(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなるブッシュと、を有してなる鋳造用金型であって、
前記有底穴を形成する表面と、前記ブッシュの外周面とが、亜鉛鋳造に用いられて熱が加えられることによりバインダが蒸発して流動性を失ってしまう、４２５℃以上の融点を有する熱伝導材料からなる流動性を有する充填材を介して密着した状態で取り付けられていることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項２】
先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなるブッシュと、を有してなる鋳造用金型であって、
前記有底穴を形成する表面と、前記ブッシュの外周面とが、マグネシウム鋳造に用いられて熱が加えられることによりバインダが蒸発して流動性を失ってしまう、６５５℃以上の融点を有する熱伝導材料からなる流動性を有する充填材を介して密着した状態で取り付けられていることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項３】
先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなるブッシュと、を有してなる鋳造用金型であって、
前記有底穴を形成する表面と、前記ブッシュの外周面とが、アルミニウム鋳造に用いられて熱が加えられることによりバインダが蒸発して流動性を失ってしまう、６６５℃以上の融点を有する熱伝導材料からなる流動性を有する充填材を介して密着した状態で取り付けられていることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項４】
前記ブッシュと前記有底穴とが、これらの端面における周縁部で点付け溶接により接合されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鋳造用金型。
【請求項５】
前記有底穴とは異なる他の穴を有しており、
前記ブッシュと前記有底穴とが、前記他の穴から遠い側で点付け溶接されるとともに前記他の穴に近い側では点付け溶接されないことを特徴とする請求項４に記載の鋳造用金型。
【請求項６】
先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなるブッシュと、を有してなる鋳造用金型の製造方法であって、
亜鉛鋳造に用いられて熱が加えられることによりバインダが蒸発して流動性を失ってしまう、４２５℃以上の融点を有する熱伝導材料からなる流動性を有する充填材を、前記有底穴を形成する表面と前記ブッシュの外周面との間に充填するようにしたことを特徴とする鋳造用金型の製造方法。
【請求項７】
前記充填する工程により前記充填材が充填された前記鋳造用金型を前記亜鉛鋳造に用いて熱を加えることにより、前記バインダを蒸発させて前記充填材の流動性を失わせることを特徴とする請求項６に記載の鋳造用金型の製造方法。
【請求項８】
先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなるブッシュと、を有してなる鋳造用金型の製造方法であって、
マグネシウム鋳造に用いられて熱が加えられることによりバインダが蒸発して流動性を失ってしまう、６５５℃以上の融点を有する熱伝導材料からなる流動性を有する充填材を、前記有底穴を形成する表面と前記ブッシュの外周面との間に充填するようにしたことを特徴とする鋳造用金型の製造方法。
【請求項９】
前記充填する工程により前記充填材が充填された前記鋳造用金型を前記マグネシウム鋳造に用いて熱を加えることにより、前記バインダを蒸発させて前記充填材の流動性を失わせることを特徴とする請求項８に記載の鋳造用金型の製造方法。
【請求項１０】
先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなるブッシュと、を有してなる鋳造用金型の製造方法であって、
アルミニウム鋳造に用いられて熱が加えられることによりバインダが蒸発して流動性を失ってしまう、６６５℃以上の融点を有する熱伝導材料からなる流動性を有する充填材を、前記有底穴を形成する表面と前記ブッシュの外周面との間に充填するようにしたことを特徴とする鋳造用金型の製造方法。
【請求項１１】
前記充填する工程により前記充填材が充填された前記鋳造用金型を前記アルミニウム鋳造に用いて熱を加えることにより、前記バインダを蒸発させて前記充填材の流動性を失わせることを特徴とする請求項１０に記載の鋳造用金型の製造方法。
【請求項１２】
前記ブッシュと前記有底穴とを、これらの端面における周縁部で点付け溶接により接合する工程を備えることを特徴とする請求項６から請求項１１のいずれか１項に記載の鋳造用金型の製造方法。
