(57)【要約】【課題】長寿命化を計ることができるダイカスト金型及びその製造方法を提供すること。【解決手段】可動型用及び固定型用の分割冷却回路を有する分割金型部品をそれぞれ作製し、分割金型部品を厚み方向に接合して可動型用及び固定型用入子を作製する。それぞれの入子を焼き入れ焼き戻しした後、機械加工によりそれぞれの入子の６面の粗加工を行なう。その後、再度焼入れして、真空状態で焼き鈍し処理を行なって、それぞれの入子の硬度をＨRＣ１０程度に軟らかくする。その後、それぞれの入子の６面の仕上げ加工を行なって、それぞれの入子を可動型及び固定型に組み込んで金型を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイカスト金型であって、
冷却回路を有する金型部品が、厚み方向において分割された分割冷却回路を含む複数の分割金型部品が接合されて形成され、接合して形成された前記金型部品が加熱後に焼き鈍しされてなることを特徴とするダイカスト用金型。
【請求項２】
ダイカスト金型の製造方法であって、
前記ダイカスト金型は、厚み方向に分割された冷却回路を含む複数の分割金型部品を形成する工程と、
前記各分割金型部品を厚み方向に接合して１個の金型部品を形成する工程と、
接合された前記金型部品を焼入れする工程と、
焼入れされた前記金型部品を低温焼戻しする工程と、
さらに前記金型部品を高温焼き戻しする工程と、
焼戻しされた前記金型部品を粗加工する工程と、
粗加工された前記金型部品を再度焼入れする工程と、
焼き入れた前記金型部品を完全焼き鈍しする工程と、
前記金型部品を仕上げ加工する工程と、
を経て製造されることを特徴とするダイカスト用金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂を成形するダイカスト金型及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、アルミニウム合金やマグネシウム合金を成形するダイカスト金型は、溶湯を高圧で繰り返して鋳造するために、キャビティ面付近、特に冷却水用孔にヒートクラックや大割れ等が発生することが多かった。そのため、従来においては、ダイカスト金型を熱処理時において、焼入れ焼戻しをする際、所要の硬度に保って耐ヒートクラック性の向上や大割れ防止のための対策が検討されていた。
【０００３】
ヒートクラックは金型表面に亀甲状のひび割れのことを言うものであり、ヒートクラックの発生の原因は、金型が高温の溶湯に触れて高温になり、溶湯を凝固させるために冷却することによる。つまり、この金型の加熱と冷却の繰り返しで起こるものである。また、大割れは金型裏面冷却水孔や鋳抜きピン孔からの割れであり、大割れの原因は、高硬度や、内冷強化に伴って発生するものである。大割れが発生すると水漏れや、焼き鈍し後の変形等が起こる。
【０００４】
このため、従来においては、耐ヒートクラックの対策として高めの硬度に指定し、耐大割れの対策として部分的な焼き鈍しを施すことが提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１、特許文献２にその解決手段が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１３６９２１公報
【特許文献２】特許２０１５−１５０５９３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、ダイカスト金型の熱処理方法は、ダイカスト金型の全体を焼戻し処理する工程と、その後に行なうキャビティバック面寄りの部分を再焼戻しする工程、及び冷却水孔の先端の内面近傍を局部的に再焼戻しする工程とを含んでいる。そのため、焼入れ・焼戻し処理により、金型は略全体に所定の硬度や靭性が付与されることとなっていた。次いで、キャビティバック面寄りの部分を再焼戻しすることによって、冷却水孔の基端や中間付近の硬度を下げることができ、冷却水孔の先端付近を部分的に再焼戻しすることにより、係る内面近傍の硬度も確実に下げることができ冷却水孔の先端の大割れを防止することができることとなっていた。
【０００８】
特許文献２では、金型全体を焼き入れ焼戻しする工程と、ダイカスト金型の裏面の割れ発生の可能性の高い部分にのみ所定の温度まで加熱し、所定の深さまで焼き鈍しする工程とを含んでいる。これにより、ダイカスト金型裏面の外周部を加熱せずに、内部の必要部位のみを加熱し・焼き鈍しできるので、焼き鈍し後のダイカスト金型の変形や大割れを防止することができることとなっていた。
【０００９】
しかし、特許文献１の場合では、金型全体を焼入れ焼戻し処理が行なわれた後で、キャビティバック面寄りの部分を再焼戻しした後、キャビティ面近傍は、局部的に再焼戻し処理され、冷却水孔の先端の内面近傍を、局部的に再焼戻しされていた。そのため、キャビティ付近の硬度は高くなり、一応ヒートクラックの発生を防止でき、冷却水孔近傍の大割れの発生を、一応防止できることとなった。
