JP4617404B2 - Method for producing molded product using brazing material - Google Patents

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本発明は、型枠を使用して製造するろう材を用いた金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a mold-molded product made of a mold or a machine part using a brazing material manufactured using a mold.

近年、例えば、医療機器及び家電製品の小型化及び軽量化に伴い、構成部品を製造するための金型の形状も精密化及び微細化が必要となってきた。また、製品に対する急速なニーズの変化により、製品のサイクルタイム(使用期間)も短くなってきているため、金型の納期短縮への要求は、益々厳しいものになってきている。このため、高精度且つ微細な金型を短納期で製作する必要性が更に高まってきた。なお、このことは、商品を構成する機械部品についても同様である。 In recent years, for example, with the miniaturization and weight reduction of medical equipment and home appliances, it has become necessary to refine and refine the shape of molds for producing components. In addition, due to the rapid changes in needs for products, the cycle time (use period) of products is also shortening, so the demand for shortening the delivery time of molds has become increasingly severe. For this reason, the necessity to manufacture a highly accurate and fine metal mold with a short delivery time has further increased. This also applies to the mechanical parts that constitute the product.

従来使用されている金型としては、例えば、特許文献1に、別工程で加工された入子型を、母型であるダイセット内にろう接したものが開示されている。しかし、入子型は、その全てを例えば工作機械を使用して加工する必要があるため、加工時間の短縮に限界があり、金型の納期短縮を図ることが困難であった。
また、特許文献2には、収縮率を考慮した最終製品形状を備えるマスター型を作製し、このマスター型を型枠内に挿入し、金属粉末と有機系バインダーとを混合した粉末を射出成形機を用いて型枠内に充填して金型成形品を成形し、次いでこの金型成形品に加工を施した後、脱脂して焼成し金型を製作する方法が開示されている。しかし、金型製作までの工程が複数あるため作業性が悪く、しかも金型成形品に加工を施す必要があるため、製造時間の更なる短縮を図ることができない。
特許文献3には、マスター型の表面に無電解複合めっきを施し、このめっき層の表面改質を行った後、この上に低融点金属を溶射して数mmの被膜を形成し、更に、補強材として低融点金属又は熱硬化性樹脂を充填した後、離型して金型を製作する方法が開示されている。しかし、溶射を行うための装置が必要となり設備コストがかかり、また金型の製造工程が複数あって作業性が悪く、製造時間が長くなって金型の納期短縮を図ることが難しい。
As a conventionally used mold, for example, Patent Document 1 discloses a mold in which a nested mold processed in a separate process is brazed into a die set as a mother mold. However, since all of the nested molds need to be machined using, for example, a machine tool, there is a limit to shortening the machining time, and it is difficult to shorten the delivery time of the mold.
In Patent Document 2, a master mold having a final product shape in consideration of the shrinkage rate is manufactured, the master mold is inserted into a mold, and a powder obtained by mixing a metal powder and an organic binder is injected into an injection molding machine. A method is disclosed in which a mold is molded by filling in a mold frame using a mold, and then the mold molded product is processed and then degreased and fired to produce a mold. However, since there are a plurality of steps until the mold is manufactured, workability is poor, and further, it is necessary to process the mold product, so that the manufacturing time cannot be further shortened.
In Patent Document 3, the surface of the master mold is subjected to electroless composite plating, and after the surface modification of the plating layer, a low melting point metal is sprayed thereon to form a coating of several mm, A method of manufacturing a mold by releasing a mold after filling a low melting point metal or a thermosetting resin as a reinforcing material is disclosed. However, an apparatus for performing thermal spraying is required and equipment costs are increased. In addition, there are a plurality of mold manufacturing processes, workability is poor, manufacturing time is long, and it is difficult to shorten the delivery time of the mold.

特許文献4には、冷却効率を高めた金型を製造するため、冷却媒体用通路を崩壊性砂中子を用いて金型と一体鋳造で製作する方法が開示されている。しかし、金型を製造する毎に、冷却媒体用通路の形状に崩壊性砂中子を造形しなければならず、金型の製造時間が長くなり、金型の納期短縮を図ることができない。
そして、特許文献5には、マスター型を転写して金型を作製する方法が開示されており、この転写の際、製品表面に溶射又は電鋳を行うことで転写型を作製している。しかし、溶射又は電鋳のための装置が必要となり、設備コストがかかり経済的でなく、しかも製品表面に溶射又は電鋳を行うために、金型の製造時間を十分に短縮することが難しかった。
更に、特許文献6には、製品形状のモデルを鋳造枠内に納め、これに低融点合金の溶湯を流し込んで凝固させ、一対の型を鋳造した後、モデルのみを脱型して金型を製造する方法が開示されている。しかし、溶湯を流し込んで金型を製造するため、溶湯の化学成分によっては偏析が生じ易く、均一な化学成分で構成される金型を製造できない恐れがあり、しかも金型の製造工程が複数あって作業性が悪く、製造時間が長くなって金型の納期短縮を図ることが難しかった。
Patent Document 4 discloses a method of manufacturing a cooling medium passage by integral casting with a mold using a collapsible sand core in order to manufacture a mold with improved cooling efficiency. However, every time the mold is manufactured, the collapsible sand core must be formed in the shape of the cooling medium passage, which increases the manufacturing time of the mold and cannot shorten the delivery time of the mold.
Patent Document 5 discloses a method for producing a mold by transferring a master mold. At the time of this transfer, a transfer mold is produced by spraying or electroforming the product surface. However, an apparatus for thermal spraying or electroforming is required, and it is not economical because the equipment cost is high, and it is difficult to sufficiently shorten the mold manufacturing time in order to perform thermal spraying or electroforming on the product surface. .
Further, in Patent Document 6, a product shape model is placed in a casting frame, and a molten metal of a low melting point alloy is poured into the casting frame to solidify it. After casting a pair of molds, only the model is removed and a mold is formed. A method of manufacturing is disclosed. However, since the mold is manufactured by pouring the molten metal, segregation is likely to occur depending on the chemical composition of the molten metal, and there is a risk that a mold composed of a uniform chemical component may not be manufactured, and there are multiple manufacturing processes for the mold. As a result, workability was poor, and the manufacturing time was long, making it difficult to reduce the delivery time of the mold.

