(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
融点としての液相線温度を超える過熱度を３０℃の範囲として少なくとも４００〜４５０℃で溶解する低融点合金材溶湯を成形用金型の鋳型枠に注湯する工程と、
該低融点合金材溶湯を充填した鋳型枠の上面以外の全外周又は上面を含む全外周について溶湯の最終凝固部を所定の冷却速度以上の冷却速度で冷却する工程と、
溶湯が凝固して所定の凝固温度のときに鋳型枠から取り出してプレス加圧する工程と、を含むことを特徴とする成形用金型の製造方法。
【請求項２】
溶湯の冷却速度が０．８℃／ｓ以上であることを特徴とする請求項１記載の成形用金型の製造方法。
【請求項３】
凝固した溶湯の加圧時の素材温度が５０℃±５℃の範囲内の温度であることを特徴とする請求項１又は２記載の成形用金型の製造方法。
【請求項４】
溶湯の冷却は、注湯する鋳型枠全体を開放型又は閉鎖型の槽体に収容し、
冷却用流体の自動供給装置により溶湯の素材温度に対応して槽体に冷却用流体を自動供給することにより行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の成形用金型の製造方法。
【請求項５】
冷却用流体の自動供給装置は、
注湯する鋳型枠と、鋳型枠の外側に導入配置させる冷却用流体と、を収容し得る上面開放型の第１槽体と、
第１槽体を収容し第１槽体から溢流する冷却用流体を回収する第２槽体と、
第２槽体内の流体を第１槽体内に還流させる還流機構と、
還流機構による還流経路に設けた流体の冷却装置と、を含むことを特徴とする請求項４記載の成形用金型の製造方法。
【請求項６】
鋳型枠の外周に冷媒流体を投入しながら鋳型枠内の溶湯を冷却する際に、
下から上方向に周方向の冷却位置が層状に移動しながら冷却させることを特徴とする請求項５記載の成形用金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は成形用金型の製造方法及び成形用金型に係り、特に、機械加工性に優れた低融点合金材による成形用金型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製や合成樹脂製の部品をプレス加工等の塑性加工や射出成形等により製造するための金型が知られており、合金化された鉄鋼材料が一般に用いられている。近時、製品流行サイクルの短期化、多品種少量生産のニーズに対応して機械加工性が良好で低コストでありながらプレス加工等に求められる強度、耐久性を有する金型のニーズが高まっている。従来、ＺＡＳ等の低融点合金を用いたプレス金型が特許文献１において示唆されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１９５１２１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、アルミニウム及び銅の合金成分比を高くして鉄に対する耐摩耗性を向上させた亜鉛合金金型が提案されている。しかしながら、特許文献１の金型では、材料として耐摩耗性向上のためにアルミニウム、銅の多量の合金元素が添加されており、製造コストが高い。また、特許文献１の金型では主にアルミニウム、銅等の合金成分を添加しているので、融点が高く、比重が大きい成分の多量添加により流動性が低下しやすい。このため、成分偏析や逆引け、内引け（鋳物内部の引け巣）も生じやすく、これらを考慮する必要から成分設計が複雑で時間がかかる。さらに、アルミニウムの多量添加により亜鉛溶湯より軽いアルミニウム相が浮上するため、この部分で凝固温度が高くなる結果、上部より凝固が始まり、最終的に下部付近が最終凝固部となり逆引けを生じやすい（この点、汎用品のＺＡＳ合金では下部から凝固が始まり上部が最終凝固部となり外引けとなる。）。そして、このような現象を防止するために、ガスバーナーによって鋳物上部を加熱し最終凝固部を上部にもってくるトップヒート手法が用いられるが、加熱により冷却速度が低下するため、冷却速度向上による結晶粒微細化強化が期待できず、硬度低下するおそれがあった。
