(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形型のキャビティ空間を形成するための第１金型および第２金型と、前記第１金型に埋設されたコアピンと、前記第２金型に設けられて前記コアピンを収容可能な収容孔とを備え、
前記コアピンが、互いに同軸配置された埋設部および先端部を有する射出成形用金型の金型構造であって、
前記埋設部が銅系合金製であるとともに前記先端部が鋼製とされ、かつ、前記埋設部および前記先端部がロウ付けにより接合されていることを特徴とする射出成形用金型の金型構造。
【請求項２】
射出成形型のキャビティ空間を形成するための第１金型から第２金型に向かうように前記第１金型に埋設され、銅系合金製の埋設部および鋼製の先端部が互いに同軸配置された射出成形用コアピンの製造方法であって、
前記埋設部および前記先端部をロウ付けにより接合することを特徴とする射出成形用コアピンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形用金型の金型構造および射出成形用コアピンの製造方法に係り、特に金型にコアピン（入れ子）を埋設することにより、コアピンおよび金型でキャビティ空間を形成する射出成形用金型の金型構造および射出成形用コアピンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に示すようにコネクタ50は端子を嵌込むために複数の端子孔51が形成されている。このコネクタ50を製造するために用いられる射出成形用金型は、図７に示すようにキャビティ空間55を形成するための第１金型56および第２金型57と、第１金型56に埋設されたコアピン58と、第２金型57に設けられてコアピン58の先端58Ｃを収容可能な収容孔57Ａとを備え、コアピン58でコネクタ50（図６参照）の端子孔51を形成する。
【０００３】
コアピン58は比較的小径の突起なので他の部位と比較して摩耗が大きい。しかし、コアピン58は第１金型から着脱自在に取り付けられているので、コアピン58が他の部位より早く摩耗した場合には第１金型56からコアピン58を外してコアピン58のみを交換できる。
このため、射出成型用金型のランニングコストを抑えることができる。
【０００４】
コアピン58は、第１金型56に埋設する埋設部58Ａと、埋設部58Ａから突出してキャビティ空間55を形成する先端部58Ｂとを有する。このコアピン58は形状が小さく、特に先端部58Ｂは細いので、耐摩耗性を考慮して鋼材で形成する場合が多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鋼材は熱伝導性が比較的低いので、射出成形の際にコアピン58に熱がこもりやすく、コアピン58を所定温度まで下げるまでに時間がかかるので、射出成形のサイクルタイムが長くなり、そのことが生産性を高める妨げになっていた。
加えて、コアピン58に熱がこもりやすいので、射出成形したコネクタ50（図６参照）に「引け」や「ソリ」が生じ易い。
【０００６】
射出成型のサイクルタイムを短くする手段として、コアピン58を銅系合金材で形成する方法が採用されている。銅系合金材は鋼材と比較して熱伝導性が高いので、射出成形の際にコアピン58を良好に冷却できる。よって、射出成形のサイクルタイムが短くなり、生産性を高めることができる。
【０００７】
加えて、コアピン58を良好に冷却できるので、射出成形したコネクタ50（図６参照）に「引け」や「ソリ」が生じ難い。
しかし、銅系合金材は耐摩耗性が低いので、所定太さより細いコアピンに適用すると耐久性に問題がある。
【０００８】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、射出成形工程のサイクルタイムを短くするとともに射出成型品に「引け」や「ソリ」が発生することを防止し、加えて、耐久性に優れた射出成形用金型の金型構造および射出成形用コアピンの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載したように、射出成形型のキャビティ空間を形成するための第１金型および第２金型と、前記第１金型に埋設されたコアピンと、前記第２金型に設けられて前記コアピンを収容可能な収容孔とを備え、前記コアピンが、互いに同軸配置された埋設部および先端部を有する射出成形用金型の金型構造であって、前記埋設部が銅系合金製であるとともに前記先端部が鋼製とされ、かつ、前記埋設部および前記先端部がロウ付けにより接合されていることを特徴としている。
【００１０】
このように構成された射出成形用金型の金型構造においては、コアピンの埋設部を銅系合金製で形成することでコアピンの熱伝導性を高めることができる。このため、コアピンから熱を良好に逃がすことができるので射出成形工程のサイクルタイムを短くするとともに射出成型品に「引け」や「ソリ」が発生することを防止できる。
加えて、コアピンの先端部を鋼製で形成することでコアピンの耐摩耗性を高めて耐久性に優れたものにすることができる。
【００１１】
また、本発明においては、請求項２に記載したように、射出成形型のキャビティ空間を形成するための第１金型から第２金型に向かうように前記第１金型に埋設され、銅系合金製の埋設部および鋼製の先端部が互いに同軸配置された射出成形用コアピンの製造方法であって、前記埋設部および前記先端部をロウ付けにより接合することを特徴としている。
【００１２】
