JPH0839193A

JPH0839193A - 鋳造用金型とその製法

Info

Publication number: JPH0839193A
Application number: JP19363894A
Authority: JP
Inventors: Fumio Iwatsuki; 文雄岩月
Original assignee: NIPPON PUROTO KK
Current assignee: NIPPON PUROTO KK
Priority date: 1994-07-25
Filing date: 1994-07-25
Publication date: 1996-02-13

Abstract

(57)【要約】【目的】表面の緻密な鋳造品を得ることを目的としたも
ので、特に、溶湯の熱が金型内に伝熱する速度を可及的
に遅らせるようにしたものである。【構成】金型は細長い多数の棒材からなる金型部材を束
ね、その金型部材の端部によって型面を形成したもので
ある。また、製造方法は、細長い多数の棒材からなる金
型部材を束ね、各金型部材の軸方向に変位させて金型素
材の端部に型面の一部を形成し、その表面を機械加工に
よって削除して型面としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は金属の鋳造に使用され
る金型と、その製造方法に関するもので、特に、鋳造品
の表面を急速に冷却するための冷却性能のすぐれたもの
を得んとするものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冷却した金型の中に溶湯を注入
したとき、鋳造品の表面に硬化層、あるいはピンホール
や鋳巣の少ない緻密な層、いわゆる「チル層」、あるい
は「チルド層」と呼ばれる層が形成される。これは溶湯
が金型の表面に接触した瞬間に急冷されて、高温時の組
織がそのまゝ残存し、あるいは溶湯中のガスが膨張する
前に固化して内部にガスを閉じ込めてしまうために生じ
るとされており、鋳造品によっては積極的にチル層を得
ることが考慮されている。

【０００３】鋳造品の表面にチル層を積極的に作るため
には、溶湯がキャビティの内面に触れるとき、そこが冷
えていることが要件とされる。鋳造品が小さいときに
は、キャビティの内部は一瞬のうちに溶湯によって満た
されるので、溶湯時に金型が冷えておれば、鋳造品の全
面に亘って容易にチル層を形成することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大型、
あるいは長尺の鋳造品、例えば、自動車用バンパを成形
するための金型素材を鋳造するときには、溶湯がキャビ
ティ内を満たすのに比較的長時間を要するので、その間
に溶湯の熱が金型全体に伝わり、キャビティをなす面の
温度が上昇してしまう。その結果、チル層が形成されな
かったり、その均一性が損なわれることがあった。そこ
で、安定にチル層を得る技術として金型を水冷化するこ
とも行われているが、設備が複雑になり、設置の費用が
高くなる不具合があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記した課題
を解消するため、以下のように構成されている。金型と
して、細長い多数の棒材からなる金型部材を束ね、その
金型部材の端部によって型面を形成してある。また、製
法として、細長い多数の棒材からなる金型部材を束ね、
各金型部材の軸方向に変位させ、各金型部材をその位置
に固定して、金型部材の端部に型面の一部を形成したも
の。一層具体的には細長い多数の棒材からなる金型部材
を束ね、各金型部材の軸方向に変位させて金型素材の端
部に型面の一部を形成し、必要に応じてその表面を機械
加工によって削除して型面としてある。

【０００６】また、細長い多数の棒材からなる金型部材
と、その金型部材を保持する保持フレームを母型の外方
に配し、保持フレームの内部に金型部材を挿入して前記
母型に当接させ、各金型部材を軸方向に変位させて保持
フレームに固定し、その後に母型を抜脱して金型部材の
端部に型面の一部を形成させる。

【０００７】あるいは、一定の長さを持つ細長い多数の
棒材からなる金型部材と、その金型部材を保持する保持
フレームを母型の外方に配し、保持フレームの内部に金
型部材を挿入して前記母型に当接させ、各金型部材を軸
方向に変位させて保持フレームに固定し、母型の他側に
型面の一部を形成させる。さらには、細長い金属棒から
なる金型部材を束ね、各金型部材の軸方向に変位させて
金型素材の型面を形成し、その表面を機械加工によって
削除して型面としてある。そして、一層具体的には金型
部材をなす棒材は金属棒である。

