JP6724711B2 - 金型の造形方法 - Google Patents
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Description
本発明は、金型の造形方法に関する。
特許文献１には、鋼よりなる母材に、銅あるいは銅合金を溶接接合してなる複合材料であって、接合される銅あるいは銅合金にＳｉを０．０５〜０．４５％含むことにより、高い熱伝導率を維持したまま強度の高い接合界面を達成したものが記載されている。また、特許文献１には、母材と銅あるいは銅合金とを接合する方法として、肉盛溶接法が挙げられること、ＭＩＧ溶接法、ＴＩＧ溶接法、粉体肉盛溶接法といった一般的な方法が採用できることが記載されている。
金型の材料として、特許文献１に記載されているような複合材料を用いる場合、銅合金の疲労強度とダイカスト用の鋼の疲労強度とが大きく異なるため、一般的な肉盛溶接法によって銅合金と鋼とを接合すると、接合部位に生じる熱応力によるひずみが大きくなってしまう。そのため、金型の寿命が熱疲労によって低下してしまう虞がある。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、熱疲労に対する強度が高く、金型の寿命が向上された金型の造形方法を提供することを目的とするものである。
本発明に係る金型の造形方法は、前記金型の母材に前記母材と熱伝導率が異なる材料からなる熱伝導部を造形する熱伝導部造形工程と、前記熱伝導部を覆うように前記母材と同程度の疲労強度を有する材料からなる高疲労強度部を造形する高疲労強度部造形工程と、を備える。また、前記熱伝導部造形工程及び前記高疲労強度部造形工程において、レーザクラッド法により肉盛溶接が行われる。
本発明に係る金型の造形方法によれば、熱伝導部造形工程及び高疲労強度部造形工程において、レーザクラッド法により肉盛溶接が行われるため、レーザ光による熱エネルギーが付与される範囲が狭く、レーザ光による熱エネルギーが溶接部位に集中する。そのため、熱応力によって溶接部位に発生するひずみを小さくすることができる。そのため、熱疲労に対する強度が高く、金型の寿命が向上された金型の造形方法を提供することができる。
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１に係る実施の形態１に係る金型の造形方法を示す図である。図１において、金型の母材１００及び金型等は断面図で示されている。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１に係る実施の形態１に係る金型の造形方法を示す図である。図１において、金型の母材１００及び金型等は断面図で示されている。
実施の形態１に係る金型１の造形方法は、図１に示すように、開先加工工程（ステップ１）、熱伝導部造形工程（ステップ２）、高疲労強度部造形工程（ステップ３）、形状復元工程（ステップ４）等を備える。
まず、金型の母材１００に開先１０１を形成する（開先加工工程（ステップ１））。金型の母材１００としては、ダイカスト用の鋼等を用いることができ、例えば、ＤＨ３１−ＥＸ等を用いることができる。また、母材１００の開先加工は、種々の開先加工機を用いて行うことができる。また、開先１０１の形状は、図１に示す断面が矩形の凹形状に限定されるものではなく、目的に応じて、種々の形状であってよい。
次に、母材１００の開先１０１内に、最適な熱伝導材料をレーザクラッド法により肉盛溶接して、熱伝導部２００を造形する（熱伝導部造形工程（ステップ２））。ここで、最適な熱伝導材料とは、母材１００と熱伝導率が異なる材料であり、具体的には、母材１００よりも熱伝導率が高い材料である。また、熱伝導材料としては、母材１００よりも高い熱伝導率を有する銅、銅合金等を用いることができ、例えば、ベリリウム銅等を用いることができる。また、熱伝導材料としての銅、銅合金に、適量のＳｉを含有させてもよい。これにより、母材１００と熱伝導部２００との接合界面、及び、熱伝導部２００と高疲労強度部３００との接合界面の接合強度を高くすることができる。
次に、熱伝導部２００を覆うように、熱伝導部２００の上に、母材１００と同程度の疲労強度を有する材料をレーザクラッド法により肉盛溶接して、高疲労強度部３００を造形する（高疲労強度部造形工程（ステップ３））。高疲労強度部３００を形成する材料は、ダイカスト用の鋼等を用いることができる。
次に、切削加工機を用いて、所望する金型の形状となるように、過剰に肉盛された高疲労強度部３００を切削する（形状復元工程（ステップ４））。
以上に説明した実施の形態１に係る金型の造形方法によれば、熱伝導部造形工程（ステップ２）及び高疲労強度部造形工程（ステップ３）において、レーザクラッド法により肉盛溶接が行われるため、レーザ光による熱エネルギーが付与される範囲が狭く、レーザ光による熱エネルギーが溶接部位に集中する。そのため、熱応力によって溶接部位に発生するひずみを小さくすることができる。そのため、熱疲労に対する強度が高く、金型の寿命が向上された金型の造形方法を提供することができる。