このように構成された射出成形用コアピンの製造方法においては、埋設部および前記先端部をロウ付けにより接合することで、先端部が摩耗した場合にコアピン全体を交換しないで、摩耗した先端部のみをロウ付け部から外して容易に交換できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、図１において説明した部材等については、図中に同一符号あるいは相当符号を付すことにより説明を簡略化あるいは省略する。
【００１４】
図１に示すように、本発明に係る射出成形用金型10は、金型構造12の第１金型（可動型板）14の背面に可動背板20、前押出し板21や後ろ押出し板22を備え、金型構造の第２金型（固定型板）25の背面に固定背板27を備え、図示しない駆動手段を作動することで第１金型14、可動背板20、前押出し板21および後ろ押出し板22を上下方向に移動することで型開き状態と型締め状態との間を移動する。
【００１５】
型締め状態において第１金型14と第２金型25とを閉じることでキャビティ空間13を形成し、このキャビティ空間13に溶融状態の樹脂を射出することで、コネクタ等の射出成型品を成形する。次に、型開き状態において第１金型14と第２金型25とをＰＬ（パーティングライン）から開き、射出成型品を取出す。
【００１６】
以下、図２および図３に基づいて本発明に係る射出成形用金型の金型構造12について細説する。なお、図２および図３においては、本発明の構成の理解を容易にするために射出成形用金型の金型構造12を簡略して説明する。
【００１７】
図２に示すように、本発明に係る射出成形用金型の金型構造12は、射出成形用金型（射出成形型）10のキャビティ空間13を形成するための第１金型14および第２金型25と、第１金型14に埋設されたコアピン16と、第２金型25に設けられてコアピン16の先端18Ａを収容可能な収容孔26とを備え、コアピン16が互いに同軸配置された埋設部17および先端部18（先端18Ａを含む）を有する。
【００１８】
コアピン16は、第１金型14の背面14Ａ側から着脱自在に取り付けられている。このため、コアピン16が他の部位より早く摩耗した場合には第１金型14からコアピン16を外してコアピン16のみを交換できる。このため、射出成型用金型10のランニングコストを抑えることができる。
【００１９】
図３に示すようにコアピン16は、埋設部17が銅系合金製であるとともに先端部18が鋼製とされ、かつ、埋設部17および先端部18が接合部19でロウ付けにより接合されている。
【００２０】
射出成形用金型の金型構造12によれば、コアピン16の埋設部17を銅系合金製で形成することでコアピン16の熱伝導性を高めることができる。このため、コアピン16から熱を良好に逃がすことができるので射出成形工程のサイクルタイムを短くするとともに射出成型品に「引け」や「ソリ」が発生することを防止できる。加えて、コアピン16の先端部18を鋼製で形成することでコアピン16の耐摩耗性を高めて耐久性に優れたものにすることができる。
【００２１】
ここで、埋設部（銅系合金）17と先端部（鋼）18とをロウ付けした際の強度について細説する。
Fe-Ni-Ｃu接合体、すなわちFe（鉄）とＣu（銅）とをNi（ニッケル）ロウ付けした場合、界面に５〜150μｍのボイドが発生することが判明した。このため、埋設部（銅系合金）17と先端部（鋼）18とを単にニッケルロウ付けしただけでは、十分な強度を得ることは難しい。
なお、界面にボイドが発生する理由としては、溶融金属中の浮遊酸化物の侵入、前処理の不十分、フラックスの不適切、母材、ロウ材からのガス発生、ロウ材の過熱が考えられる。
【００２２】
そこで、埋設部（銅系合金）17と先端部（鋼）18とをロウ付けしたコアピン16の強度を高めるために、ロウ付けの後焼入れし、焼入れ後に焼戻しすることにした。
具体的には、鋼材としてPD555（大同特殊鋼製  SUS420J2相当）を使用し、銅合金としてHR750（神戸製鋼製）を使用し、ロウ材としてニッケルロウ（Ｂni-2）を使用して、PD555とHR750とを真空炉内においてニッケルロウでロウ付けすることにより接合部19で接合する。
なお、PD555は、寸法：25×100×100、調質材：焼入れ温度1020℃、焼戻し温度530℃、硬度：ＨRＣ51.5の材質である。
HR750は、寸法：25×100×100、液相線：1080℃、時効材：固溶化温度1000℃以上、時効温度570℃、硬度：Hs34の材質である。
【００２３】
PD555とHR750とをニッケルロウでロウ付けした後、図４に示すように焼入れ温度950℃で90分間、焼入れ温度1030℃で30分間、焼入れ温度1020℃で30分間焼入れをおこない、その後Ｎ2ガスで冷却する。
焼入れ後に、焼戻し温度450℃で20分間、焼戻し温度500℃で150分間一次焼戻しをおこない、その後Ｎ2ガスで冷却する。
一次焼戻し後、焼戻し温度450℃で30分間、焼戻し温度500℃で150分間二次焼戻しをおこない、その後Ｎ2ガスで冷却する。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
この結果は、表１に示すように、PD555はロウ付け後の硬度がＨRＣ48.0となり、ロウ付け前の硬度ＨRＣ51.5と比較して低下するが、上記熱処理をおこなうことにより硬度をＨRＣ55.6とロウ付け前の硬度ＨRＣ51.5と略同一にできることが判った。
また、HR750はロウ付け後の硬度がHs26となり、ロウ付け前の硬度Hs34と比較して低下するが、上記熱処理をおこなうことにより硬度をHs34とロウ付け前の硬度と同一にできることが判った。
一方、ロウ付けの状態を見ると、界面のボイドが消失してロウまわりを好適にできることが判った。