【０００８】

【作用】このようにして作られた金型に金属の溶湯を注
入すると、溶湯はキャビティ、すなわち、金型部材の端
面に接した部分は直ちに冷却して固化する。こゝで、隣
接する金型部材の間には若干の空隙や酸化皮膜が介在す
るため、金型部材に伝えられた熱は隣接する金型部材へ
は伝熱しにくい。そのため金型部材に伝えられた熱の多
くは長手方向に沿って放熱し、隣接する金型部材への伝
熱速度が遅くなる。

【０００９】製法においては、金型部材たる細長い多数
の棒の端部を母型に当てゝ支持すれば、それぞれの位置
が軸方向に移動して所定の位置をとる。その結果、各金
型部材の端面によって母型と略同形の凹凸が形成され
る。よって、母型を抜取れば、そこには、母型に近似し
た凹面が形成される。また、金型部材の長さを予め一定
として前記したように、母型に当てゝ軸方向へ移動させ
れば、金型部材へ当接する側の端面はもちろんのこと、
他端にも母型と略相似した逆型の型面が形成される。そ
して、金型部材の先端によって形成される曲面は、必要
に応じて機械加工や手加工を加えれば一層正確な型面と
なる。

【００１０】

【実施例】以下、図示の実施例によって、この発明を説
明する。図１中、１０はこの発明に係る鋳造用金型であ
り、前記したように自動車用バンパを成形するための金
型素材を鋳造するのに用いられる。鋳造用金型１０は鋼
板あるいは角形鋼管によって四角形の筒形に作られた保
持フレーム１１と、その内部に保持された細長い多数の
棒材からなる金型部材１２、および、任意的に設けられ
るバックアップ部材１３などからなっている。

【００１１】金型部材１２は細長い多数の棒材からな
り、金型１０では、それらを束ねて使用される。金型部
材１２は鋳造素材の融点より高い融点を持つ材料、例え
ば、鋼材やアルミニウム合金の押し出し材が使用され
る。そして、それらの先端部は半球形に形成してあり、
必要に応じて断熱材や離型材が塗布される。この実施例
において、金型部材１２は１０ｍｍ角の棒鋼であり、長
さは約７００ｍｍである。

【００１２】金型部材１２の断面形状はそれらを所定の
位置に配列させたとき、隣接する金型部材１２の間にで
きる隙間が最小になるような形状が選択され、且つ、そ
れらの側面は隣接する金型部材１２相互の間に大きな隙
間を生じることがないよう、研磨仕上げされたり、押出
し加工のように、平坦度のすぐれた加工法によって製作
される。

【００１３】金型部材１２の断面形状は加工の容易さ
と、型内外の通気性を考慮して決定される。すなわち、
加工容易のためには四角形、六角形、あるいは八角形の
ように、各面が互いに平行な一対で構成されるのが好ま
しい。また、各金型部材１２の角部が対面する部分には
軸方向の通気孔ができるが、金型１０をガスの発生し易
い材料に鋳造に用いるときは、通気孔の面積が大きくな
りがちな角の多い形状が好ましい。

【００１４】図２、図３は金型部材１２が四角形、ある
いは六角形など、単一の形状の部材を集合して構成され
た例を示し、図４は四角形と八角形のように、異なる断
面形状を持つ数種の金型部材１２を組み合わせて空間を
排除した構成を示している。なお、金型部材１２の断面
の大きさは金型の大きさや、得られるべき製品の面の粗
さによって決定される。

【００１５】再び図１に戻って、１６は金型１０のキャ
ビティである。この発明において、キャビティ１６は金
型部材１２の端面によって形成されている。すなわち、
図３で示すように、多数ある金型部材１２の端面は製品
の形状に応じて突出したり窪んだりしており、それら端
部の包絡線が大略製品の外形形状をなす面となってい
る。この図において、金型部材１２の端面は球面をなし
ているが、キャビティ１６の型面Ｆを平滑に仕上げよう
とするときは、これに機械加工あるいは手作業を加え
て、各金型部材１２の端面を滑らかに連続する面とする
ことはもちろんのことである。

