(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金型と第２金型を備え、前記第１金型の内部に取外し可能な第１入子と、前記第２金型の内部に取外し可能な第２入子を備え、前記第１金型と前記第２金型が当接した状態で鋳造が行われるダイカスト金型において、
前記第１入子は、前記第２入子との当接する当接面の外周に向けて突出した突出部を有すること、
前記突出部が、前記第１入子が熱膨張をすることで前記第１金型に拘束された際に生じる応力を受けること、
を特徴とするダイカスト金型。
【請求項２】
請求項１に記載するダイカスト金型において、
前記第２入子は、前記第１入子との当接する当接面の外周に向けて突出した第２入子突出部を有すること、
前記第２入子突出部が、前記第２入子が熱膨張をすることで前記第２金型に拘束された際に生じる応力を受けること、
を特徴とするダイカスト金型。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するダイカスト金型において、
前記突出部は、前記第１入子に対してボルトで固定されていること、
前記突出部は、前記ボルトを取り外すことで前記第１入子に対して取外し可能となること、
を特徴とするダイカスト金型。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載するいずれか一つのダイカスト金型を用いて鋳造すること
を特徴とする鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１金型と第２金型を備え、第１金型の内部に取外し可能な第１入子とを備え、第２金型の内部に取外し可能な第２入子を備え、第１金型と第２金型が当接した状態で鋳造が行われるダイカスト金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカスト金型の代表的な金型構造の概念図を図１２に示す。
図１２に示す、ダイカスト金型１００は、可動型１０１と固定型１０２を有する。
可動型１０１は、可動主型１０３の一部に可動入子１０４が嵌めこまれた形で形成されている。可動側入子１０４は、製品形状を型彫りされたキャビティ部１０５を有する。可動入子１０４は、可動主型１０３に形成された可動入子挿入孔１１２に嵌めこまれる。可動側入子１０４は、使用によりキャビティ部１０５が摩耗し数万回程度使用すると交換する交換部品である。
固定型１０２は、固定主型１０７と固定側入子１０８を有し、可動型１０１と向かい合うように設置される。
鋳造に際しては、可動型１０１と固定型１０２が当接するようにとじ合わせる。続いて、可動側入子１０４に溶解したアルミニウムを流し込み、アルミニウムを冷却させることで製品を製造する。
【０００３】
しかし、従来のダイカスト金型１００には以下の問題があった。
すなわち、可動側入子１０４は、溶けたアルミニウムが流れ込むことにより全体が加熱されて膨張する。可動側入子１０４が加熱され熱膨張した概略図を図１５に示す。図１５に示すように、可動側入子１０４は、熱膨張により元の形状から側面部１１０、及び底面部１０６の方向に大きく拡径する。
可動側入子１０４は、可動主型１０３の可動入子挿入孔１１２に挿入されている。そのため、熱膨張した可動側入子１０４は可動主型１０３によって拘束され、図１３に示すように可動側入子１０４は可動主型１０３から内周方向に向かう矢印Ｓの応力を受ける。そのため、可動側入子１０４に内周方向に向かう応力が負荷される。
一方、可動側入子１０４には図示しない冷却孔、及び、鋳抜き穴が形成されている。したがって、可動側入子１０４に応力が負荷されることにより、図示しない冷却孔から割れが発生し、冷却水が製品部に漏れ型故障の原因となる。また、鋳抜き孔の変形も起こり、型故障の原因となる。
また、応力はキャビティ部１０５にも影響を与えるため、数万回程度使用を予定している可動側入子１０４を予定よりも少ない回数で交換しなければならなくなる。そのため、製造機械にコストが掛かり、最終製品のコストが高くなるため問題となる。
【０００４】
上記問題を解決するものとして特許文献１に記載するダイカスト金型がある。ダイカスト金型は、常温における主型と入子の型の間に、入子の熱膨張分の隙間を設けることを特徴とする。
熱膨張分の隙間を設けることにより、入子の熱膨張により負荷される応力を軽減することができる。
なお、その他の関連技術として、特許文献２及び３が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２２３５９８号公報
【特許文献２】特開２００４−３１４１２９号公報
