JP6323244B2

JP6323244B2 - 高温成形用金型

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Publication number: JP6323244B2
Application number: JP2014162091A
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Inventors: 山下　修; 修山下
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Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2018-05-16
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Description

本発明は、高温成形用金型に関する。

従来から金属製の母材のキャビティ側の表層部が耐熱性皮膜で形成されたダイカスト金型が知られている（下記特許文献１を参照）。母材と耐熱性被膜との熱膨張の違いを吸収して耐熱性皮膜の剥離を防ぐことが必要であり、そのために、特許文献１に記載のダイカスト金型では、耐熱性皮膜をセラミックスと接合金属とからなる皮膜で形成し、且つ、表面から内部に向かってセラミックスの組成が連続的もしくは段階的に減少するように形成している。具体的には、特許文献１では、固定金型及び移動金型のキャビティ側の表層部にＴｉＢ_２及びＣｕからなる皮膜が構成され、この皮膜は、その表面ではＴｉＢ_２の組成が１００％であり、母材との界面では熱膨張係数が互いに等しくなるようにＣｕの組成が５２容量％であり、その中間部では表面から深さ方向に向かってＴｉＢ_２の組成が段階的に減少するように構成されている。これにより、特許文献１では、溶湯による溶損が生じにくく、且つ、長い寿命を備えたダイカストマシン用の金型が得られるとしている。

特開平１１−１２３５２１号公報

特許文献１に記載のダイカスト金型では、傾斜機能を備える皮膜によって皮膜と母材との間の熱膨張の差異を低減しているが、複雑な組成の皮膜が必要になるという課題がある。

この課題を解決する手段として、例えば、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、内側に方形の成形室９１１を有する金属製の外型９１０と、成形室９１１内で方形のキャビティ９２０を形成するセラミック製の内型９３０と、を備えた金型９０１，９０２を用いることが考えられる。ここで、内型９３０は、外型９１０の成形室９１１の内壁面９１１ａ，９１１ｂの各々に沿って配置される複数の内型部材９３１又は９３２及び９３３を備え、内型部材９３１又は９３２及び９３３は、断面視で井桁状に組み合わされている。この構成の金型９０１，９０２は前記特許文献１に記載のものと比較して、構成は簡素化される。

しかし、外型９１０の材質は相対的に熱膨張率が大きく、内型９３０の材質は相対的に熱膨張率が小さい。そのため、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、金型９０１，９０２の昇温時に外型９１０の熱膨張が内型９３０の熱膨張よりも大きくなり、内型９３０を構成する内型部材９３１又は９３２及び９３３の相互間に隙間Ｇが生じ、製品にバリが形成されてしまう不都合がある。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、内側に方形の成形室を有する相対的に熱膨張率の大きい材質の外型と、成形室内で方形のキャビティを形成する相対的に熱膨張率の小さい材質の内型とを備えた高温成形用金型であって、前記外型と内型との間の熱膨張の差を吸収することで、前記隙間Ｇが生じるのを回避できるようにした高温成形用金型を提供することを課題とする。

前記目的を達成すべく、本発明の高温成形用金型は、内側に方形の成形室を有する相対的に熱膨張率の大きい材質の外型と、前記成形室内で方形のキャビティを形成する相対的に熱膨張率の小さい材質の内型と、を備えた高温成形用金型であって、前記内型は、前記成形室の内壁面の各々に沿って配置される複数の内型部材を備え、前記内型部材は、前記成形室の内壁面の１つに沿う方向において、一端が隣接する他の前記内型部材の側面に接し、他端が該内壁面の１つに隣接する他の前記内壁面と空隙を有して対向する井桁状に順次組み合わされて、前記キャビティを囲むとともに、前記外型の材質よりも熱膨張率の大きい材質の充填部材によって前記空隙が充填され、前記内壁面の１つに沿う方向において、前記成形室の内寸をＡ、前記充填部材の外寸をＢ、前記内型部材の前記一端から前記他端までの長さをＣ、前記内型部材の前記一端が接する別の前記内型部材の厚さをＤとし、前記外型の材質の熱膨張率をα、前記充填部材の材質の熱膨張率をβ、前記内型の材質の熱膨張率をγ、各部材の温度上昇をΔｔとしたときに、下記式（１）及び（２）が成立することを特徴とする。
Ａ＝Ｂ＋Ｃ＋Ｄ …（１）
Ａ＋Ａ・α・Δｔ＝Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｂ・β・Δｔ＋Ｃ・γ・Δｔ＋Ｄ・γ・Δｔ…（２）

