JPS6362840A - 合成樹脂成形用金型 - 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ＣＶ鋳鉄を用いた合成樹脂成形用金型に関する
ものである。

（従来の技術） 従来のこの種金型は、炭素鋼等の型用鋼を用いて削り出
しにより金型を製作したり、或いは汀通鋳鉄材を用いて
鋳造し、成形面を機械加工して金型を得るのが一般であ
る。

（発明が解決しようとする問題点） 以上の従来技術において、前者、即ち型用鋼の削り出し
の場合には、先ず機械加工で素材から削り出すため機械
加工の工数が多く、手間がかかり、且つ製作日数も多く
なるので型製作のコストが極めて高くなること、次に削
り出しのため材料の無駄も多い。

後者、即ち普通鋳鉄による鋳造は造成面の機械加工だけ
のため前記した不都合は解消できる反面法の如き問題が
ある。

即ち、金型が大きく肉厚が厚いためフェライトの増加や
黒鉛の粗大化、金型造成面に発生するピンホールやしわ
模様により造成面の鏡面性が得られれ難い。そして金型
が大きく肉厚が厚いため冷却速度が遅くなり、又組織が
粗大化するので強度が低下し、これにより金型造成面の
鋭角部が破損するので堅寿命が低下する。

又以上の他、金型肉厚を充分に厚くしても、得られた金
型の合成樹脂成形面の用地組織がフェライト、又はフェ
ライト、パーライトの混合組織であると、成形面の鏡面
仕上げを行った後、フェライト組織とパーライト組織と
の硬度差によって成形部表面が回文となり、鏡面にむら
が発生し、この結果合成樹脂成形品の表面に成形部表面
の回文が転写され、成形品表面に模様が形成されてしま
い、良好な鏡面性が得られ難いという問題もある。

本発明は以上の問題点を解決すべくなされたもので、そ
の目的とする処は、成形部をＣＶ鋳鉄を用いて鋳造し、
ピンホール等の鋳造欠陥がなく、微細組織で基地組織の
パーライト化を図り、組織からくる硬度差による成形面
の鏡面性のむらを無くして高い鏡面性を得、合成樹脂成
形用として機能上澄れた金型を安価に得るにある。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題点を解決するための手段は、肉厚が２０ｍｍ
　〜２００＋ａｍの範囲で、金型材のＦＣＶ鋳鉄に合金
元素としてＣｕＯ，３％〜２．０％、Ｓ　ｎ　０．０３
〜０．１５％、Ｃｒ０．５％以下の成分を単独又は数種
添加し、組織がＣ■黒鉛形状であって、黒鉛粒径を８０
％以上が０．２■以下とし、基地組織をパーライト化し
たことである。

（上記手段による作用） 上記手段によれば、′ｍ固速度が速く、冷却性に優れ、
ピンホール等がなく表面が極めて微細で機械加工により
優れた鏡面性が得られ、成形品表面にしわ等のないもの
が成形できる。

（実施例） 次に本発明の一実施例を添付図面を参照しつつ詳述する
。

第１図は金型の平面図、第２図は同縦断側面図である。

金型（１）をＣＶ鋳鉄、即ちＦＣＶ　（コンバクテッド
バーミキュラー）材を用いて鋳造する。

金型（１）の各部肉厚は２０■閣〜２００ｍｍとする肉
厚が２０ｍｍ以下であると成形部全体の剛性が低下し。

又表面の機械加工用の削り代が確保できなくなることに
よる。又２００■以上であると注７μ後凝固速度が遅く
なり、組織が微細化せず、機械加工による表面（成形面
）の鏡面加工を行っても良好な鏡面光沢が得られれ難く
、一方ピンホールやガス欠陥の発生が多くなる。そして
組織が粗くなる結果強度が低下する。

肉厚が２０ｍｍ〜２００■に設定した結果金型（成形部
）の内部組織及び成形面の組織は凝固速度が速くなるの
で含有する黒鉛粒径が微細となり、ピンホールやガス欠
陥の発生を抑えることができる。