【請求項１３】
前記鋳造用金型は、前記有底穴とは異なる他の穴を有しており、
前記接合する工程は、前記ブッシュと前記有底穴とを、前記他の穴から遠い側で点付け溶接するとともに前記他の穴に近い側では点付け溶接しないことを特徴とする請求項１２に記載の鋳造用金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造に使用される鋳造用金型およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋳造用金型としては、ダイカスト鋳造用金型があり、従来のダイカスト鋳造用金型は、キャビティ内に注入された溶融金属を凝固させるため、その内部に冷却水を通水させるための冷却穴（有底穴）が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６５００６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたダイカスト鋳造用金型を用いて亜鉛ダイカストやアルミダイカストを行った場合、亜鉛の融点が約４１９℃、アルミニウムの融点が約６６０℃であることから、ダイカスト鋳造用金型全体が高温（亜鉛ダイカストの場合は４１９℃以上、アルミダイカストの場合は６６０℃以上）になり、はんだからなる低融点合金が溶けてしまい、冷却穴とケーシングとの間から流れ出て、冷却効果が低下してしまうおそれがある。
【０００５】
また、上記特許文献１に開示されたダイカスト鋳造用金型の製造工程には、金型の冷却穴周辺を低融点金属の融点以上に加熱する工程と、加熱溶融した低融点金属を加熱した金型の冷却穴に注入する工程と、ケーシング（以下、「ブッシュ」という。）が冷却穴に挿入された状態で冷却する工程と、が含まれている。そのため、上記特許文献１に開示されたダイカスト鋳造用金型では、製造工程が煩雑化してしまうといった問題点もある。
【０００６】
さらに、上記特許文献１に開示されたダイカスト鋳造用金型では、ブッシュを冷却穴に挿入した際に、ブッシュによって低融点金属が冷却されてしまい、ブッシュと冷却穴との間に形成される隙間全体に低融点金属が行き渡らず、ブッシュと冷却穴との間に、低融点金属が存在しない空洞部分ができて、冷却効果が低下してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、製造工程の簡略化を図ることができるとともに、融点が４１９℃以上の金属を鋳造する際に使用しても冷却効果を維持することができる鋳造用金型およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の第１の態様に係る鋳造用金型は、先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなるブッシュと、を有してなる鋳造用金型であって、前記有底穴を形成する表面と、前記ブッシュの外周面とが、亜鉛鋳造に用いられて熱が加えられることによりバインダが蒸発して流動性を失ってしまう、４２５℃以上の融点を有する熱伝導材料からなる流動性を有する充填材を介して密着した状態で取り付けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る鋳造用金型は、先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなるブッシュと、を有してなる鋳造用金型であって、前記有底穴を形成する表面と、前記ブッシュの外周面とが、マグネシウム鋳造に用いられて熱が加えられることによりバインダが蒸発して流動性を失ってしまう、６５５℃以上の融点を有する熱伝導材料からなる流動性を有する充填材を介して密着した状態で取り付けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第３の態様に係る鋳造用金型は、先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなるブッシュと、を有してなる鋳造用金型であって、前記有底穴を形成する表面と、前記ブッシュの外周面とが、アルミニウム鋳造に用いられて熱が加えられることによりバインダが蒸発して流動性を失ってしまう、６６５℃以上の融点を有する熱伝導材料からなる流動性を有する充填材を介して密着した状態で取り付けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１の態様に係る鋳造用金型の製造方法は、先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなるブッシュと、を有してなる鋳造用金型の製造方法であって、亜鉛鋳造に用いられて熱が加えられることによりバインダが蒸発して流動性を失ってしまう、４２５℃以上の融点を有する