本発明の高温成形用金型は、前記式（１）を満たすことから、昇温前の状態で、外型の内壁面に沿う方向において、成形室の内寸Ａが、成形室に収容される各部材の寸法、すなわち、充填部材の外寸Ｂ、内型部材の一端から他端までの長さＣ、及び内型部材の厚さＤの和と等しい。これにより、金型の昇温前において、井桁状に順次組み合わされてキャビティを囲む内型部材の相互間に隙間が生じることが防止される。

また、本発明の高温成形用金型は、前記式（２）を満たすことから、昇温前の状態からΔｔだけ温度上昇した昇温後の状態で、膨張後の成形室の内寸（Ａ＋Ａ・α・Δｔ）が、成形室に収容される各部材の寸法、すなわち、膨張後の充填部材の外寸（Ｂ＋Ｂ・β・ΔΔｔ）、膨張後の内型部材の一端から他端までの長さ（Ｃ＋Ｃ・γ・Δｔ）、及び膨張後の内型部材の厚さ（Ｄ＋Ｄ・γ・Δｔ）の和と等しい。すなわち、外型の成形室の内壁面に沿う方向において、成形室の内寸Ａの膨張量Ａ・α・Δｔが、充填部材の外寸Ｂ、内型部材の長さＣ、及び内型部材の厚さＤの膨張量の和（Ｂ・β・Δｔ＋Ｃ・γ・Δｔ＋Ｄ・γ・Δｔ）と等しい。換言すると、外型の材質のよりも熱膨張率が大きい材質の充填部材が熱膨張することで、外型と内型との間の熱膨張の差によって拡張する空隙を充填することができる。これにより、金型の昇温後においても、井桁状に順次組み合わされた内型部材が相互に押し付けられ、外型と内型の熱膨張の差によって内型部材の相互間に隙間が生じることが防止される。

以上の説明から理解できるように、本発明によれば、相対的に熱膨張率の大きい材質の外型と、相対的に熱膨張率の小さい材質の内型とを備えた高温成形用金型において、前記外型と前記内型の間の熱膨張の差を吸収することができ、昇温前と昇温後においてキャビティを囲む内型部材の相互間に隙間が生じるのを防止できる。それにより、製品に不要なバリが発生するのを阻止することが可能となる。

本発明の金型の一実施形態を示す模式的な断面図である。図１に示す金型を分解して示す模式的な断面図である。図１に示す金型の昇温後の状態を示す模式的な断面図である。充填部材を有さない比較例１の金型を示す模式的な断面図であり、（ａ）は昇温前の状態、（ｂ）は昇温後の状態を示す模式的な断面図である。充填部材を有さない比較例２の金型を示す模式的な断面図であり、（ａ）は昇温前の状態、（ｂ）は昇温後の状態を示す模式的な断面図である。

以下、図面を参照して本発明の金型の一実施形態について詳細に説明する。なお、発明を理解しやすくするために、各図において、金型の各構成部材、空隙、隙間等の寸法は、適宜縮尺を変更し、又は、実際の寸法よりも誇張して表している。

図１は、本発明の金型１００の実施形態を示す模式的な断面図である。図２は、図１に示す金型１００を分解して示す模式的な断面図である。

本実施形態の金型１００は、例えば、ダイカスト、鍛造、又は金属系粉末の成形固化等に用いられ、数百℃程度の高温で使用される高温成形用の金型である。金型１００は、内側に方形の成形室１１を有するアウターとしての外型１０と、成形室１１内で方形のキャビティ２０を形成する内型３０と、を備えている。また、本実施形態の金型１００は、外型１０の材質よりも熱膨張率の大きい材質の充填部材４０を備えている。

