JP6232034B2 - 鋳抜きピンおよび鋳造用金型 - Google Patents

Description

本発明は、鋳抜きピンおよび鋳造用金型に関するものである。

従来から、締結ボルトが締結されるボルト穴の下穴等を鋳造製品に形成するために用いられる鋳抜きピンが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
鋳抜きピンには、溶湯が凝固する際の収縮力、スプレーやエアブローによる急冷、膨張や収縮が部分的に起こることによって生じる応力差、さらには鋳造製品を金型から離型する際の曲げ荷重および引っ張り荷重等（離型抵抗）が繰り返し作用する。
特許文献１に記載される鋳抜きピンは、一体に形成される鋳抜きピンの中径部と先細りテーパ部との境界部に繰り返し応力が作用することによる折損を抑制するために、インナーピンとスリーブとを組み合わせたものである。特許文献１に開示される鋳抜きピンは、中径部と先細りテーパ部との間の応力集中部を排除した構造とすることにより、先細りテーパ部の根元からの折損を抑制することができる。

特許第５６１６４０４号公報

しかしながら、キャビティ部に突出する鋳抜きピンの先細りテーパ部に一定角度の抜き勾配を形成した場合、先細りテーパ部の全領域において略均一の離型抵抗が作用する。そのため、先細りテーパ部の全領域に作用した離型抵抗が先細りテーパ部の根元に繰り返し作用し、離型抵抗による金属疲労が先細りテーパ部の根元に蓄積される。そして、蓄積された金属疲労によって最終的には先細りテーパ部の根元が折損に至ってしまう。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、キャビティ部へ突出する突出部が有するテーパ部に作用する離型抵抗を低減させてテーパ部の根元が折損に至る不具合を抑制した鋳抜きピンおよびそれが挿入された鋳造用金型を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の一態様に係る鋳抜きピンは、鋳造用金型に軸線に沿って形成された挿入穴に挿入され、前記挿入穴の形状に対応するように前記軸線に沿って形成された本体部と、前記本体部の先端側に連結されるとともに前記挿入穴からキャビティ部へ突出する突出部とを備え、前記突出部は、基端側の第１位置から先端側の第２位置に向けて漸次外径が小さくなるとともに勾配変化位置において前記軸線に対する傾斜角度が前記基端側の第１角度から前記先端側の第２角度に変化する抜き勾配が形成されたテーパ部を有し、Ｄ１＜Ｌ１＜２・Ｄ１を満たす鋳抜きピン。ここで、Ｄ１：前記第１位置における前記テーパ部の外径、Ｌ１：前記第１位置から前記勾配変化位置までの前記軸線に沿った距離である。

本発明の一態様に係る鋳抜きピンによれば、鋳造製品を金型から離型する際の曲げ荷重および引っ張り荷重等（離型抵抗）が作用するテーパ部の基端側の第１位置と先端側の第２位置との間の勾配変化位置において、鋳抜きピンが延びる軸線に対する傾斜角度が変化するようにテーパ部に抜き勾配が形成されている。
第１位置から第２位置へ向けて一定の傾斜角度の抜き勾配を形成した鋳抜きピンにおいては、テーパ部の全領域において略均一の離型抵抗が作用し、テーパ部の基端側に金属疲労が過大に蓄積する。一方、本発明の一態様に係る鋳抜きピンによれば、勾配変化位置の基端側または先端側において傾斜角度の大きい領域が形成されるため、テーパ部の一部の領域において離型抵抗が低減されるため、テーパ部の基端側に蓄積される金属疲労が低減する。

発明者らによれば、第１位置から当該位置におけるテーパ部の外径Ｄ１に相当する距離だけ離間した位置までの領域において、鋳抜きピンの折損が発生する頻度が高いという知見を得た。また、勾配変化位置を、第１位置から当該位置におけるテーパ部の外径Ｄ１に相当する距離だけ離間した位置よりも更に先端側に配置することによりテーパ部の基端側に蓄積される金属疲労が低減するという知見を得た。
そこで、本発明の一態様に係る鋳抜きピンは、Ｄ１＜Ｌ１を満たすようにした。ここで、Ｌ１は、第１位置から勾配変化位置までの軸線に沿った距離である。

