JP5374269B2

JP5374269B2 - 成形金型、及びその加熱方法

Info

Publication number: JP5374269B2
Application number: JP2009177635A
Authority: JP
Inventors: 高広吉岡; 周併大神
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-07-30
Also published as: JP2011031421A

Description

本発明は、シームレス（無継目）製品の遠心成形に使用する成形金型、及び誘導加熱による成形金型の加熱方法に関する。

硬質クロムメッキされたピストンロッドをバフ研磨することが、特許文献１に示されている。バフ研磨は、硬質クロムメッキ層に不要に発生するマイクロクラックが湿気等を素地に導くのを予防し、ピストンロッドの耐食性を向上するために行われる。また、硬質クロムメッキされた成形金型を誘導加熱することが特許文献２に示されている。これは、成形金型の近傍に設置された電磁誘導コイルに交流電流を供給し、成形金型に誘導電流を発生させるものである。

上記の誘導電流は硬質クロムメッキ層を流れるので、硬質クロムメッキ層の電気抵抗が増せば、誘導電流がより多くの熱に変換され、成形金型の温度上昇を効率良く実現できると考えられている。しかしながら、硬質クロムメッキは、成形金型を回転させるスピンドルローラの転がり接触による成形金型の摩耗を抑える表面処理でもある。このため、硬質クロムメッキ層の物性を変化させることは、その耐摩耗性を損なうという観点から望ましくない。ここに述べた硬質クロムメッキを、以下で普通クロムメッキと記す。

特開平６−１０１８３号公報特開２００８−２００９３９号公報

本発明は、上記の実情に鑑みて為されたものであり、遠心成形に適した物理的強度を満たし、しかも誘導加熱の効率を一層向上できる成形金型、及びその加熱方法を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、外周面に転がり接触するスピンドルローラから回転力を伝達され、前記外周面に対向する電磁誘導コイルにより誘導加熱される成形金型であって、前記外周面にマイクロクラッククロムメッキを施したことを特徴とする。

また、本発明は、外周面に転がり接触するスピンドルローラから回転力を伝達され、前記外周面に対向する電磁誘導コイルにより誘導加熱される成形金型であって、前記外周面にマイクロポーラスクロムメッキを施したことを特徴とする。

また、本発明は、シームレス製品の遠心成形に用いられる成形金型の加熱方法であって、前記成形金型にマイクロクラッククロムメッキ層を形成し、交流電流の供給される電磁誘導コイルにより、前記マイクロクラッククロムメッキ層に磁界を印加することを特徴とする。

また、本発明は、シームレス製品の遠心成形に用いられる成形金型の加熱方法であって、前記成形金型にマイクロポーラスクロムメッキ層を形成し、交流電流の供給される電磁誘導コイルにより、前記マイクロポーラスクロムメッキ層に磁界を印加することを特徴とする。

本発明に係る成形金型によれば、スピンドルローラの転がり接触する成形金型の外周面にマイクロクラッククロムメッキを施しているため、シームレス製品を遠心成形する工程で、成形金型の外周面の摩耗を抑制することができる。この点で、マイクロクラッククロムメッキは普通クロムメッキに劣らない。しかも、成形金型の外周面に対向する電磁誘導コイルが成形金型に発生させる誘導電流は、普通クロムメッキに比較して電気抵抗の高いマイクロクラッククロムメッキ層において熱に変換されるので、成形金型の温度上昇を効率良く実現することができる。ここに述べた効果は、マイクロポーラスクロムメッキを成形金型の外周面に施した場合も同様に達成することができる。

また、本発明に係る成形金型の加熱方法によれば、マイクロクラッククロムメッキ層を成形金型に形成するので、マイクロクラッククロムメッキ層に印加される磁界に基づき発生する誘導電流は、マイクロクラッククロムメッキ層を流れる。このため、マイクロクラッククロムメッキ層の電気抵抗が普通クロムメッキに比較して高い分、誘導電流がより多くの熱に変換されるので、成形金型の温度を効率良く上昇することができる。ここに述べた効果は、マイクロポーラスクロムメッキ層を成形金型に形成した場合も同様に達成することができる。

本発明の実施形態に係る成形金型の使用例を示す正面図。本発明の実施形態に係る成形金型の使用例を示す側面図。本発明の実施形態に係る成形金型の要部の断面図。（ａ）はマイクロクラックの有無を比較した加熱試験の１回目の結果を示すグラフ、（ｂ）はその２回目の結果を示すグラフ。

本発明の実施形態に係る成形金型について説明する。図１，２に示す成形金型１は、その外周面３にマイクロクラッククロムメッキを施した円筒体である。更に成形金型１の内周面５、又は端面７に、マイクロクラッククロムメッキが施されるようにしても良い。

図３は、成形金型１の外周面３に形成されたマイクロクラッククロムメッキ層９（以下でメッキ層９と略す）の断面を表している。メッキ層９は、その表面１１から下地１３までの厚さが２μｍ以上であれば良く、硬度がビッカース硬さＨｖ６００以上であることが好ましい。メッキ層９の表面１１を顕微鏡で拡大すると、微細な割れの開口部が略均一に分布していることを確認できる。この割れの密度は、表面１１に沿って延びる１ｃｍの線分に交差する割れの開口部の数として表せる。メッキ層９の割れの密度は４００［c/cm］以上であることが好ましい。メッキ層９の表面１１をバフ研磨しても良い。