【００１０】
しかし、焼戻し処理をするということは、加熱された温度から焼き戻す温度が所定の温度に指定されているため、低硬度にすることには限界があった。また、これ等の金型を使用する場合では、通常金型に離型材を塗布しているため、１個の金型で１０００ショット程度しか成形できない。一般に硬度が高くなると金型の寿命は短くなる傾向があることから、金型の寿命を長くするためには、キャビティ面付近の金型部品を低硬度に形成する必要があった。１個の金型で、２０〜３０万個のショットを求めるとすれば、ダイカスト金型の製造時における、熱処理方法を再検討する必要があった。
【００１１】
特許文献２の場合では、金型の熱処理方法は、金型全体の焼入れ焼戻しを行った後で、大割れの発生しやすい金型の裏面の中央部分の加熱範囲に対して特殊ヒータを用いて、領域毎に焼き鈍し処理を行なっている。この特殊ヒータの加熱及び焼き鈍し処理を数回行なった後、仕上げ加工して金型を完成させている。
【００１２】
しかし、この熱処理方法においても焼き鈍し処理は金型裏面の一部のみに行なわれていることから、金型全体としては高硬度に形成され、一応、ヒートクラックの発生を防止することができ、また、冷却水孔や鋳抜き孔からの大割れは防止できるものの、冷却水孔や鋳抜き孔以外の加熱面の大きな変形を防止することはできなかった。また金型に離型材を塗布しているため、やはり、１個の金型で１０００ショット程度しか成形できず、硬度が高くなることによって寿命を長くすることはできなかった。
【００１３】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、寿命の長いダイカスト金型及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】
【００１４】
本発明に係るダイカスト金型及びその製造方法は、以下のように構成するものである。すなわち、
請求項１記載の発明は、ダイカスト金型であって、冷却回路を有する金型部品が、厚み方向において分割された分割冷却回路を含む複数の分割金型部品が接合されて形成され、接合して形成された前記複数の分割金型部品が加熱後に焼き鈍しされてなることを特徴とするものである。
【００１５】
これによると、金型を構成する金型部品は、厚み方向に分割された分割金型部品が厚み方向に接合されて形成されている。この分割金型部品には、冷却回路を厚み方向に分割した分割冷却回路が形成されている。そのため、冷却回路をキャビティ面に沿った形状で形成することができるので、キャビティ面を均等に冷却して熱交換能力が高い金型を提供することができる。
【００１６】
しかも、この金型部品を加熱後に焼き鈍しされて低硬度に形成されているため、金型の寿命を長期化することができる。つまり、従来では溶湯を高圧で繰り返して鋳造するために、キャビティ面付近を高硬度に形成していた。しかし、キャビティ面付近を高硬度に形成することにより低寿命化となるから、硬度を最小限とすることができる焼き鈍し処理を行なうことによって金型の寿命を長くすることができる。したがって１個の金型で、２０〜３０万個のショットを繰り返すことが可能となる。
【００１７】
請求項２の発明は、ダイカスト金型の製造方法であって、前記ダイカスト金型は、厚み方向に分割された冷却回路を含む複数の分割金型部品を形成する工程と、前記各分割金型部品を厚み方向に接合して１個の金型部品を形成する工程と、接合された前記金型部品を焼入れする工程と、焼入れされた前記金型部品を低温焼戻しする工程と、さらに前記金型部品を高温焼き戻しする工程と、焼戻しされた前記金型部品を粗加工する工程と、粗加工された前記金型部品を再度焼入れする工程と、焼き入れた前記金型部品を完全焼き鈍しする工程と、前記金型部品を仕上げ加工する工程と、を経て製造されることを特徴とするものである。
【００１８】
これによると、金型を構成する金型部品は、厚み方向に分割された分割金型部品を厚み方向に接合して形成されている。この分割金型部品には、冷却回路を厚み方向に分割した分割冷却回路が形成されている。そのため、冷却回路をキャビティ面に沿った形状で形成することができるので、キャビティ面を均等に冷却することができ熱交換能力が高い金型を提供することができる。
【００１９】
また、この金型部品は加熱後に焼き鈍しされて低硬度に形成されているため、金型の寿命を長期化することができる。つまり、従来では溶湯を、高圧で鋳造することを繰り返すために，キャビティ面付近を高硬度に形成していた。しかし、キャビティ面付近を高硬度に形成することにより低寿命化となるから、硬度を最小限に低くできる焼き鈍し処理を行なうことによって、金型部品を軟らかくし金型部品の寿命を長くすることができることとなった。