外型１０は、例えば、工具鋼、超耐熱合金等、相対的に熱膨張率の大きい金属系材料によって製作され、内型３０は、例えば、セラミック等、耐熱性及び耐摩耗性に優れ、相対的に熱膨張率の小さい材質によって製作されている。充填部材４０は、例えば、ステンレス鋼等の高膨張率材料によって製作されている。

外型１０の成形室１１は、例えば、直方体又は立方体の空間であり、図１及び図２に示す断面において、互いに対向する平行な一対の内壁面１１ａ，１１ａと、これらの一対の内壁面１１ａ，１１ａに垂直で互いに対向する平行な一対の内壁面１１ｂ，１１ｂと、を有している。なお、成形室１１は、当該断面に垂直な方向において、これらの内壁面１１ａ，１１ｂの両側に内壁面を有し、例えば成形する材料の導入口等を除いて密閉されていてもよい。また、成形室１１は、当該断面に垂直な方向の両側又片側が開放され、例えば他の金型等との間に密閉された空間を形成してもよい。

内型３０は、図１及び図２に示す断面において、成形室１１の内壁面１１ａ，１１ｂの各々に沿って配置される複数の内型部材３１を備えている。内型部材３１は、例えばセラミック製のプレートであり、成形室１１の内壁面１１ａ（又は１１ｂ）に沿う方向において、一端３１ａが隣接する他の内型部材３１の側面３１ｃに接し、他端３１ｂがその内壁面１１ａ（又は１１ｂ）に垂直な隣接する内壁面１１ｂ（又は１１ａ）と空隙Ｓを有して対向する井桁状に順次組み合わされている。これにより、内型部材３１は、キャビティ２０を囲むように配置されている。

なお、図１及び図２に示す断面に垂直な方向において、内型部材３１の両側にキャビティ２０を閉塞する矩形板状の内型部材を配置してもよく、内型部材３１の片側にキャビティ２０を閉塞する矩形板状の内型部材を配置し、キャビティ２０の反対側を他の金型等で閉塞してもよい。

充填部材４０は、図１及び図２に示す断面において、例えば、矩形の断面を有し、当該断面に垂直な方向に沿って延びる棒状に形成されている。充填部材４０は、内壁面１１ａ（又は１１ｂ）の１つに沿う内型部材３１の幅方向の他端３１ｂと、その内壁面１１ａ（又は１１ｂ）の１つに隣接する他の内壁面１１ｂ（又は１１ａ）との間に配置されている。これにより、金型１００は、図１に示す昇温前の常温の状態で、内壁面１１ａ（又は１１ｂ）の１つに沿う方向において、内型部材３１の幅方向の一端３１ａが隣接する他の内型部材３１の側面３１ｃに接し、内型部材３１の幅方向の他端３１ｂと隣接する内壁面１１ｂ（又は１１ａ）との間の空隙Ｓが、充填部材４０によって充填されている。

図２に示すように、外型１０の成形室１１の内壁面１１ａ（又は１１ｂ）の１つに沿う方向において、成形室１１の内寸をＡ、充填部材４０の外寸をＢ、内型部材３１の一端３１ａから他端３１ｂまでの長さをＣ、内型部材３１の一端３１ａが接する他の内型部材３１の厚さをＤとする。そして、外型１０の材質の熱膨張率をα、充填部材４０の材質の熱膨張率をβ、内型３０すなわち内型部材３１の材質の熱膨張率をγ、各部材の温度上昇をΔｔとしたときに、本実施形態の金型１００では、下記式（１）及び（２）が成立する。