また、母材１００の所望する場所に開先１０１を形成し、開先１０１に熱伝導部２００を造形するため、金型の表面において、金型の温度を部分的に最適な温度とすることができる。また、熱伝導部２００を覆うように高疲労強度部３００を造形するため、金型の表面の疲労強度を高く保つことができる。
実施例１．
次に、図２、図３を参照しながら、本発明の実施例１について説明する。図２は、実施例１に係る金型４００を示す斜視図である。図３は、実施例１に係る金型４００の造形方法を示す図である。
次に、図２、図３を参照しながら、本発明の実施例１について説明する。図２は、実施例１に係る金型４００を示す斜視図である。図３は、実施例１に係る金型４００の造形方法を示す図である。
図２に示すように、金型４００は、上面の形状として、略Ｓ字の曲面を有する。
まず、図３に示すように、金型４００と同形状に造形された母材１００の当該略Ｓ字の上面の所望する位置、例えば、略中央部に、開先１０１を形成する（開先加工工程（ステップ１））。
まず、図３に示すように、金型４００と同形状に造形された母材１００の当該略Ｓ字の上面の所望する位置、例えば、略中央部に、開先１０１を形成する（開先加工工程（ステップ１））。
次に、母材１００の開先１０１内に、最適な熱伝導材料をレーザクラッド法により肉盛溶接して、熱伝導部２００を造形する（熱伝導部造形工程（ステップ２））。
レーザクラッド加工機５００は、図３に示すように、例えば、ノズル５０１、載置台５０２、レーザ発信部５０３、粉体供給部５０４等を備える。
ノズル５０１は、レーザ発信部５０３からのレーザ光を載置台５０２上の母材１００に照射するとともに、粉体供給部５０４から供給される金属粉末を載置台５０２上の母材１００に噴射する。
載置台５０２は、例えば、レーザクラッド加工機５００の光軸に対して所定角度傾斜可能且つ回動可能となっており、載置台５０２上の母材１００へのレーザ光が照射される位置及び母材１００への金属粉末が噴射される位置を調節することができる。
ノズル５０１は、レーザ発信部５０３からのレーザ光を載置台５０２上の母材１００に照射するとともに、粉体供給部５０４から供給される金属粉末を載置台５０２上の母材１００に噴射する。
載置台５０２は、例えば、レーザクラッド加工機５００の光軸に対して所定角度傾斜可能且つ回動可能となっており、載置台５０２上の母材１００へのレーザ光が照射される位置及び母材１００への金属粉末が噴射される位置を調節することができる。
次に、熱伝導部２００を覆うように、熱伝導部２００の上に、母材１００と同程度の疲労強度を有する材料をレーザクラッド法により肉盛溶接して、高疲労強度部３００を造形する（高疲労強度部造形工程（ステップ３））。
次に、切削加工機等を用いて、所望する金型４００の形状となるように、過剰に肉盛された高疲労強度部３００を切削する（形状復元工程（ステップ４））。
以上に説明したように、実施例１に係る金型の造形方法によれば、実施例１に係る金型４００等のように、表面形状が複雑な曲面形状を有する場合でも、レーザクラッド加工機５００を用いて、金型４００の表面において、金型４００の温度を部分的に最適な温度とすることができるとともに、熱疲労に対する強度が高く、寿命が向上された金型４００を造形することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、ステップ４の形状復元工程では、切削加工法だけでなく、種々の形状加工方法を用いることができる。
１００ 母材
１０１ 開先
２００ 熱伝導部
３００ 高疲労強度部
４００ 金型
５００ レーザクラッド加工機
５０１ ノズル
５０２ 載置台
５０３ レーザ発信部
５０４ 粉体供給部
１０１ 開先
２００ 熱伝導部
３００ 高疲労強度部
４００ 金型
５００ レーザクラッド加工機
５０１ ノズル
５０２ 載置台
５０３ レーザ発信部
５０４ 粉体供給部
Claims (1)
- 金型の造形方法であって、
前記金型の母材の所望する位置に開先を形成する開先形成工程と、
前記母材の前記開先内に前記母材と熱伝導率が異なる材料からなる熱伝導部を造形する熱伝導部造形工程と、
前記熱伝導部を覆うように前記母材と同程度の疲労強度を有する材料からなる高疲労強度部を造形する高疲労強度部造形工程と、
を備え、
前記熱伝導部造形工程及び前記高疲労強度部造形工程において、レーザクラッド法により肉盛溶接が行われる、金型の造形方法。
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| JP2016202050A JP6724711B2 (ja) | 2016-10-13 | 2016-10-13 | 金型の造形方法 |
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