JPH03189065A - 特殊鋼と鋳鉄の一体化構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は砂型を使用してプレス用の金型を構成する鋳鉄
を鋳造する際に、ダイシューを構成する鋳鉄と、切刃部
を構成する特殊鋼とを一体化した構造及びその製造方法
に関するものである。

従来の技術 従来からプレス用の各種金型を鋳物砂で構成された砂型
を用いた鋳造手段によって製造する方法が知られている
が、その概要を第６図〜第１４図に基づいて説明する。

即ち、第６図は通常の鋳鉄で構成されたタイシュー１の
形状例を示しており、このダイシュー１を鋳造する際に
は、製品図に基づいて型図を作成した後、素材として発
泡スチロール（以下ＦＭ材と略称する）を用いてダイシ
ュー１の形状と一致するモデルを作成し、第７図に示し
たように砂型３及びＦＭ材５で成るモデルを用いて鋳型
を作成する。しかる後、鋳型を分割して上記ＦＭ材５の
表面に焼付防止用の塗型剤を塗布した後、このＦＭ材５
に対して直接鋳鉄用の溶湯を注湯することにより、該Ｆ
Ｍ材５が溶解気化して前記したダイシュー１が鋳造され
る。このダイシー−１は第８図に示したように周知の機
械加工手段によって底面加エフ及び基準面加工８が施さ
れる（尚、第８図では実際の上下関係が逆になっている
）。

一方、第９図は上記ダイシュー１の基準面に固定される
切刃部１１の形状例を示しており、この切刃部１１の素
材として硬度の高い特殊鋼が用いられる。この切刃部１
１を作成するには、前記と同様に素材としてＦＭ材を用
いて切刃部ＩＩの形状と一致するモデルを作成し、第１
０図に示したように砂型１３及びＦＭ材１５で成るモデ
ルを用いて鋳型を作成する。しかる後、この鋳型からＦ
Ｍ材１５を抜き取り、鋳型の表面に焼付防止用の塗型剤
を塗布した後、この鋳型内に特殊鋼用の溶湯を注湯する
。この時、特殊鋼中に収縮巣が生じてしまうことを防止
するために、通称押湯と呼称される手段、即ち静圧によ
って溶湯に圧力をかけ、溶湯の最終凝固部が押湯から収
縮体積に相当する溶湯の補充を受けるようにしており、
この押湯手段によって収縮巣の発生を防止するようにし
ている。

得られた切刃部１１は、第１１図に示したように基準面
加工１７が施される。

このようにして得られたダイシ二一１と切刃部１１とを
第１２図に示した如くボルト１９．１９を用いて一体的
に固定し、次に第１３図に示したように切刃部１１に倣
い加工２１を施し、更に第１４図に示したように切刃部
１１に仕上加工２３を施すことによってプレス用の金型
（本例では下型）が完成する。

発明が解決しようとする課題 しかしながらこのような従来のＦＭ材及び砂型を用いた
プレス用金型の製造手段の場合、ダイシューｌ用のＦＭ
材５と、切刃部１１用のＦＭ材１５とを夫々別途に準備
して、別々の鋳型を作成しなければならないので、製造
に要する工数が増大するとともにコストが高くなってし
まうという課題かあった。特に切刃部１１を鋳造する際
には、前記した押湯手段によって収縮巣の発生を防止す
るようにしているので、仕上工程において上記押湯部分
の切断作業を要し、且つ切刃部１１の荒取り加工を必要
とするという難点を有している。

更に得られたダイシュー１と切刃部１１とをボルトを用
いて固定するために、機械加工手段によって両者にボル
ト穴とか位置決め用のノック穴。

タップ穴等を穿孔し、且つセント時のケガ牛等の作業を
実施しなければならないので、これらの機械加工工程及
びボルトによる組付工程が最低限必要となり、製品の完
成までに更に余分な作業が要求されるという問題点を含
有している。

そこで本発明はこのような従来のＦＭ材及び砂型を用い
た鋳造手段が有している問題点を解消して、製造に要す
る工程を削減することができるとともにコストを低廉化
することができる構造及びその製造方法を提供すること
を目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記の目的を達成するために、先ず請求項１に
より、鋳鉄によって構成された第１の構造体と、特殊鋼
によって構成された第２の構造体とを、両者の境界部に
溶着部を介して一体に鋳造されて成る特殊鋼と鋳鉄の一
体化構造を提供する。