【０００５】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低廉なコストでありながら良好な機械加工性と強度並びに耐久性にも優れた成形用金型の製造方法並びに成形用金型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る成形用金型の製造方法は、融点としての液相線温度を超える過熱度を３０℃の範囲として少なくとも４００〜４５０℃で溶解する低融点合金材溶湯を成形用金型の鋳型枠に注湯する工程（Ｓ１）と、該低融点合金材溶湯を充填した鋳型枠の上面以外の全外周又は上面を含む全外周について溶湯の最終凝固部を所定の冷却速度以上の冷却速度で冷却する工程（Ｓ２、Ｓ３）と、溶湯が凝固して所定の凝固温度のときに鋳型枠から取り出してプレス加圧する工程（Ｓ４）と、を含んで構成される。
【０００７】
その際、溶湯の冷却速度が０．８℃／ｓ以上であるとよい。
【０００８】
また、凝固した溶湯の加圧時の素材温度が５０℃±５℃の範囲内の温度であるとよい。
【０００９】
また、溶湯の冷却は、注湯する鋳型枠全体を開放型又は閉鎖型の槽体に収容し、冷却用流体の自動供給装置により溶湯の素材温度に対応して槽体に冷却用流体を自動供給することにより行うとよい。
【００１０】
また、冷却用流体の自動供給装置２０は、注湯する鋳型枠１１と、鋳型枠１１の外側に導入配置させる冷却用流体１６と、を収容し得る上面開放型の第１槽体１２Ａと、第１槽体１２Ａを収容し第１槽体から溢流する冷却用流体１６を回収する第２槽体１３と、第２槽体１３内の流体１６２を第１槽体１２Ａ内に還流させる還流機構２２と、還流機構による還流経路２２ａに設けた流体の冷却装置２４と、を含むとよい。
【００１１】
さらに、鋳型枠の外周に冷媒流体を投入しながら鋳型枠内の溶湯を冷却する際に、下から上方向に周方向の冷却位置が層状に移動しながら冷却させるとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の成形用金型の製造方法によれば、低融点合金材溶湯を成形用金型の鋳型枠に注湯する工程と、低融点合金材溶湯を充填した鋳型枠の上面以外の全外周又は上面を含む全外周について溶湯の最終凝固部を所定の冷却速度以上の冷却速度で冷却する工程と、溶湯が凝固して所定の凝固温度のときに鋳型枠から取り出してプレス加圧する工程と、を含む構成であるから、汎用の亜鉛基合金で低廉なコストで良好な機械加工性を保持しつつ、鋳型枠に対して局部的にあるいは複数分散して冷却するのではなく全周について同時に冷却することにより溶湯素材の結晶粒の微細化部が高密度に形成され、組織を強化して硬度、並びに強度を大幅に向上させることができる。
【００１３】
その際、溶湯の冷却速度が０．８℃／ｓ以上で、凝固した溶湯の加圧時の素材温度を５０℃±５℃とすることにより、結晶粒微細化と加圧加工硬化により汎用の亜鉛基合金でありながら、硬度を大幅に向上させ、ひいては耐久性をも向上させることができる。
【００１４】
また、溶湯の冷却は、注湯する鋳型枠全体を開放型又は閉鎖型の槽体に収容し、冷却用流体の自動供給装置により溶湯の素材温度に対応して槽体に冷却用流体を自動供給することにより行うので、４００℃程度の高温との熱交換を上回る冷却用の冷媒供給を連続して行って急速冷却を確実に実現し得る。
【００１５】
また、冷却用流体の自動供給装置は、注湯する鋳型枠と、鋳型枠の外側に導入配置させる冷却用流体と、を収容し得る上面開放型の第１槽体と、第１槽体を収容し第１槽体から溢流する冷却用流体を回収する第２槽体と、第２槽体内の流体を第１槽体内に還流させる還流機構と、還流機構による還流経路に設けた流体の冷却装置と、を含む構成であるから、溶湯冷却用の冷媒供給を連続して行って急速冷却を確実に実現し得る。
【００１６】
