JP4704315B2 - 金型の補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、金型の補修方法に関する。

鋳造に用いられる泥漿鋳型の補修に関する技術として、欠損部を大きく切除して凹部を形成し、この凹部に多孔質ブロックを埋め込んで、この多孔質ブロックの凹部から突出する部分を取り除く技術がある（例えば、特許文献１参照）。

上記技術は、泥漿鋳型の補修に関するものであり、金型の補修には適さないものである。他方で、金型の冷却水路に生じたクラック等の損傷を補修する場合、従来は、冷却水路をオーバーサイズに加工し、内側に新たな冷却水路が形成された銅製の別部材を挿入する第１の方法や、冷却水路をオーバーサイズに加工しメネジを形成して、内側に新たな冷却水路が形成され外側にオネジが形成された銅製の別部材を螺合する第２の方法、さらには、冷却水路に溶かした鉛を流し込み、固化しないうちに、内側に新たな冷却水路が形成されたステンレス製の別部材を挿入する第３の方法等がある。
特開平４−３２３００３号公報

上記した第１の方法では、金型のオーバーサイズに加工した下穴と銅製の別部材との間に隙間（空気層）が生じるため、冷却時に別部材の冷却水路に冷却水を流しても隙間によって伝熱が阻害され冷却効率が低下してしまう。

また、上記した第２の方法では、下穴のメネジに銅製の別部材のオネジを螺合させるため、これらの接触性が良くなり、第１の方法よりも冷却効率が高くなるが、メネジおよびオネジの形成によってコスト増になってしまう。

さらに、上記した第３の方法では、接着剤として流し込まれる鉛が４５０℃以上の熱処理（焼鈍）で溶けてしまうため、別部材の金型との一体化が十分に図れているとは言えなかった。

したがって、本発明は、補修後も補修前と同等の冷却効率を維持できるとともに、金型への補修部材の一体化が十分に図れ、しかも低コストな金型の補修方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、金型（例えば実施形態における金型１１）の冷却水路（例えば実施形態における冷却水路１２）に生じた損傷（例えば実施形態における損傷Ｃ）を補修する金型の補修方法であって、前記冷却水路に銀ロウ（例えば実施形態における銀ロウ６６）を流し込む銀ロウ流込工程と、前記銀ロウを冷却し固化させる冷却固化工程と、固化した前記銀ロウに新水路形成用の穴部（例えば実施形態における穴部７７）を穿設する穴部形成工程とを有することを特徴としている。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記穴部形成工程において、前記冷却水路よりも小径のドリル（例えば実施形態におけるドリル７６）で前記穴部を穿設することを特徴としている。

請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記穴部形成工程において、前記冷却水路の開口部（例えば実施形態における開口部１４）に該冷却水路よりも小径のガイド穴（例えば実施形態におけるガイド穴７４）を有する穴加工用ガイド（例えば実施形態における穴加工用ガイド７０）を設置し、該穴加工用ガイドの前記ガイド穴に挿通した前記ドリルで前記穴部を穿設することを特徴としている。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に係る発明において、前記穴部の穿設後に該穴部の圧漏れを検出する圧漏れ検査工程を有することを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、銀ロウ流込工程によって冷却水路に銀ロウを流し込むと、毛細管現象で損傷部分に銀ロウが隙間無く入り込み、その後の冷却固化工程で銀ロウが固化すると銀ロウが金型に隙間無く密着する。このように金型に隙間無く密着した銀ロウに穴部形成工程において新水路形成用の穴部を穿設する。このように銀ロウが金型に隙間無く密着するため、補修後も補修前と同等の冷却効率を維持でき、しかも補修部材としての銀ロウの金型への一体化が十分に図れる。また、銀ロウを流し込んで穴部を穿設することから低コストで金型を補修できる。しかも、穴部の穿設で切り粉として排出された銀ロウは再利用できるため、無駄なく使用できる。

請求項２に係る発明によれば、穴部形成工程において、冷却水路よりも小径のドリルで穴部を穿設するため、損傷部分に入り込んだ銀ロウへの穴開けによる影響はほとんどない。

請求項３に係る発明によれば、穴部形成工程において、冷却水路の開口部に穴加工用ガイドを設置し、この穴加工用ガイドの冷却水路よりも小径のガイド穴にドリルを挿通して、このドリルで穴部を穿設するため、穴部を簡単に精度良く形成できる。