【特許文献３】特開平７−１１６８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術には、以下の問題があった。
すなわち、特許文献１のダイカスト金型において、主型と入子の間に熱膨張分の隙間を設けること自体が困難であるという問題がある。
また、特許文献１のダイカスト金型では、負荷される応力を軽減することはできるが、キャビティ面の変形を吸収すること自体は回避できない。すなわち、隙間分以上に入子が熱膨張するため負荷される応力を軽減はできるが、回避することまではできない。そのため、キャビティ面の変形を防止することが難しく、予定している数万回程度の使用をできずに予定よりも少ない数千回の使用回数で交換しなければならなくなる。その結果、製造機械にコストが掛かり、最終製品のコストが高くなるため問題となる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的はキャビティ部に応力が掛かることを低減したダイカスト金型、及び鋳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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様におけるダイカスト金型、及び鋳造方法は、以下の構成を有する。
（１）第１金型と第２金型を備え、前記第１金型の内部に取外し可能な第１入子と、前記第２金型の内部に取外し可能な第２入子を備え、前記第１金型と前記第２金型が当接した状態で鋳造が行われるダイカスト金型において、前記第１入子は、前記第２入子との当接する当接面の外周に向けて突出した突出部を有すること、前記突出部が、前記第１入子が熱膨張をすることで前記第１金型に拘束された際に生じる応力を受けること、を特徴とするものである。
（２）（１）に記載するダイカスト金型において、前記第２入子は、前記第１入子との当接する当接面の外周に向けて突出した第２入子突出部を有すること、前記第２入子突出部が、前記第２入子が熱膨張をすることで前記第２金型に拘束された際に生じる応力を受けること、を特徴とするものである。
（３）（１）又は（２）に記載するダイカスト金型において、突出部は、第１入子に対してボルトで固定されていること、突出部は、ボルトを取り外すことで第１入子に対して取外し可能となること、を特徴とするものである。
（４）（１）乃至（３）に記載するいずれか一つのダイカスト金型を用いて鋳造することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記ダイカスト金型、及び鋳造方法の作用及び効果について説明する。
（１）第１入子は、第２入子との当接する当接面の外周に向けて突出した突出部を有すること、突出部が、第１入子が熱膨張をすることで第１金型に拘束された際に生じる応力を受けることにより、第１入子のキャビティ面への応力の影響を軽減することができる。
すなわち、弱い部位に応力が掛かると、弱い部位は塑性変形をし、応力を受ける。そのため、応力を受ける第１入子のうち弱い部位に集中する。第１入子のうち外周に向けて突
出した突出部は、第１入子から独立した部分であるため、弱い部位となる。したがって、弱い部位である突出部に応力が集中する。突出部に応力が集中することにより、それ以外の第１入子のキャビティ面への影響を軽減することができる。
その結果、キャビティ面の変形を防止することができ、予定している数万回程度の使用をすることができる。また、製造機械のコストを低減することができ、最終製品のコストを低減することができる。
また、突出部が第１入子と第１金型との間に金属が入り込むのを防止するため、金属が冷却孔等に漏れることを防止することができ、維持管理にコストを低減することができる。
（２）第２入子は、第１入子との当接する当接面の外周に向けて突出した第２入子突出部を有すること、第２入子突出部が、第２入子が熱膨張をすることで第２金型に拘束された際に生じる応力を受けることにより、第１入子のキャビティ面への応力の影響を軽減することができる。
すなわち、弱い部位に応力が掛かると、弱い部位は塑性変形をし、応力を受ける。そのため、応力を受ける第２入子のうち弱い部位に集中する。第２入子のうち外周に向けて突出した第２入子突出部は、第２入子から独立した部分であるため、弱い部位となる。したがって、弱い部位である第２入子突出部に応力が集中する。第２入子突出部に応力が集中することにより、それ以外の第２入子のキャビティ面への影響を軽減することができる。
その結果、キャビティ面の変形を防止することができ、予定している数万回程度の使用をすることができる。また、製造機械のコストを低減することができ、最終製品のコストを低減することができる。