鋳型枠の外周に冷媒流体を投入しながら鋳型枠内の溶湯を冷却する際に、下から上方向に周方向の冷却位置が層状に移動しながら冷却させるから、冷媒の積層位置が全周について同時に上昇しながら冷却するから、結晶粒の微細化部が高密度に積層形成され、組織を強化して硬度、並びに強度を大幅に向上させることができる。同時に耐摩耗性も向上させる。
【００１７】
また、本発明の成形用金型によれば、低融点合金材溶湯を成形用金型の鋳型枠に注湯し、低融点合金材溶湯を充填した鋳型枠の上面以外の全外周又は上面を含む全外周を冷却しながら溶湯の最終凝固部を０．８℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、溶湯が凝固して素材温度が５０℃±５℃の範囲内の温度であるときに鋳型枠から取り出してプレス加圧により製造した成形用金型であるから、汎用の亜鉛基合金で低廉なコストで良好な機械加工性を保持しつつ、鋳型枠に対して局部的にあるいは複数分散して冷却するのではなく全周について同時に冷却することにより溶湯素材の結晶粒の微細化部が高密度に形成される結果、組織を強化して硬度、並びに強度を大幅に向上させることができる。
【００１８】
また、本発明の成形用金型によれば、上記成形用金型が、ブリネル硬度が１５１以上、引張強さが３０２N/mm２以上、を充足する成形用金型であるから、市販のＺＡＳ材を用いて簡単な方法で従来にない高い硬度並びに強度を保持し、さらに耐久性も保持し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の成形用金型の製造方法の原理工程説明図であり、（ａ）は、一部を開放した槽体内で注湯した鋳型を配置して冷却する方法の説明図、（ｂ）は、閉鎖した槽体内で注湯した鋳型を配置して冷却する方法の説明図、（ｃ）は、硬化した素材の加圧工程を説明する図である。
【図２】図１の（ａ）の拡大説明図である。
【図３】本発明の方法の一部開放槽による鋳型枠の冷却構成の説明図である。
【図４】本発明の方法の実施形態としての一部開放槽による場合の金型製造方法の工程を説明しており、図（ａ）は、鋳型枠内に注湯する状態の説明図、（ｂ）は、冷却工程の説明図、（ｃ）は、硬化した素材を反転してプレス台上に配置した状態の説明図、（ｄ）は、（ｃ）の硬化素材をプレス加圧する状態を説明する図である。
【図５】本発明の方法の原理工程のフローチャート図である。
【図６】本発明の方法を用いて製造した金型の実施例と比較例の特性試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、プレスや射出成形等の物品の成形加工に用いられる成形機の金型自体の製造方法並びに金型に関するものである。ダイやパンチ等の金属加工等のプレス成形用金型や熱可塑性樹脂を高圧で射出充填して成形する際の金型などが含まれる。
【００２１】
図１，２は、本発明の成形用金型の製造方法を実現する原理構成説明図であり、溶湯を充填した鋳型枠の冷却方法が異なる図１（ａ）、図１（ｂ）の工程と、それぞれ冷却後硬化した素材をプレス加圧する図１（ｃ）の工程と、を含む。すなわち、本発明の成形用金型の製造方法は、低融点合金材溶湯を成形用金型の鋳型枠に注湯する工程と、低融点合金材溶湯を充填した鋳型枠の上面以外の全外周又は上面を含む全外周について溶湯の最終凝固部を所定の冷却速度以上の冷却速度で冷却する工程と、溶湯が凝固して所定の凝固温度のときに鋳型枠から取り出してプレス加圧する工程と、を含む。
【００２２】
本発明において低融点合金材は、具体的には亜鉛(Zn)を主材とし、これにアルミニウム(Al)、銅(Cu)、マグネシウム(Mg)等の合金成分金属を含む、融点がたとえば４００℃程度の亜鉛基合金（ＺＡＳ）である。合金成分として上記以外の少量の金属成分を含むものでもよい。本発明では、特にアルミニウム、銅が５．０ｗｔ％以下、マグネシウム０．１ｗｔ％以下程度の汎用のＺＡＳ材を用いて従来では想定困難な強度と耐久性を保持する金型を製造する。ちなみに、汎用ＺＡＳ材を用いて、鋳型枠への注湯→鋳造→冷却・取り出しによる方法で製造した金型はブリネル硬度ＨＢ101，引張強さ215N/mm２、ショット数1,800程度（絞り成形）である。
