JP5351504B2 - 金型におけるガス抜き孔の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、金型におけるガス抜き孔の形成方法に関する。

ブロー成形金型においては、金型の製品面とパリソンとの間のガスを逃がすためのガス抜き孔が設けられる場合が多い。ガス抜き孔は製品の表面に影響を及ぼさない程度に小径とする必要があり、従来から、金型を鋳造した後にドリルで穿設する方法が多用されている。なお、ガス抜き孔の形成方法に関するものではないが、ガス抜き孔を備えた金型の従来技術としては特許文献１、２が挙げられる。
特開２０００−１５８５２４号公報（ガス抜き孔２１） 特開２００４−１９５７２０号公報（エアー抜き穴１７）

しかしながら、ドリルによるガス抜き孔の形成方法によれば、金型の製品面の形状が複雑な場合にはドリル加工が困難になりやすいという問題がある。特にブロー成形金型においては、製品面の曲面部に対するパリソンの転写を良好とするためにガス抜き孔を前記曲面部に設けることが多い。この場合、曲面部が奥まった箇所に形成されていると、所定の開口面積を得るためにガス抜き孔は製品面に略直交して穿つ必要もあって、製品面側からではドリル加工機が金型と干渉して孔加工ができないことがある。このようなときは金型の裏側から穿つこととなるが、貫通先を所定の箇所に定めて孔を裏側から穿つにはある程度の熟練した技術を要する。また、このような機械加工を伴う方法では金型の製作コストが高くなりやすい。

本発明は、以上のような問題を解決するために創作されたものであり、ガス抜き孔を所望の箇所に容易に形成できる金型におけるガス抜き孔の形成方法を提供することを目的としている。

本発明は、前記課題を解決するために、アルミニウム鋳造のブロー成形金型におけるガス抜き孔の形成方法であって、ブロー成形金型の原型となる発泡スチロールモデルが単体の状態であるときに当該発泡スチロールモデルに予めピアノ線を突き刺しておき、このピアノ線の突き刺さった発泡スチロールモデルを基に、前記ピアノ線の引き抜き代側が一部の砂型に固定されるように、複数の砂型を造形し、前記複数の砂型を外して前記発泡スチロールを取り出し、前記複数の砂型を再度組み付け、アルミニウム合金を注湯して前記ピアノ線を鋳込むようにブロー成形金型を鋳造し、ブロー成形金型の冷却後、前記ピアノ線を引き抜いてその抜け孔をガス抜き孔とすることを特徴とする。

このガス抜き孔の形成方法によれば、ガス抜き孔を、従来穿設が困難であった金型の製品面の曲面部など所望の箇所に何ら熟練した技術を要することなく的確にピンポイントで形成することができる。また、ドリル加工のような機械加工が一切不要となり、金型の製作コストを抑えることができる。
なお、特許文献２には、エアー抜きスリットにピアノ線を挿入する技術が記載されているが、これは予め形成されたエアー抜きスリットに対してはんだが流入しないようにピアノ線を後から挿入する技術であり、本発明のように鋳込んだワイヤの抜け孔をガス抜き孔とする技術ではない。

また、このガス抜き孔の形成方法によれば、ピアノ線は汎用性に優れるために経済的な形成方法となり、線径仕様も多数用意されているのでガス抜き孔の径の制約を受けることも殆どない。

また本発明は、前記ピアノ線に離型剤を塗布しておくことを特徴とする。

このガス抜き孔の形成方法によれば、鋳造終了後におけるピアノ線の引き抜きがスムースとなる。また、ピアノ線に鋳造材料が付着しないため、その引き抜き後のガス抜き孔の内周面や開口部周りも滑らかになる。

本発明によれば、ガス抜き孔を、従来穿設が困難であった金型の製品面の曲面部など所望の箇所に何ら熟練した技術を要することなく的確にピンポイントで形成することができる。また、ドリル加工のような機械加工が一切不要となり、金型の製作コストを抑えることができる。

図１はブロー成形金型の一例を示す側断面図、図２は鋳込んだワイヤを引き抜いてガス抜き孔を形成する方法を示す説明図である。図１に示した一対のブロー成形金型１Ａ，１Ｂは、自動車の燃料タンクを成形する金型である。自動車の燃料タンクの殆どは狭隘な車両の底部に設置されるため、車両のフレーム類やドライブシャフトなどと干渉しないようにそのタンク形状は局部的なへこみが多くなりやすい。

また表面にはポンプや各バルブ類が取り付けられ、タンクの内面側には燃料の波揺れ防止の板部などが突設される場合もあって、自動車の燃料タンクを成形するブロー成形金型１Ａ，１Ｂは、各製品面２に局部的に多数の曲面部３を有した金型となる。