そして組織が微細化する結果金型強度が向上し、成形面
のエツジ部の破損等を防止することができ、型寿命は向
上する。

一方１組織中に含まれる黒鉛は粒径が０．２ｍｍ以下で
かかる０、２ｍｍ以下のものを８０％以上含むものとす
る。第３図、第４図はこれのグラフで、第３図は０．２
■以下の黒鉛分布率を縦軸とし、横軸を鏡面としたもの
で８０％以下では鏡面性が悪化し、第４図は縦軸を黒鉛
粒径とし、横軸を鏡面性としたもので０．２■以上にな
ると鏡面性は悪化する。

従って黒鉛は粒径が０．２ｍｍ以下のもので、これを８
０％以上含むものが好ましく、鏡面性に優れたもの、即
ち組織が微細なものが得られる。

ところで以上のＦＣＶ材に次の合金元素を添加する。

即ち、ＣｕＯ，３％〜２．０％、Ｓｎ　　Ｏ，０３％〜
０．１５％、Ｃｒを０．５％以下を添加し、かかる元素
は単独で、又は数種混合して添加しても良い。

ＦＣＶ材に以上の合金元素を添加するのは、これにより
基地組織をパーライト化することができ、得られた金型
の成形面を鏡面仕上げした場合、フェライト組織とパー
ライト組織との硬度差による回文が発生せず、鏡面にむ
らができないので、得られた合成樹脂成形品表面に模様
が生成されず、良好な鏡面性が得られる。又Ｃｒの添加
であるが、これによれば炭化物が生成されるので安定し
た均−硬さが得られ、金型の強度、耐摩耗性が向上する
。

ところで上記元素を上記割合した理由は以下の如くであ
る。

Ｃｕ　（０，３％〜２．０％）　　、　　Ｓ　ｎ　　（
０，０３〜０．１５％）の添加及び成分範囲設定理由に
ついては、Ｃｕ、Ｓｎはパーライト化を促進し、安定化
させる効果があるので添加している。成分範囲について
は、パーライト化率と添加量の図に示す様に、ＣｕＯ１
３％とＳｎ０．０３％の下限値の場合、両者を下限値で
添加するとパーライト化率が８０％程度となるのでこの
下限値に設定した。又、Ｃｕ２．０％。

ＳｎＯ，１５％の上限値については、各々単独で添加し
てもパーライト化率が８０％以上であり、それ以上添加
しても効果がないためである。

第１１図はＣｕ、Ｓｎの添加量とパーライト化率との関
係を示すグラフで、図中横軸を添加量（％）、縦軸をパ
ーライト化率（％）としたもので、グラフ（Ａ）がＣｕ
添加を、（Ｂ）がＳｎ添加を示す。

又Ｃｒの添加量を０．５％としたので、Ｃｒの添加は炭
化物を生成し、硬度を高くし、強度、耐摩耗性を向上す
るという効果はあるも、０．５％以上になると加工性が
悪化するので０．５％以下とした。

以上の他Ｆｅ（４０〜４５％）Ｔｉ合金をＴｉ重量％で
０．０５〜０．１％を添加することが好ましい、これは
前記した黒鉛の球状化を抑制し、ＣＶ化の安定を図るこ
とができる。ＴＩが０．０５％以下であると球状化の阻
害効果がなく、又０．１％以上であると片状黒鉛となり
やすいのでこの成分範囲に設定した。

ところでＴｉの球状化を抑制する理由は、黒鉛を球状化
する場合、Ｍｇなどの球状化剤を入れて、このＭｇが溶
湯中で気化して気泡、空孔を作り、ここに黒鉛が晶出、
析出するので球状黒鉛鋳鉄が得られるのであるが、黒鉛
の球状化に必要なＭｇには影響を与えないが、オーステ
ナイト粒界に偏析し、不規則形状黒鉛を晶出して阻害す
る。