【００１６】１４は隣接する金型部材１２を押しつけあ
って、相互の位置を固定するための固定手段たるボルト
である。固定手段はこの構成に限らず、図中、二点鎖線
で示すように、ボルト１４の先端部に板状の押圧部材１
５を取付け、その押圧部材１５をボルト１４によって進
退、あるいは押圧することが出来るように構成すること
もある。このようにすることによって、金型部材１２に
局部的に強圧が作用するのを緩和することができる。ま
た、この実施例にあっては、金型部材１２押圧部材１５
によって２方向からのみ押し付けるに止まり、これと直
交する方向は規制されていないので、隣接する金型部材
１２の間に薄い平板状の空隙が残されるが、この空隙は
前記したキャビティ内のガスを外部へ放出するためのガ
ス抜きとして作用する。

【００１７】バックアップ部材１３は保持フレーム１１
によって各金型部材１２の位置が固定された後、その固
定を確実なものとするため使用される。すなわち、各金
型部材１２の一端は常にバックアップ部材１３に当接し
ており、金型部材１２の他端に鋳造あるいは成形時など
に圧力が加えられたとき、その軸方向の位置が移動しな
いようにするものであり、石膏であったり、適当なバイ
ンダーで固めた砂であったりする。

【００１８】次に、この発明に係る金型１０の製造方法
を説明する。金型１０の製造には先ず、図６で示すよう
に、金型１０によって作られる所望の製品に近似した形
状の母型２０を製作する。母型２０は木型でも樹脂型で
もよく、あるいは試作された製品そのものを使用する場
合もある。

【００１９】次に、その母型２０を定盤Ｂの上に設置
し、図７で示すように、母型２０を囲むようにして、断
面が四角形の筒形の保持フレーム１１を置く。そして、
保持フレーム１１の上面開口から金型部材１２を少しづ
つ入れ、詰めて行くと、金型部材１２の下側の端部が母
型２０に当接したものは、その分だげ上方にずれてい
き、図８で示すように、金型部材１２の上側の端部によ
って、母型２０と相似形の突出部２１が形成され、見方
を変えれば、そこには逆形のキャビティ２２が形成され
る。

【００２０】金型部材１２の位置が定まったところで、
ボルト１４を締めて、金型部材１２の位置を仮固定す
る。そして、前記逆形のキャビティ２２の部分には図９
で示すように、バックアップ部材１３の原料を流動性の
ある状態で充填し、時間をおいて固化させる。バックア
ップ部材１３が固まったところで、金型１０を天地逆転
させて母型２０を抜きとれば、その後に製品のためのキ
ャビティ１６が形成される。図１１はそのキャビティ１
６によって鋳造された製品２３を示す。製品２３は図１
２で示すように、表面には金型部材１２によって形成さ
れた無数の凹凸があるのものゝ、各部における機械加工
の取り代が極度に大きくなることもなく、少ない加工で
所望の製品形状が得られる。

【００２１】このとき、製品のためのキャビティ１６、
あるいは製品２３の外面は図１、図５、図１１などで示
すように、表面が多数の凹凸によって構成されている。
これら凹凸は必要に応じてこれに数値制御式の工作機械
により、あるいはやすりなどの手工具で平滑な型面Ｆを
作ることもあるが、取り代が大きくないので、効率よく
仕上げることができる。

【００２２】このようにして得られた金型１０を用い
て、鋳造、成形あるいはプレス加工などを行うとき、製
品のためのキャビティ１６内に金属や樹脂が溶けた状態
でキャビティに流入し、冷却固化するとき、そこで金属
や樹脂から放出されるガスは金型部材１２の隙間を通し
て外部へガス抜きされるので、製品にガス抜き不良を原
因とする鋳造欠陥、あるいは成形欠陥を作ることがな
い。