本発明の一態様に係る鋳抜きピンにおいては、前記第１角度が前記第２角度より大きいものであってよい。
このようにすることで、テーパ部の勾配変化位置よりも基端側の領域の離型抵抗を低減し、テーパ部の基端側に蓄積される金属疲労によって鋳抜きピンが折損に至る不具合を抑制することができる。

本発明の一態様に係る鋳抜きピンにおいては、前記第２角度が前記第１角度より大きいものであってよい。
このようにすることで、テーパ部の勾配変化位置よりも先端側の領域の離型抵抗を低減し、テーパ部の基端側に蓄積される金属疲労によって鋳抜きピンが折損に至る不具合を抑制することができる。

本発明の一態様に係る鋳抜きピンにおいては、前記本体部および前記突出部には、前記軸線に沿って延びる有底穴が内部に形成されているものであってもよい。
このようにすることで、鋳抜きピンの内部に形成される有底穴に冷却水を導く冷却パイプを配置して鋳抜きピンの周囲の鋳造製品を冷却し、鋳造製品の凝固を促進することができる。

本発明の一態様に係る鋳造用金型は、上記のいずれかに記載の鋳抜きピンが前記挿入穴に挿入されたものである。
本発明の一態様に係る鋳造用金型によれば、キャビティ部へ突出する突出部が有するテーパ部に作用する離型抵抗を低減させてテーパ部の根元が折損に至る不具合を抑制した鋳抜きピンが挿入された鋳造用金型を提供することができる。

本発明によれば、キャビティ部へ突出する突出部が有するテーパ部に作用する離型抵抗を低減させてテーパ部の根元が折損に至る不具合を抑制した鋳抜きピンおよびそれが挿入された鋳造用金型を提供することができる。

第１実施形態のダイカスト鋳造用金型を示す縦断面図である。 図１に示す鋳抜きピンの突出部近傍を示す縦断面図である。 図２に示すテーパ部の勾配変化位置近傍を示す縦断面図である。 第２実施形態の鋳抜きピンの突出部近傍を示す縦断面図である。 図４に示すテーパ部の勾配変化位置近傍を示す縦断面図である。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態のダイカスト鋳造用金型２００について、図面を参照して説明する。
図１に示す本実施形態のダイカスト鋳造用金型２００は、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム等の金属の溶湯を金型に射出して製品の鋳造を行うダイカスト鋳造装置に用いられる金型である。

ダイカスト鋳造用金型２００は、可動型と固定型とを備える。図１では、ダイカスト鋳造用金型２００の固定型のみが示されている。可動型は、油圧シリンダ等の駆動機構（図示略）によって軸線Ｘ１方向に固定型に対して近接または離間する方向に移動する部材である。可動型は、駆動機構によって固定型に対して近接した状態で、可動型と固定型との間に、キャビティ部３００を形成する。

ダイカスト鋳造装置は、ダイカスト鋳造用金型２００のキャビティ部３００へ溶湯を射出して冷却することにより、キャビティ部３００の形状と一致した製品を鋳造する。ダイカスト鋳造装置は、溶湯が冷却されて製品となった後に、駆動機構によって可動型を固定型から離間させ、鋳造された製品を固定型から離型させる。鋳造された製品を取り出す際には、鋳造された製品を可動型から離型させるために、押し出しピン（図示略）を鋳造された製品に突き当てて押し出す。
以上のようにして、ダイカスト鋳造装置は、鋳造された製品を固定型および可動型から離型する。

図１に示すように、ダイカスト鋳造用金型２００には、可動型の移動方向である軸線Ｘ１に沿って固定型に形成される挿入穴２１０が形成されている。挿入穴２１０は、軸線Ｘ１に直交する平面における断面視が円形となる円筒状の貫通穴である。
図１に示すように、ダイカスト鋳造用金型２００には、挿入穴２１０に挿入された状態で固定型に固定される鋳抜きピン１００が設けられている。鋳抜きピン１００は、締結ボルトが締結されるボルト穴の下穴等を鋳造製品に形成するために用いられるものである。