パリソン（図示せず）の転写を良好とするために、製品面２とパリソンとの間のガスを逃がすためのガス抜き孔４は曲面部３に設けられることが多く、従来では、ガス抜き孔４を製品面２側からドリルで穿とうとすると、ドリル加工機が金型の壁部などと干渉して孔加工ができず、裏側から穿つにあたっては熟練した技術を要することについては既述したとおりである。複雑な形状である自動車の燃料タンクを成形するブロー成形金型では、その種類や大きさによって異なるが各金型それぞれに概ね３０〜５０箇所程度のガス抜き孔４を設ける必要があり、全孔を穿設する作業時間は長いものとなる。

また、ブロー成形金型１Ａ，１Ｂの各裏側に冷却水パイプ５が幾重にも曲がって配管されている場合には、この冷却水パイプ５を避けてガス抜き孔４を設ける必要がある。冷却水パイプ５は例えばブロー成形金型１Ａ，１Ｂの裏側に鋳込まれる。このように金型に冷却水パイプ５が存在する場合には、製品面２側、裏側のどちらから穿つ場合でも冷却水パイプ５を傷付けないように注意して穿たなければならない。

このような問題に対し、本発明は、金型（ブロー成形金型１Ａ，１Ｂ）の鋳造時においてガス抜き孔４の形成位置に金型よりも融点の高いワイヤＷ（図２）を鋳込み、金型の冷却後、ワイヤＷを引き抜いてその抜け孔をガス抜き孔４とすることを主な特徴とする。

ブロー成形金型１Ａ，１Ｂはアルミニウム鋳造によって製作される。一般にブロー成形用の金型は成形荷重が小さく、アルミニウム合金の溶湯温度は約６５０〜７５０℃程度の低温で済む。この温度よりも融点の高いワイヤの代表的なものとしては、ステンレス鋼線、硬鋼線、ピアノ線などが挙げられる。中でもピアノ線は汎用性に優れ、線径仕様も多数用意されているので、ガス抜き孔４を形成するにあたり好適なワイヤである。

図２に示すように、ワイヤＷはブロー成形金型１Ａの製品面２から裏側までを貫通するようにして鋳込まれるものである。ブロー成形金型１Ａの裏側がワイヤＷの引き抜き側となり、ブロー成形金型１Ａの裏側におけるワイヤＷの一端は所定の引き抜き代ができるように突出させておく。ブロー成形金型１Ｂについても同様である。

図３はブロー成形金型１Ａの造型工程図であり、本図を参照して具体的なワイヤＷの鋳込み手順について説明する。なお、ブロー成形金型１Ｂについても同様の鋳込み手順となる。また、図３ではブロー成形金型１Ａの形状を簡略化して図示してある。

先ず、図３（ａ）に示すようにブロー成形金型１Ａの原型となる発泡スチロールモデル６を定盤に置き、両側に砂込め造形後、これを硬化して砂型７とし、次いで上方に砂込め造形後、これを硬化して砂型８とする。砂型８は金型の製品面側を模る砂型である。

次に、これら発泡スチロールモデル６、砂型７、砂型８を図３（ｂ）に示すように、上下反転させ、発泡スチロールモデル６の上面（裏面）にワイヤＷおよび冷却水パイプ５を所定位置にセットする。ワイヤＷについては、その先端が砂型８に当接するまで発泡スチロールモデル６に突き刺してセットする。万一突き刺し位置がずれた場合であっても、発泡スチロールモデル６に対して再度適正位置に突き刺し直すことは容易である。勿論、冷却水パイプ５を避けてワイヤＷを発泡スチロールモデル６に突き刺すことも極めて容易である。

また、場合によっては、図３（ａ）の砂型７、８の造形前の発泡スチロールモデル６が単体である状態のときに、発泡スチロールモデル６にワイヤＷを予め突き刺しておいてもよい。この場合、発泡スチロールモデル６の表面側におけるワイヤＷの貫通位置、つまりブロー成形金型１Ａの製品面２側におけるガス抜き孔４の位置を容易に目視で確認できることとなる。

ここで、冷却に伴う金型の収縮などもあって、ワイヤＷに何ら表面処理を施さない場合であっても鋳造終了後にワイヤＷを引き抜くことは可能であるが、予めワイヤＷに離型剤を塗布しておけば後の引き抜きがスムースに行え、その抜け孔であるガス抜き孔４の内周面や開口部周りも滑らかになる。離型剤としては、市販のアルミニウム鋳造用金型離型剤が好適である。

なお、図３（ｂ）に拡大して示すように、冷却水パイプ５には後工程で砂型９に固定させるための針金１０が取り付けられているとともに、パイプ周りを被覆するように被覆用発泡スチロール材６ａが取り付けられている。