【００２３】なお、この発明において、キャビティは母
型２０を抜き取った後の空間を用いるばかりでなく、母
型２０に製品と逆の形をしたものを用いれば、金型部材
１２の母型２０と接しない側の側面、すなわち、前記実
施例ではバックアップ部材１３を充填した部分をキャビ
ティとして用いることもできるのは勿論である。このよ
うな場合、前記母型２０をそのまゝバックアップ部材の
代用として利用することも可能である。

【００２４】

【発明の効果】この発明による金型のキャビティは金型
部材の端部によって形成されているから、隣接する金型
部材間での伝熱性が低いことから、初期に注入された溶
湯の熱が金型内に伝播する速度が遅く、従って、注湯し
ている間の温度上昇が低いため安定したチル層のある鋳
造品が得られる。また、型面には隣接する金型部材の間
に生じるわずかの隙間が前面に亘って網羅され、それが
ガス抜き通路として作用するので、ガス抜き性能がよ
く、ガス抜き不良に起因する製品の欠陥を最少に止める
ことができる。

【００２５】また、この発明による金型の製造方法は、
母型の外面に金型部材である細長い多数の棒材を当接さ
せ、その端面にキャビティを形成するものであるから、
金型部材の端部を母型に当接させるだけで、所要のキャ
ビティのおよその形ができる。よって、型面の仕上げ加
工における取り代が少なくなって機械加工の工程を簡略
にでき、金型を廉価に製造できるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す金型の断面図てあ
る。

【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ断面図である。

【図３】その変形例を示す図２相当の断面図である。

【図４】他の変形例を示す図２相当の断面図である。

【図５】金型の型面を拡大して示す外観図である。

【図６】金型の使用方法を示す工程図であり、その母型
２０のみの状態を示している。

【図７】図６の状態に保持フレーム１１を加えた状態を
示す工程図である。

【図８】図７の状態に金型部材１２を入れた状態を示す
工程図である。

【図９】図８の状態にある金型部材１２の他端部に、バ
ックアップ部材１３を充填した状態を示す工程図であ
る。

【図１０】図８の状態にある金型部材１２から母型２０
を抜き取った状態を示す工程図である。

【図１１】鋳造された製品の外観図である。

【図１２】そのの要部を拡大して示す部分正面図であ
る。

【符号の説明】

１０・・・・金型１１・・・・保持フレーム１２・・・・金型部材１３・・・・バックアップ部材１４・・・・ボルト１５・・・・押圧部材１６・・・・製品のためのキャビティ２０・・・・母型２１・・・・突出部２２・・・・逆形のキャビティ１３・・・・製品Ｂ・・・・定盤Ｆ・・・・型面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２１Ｄ 37/20 ＡＢ２２Ｄ 15/00 17/22 Ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】細長い多数の棒材からなる金型部材を束
ね、その金型部材の端部によって型面を形成してなる鋳
造用金型。
【請求項２】細長い多数の棒材からなる金型部材を束
ね、各金型部材の軸方向に変位させ、各金型部材をその
位置に固定して、金型部材の端部に型面の一部を形成し
てなる鋳造用金型の製造方法。
【請求項３】細長い多数の棒材からなる金型部材を束
ね、各金型部材の軸方向に変位させて金型部材の端部に
型面の一部を形成し、その表面を機械加工によって削除
して型面とした鋳造用金型の製造方法。
【請求項４】細長い多数の棒材からなる金型部材と、そ
の金型部材を保持する保持フレームを母型の外方に配
し、保持フレームの内部に金型部材を挿入して前記母型
に当接させ、各金型部材を軸方向に変位させて保持フレ
ームに固定し、その後に母型を抜脱して金型部材の端部
に型面の一部を形成させる鋳造用金型の製造方法。
【請求項５】一定の長さを持つ細長い多数の棒材からな
る金型部材と、その金型部材を保持する保持フレームを
母型の外方に配し、保持フレームの内部に金型部材を挿
入して前記母型に当接させ、各金型部材を軸方向に変位
させて保持フレームに固定し、母型の他側に形成される
型面の一部を形成させる鋳造用金型の製造方法。
【請求項６】請求項１から請求項４のいずれかにおい
て、前記金型部材をなす棒材は金属棒である鋳造用金型
の製造方法。