JPH025501B2

JPH025501B2 -

Info

Publication number: JPH025501B2
Application number: JP26707984A
Authority: JP
Inventors: Yoshinari Oki; Juichi Yamashita; Noriatsu Haryama; Shinsuke Hamada; Miharu Kamisaka
Original assignee: SHII KEE KINZOKU KK; TOYAMA KEIKINZOKU KOGYO KK
Current assignee: SHII KEE KINZOKU KK; TOYAMA KEIKINZOKU KOGYO KK
Priority date: 1984-12-18
Filing date: 1984-12-18
Publication date: 1990-02-02
Also published as: JPS61144216A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、アルミニウムおよびアルミニウム合
金熱間押出プレスに用いられる中空部とオス首部
とをもつ金型、とくにポートホール形式金型、ス
パイダー形式金型、ブリツジ形式金型等の製造方
法に関するものである。〔従来の技術〕従来、アルミニウムおよびアルミニウム合金熱
間押出プレスに用いられる金型は、鍛造された合
金鋼の棒材を、外形加工→ケガキ→中空部および
オス首部を含む形状の荒加工→オスとメスの重ね
合せ加工→ピン穴加工→焼入、焼戻→オス首部を
含む最終形状の仕上げ加工→研摩加工等の幾種類
もの加工工程を経て、押出形材用金型（以下金型
と称す）として製作しているが、加工に長時間を
要するのみならず、棒材の無垢の材料より金型と
して削り出し加工を必要とするので、材料ロスが
多いという欠点があつた。特に、中空形状の押出形材を得る為、第１図の
ようにオス金型１とメス金型２を組合せて一体と
したポートホール形式金型イ、スパイダー形式金
型ロ、ブリツジ形式用金型ハなどの各金型は、い
ずれも押出プレスに装着した断面図たる第２図に
示すように、ダイホルダー３内にオス金型１とメ
ス金型２を組合せて使用される。図示の通りオス
金型１は中空部１−１およびオス首部１−２を有
しているので、これを鍛造された無垢の合金鋼よ
り製作する場合の削り出しロスは、ソリツド形材
を得る為の金型や、メス金型２を製作する場合の
ロスに比較して著しく多いのである。なお、図中
４は、オス金型１とメス金型２を組合せ、両金型
の位置ずれを防止するピン穴部、５は、押出プレ
ス内のコンテナー、６は、ダイホルダー３内でオ
ス金型１とメス金型２の組合せおよび位置ずれを
防止するバツカー、７は、押出プレス内の補助工
具である。ところで、材料のロスおよび製作の加工時間を
少なくする為に、金型を鋳造品として製作するこ
とも可能である。その場合には、鋳造品の形状に
多少の機械加工を施こすだけですむが、その金型
は、鍛造による金型に比べて靭性、高温強度、疲
労強度、耐摩耗性が劣るので、押出中に金型加工
部のコーナーに亀裂が発生し、短時間で使用不能
となり易い。しかし、この金型では押出しに当つ
て焼付け摩耗が激しいので、得られる押出形材に
肌アレが発生するなど製品に難点があり、未だ実
施段階に及んでいない。要するに押出用金型の材料としては鍛造材が好
ましいが、金型製作に多大の時間・労力および材
料のロスを招く。鋳造品の場合にはそのようなロ
スは少いが、金型自体が破損し易く、得られる押
出型材の品質に難点がある。〔解決しようとする問題点〕上記観点から、本発明は本来的に鋳造法によつ
て製作され、かつ鍛造材より製作した金型に劣ら
ない物性値、耐久力を具え、押出された型材の品
質に難点のない金型を提供しようとするものであ
る。〔問題解決の手段〕本発明は、重量比がC0.34〜0.44％、Si0.80〜
1.20％、Mn0.50％以下、P0.030％以下、S0.010％