【００２３】
図１（ａ）は、冷却工程において注湯した鋳型枠を収容する槽体の一部開放型冷却方法の原理構成図であり、ＺＡＳ材のインゴットを溶解した溶湯１０を成形用金型の鋳型枠１１に注湯させ（図示せず）、この注湯した鋳型枠１１を該鋳型枠１１より大きな槽体１２に収容させ、鋳型枠１１と槽体１２の壁面との間隙１４に冷媒流体を投入して鋳型枠１１の全周側面及び底面を冷却させることにより注湯された溶湯を冷却させる。このとき、冷媒流体を鋳型枠の外壁面全体に接触させて側壁面、底壁面を同時に冷却しさらに溶湯を急速冷却することにより凝固時の溶湯組織について結晶粒を微細化させ組織を強化させて硬度並びに強度を大幅に向上させる。
【００２４】
次に図１（ｃ）において、硬化した溶湯素材を鋳型枠１１から取り出して反転させた状態でキャビティ面側となる素材をプレス加圧させる。このとき、素材温度が所定の凝固温度のときにプレス加圧することにより、加工硬化が素材全体について生じ、さらに硬度を向上させる。
【００２５】
図１（ｂ）は、冷却工程において注湯した鋳型枠を収容する槽体を鋳型枠を閉鎖空間に配置させて冷却させる閉鎖型槽体による冷却方法の原理構成図であり、室内に冷媒ガス等を供給し、注湯した鋳型枠１１の上面を含む全周を急速冷却する点を除いて図１（ａ）、（ｃ）による場合と同様の構成である。
【００２６】
図２は、図１（ａ）による、鋳型枠１１を収容する槽体の一部開放型冷却装置の原理作用であり、さらに図５は、そのフローチャート図である。まず、図示しない溶解炉でＺＡＳインゴットを溶解し、溶湯をトリベを介して鋳型枠１１に注湯する（Ｓ１）。ＺＡＳ溶湯１０を充填した例えば鉄製の鋳型枠１１が上面開放した箱形の槽体１２に収容されている。そして、鋳型枠１１の外周と槽体１２との間に間隙１４が設けられ、この間隙１４内に冷媒流体１６が投入されて（Ｓ２）、鋳型枠１１の外周全体を冷却しさらに内部の溶湯の中心部を冷却する。このとき、冷媒が液体の場合は空隙１４に注入されて液位が次第に上昇するにしたがって鋳型枠の断面外周を同時に冷却しこれが層状に上昇変位することにより、局部冷却がなく均質な結晶組織で高い強度を保持する。さらに注湯された鋳型枠１１は４００℃程度に熱せられているが、これを急速冷却するに十分な冷媒流体の冷却可能温度が保持される。すなわち、溶湯の最終凝固部を所定の冷却速度以上の冷却速度で冷却するために、液位上昇にしたがって下位から上位に向けて溶湯を充填した鋳型枠の上面以外の全外周について層状に冷却する。具体的には、溶湯を、０．８℃／ｓ以上の冷却速度で冷却する（Ｓ３）ことにより、好ましい硬度、並びに強度を保持する金型を成形し得ることが実証されている。なお、溶湯１０を充填した鋳型枠１１の外周は例えば４００℃程度に熱されており、例えば冷媒を水とすると、これに接して水は瞬時に高温となる。したがって、高温体である溶湯を担持した鋳型枠を急速冷却するための装置が具体的に必要となる。
【００２７】
そして、溶湯１０が硬化して所定の凝固温度のときに鋳型枠１１から取り出してプレス加圧する（図１（ｃ））。このときの加圧時の素材温度は５０℃±５℃の範囲での温度とする（Ｓ４）ことによりプレス加圧による加工硬化度が高くなり引け巣等を圧着して硬度を向上させる。
【００２８】
次に、図３により、本発明の実施形態に係る上面開放型槽体による冷却用流体の自動供給装置２０を説明するが、前述したように、本発明方法において槽体を閉鎖型（図１（ｂ））としても適用し得る。実施形態による冷却用流体の自動供給装置２０は、注湯する鋳型枠１１と、冷却用流体（冷媒）１６と、を収容し得る上面開放型の第１槽体１２Ａと、第１槽体１２Ａを収容し第１槽体から溢流する冷却用流体を回収する第２槽体１３と、第２槽体１３内の流体１６２を第１槽体１２Ａ内に還流させる還流機構２２と、還流機構２２による還流経路２２ａに設けた流体の冷却装置２４と、を含む。