【００２０】
また、金型部品に形成される冷却回路が、分割された分割金型部品を厚み方向に接合して形成されるため、キャビティ面に沿った冷却回路を容易に加工することができる。そのためキャビティ面を均等に冷却できる熱処理を効果的に行なうことができる。しかも、接合された金型部品は、焼き鈍し処理を行なうことによって金型部品の接合力を強くすることができ、金型全体の硬度を偏りなく安定した成形を可能にすることができる。したがって１個の金型で、２０〜３０万個のショットを繰り返すことが可能となる。
【００２１】
この際、金型全体を焼き鈍しすることにより、変形が発生することがあっても、その後に金型の仕上げ加工を行なうから、変形した部分であっても最終加工で所定の寸法、所定の表面粗さに加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、ダイカスト金型を製造する工程を示す流れ図である。
【図２（ａ）】図２（ａ）は、固定型の平面図である。
【図２（ｂ）】図２（ｂ）は、可動型の底面図である。
【図２（ｃ）】図２（ｃ）は、固定型２と可動型３とを含む金型１の正面図である。
【図３】図３は、ダイカスト金型の固定型における下板（分割金型部品）の平面図である。
【図４】図４は、ダイカスト金型の固定型における上板（分割金型部品）の底面図である。
【図５】図５は、２個の分割金型部品を接合した金型部品（入子）の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明のダイカスト金型（以下、単に金型という）及びその製造方法について、図面に基づいて説明する。図１は、一実施形態の金型１内に収納する入子１０（金型部品）を含んだ金型１を製造するための流れ図を示すものである。実施形態の金型１においては、金型１内に、冷却回路１３（図３〜５参照）を有する入子１０が組み込まれている。
【００２４】
金型１は、図２（ａ）（固定型２の平面図）に示される固定型２と、図２（ｂ）（可動型３の底面図）に示される可動型３を有している。入子１０は、固定型２に組み込まれる入子１０Ａと、可動型３に組み込まれる入子１０Ｂとを有している。固定型２に組み込まれる入子１０Ａ、可動型３に組み込まれる入子１０Ｂは、いずれも、２枚の板（下板用金型部品、上板用金型部品）の面部を接合して形成されるものであるから、本実施形態では、以下、入子１０Ａ、１０Ｂをまとめて１０として説明し、固定型２と可動型３をそれぞれ別に説明する場合にのみ、入子１０Ａ、入子１０Ｂとする。
【００２５】
実施形態の金型１の製造方法は、第１に、冷却回路を有する金型部品作製工程（Ｓ１）であって、冷却回路１３を有する金型部品としてのそれぞれの入子１０Ａ、１０Ｂを作製する。
【００２６】
図３〜５に示すように、固定型２における金型部品としての入子１０は、それぞれ分割金型部品としての下板１１及び上板１５を有している。下板１１の表面と上板１５の裏面が、それぞれ接合面１６、１６として接合高周波コイルで接合されることによって、入子１０が一体的に形成される。上板１５の接合面１６と反対側の面にはキャビティ面１２が形成されている。下板１１の表面の接合面１６側及び上板１５の裏面側の接合面１６には、それぞれ円状の冷却回路１３を厚み方向に分割した半溝状冷却回路１３１、１３２が形成されている。下板１１の接合面１６と反対の面側から半溝状冷却回路１３１の一端と他端に向かってそれぞれ給水口１３１ａ、１３１ｂが連結可能に形成されている。半溝状冷却回路１３１、１３２は、キャビティ面１２の形状に沿って均等に冷却できるように、一端から他端までの形状が、複数の屈曲部を経て複雑な形状とすることができる。この冷却回路１３の半溝状冷却回路１３１、１３２は機械加工にてそれぞれ形成されるため、キャビティ面１２に沿った複雑な形状のものでも容易に加工することができ、接合された１本の冷却回路１３として形成されたときに、入子１０の熱処理時に、偏りの少ない熱交換能力を発揮することになる。
【００２７】
下板１１の半溝状冷却回路１３１と上板１５の半溝状冷却回路１３２とは同様の形状で対称的に形成されている。したがって、下板１１の表面の接合面１６と、上板１５の裏面の接合面１６が接合されると、下板１１の半溝状冷却回路１３１と上板１５の半溝状冷却回路１３２が合体されて１つの蛇行する冷却回路１３として形成されることになる。
【００２８】
可動型３に組み込まれる入子１０Ｂも同様に形成される。
【００２９】
次に、複数金型部品の接合工程（Ｓ２）に進み、下板１１の表面に形成された接合面１６と上板１５の裏面に形成された接合面１６を接合する（Ｓ２）。
【００３０】