【００２６】
次に、図５に基づいて熱処理後の引張り強度について説明する。
ここで、タイプＡはロウ材としてニッケル薄38ミクロンを３枚使用したもので、タイプＢはロウ材としてニッケル薄38ミクロンを４枚使用したものである。
タイプＡの場合には、口1.5mmにおいて引張り強度が107.65Kg/mm2、口2mmにおいて引張り強度が189.5Kg/mm2、口3mmにおいて引張り強度が439.55Kg/mm2、口4mmにおいて引張り強度が865.4Kg/mm2、口5mmにおいて引張り強度が921.5Kg/mm2であった。
【００２７】
タイプＢの場合には、口1.5mmにおいて引張り強度が42.1Kg/mm2、口2mmにおいて引張り強度が84.05Kg/mm2、口3mmにおいて引張り強度が147.7Kg/mm2、口4mmにおいて引張り強度が268.2Kg/mm2、口5mmにおいて引張り強度が475.4Kg/mm2であった。
【００２８】
なお、PD555のロウ付け前の引張り強度は200Kg/mm2、HR750のロウ付け前の引張り強度は75Kg/mm2であり、図５から口2mm以上であれば、HR750のロウ付け前の引張り強度75Kg/mm2以上を確保できるので十分な引張り強度を得ることができることが判る。
以上の結果から、埋設部（銅系合金）17と先端部（鋼）18とをロウ付けしたコアピン16を、図４に示す熱処理をおこなうことにより、コアピン16の強度を十分に確保できることが判る。
【００２９】
このように、埋設部17および先端部18をロウ付けにより接合することで、先端部18が摩耗した場合にコアピン16全体を交換しないで、摩耗した先端部18のみを接合部（ロウ付け部）19から外して容易に交換できる。このため、設備を抑えて射出成型品のコスト低減を図ることができる。
【００３０】
なお、実施形態では、埋設部17および先端部18をロウ付けにより接合した例について説明したが、これに限らないで、埋設部17および先端部18を摩擦することにより発生する熱で溶接する摩擦溶接による接合も可能である。
【００３１】
また、実施形態では、第１金型14にコアピン16を埋設させた例について説明したが、これに限らないで、第２金型25にコアピン16を埋設させることも可能であり、さらに、第１金型14および第２金型25の両方の金型にコアピン16を埋設させることも可能である。
【００３２】
さらに、実施形態では、本発明をコネクタを射出成型するための金型に適用した例について説明したが、これに限らないで、その他の金型に適用することも可能である。
また、実施形態では、ロウ材として、ニッケルロウ材を使用した例について説明したが、これに限らないで、金ロウ材等のその他のロウ材の適用が可能である。但し、金ロウと比較してニッケルロウはコストが安価なのでより好ましい。
【００３３】
加えて、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能であり、前述した実施形態において例示した第１金型，第２金型，コアピン，埋設部，先端部等の材質，形状，寸法，形態，数，配置個所，厚さ寸法等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００３４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の射出成形用金型の金型構造によれば、請求項１に記載したように、コアピンの埋設部を銅系合金製で形成することでコアピンの熱伝導性を高めることができる。このため、コアピンから熱を良好に逃がすことができるので射出成形工程のサイクルタイムを短くでき、生産性を高めることができる。
【００３５】
さらに、コアピンから熱を良好に逃がすことができるので射出成型品に「引け」や「ソリ」が発生することを防止でき、品質の向上を図ることができる。
加えて、コアピンの先端部を鋼製で形成することでコアピンの耐摩耗性を高めて耐久性に優れたものにすることができる。
【００３６】
また、本発明の射出成形用コアピンの製造方法によれば、請求項２に記載したように、埋設部および先端部をロウ付けにより接合することで、先端部が摩耗した場合にコアピン全体を交換しないで、摩耗した先端部のみをロウ付け部から外して容易に交換できる。このため、設備を抑えて射出成型品のコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る射出成形用金型を示す断面図である。
【図２】本発明に係る射出成形用金型の金型構造を示す断面図である。
【図３】本発明に係る射出成形用金型の金型構造を構成するコアピンを示す側面図である。
【図４】本発明に係る射出成形用コアピンの製造方法における熱処理工程の説明図である。
【図５】本発明に係る射出成形用コアピンの製造方法で製造したコアピンの引張り強度を示すグラフである。
【図６】従来の射出成形用金型の金型構造で成型したコネクタを示す斜視図である。
【図７】従来の射出成形用金型の金型構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
10  射出成形用金型（射出成形型）
12  射出成形用金型の金型構造
13  キャビティ空間
14  第１金型
16  コアピン
17  埋設部
18  先端部
25  第２金型
26  収容孔
【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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