なお、以上においては、固定型に挿入穴２１０が形成されているとともに挿入穴２１０に鋳抜きピン１００が固定されるものとしたが、他の態様であってもよい。
例えば、可動型に挿入穴２１０が形成されているとともに挿入穴２１０に鋳抜きピン１００が固定されていてもよい。
また、例えば、可動型に対して相対的に移動可能な摺動中子（スライドコア）に固定されていてもよい。

図１に示すように、鋳抜きピン１００は、軸線Ｘ１に沿って延びる円柱状に形成されるインナーピン１１０と、軸線Ｘ１に沿って延びる円筒状に形成されるスリーブ１２０とを有する。鋳抜きピン１００は、インナーピン１１０の外径と略同径の外径を有するスリーブ１２０をインナーピン１１０の外側に配置し、これらの部品を組み合わせて形成されている。

本実施形態の鋳抜きピン１００は、キャビティ部３００に突出する突出部２０の根元部２０ａを、スリーブ１２０とインナーピン１１０との別体の部材により形成している。図１に示すスリーブ１２０とインナーピン１１０とを一体の部材で形成する場合には、根元部２０ａに境界部（軸線Ｘ１に対する外径が急拡大する部分）が形成される。この境界部は、鋳造製品を金型から離型する際の曲げ荷重および引っ張り荷重等（離型抵抗）により金属疲労が蓄積されると折損に至り易い。

一方で、本実施形態の鋳抜きピン１００は、スリーブ１２０とインナーピン１１０とを別体の部材としているため、境界部を排除した構造とすることができる。そのため、スリーブ１２０とインナーピン１１０とを一体の部材で形成する場合に比べ、鋳抜きピン１００の根元部２０ａにおける応力集中部を排除して折損を抑制することができる。インナーピン１１０およびスリーブ１２０を構成する材料として、炭素工具鋼にタングステン、モリブデン、クロム、バナジウム等を添加した合金工具鋼（例えば、ＳＫＤ６１）を用いることができる。

図１に示すように、インナーピン１１０の内部には、軸線Ｘ１に沿って延びる有底の冷却穴（有底穴）１１０ａが形成されている。冷却穴１１０ａは、図２に破線で示す円筒状の冷却パイプ１３０が軸線Ｘ１に沿って挿入される穴である。冷却パイプ１３０から冷却穴１１０ａの底部（鋳抜きピン１００の先端側）に流出した冷却水は、冷却パイプ１３０の外周面と冷却穴１１０ａの内周面との間の間隙を流通して鋳抜きピン１００の基端側に戻される（図２に示す矢印）。なお、図１に示す鋳抜きピン１００は、インナーピン１１０の内部に配置される冷却パイプ１３０の図示を省略したものである。

次に、本実施形態の鋳抜きピン１００の各部について説明する。
図１に示すように、本実施形態の鋳抜きピン１００は、挿入穴２１０の形状に対応するように軸線Ｘ１に沿って形成される本体部１０と、本体部１０の先端側（キャビティ部３００側）に連結されるとともに挿入穴２１０からキャビティ部３００へ突出する突出部２０と、本体部１０および突出部２０の軸線Ｘ上の位置を位置決めする拡径部（位置決め部）３０とを備える。

本体部１０は、挿入穴２１０の内径と略同径の外径を有する部分であり、挿入穴２１０の内周面との間にキャビティ部３００から溶湯が侵入しない程度に密接した状態で挿入穴２１０に挿入されている。本体部１０は、基端側（拡径部３０側）から先端側（突出部２０側）に至るまで軸線Ｘ１を中心とした外径が一定となっている。

拡径部３０は、挿入穴２１０の基端側に形成された段部２２０に突き当たるように本体部１０よりも外径が大きい部分である。拡径部３０も、本体部１０と同様に挿入穴２１０の形状に対応するように軸線Ｘ１に沿って円柱状に形成されている。
図１に示すように、拡径部３０の先端側の端面３０ａは、挿入穴２１０に挿入された状態で、挿入穴２１０の段部２２０に突き当てられる。これにより、鋳抜きピン１００の本体部１０および突出部２０の軸線Ｘ１上の位置が固定される。