更に請求項２により、上記第１の構造体がプレス用金型
のダイシューであり、上記第２の構造体が該金型の切刃
部である構成にしである。

又、請求項３により、砂型の内方に形成された牛ヤビテ
ィ内に、前記第１及び第２の構造体の形状に一致する発
泡スチロールを埋め込んで鋳型を製作し、この鋳型に形
成された湯路を経由して、キャビティ内に埋め込まれた
発泡スチロールの下端部から特殊鋼用の溶湯を注湯する
とともに、所定の時間差をもって該発泡スチロールの上
端部から鋳鉄用の溶湯を注湯し、両溶湯の境界部分に相
当する部位に溶着部を形成しながら一体の製品を鋳造す
ることを特徴とする特殊鋼と鋳鉄との一体化された鋳造
品の製造方法を提供する。

更に上記キャビティの内方に、特殊鋼用の溶湯の必要注
湯量を検出する温度センサが配置された構成にしてあり
、上記発泡スチロールは、第１の構造体に相当する部分
の比重よりも、第２の構造体に相当する部分の比重の方
が小さい素材を用いたことを特徴とする特殊鋼と鋳鉄と
の一体化された鋳造品の製造方法を提供する。

作用 かかる請求項１，２の構成によれば、鋳鉄によって構成
された第１の構造体と特殊鋼によって構成された第２の
構造体とが溶着部を介して一体化された構造体が、簡易
な製造手段に基づいて得られる。特に該構造体をプレス
用金型として用いることによって、この金型の製造が極
めて容易になるという作用が得られる。

又、請求項３，４．５の構成によれば、上記−体化され
た鋳造製品を製作する際に、先ず特殊鋼用の溶湯をキャ
ビティの下端部から注湯すると、この溶湯によって発泡
スチロール材が溶解され、且つ気化しながら上昇して第
２の構造体を構成する特殊鋼が鋳造される。次に上記特
殊鋼用の溶湯が凝固する前に、鋳鉄用の溶湯をキャビテ
ィの上端部から注湯することによって、この溶湯によっ
て第２の構造体との間に溶着部を形成しながら第１の構
造体を構成する鋳鉄が鋳造される。

上記した工程において、特殊鋼用の溶湯が進入する発泡
スチロール材の比重を、鋳鉄用の溶湯が進入する発泡ス
チロール材の比重よりも小さくしたことによって、比重
の高い特殊鋼用の溶湯が発泡スチロール内に容易に進入
することが可能となる。

実施例 以下図面を繋照して本発明にかかる特殊鋼と鋳鉄の一体
化構造及びその製造方法の一実施例を詳述する。

第１図は本発明を適用して得られた鋳造製品２５の断面
図を示しており、図中の２５８は鋳鉄によって構成され
た第１の構造体であり、本例では該第１の構造体２５ａ
がプレス用金型を構成するダイシューである。

図中の２５ｂは特殊鋼によって構成された第２の構造体
であり、本例では該第２の構造体２５ｂが上記金型の切
刃部である。

製作時におい′て、上記第１の構造体２５ａと第２の構
造体２５ｂとは一体化された状態として同時に鋳造され
る。２５Ｃは第１の構造体２５ａと第２の構造体２５ｂ
との境界部に形成された溶着部を示す。

第２図は上記鋳造製品２５を製造するための概要図であ
り、図中の３０は鋳物砂で構成された砂型であって、該
砂型３０の内方にはキャビティ３５が形成されていると
ともに、該キャビティ３５内に予め前記鋳造製品２５の
形状と一致するＦＭ材３１（発泡スチロール）が埋め込
まれている。

このＦＭ材３１の素材として、前記第１の構造体２５ａ
に相当する部分には比重が０．０２程度のＦＭ材３１ａ
が用いられており、前記第２の構造体２５ｂに相当する
部分には比重が０．０１程度、即ち上記ＦＭ材３１ａの
比重よりも小さい比重を持つＦＭ材３１ｂが用いられて
いる。

このようなＦＭ材３１は、予め夫々異なる比重を持つＦ
Ｍ材３１ａ’、３１ｂを準備しておき、これらＦＭ材３
１ａ、３１ｂを所定の機械加工手段によって加工成形し
、且つ両ＦＭ材３１ａ、３１ｂを重合して張り合わせる
等の手段によって製作される。

