JPH09271923A

JPH09271923A - 熱間加工用金型およびその内部冷却孔メッキ方法

Info

Publication number: JPH09271923A
Application number: JP8783296A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nagasawa; 政幸長澤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】熱間加工用金型の内部冷却孔を起点とする割
れの発生を防止する熱間加工用金型およびその内部冷却
孔メッキ方法を提供する。【解決手段】内部冷却孔に耐食性を有する無電解メッ
キを施した熱間加工用金型およびその内部冷却孔メッキ
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内部冷却孔を有す
る熱間加工用金型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱間加工用金型には、アルミニウム合
金、亜鉛合金などの鋳造に用いられるダイカスト用金
型、すなわちキャビティ内に溶融状態の被成形材を圧入
して、所定の形状に成形するものの他に、鉄鋼や非鉄金
属の被成形素材を加熱後、金型に型彫りされた形状に温
間または熱間で鍛造して成形するものがある。このよう
な熱間加工用金型は、高温の被成形材に接する加熱状態
と、被成形材を金型から取り出した後に水、潤滑剤等の
冷媒で急冷するという冷却状態に交互にさらされること
になる。この熱サイクルによって金型には圧縮−引張の
応力が繰り返し発生することになり、主に金型の作業面
にヒートクラックが発生し、金型寿命の主要因となって
いる。

【０００３】また最近では、このヒートクラックの問題
や外部冷却（離型剤噴霧）時に発生するミストによる作
業環境悪化の対策として、金型作業面の冷却能力を金型
作業面の裏側、すなわち金型内部に冷却孔を設けて冷媒
を通すことにより、金型表面部の昇温を緩和させようと
する技術が進みつつある。このように金型表面部の昇温
を緩和するために内部冷却を強化することは、加熱−冷
却の熱サイクルの振幅を小さくするためヒートクラック
を軽減することができるが、一方で内部冷却孔を金型作
業面に近づける方向にあるため金型作業面と内部冷却孔
との間の温度差が大きくなり、内部冷却孔に発生する引
張応力が大きくなって内部冷却孔を起点とする割れが発
生し、そこから大割れするという問題が生じている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した金型内部冷却
孔からの大割れは、従来の熱間加工用金型、つまり内部
冷却孔を設けていない金型を用いて、金型作業面に発生
していたヒートクラックによる寿命よりも早くなってし
まい、寿命向上につながらない場合もある。本発明は、
金型内部冷却孔からの大割れを防止し、金型寿命を向上
することができる熱間加工用金型を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】内部冷却孔を有する熱間
加工用金型の場合、金型作業面との内部冷却孔との間の
温度差により、内部冷却孔の内壁に引張応力が発生して
おり、内部冷却強化のため冷却孔を金型表面に近づける
ことは更に引張応力を大きくする方向にある。また内部
冷却孔からの大割れが発生した金型を多数調査した結
果、内部冷却孔の内壁から発生する割れの起点は、冷媒
による腐食であることがわかった。このように、熱間加
工用金型の内部冷却孔から発生する大割れに対しては、
冷媒による腐食を防止することが重要である。熱間加工
用金型の内部冷却孔は、型裏面から型彫り面へ向かう方
向だけでなく、金型の水平行方向にも設けられているこ
とが多い。本発明は、複雑な工数を必要とせず、かつ安
価な方法で熱間加工用金型の内部冷却孔の腐食を防止す
るためには、耐食性のある無電解メッキを施すことが有
効であることを見出した。

【０００６】すなわち本発明の第１発明は、内部冷却孔
を有する熱間加工用金型であって、前記内部冷却孔に耐
食性無電解メッキを施したことを特徴とする熱間加工用
金型である。また第２発明は、上記第１発明の金型を複
雑な工数を必要とせず、かつ安価な製造方法であり、内
部冷却孔を有する熱間加工用金型の内部冷却孔メッキ方
法であって、前記内部冷却孔に無電解メッキ液を注入
し、所定の温度に加熱することにより内部冷却孔にメッ
キを施すことを特徴とする内部冷却孔メッキ方法であ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明によれば、通常、熱間加工
用金型は焼なましを行なった状態で、作業面に型彫り粗
加工を施すとともに、内部冷却孔も加工される。続いて
所定の焼入れ焼戻しを行なった後に、一般には金型作業
面の仕上げ加工と必要に応じて窒化処理などの表面処理
が施される。一方、内部冷却孔については、焼入れ焼戻
し後に、脱スケールなどが行なわれて冷却孔の内壁はき
れいな状態で使用に供される。ところが、熱間加工用金
型として使用される際には、この内部冷却孔に冷媒、例
えば水道水による発錆あるいは含有塩素による腐食など
が引張応力の応力集中を受けて割れの起点となるのであ
る。本発明は、この内部冷却孔の内壁部に耐食性無電解
メッキを施すことによって、内部冷却孔を起点とする割
れが防止されるのである。