次に、鋳抜きピン１００の突出部２０について図２および図３を参照して説明する。
図２に示すように、突出部２０は、抜き勾配が形成されたテーパ部２１と、テーパ部２１の基端側に連結される基端部２２と、テーパ部２１の先端側に連結される先端部２３とを有する。

テーパ部２１は、軸線Ｘ１上において、基端側の位置Ｐ１（第１位置）から先端側の位置Ｐ２（第２位置）に向けて漸次外径が小さくなる抜き勾配が形成された略円錐台状の部分である。
図２および図３（図２に示すテーパ部の勾配変化位置Ｐｃ近傍を示す縦断面図）に示すように、テーパ部２１の軸線Ｘ１に対する傾斜角度は、勾配変化位置Ｐｃにおいて基端側の角度θ１（第１角度）から先端側の角度θ２（第２角度）に変化するようになっている。

図３に示す軸線Ｘ２は、軸線Ｘ１と平行な軸線である。図３に示すように、勾配変化位置Ｐｃよりも基端側の領域のテーパ部２１の外周面（抜き勾配）の傾斜角度は、角度θ１となっている。同様に、勾配変化位置Ｐｃよりも先端側の領域のテーパ部２１の外周面（抜き勾配）の傾斜角度は、角度θ２なっている。軸線Ｘ２は軸線Ｘ１と平行であるため、角度θ１は軸線Ｘ１に対するテーパ部２１の外周面（抜き勾配）の傾斜角度を示し、角度θ２は軸線Ｘ１に対するテーパ部２１の外周面（抜き勾配）の傾斜角度を示す。

本実施形態において、角度θ１と角度θ２は、以下の条件式の全てを満たす。
θ１＞θ２ （１）
０．５°＜θ１≦２．０° （２）
０．５°≦θ２＜２．０° （３）
以上の条件式（１）〜（３）の全てを満たす角度θ１および角度θ２は、例えば、角度θ１が１．５°であり角度θ２が０．５°である。

図２および図３に示す想像線ＩＬは、位置Ｐ１から位置Ｐ２までの抜き勾配の傾斜角度を一定とした場合のテーパ部の外周面の位置を示す線である。この場合、テーパ部の外径は、位置Ｐ１における外径Ｄ１から位置Ｐ２における外径Ｄ２まで一定の割合で漸次減少する。
一方、実線で示す本実施形態のテーパ部２１の外周面の軸線Ｘ１に対する傾斜角度は、想像線ＩＬで示す傾斜角度に比べ、勾配変化位置Ｐｃよりも基端側で大きく、勾配変化位置Ｐｃよりも先端側で小さくなっている。

図２に示すように、位置Ｐ１におけるテーパ部２１の外径Ｄ１と、位置Ｐ１から勾配変化位置Ｐｃまでの軸線Ｘ１に沿った距離Ｌ１とは、以下の条件式を満たす。
Ｄ１＜Ｌ１＜２・Ｄ１ （４）
以上の条件式のＤ１＜Ｌ１を満たすようにしたのは、発明者らが、以下の知見を得たからである。
・位置Ｐ１から外径Ｄ１に相当する距離だけ離間した位置までの領域において、鋳抜きピン１００の折損が発生する頻度が高い。
・勾配変化位置Ｐｃを、位置Ｐ１から外径Ｄ１に相当する距離だけ離間した位置よりも更に先端側に配置することによりテーパ部２１の基端側に蓄積される金属疲労が低減する。

また、条件式（４）のＬ１＜２・Ｄ１を満たすようにしたのは、勾配変化位置Ｐｃを位置Ｐ１から遠ざけすぎると、位置Ｐ２の近傍において内径Ｄ３の冷却穴１１０ａの内周面からテーパ部２１の外周面までの距離（肉厚）が短くなって薄肉となり、位置Ｐ２の近傍において鋳抜きピン１００の折損が発生し易くなるからである。