上記の砂型３０とＦＭ材３１を用いて鋳型を製作する際
には、ＦＭ材３１ｂの表面には焼付防止用のジルコン等
の塗型剤を塗布し、ＦＭ材３１ａの表面には黒鉛等の塗
型剤を塗布する。

上記の砂型３０には、湯路３３，３４が形成されており
、この湯路３３の上方にはスプルーカップ３３ａが配置
され、湯路３３の他端部はキャビティ３５内に埋め込ま
れたＦＭ材３１ｂの下端部に接続されている。又、湯路
３４の上方にはスプルーカップ３４ａが配置され、この
場路３４の他端部はキャビティ３５内のＦＭ材３１ａの
上端部に接続されている。

又、上記キャビティ３５内のＦＭ材３１ａ、３１ｂの境
界部分に相当する部位には、温度センサ３６が配置され
、この温度センサ３６から導出された信号ライン３６ａ
が外方に装備された図外のコントローラに接続されてい
る。

かかる構成によれば、鋳造製品２５を製作するに際して
、先ずスプールカップ３３ａから特殊鋼用の溶湯を注湯
することによって、この溶湯が湯路３３を経由してキャ
ビティ３５の下側部から該キャビティ３５内に流入する
。この時の注湯温度は約１６００〜１７００°Ｃに設定
してあり、高温の溶湯によってＦＭ材３１ｂが溶解され
、且つ気化して上昇するので、このＦＭ材３１ｂと置換
して切刃部としての第２の構造体２５ｂを構成する特殊
鋼が鋳造される。

上記特殊鋼用の溶湯の注湯量は温度センサ３６によって
検出されて、必要量の溶湯が注湯された際に該温度セン
サ３６から信号ライン３６ａを介して外部のコントロー
ラに伝達されて、例えばブザー等によって作業者に知ら
せることができる。

次に上記特殊鋼用の溶湯が凝固する前に、スプールカッ
プ３４ａから鋳鉄用の溶湯を注湯することによって、こ
の溶湯が湯路３４を経由してキャビティ３５の上側部か
ら該キャビティ３５内に流入する。この時の注湯温度は
前記特殊鋼用の溶湯よりも若干低い温度、即ち１３５０
〜１４５０°Ｃに設定してあり、この溶湯によってＦＭ
材３１ａが溶解し、気化するとともにＦＭ材３１ａと置
換して、ダイシューとしての第１の構造体２５ａを構成
する鋳鉄が鋳造される。

上記した特殊鋼用の溶湯の凝固速度と鋳鉄用の溶湯の凝
固速度とは相違しており、そのため両溶湯の注湯時に時
間差を設定するようにしている。

その結果両溶湯の境界部分が溶着し、第１図に示したよ
うに鋳鉄で成る第１の構造体２５ａと特殊鋼で成る第２
の構造体２５ｂとの間には溶着部２５Ｃが形成されて、
一体化された鋳造製品２５が得られる。又、鋳鉄用の溶
湯が特殊鋼用の溶湯の押湯を兼ねているので、特殊鋼の
鋳造時に従来のような押湯手段が必要でないという特徴
を有している。

このようにして得られた鋳造製品２５は、第３図に示し
たように周知の機械加工手段によって底面加エフが施さ
れた後、第４図に示したように倣い加工２１が施され、
更に第５図に示したように仕上加工２３が施されて製品
が完成する。

上記した工程において、特殊鋼用の溶湯の比重は鋳鉄用
の溶湯の比重よりも大きいので、前記したように特殊鋼
用の溶湯が進入するＦＭ材３１ｂの比重を、鋳鉄用の溶
湯が進入するＦＭ材３１ａの比重よりも小さくしてあり
、換言すればＦＭ材３１ｂはＦＭ材３１ａよりも目の粗
い発泡スチロールの素材が用いられている。従って比重
の高い特殊鋼用の溶湯が目の粗いＦＭ材３１ｂ内に容易
に進入することが可能となる。