また、第２入子突出部が第２入子と第２金型との間に金属が入り込むのを防止するため、金属が冷却孔等に漏れることを防止することができ、維持管理にコストを低減することができる。
（３）突出部は、第１入子に対してボルトで固定されていること、突出部は、ボルトを取り外すことで第１入子に対して取外し可能であることにより、突出部が第１入子と交換可能となる。突出部には大きな応力が掛かるため塑性変形する場合があるが、突出部を交換可能とすることにより、変形した突出部のみを交換し、変形をしていない第１入子のキャビティ面をそのまま使用することができる。そのため、第１入子の寿命を長くすることができる。したがって、製造コストを低減することができる。
また、第１入子の製造に掛かるコストを低減することができる。すなわち、突出部を形成するために切削加工を行うよりも、突出部のボルトを取り外すことにより突出部を後付けできる構成とする方がコストを抑えて製造することができるためである。
（４）上記するダイカスト金型を用いて鋳造する鋳造方法を用いることにより、製造コストを低減した鋳造品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るダイカスト金型構造の一部拡大概念図である。
【図２】本発明に係る図１に応力が負荷された状態を示した一部拡大概念図である。
【図３】本発明に係る可動側入子の外観斜視図である。
【図４】本発明に係るダイカスト金型の外観斜視図である。
【図５】本発明に係る可動型の外観斜視図である。
【図６】本発明に係る固定型の外観斜視図である。
【図７】本発明に係るダイカスト金型構造の構成を示した概念図である。
【図８】本発明に係る可動側入子に対する応力発生状態を示したシミュレーション図である。
【図９】本発明に係る図８の可動側入子のＡＡ断面図である。
【図１０】従来技術に係る入子に対する応力発生状態を示したシミュレーション図である。
【図１１】従来技術に係る図１０の入子のＢＢ断面図である。
【図１２】従来技術に係るダイカスト金型構造の一部拡大概念図である。
【図１３】従来技術に係る図１２に応力が負荷された状態を示した一部拡大概念図である。
【図１４】従来技術に係る入子の外観斜視図である。
【図１５】従来技術に係る入子が熱膨張した状態の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明に係るダイカスト金型、鋳造方法の一実施の形態について図面を参照して説明する。
＜ダイカスト金型の全体構成＞
図４に、ダイカスト金型１の外観斜視図を示す。
図４に示すように、ダイカスト金型１は、固定型３及び可動型２等を有する。固定型３及び可動型２が当接することによりダイカスト金型１が形成される。
【００１２】
＜固定型の全体構成＞
図６に、固定型３の外観斜視図を示す。
図６に示すように、固定型３は、固定主型６（請求項中の「第２金型」）及び固定側入子７（請求項中の「第２入子」）を有する。固定主型６は、固定側入子７を嵌めこみ保護するためのブロックである。
固定主型６のうち可動型２と当接する当接面６Ａ側に、固定側入子７を挿入する固定側入子挿入孔６Ｂが形成されている。固定側入子７と固定側入子挿入孔６Ｂの隙間は、固定側入子７を固定主型６に挿入できる程度のクリアランスしか設けられていない。そのため、固定側入子７と固定主型６の隙間に金属（アルミニウム等）が漏れ出すことがない。
【００１３】
図４に示すように、固定主型６のうち当接面６Ａの反対の固定型外周面６Ｃには、溶解した金属（本実施形態においては、アルミニウムとする。）を流入させるための金属流入路６１が形成されている。金属流入路６１は、図示しない溶解したアルミニウムを供給する金属供給路と連通している。
固定型外周面６Ｃには、固定側入子７を冷却するための冷却孔６２が複数個形成されている。冷却孔６２の一端は、図示しない冷却水を注入する冷却水供給路と連通している。一方、冷却孔６２の他端は、固定側入子７内を冷却する固定側入子７の固定側入子冷却路７１に連通している。
【００１４】
＜可動型の全体構成＞
図３に、可動側入子５の外観斜視図を示す。図５に、可動型２の外観斜視図を示す。
図５に示すように、可動型２は、可動主型４（請求項中の「第１金型」）及び可動側入子５（請求項中の「第１入子」）を有する。可動主型４は、固定側入子５を嵌めこみ保護するためのブロックである。
可動主型４の固定型３と当接する当接面４Ａ側に、可動側入子５を挿入する可動側入子挿入孔４Ｂが形成されている。可動側入子５と可動側入子挿入孔４Ｂの隙間は、可動側入子５を可動主型４に挿入できる程度のクリアランスしか設けられていない。また、可動側入子突出部５５の突出端部５５Ｂが可動側入子挿入孔４Ｂと当接しているため隙間はほとんどない。
