JPS61144216A - 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 - 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、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、
とくにボートホール形式金型、スパイダー形式金型、ブ
リッ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）として製作しでいるが、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
欠点があった。

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（２）とメス金型（２）を組合せて一体としたボ
ートホール形式金型（イ）、スパイダー形式金型（ロ）
、ブリフジ形式用金型（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−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
ッ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−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、
両全型の位置ずれを防止するピン穴部、（５）は、押出
プとス内のコンテナー、（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フカー、（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、耐摩耗性示劣るので、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−０しかし、この金型では押出しに当
って焼付は摩耗が激しいので、得られる押出形材に肌ア
レが発生するなど製品に灘点かあり、未だ実施段階に及
んでいなφ。

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って製作さ
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％ｔ　Ｓｉ
０．８０〜１．２０％、４０．５０％以下、　Ｐ　０．
０３０弾以下、　Ｓ　０．０１０％以下＊　ｃｆ４−５
０〜５−５０　％　ｔ　Ｍ。

１．００〜１．５０　％　、　Ｖ　０．６０〜１．２０
　％　テ残分が不純物である第一の合金銅を、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％Ｓ（：５０％ＱのＱ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のフェロチタンを重量比で
０．１１〜０．１４％を添加して溶解させ、と＼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、と＼に得られた成形品を、９
４０〜９６０℃で４時間４５分〜５時間１５分間焼鈍し
、ついで押湯を除失し、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分間ソーキンク
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
っても鍛造材を機械加工て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φ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＼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２限定理
由につき述べる。即ち、Ｃが０．３４％より少な≠と十
分な硬度および高温強度が得られず、０．４４％をこえ
るとヒートクラッ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ェライト組
織が残留し、（か＼る組織濃度の不均一性により）強度
の劣化を招く。

ＭＳ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４を添加しても十分な脱燐が行なわれな−。

Ｓも亦不純物であるが、多−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Ｃｇ
を添加しても十分な脱硫が行なわれな≠ＯＣＴ、　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。

Ｃ，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、焼戻しぜ一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。

■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１
６８０〜１７００℃で溶解し、その溶解の昇温時に５０
％ｓｔ：ｓｏ％らなるら合金を、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
も不純物元素であって、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、
前記ら合金を添加することによりＰ　＝　０．０２５％
、　ｓ　＝　０．ｏｏｓ％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・脱硫能のある前記へ合金と
して添加するのである。５０％ｓｉ：ｓｏ％Ｑ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−と脱燐・脱硫が行なわれず、
０．２０　％を越えるとＣｔｘ　ｔ　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Ｑ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、１７０
０℃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％Ｔ１の７エセチタンを、重量比で０．１１〜０．
１４％添加するとは、溶解中に、Ｔｉをフェロチタンと
して添加することによっ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７二
日チタンを添加する理由は、７エ四チタンの融点、＄　
１５００℃であるから１５５０℃以下では、合金中にフ
ェロチタンが完全に溶解し難＜、１５７０℃以上では鋳
物の熱容量が大きくなって凝固速度が遅くなる為である
。なお２７％Ｆｅ：７３％Ｔｉなるフェロチタンの添加
量を、重社比で０．１１〜０．１４％に限定する理由は
、７工ロチタン重量比が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６０ｂｉｆ／ａ１１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っても異る
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、炉冷によっ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。これによって基地の硬度を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、第一の合金鋼のＡ３変態点（
８３０〜８８０℃）より高一温度たる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、
鋳造時の抜は勾配や、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
く太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、鋳造時の抜は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％太き目の寸法
で鋳造するが、その太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＼、ピン穴加工とは、上記の合マーク
加工によって組合されたオス金増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、本発明方法におりて、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。したがって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
。したがっ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
っ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って、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
よって異なるが、金型として使用する際、必要とされる
ＨＲＣ硬度たる４当 ５〜４９を与える為には、５５０〜６００℃が馬とされ
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＼、研摩加
工しとは、オス金型とメス金型とを重ね部によって組み
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、実施例によって示す。