基端部２２は、キャビティ部３００の基端部側の端面と一致する位置Ｐ０からテーパ部２１の基端部側の位置Ｐ１までの部分である。基端部２２の外周側はスリーブ１２０の先端部であり、基端部２２の内周側はインナーピン１１０である。図２に示すように、基端部２２は、位置Ｐ０から位置Ｐ１に向けて外径が急激に減少する形状となっている。
先端部２３は、テーパ部２１の先端側の位置Ｐ２から鋳抜きピン１００の先端と一致する位置Ｐ３までの部分である。図２に示すように、位置Ｐ１から位置Ｐ３までの距離はＬ２となっている。

＜実施例＞
次に、以上の条件式（１）〜（４）を満たす鋳抜きピン１００を用いて製品を鋳造した場合の実施例と比較例について説明する。本実施例は、鋳抜きピン１００が使用開始されてから折損に至るまでに鋳造された製品数を測定した実験例である。
本実施例は、図２および図３において、Ｄ１＝４．５ｍｍ，Ｄ２＝３．９ｍｍ，Ｌ１＝６．０ｍｍ，Ｄ３＝２．０ｍｍ，Ｌ２＝２２．４ｍｍ，θ１＝１．５°，θ２＝０．５°とした鋳抜きピン１００を用いて行ったものである。

また、本実施例は、テーパ部２１を構成する材料として内部の硬さがＨＲＣ（ロックウェル硬さ）４７以上かつＨＲＣ４９以下に調整され、表面の硬さがＨＶ（ビッカーズ硬さ）１０００以上かつＨＶ１２００以下に調整された合金工具鋼であるＳＫＤ６１を用いて行ったものである。実施例に用いたテーパ部２１の表面の硬さを向上させる表面処理としては、塩溶剤を用いた窒化処理である塩溶窒化処理を用いた。具体的には、大同ＤＭソリューション株式会社によるＰＳ処理（Ｐｒｅｖｅｎｔｓ Ｓｃｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｓｃｕｆｆｉｎｇ処理）を用いて塩溶窒化処理を行った。

比較例は、θ１およびθ２をそれぞれ１．０°とした点を除き、本実施例と同様の鋳抜きピンを用いた例である。
すなわち、本実施例では勾配変化位置Ｐｃでテーパ部２１の傾斜角度が１．５°から０．５°に変化するのに対して、比較例ではテーパ部２１の傾斜角度が位置Ｐ１から位置Ｐ２に至るまで１．０°で一定である。
本実施例による結果として、鋳抜きピン１００が使用開始されてから折損に至るまでに鋳造された製品数が、本実施例では約３４０００個（鋳造回数約３４０００回）であったのに対し、比較例では約２０００個（鋳造回数約２０００回）であった。
このように、本実施形態の鋳抜きピン１００を用いた実施例では、使用開始されてから折損に至るまでに鋳造された製品数が、比較例に比べて約１７倍となった。

以上説明した本実施形態の鋳抜きピン１００が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の鋳抜きピン１００によれば、鋳造製品を金型から離型する際の曲げ荷重および引っ張り荷重等（離型抵抗）が作用するテーパ部２１の基端側の位置Ｐ１と先端側の位置Ｐ２との間の勾配変化位置Ｐｃにおいて、鋳抜きピン１００が延びる軸線Ｘ１に対する傾斜角度が角度θ１から角度θ２に変化するようにテーパ部２１に抜き勾配が形成されている。

位置Ｐ１から位置Ｐ２へ向けて一定の傾斜角度の抜き勾配を形成した比較例の鋳抜きピンにおいては、テーパ部の全領域において略均一の離型抵抗が作用し、テーパ部の基端側に金属疲労が過大に蓄積する。一方、本実施形態の鋳抜きピン１００によれば、勾配変化位置Ｐｃの基端側において傾斜角度の大きい領域が形成され、テーパ部２１の基端側の領域において離型抵抗が低減されるため、テーパ部２１の基端側に蓄積される金属疲労が低減する。

