１１（ｂ）に示すように、ピン本体６２ａにおける冷却用空間３１ａに突き出る部分の長さＬ１よりも所定寸法ｈ１（少なくとも２〜３ｍｍ以上）短い長さの部分を、径方向に所定寸法ｈ１（少なくとも２〜３ｍｍ以上）削り取る。

次に、図１１（ｃ）に示すように、例えばＴＩＧ溶接によって、上記で削り取られた部分を溶接材６２ｂ２で溶接する。この溶接材６２ｂ２は耐熱重合金であり、ピン本体６２ａの外周側及び端面側よりも外側に盛り上がる状態に溶接する。そして、その盛り上がった溶接材６２ｂ２の部分を、軸方向長さＬ１で直径Ｄ１となるように削り取る。この切削によって図１０に示した鋳抜きピン６２が完成する。

このように第２実施形態の鋳抜きピン６２によれば、熱間工具鋼であるＳＫＤ６１材によるピン本体６２ａの先端部分を所定寸法ｈ１の厚みで切削し、この切削した先端部分を耐熱重合金の溶接材６２ｂ２で溶接し、この溶接部分６２ｂ２をピン本体６２ａの外周面と一定面で且つ端面が外周面と直角面となるように切削するのみで鋳抜きピン６２を製造できるので、鋳抜きピン６２を容易に製造することが出来る。

但し、鋳抜きピン６２は、上述した第１実施形態の鋳抜きピン３２と同様の作用効果を有する。また、鋳抜きピン６２を抜いてアルミ製品を完成させるといった鋳造工程の耐力回数の４００００回位毎に、ピン先端部６２ｂに付着したアルミの焼き付きを切削除去するが、ピン先端部６２ｂは少なくとも２〜３ｍｍといった膜厚を有するので、その切削除去時の耐力回数を２０回位といった規定の回数に十分耐え得るものとなる。

また、図１１（ｃ）に示した溶接を、少なくとも３層に渡って行う。例えば全体の溶接材６２ｂ２の膜厚が約３ｍｍとすると、約１ｍｍずつ３層に分けて行う。１層目の溶接では、ピン本体６２ａのＳＫＤ６１と耐熱重合金とが混じり、２層目の溶接では、１層目のＳＫＤ６１及び耐熱重合金の混合材と、耐熱重合金とが混じる。従って、２層目は耐熱重合金にＳＫＤ６１が少量混じった状態となる。更に３層目の溶接では、ＳＫＤ６１が少量混じった耐熱重合金と耐熱重合金とが混じるので、ＳＫＤ６１は略混合していない状態となる。この部分がピン先端部６２ｂとなるので、前述した通り、アルミが付着し難くなる。

（第３実施形態）
図１２は、本発明の第３実施形態に係る押出ピンの構成を示す断面図である。図１２に示すダイキャスト金型用ピンとしての押出ピン７２は、本体よりも大径の頭部を有する円柱形状を成し、熱間工具鋼としての例えばＳＫＤ６１材によるピン本体７２ａを備え、このピン本体７２ａの先端面に、耐熱重合金材による所定の厚みの膜７２ｂを形成したものである。

この押出ピン７２は、図１３（ａ）に示す金型７０のように、金型本体が７１ａと７１ｂで示すように分割できるタイプのもので、これら金型本体７１ａ，７１ｂが一つに組み合わされて冷却用空間７１ｃが構成されたものに用いられる。即ち、移動側の金型本体７１ａに形成された貫通口に、押出ピン７２を冷却用空間７１ｃの境界面まで挿通する。この金型７０においては、前述同様に冷却用空間７１ｃにアルミ溶湯を入れて固化させる。この後、図１３（ｂ）に示すように、移動側の金型本体７１ａを移動させると、金型本体７１ａにアルミ製品７５が嵌った固定状態に付いて来る。そこで、押出ピン７２を矢印Ｙ３で示す方向に押し出すことにより、図１３（ｃ）に示すようにアルミ製品７５を押し出し、これによってアルミ製品７５を金型本体７１ａから離して分離する。