【００１５】
図３に示すように、可動側入子５は、固定側入子本体部５０と固定側入子突出部５５を有する。
図５に示すように、可動側入子本体部５０のうち固定型３との当接面側に形成された可動側入子本体部表面５０Ａには、製品形状を型彫りされたキャビティであるキャビティ部５１が形成されている。キャビティ部５１は、製品形状に型彫りされているため、その形状は製品形状により異なる。
本実施形態においては、キャビティ部５１を可動型２に形成するが、固定型３に形成することもできる。
可動側入子本体部５０のうち可動側入子本体部表面５０Ａには、固定型３に形成された金属流入路６１と連通する金属流入連通路５２が形成されている。金属流入連通路５２は、キャビティ部５１に連通している。
【００１６】
図３に示すように、可動側入子本体部５０のうち可動側入子本体部表面５０Ａの反対側に可動側入子本体部裏面５０Ｂが形成されている。可動側入子本体部裏面５０Ｂから可動側入子本体部５０の内部に対して、可動側冷却水供給路５３が形成されている。
また、可動側入子本体部裏面５０Ｂから、キャビティ部５１に連通する図示しない押出ピンを挿入する、押出ピン孔５４が複数個形成されている。押出ピンを押出ピン孔５４に挿入し押出ピンを押し出すことによりキャビティ部５１に形成された製品を押し出すことができる。
【００１７】
［可動側入子突出部の構成］
図１に、ダイカスト金型１の一部拡大断面の概念図を示す。図２に、図１に応力が負荷された状態を示した一部拡大断面の概念図を示す。本実施形態においては、可動側入子突出部５５の構成を可動側入子５についてのみ行う。他方、図示せず説明を省略するが固定側入子７にも可動側入子５と同様に固定側入子突出部が形成されている。
可動側入子本体部５０の側面に可動側入子本体部側面５０Ｃが形成されている。可動側入子本体部表面５０Ａ側であって、かつ可動側入子本体部側面５０Ｃの外周に向けて突出するように、可動側入子突出部５５が形成されている。
【００１８】
図３に示すように、可動側入子本体部５０は、６側面から形成される略直方体形状である。可動側入子突出部５５は、金属流入連通路５２付近以外であって、可動側入子本体部５０の外周に対し３側面にわたり形成されている。
その理由は、金属流入連通路５２付近は、図５に示すように、可動側入子本体部５０の中でも薄い形状となっている。そのため、応力が掛かった場合にも、キャビティ部５１に影響を与えず金属流入連通路５２が影響を受けるだけであるためである。したがって、キャビティ部５１に影響を与えることがないため３側面にわたり可動側入子突出部５５を形成している。
可動側入子突出部５５の外周端に突出端部５５Ｂが形成されている。突出端部５５Ｂに対して垂直に当接するように、可動側入子突出部５５の側面に突出部側面５５Ａが形成されている。可動側入子５のうち表面側にでない突出部側面５５Ａと、可動側入子本体部側面５０Ｃにより、側面凹部５６が形成される。
【００１９】
可動側入子突出部５５は、本実施形態においては、可動側入子本体部５０に一体成型されているが、可動側入子突出部５５を可動側入子本体部５０にボルト又は取外し可能な接着材等により後付けすることもできる。
可動側入子突出部５５を後付けとすることにより、可動側入子突出部５５が応力により変形した場合に、可動側入子突出部５５を新たなものに付け替えることができる。付け替え可能とすることにより、可動側入子本体部５０を再度使用することができる。そのため、可動側入子本体部５０を長く使用することができる。
可動側入子５のうち、キャビティ部５１が形成されている可動側入子本体部５０は、製品形状を精度よく成型しなければならないため、製造にコストが掛かる。他方、可動側入子突出部５５は、応力を受けるためだけに必要とされるものであり、応力を受けて変形したとしても最終製品に何ら影響を与えることがないため安価に製造することができる。
したがって、安価に製造することができる可動側入子突出部５５を取りかえることで製造にコストが掛かる可動側入子本体部５０を再度利用することができる。そのため、可動側入子５に掛かるコストを低減することができる。
【００２０】
［可動側入子の設計方法］
図７に、可動側入子５の拡大断面の概念図を示す。
可動側入子突出部５５の設計方法について説明する。そのため、図７において、可動側入子５の各部位の断面積及び長さを示す。
【００２１】
図７に示す、断面積Ｍ１は、可動側入子突出部５５の断面積を示し、断面積Ｍ２は、可動側入子本体部５０の断面積を示す。断面積は、拘束力の方向に垂直な面の断面積を示す。
断面積Ｍ１は、断面積Ｍ２よりも小さくなるようにする。すなわち、断面積Ｍ１＜断面積Ｍ２とする。それにより、断面積の小さい断面積Ｍ１に、応力が集中し断面積Ｍ２に応力が掛からない。そのため、断面積Ｍ２に係る部分であるキャビティ部５１の形状が変形することを防止することができる。