そこで、高精度且つ微細な金型を短納期で製作する必要性に応じるため、図3に示すLIGAプロセスが提案されている。以下、その方法について説明する。
まず、基盤上に設けられたフォトレジスト層の上面に、目的とする形状を得るためのフォトマスク層を形成した後、フォトマスク層が配置された方向からフォトレジスト層に向けてX線又は紫外光を照射する。これにより、フォトマスク層が配置されていない部分のフォトレジスト層を基盤上に残存させ、レジストマイクロ構造体を得ることができる。次に、フォトレジスト層が除去された部分に、金型を構成する金属の溶湯を鋳込み(電鋳)、凝固させた後、基盤上に残存していたフォトレジスト層を除去してマイクロ金型を製造する。
これにより、微細な形状を備えた金型又は機械部品を製造できる。
Therefore, in order to meet the necessity of manufacturing a highly accurate and fine mold with a short delivery time, the LIGA process shown in FIG. 3 has been proposed. The method will be described below.
First, after forming a photomask layer for obtaining a desired shape on the upper surface of the photoresist layer provided on the substrate, X-rays or ultraviolet rays are directed from the direction in which the photomask layer is arranged toward the photoresist layer. Irradiate light. As a result, a portion of the photoresist layer where the photomask layer is not disposed can remain on the substrate, and a resist microstructure can be obtained. Next, after the molten metal of the metal constituting the mold is cast (electroformed) in the portion where the photoresist layer has been removed and solidified, the photoresist layer remaining on the substrate is removed and the micro mold is removed. Manufacturing.
Thereby, the metal mold | die or mechanical component provided with the fine shape can be manufactured.

特開2000−185336号公報JP 2000-185336 A 特開平7−268407号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-268407 特開平7−52162号公報JP-A-7-52162 特開平7−47594号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-47594 特開平6−132334号公報JP-A-6-132334 特開平2−307633号公報JP-A-2-307633

しかしながら、前記したLIGAプロセスに使用するX線露光装置は非常に高価であり、しかも現在国内に5台程度しか存在しないため、この方法を使用する場合には多大な費用がかかる。また、この方法では、一方向からのX線又は紫外光の照射によって金型を製造するため、製造可能な金型はその断面形状が同一となった二次元的形状となる。このため、目的とする金型が三次元的形状の場合は、更に従来のような機械加工を施す必要があり、製造時間の短縮を図ることができない。
なお、断面形状が異なる三次元的形状の金型を製造するため、目的の製品形状を機械加工により作製し、高速電鋳を使ってその形状を反転させて、金型を製造する方法もある。
しかし、この方法では、金型形状を成形するために数時間は必要であるため、金型の製造時間の短縮を図ることができず、やはり納期の短縮に寄与できない。
However, the X-ray exposure apparatus used for the above-described LIGA process is very expensive, and only about 5 units currently exist in the country. Therefore, when this method is used, it is very expensive. In this method, since the mold is manufactured by irradiation with X-rays or ultraviolet light from one direction, the mold that can be manufactured has a two-dimensional shape with the same cross-sectional shape. For this reason, when the target metal mold | die is a three-dimensional shape, it is necessary to perform further conventional machining, and cannot shorten manufacturing time.
In addition, in order to manufacture a mold having a three-dimensional shape with a different cross-sectional shape, there is also a method of manufacturing a mold by producing a target product shape by machining and inverting the shape using high-speed electroforming. .
However, in this method, several hours are required to mold the mold shape, so that it is not possible to shorten the manufacturing time of the mold, and it cannot contribute to shortening the delivery time.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、高精度且つ微細な形状を備えた金型又は機械部品からなる製品を、従来よりも短納期で経済的に製造可能なろう材を用いた型枠成形製品の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a mold using a brazing material capable of economically producing a product composed of a mold or a machine part having a high precision and a fine shape with a shorter delivery time than before. It aims at providing the manufacturing method of a frame molded product.