Ａ＝Ｂ＋Ｃ＋Ｄ …（１）
Ａ＋Ａ・α・Δｔ＝Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｂ・β・Δｔ＋Ｃ・γ・Δｔ＋Ｄ・γ・Δｔ…（２）
上記式（１）を上記式（２）に代入すると、下記式（３）が得られる。
Ａ・α・Δｔ＝Ｂ・β・Δｔ＋Ｃ・γ・Δｔ＋Ｄ・γ・Δｔ …（３）
さらに、上記式（３）の両辺をΔｔで除すると下記式（４）が得られる。
Ａ・α＝Ｂ・β＋（Ｃ＋Ｄ）・γ …（４）
さらに、上記式（４）に上記式（１）を代入してＣ、Ｄを消去すると、下記式（５）が得られる。
Ａ・α＝Ｂ・β＋（Ａ−Ｂ）・γ …（５）

よって、成形室１１の内寸Ａ、充填部材４０の外寸Ｂが予め決められている場合には、下記式（６）に基づいて、充填部材４０の材質の熱膨張率βを選択することができる。
β＝｛Ａ・α−（Ａ−Ｂ）・γ｝／Ｂ …（６）
ただし、上記式（６）を満たす充填部材４０の材質が存在しない可能性がある。

そこで、予め、γ＜α＜βの関係を満たすように、外型１０の材質、充填部材４０の材質、及び内型３０の材質が決められている場合には、下記式（７）に基づいて、充填部材４０の外寸Ｂを決定することができる。
Ｂ＝Ａ・（α−γ）／（β−γ） …（７）
上記式（７）によって寸法Ａ及びＢを決定すれば、さらに上記式（１）に基づいてＣ及びＤを決定することができる。

このように寸法Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを決定した金型１００は、上記式（１）を満たすことから、昇温前の状態で、外型１０の内壁面１１ａ，１１ｂに沿う方向において、成形室１１の内寸Ａが、成形室１１に収容される各部材の寸法、すなわち、充填部材の４０外寸Ｂ、内型部材３１の一端３１ａから他端３１ｂまでの長さＣ、及び内型部材３１の厚さＤの和と等しい。これにより、金型１００の昇温前において、井桁状に順次組み合わされてキャビティ２０を囲む内型部材３１の相互間に隙間Ｇが生じることが防止される。

図３は、図１に示す金型１００の昇温後の状態を示す模式的な断面図である。
金型１００は、昇温前の状態からΔｔだけ温度上昇した昇温後の状態で、膨張後の成形室１１の内寸Ａが（Ａ＋Ａ・α・Δｔ）となる。成形室１１に収容される各部材の寸法、すなわち、膨張後の充填部材４０の外寸Ｂは（Ｂ＋Ｂ・β・Δｔ）となり、膨張後の内型部材３１の長さＣは（Ｃ＋Ｃ・γ・Δｔ）となり、膨張後の内型部材３１の厚さＤは（Ｄ＋Ｄ・γ・Δｔ）となる。そして、金型１００の寸法Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、上記式（２）を満たすことから、膨張後の成形室１１の内寸（Ａ＋Ａ・α・Δｔ）は、膨張後の充填部材４０の外寸（Ｂ＋Ｂ・β・Δｔ）と膨張後の内型部材３１の長さ（Ｃ＋Ｃ・γ・Δｔ）と膨張後の内型部材３１の厚さ（Ｄ＋Ｄ・γ・Δｔ）の和と等しい。

すなわち、外型１０の成形室１１の内壁面１１ａ，１１ｂに沿う方向において、成形室１１の内寸Ａの膨張量Ａ・α・Δｔが、充填部材４０の外寸Ｂ、内型部材３１の長さＣ、及び内型部材３１の厚さＤの膨張量の和（Ｂ・β・Δｔ＋Ｃ・γ・Δｔ＋Ｄ・γ・Δｔ）と等しい。換言すると、外型１０の材質よりも熱膨張率が大きい材質の充填部材４０が熱膨張することで、外型１０と内型３０との間の熱膨張の差によって拡張する空隙Ｓを充填することができる。これにより、金型１００の昇温後においても、井桁状に順次組み合わされた内型部材３１が相互に押し付けられ、外型１０と内型３０の熱膨張の差によって内型部材３１の相互間に隙間Ｇが生じることが防止される。