以下、Cr4.50〜5.50％、Mo1.00〜1.50％、V0.60
〜1.20％で残分が不純物である第一の合金鋼を、
塩基性高周波誘導炉にて1680〜1700℃で溶解する
に当り、その昇温時に50％Si：50％CaのCa合金
を重量比で0.10〜0.20％を添加して溶解させ、こ
れをとりべに出湯し、該とりべ内において1550〜
1570℃で27％Fe：73％Tiのフエロチタンを重量
比で0.11〜0.14％を添加して溶解させ、こゝに得
られた第２の合金を、前記第一の合金鋼と同一組
成を持つ冷し金を使用した自硬性鋳型の中へ鋳込
み、凝固ののち解枠して常温に至らしめ、こゝに
得られた成形品を、940〜960℃で４時間45分〜５
時間15分間焼鈍し、ついで押湯を除去し、外形加
工し、中空部およびオス首部を含む形状の荒加工
し、オス金型とメス金型の重ね合せ部の合マーク
加工し、ピン穴加工し、1050〜1100℃で４時間45
分〜５時間15分間ソーキングし、1000〜1050℃で
焼入れし、550〜600℃で２回焼戻し、該処理終了
後、オス首部を最終成形形状が得られるまでに仕
上げ加工し、研摩加工をすることを特徴とする押
出プレス用金型の製造方法である。本発明方法で製作した鋳造金型は、どのような
形状であつても鋳造材を機械加工で製造した金型
と比べて同等の物性値および金型寿命を維持でき
るものであるが、第１図イ，ロ，ハのオス金型１
のみに限定する理由は、オス金型１内にはいずれ
も中空部１−１およびオス首１−２を有している
ので従来法の機械加工による製作では、とくに材
料ロスおよび加工時間が多くかゝるが、本発明方
法によれば、それを著しく節約および短縮化する
ことができるからである。また、他の利点とし
て、中空部１−１およびオス首部１−２は、最終
成形部（ベアリング部）でないために、類似金型
（類似押出形材）を製作した場合、中空部および
オス首部を一つの型で汎用化できることが挙げら
れる。つぎに、本発明に使用する第一の合金鋼の組成
限定理由につき述べる。即ち、Ｃが0.34％より少
ないと十分な硬度および高温強度が得られず、
0.44％をこえるとヒートクラツクが発生しやすく
なる。 Siは、溶湯の流動性の向上および靭性の向上に
有効であるが、それが0.80％より少ないと、溶湯
の流動性の低下により適正な形状の鋳物が得られ
ず、また、1.20％をこえるとマルテンサイト組織
中にフエライト組織が残留し、（かゝる組織濃度
の不均一性により）強度の劣化を招く。 Mnは、強度の向上に有効であるが量が多くな
ると炭化物形態を崩し、硬度を低下させるので
0.50％以下とする必要がある。Ｐは元来物性値を劣下させる不純物であるが、
その量が0.030％をこえると、後述する理由で脱
燐の為溶解時にCaを添加しても十分な脱燐が行
なわれない。Ｓも亦不純物であるが、多いと物性値を劣化さ
せ、0.010％をこえると、後述する理由で、脱硫
の為にCaを添加しても十分な脱硫が行なわれな
い。 Cr、MoおよびＶは、焼戻しの際に炭化物とし
て析出し、硬度を高くする役目をもつ元素であ
る。 Crは、4.50％より少ないと焼入れ性の低下によ
り強度が低下し、5.50％をこえると炭化物が偏析
しやすく靭性を劣化する。 Moは、焼戻しぜい性防止に有効であるが、そ
の量が多くなると炭化物が偏析しやすく靭性を劣
化させるので、1.00〜1.50％とする必要がある。Ｖは、結晶粒の微細化を促進させるのに有効で
あるが、その量が多くなりすぎると強度を低下さ
せるので、0.60〜1.20％とする必要がある。このような第一の合金鋼を、塩基性高周波誘導
炉にて1680〜1700℃で溶解し、その溶解の昇温時
に50％Si：50％CaなるCa合金を、重量比で0.10
〜0.20％添加するのは、前記の通りＰおよびＳの
いずれも不純物元素であつて、その量に比例して
結晶粒界に偏析する量が増加し、靭性を劣化させ
るものであるから、前記Ca合金を添加すること
によりＰ＝0.025％、Ｓ＝0.008％以下にするため
である。この場合、合金鋼の溶解昇温時に高周波
誘導炉が所有する攪拌力を利用し、そこに脱燐・