実施例１ まず第３図に端面図として示した、寸法（ｅＬ）　＝３
８．０　Ｅｌｌ　、　（ｂ）　＝　５５．０ａｎｒ　、
　（ｃ）　＝　４０．０ｓｘ　、肉厚（ｔ）　＝　１．
３ｘｘで総断面積２６８ｊＥＪｆ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）のボ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）　＝　２３ｏｔ
ｎｉでオス金型（８）の中心（１）として、中空部最大
外接径（ｙ）　＝　１４ｏｍとして、中空部の内寸法（
１）　＝　４Ｂｔｘの中空部（ｉ、りおよび中空部の内
寸法（ｍ）＝６０１ＥＩ＋７）中空部（ルＩｊ）を配置
し、（０とＣｋ’）は左右対称（１−）と（ｊ）は上下
対称とし、（Ａ＋’；ｊｓ”）の４個の中空部総面積７
５６１１１１とした。厚さは第４図のＩ−Ｉ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（旦）の全長（ａ）＝９５絹とし、中空部厚さくＰ）
＝６５ｆｉとした。

オス金型（８）とメス金型（９）とを組合せた場合、　
　　１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）　＝　ｌ　Ｑｍ　、厚さくり方向の重ね部（Ｓ
）＝１０ｆｆとし、ピン穴（８−２）を、中心（７）よ
りの寸法（Ｔ）　＝　９５１！Ｉ　Ｎ径（Ｕ）　＝　１
０φ麿テ深す（Ｖ）　＝２０顛のオス金型（旦）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って
、内部構造は第６図の■−■断面図たる第第６，７図示
の通り、鋳型枠（１０）は厚さくＩＺ）　＝’３ＪＥｌ
の軟渭製で、輻（ＩＷ）　＝　３４ｏｍ　、長さくＬＸ
）　＝　３４０Ｍａ高さくＩＹ）　＝　２８５Ｍであり
、第７図ｙ−■高さくＩＵ）は底面線ｍ−ｉから６０ｆ
ｌ、Ｖ−Ｖ高さく１ｖ）は同じく３０ｆｆである。

鋳造品の形状は、第９図中、鋳型枠の中心＜Ｖ）より外
径（ｌｅ）　＝　２３６３２３１１中空部最大外接円径
（１１）＝　１３５ｍとし、中空部の内寸法（ＬＡ）＝
ｓｓ馴の中空部（１ｉ、１りおよび中空部の内寸法（Ｉ
ｓ）＝６７１１の中空部（１ん、ＩＪ’）を配置し、（
１ｉ）と（１ｋ）は左右対称、（ＩＡ）とく１Ｊ゛）は
上下対称であって、符（１に、１ｔ。

υ’　、　１ｈ　）として示される４個の中空総画断面
積を６３００麿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（旦）の全長（Ｉｓ）＝１００絹。

中空部厚さくＩＦ）＝７０ｊｌＥＩとし、第７図のｙ−
ｙ面より上方へ向って、各中空部（ｌムｖ　１（ｔ’　
Ｉｊｅ　Ｉｎ）および外径（１ｅ）は３°の抜は勾配を
持たせ、押湯部（１１）　ｔ’第６　図ノ中心（１／）
ヨ？）径（ＩＱ）＝　１２０ｍ　、　高さくＩＲ）　＝
　１４０ｆｆの押湯部（１１）を設置し、押湯部（１１
）の外径に厚さくＩｓ）　＝　２０　ｊｌ！Ｉ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（１α）＝５０３ＥＩ
、長さくＬＡ）＝　５０ｍ　、高さくｌｃ）　＝　５７
　Ｍの冷し金（ｌＡ１＃　Ｉ’ｌｅび１　ｅ　１＆ｔ）
を、第９図の中空部（ＬＡ、　１ｔ　。

υ’　、　１ｈ　）と対応して設置し、また第８．９図
示の通り、ｌ−１１面より上方に、鋳型枠（１０）の中
心（１７”）に対応した位置に、幅（ｌｄ、）　＝　７
０　ｍ　、長さく１／）　＝　１ｏｏｎ　、高さく１γ
）＝２７１１１ｆｊｒの冷し金（び１）を設置した。−
ずれの冷七金（ＬＡ−１４ｓ　ＩＪｏｓ　１＆　＊　１
／ｌ）とも重量比がＣ＝　０．３６％　、５ｉ＝０．９
０％　、−＝０．４９％　、Ｐ　＝　０．０２０％　、
Ｓ　＝　０．００６％　、Ｃ，＝５．４８％　、Ｍｏ＝
１．１％、Ｖ＝０．７３％で、残分がＦｅである合金鋼
製である。鋳型枠内空間部（１３）には、自硬性６号硅
砂を充填した鋳型枠を２セット設計部作した。