したがって、本実施形態の金型１００によれば、相対的に熱膨張率の大きい材質の外型１０と、相対的に熱膨張率の小さい材質の内型３０とを備えた高温成形用金型において、外型１０と内型３０の間の熱膨張の差を充填部材４０によって吸収することができる。それにより、昇温前と昇温後においてキャビティ２０を囲む内型部材３１の相互間に隙間Ｇ（図４（ｂ）及び図５（ｂ）参照）が生じるのを防止でき、製品に不要なバリが発生するのを阻止することが可能となる。

従来、鍛造等の塑性加工や金属系粉末の成形固化は、一般に工具鋼からなる型を用いて実施される。この型をセラミック製のものに置き換えることができれば、型の摩耗を防ぐことができ、型寿命の大幅な延長が期待できる。ただし、セラミックは一般に高価であるため、必要最小限の部位のみをセラミック製部品に置き換えることが望まれる。このとき、セラミック製部品を何らかの方法で金型に固定する必要がある。

セラミック製部品を金型に固定する際に問題となるのが、セラミックと金型との熱膨張率の差である。例えば、ある温度でセラミック製部品と金型を２本のネジによって締結した場合、温度が変化するとセラミック製部品のネジのピッチと、金型のネジのピッチが同一でなくなり、締結を継続することができなくなる。これは、熱間鍛造等、金型が高温に曝される場合に、大きな問題になる。

そこで、本発明の実施形態に係る金型１００では、金属系材料製アウターとしての外型１０と、セラミックプレートとしての内型部材３１との熱膨張に起因する寸法変化を、これらよりも熱膨張率が大きい高熱膨張部材としての充填部材４０によって相殺し、キャビティ２０に隙間が生じることを防止している。

以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

以下、本発明の金型の実施例について説明する。
前述の実施形態で説明した図１に示す金型１００において、外型１０の材料として超耐熱合金（日立金属株式会社製ＨＲＡ９２９）を用い、内型３０の材料としてジルコニア（京セラ株式会社製Ｚ２０１Ｎ）を用い、充填部材４０の材料としてステンレス鋼（ＳＵＳ３２１）を用いた。これにより、外型１０の材質の熱膨張率α＝１１．６×１０^−６（１／Ｋ）、充填部材４０の材質の熱膨張率β＝２０．２×１０^−６（１／Ｋ）、内型３０の材質の熱膨張率γ＝１０．５×１０^−６（１／Ｋ）となった。そして、上記式（７）及び上記式（１）に基づいて、下記の表１に示すように、昇温前の各部材の寸法Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを決定した。なお、表１において、金型１００の温度は、昇温前が２０℃であり、昇温後が８２０℃であり、温度上昇Δｔは、８００Ｋであった。

表１及び図２に示すように、金型１００の昇温前において、成形室１１の内寸Ａを９７．００００ｍｍ、充填部材４０の外寸Ｂを１１．００００ｍｍ、内型部材の一端から他端までの長さＣを７４．００００ｍｍ、内型部材の一端が接する他の内型部材の厚さＤを１２．００００とした。これにより、（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）＝９７．００００ｍｍとなり、Ａ−（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）＝０．００００ｍｍとなった。すなわち、成形室１１の内壁面１１ａ（又は１１ｂ）の１つに沿って、成形室１１の内寸Ａに、充填部材４０の外寸Ｂと内型部材３１の長さＣと内型部材３１の厚さＤとがぴったりと収まり、一方の内型部材３１の一端３１ａと、隣接する他方の内型部材３１の側面３１ｃとが接し、内型部材３１の相互間に隙間Ｇは形成されなかった。