脱硫能のある前記Ca合金として添加するのであ
る。50％Si：50％Ca合金の添加量が重量比で0.10
〜0.20％に限定される理由は、0.10％より少ない
と脱燐・脱硫が行なわれず、0.20％を越えると
Ca、Siの発熱作用により炉のライニング材の溶
損を招くからである。なお、溶解温度を1680〜
1700℃に指定した理由は、添加されたCaが合金
中の脱燐および脱硫を行なう際に、溶解温度とし
て1680℃以上が必要とされるが、1700℃以上では
大気中のガス吸収が激しくなるためである。とりべに出湯し、1550〜1570℃で27％Fe：73
％Tiのフエロチタンを、重量比で0.11〜0.14％添
加するとは、溶解中に、Tiをフエロチタンとし
て添加することによつて鋳造品の結晶粒の微細化
効果を向上させるためである。1550〜1570℃でフ
エロチタンを添加する理由は、フエロチタンの融
点が1500℃であるから1550℃以下では、合金中に
フエロチタンが完全に溶解し難く、1570℃以上で
は鋳物の熱容量が大きくなつて凝固速度が遅くな
る為である。なお27％Fe：73％Tiなるフエロチ
タンの添加量を、重量比で0.11〜0.14％に限定す
る理由は、フエロチタン重量比が0.11％より小さ
いと結晶粒の微細化を促進する効果が小さく、
0.14％以上では結晶粒微細化促進の増量効果が認
められないからである。つぎに第一の合金鋼と同一組成を持つ冷し金を
使用した自硬性鋳型の中へ鋳込むことについて説
明する。即ち、凝固時における鋳物全体の熱容量
を下げ、凝固スピードを増大させて鋳物自身の結
晶粒度を細かくなし、靭性および高温強度を向上
させる為に、第一の合金鋼と同一組成を持つ冷し
金を使用するのである。自硬性鋳型の使用は、鋳
型強度自身が一般の生型およびガス硬化鋳型と比
較して、圧縮強さが60Kgｆ／cm²と高く、溶湯時の
溶湯圧力による型割れを防止するためである。凝固ののち鋳型を解枠するとは、鋳型枠内の鋳
造品を、その凝固完了時において、鋳型枠を解体
することをいう。凝固完了時点は鋳造品形状およ
び重量によつても異るが、通常注湯後30分〜２時
間程度である。焼鈍の目的は、オーステナイト組織中にクロム
炭化物、バナジウム炭化物、モリブデン炭化物等
の炭化物を完全に固溶させたのち、炉冷によつて
常温まで冷却することにより、オーステナイト組
織中に固溶している上記炭化物を粒状化し、その
後工程すなわち外形加工、ケガキ加工、中空部お
よびオス首を含む形状の荒加工をしやすくする為
である。これによつて基地の硬度をHRB80以下
（HRC8〜10）まで低下させることを目標とする。
そのような焼鈍温度は、オーステナイト組織中に
クロム炭化物、バナジウム炭化物、モリブデン炭
化物等の炭化物を完全に固溶させる為、第二の合
金鋼のA₃変態点（830〜880℃）より高い温度た
る940〜960℃が必要とされる。前記炭化物を完全
に固溶させる為の加熱時間は、４時間45分〜５時
間15分である。つぎに外形加工につき述べる。一般に鋳物製品
の場合、鋳造時の抜け勾配や、表面の湯じわがあ
る為、必要とするオス金型の外径より２〜５％大
き目に鋳造するが、かく大き目に鋳造された寸法
を、必要とするオス金型の外径寸法に加工するこ
とをいう。つぎにまた、中空部およびオス首部を含む形状
の荒加工とは、上記の外形加工と同様に、オス金
型の中空部およびオス首部には、鋳造時の抜け勾
配や表面の湯じわがあるので、必要とする寸法よ
りも２〜５％大き目の寸法で鋳造するが、その大
き目の寸法を所定の寸法に加工することをいう。本発明にいうオス金型とメス金型の重ね部の合
マーク加工とは第１図に示したようにオス金型１
とメス金型２とをダイホルダー３内に組合せする
為に、メス金型と接触するオス金型の外形の周囲
を厚さ方向に凹加工することをいゝ、ピン穴加工
とは、上記の合マーク加工によつて組合されたオ
ス金型とメス金型の各部の位置ずれを防止する為
に、メス金型をピンとなしオス金型を穴にして両
者の位置ずれ防止を可能ならしめるように行うオ
