JP2013056447A5

JP2013056447A5 -

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Publication number: JP2013056447A5
Application number: JP2011195354A
Authority: JP
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2031-09-07

Description

上記目的を達成するために、本発明のハイブリッド金型は、請求項１として、成形金型の少なくとも熱交換範囲を非鉄金属体にて形成し、非鉄金属体は少なくとも損傷しやすい負荷集中範囲に正規寸法よりも薄肉化した肉欠部を形成し、肉欠部に高エネルギー密度の熱源を用いて非鉄金属体より溶融温度の高い鉄系材を肉盛熔接し、肉欠部を鉄系肉盛部にて覆い、該鉄系肉盛部に仕上げ加工した鉄材層を設け、鉄材層にて損傷しやすい負荷集中範囲を保護していることを特徴とする。
請求項２は、請求項１記載のハイブリッド金型において、非鉄金属体にキャビティを備え、該キャビティの製品形成面の少なくとも損傷しやすい負荷集中範囲に肉欠部を設け、該肉欠部を鉄系肉盛部で肉盛熔接し、肉欠部を鉄系肉盛部にて覆い、該鉄系肉盛部に仕上げ加工した鉄材層で覆っていることを特徴とする。

請求項３は、請求項１または２記載のハイブリッド金型において、非鉄金属体に製品関連部を備え、製品関連部の一つがキャビティに連続しパーテイングラインを形成するキャビティ連続部であり、そのキャビティ連続部に薄肉化した肉欠部を形成し、肉欠部を鉄系材で肉盛熔接し、肉欠部を鉄系肉盛部にて覆い、該鉄系肉盛部に仕上げ加工した鉄材層を設け、鉄材層にてキャビティ連続部を保護していることを特徴とする。
請求項４は、請求項１，２または３記載のハイブリッド金型において、製品関連部の一つがキャビティに連続するゲート部であり、ゲート部は、非鉄金属体にキャビティに連続する切欠部を設け、その切欠部に高エネルギー密度の熱源を用いて鉄系材を肉盛熔接し、ゲート用鉄系肉盛部を形成した後、該ゲート用鉄系肉盛部にゲート路を設け、切欠部を仕上げ加工したゲート用鉄材層で保護していることを特徴とする。

請求項５は、請求項１，２，３または４記載のハイブリッド金型において、キャビティの一部を部分成形体にて形成し、その部分成形体が少なくともキャビティに向けて往復動する摺動体と、その摺動体をスライド自在にガイドする摺動体受部とから成り、摺動体と摺動体受部の少なくとも一方が非鉄金属体から成り、非鉄金属体の損傷しやすい負荷集中範囲に肉欠部を設け、該肉欠部に鉄系材を肉盛熔接し、肉欠部を鉄系肉盛部にて覆い、該鉄系肉盛部に仕上げ加工した鉄材層を設け、切欠部を鉄材層にて保護していることを特徴とする。
請求項６は、請求項１に記載のハイブリッド金型において、成形金型が左金型と右金型から成るブロー成形金型であり、左右金型の少なくとも熱交換範囲を非鉄金属体にて各々形成し、非鉄金属体の損傷しやすい負荷集中範囲に肉欠部を設け、該肉欠部に鉄系材を肉盛熔接し、肉欠部を鉄系肉盛部にて覆い、鉄系肉盛部に仕上げ加工した鉄材層を設け、肉欠部を鉄材層にて保護していることを特徴とする。
請求項７は、請求項１〜６のいずれか１に記載のハイブリッド金型において、肉欠部が正規寸法よりも数ｍｍ以内の切込み深さで薄肉化され、肉欠部に設ける鉄系肉盛部は、鉄系材を高エネルギー密度の熱源を用いて単層又は多層に熔接したものであり、その肉盛厚さが平均３ｍｍ以内であことを特徴とする。

請求項８は、請求項１〜７の内の１に記載のハイブリッド金型において、成形金型の母材が金型用鋼材であり、鉄系材が熔接用鋼材ワイヤであり、非鉄金属体は鉄系材より溶融温度が低く、熱伝導の良好な銅合金体であることを特徴とする。
請求項９は、請求項２〜８の内の１に記載のハイブリッド金型において、鉄系材の肉盛熔接に用いる高エネルギー密度の熱源は、レーザー熔接ＹＡＧレーザー熔接、パルス熔接、電子ビーム熔接、超音波熔接中の少なくも１手段であることを特徴とする。