表１及び図３に示すように、金型１００の温度を昇温前の２０℃から昇温後の８２０℃まで上昇させると、相対的に熱膨張率が大きい材質の外型１０は、熱膨張によって、成形室１１の内寸Ａが、昇温前よりも０．９００２ｍｍ増加して９７．９００２ｍｍになった。一方、内型部材３１は、熱膨張によって、幅方向の長さＣが、昇温前よりも０．６２１６ｍｍ増加して７４．６２１６ｍｍになり、厚さＤが、昇温前よりも０．１００８ｍｍ増加して１２．１００８ｍｍになった。しかし、相対的に熱膨張率が小さい内型部材３１は、昇温後の長さＣと厚さＤが、昇温前と比較して合計で０．７２２４ｍｍしか増加しなかった。そのため、成形室１１の内壁面１１ａ（又は１１ｂ）の１つに沿う方向において、外型１０と内型３０との熱膨張量の差は、０．１７７８ｍｍとなった。すなわち、内型部材３１の他端３１ｂと成形室１１の内壁面１１ａ（又は１１ｂ）との空隙Ｓは、図１に示す昇温前の１１．００００ｍｍから０．１７７８ｍｍ増加して、図３に示す昇温後に１１．１７７８ｍｍになった。

本実例の金型１００では、図１に示すように、内型部材３１は、成形室１１の内壁面１１ａ（又は１１ｂ）の１つに沿う方向において、一端３１ａが隣接する他の内型部材３１の側面３１ｃに接し、他端３１ｂが内壁面１１ａ（又は１１ｂ）の１つに隣接する他の内壁面１１ｂ（又は１１ａ）と空隙Ｓを有して対向する井桁状に順次組み合わされて、キャビティ２０を隙間なく囲んでいる。そして、外型１０の材質よりも熱膨張率の大きい材質の充填部材４０によって空隙Ｓが充填されている。

さらに、図２に示すように、成形室１１の内寸Ａ、充填部材４０の外寸Ｂ、内型部材３１の長さＣ、内型部材３１の厚さＤ、外型１０の材質の熱膨張率α、充填部材４０の材質の熱膨張率β、内型３０の材質の熱膨張率γ、各部材の温度上昇をΔｔとして、上記式（１）及び（２）が成立している。これにより、図３に示す金型１００の昇温後に、外型１０と内型３０との熱膨張量の差の分だけ空隙Ｓが拡張されたが、その分だけ充填部材４０が膨脹し、充填部材４０によって空隙Ｓを充填することができた。

より具体的には、表１に示すように、充填部材４０は、熱膨張によって外寸Ｂが、外型１０と内型３０との熱膨張量の差の分だけ、すなわち０．１７７８ｍｍ増加して、１１．１７７８ｍｍになった。すなわち、外型１０と内型３０との熱膨張量の差は、寸法Ａ＝９７．９００２ｍｍから、寸法Ｂ＝１１．１７７８ｍｍと寸法Ｃ＝７４．６２１６ｍｍの和を減じた０．１７７８ｍｍであり、これは、充填部材４０の熱膨張による寸法Ｂの増加分である０．１７７８ｍｍと等しい。

これにより、昇温後においても、Ａ−（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）＝０．００００ｍｍとなり、成形室１１の内壁面１１ａ（又は１１ｂ）の１つに沿って、成形室１１の内寸Ａに、充填部材４０の外寸Ｂと内型部材３１の長さＣと内型部材３１の厚さＤとがぴったりと収まった。したがって、井桁状に順次組み合わされた内型部材３１の他端３１ｂと、隣接する内型部材３１の側面３１ｃとが相互に押し付けられ、外型１０と内型３０の熱膨張の差によって内型部材３１の相互間に隙間Ｇが生じるのを防止できた。

したがって、本実施例の金型１００によって、相対的に熱膨張率の大きい材質の外型１０と、相対的に熱膨張率の小さい材質の内型３０との間の熱膨張の差を吸収し、昇温前と昇温後においてキャビティ２０を囲む内型部材３１の相互間に隙間Ｇが生じるのを防止することができた。

（比較例）
図４は、比較例１の金型９０１を示す模式的な断面図であり、（ａ）は昇温前の状態、（ｂ）は昇温後の状態を示す模式的な断面図である。図５は、比較例２の金型９０２を示す模式的な断面図であり、（ａ）は昇温前の状態、（ｂ）は昇温後の状態を示す模式的な断面図である。