ス金型の穴加工をいう。ソーキングとは、オーステナイト組織中に偏析
しているＰ、Ｓ等の不純元素を拡散させることを
目的とする熱処理操作であるが、本発明方法にお
いて、1100℃をこえると結晶粒界が粗大化してし
まい、1050℃より低いと不純元素の拡散速度が遅
くなる。したがつてＰ、Ｓ等の不純元素を拡散さ
せる為に、1050〜1100℃において４時間45分〜５
時間15分処理する必要がある。焼入れの目的は、オーステナイト組織を完全オ
ーステナイト化し、これを急冷することにより金
型に必要なマルテンサイト組織を形成させるもの
であるが、その際、加熱温度が1050℃をこえると
結晶粒界が粗大化してしまい、1000℃より低いと
固溶に時間がかかりすぎる。したがつて好ましい
加熱温度は1000〜1050℃の範囲にある。焼戻しの目的は、焼入れ工程でマルテンサイト
組織となつたマルテンサイト中の過飽和の炭素の
一部を、Fe炭化物とすることによつて、金型に
靭性および適正な硬度を与えるものであり、処理
温度は与えようとする硬度によつて異なるが、金
型として使用する際、必要とされるHRC硬度た
る45〜49を与える為には、550〜600℃が適当とさ
れる。550℃より低いとHRC硬度は49以上とな
り、600℃より高いと45以下となる。本発明にお
いてこの操作を２回繰り返すのは、硬度を最も好
ましいとされるHRC47に近づけるためである。なお、本発明においてオス首部を最終成形形状
が得られるまでに仕上げ加工するとは、オス金型
とメス金型を組み合せて押出成形に適用したと
き、目的とする押出形材が得られるように、オス
金型が持つている最終成形部（オス金型ベアリン
グ部）を加工することをいゝ、研摩加工しとは、
オス金型とメス金型とを重ね部によつて組み合せ
たとき、メス金型との接触面に凹凸がないように
ロータリー研摩等で表面研摩することをいう。以下、実施例によつて示す。実施例１まず第３図に端面図として示した、寸法(a)＝
38.0mm、(b)＝55.0mm、(c)＝40.0mm、肉厚(d)＝1.3mm
で総断面積268mm²の押出形材を得るための金型の
製造につき述べる。これがため、第１図イのポートホール形式金型
を採用し、そのオス金型を鋳造により製作する。
即ち第４，５図に示す通り、外径(e)＝230mmでオ
ス金型８の中心(f)として、中空部最大外接径(g)＝
140mmとして、中空部の内寸法(l)＝48mmの中空部
ｉ、ｋおよび中空部の内寸法（ｍ）＝60mmの中空
部ｈ，ｊを配置し、ｉとｋは左右対称ｈとｊは上
下対称とし、ｈ，ｉ，ｊ，ｋの４個の中空部総面
積7561mm²とした。厚さは第４図の−断面図で
ある第５図に示した通り、オス首８−１を含むオ
ス金型８の全長（ｎ）＝95mmとし、中空部厚さ
（Ｐ）＝65mmとした。オス金型８とメス金型９とを組合せた場合、押
出形材を得る為の空間部が常時第４図の（Ｑ）と
なるように、オス金型８の外径(e)方向の重ね部
（Ｒ）＝10mm、厚さ（ｎ）方向の重ね部（Ｓ）＝10
mmとし、ピン穴８−２を、中心(f)よりの寸法
（Ｔ）＝95mm、径（Ｕ）＝10φmmで深さ（Ｖ）＝20mm
のオス金型８を設計した。第４，５図に示すオス金型８を製作する為に使
用する自硬性鋳型は第６〜１０図に示される。即
ち第６図はその上面図、第７図はその側面図であ
つて、内部構造は第６図の−断面図たる第８
図、第７図の−断面図たる第９図および同
−断面図たる第１０図に示した通りである。第６，７図示の通り、鋳型枠１０は厚さ（1Z）
＝３mmの軟鋼製で、幅（1W）＝340mm、長さ
（1X）＝340mm、高さ（1Y）＝285mmであり、第７
図−高さ（1U）は底面線−から60mm、
−高さ（1V）は同じく30mmである。鋳造品の形状は、第９図中、鋳型枠の中心
（1f）より外径（1e）＝236mm、中空部最大外接円
径（1g）＝136mmとし、中空部の内寸法（1l）＝56
mmの中空部１ｉ，１ｋおよび中空部の内寸法
（1m）＝67mmの中空部１ｈ，１ｊを配置し、１ｉ
と１ｋは左右対称、１ｈ，１ｊは上下対称であつ