請求項４に係る発明によれば、銀ロウへの穴部の穿設後に圧漏れ検査工程でこの穴部の圧漏れを検出するため、損傷を補修できたか否かを検査できる。

本発明の一実施形態に係る金型の補修方法を図面を参照して以下に説明する。なお、以下は本発明の一実施形態であり、勿論、他にも応用可能である。
図１は、補修対象である金型１１を示しており、この金型１１には、裏面１１Ａ側（つまりキャビティとは反対側）に直線的な穴状の冷却水路１２が形成されている。この冷却水路１２は金型１１の裏面１１Ａに対し垂直に穿設された水路穴１３と、その開口部１４側に形成されたメネジ部１５とを有している。そして、冷却水を冷却水路１２に流すためのノズル２０が、このメネジ部１５に螺合されることで金型１１に着脱可能に取り付られる。

ノズル２０は、先端にオネジ部１９が形成された第１円筒部２１と、第１円筒部２１の一端側に形成された第１円筒部２１よりも大径の第２円筒部２２とを有するノズルボディ２３を備えており、ノズルボディ２３の第２円筒部２２には、その軸線方向に離間して、冷却された冷却水が導入される導入配管２５と、金型１１を冷却した後の冷却水を排出する排出配管２６とが接続されている。第２円筒部２２には導入配管２５に連通する環状通路２７と、排出配管２６に連通する環状通路２８とが形成されており、環状通路２７は通路穴２９を介して第２円筒部２２の上部の内周面に開口し、環状通路２８は通路穴３０を介して第２円筒部２２の下部の内周面に開口している。ノズルボディ２３の第２円筒部２２の内周面における通路穴２９と通路穴３０との間にはメネジ部３１が形成されている。

ノズル２０は、ノズルボディ２３の第２円筒部２２のメネジ部３１に頭部３３のオネジ部３４において螺合するとともにノズルボディ２３の第１円筒部２１から突出する略円筒状のノズル本体３５と、ノズルボディ２３の第２円筒部２２の端部に螺合される蓋部材３６とを有している。ノズル本体３５は、頭部３３がロウ付けされており、頭部３３には、着脱用の六角レンチが嵌合される六角穴３３ａが形成されている。また、蓋部材３６にも、着脱用の六角レンチが嵌合される六角穴３６ａが形成されている。よって、ノズル２０を金型１１に取り付けた状態のまま、蓋部材３６を外して、ノズル本体３５を外すことができるようになっている。ノズル本体３５はノズルボディ２３と同軸をなしており、頭部３３を除いてはノズルボディ２３の内径よりも小径の外径を有している。そして、ノズル本体３５の内側はノズルボディ２３の第２円筒部２２と蓋部材３６とで囲まれた空間３７に開口しており、この空間３７に通路穴２９が開口している。これにより、ノズル本体３５の内側は導入配管２５に連通する導入通路３８を構成している。また、ノズル本体３５とノズルボディ２３の下部側との間の隙間は通路穴３０に開口しており、この隙間は排出配管２６に連通する戻り通路３９を構成している。

このようなノズル２０は、ノズル本体３５のノズルボディ２３からの突出部分を金型１１の冷却水路１２に挿入しつつ第１円筒部２１の先端に形成されたオネジ部１９において冷却水路１２の開口部１４側に形成されたメネジ部１５に螺合することで金型１１に取り付けられる。このように取り付けられたノズル２０は、導入配管２５を介して導入された冷却水をノズル本体３５の内側の導入通路３８を通して冷却水路１２内に排出することになり、その圧力で冷却水路１２から排出される冷却水をノズル本体３５とノズルボディ２３の下部側との間の戻り通路３９を通して排出配管２６から排出させることで金型１１に対し熱を奪って冷却を行う。

図２に示すように、金型１１の冷却水路１２にキャビティ４０と繋がるクラック等の損傷Ｃを生じそれを補修する場合、まず、ノズル２０を取り外した状態で冷却水路１２の深さ寸法を計測する。

次に、図３に示すように、冷却水路１２の開口部１４に挿入されたショットブラストノズル５０から冷却水路１２内にショットブラストを行い、冷却水路１２の錆や腐食、汚れ等を清掃する。その後、ショット玉を残存がないように冷却水路１２から取り除く。

次に、図４に示すように、ウエス巻き棒等の洗浄用具５２を用いて、洗浄液にて冷却水路１２を脱油する。これは、後述する銀ロウと金型１１の母材との密着性を高めるためである。

次に、図５に示すように、ブラシ状の塗布用具５４を用いて、冷却水路１２の全体に均一にフラックスを塗布する。

次に、図６に示すように、金型１１をキャビティ側を下側にして台車５６にセットする。このとき、調整ブロック５７を用いて金型１１を水平になるように調整しつつ台車５６に載せる。

