JP5479511B2 - 有底円筒金属部材およびその製造方法 - Google Patents
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Description
冷却穴が形成されたコアピンを使用すれば、ダイカスト製品に生じる引け巣をコアピン位置から遠ざけることができるという点で有利とされている。
本発明に係る有底円筒金属部材は、金属からなる外筒と、この外筒の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する有底穴とされた冷却穴が形成された、前記金属の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する金属からなる内筒とを有してなる有底円筒金属部材であって、前記内筒が、基端部側に形成された開口から、金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する前記金型の肩部コーナーに対応する箇所を経由し、かつ、前記金型から前記キャビティの側に突出する前記金型の肩部内まで、または金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する当該有底円筒金属部材の根元部コーナーに対応する箇所を経由し、かつ、前記キャビティ内まで延設された肉厚部と、この肉厚部に連続して先端部側に形成された底部まで延設された薄肉部とを有している。
これにより、キャビティ内に供給(注入)された溶湯(例えば、Al合金の溶湯:溶解したアルミニウム合金)は、キャビティコーナーに確実に到達して、その後凝固することになり、製品(例えば、ダイカスト製品)を寸法通りに正確に製造することができる。
また、金型から製品を取り外す際、製品が金型の肩部コーナーまたは当該有底円筒金属部材の根元部コーナーに食い付くのを防止することができ、製品にクラックが発生するのを防止することができて、金型の肩部コーナー近傍で金型の肩部が折損してしまうのを、または当該有底円筒金属部材の根元部コーナー近傍で当該有底円筒金属部材が折損してしまうのを防止することができる。
これにより、冷却穴を形成する有底円筒金属部材の内周面が酸化し、錆が発生してしまうことを防止することができ、有底円筒金属部材の肉厚方向に亀裂や割れが発生して、冷却穴を通過する冷却水が外に漏れ出すことを防止することができる。
これにより、キャビティ内に供給(注入)された溶湯(例えば、Al合金の溶湯:溶解したアルミニウム合金)は、キャビティコーナーに確実に到達して、その後凝固することになり、ダイカスト製品を寸法通りに正確に製造することができる。
また、ダイカスト鋳造用金型からダイカスト製品を取り外す際、ダイカスト製品が金型の肩部コーナーに食い付くのを防止することができ、ダイカスト製品にクラックが発生するのを防止することができて、金型の肩部コーナー近傍で金型の肩部が折損してしまうのを防止することができる。
これにより、冷却穴を形成するダイカスト鋳造用金型の内周面が酸化し、錆が発生してしまうことを防止することができ、ダイカスト鋳造用金型の肉厚方向に亀裂や割れが発生して、冷却穴を通過する冷却水が外に漏れ出すことを防止することができる。
本実施形態では、ダイカスト用金型に用いるコアピン(中子ピン)を有底円筒金属部材の一例として、コアピンの使用形態およびコアピンの形状を説明した後に、コアピンの製造方法について説明する。
なお、図1は本実施形態に係る有底円筒金属部材の製造方法を用いて製造されたコアピンをダイカスト用金型に取り付けた状態を示す側断面図、図2は本実施形態に係る有底円筒金属部材の製造方法を用いて製造されたコアピンの断面図、図3は本実施形態に係る有底円筒金属部材の製造方法を示す図である。
コアピン1は、外筒2と、内筒4とを備えている。外筒2は、例えば、ダイカスト金属材料として最も広く使用されているダイス鋼(SKD61)で作られており、基端部1b側に位置する大径部12と、先端部1a側に位置するとともに大径部12よりも小径とされた小径テーパ部14と、大径部12と小径テーパ部14との間に位置するとともに小径テーパ部14に対して連続的に接続された小径直線部16とを有している。
一方、内筒4は、例えば、ステンレス(例えば、SUS304)で作られており、厚さ0.1mm〜0.15mm程度の薄肉部4aと、薄肉部4aの3〜4倍程度の厚さ(0.3mm〜0.6mm程度の厚さ)を有する肉厚部4bとを有している。
外筒2の長さは、250mmとされている。大径部12の長さは25mm、小径直線部16の長さは203mm、小径テーパ部14の長さは22mmとされている。
小径直線部16の肉厚は、内筒4の先端面4dから先端部1a側で1.0mm、内筒4の先端面4dから基端部1b側で0.5mmとされ、小径テーパ部14の肉厚は、基端部1b側の最も厚い位置で1.0mmとされている。なお、コアピン1の小径テーパ部14の先端では直径が小さくなっているので、この位置における肉厚が最も薄くなる。