て、符１ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋとして示される４
個の中空総面断面積を6300mm²の鋳造用形状とし
た。厚さは第８図に示すように、第５図のオス首８
−１を含むオス金型８の全長（1n）＝100mm、中
空部厚さ（1P）＝70mmとし、第７図の−面よ
り上方へ向つて、各中空部１ｈ，１ｉ，１ｊ，１
ｋおよび外径（1e）は3゜の抜け勾配を持たせ、押
湯部１１を第６図の中心（1f）より径（1Q）＝
120mm、高さ（1R）＝140mmの押湯部１１を設置
し、押湯部１１の外径に厚さ（1S）＝20mmの円筒
形発熱スリーブ１２を設けた。なお、−面よりも下方に、幅（1a）＝50
mm、長さ（1b）＝50mm、高さ（1c）＝57mmの冷し
金１h₁，１i₁，１j₁，１k₁を、第９図の中空部１
ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋと対応して設置し、また第
８，９図示の通り、−面より上方に、鋳造枠
１０の中心（1f）に対応した位置に、幅（1α）＝
70mm、長さ（1β）＝100mm、高さ（1γ）＝27mmの冷
し金１f₁を設置した。いずれの冷し金１ｈ，１
ｉ，１ｊ，１ｋ，１f₁とも重量比がＣ＝0.36％、
Si＝0.90％、Mn＝0.49％、Ｐ＝0.020％、Ｓ＝
0.006％、Cr＝5.48％、Mo＝1.1％、Ｖ＝0.73％
で、残分がFeである合金鋼製である。鋳造枠内
空間部１３には、自硬性６号硅砂を充填した鋳造
枠を２セツト設計製作した。本例に使用した第一の合金鋼の化学組成は表１
に示した通りである。この合金鋼を塩基性高周波
誘導炉において加熱溶解させるのであるが、その
溶解昇温時に、50％Si：50％Ca合金を重量比で
0.12％添加し、溶解温度を1680℃とした。こゝに
溶解された合金鋼をとりべに出湯し、このとりべ
内にて1565℃でフエロチタン（27％Fe：73％Ti）
を重量比で0.14％添加して溶解させ、こゝに得ら
れた第二の合金の湯を前記第６〜１０図で説明し
た鋳型内に鋳込み、１時間保持した後、鋳型枠を
解枠し、空冷により常温まで冷却した。次に熱風循環式ガス炉にて、炉内温度950℃に
５時間保持した後、炉冷によつて常温まで冷却
し、ついで第８図に示される押湯部１１を高速カ
ツターにて切断除去し、第４，５図に示すオス金
型８となすために外径(e)加工をなし、中空部ｈ，
ｉ，ｊ，ｋを加工し、オス首部８−１を荒加工
し、次にメス金型９とオス金型８の外径(e)方向の
重ね部（Ｒ）および厚さ方向の重ね部（Ｓ）およ
びピン穴８−２の順に通常の機械加工する。それが済んだら真空熱処理炉にて炉内温度1060
℃で５時間保持した後空冷により常温まで冷却
し、真空熱処理炉にて炉内温度1020℃で１時間保
持後空冷により常温まで冷却し、真空熱処理炉に
て炉内温度575℃で４時間保持後空冷により常温
まで冷却する工程を２回繰り返す。この処理が終
了したら、オス首部８−１を最終成形形状となる
まで仕上げ加工し、オス金型８とメス金型９の当
り面をロータリー研摩加工を行ない、こゝに第
４，５図に示すオス金型８が２型製作できた。つぎに、この２つの金型を用いて押出金型とし
ての適格性を調べた。即ち２型製作した金型の内
１型は、通常のJIS G4404（合金工具鋼材）
SKD61に規定されている化学成分、および熱処
理条件および通常の機械加工で得られた鍛造金型
の高温時の機械的性質、絞り、硬度、衝撃値およ
びミクロ組織が同様の物性値が得られているか否
かの確認用金型として使用し、各物性試験を行な
つた。他の１型は、前記と同様のJIS G4404SKD61よ
り得られる鍛造金型との金型寿命の比較の為、押
出プレスにて金型寿命を確認した。結果として、第４，５図と同一金型形状に加工
し、同一位置よりサンプル採集した鋳造用金型と
鍛造用金型の、各物性値比較および金型寿命は次
記する通りであつた。表２は、実施例１より得られたオス金型８の化
学分析値、表３は、鋳造金型と鍛造金型の各物性