比較例１の金型９０１は、充填部材４０を有さない以外は、実施例１の金型１００と同一である。また、比較例２の金型９０２は、充填部材４０を有さず、長さの異なる内型部材９３２，９３３を備え、内型部材９３３と外型１０との間に空隙Ｓを有さない以外は、実施例の金型１００と同一である。したがって、各比較例の金型９０１，９０２において、実施例の金型１００と同一である部分についての説明は省略する。

図４（ａ）に示す比較例１の金型９０１では、充填部材４０を用いず、金型９０１の昇温前において、内型部材９３１を外型１０との間に空隙Ｓを有する井桁状に配置した。金型９０１では、図４（ｂ）に示す昇温後に、成形室９１１の内壁面９１１ａ，９１１ｂの各々に沿う方向において、外型９１０と内型９３０との熱膨張量の差の分だけ、すなわち０．１７７８ｍｍだけ、空隙Ｓが拡張された。しかし、拡張された空隙Ｓを埋める部材が存在しないため、内型部材９３１が成形室９１１内で移動し、内型部材９３１の相互間に隙間Ｇが形成された。

同様に、図５（ａ）に示す比較例２の金型９０２では、充填部材４０を用いず、成形室９１１の内壁面９１１ａ，９１１ｂの各々に沿う方向において、長さの異なる２種類の内型部材９３２，９３３を配置した。また、金型９０１は、昇温前に、内型部材９３２，９３３の端部と外型９１０との間に空隙Ｓを有していなかった。金型９０２では、図５（ｂ）に示す昇温後に、内型部材９３３の長さ方向において、内型部材９３２，９３３の相互間に、外型９１０と内型９３０との熱膨張量の差の分、すなわち合計で０．１７７８ｍｍの隙間Ｇが形成された。

このように、比較例１及び２の金型９０１，９０２では、内型部材９３１又は９３２及び９３３の相互間に隙間Ｇが形成された。このような隙間Ｇは、金型９０１，９０２による製品の成型時に、製品にバリが発生する原因となった。

１０外型、１１成形室、１１ａ内壁面、１１ｂ内壁面、２０キャビティ、３０内型、３１内型部材、３１ａ一端、３１ｂ他端、３１ｃ側面、４０充填部材、１００金型（高温成形用金型）、Ａ成形室の内寸、Ｂ充填部材の外寸、Ｃ内型部材の長さ、Ｄ内型部材の厚さ、Ｓ空隙

Claims

内側に方形の成形室を有する相対的に熱膨張率の大きい材質の外型と、前記成形室内で方形のキャビティを形成する相対的に熱膨張率の小さい材質の内型と、を備えた高温成形用金型であって、
前記内型は、前記成形室の内壁面の各々に沿って配置される複数の内型部材を備え、
前記内型部材は、前記成形室の内壁面の１つに沿う方向において、一端が隣接する他の前記内型部材の側面に接し、他端が該内壁面の１つに隣接する他の前記内壁面と空隙を有して対向する井桁状に順次組み合わされて、前記キャビティを囲むとともに、前記外型の材質よりも熱膨張率の大きい材質の充填部材によって前記空隙が充填され、
前記内壁面の１つに沿う方向において、前記成形室の内寸をＡ、前記充填部材の外寸をＢ、前記内型部材の前記一端から前記他端までの長さをＣ、前記内型部材の前記一端が接する他の前記内型部材の厚さをＤとし、
温度上昇前の前記高温成形用金型の温度をＴ、各部材の高温成形に伴う温度上昇をΔｔとし、ＴからＴ＋Δｔまでの温度範囲における前記外型の材質の熱膨張率をα、前記温度範囲における前記充填部材の材質の熱膨張率をβ、前記温度範囲における前記内型の材質の熱膨張率をγとしたときに、前記熱膨張率の関係がβ＞γ＞αを満たし、かつ、下記式（１）及び（２）が成立することを特徴とする高温成形用金型。
Ａ＝Ｂ＋Ｃ＋Ｄ …（１）
Ａ＋Ａ・α・Δｔ＝Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｂ・β・Δｔ＋Ｃ・γ・Δｔ＋Ｄ・γ・Δｔ…（２）