前記目的に沿う請求項1記載の金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法は、ろう材粉末を型枠内に入れ溶融し固化させて製造する金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法であって、
前記ろう材粉末は融点が600℃以上1300℃以下であって、Ni系ろう材、Cu系ろう材、Co系ろう材、Fe系ろう材、及びAg系ろう材のいずれか1又は2以上の混合物からなり、前記ろう材粉末は、真空中又は不活性ガス中で加熱して溶融させ、更に、前記型枠内で溶融したろう材を、押圧しながら冷却して凝固させ固化させ、
前記型枠を繰り返し使用して前記型枠成形製品を製造する。
請求項1記載の金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法において、ろう材粉末から製造される型枠成形製品である金型(例えば、プラスチック射出成形用金型)としては、母型の中に嵌め込んで使用する部分的金型である入子型でもよく、また金型全体であってもよい。また、機械部品としては、例えば、各種歯車、プーリ、チェーン、スプロケット、軸受、ブシュ、止め輪、各種継手、各種座金、各種ボルト、又は各種ナットがある。
また、ろう材粉末を入れる型枠は、熱膨張率が小さく、ろう材と反応しにくい材質で構成されることが好ましく、例えば、素材をマシニングセンタ又はNC工作機械を使用して加工した後、目的に応じて仕上げ加工である研削又は研磨を行うことで製造できる。なお、型枠の材質が導電性を備えるものであれば、型枠を放電加工により製造することも可能である。
この方法を用いて、製品形状に対応した形状を備えた型枠、即ちマスター型を作製することにより、溶融させたろう材にマスター型の表面形状を転写することができる。
そして、ろう材は、その融点が、600℃以上、好ましくは800℃以上、更に好ましくは1000℃以上で、かつ1300℃以下、好ましくは1200℃以下のものを使用できる。また、ろう材は、金型として使用しても問題ない程度の耐摩耗性を備えた硬度を有するもの、例えば、ロックウェルCスケールを使用した場合で、HRC45以上、好ましくはHRC50以上、更に好ましくはHRC60以上を備えたものを使用できる。なお、ろう材粉末としては、粉末状又はペレット状のものを使用できる。
The method for manufacturing a mold-molded product comprising a mold or a machine part according to claim 1, wherein the mold or machine part is produced by melting and solidifying a brazing filler metal powder in the mold. A method for producing a molded product, comprising:
The brazing powder has a melting point of 600 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower, and is one or more of Ni brazing filler metal, Cu brazing filler metal, Co brazing filler metal, Fe brazing filler metal, and Ag brazing filler metal. Consisting of a mixture, the brazing material powder is heated and melted in a vacuum or an inert gas, and further, the brazing material melted in the mold is cooled and solidified by solidification by pressing,
The mold product is manufactured by repeatedly using the mold.
2. A method of manufacturing a mold-molded product comprising a mold or a machine part according to claim 1, wherein a mold (for example, a plastic injection mold) which is a mold-molded product manufactured from a brazing filler metal powder is used as a mother. It may be a nested mold that is a partial mold used by being fitted in the mold, or may be the entire mold. Examples of mechanical parts include various gears, pulleys, chains, sprockets, bearings, bushings, retaining rings, various joints, various washers, various bolts, and various nuts.
Further, the mold into which the brazing material powder is put is preferably composed of a material having a low coefficient of thermal expansion and hardly reacting with the brazing material. For example, after processing the material using a machining center or an NC machine tool, Depending on the case, it can be manufactured by grinding or polishing which is a finishing process. In addition, as long as the material of a formwork has electroconductivity, it is also possible to manufacture a formwork by electric discharge machining.
By using this method, a mold having a shape corresponding to the product shape, that is, a master die, is produced, so that the surface shape of the master die can be transferred to the molten brazing material.
As the brazing material, one having a melting point of 600 ° C. or higher, preferably 800 ° C. or higher, more preferably 1000 ° C. or higher, and 1300 ° C. or lower, preferably 1200 ° C. or lower can be used. Further, the brazing material has a hardness with a degree of wear resistance that does not cause a problem even when used as a mold, for example, when using Rockwell C scale, H R C45 or more, preferably H R C50 As described above, more preferably one having H R C60 or more can be used. In addition, as a brazing filler metal powder, a powder form or a pellet form can be used.