【００２２】
図７に示す、長さＮ１は、可動側入子突出部５５の軸方向の長さを示し、長さＮ２は、可動側入子本体部５０のうち最も短い軸方向の長さを示す。長さＮ１と長さＮ２は、軸方向の厚み及び長さを表す。
長さＮ１は、長さＮ２よりも小さくする。さらに、長さＮ１を長さＮ２と比較して５分の１以下にすることが好ましい。なぜならば、長さＮ１が長さＮ２の５分の１以下であることにより、断面積Ｍ１が断面積Ｍ２よりも小さくなり、断面積の小さい断面積Ｍ１に、応力が集中し断面積Ｍ２に応力が掛からない。また、可動側入子突出部５５が応力を十分に受け可動側入子本体部５０に応力が掛からない分だけ可動側入子突出部５５の断面積Ｍ１をとれるためである。
本実施形態においては、５分の１以下の６分の１である長さＮ１を５０ｍｍとし、長さＮ２を３００ｍｍとする。
【００２３】
長さＮ１は、長さＮ２よりも小さくするが、長さＮ１が長さＮ２と比較して小さくなりすぎてはならない。具体的には、可動側入子突出部５５の長さＮ１が、可動側入子本体部５０長さＮ２の１０分の１以下となってはならない。
なぜならば、可動側入子突出部５５の長さＮ１が、可動側入子本体部５０の長さＮ２の１０分の１以下となると、可動側入子突出部５５の体積Ｍ１が足りず、応力を受け切れず可動側入子突出部５５が弱くなり早期に塑性変形をする。塑性変形をした可動側入子突出部５５は応力を吸収できないため、可動側入子本体部５０にまで応力が及ぶことになり、キャビティ部５１に大きな応力が掛かるためである。
したがって、可動側入子突出部５５の長さＮ１が、可動側入子本体部５０の長さＮ２の５分の１以下でさらに、１０分の１以上とすることにより、可動側入子突出部５５の体積Ｍ１を確保することができる。可動側入子突出部５５の体積Ｍ１を確保することにより、可動側入子突出部５５が応力を十分に受けることができ、可動側入子本体部５０のキャビティ部５１への応力の影響を軽減することができる。
【００２４】
図７に示す、長さＲ１は、可動側入子突出部５５の円周方向に対する突出部側面５５Ｂまでの長さを示し、長さＲ２は、複数あるキャビティ突出部のうち最も可動側入子突出部５５と近いキャビティ突出部５１Ａの根元から可動側入子本体部５０の端部までの円周方向の長さを示し、長さＲ３は、複数あるキャビティ突出部のうち最もキャビティ部突出部の凸部の先端面の幅が狭い部分の長さを示す。
【００２５】
また、長さＲ１、Ｒ２、Ｒ３の長さは、下記の最小仕事の原理による式により設計する削り取る部位である側面凹部５６の断面積によって決めることができる。
最小仕事の原理とは、構造解析に応用されるエネルギーの原理の一つであり、外力の作用を受けて釣り合い状態にある構造物のひずみエネルギーを、不静定力の関数として求めた場合に、この不静定力はひずみエネルギーを最小にするように働くという原理をいう。
【数１】
0005640525.tif 000002
σiは、各部位の応力を表す。εiは、各部位のひずみを表す。ｂiは、外力（体積に働く力）を表す。ｔiは、外力（表面に働く力）を表す。ｕiは、各部位の変位置を表す。
式１の左辺は、各部位の応力と各部位のひずみの積をとり、体積で積分したものである。右辺の第１項は、体積に働く力の変位量を積分したものである。右辺の第２項は、表面に働く力の変位量を積分したものである。右辺は第１項と第２項の和である。
【００２６】
本実施形態においては、長さＲ１を２０ｍｍから３０ｍｍとする。長さＲ１はできるだけ大きくすることが好ましい。なぜならば、長さＲ１が長くなれば、断面積Ｍ１の体積が増え、応力を受けることができるためである。
また、長さＲ１は、長さＲ３よりも大きくなるようにする。すなわち、長さＲ３＜長さＲ１とする。なぜならば、長さＲ１が長さＲ３よりも小さいと、可動側入子突出部５５の体積Ｍ１が小さくなり、体積Ｍ１も小さくなる。可動側入子突出部５５が弱くなり応力を受け切れずに早期に塑性変形をする。塑性変形をした可動側入子突出部５５は応力を吸収できないため、可動側入子本体部５０にまで応力が及ぶことになり、キャビティ部５１に大きな応力が掛かるためである。
長さＲ１が長さＲ３よりも大きくすることで、キャビティ部５１に影響を与えないこと下記で説明するシミュレーション結果によってわかった。
【００２７】
＜ダイカスト金型の作用効果＞
図４に示す、ダイカスト金型１を予熱した状態で、金属流入路６１に対して、図示しない６５０℃〜７００℃程度に溶解したアルミニウムを金属供給路から流し込む。
金属供給路から流れ込んだアルミニウムは、金属流入路６１を介して、可動型２の分流子４１にぶつかり、金属流入連通路５２へ流入する。金属流入連通路５２を介して、アルミニウムは、キャビティ部５１に流れ込む。