まずはじめに、図3(a)に示すように、内筒4の薄肉部4aの外径との差(クリアランス)が0.01mm〜0.05mm(より好ましくは、0.01mm〜0.03mm)となる内径を有する(第2の)穴2c、および内筒4の肉厚部4bの外径との差(クリアランス)が0.01mm〜0.05mm(より好ましくは、0.01mm〜0.03mm)となる内径を有する(第1の)穴2dを、外筒2の中心軸線に沿って穿設(機械加工)する。
つづいて、穴2c,2dを穿設する際にドリルの刃によって付いた傷(ツールマーク:切削痕)を極力除去するように、すなわち、穴2c,2dの表面粗度(表面相度)が良くなる(小さく)ように穴2c,2dの表面(内周面)を加工(研磨)して、穴2a,2b(図2、図3(b)参照)とする。
そして、内筒4が挿入された外筒2を図示しない真空熱処理炉に入れて1000℃〜1050℃で1時間程加熱した後、窒素を吹き付けて急冷する。
これにより、キャビティ18内に供給(注入)された溶湯(例えば、Al合金の溶湯:溶解したアルミニウム合金)は、キャビティコーナー18aに確実に到達して、その後凝固することになり、ダイカスト製品を寸法通りに正確に製造することができる。
また、ダイカスト用金型3からダイカスト製品を取り外す際、ダイカスト製品がダイカスト用金型3の肩部コーナー3aに食い付くのを防止することができ、ダイカスト製品にクラックが発生するのを防止することができて、ダイカスト用金型3の肩部コーナー3a近傍でダイカスト用金型3の肩部3bが折損してしまうのを防止することができる。
これにより、冷却穴1cを形成するコアピン1の内周面が酸化し、錆が発生してしまうことを防止することができ、コアピン1の肉厚方向に亀裂や割れが発生して、冷却穴1cを通過する冷却水が外に漏れ出すことを防止することができる。
例えば、上述した実施形態では、図1に示すように、コアピン1全体がダイカスト用金型3の内部に収容された状態で使用されるものを一具体例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は、図7の下側に示すような、コアピンの一部または大半がダイカスト用金型81からキャビティ82の側に突出した状態で使用されるコアピンにも適用することができる。この場合、ダイカスト用金型81からキャビティ82の側に突出するコアピンにより、例えば、図4および図5に示すようなシリンダーブロック(ウォータージャケット)41の冷却水用通路(冷却水用有底穴)42が形成されることになる。また、図7の下側に示すような、コアピンの一部または大半がダイカスト用金型81からキャビティ82の側に突出した状態で使用されるコアピンに適用された場合には、ダイカスト用金型81からダイカスト製品を取り外す際、ダイカスト製品がコアピンの根元部コーナーに食い付くのを防止することができ、ダイカスト製品にクラックが発生するのを防止することができて、コアピンの根元部コーナー近傍でコアピンが折損してしまうのを防止することができる。
そして、内筒63は基端部側に形成された開口61まで延びている。すなわち、第1の内周面62aおよび第2の内周面62bの内側(内周側)は、内筒63で、その全体が覆われ、第1の内周面62aには、肉厚部63aの外周面(外側面)63bが密着し、穴の底面64には、肉厚部63aの先端面63cが密着して、第2の内周面62bには薄肉部63dの外周面(外側面)63eが密着している。また、第1の内周面62aおよび第2の内周面62bの内側(内周側)には、冷却水用通路65が形成されることになる。
なお、図6に示すダイカスト用金型62の製造方法は、図3(a)および図3(b)を用いて説明したコアピン1の製造方法と同様であるので、ここではその説明を省略する。
1c 冷却穴
1d 底部
2 外筒
2c (第2の)穴
2d (第1の)穴
3 ダイカスト鋳造用金型(金型)
3a 肩部コーナー
3b 肩部
4 内筒
4a 薄肉部
4b 肉厚部
18 キャビティ
18a キャビティコーナー
62 ダイカスト鋳造用金型(金型)
63 内筒
65 冷却水用通路
Claims (11)
- 金属からなる外筒と、この外筒の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する有底穴とされた冷却穴が形成された、前記金属の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する金属からなる内筒とを有してなる有底円筒金属部材であって、