本発明のハイブリッド金型は上記の通りであるから、次に記載する効果を奏する。
請求項１のハイブリッド金型は、成形金型の熱交換範囲に非鉄金属体を用い、非鉄金属体の少なくとも負荷集中範囲に肉欠部を設け、肉欠部に高エネルギー密度の熱源を用いて鉄系材を肉盛熔接し、その鉄系肉盛部から成る鉄材層を設けているので、熱伝導性に優れた非鉄金属体でありながら、「鋼製の鎧」を纏った強度のハイブリッド金型が得られる。その結果、高機能複合化による金型製造が可能となる。
成形金型の少なくとも５０％以上を金型用鋼材で作り、特に熱交換を必要とする範囲を非鉄金属体から成る入れ子とし、非鉄金属体から成る入れ子の損耗しやすい部分（高温の溶湯が触れる部分）を鉄材層でカバーすることで、熱交換の効率を向上しながら、非鉄金属体の弱点を補い、生産性を向上することができる。
このことは、成形金型を作る側と、その成形金型を使う側の双方にとって極めて実用的な技術であり、周辺技術の整備と熟成を伴えば夢の技術と言っても過言ではない。
鉄材層は、初めから正確（正規寸法）に鉄系材を肉盛熔接して形成することも可能であるが、初めから正規寸法に熔接するには高度の熟練を要するので、正規寸法より僅かに大きく肉盛熔接し、余分な所を後加工により切削（仕上げ加工）すれば、従来技術で簡単に加工し得る。

請求項２のハイブリッド金型は、請求項１の特徴に加えて、非鉄金属体にキャビティを備え、キャビティの製品形成面の少なくとも負荷集中範囲に肉欠部を設け、該肉欠部を鉄系肉盛部にて覆い、その鉄系肉盛部に仕上げ加工した鉄材層で保護しているので、従来の部分成形体と略同様の耐久力を有する。
請求項３のハイブリッド金型は、請求項１，２の特徴に加えて、製品関連部であるＰＬのキャビティ連続部に非鉄金属体を用いているので、連続成形によるキャビティ連続部の加熱上昇を抑え、高速成形を可能にする。しかも、キャビティ連続部は非鉄金属体に形成されているが、肉欠部を設け、その肉欠部に鉄材層を形成し、鉄材層にて保護されているので、金型の開閉による損傷（型締め時の衝突、衝撃によることが多い）が抑えられ、従来の金型用鋼材と略同様の耐久力を有する。
請求項４のハイブリッド金型は、請求項１，２または３の特徴に加えて、高温の溶湯が通過するゲート部に、熱伝導に優れた非鉄金属体を用いるので、ゲート部の加熱上昇を抑え、高速成形を可能にする。しかも、ゲート部を非鉄金属体にて形成しても、ゲート部は非鉄金属体に切欠部を設け、その切欠部に鉄系材を肉盛熔接し、ゲート用鉄系肉盛部にゲート路を設けているので、従来の金型用鋼材のゲート部と略同様の耐久力を有する。

請求項５のハイブリッド金型は、請求項１，２，３，４の特徴に加えて、キャビティの一部を部分成形体にて形成し、その部分成形体が摺動体と摺動体受部であり、摺動体と摺動体受部の少なくとも一方を非鉄金属体にて構成するとしても、非鉄金属体の損傷し易い負荷集中範囲に肉欠部を設け、その肉欠部に鉄材層を設け、鉄材層にて保護しているので、摺動体と摺動体受部の加熱上昇を抑え、高速成形を可能にすると共に、摺動体のスライドによる損傷、高温の溶湯に触れる露出部の損傷等は、従来の金型用鋼材と略同様に抑えることができる。即ち、部分成形体の加熱上昇を抑え、高速成形を可能にする。
請求項６のハイブリッド金型は、請求項１の特徴に加えて、ブロー成形金型の熱交換範囲、特に金型突合せ部に非鉄金属体を用いるので、熱交換範囲の加熱上昇を抑え、高速ブロー成形を可能にする。しかも、金型突合せ部を非鉄金属体にて形成しても、金型突合せ部は、非鉄金属体の肉欠部に鉄系材を肉盛熔接し、鉄系肉盛部を設け、鉄材層にてバリ食い切り部を形成しているので、従来のブロー成形金型のバリ食い切り部と略同様の耐久力を有する。

請求項７のハイブリッド金型は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の特徴に加えて、肉欠部に対する鉄系材の肉盛熔接を単層とすれば、その分、鉄材層の形成は容易になる。しかし、単層では十分な肉厚と耐久力が得られない場合、多層に肉盛熔接し、肉盛厚さを最大３ｍｍにすれば、十分な耐久力が得られる。但し、層を重ねる毎に肉盛熔接に時間を要する。
請求項８のハイブリッド金型は、請求項１〜７の内の１の特徴に加えて、非鉄金属体として銅合金体を、鉄系材として鋼材ワイヤを用い、鋼材ワイヤを肉盛熔接する高エネルギー密度の熱源にレ−ザ熔接（ＹＡＧレ−ザ熔接）、又はレ−ザ熔接とパルス熔接を用いることで、非鉄金属体に対する鉄系材の肉盛熔接と、鉄系肉盛部から成る鉄材層の形成をより効率的に行うことができる。
即ち、銅合金体の肉欠部に鉄系材を単層又は多層に肉盛熔接し、その鉄系肉盛部に仕上げ加工し、鉄材層で保護（覆う）することにより、銅合金体でも高温の溶湯から十分に守ることができる。

請求項９のハイブリッド金型は、請求項１〜８の内の１の特徴に加えて、非鉄金属体に対する鉄系材を肉盛熔接する高エネルギー密度の熱源として、レ−ザ熔接、特にＹＡＧレ−ザ熔接を用いることで、非鉄金属体に対する鉄系材の肉盛熔接を効率的に行うことができる。