この金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法において、Ni系ろう材とは、Niに、例えば、Cr、B、Si、Fe、C、及びWの1又は2以上の元素を含有させたものであり、Cu系ろう材とは、Cuに、例えば、Sn、Fe、Ni、Mn、Ag、P、Si、及びZnの1又は2以上の元素を含有させたものであり、Co系ろう材とは、Coに、例えば、Cr、W、Si、B、Ni、Mo、及びFeの1又は2以上の元素を含有させたものであり、Fe系ろう材とは、Feに、例えば、Cr、B、Si、C、Co、及びMoの1又は2以上の元素を含有させたものであり、Ag系ろう材とは、Agに、例えば、Cu、Zn、Cd、Ni、Sn、Li、及びSiの1又は2以上の元素を含有させたものである。
また、この金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法において、真空とは、例えば、低真空(10 2 Pa以上)から極高真空(10 -10 Pa以下)までのいずれの状態であってもよいが、真空度が高ければ高いほど好ましい。また、不活性ガスとしては、アルゴンガスを使用することが好ましい。
そして、この金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法において、押圧は、溶融したろう材に大きな荷重を加えるものでなく、例えば、ろう材粉末の間に形成された隙間がなくなる程度、及び溶融したろう材の凝固収縮時に、溶融したろう材と型枠内面との間に発生する隙間がなくなる程度の荷重を加えることを意味する。
In this method of manufacturing a mold-molded product made of a mold or a machine part, the Ni-based brazing material contains Ni, for example, one or more elements of Cr, B, Si, Fe, C, and W. The Cu-based brazing material is Cu containing, for example, one or more elements of Sn, Fe, Ni, Mn, Ag, P, Si, and Zn. The brazing filler metal contains Co, for example, one or more elements of Cr, W, Si, B, Ni, Mo, and Fe. The Fe brazing filler metal is Fe, For example, one or more elements of Cr, B, Si, C, Co, and Mo are contained, and the Ag-based brazing material is Ag, for example, Cu, Zn, Cd, Ni, Sn , Li, and Si contain one or more elements.
Moreover, in the manufacturing method of the mold molding product which consists of this metal mold | die or machine parts, a vacuum is in any state from a low vacuum (10 < 2 > Pa or more) to a very high vacuum (10 < -10 > Pa or less) , for example. Although there may be, it is so preferable that a vacuum degree is high. Moreover, it is preferable to use argon gas as an inert gas.
In this method of manufacturing a molded product comprising a mold or a machine part, pressing does not apply a large load to the molten brazing material, for example, there is no gap formed between the brazing material powders. And when the molten brazing material is solidified and contracted, a load is applied to such an extent that there is no gap generated between the molten brazing material and the inner surface of the mold.

請求項記載の金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法は、請求項記載の金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法において、前記型枠は、窒化ボロン材、グラファイト材、及びセラミックス材のいずれか1又は2以上で構成されている。
請求項記載の金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法において、窒化ボロン材としては、例えば、機械加工のできるhBN、硬い物質であるcBNのほか、pcBN(多結晶立方晶窒化ほう素)、又はwBN(ウルツ鉱形窒化ほう素)を使用できる。なお、窒化ボロン材として、例えば、内部に導電性金属の粉末を分散させた導電性を備えたもの、又は、例えば、CaO、B23、Al23、SiO2、AlN、及びSi34のいずれか1又は2以上を含有させたものを使用することも可能である。
また、セラミックス材としては、例えば、Al23、Si34、AlN、及びZrO2のいずれか1又は2以上を使用できる。
The method of manufacturing a mold-molded product comprising a mold or a machine part according to claim 2 is the method of manufacturing a mold-molded product comprising a mold or a machine part according to claim 1 , wherein the mold is made of a boron nitride material. , Graphite material, and ceramic material.
3. The method for producing a molded product comprising a mold or a machine part according to claim 2, wherein the boron nitride material is, for example, hBN that can be machined, cBN that is a hard material, or pcBN (polycrystalline cubic nitriding). Boron) or wBN (wurtzite boron nitride) can be used. As the boron nitride material, for example, a material having conductivity in which conductive metal powder is dispersed inside, or, for example, CaO, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 , AlN, and Si It is also possible to use one containing 3 N 4 or more.
Further, as the ceramic material, for example, one or more of Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , AlN, and ZrO 2 can be used.

請求項記載の金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法は、請求項1及び2記載の金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法において、前記型枠内に冷却用配管、ヒータ、及び熱電対のいずれか1又は2以上を配置し、更に前記型枠内に前記ろう材粉末を入れて溶融させた後、又は前記型枠内に前記ろう材粉末を入れて溶融させ、更にこの溶融したろう材中に冷却用配管、ヒータ、及び熱電対のいずれか1又は2以上を配置した後、溶融させたろう材を固化させる。
請求項記載の金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法において、冷却用配管は、例えば、高温となった製品の抜熱を行うため冷却媒体である水を内部に流すものであり、ろう材の融点よりも高い融点を備えた材質、例えば、鋼製のものを使用できる。なお、冷却用配管の形状は、冷却用配管の設置位置に応じて、例えば、直線及び曲線のいずれか一方又は双方で構成する。
ここで、ヒータは、その表面側を保護した状態で、また熱電対は、保護管に装入した状態で、目的とする位置にそれぞれ設置する。
Method for producing a mold shaped articles consisting of a mold or machine component according to claim 3, wherein, in the method for manufacturing a mold shaped articles consisting of a mold or machine component according to claim 1 and 2, wherein cooling in the mold in 1 or 2 or more of pipes, heaters, and thermocouples are disposed, and after the brazing filler metal powder is put in the mold and melted, or the brazing filler metal powder is put in the mold After melting and arranging one or more of cooling pipes, heaters, and thermocouples in the molten brazing material, the molten brazing material is solidified.
In the manufacturing method of the mold-molded product which consists of a metal mold | die or a machine part of Claim 3 , cooling piping flows the water which is a cooling medium inside, for example, in order to remove heat of the product which became high temperature. There can be used a material having a melting point higher than that of the brazing material, for example, steel. In addition, the shape of the cooling pipe is configured by one or both of a straight line and a curve, for example, depending on the installation position of the cooling pipe.
Here, the heater is installed at a target position in a state where the surface side is protected, and the thermocouple is installed in the protective tube.