又、ＦＭ材３１ａ、３Ｉｂ中には通常カーボン成分が含
有されており、且つ鋳造製品２５中に該カーボン成分の
含有量が過剰である場合には製品の品質が劣化する慣れ
があるが、本発明では溶湯の注湯時に各ＦＭ材３１ａ、
３１ｂから発生する残材とともに上記カーボン成分を鋳
型の上部、即第１の構造体２５Ｈの底面部側（第２図で
は上方側）に上昇させることができる。尚、鋳鉄側のカ
ーボン含有量は約３％、特殊鋼側のカーボン含有量は０
．９〜１％までが許容されるので、前記ＦＭ材３１ａ、
３１ｂ内のカーボン成分含有量を適宜変更することによ
り、鋳造製品２５内のカーホン含有量を調整することか
可能である。

発明の効果 以上詳細に説明した本発明に特殊鋼と鋳鉄の一体化構造
及びその製造方法によれば、以下に記す作用効果がもた
らされる。

即ち、鋳鉄によって構成された第１の構造体と特殊鋼に
よって構成された第２の構造体とが溶着部を介して一体
化された構造体が、簡易な製造手段により得られるので
、特に該構造体をプレス用金型として用いることによっ
て、この金型の製造か極めて簡単に行えるという効果が
ある。

特に従来の方法で必要とされた特殊鋼用の鋳型と鋳鉄用
の鋳型とを別々に作成する工程が省略可能となり、且つ
得られた鋳造品をボルトを用いて固定する工程が不要で
あるため、ボルト穴とか位置決め用のノック穴、タップ
穴等を機械加工手段作業を必要とせず、作成に要する工
数か減少してコストか低廉化されるという利点がある。

更に従来のように特殊鋼を鋳造する際に、押湯手段によ
って収縮巣の発生を防止する必要がないので、仕上工程
において上記押湯部分の切断作業とか荒取り加工が不要
となるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によって得られた鋳造製品の構造例を示
す断面図、第２図は本発明の製造方法を説明するための
概要図、第３図、第４図、第５図は上記鋳造製品の後加
工工程を示す概要図、第６図はダイシューの構造を示す
断面図、第７図は同従来の製造方法を示す概要図、第８
図は同後加工工程を示す概要図、第９図は切刃部の構造
を示す断面図、第１０図は同従来の製造方法を示す概要
図、第１１図は後加工工程を示す概要図、第１２図、第
１３図、第１４図は従来工程の後加工工程を示す概要図
である。 ２５・・・鋳造製品、２５ａ・・・第１の構造体（鋳鉄
）、２５ｂ・・・第２の構造体（特殊鋼）、２５ｃ・・
・溶着部、３０　・・・砂型、３１．３１ａ、３１ｂ−
ＦＭ材（発泡スチロール）、３３．３４・・・湯路、３
５・・・キャビティ、３６・・・温度センサ、第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第９図 第６図 第７図 第８図 第１２図 第１３図 第１４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳鉄によって構成された第１の構造体と、特殊鋼
   によって構成された第２の構造体とを、両者の境界部に
   溶着部を介して一体に鋳造されて成ることを特徴とする
   特殊鋼と鋳鉄の一体化構造。
2. （２）上記第１の構造体がプレス用金型のダイシューで
   あり、上記第２の構造体が該金型の切刃部である請求項
   １記載のを特殊鋼と鋳鉄の一体化構造。
3. （３）砂型の内方に形成されたキャビティ内に、前記第
   １及び第２の構造体の形状に一致する発泡スチロールを
   埋め込んで鋳型を製作し、この鋳型に形成された湯路を
   経由して、キャビティ内に埋め込まれた発泡スチロール
   の下端部から特殊鋼用の溶湯を注湯するとともに、所定
   の時間差をもって該発泡スチロールの上端部から鋳鉄用
   の溶湯を注湯し、両溶湯の境界部分に相当する部位に溶
   着部を形成しながら一体の製品を鋳造することを特徴と
   する特殊鋼と鋳鉄との一体化された鋳造品の製造方法。
4. （４）上記キャビティの内方に、特殊鋼用の溶湯の必要
   注湯量を検出する温度センサが配置されて成る請求項３
   記載の特殊鋼と鋳鉄との一体化された鋳造品の製造方法
   。
5. （５）上記発泡スチロールは、第１の構造体に相当する
   部分の比重よりも、第２の構造体に相当する部分の比重
   の方が小さい素材を用いたことを特徴とする請求項３記
   載の特殊鋼と鋳鉄との一体化された鋳造品の製造方法。