Claims

成形金型（１）の少なくとも熱交換範囲を非鉄金属体（３）にて形成し、
非鉄金属体（３）は少なくとも損傷しやすい負荷集中範囲に正規寸法よりも薄肉化した肉欠部（１３）を形成し、
肉欠部（１３）に高エネルギー密度の熱源を用いて非鉄金属体（３）より溶融温度の高い鉄系材（Ｆ）を肉盛熔接し、肉欠部（１３）を鉄系肉盛部（４）にて覆い、該鉄系肉盛部（４）に仕上げ加工した鉄材層（４Ａ）を設け、鉄材層（４Ａ）にて損傷しやすい負荷集中範囲を保護していることを特徴とするハイブリッド金型。
非鉄金属体（３）にキャビティ（Ｅ）を備え、該キャビティ（Ｅ）の製品形成面（ｅ）の少なくとも損傷しやすい負荷集中範囲に肉欠部（１３）を設け、該肉欠部（１３）を鉄系肉盛部（４）で肉盛熔接し、肉欠部（１３）を鉄系肉盛部（４）にて覆い、該鉄系肉盛部（４）に仕上げ加工した鉄材層（４Ａ）で覆っていることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド金型。
非鉄金属体（３）に製品関連部（７）を備え、
製品関連部（７）の一つがキャビティ（Ｅ）に連続しパーテイングライン（ＰＬ）を形成するキャビティ連続部（３ａ）であり、そのキャビティ連続部（３ａ）に薄肉化した肉欠部（１３）を形成し、肉欠部（１３）を鉄系材（Ｆ）で肉盛熔接し、肉欠部（１３）を鉄系肉盛部（４）にて覆い、該鉄系肉盛部（４）に仕上げ加工した鉄材層（４Ａ）を設け、鉄材層（４Ａ）にてキャビティ連続部（３ａ）を保護していることを特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッド金型。
製品関連部（７）の一つがキャビティ（Ｅ）に連続するゲート部（１２）であり、
ゲート部（１２）は、非鉄金属体（３）にキャビティ（Ｅ）に連続する切欠部（１９）を設け、その切欠部（１９）に高エネルギー密度の熱源を用いて鉄系材（Ｆ）を肉盛熔接し、ゲート用鉄系肉盛部（１４）を形成した後、該ゲート用鉄系肉盛部（１４）にゲート路（２）を設け、切欠部（１９）を仕上げ加工したゲート用鉄材層（１４Ａ）で保護していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド金型。
キャビティ（Ｅ）の一部を部分成形体（８）にて形成し、その部分成形体（８）が少なくともキャビティ（Ｅ）に向けて往復動する摺動体（５）と、その摺動体（５）をスライド自在にガイドする摺動体受部（６）とから成り、摺動体（５）と摺動体受部（６）の少なくとも一方が非鉄金属体（３）から成り、非鉄金属体（３）の損傷しやすい負荷集中範囲に肉欠部（１３）を設け、該肉欠部（１３）に鉄系材（Ｆ）を肉盛熔接し、肉欠部（１３）を鉄系肉盛部（４）にて覆い、該鉄系肉盛部（４）に仕上げ加工した鉄材層（４Ａ）を設け、切欠部（１９）を鉄材層（４Ａ）にて保護していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッド金型。
成形金型（１）が左金型（１１Ａ）と右金型（１１Ｂ）から成るブロー成形金型（１１）であり、左右金型（１１Ａ，１１Ｂ）の少なくとも熱交換範囲を非鉄金属体（３，３）にて各々形成し、非鉄金属体（３，３）の損傷しやすい負荷集中範囲に肉欠部（１３）を設け、該肉欠部（１３）に鉄系材（Ｆ）を肉盛熔接し、肉欠部（１３）を鉄系肉盛部（４）にて覆い、鉄系肉盛部（４）に仕上げ加工した鉄材層（４Ａ）を設け、肉欠部（１３）を鉄材層（４Ａ）にて保護していることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド金型。
肉欠部（１３）が正規寸法よりも数ｍｍ以内の切込み深さ（ｔ）で薄肉化され、肉欠部（１３）に設ける鉄系肉盛部（４）は、鉄系材（Ｆ）を高エネルギー密度の熱源を用いて単層又は多層に熔接したものであり、その肉盛厚さ（ｔ）が平均３ｍｍ以内であことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のハイブリッド金型。
成形金型（１）の母材が金型用鋼材であり、鉄系材（Ｆ）が熔接用鋼材ワイヤ（Ｗ）であり、非鉄金属体（３）は鉄系材（Ｆ）より溶融温度が低く、熱伝導の良好な銅合金体（３Ａ）であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のハイブリッド金型。
鉄系材（Ｆ）の肉盛熔接に用いる高エネルギー密度の熱源は、レーザー熔接ＹＡＧレーザー熔接、パルス熔接、電子ビーム熔接、超音波熔接中の少なくも１手段であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のハイブリッド金型。