発明者らによれば、位置Ｐ１から位置Ｐ１におけるテーパ部２１の外径Ｄ１に相当する距離だけ離間した位置までの領域において、鋳抜きピン１００の折損が発生する頻度が高いという知見を得た。また、勾配変化位置Ｐｃを、位置Ｐ１から位置Ｐ１におけるテーパ部２１の外径Ｄ１に相当する距離だけ離間した位置よりも更に先端側に配置することによりテーパ部２１の基端側に蓄積される金属疲労が低減するという知見を得た。
そこで、本実施形態の鋳抜きピン１００は、Ｄ１＜Ｌ１を満たすようにした。ここで、Ｌ１は、位置Ｐ１から勾配変化位置ＰＣまでの軸線Ｘ１に沿った距離である。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態のダイカスト鋳造用金型について図面を参照して説明する。
本実施形態のダイカスト鋳造用金型は、第１実施形態のダイカスト鋳造用金型２００の変形例であり、以下で特に説明する場合を除いて第１実施形態のダイカスト鋳造用金型２００と同様であるものとする。

第１実施形態のダイカスト鋳造用金型２００は、鋳抜きピン１００の突出部２０のテーパ部２１の軸線に対する傾斜角度が勾配変化位置Ｐｃにおいて角度θ１から角度θ１よりも小さい角度θ２に変化するものであった。
それに対して本実施形態のダイカスト鋳造用金型は、鋳抜きピン１００’の突出部２０’のテーパ部２１’の軸線Ｘ１に対する傾斜角度が勾配変化位置Ｐｃにおいて角度θ１’から角度θ１’よりも大きい角度θ２’に変化するものである。

図４に示すように、テーパ部２１’は、軸線Ｘ１上において、基端側の位置Ｐ１（第１位置）から先端側の位置Ｐ２（第２位置）に向けて漸次外径が小さくなる抜き勾配が形成された略円錐台状の部分である。
図４および図５（図４に示すテーパ部の勾配変化位置Ｐｃ近傍を示す縦断面図）に示すように、テーパ部２１’の軸線Ｘ１に対する傾斜角度は、勾配変化位置Ｐｃにおいて基端側の角度θ１’（第１角度）から先端側の角度θ２’（第２角度）に変化するようになっている。

図５に示す軸線Ｘ３は、軸線Ｘ１と平行な軸線である。図５に示すように、勾配変化位置Ｐｃよりも基端側の領域のテーパ部２１’の外周面（抜き勾配）の傾斜角度は、角度θ１’となっている。同様に、勾配変化位置Ｐｃよりも先端側の領域のテーパ部２１’の外周面（抜き勾配）の傾斜角度は、角度θ２’なっている。軸線Ｘ３は軸線Ｘ１と平行であるため、角度θ１’は軸線Ｘ１に対するテーパ部２１’の外周面（抜き勾配）の傾斜角度を示し、角度θ２’は軸線Ｘ１に対するテーパ部２１’の外周面（抜き勾配）の傾斜角度を示す。

本実施形態において、角度θ１’と角度θ２’は、以下の条件式の全てを満たす。
θ１’＜θ２’ （５）
０．５°≦θ１＜２．０° （６）
０．５°＜θ２≦２．０° （７）
以上の条件式（５）〜（７）の全てを満たす角度θ１’および角度θ２’は、例えば、角度θ１’が０．５°であり角度θ２’が１．５°である。

図４および図５に示す想像線ＩＬは、位置Ｐ１から位置Ｐ２までの抜き勾配の傾斜角度を一定とした場合のテーパ部の外周面の位置を示す線である。この場合、テーパ部の外径は、位置Ｐ１における外径Ｄ１から位置Ｐ２における外径Ｄ２まで一定の割合で漸次減少する。
一方、実線で示す本実施形態のテーパ部２１の外周面の軸線Ｘ１に対する傾斜角度は、想像線ＩＬで示す傾斜角度に比べ、勾配変化位置Ｐｃよりも基端側で小さく、勾配変化位置Ｐｃよりも先端側で大きくなっている。