【００２９】
図において、鋳型枠１１は、ＺＡＳ溶湯１０を充填した例えば鉄製の型枠であり、本実施形態においては最終的に成形する金型のパンチ部分の射込み成形用の型枠を例示している。そして、パンチの土台側を上面側として第１槽体１２Ａ内に収容している。型枠の上面は開口１１ａしており、この開口からトリベ２６により溶解したＺＡＳ材を型枠内に流し入れる。型枠内への注湯は第１槽体１２Ａ内に空の鋳型枠１１を配置させた状態で注湯してもよいし、注湯後に溶湯を保持した鋳型枠を第１槽体１２Ａ内に移送させてもよい。
【００３０】
第１槽体１２Ａは、注湯して溶湯を保持した高温の鋳型枠１１を型枠ごと外周から冷却して内部の溶湯を冷却する作用を与えるものであり、実施形態では、上面のみを開放し鋳型枠１１を収容して槽の壁面との間に間隙１４を形成し得る大きさの箱形の槽で形成されている。間隙１４は、例えば公共の水道水等の冷却用流体を投入して４００℃程度の温度を有する鋳型枠を外周全体から冷却する際の冷却流体保持部である。鋳型枠内の溶湯は急速冷却する必要があるから、冷却用流体は連続して間隙１４に投入され、第１槽体１２Ａからオーバフロー水として槽外に溢流する。
【００３１】
本実施形態において、第１槽体１２Ａは第２槽体１３内に全体が収容されている。第２槽体１３は、第１槽体１２Ａを収容し第１槽体１２Ａから溢流する冷却流体を保持する流体保持手段であり、この保持された流体は還流機構２２により冷却装置を経由して冷却水として再び第１槽体１２Ａ内に供給される。
【００３２】
還流機構２２は、第２槽体１３内において第１槽体１２Ａとともに設置されたポンプ３２と、第２槽体１３外に設置されポンプ３２に接続された水槽３４と、水槽３４に接続された冷却装置２４と、冷却装置から第１槽体１２Ａに冷却水を供給する供給管３６と、を含む。ポンプ３２と水槽３４、並びに水槽３４と冷却装置２４とは、それぞれ第１、第２接続管路３８，４０で接続されている。冷却装置２４は、チラーユニット等からなる冷却用水の冷却手段であり、冷却される熱媒体で水との熱交換で水槽３４からの水を冷却して供給管３６から低温の水を第１槽体１２Ａの間隙１４に供給する。第１槽体１２Ａに投入されて鋳型枠１１の高温に接触して温水化した水は、第１槽体１２Ａを溢流してポンプ３２で吸引され、水槽３４に送られる。なお、図示しない鋳型枠内の溶湯の最終凝固部の温度を計測する温度センサ、第１槽体１２Ａ内の水温を計測する温度センサ、冷却速度管理用の制御装置により、溶湯の最終凝固部の冷却速度（例えば単位時間ごとに温度計測）を監視して所要の冷却速度を維持するように保持されている。
【００３３】
次に、本発明の実施形態に係る成形用金型の製造工程について図４により説明すると、
図示しない溶解炉でインゴットを溶解した４００℃程度のＺＡＳ溶湯を鋳型枠１１に注湯する（図４（ａ））。その際、鋳型枠１１は、キャビティ面と対向側の底部に対応する開口面を上面にして配置される。なお、図４（ａ）では鋳型枠を収容する第１、第２槽体１２Ａ、１３の図示は省略している。次に、冷却水として循環して用いられる最初の冷却用水を第１槽体１２Ａの鋳型枠と槽璧との間隙１４内に注水する。
【００３４】
冷媒としての水は、図２、図４（ｂ）に示すように水位を上昇しながら鋳型枠外周を下位から上位に向けて溶湯を充填した鋳型枠の上面以外の全外周について層状に冷却する。これによって、鋳型枠に対して局部的にあるいは複数分散して冷却するのではなく水位で全周について同時に上昇しながら冷却する指向制御により結晶粒の微細化部が高密度に積層形成され、組織を強化して硬度、並びに強度を大幅に向上させることができる。同時に耐摩耗性も向上させる。特に、溶湯の冷却速度を０．８℃／ｓ以上の速度とすることにより引け巣の抑制と結晶粒及び晶出物の微細化効果により素材硬度が向上する。溶湯の冷却速度が０．８℃／ｓ未満の場合は、凝固時の固化体の結晶粒が粗大化し硬度を低下させる。間隙１４内の水は溶湯を含む鋳型枠１１と熱交換されて昇温し、鋳型枠１１の上面高さあるいはその付近に至ると槽璧から溢流し（図４（ｂ））、第２槽体１３内に回収される。回収された温水はポンプ３２で吸引されて水槽３４を経由してチラーユニット２４に圧送される。チラーユニットでは冷凍機による冷媒と熱交換された温水が冷水化され、供給管３６から再び第１槽体１２Ａの間隙１４に投入される。この還流機構２２により冷媒水が循環され、常に溶湯を保持した鋳型枠１１の外周に接して溶湯を急速冷却する。