熱伝導材料からなる流動性を有する充填材を、前記有底穴を形成する表面と前記ブッシュの外周面との間に充填するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２の態様に係る鋳造用金型の製造方法は、先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなるブッシュと、を有してなる鋳造用金型の製造方法であって、マグネシウム鋳造に用いられて熱が加えられることによりバインダが蒸発して流動性を失ってしまう、６５５℃以上の融点を有する熱伝導材料からなる流動性を有する充填材を、前記有底穴を形成する表面と前記ブッシュの外周面との間に充填するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第３の態様に係る鋳造用金型の製造方法は、先端部にて底部を有する有底穴と、この有底穴の内部に収容されて、その内部に、先端部にて底部を有する冷却水用通路を形成する、金属からなるブッシュと、を有してなる鋳造用金型の製造方法であって、アルミニウム鋳造に用いられて熱が加えられることによりバインダが蒸発して流動性を失ってしまう、６６５℃以上の融点を有する熱伝導材料からなる流動性を有する充填材を、前記有底穴を形成する表面と前記ブッシュの外周面との間に充填するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る鋳造用金型または鋳造用金型の製造方法によれば、製造工程の簡略化を図ることができるとともに、融点が４１９℃以上の金属を鋳造する際に使用しても冷却効果を維持することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るダイカスト鋳造用金型の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るダイカスト鋳造用金型の正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るダイカスト鋳造用金型の要部を拡大して示すとともに、製造工程を説明するための一部断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るダイカスト鋳造用金型の要部を拡大して示すとともに、製造工程を説明するための一部断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るダイカスト鋳造用金型の要部を拡大して示すとともに、製造工程を説明するための一部断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るダイカスト鋳造用金型の要部を拡大して示すとともに、製造工程を説明するための一部断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るダイカスト鋳造用金型の要部を拡大して示すとともに、製造工程を説明するための断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るダイカスト鋳造用金型の要部を拡大して示す一部断面図である。
【図９】図８を右側から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係るダイカスト鋳造用金型およびその製造方法について、図１から図７を参照しながら説明する。
本実施形態では、ダイカスト鋳造用金型としてシリンダーブロック（ウォータージャケット）を作製するものを一具体例として挙げて説明するが、本発明に係るダイカスト鋳造用金型は、シリンダーブロックを作製するものに限定されるものではなく、クランクケース、ミッションケース、トランスファーケース等を作製するものであってもよい。
【００１９】
図１、図２および図７に示すように、本実施形態に係るダイカスト鋳造用金型１は、複数本の有底穴２を備えており、各有底穴２内には、ブッシュ（内筒）３が収容されている。
図３および図７に示すように、有底穴２は、閉塞する一端部にて底部２ａを有し、開口する他端部にて段部（拡径部）２ｂを有するとともに、底部２ａと段部２ｂとの間に穴部２ｃを有する有底の穴である。
なお、穴部２ｃは、底部２ａの側から段部２ｂの側にかけて同一の内径を有するように形成されており、底部２ａと穴部２ｃ、穴部２ｃと段部２ｂは、それぞれ連続するように形成されている。
【００２０】