そして、金型１１を台車５６とともにテンパー炉に搬入し、加熱する。このとき、例えば図７に示すように、金型１１を２時間で５６０℃に加熱し、その後、そのままの温度を３時間保持する。そして、金型１１が常温になるまでテンパー炉内で徐冷する（約１２時間程度）。テンパー炉から搬出後、直温計で金型１１の温度を測定する。

次に、図８に示すように、直温計で金型１１の温度を確認しつつ金型１１の冷却水路１２の周りをバーナー５９を用いて例えば６００℃まで加熱する。ここで、６２０℃以上になるとフラックスの効果がなくなるので６２０℃以上にならないように注意する。

次に、図９に示すように、金型１１の冷却水路１２の開口部１４に漏斗部材６１を挿入する。この漏斗部材６１は、円筒部６２と、円筒部６２の軸方向一端から軸方向に離れるほど拡径する円錐筒部６３とを有しており、円筒部６２は冷却水路１２の開口部１４に挿入された状態で冷却水路１２のメネジ部１５を覆う長さとなっている。

次に、図１０に示すように、アセチレンバーナー６５で、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｇ系合金を主体とする銀ロウ６６を溶かし、漏斗部材６１を介して冷却水路１２に、冷却水路１２のメネジ部１５のすぐ下側まで流し込む（銀ロウ流込工程）。この銀ロウ流込工程においては、冷却水路１２への充填量の１／３程度まで銀ロウ６６を流し込んだら金型１１にハンマリングを行い、冷却水路１２への充填量の２／３程度まで銀ロウ６６を流し込んだら再び金型１１にハンマリングを行い、冷却水路１２への充填量まで銀ロウ６６を流し込んだら再び金型１１にハンマリングを行う。このように冷却水路１２に流し込まれた銀ロウ６６が毛細管現象で損傷Ｃに隙間無く入り込むことになる。

そして、図１１に示すように、漏斗部材６１を取り外し、そのまま、自然に常温まで冷却し、銀ロウ６６を固化させる（冷却固化工程）。すると、予め塗布されていたフラックスとの化学反応作用等もあって銀ロウ６６が金型１１に溶着状態となり隙間無く密着する。

次に、図１２に示すように、穴加工用ガイド７０を金型１１の開口部１４側に接合させる。この穴加工用ガイド７０は外側に金型１１のメネジ部１５に螺合可能なオネジ部７１が形成された略円筒状の接合部７２と、この接合部７２の軸線方向一側にこれよりも大径に形成された略円筒状の頭部７３とを有しており、接合部７２と頭部７３の内周部は連続していて水路穴１３よりも小径のガイド穴７４を構成している。

この穴加工用ガイド７０をその接合部７２のオネジ部７１を金型１１のメネジ部１５に螺合させ、頭部７３の接合部７２側の端面７３Ａを金型１１の裏面１１Ａに当接させる。これにより、穴加工用ガイド７０が金型１１に固定され、そのガイド穴７４は水路穴１３と同軸に配置される。

このようにして金型１１に設置された穴加工用ガイド７０のガイド穴７４に、図１３に示すように、このガイド穴７４よりも若干小径のドリル７６を挿通させながら、このドリル７６で、固化した銀ロウ６６に穴部７７を水路穴１３の底部よりも所定深さＬ分手前まで穿設する（穴部形成工程）。このとき、ガイド穴７４で案内されることでドリル７６は倒れ等を生じることなく水路穴１３の中心軸線上で移動する。なお、仮にキャビティ４０側に銀ロウ６６が出ている場合には、この出ている部分も除削する。

上記のようにして銀ロウ６６に形成された穴部７７と、補修前の冷却水路１２のメネジ部１５が形成された開口部１４側とが図１４に示す新しい冷却水路８０を構成することになる。そして、このように穿設された穴部７７を有する新しい冷却水路８０の圧漏れを検出する（圧漏れ検査工程）。例えば、開口部１４に導入配管と排出配管とを有する増圧ポンプのノズルを取り付けて３〜５ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で水を導入配管を介して冷却水路８０内に送り、キャビティ４０側と、ノズルが取り付けられた開口部１４側とで水漏れの有無を目視確認する。水漏れが観察されなければ、圧漏れがなく良好に補修が終了したと判断する。

図１４に示すように、補修が終了した金型１１の冷却水路８０のメネジ部１５にオネジ部１９を螺合させることでノズル２０が金型１１に再び取り付けられることになる。このように取り付けられたノズル２０は、導入配管２５を介して導入された冷却水をノズル本体３５の内側の導入通路３８を通して冷却水路８０内に排出することになり、その圧力で冷却水路８０から排出される冷却水をノズル本体３５とノズルボディ２３との間の戻り通路３９を通して排出配管２６から排出させることで金型１１に対し熱を奪って冷却を行うことになる。