請求項1〜3記載の金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法は、ろう材粉末を型枠内に入れ溶融し固化させて製造されるので、従来のような機械加工が不要となり、高精度且つ微細な形状を備えた製品を、従来よりも短納期で経済的に製造できる。
また、例えば、多数の製品が必要な場合でも、上記した型枠を繰り返し使用して製品を製造することで、製品を容易にしかも短時間で製造でき、製造時間の短縮の効果をより顕著に得ることができる。
なお、ろう材を使用することで、純金属と比較して融点を下げることができるので、例えば、型枠成形製品の製造時における熱エネルギーコストを低減でき経済的である。また、ろう材を使用することで、例えば、他の合金等と比較して硬度を高めることができるので、耐摩耗性が問題となる金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造に適する。
The method for producing a molded product comprising a mold or a machine part according to any one of claims 1 to 3 is manufactured by melting and solidifying a brazing filler metal powder in a mold, so that conventional machining is unnecessary. Thus, a product having a high precision and a fine shape can be economically manufactured with a shorter delivery time than before.
In addition, for example, even when a large number of products are required, the products can be manufactured easily and in a short time by repeatedly using the above-mentioned formwork, and the effect of shortening the manufacturing time is more remarkable. Obtainable.
In addition, since melting | fusing point can be lowered | hung compared with a pure metal by using brazing material, the heat energy cost at the time of manufacture of a mold-molded product can be reduced and it is economical, for example. Further, by using a brazing material, for example, hardness can be increased as compared with other alloys and the like, so that it is suitable for manufacturing a mold-molded product made of a mold or a machine part in which wear resistance is a problem. .

そして、使用するろう材を規定することで、長期使用に耐え得る品質を備える製品を製造できる。
また、表面に対して、例えば、研削作業又は研磨作業を行った型枠を使用することで、この型枠の表面状態がろう材に転写されるので、最終仕上げを行う必要がない型枠成形製品を製造できる。
そして、ろう材は、粉末状となっているため、各粉末の化学成分が略均一になっており、溶融状態をより短時間にすることで、ろう材の溶融時における化学成分の偏析が生じにくく、製品全体にわたって略均一な化学成分を備えた製品を製造できる。
Then, by defining the brazing material to use, it can produce a product with a quality capable of withstanding long-term use.
Also, by using a mold that has been subjected to grinding or polishing work on the surface, the surface state of this mold is transferred to the brazing material, so there is no need for final finishing. Can produce products.
And since the brazing filler metal is in the form of powder, the chemical components of each powder are substantially uniform, and the segregation of the chemical components during melting of the brazing filler metal occurs when the molten state is made shorter. It is difficult to produce a product having chemical components that are substantially uniform throughout the product.

特に、請求項記載の金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法は、型枠の構成材料を設定することで、長期使用に耐え得る品質を備える型枠を製造できるので、1つの型枠から複数個の製品を繰り返し製造でき、製品の製造コストの低減を図ることができる。 In particular, the method for manufacturing a molded product comprising a mold or a machine part according to claim 2 can manufacture a mold having a quality that can withstand long-term use by setting the constituent material of the mold. A plurality of products can be repeatedly manufactured from one mold, and the manufacturing cost of the products can be reduced.

請求項1〜3記載の金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法は、ろう材粉末を真空中又は不活性ガス中で加熱して溶融させるので、ろう材の酸化を抑制できる。なお、ろう材粉末を真空中で溶融させることで、ろう材を空気中で溶融させた場合と比較し、ろう材中に残存する空隙量も低減できるので、空隙の存在を抑制、更には防止した良好な品質の製品を提供できる。 In the method for producing a molded product comprising a mold or a machine part according to any one of claims 1 to 3 , the brazing filler metal powder is heated and melted in a vacuum or in an inert gas, so that oxidation of the brazing filler metal can be suppressed. In addition, the amount of voids remaining in the brazing filler metal can be reduced by melting the brazing filler metal powder in vacuum compared to the case where the brazing filler metal is melted in air, thereby suppressing and further preventing the presence of voids. Can provide good quality products.

請求項1〜3記載の金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法は、溶融したろう材を押圧しながら冷却して凝固させ固化させるので、ろう材中に残存する空隙量を更に低減できる。 In the method for producing a molded product comprising a mold or a machine part according to claims 1 to 3 , since the molten brazing material is cooled and solidified by being pressed, the amount of voids remaining in the brazing material is further reduced. Can be reduced.

請求項記載の金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法は、ろう材が固化する前に、ろう材内部に冷却用配管、ヒータ、及び熱電対のいずれか1又は2以上を配置するので、例えば、金型を製造する場合には、その内部に、従来のような直線状態の冷媒通路のみならず、従来では形成できなかった屈曲状態の冷媒通路を形成することが可能である。なお、ヒータ及び熱電対の設置位置についても、その設置位置に従来よりも自由度をもたせることができる。
従って、製造する金型の表面形状に倣った位置、即ち金型表面から略一定の距離の場所に冷却用配管、ヒータ、及び熱電対のいずれか1又は2以上を設置できるので、この金型の使用にあっては、金型の温度管理を確実に行うことができ、良好な品質を備えた金型成形品を製造できる。
また、機械部品についても、冷却用配管、ヒータ、及び熱電対のいずれか1又は2以上の設置により、例えば、温度管理を実施可能な製品を提供できる。
According to the method for manufacturing a molded product comprising a mold or a machine part according to claim 3, before the brazing material is solidified, any one or more of a cooling pipe, a heater, and a thermocouple are provided inside the brazing material. For example, when manufacturing a mold, it is possible to form not only a linear refrigerant passage as in the prior art but also a bent refrigerant passage that cannot be formed in the past. is there. In addition, also about the installation position of a heater and a thermocouple, the freedom degree can be given to the installation position rather than before.
Accordingly, one or more of cooling pipes, heaters, and thermocouples can be installed at a position following the surface shape of the mold to be manufactured, that is, at a substantially constant distance from the mold surface. Therefore, the temperature control of the mold can be surely performed, and a molded article having good quality can be manufactured.
In addition, for mechanical parts, for example, a product capable of performing temperature management can be provided by installing one or more of cooling pipes, heaters, and thermocouples.