キャビティ部５１に流れ込んだアルミニウムが流れ込んだ際には、可動側冷却水供給路５３へ冷却水を流し込んでおく。冷却水が可動側入子本体部５０に流れ込むことにより可動側入子本体部５０が冷却される。冷却された可動側入子本体部５０に触れたアルミニウムは、冷却され凝固し製品形状となる。
アルミニウムが凝固し製品形状となった状態で、可動型２を可動させ、固定型３と切り離す。切り離し後、図３に示す、可動側入子５の押出ピン孔５４から図示しない押出ピンを挿入し、凝固したアルミニウムを押し出す。
【００２８】
ダイカスト金型において、製品を製造する際には、上記の工程を繰り返し行う。
キャビティ部５１に、溶解したアルミニウムが流れ込むと、可動側入子５、及び固定側入子７の温度は、一時的に４００℃〜５００℃程になる。可動側入子５、及び固定側入子７の温度が４００℃〜５００℃になると、可動側入子５、及び固定側入子７の熱膨張する量が増加する。
図１に、可動型２の一部拡大概念図を示す。図２に、図１の可動型２に応力が負荷された状態を示した一部拡大概念図を示す。
図１に示す状態で、可動側入子５は、温度が４００℃〜５００℃に上昇し熱膨張により元の形状から可動側入子挿入孔４Ｂの側面方向に大きく拡径する。
しかし、可動側入子５は、可動入子挿入孔４Ｂに挿入されているため、可動主型４によって拘束され、図２に示すように可動側入子５は可動主型４から内周方向に向かう矢印Ｑの応力を受ける。そのため、可動側入子５に応力が負荷される。
【００２９】
図２に示すように、本実施形態においては、内周方向に向かう応力が発生すると、可動側入子挿入孔４Ｂの壁面と接触する可動側入子突出部５５が応力を受ける。可動側入子突出部５５が、応力を受けひずみ、応力がひずみエネルギーに変換される。そのため、可動側入子突出部５５が応力を受けることができ、キャビティ部５１はほとんど影響を受けない。
なぜならば、可動側入子突出部５５は、キャビティ部５１の体積Ｍ２と比較して体積Ｍ１が少ない。応力は、体積が少ない部分で、弱い部分である可動側入子突出部５５に集中する。体積Ｍ１の小さい可動側入子突出部５５に応力が集中することにより、それ以外のキャビティ部５１には、応力の影響が小さくなるためである。
また、可動側入子挿入孔４Ｂの壁面と接触するのは、可動側入子突出部５５に限られるため、応力は可動側入子突出部５５が受ける。なぜならば、可動側入子突出部５５以外の可動側入子５は、側面凹部５６が形成されているため可動側入子挿入孔４Ｂの壁面と接触することがないからである。
【００３０】
図８に、可動側入子５に対する応力発生状態を示したシミュレーション図を示す。図９に、図８の可動側入子５のＡＡ断面図を示す。図１０に、従来技術に係る可動側入子２００に対する応力発生状態を示したシミュレーション図を示す。図１１に、図１０の可動側入子２００のＢＢ断面図を示す。
図８乃至図１１は、ミーゼス応力の発生状態をシミュレーションにより求めたものである。ミーゼス応力とは、全ての方向の応力を加味した評価方法により求めることができる応力である。
図８及び図１０に示す、濃淡分布は、応力が１６００ＭＰａ以上の部分をＳ１とする。Ｓ１以降は、２００ＭＰａ刻みに、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・と続き、０ＭＰａをＳ１０とし、１０段階に分類する。
図９及び図１１に示す濃淡分布は、応力が−１６００ＭＰａ以下の部分をＴ１とする。Ｔ１以降は、−２００ＭＰａ刻みに、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４・・・と続き、０ＭＰａをＴ１０とし、１０段階に分類する。
図８及び図１０は圧縮応力を示すものであるため、図９及び図１１のようにマイナスで示されるものであるが、絶対値であるミーゼス応力により求めているためプラスで示されている。他方、プラスで示しているが、実際の圧縮応力は、プラスをマイナスにしたものであるため、濃淡分布を同様の形とする。
【００３１】
図８に示すように、可動側入子５のうち、端部に形成された可動側入子突出部５５周辺の応力集中部Ｐ１０は、応力が１６００ＭＰａ以上のＳ１が多く分布していることが分かる。一方、可動側入子５のうち中心に近いキャビティ部５１は応力集中部Ｐ１１には、応力が１４００ＭＰａ以下のＳ３以下が分布しており、１６００ＭＰａ以上のＳ１がほとんど分布されていないことが分かる。