図７に示すように、ブッシュ３は、閉塞する一端部にて底部３ａを有し、開口する他端部にてツバ部（段部：拡径部）３ｂを有するとともに、底部３ａとツバ部３ｂとの間に穴部３ｃを有する有底、かつ、金属製（例えば、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７等のステンレス製）のパイプであり、その肉厚は、１．０ｍｍ以下、好ましくは、０．７ｍｍ以下とされている。また、穴部２ｃと穴部３ｃとのクリアランス、すなわち、穴部２ｃの内径と、穴部３ｃの外径との差は、１．０ｍｍ以下、好ましくは、０．５ｍｍ以下とされている。そして、底部３ａおよび穴部３ｃにより胴体部４が形成され、この胴体部４内に冷却水用通路４ａが形成されることになる。また、ブッシュ３の外周面（少なくとも胴体部４の外周面）５は、有底穴２の内周面（少なくとも底部２ａおよび穴部２ｃの内周面）６に、高熱伝導材料からなる充填材７（図５および図６参照）を介して密着した状態で取り付けられている。
【００２１】
ここで、高熱伝導材料からなる充填材７としては、銅を９０％〜１００％、炭化水素系ポリマーを１０％〜０％を含んだペースト状の銅ろう、酸化亜鉛を３７％〜４５％、酸化アルミニウムを７％〜１５％、銅を２１％〜２５％含んだサーマルジョイント（耐熱性に優れたグリース状コンパウンド）、ペースト状の銀ろう、耐熱性を有するグリース、高熱伝導性を有するグリース、ペースト状のグラファイト等を挙げることができる。
なお、充填材７は、ブッシュ３の外周面５と、有底穴２の内周面６との間に充填する（塗布する）際には流動性を有し、亜鉛ダイカストやアルミダイカスト等に用いられて熱が加えられることによりバインダ分が蒸発して流動性を失って（固まって）しまうといった性質を有するものである。
また、亜鉛ダイカストやアルミダイカスト等に用いられて熱が加えられることによりバインダ分が蒸発して流動性を失う性質の充填材の他にも、自硬性を有する、例えば、セラミック、エポキシ、アルミナ、マグネシア、グラファイト、ジルコン、ジルコニア等の接着剤や、金属セメント等も充填材として用いることができる。
【００２２】
一方、ツバ部３ｂには、後述する接続管（図示せず）の先端部が取り付けられて、各冷却水用通路内には、接続管の半径方向内側に配置された冷却水供給パイプが挿入されるようになっている。そして、冷却水供給パイプの先端から冷却水用通路の底部３ａに向かって冷却水が噴出するようになっている。冷却水供給パイプの基端部には、冷却水供給配管（図示せず）が接続されており、冷却水供給配管の上流側には、冷却装置本体（図示せず）が設けられている。冷却水供給パイプの先端から噴出した冷却水は、冷却水用通路の底部３ａに衝突した後に流れの向きを反転させ、冷却水用通路内を冷却水用通路の他端部の側に向かって流れる。このように冷却水が流れる際に、ダイカスト鋳造用金型１の壁部を介して伝達された熱を受け取ることによって、ダイカスト鋳造用金型１を内部から冷却する。冷却水用通路の他端部へと向かって流れた冷却水は、冷却水供給パイプの基端部に接続された接続管内へと流れ込み、冷却水戻り配管（図示せず）を介して冷却装置本体へと導かれる。
【００２３】
つぎに、上記ダイカスト鋳造用金型１の製造方法について、図３から図６を参照しながら説明する。
まず、図３に示す有底穴２の内周面（特に、底部２ａおよび穴部２ｃの内周面）６を、パーツクリーナー等で掃除し、有底穴２の内周面（特に、図３中に符号１０で示す穴部２ｃの入口近傍に位置する内周面）にサビやバリがある場合は、それらを取り除いてきれいにする。
【００２４】
つぎに、図４に示すように、ブッシュ３の外周面５に何も付けていない状態で、有底穴２内にブッシュ３を挿入し、ブッシュ３と有底穴２との間に形成される径方向のクリアランス、および軸方向（深さ方向）への入り具合が適正な範囲内にあるか否かを確認し、適正な範囲内にある場合には、つぎのステップへ進む。
つづいて、図５に示すように、有底穴２の底部２ａに、高熱伝導性を有するペースト状の充填材７を適量注入し、有底穴２内にブッシュ３をゆっくりと挿入して、有底穴２の底部２ａに注入された充填材７をブッシュ３の底部３ａ（図７参照）の外周面５ａに付着させる。
なお、ここでは、有底穴２の底部２ａに充填材７を適量注入するようにしたが、ブッシュ３の外周面５ａに充填材７を適量塗布し、有底穴２内にブッシュ３をゆっくりと挿入して、ブッシュ３の外周面５ａに塗布された充填材７を有底穴２の底部２ａの内周面に付着させるようにしてもよい。
【００２５】
つぎに、図６に示すように、有底穴２の穴部２ｃに充填材７を適量注入し、ブッシュ３をゆっくりと回転させながら有底穴２に対して何度か抜き差しして、少なくとも胴体部４の外周面（ブッシュ３の底部３ａ（図７参照）の外周面５ａ、およびブッシュ３の穴部３ｃ（図７参照）の外周面５ｂ）全体に充填材７が満遍なく行き渡るようにする。
なお、ここでは、有底穴２の穴部２ｃに充填材７を適量注入するようにしたが、ブッシュ３の外周面５ｂに充填材７を適量塗布し、ブッシュ３をゆっくりと回転させながら有底穴２に対して何度か抜き差しして、少なくとも胴体部４の外周面（ブッシュ３の外周面５ａ、およびブッシュ３の外周面５ｂ）全体に充填材７が満遍なく行き渡るようにしてもよい。