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図1は本発明の第1の実施の形態に係るろう材を用いた型枠成形製品の製造方法の説明図、図2は本発明の第2の実施の形態に係るろう材を用いた型枠成形製品の製造方法の説明図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
Here, FIG. 1 is an explanatory view of a method for producing a molded product using the brazing material according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the brazing material according to the second embodiment of the present invention. It is explanatory drawing of the manufacturing method of the used formwork molded product.

図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係るろう材を用いた型枠成形製品(以下、単に製品ともいう)10は、母型の中に嵌め込んで使用する部分的金型である入子型又は機械部品であり、ろう材粉末11を型枠12内に入れ溶融し固化させて製造したものである。以下、詳しく説明する。 As shown in FIG. 1, a mold-molded product (hereinafter also simply referred to as a product) 10 using a brazing filler metal according to a first embodiment of the present invention is partially used by being fitted into a mother mold. It is a mold or a machine part that is a mold, and is manufactured by putting the brazing filler metal powder 11 into a mold 12 and melting and solidifying it. This will be described in detail below.

ろう材粉末は、使用用途によって異なるが、Ni系ろう材、Cu系ろう材、Co系ろう材、Fe系ろう材、及びAg系ろう材のいずれか1又は2以上の混合物で構成されており、その融点が、例えば、600℃以上、好ましくは800℃以上、更に好ましくは1000℃以上で、かつ1300℃以下、好ましくは1300℃以下のものである。なお、固化したろう材の硬さは、例えば、ロックウェルCスケールを使用した場合で、HRC45以上、好ましくはHRC50以上、更に好ましくはHRC60以上である。
この粉末としては、その大きさが、例えば、0.1mm以上5mm以下、好ましくは0.1mm以上2mm以下程度の粉末状のものを使用できるが、ペレット状のものを使用することも可能である。なお、製造する製品の真密度を高めるためには、その大きさが細かい方が好ましい。
The brazing filler metal powder is composed of one or a mixture of two or more of a Ni brazing filler metal, a Cu brazing filler metal, a Co brazing filler metal, an Fe brazing filler metal, and an Ag brazing filler metal, depending on the application. The melting point thereof is, for example, 600 ° C. or higher, preferably 800 ° C. or higher, more preferably 1000 ° C. or higher, and 1300 ° C. or lower, preferably 1300 ° C. or lower. The hardness of the solidified brazing filler metal is, for example, H R C45 or higher, preferably H R C50 or higher, more preferably H R C60 or higher when using Rockwell C scale.
As the powder, for example, a powdery powder having a size of 0.1 mm or more and 5 mm or less, preferably 0.1 mm or more and 2 mm or less can be used, but a pellet can also be used. . In addition, in order to raise the true density of the product to manufacture, the one where the magnitude | size is fine is preferable.

続いて、本発明の第1の実施の形態に係るろう材を用いた型枠成形製品の製造方法について、図1を参照しながら説明する。
まず、型枠12内にろう材粉末11を装入する。
この型枠12は、窒化ボロン材、グラファイト材、及びセラミックス材のいずれか1又は2以上で構成されたものであり、製造する製品10の形状に応じて、その内側を例えばマシニングセンタを使用して加工したものである。
Next, a method for manufacturing a molded product using the brazing filler metal according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
First, the brazing filler metal powder 11 is charged into the mold 12.
The mold 12 is composed of one or more of boron nitride material, graphite material, and ceramic material. Depending on the shape of the product 10 to be manufactured, for example, a machining center is used on the inside thereof. It has been processed.

この型枠12を高周波誘導加熱炉(図示しない)内に入れ、型枠12の周囲に配置された加熱コイル13に電流を流し、例えば、ろう材粉末の融点より例えば50℃程度高い温度でろう材粉末11を高周波誘導加熱して溶融させる。
このろう材粉末11の溶融は、例えば、高周波誘導加熱炉の炉内に接続された真空ポンプ(図示しない)を使用し、炉内雰囲気を真空にして行うことが好ましいが、炉内に不活性ガス(例えば、アルゴンガス)を充満させて行うことも可能である。
The mold 12 is placed in a high-frequency induction heating furnace (not shown), and a current is passed through the heating coil 13 disposed around the mold 12 so that the mold 12 is heated at a temperature, for example, about 50 ° C. higher than the melting point of the brazing powder. The material powder 11 is melted by high frequency induction heating.
The melting of the brazing filler metal powder 11 is preferably performed, for example, by using a vacuum pump (not shown) connected to the inside of a high-frequency induction heating furnace and evacuating the furnace atmosphere. It is also possible to carry out by filling a gas (for example, argon gas).