図９に示すように、応力が集中し易いキャビティ部５１の中心の凹部の応力集中部Ｐ１４の応力が−１２００ＭＰａ以下のＴ４が分布し、−１６００ＭＰａ以下のＴ１が分布しないことを確認することができる。他方、可動側入子突出部５５の応力集中部Ｐ１２の応力が−１６００ＭＰａ以下のＴ１が多く分布していることが分かる。また、キャビティ部５１であっても、可動側入子突出部５５に近い応力集中部Ｐ１５、Ｐ１６には、応力が−１６００ＭＰａ以下のＴ１がわずかに分布していることもわかる。
最も応力を受けやすいキャビティ部５１の中心の凹部に関して、応力を約２０％程度低減することができた。
【００３２】
可動側入子５のうち可動側入子突出部５５の周辺の図８に示す応力集中部Ｐ１０に、Ｓ１が多く分布し、及び図９に示す応力集中部Ｐ１２にＴ１が多く分布しているのは、可動側入子突出部５５の体積が小さいためである。体積が小さく弱い部分である可動側入子突出部５５が、応力を受けひずみ、応力がひずみエネルギーに変換される。そのため、可動側入子突出部５５である応力集中部Ｐ１０、Ｐ１２が応力を受けることができ、キャビティ部５１である応力集中部Ｐ１１、Ｐ１４、Ｐ１５はほとんど影響を受けない。
また、図９に示すように可動側入子突出部５５のうち、応力は、下面である応力集中部Ｐ１２に集中する。その理由は、キャビティ部５１には、数多くの凹部があり、上面では凹部が塑性変形する程度に変形し応力を受けるため、可動側入子突出部５５では下面に応力が集中する。
図９に示すように、可動側入子突出部５５の長さＲ１１は、キャビティ部５１の凸部のうち最も幅が狭い部分である狭小凸部５１１の長さを示す長さＲ１３よりも長い。その結果、可動側入子突出部５５は、塑性変形をしないで、キャビティ部５１に大きな応力が掛かることを防止することができる。
キャビティ部５１に掛かる応力を減少させることができることにより、可動側入子本体部５０に形成された冷却孔からの割れの発生を防止することができる。さらに、可動側入子本体部５０に形成された鍛抜き孔の変形を防止し、号口の型故障の原因を防止することができる。
【００３３】
他方、従来技術における可動側入子２００においては、以下に示す結果が出た。
図１１に示すように、従来技術に係る可動側入子２００には、可動側入子突出部が形成されていない。そのため、キャビティ部２０１と端部の体積は一律であり変わらない。
図１０に示すように、可動側入子２００の端部に応力が掛かるため、端部の応力集中部Ｐ２１の応力が１６００ＭＰａ以上のＳ１が多く分布していることが分かる。
一方、可動側入子２００のうち中心に近いキャビティ部２０１であっても、応力集中部Ｐ２０に応力が１６００ＭＰａ以上のＳ１の分布があることが分かる。
また、図１１に示すように、可動側入子２００の端部に応力が掛かるため、端部の応力集中部Ｐ２４に応力が−１６００ＭＰａ以下のＴ１が分布していることが分かる。
一方、可動側入子２００のうち応力が集中し易いキャビティ部２０１の中心の凹部の応力集中部Ｐ２２にも応力が−１６００ＭＰａ以下のＴ１が分布していること、及び凹部のうち最も凹部の深い部分の応力集中部Ｐ２３にもＴ１が分布していることが分かる。
【００３４】
その理由は、可動側入子２００には、可動側入子突出部のように応力を受けるための部分が形成されていないためである。
応力を受けるための部分がないことにより、ひずみエネルギーに変換するのが端部だけではなく、中心部にあるキャビティ部２０１においても応力を受けひずみエネルギーに変換する。そのため、応力集中部Ｐ２０のようにキャビティ部２０１の中心部においても大きな応力が掛かる。
従来技術においては、可動側入子２００のキャビティ部２０１が応力を受けるため、キャビティ部２０１が応力により変形する恐れがあるため問題であった。
【００３５】
以上詳細に説明したように、第１実施形態の金型によれば、
可動側入子５は、固定側入子７との当接する当接面５Ａの外周に向けて突出した可動側入子突出部５５を有する。さらに、可動側入子突出部５５が、可動側入子５が熱膨張をすることで可動主型４に拘束された際に生じる応力を受ける。それにより、図９に示す、可動側入子５のキャビティ部５１の応力集中部Ｐ１４、Ｐ１５のように応力を−１４００ＭＰａ以上とすることができ応力の影響を軽減することができる。従来の場合は−１６００ＭＰａ以下となっていたが、本実施形態においては、確実に−１４００ＭＰａ以上とできるため、２０％程度の応力の低減を図ることができた。これにより、数万回入子を使用することができるようになった。
すなわち、応力は、可動側入子５のうち弱い部位に集中して掛かる。そのため、可動側入子５のうち外周に向けて突出した可動側入子突出部５５は、可動側入子５から独立した部分であるため、弱い部位となる。したがって、弱い部位である可動側入子突出部５５の応力集中部Ｐ１２のように応力が集中する。可動側入子突出部５５の応力集中部Ｐ１２に応力が集中することにより、可動側入子５のキャビティ部５１の応力集中部Ｐ１４、Ｐ１５への影響を軽減することができる。