値測定結果であるが、表示の通り、高温での機械
的性質、絞り、衝撃値、硬度のいずれもが、表−
３に示すように、鍛造より得られた金型と鋳造よ
り得られた金型とは、同等の値を与えている。第１８図はナイタル液に20秒間浸漬した金型表
面のミクロ組織写真（倍率200）であつて、同Ａ
図は実施例１の金型、同Ｂ図は実施例１と同一設
計の鍛造金型の写真である。ＡとＢと対比して両
金型はミクロ組織において同等であることがわか
る。押出寿命に関しては、同一押出条件かつ通常の
押出作業方法により、押出製品重量で24tonの押
出ランニングを行つたところ、いずれの金型も、
劣化および短時間での金型加工部のコーナーに亀
裂が発生することはなかつた。また得られた押出
形材に肌アレの発生はなく、寸法およびその許容
差は、JIS H4100（アルミニウムおよびアルミニ
ウム合金）の規格値を常時満足していた。さらに押出ランニング中の金型の摩耗量を比較
確認する為に、第３図の押出形材の総面積268mm²
の上限値115％（308mm²）に到るまで得られた押出
製品重量を比較したところ、鋳造金型は30.7ton
で鍛造金型は28.0tonであつた。実施例２第１１図に端面図として図示した、寸法（a₁）
＝85.0mm、（b₁）＝32.0mm、肉厚（c₁）＝1.4mm、ビ
ス穴d₁が１個で、凹部d₂を１個持つ総断面積360
mm²の押出形材を得るための金型の製造につき述べ
る。これがため、第１図イのポートホール形式金型
を採用し、そのオス金型を鋳造により製作する。
即ちこの金型は第１２，１３図に示す通り、外径
（e₁）＝230mmで、該金型１５の中心を（f₁）とし
て中空部最大外接円径（g₁）＝140mm、中空部の内
寸法（l₁）＝40mmで、中空部h₁，i₁を２個配置し
た。中空部h₁，i₁は上下対称、これら２個の中空
部h₁，i₁総面積は9973mm²である。その厚さは、第
１２図−断面図の第１３図が示すように、オ
ス首部１５−１を含む全長厚さ（n₁）＝100mmと
し、中空部厚さ（P₁）＝70mmとした。オス金型１５とメス金型１６を組み合せた場
合、押出形材を得るための空間部が常時第１２図
のQ₁となるように、オス金型１５の外径（e₁）
方向の重ね部（R₁）＝10mm、厚さ（n₁）方向の重
ね部（S₁）＝10mmとなし、ピン穴１５−２を中心
（f₁）よりの寸法が（T₁）＝95mmで、径（U₁）＝10
mm、深さ（V₁）＝20mmのオス金型１５を設計し
た。上記第１２，１３図に示した設計のオス金型１
５を得る為に、第二の合金を鋳込むための自硬性
鋳型は第１４〜１７図に示される。即ち、第１４
図は該鋳型の上面図、第１５図はその側面図であ
つて、その内部構造は第１４図の−断面図た
る第１６図、第１５図の−断面図たる第１７
図に示される。−面の高さは鋳型底面−
面からの高さ（2U）＝60mmである。鋳型枠１９は、第１４〜１５図示の通り、幅
（2W）＝340mm、長さ（2X）＝340mm、高さ（2Y）
＝285mmで、厚さ（2Z）＝３mmの軟鋼板製である。鋳造品形状は、第１７図において鋳型枠１９の
中心（2f）より外径（2e）＝236mm、中空部最大外
接円を（2g）＝136mmとし、中空部の内寸法（2l）
＝44mmとして中空部２ｈ，２ｉを２個配置し、２
ｈと２ｉは上下対称、２ｈと２ｉの２個の中空総
断面積を8160mm²の鋳造品形状とした。厚さは、第１６図に示すように第１３図のオス
首部１５−１を含むオス金型１５の全長（2n）＝
100mm、中空部厚さ（2P）＝70mmとし、第１６図
の−面より上方へ向つて、各中空部２ｈ，２
ｉおよび外径（2e）を3゜の抜け勾配を持たせ、押
湯部２０を第１４図の中心（2f）よりの寸法
（2D）＝80mmに径（2Q）＝88φmm、高さ（2R）＝140
mmの押湯部２０を左右対称に２個設置し、押湯部
２０の外周上を厚さ（2S）＝20mmの発熱スリーブ
２１で包装する。なお、寸法の詳細を述べれば第１７図におい
て、幅（2a）＝40mm、長さ（2b）＝20mm、第１６