ろう材粉末11の略全体が溶融したら、型枠12の内側上部の形状に対応したプレス材14を使用し、溶融させたろう材を上方から押圧しながら冷却する。なお、押圧は、ろう材粉末11の間に形成された隙間がなくなる程度、及び溶融したろう材の凝固収縮時に、溶融したろう材と型枠12内面との間に発生する隙間がなくなる程度の荷重を加えることにより行う。これにより、溶融状態のろう材を、複雑形状の細部にまで行き渡らせることができると共に、空隙の発生が抑制、更には防止された製品10を製造できる。
そして、この冷却により、溶融させたろう材を凝固させながら固化させることで、製品10を製造できる。この製品10が入子型の場合、金型装置(図示しない)に取付けて金型成形製品の製造のために使用し、また製品10が機械部品の場合、この製品10をそのまま使用できる。
When almost the entire brazing filler metal powder 11 is melted, a pressing material 14 corresponding to the shape of the inner upper part of the mold 12 is used, and the molten brazing material is cooled while being pressed from above. The pressure is such that there is no gap formed between the brazing filler metal powder 11 and that there is no gap generated between the molten brazing material and the inner surface of the mold 12 when the molten brazing material is solidified and contracted. This is done by applying a load. As a result, it is possible to manufacture the product 10 in which the molten brazing material can be spread to the details of the complex shape, and the generation of voids is suppressed and further prevented.
And by this cooling, the product 10 can be manufactured by solidifying the molten brazing material while solidifying it. When the product 10 is a nested type, it is attached to a mold apparatus (not shown) and used for manufacturing a molded product, and when the product 10 is a mechanical part, the product 10 can be used as it is.

次に、本発明の第2の実施の形態に係るろう材を用いた型枠成形製品の製造方法について説明する。なお、ここで製造する型枠成形製品は入子型15である。
まず、窒化ボロン材で構成された直方体の材料を、マシニングセンタの主軸16に取付けられた工具17を使用して加工し、更に必要に応じて例えば研削又は研磨を行って、型枠本体18を製造する。
次に、この型枠本体18を母型となる固定型19に取付けて型枠20を構成した後、型枠本体18の表面と予め設定した隙間が形成されるように、型枠本体18の表面形状に倣った形状に変形させた冷却用配管21を、固定型19に設置しその位置を固定する。そして、型枠20内部にろう材粉末22を装入する。
Next, a method for manufacturing a molded product using the brazing filler metal according to the second embodiment of the present invention will be described. The form-molded product manufactured here is a telescopic mold 15.
First, a rectangular parallelepiped material made of a boron nitride material is processed using a tool 17 attached to a spindle 16 of a machining center, and further subjected to, for example, grinding or polishing to manufacture a mold body 18. To do.
Next, after the mold body 18 is attached to the fixed mold 19 serving as a mother mold to form the mold 20, the surface of the mold body 18 and the preset gap are formed so that a predetermined gap is formed. The cooling pipe 21 deformed into a shape following the surface shape is installed on the fixed mold 19 and its position is fixed. Then, the brazing filler metal powder 22 is charged into the mold 20.

この型枠20を高周波誘導加熱炉(図示しない)内に入れ、炉内雰囲気を真空にした状態で、例えば、ろう材粉末22の融点より例えば50℃程度高い温度でろう材粉末22を高周波誘導加熱して溶融させる。なお、ここで、型枠20内にろう材粉末22を入れて溶融させ、更にこの溶融したろう材中に冷却用配管21を配置することも可能である。
ろう材粉末22の略全体が溶融したら、型枠20の上方に上下動可能に設けられたプレス材23を使用し、溶融させたろう材を押圧しながら冷却する。
The mold 20 is placed in a high-frequency induction heating furnace (not shown) and the atmosphere in the furnace is evacuated, and the brazing filler metal powder 22 is high-frequency induction at a temperature, for example, about 50 ° C. higher than the melting point of the brazing filler metal powder 22. Heat to melt. Here, it is also possible to put the brazing filler metal powder 22 in the mold 20 and melt it, and further dispose the cooling pipe 21 in the molten brazing filler metal.
When almost the whole brazing filler metal powder 22 is melted, a press member 23 provided above the mold 20 so as to be movable up and down is used, and the molten brazing filler metal is cooled while being pressed.

この冷却により、溶融させたろう材を凝固させながら固化させ、内部に冷却用配管21が配置された入子型15を製造でき、この入子型15を金型装置(図示しない)に取付けて金型成形製品の製造のために使用する。
このように、ろう材粉末の溶融過程で、その内部に予め冷却用配管を配置できるので、入子型内部に、入子型を使用して製造する金型成形製品の形状に沿った複雑に入り組んだ冷却用配管を配置することが可能になる。ここで、冷却用配管の代わりにヒータを設置することも可能である。
なお、熱電対についても同様であり、温度測定を行う必要がある位置に確実に配置できる。
By this cooling, the molten brazing material is solidified while being solidified, and an insert mold 15 in which a cooling pipe 21 is arranged can be manufactured. The insert mold 15 is attached to a mold apparatus (not shown) to form a metal mold. Used for the production of molded products.
In this way, since the cooling pipe can be arranged in advance in the melting process of the brazing filler metal powder, it is complicated in accordance with the shape of the mold product manufactured using the insert mold inside the insert mold. It becomes possible to arrange complicated cooling pipes. Here, it is also possible to install a heater instead of the cooling pipe.
The same applies to the thermocouple, and the thermocouple can be reliably arranged at a position where temperature measurement is required.