このような押出ピン７２を製造する方法を、図１４を参照して説明する。図１４（ａ）に示すように、本体よりも大径の頭部を有する円柱形状のＳＫＤ６１材による部材であるピン本体７２ａを用いる。次に、図１１（ｂ）に示すように、ピン本体７２ａの先端面に少なくとも２〜３ｍｍ以上の所定厚さの盛り上がり膜７２ｂ１を、耐熱重合金による溶接材で溶接して形成する。そして、その盛り上がった溶接材７２ｂ１の端面部分を、フラット面となるように削り取る。この切削によって図１２に示した押出ピン７２が完成する。

このように第３実施形態の押出ピン７２は、熱間工具鋼による柱形状のピン本体７２ａの先端面に、耐熱重合金によって所定厚みの膜７２ｂを形成して成る。この押出ピン７２によれば、金型７０に嵌って固定されたアルミ製品７５を押出ピン７２で押し出す際に、アルミ製品７５に当接する部分が耐熱重合金なので、その押し出し時の磨耗を大幅に少なくすることができ、またアルミが付着し難くなる。

また、熱間工具鋼によるピン本体７２ａの先端面に耐熱重合金の溶接材を溶接して膜７２ｂ１を形成し、この膜７２ｂ１を平坦な所定厚みに切削するのみで押出ピン７２を製造することができるので、容易に製造することが出来る。

以上説明したダイキャスト金型用ピンとしての鋳抜きピン３２，５２，６２又は押出ピン７２は、円柱形状であるとして説明したが、楕円柱形状や、３角柱、４角柱及び５角柱等の多角形状の柱形状であっても良い。

３０，４０，７０ 金型
３１ 金型本体
３１ａ，４１ｃ，７１ｃ 冷却用空間
３１ｂ 金型外壁
３２，５２，６２ 鋳抜きピン
３２ａ，５２ａ，６２ａ 鋳抜きピンのピン本体
３２ｂ，５２ｂ，６２ｂ 鋳抜きピンのピン先端部
３２ｂ１ ピン先端部となる耐熱重合金材
３２ｂ２ 耐熱重合金による溶接材
４１ａ，４１ｂ，７１ａ，７１ｂ 分割金型
５２ａ１ 凸部
５２ｂ２ 凹部
５２ｂ３，６２ｂ２，７２ｂ１ 溶接材
６２ｂ１，７２ｂ 膜
７２ 押出ピン
７２ａ 押出ピンのピン本体
７５ アルミ製品

Claims (11)