図に示される高さ（2c）＝100mmの冷し金２h′，２
i′が第１７図の中空部２ｈ，２ｉの内壁２２，２
３に対応させて設置されている。また鋳造品外周
上２４に厚さ（2d）＝10mm、長さ（2β）＝40mm、
第１６図に示される高さ（2γ）＝70mmの冷し金２
h″，２i″が第１７図の中空部２ｈ，２ｉに対応さ
せて設置されている。いずれの冷し金２h′，２ｉ，２h″，２i″とも、
その材質は重量比がＣ＝0.35％、Si＝0.92％、
Mn＝0.49％、Ｐ＝0.019％、Ｓ＝0.006％、Cr＝
5.50％、Mo＝1.1％、Ｖ＝0.71％で残分がFeから
なる第一の合金鋼である。そして、鋳型枠１９内
の空間部２４には、自硬性６号硅砂を充填した鋳
型枠を２セツト設計製作した。他方表−４に示す化学成分の第一の合金鋼を、
塩基性高周波誘導炉により溶解したのであるが、
その溶解昇温度に50％Si：50％CaのCa合金を重
量比で0.12％添加し、溶解温度を1685℃とした。
ついで該誘導炉より溶解された合金鋼をとりべに
出湯し、とりべ内にて1570℃でフエロチタン（27
％Fe：73％Ti）を重量比で0.14％添加溶解して、
第二の合金鋼となし、その湯を鋳型枠１９内に鋳
込み、45分間保持後、鋳型枠１９内を解枠し、空
冷により常温まで冷却した。次に、熱風循環式ガス炉内に炉内温度950℃に
て５時間保持後、炉冷により常温まで冷却し、該
処理終了後、押湯部２０を高速カツターにて切断
除去し、第１２，１３図の如くオス金型１５を得
るために外径（e₁）に加工し、中空部ｎ，ｉを加
工し、オス首部１５−１を荒加工し、次にメス金
型１６とオス金型１５の外径（e₁）方向の重ね部
（R₁）および厚さ（n₁）方向の重ね部S₁およびピ
ン穴１５−２を、その順に加工して真空熱処理炉
にて炉内温度1085℃で５時間保持後、空冷により
常温まで冷却し、真空熱処理炉にて炉内温度1020
℃で１時間保持後、空冷により常温まで冷却し、
真空熱処理炉にて炉内温度580℃で４時間保持後、
空冷により常温まで冷却する工程を２回繰り返
し、該処理終了後、オス首１５−１を最終成形形
状が得られるまで仕上げ加工し、オス金型１５と
メス金型１６の重ね合せ接触面をロータリー研摩
加工を行ない、第１２，１３図に示すオス金型１
５を２型製作した。上記の如く２型製作した金型の内、１型は通常
のJIS G4404SKD61に規定されている化学成分お
よび熱処理条件および通常の機械加工で得られた
鍛造金型の高温時の機械的性質、絞り、硬度、衝
撃値およびミクロ組織が同様の物性値が得られる
か否かの確認用金型として使用し、各物性試験を
行なつた。残る１型は、前記と同様のJIS G4404SKD61よ
り得られる鍛造金型との金型寿命の比較の為、押
出プレスにて金型寿命を確認した。結果として第１２，１３図と同一金型形状に加
工し、同一位置よりサンプル採集した鋳造用金型
と鍛造用金型の各物性値比較および金型寿命は後
述する通りであつた。表−５は、実施例２より得られたオス金型１５
の化学成分分析値、表−６は、鋳造金型と鍛造金
型の各物性値測定結果で、いずれも表−６に示す
ように同等の値が得られた。第１９図は、実施例における第１８図と同様に
して作成したミクロ組織の写真であるが、このミ
クロ組織写真に示される通り、本実施例で製造し
た金型のミクロ組織は鍛造金型のそれと同等であ
る。押出寿命に関しても、同一押出条件で通常の
押出作業により押出した結果、鍛造ダイスにおい
て押出製品重量を18ton押出したら、第１１図中
凹部d₂に該当する押出形材部にムシレが発生し、
その凹部に該当するオス金型部に亀裂が発生して
いた。しかし鋳造ダイスには、鍛造ダイスと同一
押出製品重量18ton押出ても、第１１図の凹部d₂
にムシレが発生することなく、第１１図に示すよ
うな押出形材形状が得られ、その寸法およびその
許容差はJIS H4100の規格値を常時満足し、その
凹部に該当するオス金型部には全く異常はなかつ
た。なお、表−３、表−６中の機械的性質は、JIS
G0567鉄鋼材料および耐熱合金の高温引張試験方