図４に示すように、位置Ｐ１におけるテーパ部２１’の外径Ｄ１と、位置Ｐ１から勾配変化位置Ｐｃまでの軸線Ｘ１に沿った距離Ｌ１とは、以下の条件式を満たす。
Ｄ１＜Ｌ１＜２・Ｄ１ （８）
以上の条件式のＤ１＜Ｌ１を満たすようにしたのは、発明者らが、以下の知見を得たからである。
・位置Ｐ１から外径Ｄ１に相当する距離だけ離間した位置までの領域において、鋳抜きピン１００’の折損が発生する頻度が高い。
・勾配変化位置Ｐｃを、位置Ｐ１から外径Ｄ１に相当する距離だけ離間した位置よりも更に先端側に配置することによりテーパ部２１’の基端側に蓄積される金属疲労が低減する。

また、条件式（８）のＬ１＜２・Ｄ１を満たすようにしたのは、勾配変化位置Ｐｃを位置Ｐ１から遠ざけすぎると、離型抵抗が低減する領域が狭くなり、テーパ部２１の基端側に蓄積される金属疲労が増加してしまうからである。

＜実施例＞
次に、以上の条件式（５）〜（８）を満たす鋳抜きピン１００’を用いて製品を鋳造した場合の実施例と比較例について説明する。本実施例は、鋳抜きピン１００’が使用開始されてから折損に至るまでに鋳造された製品数を測定した実験例である。
本実施例は、図４および図５において、Ｄ１＝４．５ｍｍ，Ｄ２＝３．９ｍｍ，Ｌ１＝６．０ｍｍ，Ｄ３＝２．０ｍｍ，Ｌ２＝２２．４ｍｍ，θ１’＝０．５°，θ２’＝１．５°とした鋳抜きピン１００’を用いて行ったものである。
また、本実施例は、テーパ部２１’を構成する材料として内部の硬さがＨＲＣ（ロックウェル硬さ）４７以上かつＨＲＣ４９以下に調整され、表面の硬さがＨＶ（ビッカーズ硬さ）１０００以上かつＨＶ１２００以下に調整された合金工具鋼であるＳＫＤ６１を用いて行ったものである。実験例に用いたテーパ部２１’の表面の硬さを向上させる表面処理としては、塩溶剤を用いた窒化処理である塩溶窒化処理を用いた。具体的には、大同ＤＭソリューション株式会社によるＰＳ処理（Ｐｒｅｖｅｎｔｓ Ｓｃｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｓｃｕｆｆｉｎｇ処理）を用いて塩溶窒化処理を行った。

比較例は、θ１’およびθ２’をそれぞれ１．０°とした点を除き、本実施例と同様の鋳抜きピンを用いた例である。
すなわち、本実施例では勾配変化位置Ｐｃでテーパ部２１’の傾斜角度が０．５°から１．５°に変化するのに対して、比較例ではテーパ部２１’の傾斜角度が位置Ｐ１から位置Ｐ２に至るまで１．０°で一定である。
本実施例による結果として、鋳抜きピン１００’が使用開始されてから折損に至るまでに鋳造された製品数が、本実施例では約１３０００個（鋳造回数約１３０００回）であったのに対し、比較例では約２０００個（鋳造回数約２０００回）であった。
このように、本実施形態の鋳抜きピン１００’を用いた実施例では、使用開始されてから折損に至るまでに鋳造された製品数が、比較例に比べて約６．５倍となった。

以上説明した本実施形態の鋳抜きピン１００’が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の鋳抜きピン１００’によれば、鋳造製品を金型から離型する際の曲げ荷重および引っ張り荷重等（離型抵抗）が作用するテーパ部２１’の基端側の位置Ｐ１と先端側の位置Ｐ２との間の勾配変化位置Ｐｃにおいて、鋳抜きピン１００が延びる軸線Ｘ１に対する傾斜角度が角度θ１’から角度θ２’に変化するようにテーパ部２１’に抜き勾配が形成されている。