1. 熱間工具鋼による柱形状のピン本体と、
   タングステン及び鉄を主成分とし、モリブデン、コバルト及びクロムを必須成分として合金化した耐熱重合金による柱形状のピン先端部とから成り、
   前記ピン本体と前記ピン先端部との双方が同一軸線に沿って隣接して配列され、この双方の端面同士が前記耐熱重合金による溶接材で一体に溶接されていることを特徴とするダイキャスト金型用ピン。
2. 前記ピン本体の先端に軸線に沿って凸部又は凹部が設けられ、前記ピン先端部の先端に軸線に沿って凹部又は凸部が設けられており、それら凸部と凹部とが嵌合されていることを特徴とする請求項１に記載のダイキャスト金型用ピン。
3. 熱間工具鋼による柱形状のピン本体における所定長の先端部分の表面に、タングステン及び鉄を主成分とし、モリブデン、コバルト及びクロムを成分として合金化した耐熱重合金によって所定厚みの膜が形成されて成ることを特徴とするダイキャスト金型用ピン。
4. 熱間工具鋼による柱形状のピン本体の先端面に、タングステン及び鉄を主成分とし、モリブデン、コバルト及びクロムを必須成分として合金化した耐熱重合金によって所定厚みの膜を形成して成ることを特徴とするダイキャスト金型用ピン。
5. 前記耐熱重合金は、少なくとも、前記タングステンを５０〜６０％含み、前記鉄を２０〜３０％含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のダイキャスト金型用ピン。
6. 前記耐熱重合金は、重量％で、タングステン６０％、ニッケル３．０％、モリブデン２．５％、コバルト５．０％、クロム５．０％、炭素０．２％、シリコン０．８％、鉄２３．５％を含有する合金であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のダイキャスト金型用ピン。
7. 内部に冷却用空間を有する金型の外壁に形成された１乃至は複数の貫通口にピン本体が挿通され、この挿通されたピン本体の先端側のピン先端部が冷却用空間に突き出るように金型に組み合わされるダイキャスト金型用ピンの製造方法において、
   前記ピン本体を熱間工具鋼により形成し、前記ピン先端部をタングステン及び鉄を主成分とし、モリブデン、コバルト及びクロムを必須成分として合金化した耐熱重合金により形成し、これら形成されたピン本体とピン先端部との双方の先端同士を突き合わせて当該双方の軸線が直線状となるように保持する第１のステップと、
   前記第１のステップで突き合わされた前記双方の先端同士を耐熱重合金の溶接材で溶接する第２のステップと、
   前記第２のステップで溶接された前記双方の先端部分に盛り上がった溶接材を、当該双方の外周面と一定面となる状態に切削して前記ダイキャスト金型用ピンを完成する第３のステップと
   を含むことを特徴とするダイキャスト金型用ピンの製造方法。
8. 前記第１のステップにおいて、熱間工具鋼により形成されたピン本体と、前記耐熱重合金により形成されたピン先端部とは、互いが付き合わされる部分に凸部又は凹部による嵌合部分が軸線に沿って形成されており、この形成された嵌合部分でピン本体とピン先端部との双方を嵌合して当該双方の軸線が直線状となるように保持することを特徴とする請求項７に記載のダイキャスト金型用ピンの製造方法。
9. 内部に冷却用空間を有する金型の外壁に形成された１乃至は複数の貫通口にピン本体が挿通され、この挿通されたピン本体の先端側のピン先端部が冷却用空間に突き出るように金型に組み合わされるダイキャスト金型用ピンの製造方法において、
   前記ピン本体を熱間工具鋼により形成し、この形成されたピン本体の軸方向の所定長の先端部分を、径方向に所定寸法の厚みで削り取る第１のステップと、
   前記第１のステップで削り取られた先端部分を、タングステン及び鉄を主成分とし、モリブデン、コバルト及びクロムを必須成分として合金化した耐熱重合金の溶接材で溶接する第２のステップと、
   前記第２のステップで溶接された先端部分に盛り上がった溶接材を、前記ピン本体の外周面と一定面となる状態で且つ端面がその外周面と直角面となる状態に切削して前記ダイキャスト金型用ピンを完成する第３のステップと
   を含むことを特徴とするダイキャスト金型用ピンの製造方法。
10. 前記第２のステップの溶接は、前記溶接材を少なくとも３層に分けて溶接することを特徴とする請求項９に記載のダイキャスト金型用ピンの製造方法。
11. ２つ以上の金型を組み合わせて内部に冷却用空間を形成する金型に、当該金型の冷却用空間で形成された製品を金型の外壁から貫通口を介して挿通されたピン本体で押し出して当該製品を金型から外すダイキャスト金型用ピンの製造方法において、
    前記ピン本体を熱間工具鋼により形成し、この形成されたピン本体の先端面に、耐熱重合金材による所定の厚みの膜を、耐熱重合金による溶接材を溶接して形成する第１のステップと、
    前記第１のステップで形成された膜を、平坦な所定寸法の厚みとなるように削り取ってダイキャスト金型用ピンを完成する第２のステップと
    を含むことを特徴とするダイキャスト金型用ピンの製造方法。

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