法に準じて、試験片は円形断面でその平行部の径
が10mm標点距離が50mmのものを使用して行なつ
た。同じく硬度はJIS Z2245ロツクウエル硬さ試験
方法に準じ、Ｃスケールにて行なつた。同じくシヤルピー衝撃値はJIS Z2242金属材料
衝撃試験方法中のシヤルピー衝撃試験に準じ、
JIS Z2202の３号試験片を使用して行なつた。第１８，１９図のミクロ組織は、既述の通りい
ずれも倍率200倍で腐食液はナイタル液を使用し
浸漬時間を20秒である。〔発明の効果〕本発明は上記の通り構成されるから、鋳造によ
つて鍛造品に劣らない物性値、寿命を有する金型
を、容易に製造することができるようになつたの
である。【表】【表】【表】【表】【表】【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例金型の一部切欠分解斜視
図、そのイはポートホール形式金型、ロはスパイ
ダー形式金型、ハはブリツジダイス形式金型、第
２図イ，ロ，ハは、それぞれ第１図イ，ロ，ハの
各金型を押出プレスに装着した状態を示す断面
図、第３図は、本発明に係る押出プレス金型によ
り得ようとする実施例１の形材の端面図、第４図
は第３図の形材を得る為のオス金型正面図、第５
図はその−断面図、第６図は実施例１の自硬
性鋳型の上面図、第７図は該鋳型の側面図、第８
図は第６図−断面図、第９図は第７図の−
断面図、第１０図は第７図の−断面図、第
１１図は実施例２で製出した押出型材の端面図、
第１２図は第１１図の型材を得るためのオス金型
の正面図、第１３図は第１２図の−断面図、
第１４図は実施例２の自硬性鋳型の上面図、第１
５図はその側面図、第１６図は第１４図の−
断面図、第１７図は第１５図の−断面図、第
１８図および第１９図はそれぞれ実施例１および
２の金型のミクロ組織を示すけんび鏡写真であ
る。１：オス金型、２：メス金型、３：ダイホール
ダー、４：ピン穴部、５：コンテナー、６：バツ
カー、７：補助工具、８：実施例１のオス金型、
１０：実施例１の鋳型枠、１１：実施例１の押湯
部、１２：実施例１の発熱スリーブ、１５：実施
例２のオス金型、１９：実施例２の鋳型枠、２
０：実施例２の押湯部。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比が、C0.34〜0.44％、Si0.80〜1.20％、
Mn0.50％以下、P0.030％以下、S0.010％以下、
Cr4.50〜5.50％、Mo1.00〜1.50％、V0.60〜1.20
％で残分が不純物である第一の合金鋼を、塩基性
高周波誘導炉にて1680〜1700℃で溶解するに当
り、その昇温時に50％Si：50％CaのCa合金を重
量比で0.10〜0.20％を添加して溶解させ、これを
とりべに出湯し、該とりべ内において1550〜1570
℃で27％Fe：73％Tiのフエロチタンを重量比で
0.11〜0.14％を添加して溶解させ、こゝに得られ
た第二の合金の湯を、前記第一の合金と同一組成
を持つ冷し金を使用した自硬性鋳型の中へ鋳込
み、凝固ののち該鋳型を解枠して常温に至らし
め、こゝに得られた成形品を焼鈍し、ついで押湯
を除去し、外形加工し、中空部およびオス首部を
含む形状の荒加工し、オス金型とメス金型の重ね
合せ部の合マーク加工し、ピン穴加工し、ソーキ
ングし、焼入れし、焼戻し、これら処理が終了し
たのち、オス首部について最終成形形状が得られ
るまでに仕上げ加工し、研摩加工をすることを特
徴とするアルミニウムおよびアルミニウム合金熱
間押出プレス用金型の製造方法。２焼鈍条件は、炉内温度940〜960℃で４時間45
分〜５時間15分間の処理である特許請求の範囲１
記載の金型の製造方法。３ソーキング条件は、炉内温度1050〜1100℃で
４時間45分〜５時間15分間の処理である特許請求
の範囲１記載の金型の製造方法。４焼入れ条件は、炉内温度1000〜1050℃である
特許請求の範囲１記載の金型の製造方法。５焼戻し条件は、炉内温度550〜600℃で２回行
うものである特許請求の範囲１記載の金型の製造
方法。