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％
Ｓ（：５０％Ｃ合金を重量比で０．１２％添加し、溶解
温度を１６８０″Ｃとした。

こ＼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℃でフェロチタン（２７％Ｆｅ：７３％
Ｔｉ　）を重量比で０．１４％添加して溶解させ、こ＼
に得られた第二の合金の湯を前記第６〜１０１Ｚ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、炉冷によって常温まで冷却し、ついで第
８図に示される押湯部（１１）を高速カッターにて切断
除去し、第４，５図に示すオス金型（旦）となすために
外径＜ｅ＞加工をなし、中空部（ルｅｔ＋）°、＆）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（、）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′Ｃ
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（＆−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＼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　Ｇ　４４０４　（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
試験を行なった。

他の１型は、前記と同様のＪＩＳＧ　４４０４５ＫＤ６
１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鍛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欠配する通りであった。

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ね得られた金型とは、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）であって、同Ａ図は実施例
１の金型、同Ｂ図は実施例１と同−設計の鍛造金型の写
真である。ＡとＢと対比して両全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２４６ａｎの押出ランニン
グを行ったところ、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
った。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ｉｔ、ＪＩＳＨ４１００（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社を比較確認する
為に、第３図の押出形材の総面積２６８鱈の上限値１１
５％（３０８１ＥＩ　）に到るまで得られた押出製品重
量を比較したとζろ鋳造金型は３０．７ｔｏｎで鍛造金
型は２８．Ｏｆ鴎であった。

実施例２ 第１１図に端面図として図示した、寸法（”ｌ）　＝８
５、Ｏｊｍ　、　（ｂｌ）　＝　３２．０＋ｍ　、肉厚
（（：１）　＝　ｌ　、　４０　。

ビス穴（ｄｌ）が１個で、凹部（ｄ２）を１個持つ総断
面積３６０ｍＣｌの押出形材を得るための金型の製造に
つ君述べる。

これがため、第１図（イ）のボ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（ｅｌ
）　＝　２３０　ａｙｓて、該金型（沖）の中心をＣ１
）として中空部最大外接円径（ｆｌ）　＝　１４０ｓ＋
ａｒ　、中空部の内寸法（Ａ！１）＝　４０　ｍで、中
空部（ル１ｙ　ｉｘ）を２個配置した。中空部（ル１　
ｔ　’ｔ）は上下対称、これら２個の中空部（Ａｌｔ　
’１）総面積は９９７３１′Ｉ＋である。その厚さは、
第１２図Ｍ−Ｍ断面図の第１３図が示すように、オス首
部（１５−１）を含む全長厚さくＳｌ）　＝１００ｆｆ
とし、中空部厚さくＰｔ）＝７０ｍとした。

オス金型（卦）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（Ｑ工）
となるように、オス金型（す）の外径（Ｃ１）方向の重
ね部（Ｒ１）＝１０ａ！、厚さく路１）方向の重ね部（
Ｓｘ）＝１ｏｍとなし、ピン穴（１５−２）を中心σ１
）よりの寸法が（Ｔｔ）　＝　９　ｓ　ｍで、径（Ｕｌ
）　＝　ｌ　Ｑ　ｙ　。

深さくＶｔ）＝２０ａｏｇのオス金型（秒）を設計した
。

上記第１２．１３図に示した設計のオス金型（す）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って、その内部構造は第１
４図の■−■断面図たる第１６図、第１５図のに−ＩＸ
断面図た。る第１７図に示される。Ｋ−に面の奔さは鋳
型底面■−■面からの高さくＺＵ）＝６０ＤＩである。