ところで金型をＦＣＶ材で上記により鋳造したがその化
学成分は下記の如くである。

第５図乃至第１０図はＦＣＶ鋳造で得た鋳造品の顕微鏡
写真で、鋳造品のピースを断面写真とし、夫々１００倍
したもので、第５図はＳｎを添加したピースの断面写真
、第６図はこれを３％ナイタール液でエツジング処理し
たものを、該写真の鋳造品の成分はＣ３，３％、Ｓｉ２
．３％、ＭＯ１８％、Ｐ　０．０５％、Ｓ　０．０２％
、Ｓｎ０．８％残Ｆｅとし１機械的性質は硬度ＨＲＢ９
６〜９７、引張強さ４５ｋｇ／ｍｍ２であった。第７図
はＣｕを添加した同様のもので、第８図はこれの３％ナ
イタール液エツジング処理のものを、該鋳造品の成分は
Ｃ３，０５％、　Ｓ　ｔ　　２．０％、Ｍｎ０．７％、
Ｐ　０．０５％、ｓ　ｏ、ｏｉａ％、Ｃｕ１．５％、残
Ｆｅとし１機械的性質は硬度ＨＲＢ９７〜９Ｂ、引張強
さ５３ｋｇ／ｍｍ２であった・ これに対し第９図の従来のＣＶ鋳鉄の同様のものを、そ
の成分はＣ３，３％、Ｓｉ２．３％、Ｍｎ０．８％、Ｐ
　０．０５％、Ｓ　Ｏ，０２％、残Ｆｅで、硬度ＨＲＢ
８８〜８３、引張強さ３８ｋｇ／ｍｍ２で、第１０図は
これの３％ナイタール液エツジング処理のものを示す。

かかる写真で明らかなように、従来は第９図、第１０図
の如く片状黒鉛鋳鉄の組織であるのに対し、逃５図乃至
第８図の如く本発明のものは一見して黒鉛粒子が微細で
あることが分かる。

次に従来のＣＶ鋳鉄と上記したＳｎ、Ｃｕ添加による本
発明のものの機械的性質を整理して下記に示す。

以上の如き機械的な性質に優れ、成形面の各部の破損や
摩耗は防１Ｆでき、寿命、耐久性は向上する。

金型（１）は以上により鋳造し、造成面（２）を機械加
工して鏡面仕上げし、金型本体（２）内には冷却パイプ
（４）を埋葬し、一方、中央部には射出用ノズル（５）
を埋葬する。

以上で得られた金型の成形面と本体周面、底等に機械加
工を施し、成形用金型を得た。

得られた金型の成形面にはピンホール、しわ模様は殆ど
なく、これで成形を行った二輪車のサイドカバーは表面
の光沢が極めて良好であった。

（発明の効果） 以上で明らかな如く本発明によれば、鋳造によって成形
面が極めて良好な鏡面が得られる金型が得られ、特に肉
厚、黒鉛粒径を既述の如くすることにより微細な組織で
成形面加工後にしわやピンホール、ガス欠陥等のない優
れた鏡面からなる成形面を備えて成形型が得られる。特
に既述の如く合金元素を添加することにより基地組織の
パーライト化が図れ、鏡面仕上げ後の成形面にはフェラ
イト組織とパーライト組織との硬度差による回文が発生
せず、鏡面にむらができないので金型の成形面の鏡面性
は極めて優れたものとなる。

以上の他、既述の如く強度耐摩耗性にも優れ、又寿命、
耐久性に優れた金型が得られ、以上を鋳造という製作容
易で安価な手段により達成でき、小量多機種の傾向にあ
る合成樹脂成形品を得る上で多大な利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、ｆｆ１１図は金
型の平面図、第２図は同縦断面図、ｆＪＳ３図。 第４図は黒鉛粒子の分布及び黒鉛粒径と成形面の鏡面と
の関係を説明するグラフ、第５図乃至第８図は本発明の
金型に用いたＣＶ鋳鉄の金属組織を示す￥ｉＡ微鏡耳鏡
写真９図及び第１Ｏ図は従来のＣＶ鋳鉄の金属組織を示
す顕微鏡写真、ｆ５１１図はＣｕ、Ｓｎの添加量とパー
ライト化率との関係を説明するグラフである。 尚、図面中（１）は金型である。 第１図 第３図 ４克面　本玉 ＊Ｃ、ｒχ工ｅ壬ｐ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 肉厚が２０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲で、金型材のＦＣＶ
   鋳鉄に合金元素としてＣｕ０．３％〜２．０％、Ｓｎ０
   ．０３〜０．１５％、Ｃｒ０．５％以下の成分を単独又
   は数種添加し、組織がＣＶ黒鉛形状であって、黒鉛粒径
   を８０％以上が０．２ｍｍ以下とし、基地組織をパーラ
   イト化したことを特徴とする合成樹脂成形用金型。