【００３５】
溶湯の最終凝固部が５０℃±５℃であるときに、凝固固化した素材（１０−１）を鋳型枠から取り出し、図４（ｃ）のようにプレス機の下台上にキャビティ部が上面側となるように反転させて配置させる。
【００３６】
そして、素材の温度が５０℃±５℃であるときにプレス加圧する（図４（ｄ））。プレス加圧によって、加工硬化による転移密度が増加し、硬度が向上する。加圧時の素材温度が５０℃±５℃とする理由は、この温度範囲のときに加圧すると加工硬化が効果的に生じ、金型の強度を保持することが実験的に証明されている。プレス加圧時の温度が４５℃未満の場合は加工時に割れを生じ、５５℃を超える場合は、加工硬化量が小さいため望ましい強度が得られない。
【００３７】
溶湯の冷却は、注湯する鋳型枠全体を開放型又は閉鎖型の槽体に収容し、冷却用流体の自動供給装置により溶湯の素材温度に対応して槽体に冷却用流体を自動供給することにより行うものであり、冷却の具体的方法は上記実施形態による上面解放の一部開放型槽体に限らず、図１（ｂ）の閉鎖型槽体内に注湯した鋳型枠を配置させて冷媒ガス等の気体を供給しながら冷却する構成としてもよい。この場合においても、鋳型枠に対して局部的にあるいは複数分散して冷却するのではなく全周について同時に冷却することにより結晶粒の微細化部が高密度に形成され、組織を強化して硬度、並びに強度を大幅に向上させることができる。
【００３８】
上記の工程により成形した成形用金型は、低融点合金材溶湯１０を成形用金型の鋳型枠１１に注湯し、低融点合金材溶湯１０を充填した鋳型枠１１の上面以外の全外周又は上面を含む全外周を冷却しながら溶湯の最終凝固部を０．８℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、溶湯が凝固して素材温度が５０℃±５℃の範囲内の温度であるときに鋳型枠から取り出してプレス加圧により製造した成形用金型であり、該金型は、ブリネル硬度が１５１以上、引張強さが３０２N/mm２以上、を充足する。これらの条件を具備すれば、低コストで機械加工性及び金型精度が良好であり、さらに、ショット数も７，５００回以上程度の耐久性を保持できて、少量多品種製造の要請に応えることが可能である。
【００３９】
上記の方法によりプレス加圧により成形された鋳物は、キャビティを直接に形成する面を最終的に機械加工して金型を完成するが、素材が例えば汎用のＺＡＳ材料であるから、この際の機械加工性が良好で加工時間が短く、行程も少なく済ませることができる。さらに、本発明の方法では製造される金型による成形品によっては必要となる部材等を担持する鋳ぐるみ成形なども行うことができる。
【００４０】
本発明の成形用金型の製造方法により成形された金型は、金属加工等のプレス成形用金型に限らず、熱可塑性樹脂を高圧で射出充填して成形する射出成形用の金型にも適用し得る。
【００４１】
次に、本発明の成形用金型の製造方法の実施例を示す。
＜実施例１＞
【００４２】