前記内筒が、基端部側に形成された開口から、金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する前記金型の肩部コーナーに対応する箇所を経由し、かつ、前記金型から前記キャビティの側に突出する前記金型の肩部内まで、または金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する当該有底円筒金属部材の根元部コーナーに対応する箇所を経由し、かつ、前記キャビティ内まで延設された肉厚部と、この肉厚部に連続して先端部側に形成された底部まで延設された薄肉部とを有していることを特徴とする有底円筒金属部材。 - ダイス鋼からなる外筒と、この外筒の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する有底穴とされた冷却穴が形成されたステンレスからなる内筒とを有してなる有底円筒金属部材であって、
前記内筒が、基端部側に形成された開口から、金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する前記金型の肩部コーナーに対応する箇所を経由し、かつ、前記金型から前記キャビティの側に突出する前記金型の肩部内まで、または金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する当該有底円筒金属部材の根元部コーナーに対応する箇所を経由し、かつ、前記キャビティ内まで延設された肉厚部と、この肉厚部に連続して先端部側に形成された底部まで延設された薄肉部とを有していることを特徴とする有底円筒金属部材。 - 前記有底円筒金属部材は、ダイカスト鋳造用金型に用いられるコアピンとされていることを特徴とする請求項1または2に記載の有底円筒金属部材。
- 金属からなる外筒と、この外筒の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する有底穴とされた冷却穴が形成された、前記金属の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する金属からなる内筒とを有し、
前記内筒が、基端部側に形成された開口から、金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する前記金型の肩部コーナーに対応する箇所を経由し、かつ、前記金型から前記キャビティの側に突出する前記金型の肩部内まで、または金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する当該有底円筒金属部材の根元部コーナーに対応する箇所を経由し、かつ、前記キャビティ内まで延設された肉厚部と、この肉厚部に連続して先端部側に形成された底部まで延設された薄肉部とを有している有底円筒金属部材の製造方法であって、
前記肉厚部の外径との差が0.01mm〜0.05mmとなる内径を有する第1の穴、および前記薄肉部の外径との差が0.01mm〜0.05mmとなる内径を有する第2の穴を、前記外筒の中心軸線に沿って穿設し、
前記第1の穴および前記第2の穴を穿設する際に付いた傷を除去するように前記第1の穴および前記第2の穴の表面を加工して、
前記肉厚部の先端面が前記第1の穴の底面に接するまで前記第1の穴内に挿入し、前記内筒の先端部が前記外筒の底部と当接するまで前記内筒を前記第2の穴内に挿入していき、
前記内筒が挿入された前記外筒を、1000℃〜1050℃で加熱した後、窒素を吹き付けて冷却するようにしたことを特徴とする有底円筒金属部材の製造方法。 - ダイス鋼からなる外筒と、この外筒の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する有底穴とされた冷却穴が形成されたステンレスからなる内筒とを有し、
前記内筒が、基端部側に形成された開口から、金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する前記金型の肩部コーナーに対応する箇所を経由し、かつ、前記金型から前記キャビティの側に突出する前記金型の肩部内まで、または金型に取り付けられた際にキャビティコーナーと対向する当該有底円筒金属部材の根元部コーナーに対応する箇所を経由し、かつ、前記キャビティ内まで延設された肉厚部と、この肉厚部に連続して先端部側に形成された底部まで延設された薄肉部とを有している有底円筒金属部材の製造方法であって、
前記肉厚部の外径との差が0.01mm〜0.05mmとなる内径を有する第1の穴、および前記薄肉部の外径との差が0.01mm〜0.05mmとなる内径を有する第2の穴を、前記外筒の中心軸線に沿って穿設し、
前記第1の穴および前記第2の穴を穿設する際に付いた傷を除去するように前記第1の穴および前記第2の穴の表面を加工して、
前記肉厚部の先端面が前記第1の穴の底面に接するまで前記第1の穴内に挿入し、前記内筒の先端部が前記外筒の底部と当接するまで前記内筒を前記第2の穴内に挿入していき、
前記内筒が挿入された前記外筒を、1000℃〜1050℃で加熱した後、窒素を吹き付けて冷却するようにしたことを特徴とする有底円筒金属部材の製造方法。 - 前記冷却の後、焼き戻しをするようにしたことを特徴とする請求項4または5に記載の有底円筒金属部材の製造方法。