また、成形金型１の素材としてＳＴＫＭ−１３Ａ（Ｓ２０Ｃに相当）、又はＳＭ４９０Ａ（Ｓ２５Ｃに相当）が適用される。成形金型１の外周面３に転がり接触するスピンドルローラ１５は、成形金型１を水平姿勢で支持し、電動機の出力を成形金型１に回転力として伝達するものである。

電磁誘導コイル１７のパッケージが図１，２に表れている。電磁誘導コイル１７は、成形金型１の外周面３に１０ｍｍ以下の間隔を空けて対向するよう設置されている。１つの成形金型１に対して複数の電磁誘導コイル１７を設置しても良い。また、電磁誘導コイル１７に交流電流を供給する電源回路は、その出力を所望に増減できるので、メッキ層９に印加する磁界の強度を調整することができる。

シームレス製品は次のように成形される。即ち、成形金型１の内側に供給される液状の熱硬化性樹脂が、成形金型１の回転による遠心力を受け、成形金型１の内周面５に倣って円筒状に展開される。一方、電源回路から交流電流が電磁誘導コイル１７に供給される。これにより成形金型１はメッキ層９に磁界を印加され温度上昇するので、上記の熱硬化性樹脂が硬化してシームレス製品となる。

このようにシームレス製品を成形する工程で、メッキ層９は、成形金型１の外周面３の摩耗を普通クロムメッキと同等に抑制することができる。しかも、電磁誘導コイル１７は、普通クロムメッキに比較して電気抵抗の高いメッキ層９に誘導電流を発生させる。この誘導電流がメッキ層９で一層多くの熱に変換されるので、成形金型１はその温度上昇を効率良く達成することができる。従って、成形金型１の温度を熱硬化性樹脂を硬化させるのに必要な温度まで上昇させる時間を短縮し、また成形金型１から大気へ放熱される熱を比較的少ない電力で補うことができる。

以上に述べた効果は、マイクロクラッククロムメッキに代えて、マイクロポーラスクロムメッキを成形金型１の外周面３に施した場合も同様に達成することができる。マイクロポーラスクロムメッキは、微細な穴が均一に分布するものであり、普通クロムメッキと硬さが同等である（JIS H 8615、JIS H 0400）。

表１の左欄の番号に対応する複数のテストピースを先ず準備する。表１は、その左欄から右へ向かう順に、テストピースの素材、クロムメッキの厚みの実測値、及びマイクロクラックの有無を記した欄に区切られている。

総てのテストピースの形状は、一辺を９５ｍｍとし厚みを１０ｍｍとした正方形に統一されている。テストピースの素材はＳＳ４００（Ｓ２０Ｃに相当）である。個々のテストピースにその厚み方向から電磁誘導コイル１７を対向させ、電源回路から電磁誘導コイル１７に交流電流を供給する。これにより誘導加熱されるテストピースの温度が所定時間当たりに温度上昇する割合である昇温度速を測定する。

図４（ａ）は、普通クロムメッキ層を形成された１〜５番のテストピース、及び図３に示すメッキ層９を形成された６〜８番のテストピースを対象に実施した１回目の測定結果を示している。同図（ｂ）は、その２回目の測定結果を示している。１目よりも２回目の昇温速度が高いのは、２回目の測定で電源回路の出力を１回目よりも増大させたことを反映している。

１〜５番のテストピースの昇温速度を示すＡ線と、６〜８番のテストピースの昇温速度を示すＢ線とを比較すれば、マイクロクラッククロムメッキを施したテストピースの昇温速度が高いことは明らかである。また、クロムメッキが薄い程、Ａ線とＢ線との間が狭まる傾向はあるが、実用的なメッキ層９の厚みが２０μｍ以上であることから、成形金型１はＢ線で示したような高い昇温速度を実現することができる。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できるものである。メッキ層９を形成するためのメッキ処理の方法、成形金型１の材質、又は寸法は適宜に選択、又は変更できる事項である。また、メッキ層９の表面１１にコーティングを施す等しても良い。

本発明は、精密な電子部品の製造に加え、あらゆる環状の製品を成形するのに有益な技術である。

１…成形金型、３…外周面、５…内周面、７…端面、９…マイクロクラッククロムメッキ層（メッキ層）、１１…表面、１３…下地、１５…スピンドルローラ、１７…電磁誘導コイル。

Claims

外周面に転がり接触するスピンドルローラから回転力を伝達され、前記外周面に対向する電磁誘導コイルにより誘導加熱される成形金型であって、前記外周面にマイクロクラッククロムメッキを施したことを特徴とする成形金型。
外周面に転がり接触するスピンドルローラから回転力を伝達され、前記外周面に対向する電磁誘導コイルにより誘導加熱される成形金型であって、前記外周面にマイクロポーラスクロムメッキを施したことを特徴とする成形金型。
シームレス製品の遠心成形に用いられる成形金型の加熱方法であって、前記成形金型にマイクロクラッククロムメッキ層を形成し、交流電流の供給される電磁誘導コイルにより、前記マイクロクラッククロムメッキ層に磁界を印加することを特徴とする成形金型の加熱方法。
シームレス製品の遠心成形に用いられる成形金型の加熱方法であって、前記成形金型にマイクロポーラスクロムメッキ層を形成し、交流電流の供給される電磁誘導コイルにより、前記マイクロポーラスクロムメッキ層に磁界を印加することを特徴とする成形金型の加熱方法。