次いで、図３（ｃ）に示すように、発泡スチロールモデル６の裏面側に砂込め造形後、これを硬化して砂型９とする。符号１１は注湯口である。そして、図３（ｄ）に示すように、砂型７、８、９を外して中の発泡スチロールモデル６を取り出す。被覆用発泡スチロール材６ａも抜き取り、これにより冷却水パイプ５周りは空洞となる。冷却水パイプ５は針金１０を介して砂型９に固定されており、ワイヤＷは引き抜き代側にて砂型９に固定されている。ステンレス鋼線、硬鋼線、ピアノ線などのワイヤＷ、特にピアノ線は高剛性で弾性復元力に優れており、発泡スチロールモデル６から解放された後でもその延設方向は図３（ｃ）の状態とほとんど変わらない。

次いで、図３（ｅ）に示すように、砂型７、８、９を再度組み付ける。前記したようにピアノ線の延設方向はほとんど変わっていないので、その先端は図３（ｃ）のときに当接していた砂型８の所定ポイントに再び当接する。そして、注湯口１１からアルミニウム合金を注湯し、冷却固化後、砂型７、８、９を取り外すことで、図３（ｆ）に示すように、ワイヤＷおよび冷却水パイプ５が鋳込まれ、ワイヤＷの引き抜き代が裏面側から突設した状態のブロー成形金型１Ａが製作される。

そして、図２に示すように、ペンチなどでワイヤＷの引き抜き代を把持して引き抜くと、その抜け孔がガス抜き孔４となる。ワイヤＷの線径、すなわちガス抜き孔４の径は適宜に設定されるが、数百ミクロン〜数ミリメートル程度である。ピンと異なり、ワイヤＷ、特にピアノ線は可撓性があるため引き抜き時の作業性も良好である。

また、前記したように、予めワイヤＷに離型剤が塗布されている場合には、引き抜き作業がスムースに行え、その抜け孔であるガス抜き孔４の内周面や開口部周りも滑らかになる。

以上のように、鋳造時においてガス抜き孔４の形成位置に金型よりも融点の高いワイヤＷを鋳込み、金型の冷却後、ワイヤＷを引き抜いてその抜け孔をガス抜き孔４とする形成方法によれば次のような効果が奏される。

金型の鋳造前にワイヤＷを所定の部位に配設しておくことは、図３を参照して説明したように、砂型にワイヤＷの端部を支持させておくことで容易に実施可能である。したがって、本発明によれば、ワイヤＷの抜け孔からなるガス抜き孔４を、従来穿設が困難であった製品面２の曲面部３など所望の箇所に何ら熟練した技術を要することなく的確にピンポイントで形成することができる。また、金型の裏側に冷却水パイプ５が配管されている場合であっても、この冷却水パイプ５を避けてガス抜き孔４を形成することが極めて容易となる。

さらに、ドリル加工のような機械加工が一切不要となり、金型の製作コストを抑えることができる。

また、金型がアルミニウム鋳造のブロー成形金型１Ａ，１Ｂからなる場合、アルミニウム合金の溶湯温度よりも融点の高いワイヤＷとしてピアノ線を使用すれば、ピアノ線は汎用性に優れるために経済的となり、線径仕様も多数用意されているのでガス抜き孔４の径の制約を受けることも殆どない。

また、鋳造前にワイヤＷに離型剤を塗布しておけば、鋳造終了後におけるワイヤＷの引き抜きがスムースとなり、その抜け孔であるガス抜き孔４の内周面や開口部周りも滑らかになる。

以上、本発明の最良の形態について説明した。本発明の対象となるブロー成形金型としては、自動車の燃料タンクの成形金型に限られないのは勿論である。また、ブロー成形金型以外にも、金型内のガスを外部に排出するための小径のガス抜き孔を有する鋳造の金型であれば、本発明は適用可能である。その他、本発明は、図面に記載されたものに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な設計変更が可能である。

ブロー成形金型の一例を示す側断面図である。 鋳込んだワイヤを引き抜いてガス抜き孔を形成する方法を示す説明図である。 ブロー成形金型の造型工程図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ ブロー成形金型
２ 製品面
３ 曲面部
４ ガス抜き孔
５ 冷却水パイプ
７、８、９ 砂型
Ｗ ワイヤ

Claims (2)

1. アルミニウム鋳造のブロー成形金型におけるガス抜き孔の形成方法であって、
   ブロー成形金型の原型となる発泡スチロールモデルが単体の状態であるときに当該発泡スチロールモデルに予めピアノ線を突き刺しておき、
   このピアノ線の突き刺さった発泡スチロールモデルを基に、前記ピアノ線の引き抜き代側が一部の砂型に固定されるように、複数の砂型を造形し、
   前記複数の砂型を外して前記発泡スチロールを取り出し、
   前記複数の砂型を再度組み付け、アルミニウム合金を注湯して前記ピアノ線を鋳込むようにブロー成形金型を鋳造し、
   ブロー成形金型の冷却後、前記ピアノ線を引き抜いてその抜け孔をガス抜き孔とすることを特徴とする金型におけるガス抜き孔の形成方法。
2. 前記ピアノ線に離型剤を塗布しておくことを特徴とする請求項１に記載の金型におけるガス抜き孔の形成方法。

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