【０００８】また、上記のメッキを施す方法は、内部冷
却孔に無電解メッキ液を注入し、所定の温度に加熱する
という内部冷却孔メッキ方法を用いることで、冷媒によ
る腐食を防止したい内部冷却孔だけに無電解メッキを施
すことができる。また、複雑な形状の冷却孔に均一なメ
ッキを施すには、電気メッキ浴槽に浸漬する方法では困
難であり、かつ内部冷却孔だけをメッキすることも難し
い。さらにこの内部冷却孔メッキ方法であれば特に応力
腐食割れの危険性の高い内部冷却孔を選んでメッキを施
すことも可能である。本発明の熱間加工用金型は内部冷
却孔の応力腐食割れによる大割れを防止することができ
寿命を向上することができる。

【０００９】

【実施例】

（実施例１）実際の金型の内部冷却孔を想定して熱間工
具鋼SKD61のブロック１に直径ａ＝１０ｍｍ、縦穴深さ
ｂ＝５０ｍｍ、横穴深さｃ＝４０ｍｍの孔２を加工し、
その中に無電解メッキ（Ni-Pメッキ）液３を注入した。
図１にはブロック１の断面図を示す。この状態でブロッ
ク１を排気装置を有する恒温槽により８０℃で３０分間
加熱した。ブロック１はメッキ処理後、孔２内を水洗し
て図１のＡおよびＢの位置のメッキ膜の観察を行った。
表１に観察結果を示す。位置ＡおよびＢともにメッキ膜
生成状態は良好で膜厚も１５μｍ前後となっており、縦
穴と横穴を組み合わせたような形状でも均一にメッキさ
れていることが分かる。

【００１０】

【表１】

【００１１】（実施例２）図２にダイカスト用金型の一
部分を示す。この金型は内部冷却孔の応力腐食割れによ
り大割れを起こした金型の一例である。この金型４（金
型キャビティ面凸部から金型裏面の距離ｄ＝１５０ｍ
ｍ）の内部冷却孔５（直径ｅ＝１０ｍｍ）に本発明の内
部冷却メッキ方法により無電解メッキ（Ni-Pメッキ）を
施した。工程としては、まず焼入れ、焼戻し後、仕上げ
加工を行った金型４の内部冷却孔５を酸洗等の前処理を
施す。この前処理はメッキの無孔性、密着性等を上げる
ために行う。次に内部冷却孔５に無電解メッキ液を注入
して金型４を排気装置を有する恒温槽により８０℃に加
熱、１時間保持した。その後、金型４を恒温層より取り
出し、内部冷却孔５からメッキ液を除去し、水洗した。
最後に金型４を２００℃に保持した炉に１時間入れて乾
燥した。これはメッキ処理時に発生する水素による水素
脆化を防止する目的も兼ねている。以上の内部冷却孔メ
ッキ処理を行った金型の使用結果を、メッキ無しで大割
れを起こしたものと合わせて表２に示す。

【００１２】

【表２】

【００１３】

【発明の効果】本発明の内部冷却孔を有する熱間加工用
金型およびその内部冷却孔メッキ方法により、熱間加工
用金型の内部冷却孔の内壁を起点とする割れ発錆と、そ
れに続く大割れを防止することができ金型の寿命を向上
することができる。また、複雑に設けられた内部冷却孔
であっても安価に、メッキをすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１におけるブロック断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例２におけるダイカスト金型の一
部の断面図である。

【符号の説明】

１：ブロック、２：孔、３：無電解メッキ液、４：金
型、５：内部冷却孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部冷却孔を有する熱間加工用金型であ
って、前記内部冷却孔に耐食性無電解メッキを施したこ
とを特徴とする熱間加工用金型。
【請求項２】内部冷却孔を有する熱間加工用金型の内
部冷却孔メッキ方法であって、前記内部冷却孔に無電解
メッキ液を注入し、所定の温度に加熱することにより内
部冷却孔にメッキを施すことを特徴とする内部冷却孔メ
ッキ方法。