- 先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなる内筒とを有してなるダイカスト鋳造用金型であって、
前記内筒が、基端部側に形成された開口から、キャビティコーナーと対向する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部コーナーに対応する箇所を経由し、かつ、当該ダイカスト鋳造用金型から前記キャビティの側に突出する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部内まで延設された肉厚部と、この肉厚部に連続して先端部側に形成された底部まで延設された薄肉部とを有していることを特徴とするダイカスト鋳造用金型。 - 先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、ステンレスからなる内筒とを有してなるダイカスト鋳造用金型であって、
前記内筒が、基端部側に形成された開口から、キャビティコーナーと対向する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部コーナーに対応する箇所を経由し、かつ、当該ダイカスト鋳造用金型から前記キャビティの側に突出する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部内まで延設された肉厚部と、この肉厚部に連続して先端部側に形成された底部まで延設された薄肉部とを有していることを特徴とするダイカスト鋳造用金型。 - 先端部にて底部を有する有底穴を備える外筒と、この外筒の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなる内筒とを有し、前記内筒が、基端部側に形成された開口から、キャビティコーナーと対向する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部コーナーに対応する箇所を経由し、かつ、当該ダイカスト鋳造用金型から前記キャビティの側に突出する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部内まで延設された肉厚部と、この肉厚部に連続して先端部側に形成された底部まで延設された薄肉部とを有しているダイカスト鋳造用金型の製造方法であって、
前記肉厚部の外径との差が0.01mm〜0.05mmとなる内径を有する第1の穴、および前記薄肉部の外径との差が0.01mm〜0.05mmとなる内径を有する第2の穴を、前記外筒の中心軸線に沿って穿設し、
前記第1の穴および前記第2の穴を穿設する際に付いた傷を除去するように前記第1の穴および前記第2の穴の表面を加工して、前記肉厚部の先端面が前記第1の穴の底面に接するまで前記第1の穴内に挿入し、前記内筒の先端部が前記外筒の底部と当接するまで前記内筒を前記第2の穴内に挿入していき、
前記内筒が挿入された当該ダイカスト鋳造用金型を、1000℃〜1050℃で加熱した後、窒素を吹き付けて冷却するようにしたことを特徴とするダイカスト鋳造用金型の製造方法。 - 先端部にて底部を有する有底穴を備える外筒と、この外筒の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、ステンレスからなる内筒とを有し、前記内筒が、基端部側に形成された開口から、キャビティコーナーと対向する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部コーナーに対応する箇所を経由し、かつ、当該ダイカスト鋳造用金型から前記キャビティの側に突出する当該ダイカスト鋳造用金型の肩部内まで延設された肉厚部と、この肉厚部に連続して先端部側に形成された底部まで延設された薄肉部とを有しているダイカスト鋳造用金型の製造方法であって、
前記肉厚部の外径との差が0.01mm〜0.05mmとなる内径を有する第1の穴、
および前記薄肉部の外径との差が0.01mm〜0.05mmとなる内径を有する第2の穴を、前記外筒の中心軸線に沿って穿設し、
前記第1の穴および前記第2の穴を穿設する際に付いた傷を除去するように前記第1の穴および前記第2の穴の表面を加工して、前記肉厚部の先端面が前記第1の穴の底面に接するまで前記第1の穴内に挿入し、前記内筒の先端部が前記外筒の底部と当接するまで前記内筒を前記第2の穴内に挿入していき、
前記内筒が挿入された当該ダイカスト鋳造用金型を、1000℃〜1050℃で加熱した後、窒素を吹き付けて冷却するようにしたことを特徴とするダイカスト鋳造用金型の製造方法。 - 前記冷却の後、焼き戻しをするようにしたことを特徴とする請求項9または10に記載のダイカスト鋳造用金型の製造方法。
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