【００３６】
図９に示す可動側入子突出部５５の長さＮ１１が、可動側入子本体部５０のうち最も薄い厚さの長さＮ１３の５分の１以下であることにより、可動側入子突出部５５の体積が可動側入子本体部５０の体積と比較して小さくなり、弱い部位となる。したがって、図９に示すように可動側入子本体部５０のキャビティ部５１の応力集中部Ｐ１４、Ｐ１５への応力の影響を軽減することができる。
また、可動側入子突出部５５の長さＮ１１が、可動側入子本体部５０のうち最も薄い厚さの長さＮ１３の５分の１以下でさらに、厚さを１０分の１以上とすることにより、可動側入子突出部５５の長さＮ１１を確保することができる。可動側入子突出部５５の長さＮ１１を確保することにより、可動側入子突出部５５が確実に応力を受けることができる。具体的には、応力集中部Ｐ１２が応力を受けている。そのため、可動側入子本体部５０のキャビティ部５１の応力集中部Ｐ１４、Ｐ１５への応力の影響を軽減することができる。
可動側入子突出部５５の長さＮ１１が、可動側入子本体部５０の長さＮ１３の１０分の１以下となると、可動側入子突出部５５の長さＮ１１がなく、可動側入子突出部５５が弱くなり、応力を受けられなくなる。可動側入子突出部５５だけで応力を受けられなくなると、可動側入子本体部５０にまで応力が及ぶことになり、キャビティ部５１に大きな応力が掛かるためである。
【００３７】
図９に示す可動側入子突出部５５の円周方向の長さＲ１１が、複数のキャビティ凸部のうち最も円周方向の長さが短いキャビティ凸部５１Ａの長さＲ１３よりも、長いことにより、可動側入子突出部５５の体積が可動側入子本体部５０の体積と比較して小さくなる。可動側入子突出部５５が弱い部位となるため、応力集中部Ｐ１２に応力が集中することになり、それ以外の可動側入子本体部５０のキャビティ部５１の応力集中部Ｐ１４、Ｐ１５への応力の影響を軽減することができる。
また、可動側入子突出部５５の体積を確保することができるにより、可動側入子突出部５５が確実に応力を受けることができる。そのため、キャビティ部５１への応力の影響を軽減することができる。可動側入子突出部５５の円周方向の長さＲ１１が、キャビティ凸部５１Ａの長さＲ１３よりも短くなると、可動側入子突出部５５の体積がなく、可動側入子突出部５５が弱くなり、応力を受けられなくなる。可動側入子突出部５５だけで応力を受けられなくなると、キャビティ部５１に大きな応力が掛かるためである。
【００３８】
可動側入子突出部５５は、可動側入子本体部５０に対して図示しないボルトで固定されている。可動側入子突出部５５は、ボルトを取り外すことで可動側入子本体部５０に対して取外し可能であることにより、可動側入子５の製造に掛かるコストを低減することができる。すなわち、可動側入子突出部５５を形成するために切削加工を行うよりも、可動側入子突出部５５をボルトにより後付けできる構成とする方がコストを抑えて製造することができるためである。
また、可動側入子突出部５５には大きな応力が掛かるため変形する場合があるが、可動側入子突出部５５を交換可能とすることにより、変形した可動側入子突出部５５のみを交換し、変形をしていない可動側入子本体部５０をそのまま使用することができる。そのため、可動側入子５の寿命を長くし長期間使用することができる。したがって、製造コストを低減することができる。
上記するダイカスト金型１を用いて鋳造する鋳造方法を用いることにより、製造コストを低減した鋳造品を製造することができる。
【００３９】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で色々な応用が可能である。
例えば、本実施形態においては、可動側入子突出部５５を可動側入子本体５０の３側面にわたり形成したが、全周にわたって形成することができる。全周にわたって形成することにより、可動側入子本体部５０の全体に掛かる応力を軽減することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１      ダイカスト金型
２      可動型
３      固定型
４      可動主型
５      可動側入子
５０    可動側入子本体部
５５    可動側入子突出部
【図１】
0005640525.tif 000003
【図２】
0005640525.tif 000004
【図３】
0005640525.tif 000005
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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