鉄製ルツボにて、汎用の亜鉛基合金ＺＡＳ（アルミニウム4.1wt%、銅3.0wt%、マグネシウム0.04wt%、亜鉛  残部）を４００〜４５０℃で溶解し、液相線温度に対して過熱度が３０℃を超えない範囲の溶湯を、台部サイズ：横幅１５０ｍｍ、長さ３９０ｍｍ、高さ５５ｍｍ、パンチ頭部サイズ：横幅１５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、高さ１０５ｍｍのパンチ形状金型用鋳型枠に注湯する。鋳型枠は、ＳＵＳ４０９Ｌ、板厚２ｍｍの鋼板の溶接構造（箱型）となっており、鋳型枠は実際の金型成形時に使用する際のキャビティ面を下側として配置する。注湯完了後、鋳型枠内の溶湯表面の酸化物をハケを用いて除去した後、融点直上の溶湯温度域で槽璧と鋳型枠との間隙にチラーユニットから水を供給して鋳型枠内の溶湯（直接には鋳型枠の外周）の強制冷却を行った。素材上面温度が６０℃程度に達したら、槽体から鋳型枠ごと取り出して鋳型枠を反転させ、素材を取り出して成形金型のキャビティ面すなわち鋳造時に下側が上面になるようにプレス下型にセットした。鋳型から取り出した素材キャビティ面の温度が５０℃程度に達したら、可動型を４５ｍｍ／ｓ以上の速度で下降させ、面圧２２０ＭＰａ以上で加圧（自由鍛造）した。これによって、このときの据え込み量は１０ｍｍ程度であった。
【００４３】
図６に、上記の方法で製造した金型素材について実施例及び比較例の性能評価を行った。それぞれブリネル試験機、引張荷重試験機を用いて硬度（HB）、引張強さ(N/mm２)、ショット数値を得た。なお、図６の実施例１〜７では、データ取得時のショット数を示しており、実際にはその後の継続テストで２０，０００ショット以上をカウントしてなお稼働中のものが存在することが実験的に確認されている。
【００４４】
実施例１〜７が冷却速度、加圧温度条件を充足した金型で、実施例８〜１３はいずれか又は両方の条件を具備しない金型であり、比較例１，２は、プレス加圧しなかった場合の結果である。なお、ショット数について、汎用のＺＡＳでは、ベンチマークで１，８００である。
【００４５】
以上説明した本発明の成形用金型の製造方法並びに成形用金型は、上記の実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の本質を逸脱しない範囲においてなされる任意の改変も本発明に含まれる。また、発明の名称、特許請求の範囲並びに実施形態の説明で特に区別してはいないが、本発明の特許請求の範囲に記載の要件を充足する限り、完成品金型の他、金型面の最終機械加工前の半製品金型も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の成形用金型の製造方法及び成形用金型は、自動車部品、各種産業用機器、それらの部品、一般生活雑貨その他のプレスあるいは射出成型用金型分野において利用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  溶湯
１１  鋳型枠
１２  槽体
１２Ａ  第１槽体
１３  第２槽体
１４  間隙
１６  冷媒流体
２０  流体の自動供給装置
２２  還流機構
２４  冷却装置
３２  ポンプ
３４  水槽
３６  供給管
【要約】      （修正有）【課題】低廉なコストで、良好な機械加工性と強度に優れた成形用金型の製造方法並びに成形用金型の提供。【解決手段】低融点合金材溶湯１０を成形用金型の鋳型枠11に注湯する工程と、低融点合金材溶湯を充填した鋳型枠11の上面以外の全外周又は上面を含む全外周について溶湯の最終凝固部を所定の冷却速度以上の冷却速度で冷却する工程と、溶湯が凝固して所定の凝固温度のときに鋳型枠11から取り出してプレス加圧する工程と、を含み、冷却用流体１６の自動供給装置２０が、注湯する鋳型枠11と、鋳型枠11の外側に導入配置させる冷却用流体１６と、を収容し得る上面開放型の第１槽体12Aを備え、更に第１槽体12Aを収容し第１槽体から溢流する冷却用流体を回収する第２槽体１３と、第２槽体１３内の流体を第１槽体内12Aに還流させる還流機構22と、還流機構22による還流経路に設けた流体の冷却装置24と、を含む成形用金型の製造方法。【選択図】図３【図１】
0005864011.tif 000002
【図２】
0005864011.tif 000003
【図３】
0005864011.tif 000004
【図４】
0005864011.tif 000005
【図５】
0005864011.tif 000006
【図６】
0005864011.tif 000007