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明のろう材を用いた型枠成形製品の製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、型枠成形製品である金型として、入子型を製造した場合について説明したが、母型と入子型のように分離可能な構成となった金型でなく、母型と入子型とが一体となった金型を製造する場合についても本発明を適用できる。
そして、ろう材の硬度を更に高めるため、例えば、金属間化合物の形成、結晶粒度の調整、及び高硬度材料(例えば、窒化チタン又はセラミックスの粉末)の分散のいずれか1又は2以上の処理を施すことも可能である。
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration described in the above embodiment, and the matters described in the scope of claims. Other embodiments and modifications conceivable within the scope are also included. For example, a case where a method for manufacturing a molded product using the brazing material of the present invention is configured by combining some or all of the above-described embodiments and modifications is also included in the scope of the present invention.
Moreover, in the said embodiment, although the case where a telescopic mold was manufactured as a metal mold | die which is a mold forming product was demonstrated, with the metal mold | die which became a structure separable like a base mold and a telescopic mold In addition, the present invention can be applied to the case of manufacturing a mold in which a mother mold and a nested mold are integrated.
In order to further increase the hardness of the brazing material, for example, one or more treatments of formation of intermetallic compounds, adjustment of crystal grain size, and dispersion of high hardness material (for example, titanium nitride or ceramic powder) are performed. It is also possible to apply.

本発明の第1の実施の形態に係るろう材を用いた型枠成形製品の製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the formwork molded product using the brazing material which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るろう材を用いた型枠成形製品の製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the formwork molded product using the brazing material which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 従来例に係るマイクロ金型の製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the micro metal mold | die which concerns on a prior art example.

10::ろう材を用いた型枠成形製品、11:ろう材粉末、12:型枠、13:加熱コイル、14:プレス材、15:入子型、16:主軸、17:工具、18:型枠本体、19:固定型、20:型枠、21:冷却用配管、22:ろう材粉末、23:プレス材 10 :: Molded product using brazing material, 11: brazing powder, 12: mold, 13: heating coil, 14: pressed material, 15: insert mold, 16: main shaft, 17: tool, 18: Mold body, 19: fixed mold, 20: mold, 21: cooling pipe, 22: brazing powder, 23: press material

Claims (3)

ろう材粉末を型枠内に入れ溶融し固化させて製造する金型又は機械部品からなる型枠成形製品の製造方法であって、
前記ろう材粉末は融点が600℃以上1300℃以下であって、Ni系ろう材、Cu系ろう材、Co系ろう材、Fe系ろう材、及びAg系ろう材のいずれか1又は2以上の混合物からなり、前記ろう材粉末は、真空中又は不活性ガス中で加熱して溶融させ、更に、前記型枠内で溶融したろう材を、押圧しながら冷却して凝固させ固化させ、
前記型枠を繰り返し使用して前記型枠成形製品を製造することを特徴とするろう材を用いた型枠成形製品の製造方法。
A method for producing a molded product comprising a mold or a machine part that is produced by melting and solidifying a brazing filler metal powder in a mold ,
The brazing powder has a melting point of 600 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower, and is one or more of Ni brazing filler metal, Cu brazing filler metal, Co brazing filler metal, Fe brazing filler metal, and Ag brazing filler metal. Consisting of a mixture, the brazing material powder is heated and melted in a vacuum or an inert gas, and further, the brazing material melted in the mold is cooled and solidified by solidification by pressing,
A method for producing a mold-molded product using a brazing material, wherein the mold-molded product is produced by repeatedly using the mold.
請求項記載の型枠成形製品の製造方法において、前記型枠は、窒化ボロン材、グラファイト材、及びセラミックス材のいずれか1又は2以上で構成されていることを特徴とするろう材を用いた型枠成形製品の製造方法。 The method for manufacturing a molded product according to claim 1 , wherein the mold is made of one or more of boron nitride material, graphite material, and ceramic material . method of manufacturing a mold molded products had. 請求項1又は2記載の型枠成形製品の製造方法において、前記型枠内に冷却用配管、ヒータ、及び熱電対のいずれか1又は2以上を配置し、更に前記型枠内に前記ろう材粉末を入れて溶融させた後、又は前記型枠内に前記ろう材粉末を入れて溶融させ、更にこの溶融したろう材中に冷却用配管、ヒータ、及び熱電対のいずれか1又は2以上を配置した後、溶融させたろう材を固化させることを特徴とするろう材を用いた型枠成形製品の製造方法。 The method for manufacturing a molded product according to claim 1 or 2 , wherein any one or more of a cooling pipe, a heater, and a thermocouple are disposed in the mold, and the brazing material is further disposed in the mold. After the powder is put and melted, or the brazing material powder is put in the mold and melted, and one or more of cooling pipes, heaters, and thermocouples are placed in the melted brazing material. A method for producing a molded product using a brazing material, characterized by solidifying the melted brazing material after the placement.
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