位置Ｐ１から位置Ｐ２へ向けて一定の傾斜角度の抜き勾配を形成した比較例の鋳抜きピンにおいては、テーパ部の全領域において略均一の離型抵抗が作用し、テーパ部の基端側に金属疲労が過大に蓄積する。一方、本実施形態の鋳抜きピン１００によれば、勾配変化位置Ｐｃの先端側において傾斜角度の大きい領域が形成され、テーパ部２１の先端側の領域において離型抵抗が低減されるため、テーパ部２１の基端側に蓄積される金属疲労が低減する。

発明者らによれば、位置Ｐ１から位置Ｐ１におけるテーパ部２１の外径Ｄ１に相当する距離だけ離間した位置までの領域において、鋳抜きピン１００’の折損が発生する頻度が高いという知見を得た。また、勾配変化位置Ｐｃを、位置Ｐ１から位置Ｐ１におけるテーパ部２１’の外径Ｄ１に相当する距離だけ離間した位置よりも更に先端側に配置することによりテーパ部２１の基端側に蓄積される金属疲労が低減するという知見を得た。
そこで、本実施形態の鋳抜きピン１００’は、Ｄ１＜Ｌ１を満たすようにした。ここで、Ｌ１は、位置Ｐ１から勾配変化位置ＰＣまでの軸線Ｘ１に沿った距離である。

〔他の実施形態〕
以上の説明において、鋳抜きピンは、インナーピン１１０とスリーブ１２０との２つの部材を組み合わせたものとしたが、他の態様であってもよい。
例えば、インナーピン１１０とスリーブ１２０とにより形成された鋳抜きピン１００，１００’を単一の部材として形成してもよい。

また、以上の説明においては、テーパ部２１，２１’の抜き勾配の傾斜角度を勾配変化位置Ｐｃのみで変化させるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、勾配変化位置Ｐｃよりも先端側に１箇所以上の他の勾配変化位置を設け、多段階で抜き勾配の傾斜角度を変化させるようにしてもよい。この場合、位置Ｐ１から位置Ｐ２に向けて漸次外径が小さくなるように多段階で抜き勾配の傾斜角度を変化させるものとする。

１０ 本体部
２０ 突出部
２０ａ 根元部
２１，２１’ テーパ部
２２ 基端部
２３ 先端部
３０ 拡径部（位置決め部）
３０ａ 端面
１００，１００’ 鋳抜きピン
１１０ インナーピン
１１０ａ 冷却穴（有底穴）
１２０ スリーブ
１３０ 冷却パイプ
２００ ダイカスト鋳造用金型
２１０ 挿入穴
２２０ 段部
３００ キャビティ部
ＩＬ 想像線
Ｐ１ 位置（第１位置）
Ｐ２ 位置（第２位置）
Ｐｃ 勾配変化位置
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３ 軸線
θ１，θ１’ 角度（第１角度）
θ２，θ２’ 角度（第２角度）

Claims (5)

1. 鋳造用金型に軸線に沿って形成された挿入穴に挿入される鋳抜きピンであって、
   前記挿入穴の形状に対応するように前記軸線に沿って形成された本体部と、
   前記本体部の先端側に連結されるとともに前記挿入穴からキャビティ部へ突出する突出部とを備え、
   前記突出部は、
   基端側の第１位置から先端側の第２位置に向けて漸次外径が小さくなるとともに勾配変化位置において前記軸線に対する傾斜角度が前記基端側の第１角度から前記先端側の第２角度に変化する抜き勾配が形成されたテーパ部を有し、Ｄ１＜Ｌ１＜２・Ｄ１を満たす鋳抜きピン。
   ここで、
   Ｄ１：前記第１位置における前記テーパ部の外径、
   Ｌ１：前記第１位置から前記勾配変化位置までの前記軸線に沿った距離である。
2. 前記第１角度が前記第２角度より大きい請求項１に記載の鋳抜きピン。
3. 前記第２角度が前記第１角度より大きい請求項１に記載の鋳抜きピン。
4. 前記本体部および前記突出部には、前記軸線に沿って延びる有底穴が内部に形成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鋳抜きピン。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の鋳抜きピンが前記挿入穴に挿入された鋳造用金型。

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