【００２６】
また、ブッシュ３が有底穴２から自然に抜け出してしまうようなおそれがあるときには、図８および図９に示すように、ブッシュ３のツバ部３ｂと有底穴２の段部２ｂとを、これらの端面における周縁部で点付け溶接にて接合しておくとさらに好適であり、図８および図９中の符号１１は溶接部を示している。
さらに、図８および図９に示すように、有底穴２の近くに別の穴１２がある場合には、別の穴１２から遠い側で点付け溶接し、別の穴１２に近い側で点付け溶接しないようにするとさらに好適である。
【００２７】
本実施形態に係るダイカスト鋳造用金型１またはダイカスト鋳造用金型１の製造方法によれば、有底穴２を形成する内周面（表面）と、ブッシュ３の外周面との間に、充填する際には流動性を有し、ダイカストに用いられて熱が加えられることによりバインダ分が蒸発して流動性を失ってしまう、例えば、４２５℃以上の融点を有する高熱伝導材料からなる充填材７を、有底穴２の内周面（少なくとも底部２ａおよび穴部２ｃの内周面）６と、およびブッシュ３の外周面（少なくとも胴体部４の外周面（ブッシュ３の底部３ａ（図７参照）の外周面５ａ、およびブッシュ３の穴部３ｃ（図７参照）の外周面５ｂ）５との全体に満遍なく行き渡るように充填（塗布）した後に、亜鉛ダイカストに用いて充填材７のバインダ分を蒸発させるだけで、少なくとも亜鉛ダイカストに用いても充填材７が溶けて外に漏れ出さないダイカスト鋳造用金型１が製造されることになる。
これにより、製造工程の簡略化を図ることができるとともに、少なくとも亜鉛ダイカストに使用しても冷却効果を維持することができる。
ここで、本実施形態に係るダイカスト鋳造用金型１をマグネシウムダイカストに使用する場合には、６５５℃以上の融点を有する高熱伝導材料からなる充填材７を使用し、アルミニウムダイカストに使用する場合には、６６５℃以上の融点を有する高熱伝導材料からなる充填材７を使用すればよい。
【００２８】
また、本実施形態に係るダイカスト鋳造用金型１またはダイカスト鋳造用金型１の製造方法によれば、有底穴２を形成する内周面（表面）が、例えば、錆難いステンレスからなるブッシュ３で覆われ、冷却水用通路４ａに流入した冷却水が、有底穴２を形成するダイカスト鋳造用金型１の表面に接触しないようになっている。
これにより、有底穴２を形成するダイカスト鋳造用金型１の表面が酸化し、その表面に錆が発生してしまうことを防止することができ、ダイカスト鋳造用金型１の肉厚方向に亀裂や割れが発生して、冷却水用通路４ａを通過する冷却水が外に漏れ出すことを防止することができる。
【００２９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
例えば、上述した実施形態では、亜鉛、マグネシウム、アルミニウムの鋳造を具体例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の材料を鋳造するものにも適用することができる。この場合、充填材７としては、鋳造する材料の融点＋約５℃以上の融点を有するものが選択されることになる。
【００３０】
また、上述した実施形態では、穴部２ｃ，３ｃの基端から先端にかけて一定の径を有するものを一具体例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基端から先端までの間に一度縮径して、一つの段付きを有するものや、基端から先端までの間に二度以上縮径して、二つ以上の段付きを有するものであってもよい。
【００３１】
さらに、上述した実施形態では、亜鉛ダイカスト、マグネシウムダイカスト、アルミニウムダイカストを具体例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の鋳造（例えば、重力鋳造法、低圧鋳造）において用いられる鋳造用金型にも適用することができる。
【００３２】
さらにまた、上述した実施形態では、ブッシュ３として、ステンレスから作られたものを一具体例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ブッシュ３は、その他の金属（銅、真鍮、ダイス鋼（ＳＫＤ６１）等）から作られたものであってもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１    ダイカスト鋳造用金型
２    有底穴
２ａ  底部
２ｃ  穴部
３    ブッシュ
３ａ  底部
３ｃ  穴部
４    胴体部
４ａ  冷却水用通路
５    外周面
６    内周面（表面）
７    充填材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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