以上に述べた金型１１の補修方法によれば、銀ロウ流込工程によって冷却水路１２に銀ロウ６６を流し込むと、毛細管現象で損傷Ｃに銀ロウ６６が隙間無く入り込み、その後の冷却固化工程で銀ロウ６６が固化すると銀ロウ６６が金型１１に隙間無く密着する。このように金型１１に隙間無く密着した銀ロウ６６に穴部形成工程において新水路形成用の穴部７７を穿設する。このように銀ロウ６６が金型１１に隙間無く密着するため、補修後も補修前と同等の冷却効率を維持でき、しかも補修部材としての銀ロウ６６の金型１１への一体化が十分に図れる。また、銀ロウ６６を流し込んで穴部７７を穿設することから、筒状の銅材やステンレス材が不要となって金型１１の母材側の加工が不要となり、さらに、融点が６００℃と高い銀ロウ６６を用いることから再補修が不要となるため、低コスト（従来比１／１０程度）で金型１１を補修できる。しかも、穴部７７の穿設で切り粉として排出された銀ロウは再利用できるため、無駄なく使用できる。

また、穴部形成工程において、冷却水路１２よりも小径のドリル７６で穴部７７を穿設するため、損傷部分に入り込んだ銀ロウ６６への穴開けによる影響はほとんどない。

加えて、銀ロウ６６が金型１１に密着していることから、穴部７７の大径化つまり銀ロウ６６の薄肉化が図れ、補修箇所の冷却能力を補修前と同等にすることができる。

さらに、穴部形成工程において、冷却水路１２の開口部１４に穴加工用ガイド７０を設置し、この穴加工用ガイド７０の冷却水路１２よりも小径のガイド穴７４にドリル７６を挿通して、このドリル７６で穴部７７を穿設するため、穴部７７を簡単に精度良く形成できる。したがって、穴部７７のさらなる大径化つまり銀ロウ６６のさらなる薄肉化が図れる。

さらに、銀ロウ６６への穴部７７の穿設後に圧漏れ検査工程でこの穴部７７の圧漏れを検出するため、損傷Ｃを補修できたか否かを検査できる。

本発明の一実施形態に係る金型の補修方法を説明するための図であって、補修前の金型にノズルを取り付けた状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る金型の補修方法を説明するための図であって、補修前の金型を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る金型の補修方法を説明するための図であって、冷却水路にショットブラスト処理を行っている状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る金型の補修方法を説明するための図であって、冷却水路に洗浄処理を行っている状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る金型の補修方法を説明するための図であって、冷却水路にフラックス塗布処理を行っている状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る金型の補修方法を説明するための図であって、金型を台車に搭載した状態を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る金型の補修方法を説明するための図であって、熱処理条件を示す線図である。 本発明の一実施形態に係る金型の補修方法を説明するための図であって、冷却水路にバーナで加熱処理を行っている状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る金型の補修方法を説明するための図であって、冷却水路に漏斗部材を取り付けた状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る金型の補修方法を説明するための図であって、銀ロウ流込工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る金型の補修方法を説明するための図であって、冷却固化工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る金型の補修方法を説明するための図であって、冷却水路に穴加工用ガイドを取り付けた状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る金型の補修方法を説明するための図であって、 穴部形成工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る金型の補修方法を説明するための図であって、補修後の金型にノズルを取り付けた状態を示す断面図である。

符号の説明

１１ 金型
１２ 冷却水路
１４ 開口部
６１ 漏斗部材
６６ 銀ロウ
７０ 穴加工用ガイド
７４ ガイド穴
７６ ドリル
７７ 穴部
Ｃ 損傷

Claims (4)

1. 金型の冷却水路に生じた損傷を補修する金型の補修方法であって、
   前記冷却水路に銀ロウを流し込む銀ロウ流込工程と、
   前記銀ロウを冷却し固化させる冷却固化工程と、
   固化した前記銀ロウに新水路形成用の穴部を穿設する穴部形成工程とを有することを特徴とする金型の補修方法。
2. 前記穴部形成工程において、前記冷却水路よりも小径のドリルで前記穴部を穿設することを特徴とする請求項１記載の金型の補修方法。
3. 前記穴部形成工程において、前記冷却水路の開口部に該冷却水路よりも小径のガイド穴を有する穴加工用ガイドを設置し、該穴加工用ガイドの前記ガイド穴に挿通した前記ドリルで前記穴部を穿設することを特徴とする請求項２記載の金型の補修方法。
4. 前記穴部の穿設後に該穴部の圧漏れを検出する圧漏れ検査工程を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の金型の補修方法。

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