この接合技術は、通電拡散接合方法と言われ、本出願人が出願した特開２００６-３１５０４０公報で知られている。つまり、互いに付き合わされた非接合部を、抵抗体を介して電極間に挟持した状態で、電極間に所定の電流密度の交流又は直流電流を供給することによって行なわれる。そして、被接合材自身の通電による自己発熱と接合面の接触抵抗による発熱に、抵抗体の抵抗発熱による加熱を付加し、被接合材を接合温度まで加熱することにより拡散接合して、一対の被接合材が密着するように接合される。
【００３１】
このようにして、入子１０が形成されると、次に、入子１０自体の熱処理を行なう。始めに、入子１０自体の靭性を得るために焼入れ工程Ｓ３、低温焼戻し工程（Ｓ４）、本焼戻し工程（Ｓ５）を行なう。焼入れ工程Ｓ３における、焼入れしたときの硬度はＨRＣ６０程度の高硬度であり、そして低温焼戻し工程Ｓ４における低温焼戻しでは、温度を２００℃程度まで下げる。これにより、入子１０には靭性が付与される。Ｓ５における本焼戻しでは、焼戻し温度を約８００℃とし硬度をＨRＣ２０程度の低硬度となる。この状態では、入子１０は強さと粘さを有している。この状態で金型部品粗加工工程（Ｓ６）に進み、入子１０の６面を機械加工にて粗加工する。
【００３２】
次に入子１０を粗加工状態で再熱処理を行なう。粗加工状態の入子１０を、真空炉により変態点以上に温度を加熱した焼入れ工程（Ｓ７）で焼入れ処理した後、焼き鈍し工程（Ｓ８）にて、入子１０を徐冷して完全焼き鈍し（Ｓ８）する。この徐冷に関し、変態点以上に達した温度を２〜３時間ほど保持した後、変態点以下の温度（５５０℃）まで通常の時間（３時間程度）より長い時間をかけて徐冷する。これにより、下板１１及び上板１５で接合された入子１０の接合状態を強くすることができる。また、真空状態で焼き鈍しすることによって、酸化を防ぐことができ、硬度がＨRＣ１０程度となるまで硬度を下げて入子１０を軟らかくする。この状態では、入子１０の６面に孔がある付近では、焼き鈍しによる変形が発生している。そのため、次に、金型部品仕上げ工程（Ｓ９）にて、機械加工による仕上げ加工を行ない（Ｓ９）、特にキャビティ面１２を高精度に仕上げる。
【００３３】
これにより、焼き鈍しによる変形が発生しても機械的な仕上げ加工により、高精度を維持することができる。
【００３４】
そして、最後に金型部品の金型への組込み工程（Ｓ１０）において、軟らかい状態に形成した入子１０を図２Ｃに示すように可動型３を固定型２に組み込んだ状態で、金型１を完成する。
【００３５】
上述のように、１個の金型で、２０〜３０万個のショットを繰り返すためには、金型部品（入子１０）を軟らかく形成する必要がある。そのため、本願発明の実施形態では、通常の熱処理を行なって機械加工を施した後で、金型部品（入子１０）全体を焼入れ焼き鈍し処理を行なうことによって、長寿命化を達成することが可能となった。
【００３６】
また、入子１０が、厚み方向に分割された分割金型部品（下板１１、上板１５）を厚み方向において接合して形成されている。この入子１０には、冷却回路１３を厚み方向に分割した分割冷却回路（半溝状冷却回路）１３１、１３２が形成されている。そのため、冷却回路をキャビティ面１２に沿った形状で形成することができるので、キャビティ面１２を均等に冷却して熱交換能力が高い金型を提供するとともに、焼き鈍しすることによって、２枚の下板１１と上板１５の接合面１６、１６を強くすることができ、金型部品の長寿命化、つまり金型１の長寿命化の効果を維持することに役立つことになる。
【００３７】
なお、入子１０に形成される半溝状冷却回路１３１、１３２の形状は、実施形態に限定するものではなく、キャビティ面の形状に合わせて形成されるものであるから、成形部品によって都度形成するものである。
【００３８】
また、熱処理工程の各工程で、処理される硬度や焼入れ焼戻しされる温度は、実施形態に示す数字に限定するものではない。但し、焼き鈍しされる際の硬度はＨRＣ１０程度が望ましい。
【符号の説明】
【００３９】
１、金型
２、固定型
３、可動型
１０、入子（金型部品）
１１、下板（分割金型部品）
１２、キャビティ面
１３、冷却回路
１３１、半溝状冷却回路
１３１ａ、給水口
１３２、半溝状冷却回路
１３２ａ、給水口
１５、上板（分割金型部品）
１６、接合面
Ｓ１、冷却回路を有する金型部品作製工程
Ｓ２、複数金型部品の接合工程
Ｓ６、金型部品粗加工工程
Ｓ７、焼入れ工程
Ｓ８、焼き鈍し工程
Ｓ９、金型部品仕上げ工程
【図１】
2018130743.tif 000003
【図２（ａ）】
2018130743.tif 000004
【図２（ｂ）】
2018130743.tif 000005
【図２（ｃ）】
2018130743.tif 000006
【図３】
2018130743.tif 000007
【図４】
2018130743.tif 000008
【図５】
2018130743.tif 000009