鋳型枠（１９）は、第１４〜１７図示の通り、幅（２Ｗ
）　＝　ｓ４ｏｚｇ　、長さく２Ｘ）＝　３４００　、
高さく２Ｙ）＝２８５Ｍで、厚さく２Ｚ）＝３ｊ１１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
（２／）より外径（２ｅ）＝２３６ｆｉ、中空部最大外
接円を（２ｆ）＝１３６ｍとし、中空部の内寸法（２１
）　＝　４４ｆｆとして中空部（２ル、２ｉ）を２個配
置し、（２ル）と（２１）は上下対称、（２ｋ）と（２
１）の２個の中空線断面　　　１部（１５−１）を含も
オス金型（す）の全長（２ｒｈ）　＝　１００鱈、中空
部厚さく２Ｐ）＝７０１１１１とし、第１６図の■−に
面より上方へ向って、各中空部（２Ａ　ｔ　２０および
外径（２Ｃ）を３＠の抜は勾配を持たせ、押湯部（２０
）を第１４図の中心（２７”）より径（２Ｑ）＝８８φ
ｎ、高さく２Ｒ）＝１４０φｎの押湯部（２０）を左右
対称に２個設置し、押湯部（２０）の外周上を厚さく２
Ｓ）＝２０ｆｆ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（２
ａ）＝４０１１１．長さく２Ｊ）＝２０１１１ｆ、第１
６図に示される高さく２ｃ）　＝　１ｏｏｍの冷し金（
Ｚ”　ｔ　２”　）が第１７図の中空部（２ル、２ｉ）
の内壁（２２、２３）に対応させて設置されている。ま
た鋳造品外周上（２４）に厚さく２ｄ、）＝　１１０３
ｆ１　、長さく２β）＝４Ｑｊｌ１１．第１６図に示さ
れる高さく２ｒ）　＝　７０ｗｎ　（７）冷し金（２Ａ
’　ｌ　２（’）が第１７図の中空部（２ル、２ｉ）に
対応させて設置されている。

ｖｓ　−ｆ　しく７）　冷Ｌ　金（２Ａ’　、　２ｉ’
　、　２４’　、　２ｉ’　）　トモ、ソノ材質は重量
比がＣ＝　０．３５％、　Ｓｉ＝　０．９２％２Ｍ。

＝０．４９％、　Ｐ　＝　０−０１９％　ｔ　Ｓ　＝　
０−００６％　＊　”ｒ　＝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セット設
計部作した。

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中キモしたのであるが、その溶
解昇温時に５０％ｓｉ：ｓｏ％ＣのＣ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℃てフェロチタン（２７％Ｆｅ：７３
％Ｔ＜　）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、４
５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）を高速カッ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（ｅ
ｘ）に加工し、中空部（Ａ、０を加工し、オス首部（１
５−１）を荒加工し、次にメス金型（１６）とオス金型
（秤）の外径（ｅｌ）方向の重ね部（Ｒ１）および厚さ
くＳｌ）方向の重ね部（Ｓｌ）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１０
８５℃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５
８０℃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
（的）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（
穏）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
　Ｇ　４４０４５ＫＤ６１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、各物性試験を行なった。

残る１型は、前記と同様のＪＩＳ　Ｇ４４０４５ＫＤ６
１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図に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った
。

表−５は、実施例２より得られたオス金型（す）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ｐ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１８　ｔｏｎ押出したら
、第１１図中口部（ｄ２）に該宵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１ｆ３ｔｍ押出ても、第１１図のｉ！！？
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
四部に該当するオス金型部には全く異常はなかった。

なお、表−３９表−６中の機械的性質は、ＪＩｓＧ　０
５６７鉄鋼材料および耐熱合金の高温σ［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ｌＯＨ標
点距離が５０ｓｎｇのものを使用して行なりな。

同じく硬度は月ＳＺ　２２４５０ツクウェル硬さ試験方
法に準じ、Ｃスナールにて行なった。

同じくシャルピー衝撃値はＪＩＳ　Ｚ　２２４２金属材
料衝撃試験方法中のシャルピー衝撃試験に準じ、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、鋳造によって鍛造
品に劣らない物性値、寿命を有する金型を、容易に製造
することがてきるようになったのである。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）重量比が、Ｃ０．３４〜０．４４％、Ｓｉ０．８０
   〜１．２０％、Ｍａ０．５０％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のフェ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４
   ５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