(57)【要約】【課題】低コストで簡単かつ容易に行うことができる金型の修理方法を提供する。【解決手段】キャビティ面に突設された突起部と該突起部の内部に設けられた冷却穴とを有する金型において前記突起部に発生した亀裂を修理する方法である。前記突起部の亀裂発生部分に、外側から加工を施して前記冷却用空間に開口した開先部を形成する開先部形成工程Ｓ１と、前記金型の母材よりも熱伝導性の高い材質からなる高熱伝導部を有する棒状の治具を、前記開先部の冷却用空間側開口部を前記高熱伝導部で塞ぐように、前記冷却用空間内に挿入配置する治具挿入配置工程Ｓ２と、前記治具における前記高熱伝導部の前記冷却用空間側開口部に露出する面に沿って前記開先部の外側から溶接加工を施し、前記冷却用空間側開口部を閉塞する閉塞膜を形成する閉塞膜形成工程Ｓ３と、前記閉塞膜の表面に肉盛加工を施して前記開先部を埋める肉盛加工工程Ｓ４と、からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ面に突設された突起部と該突起部の内部に設けられて冷却液を流動させるための冷却用空間とを有する金型において前記突起部に発生した亀裂を修理する方法であって、
前記突起部の亀裂発生部分に、外側から加工を施して前記冷却用空間に開口した開先部を形成する開先部形成工程と、
前記金型の母材よりも熱伝導性の高い材質からなる高熱伝導部を有する棒状の治具を、前記開先部の冷却用空間側開口部を前記高熱伝導部で塞ぐように、前記冷却用空間内に挿入配置する治具挿入配置工程と、
前記治具における前記高熱伝導部の前記冷却用空間側開口部に露出する面に沿って前記開先部の外側から溶接加工を施し、前記冷却用空間側開口部を閉塞する閉塞膜を形成する閉塞膜形成工程と、
前記閉塞膜の表面に肉盛加工を施して前記開先部を埋める肉盛加工工程と、
からなることを特徴とする金型の修理方法。
【請求項２】
前記治具の前記高熱伝導部は、銅系金属、セラミックス又はカーボンのいずれかで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の金型の修理方法。
【請求項３】
前記閉塞膜形成工程は、前記冷却用空間内に挿入配置された前記治具を冷却液により冷却しながら行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の金型の修理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の金型の修理方法に使用する治具であって、
前記高熱伝導部を有し且つ一端部が前記冷却用空間の形状と略同じ外形状に形成された筒状本体部と、該筒状本体部の内部空間内に挿入配置され、導入される冷却液の流動通路を形成する冷却液配管と、を備えていることを特徴とする金型の修理方法に使用する治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型の修理方法及びそれに使用する治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば自動車のエンジンやトランスミッション等は、アルミニウム系金属をダイキャスト成形することにより作製されており、このとき使用されるダイキャスト用金型に関する技術が、例えば特許文献１及び２等に種々開示されている。エンジン等の大きな製品を成形する金型は、図１０に示すように、成形装置のベースに固定される固定型１１と、型締めや型開きの際に固定型に対して相対移動可能な可動型１２とからなり、それら固定型１１及び可動型１２は、通常、分割形成された複数の分割ブロック（入子型）により構成されている。
【０００３】
この金型によりダイキャスト成形を行うには、型締めした状態で、キャビティ１３内にアルミニウム溶湯（約６８０°〜７００°）を注入し、アルミニウム溶湯が固化した後、型開きして成形品を取り出す。このとき、キャビティ１３内でのアルミニウム溶湯の固化が速いほど成形品を早く取り出せるので生産性が向上する。しかし、可動型１２のキャビティ面に突設された突起部１４は、キャビティ１３内に注入されたアルミニウム溶湯の熱が特に籠もり易いため、アルミニウム溶湯の固化を遅らせる原因となる。そこで、可動型１２の外側から突起部１４の内部に連通する冷却穴（冷却用空間）１５を設けて、その冷却穴１５に水等の冷却液を循環させることにより、可動型１２を冷却してアルミニウム溶湯の固化を速めるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４２９７５４号
【特許文献２】特許第３６５７６００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、可動型１２の突起部１４は、アルミニウム溶湯と冷却液との温度差が大きいことから、金型の繰り返し使用による疲労に起因して冷却穴１５側から亀裂１６が発生することがある。この亀裂１６が突起部１４の表面にまで到達すると、その亀裂１６から冷却液が漏れ出してしまい、成形不良品を発生させる。このように亀裂１６が発生した場合に、冷却液を使用することなく成形を行うと、突起部１４にアルミニウム溶湯が焼き付いてしまい、やはり成形不良品を発生させることとなる。したがって、突起部１４に亀裂１６が発生した可動型１２は、廃棄処分にするか修理して再利用するかのどちらかとなる。
【０００６】
従来、修理する場合には、突起部１４の亀裂発生部分に、外側から削り加工を施して冷却穴１５に開口した開先部を形成し、溶接により冷却穴１５及び開先部を埋めた後、埋めた冷却穴１５の部分をドリルで掘り起こして、冷却穴１５を再度形成するようにしていた。しかし、溶接により埋めた部分（溶接部分）は、可動型１２の本体部の材質（熱間工具鋼（ＳＫＤ６１））よりもかなり硬いため、ドリルによる冷却穴１５の穴開け加工は容易に行うことができない。なお、放電加工によれば、ドリルの場合よりも穴開け加工を容易に行うことが可能であるが、コストが著しく高くなる。
【０００７】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、低コストで簡単かつ容易に行うことができる金型の修理方法及びそれに使用する治具を提供することを解決すべき課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、キャビティ面に突設された突起部と該突起部の内部に設けられて冷却液を流動させるための冷却用空間とを有する金型において前記突起部に発生した亀裂を修理する方法であって、前記突起部の亀裂発生部分に、外側から加工を施して前記冷却用空間に開口した開先部を形成する開先部形成工程と、前記金型の母材よりも熱伝導性の高い材質からなる高熱伝導部を有する棒状の治具を、前記開先部の冷却用空間側開口部を前記高熱伝導部で塞ぐように、前記冷却用空間内に挿入配置する治具挿入配置工程と、前記治具における前記高熱伝導部の前記冷却用空間側開口部に露出する面に沿って前記開先部の外側から溶接加工を施し、前記冷却用空間側開口部を閉塞する閉塞膜を形成する閉塞膜形成工程と、前記閉塞膜の表面に肉盛加工を施して前記開先部を埋める肉盛加工工程と、からなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の金型の修理方法によれば、上記の開先部形成工程と、治具挿入配置工程と、閉塞膜形成工程と、肉盛加工工程とを順次に行うことで、従来のように冷却用空間を溶接で埋めることなく、突起部に発生した亀裂を修理するようにしている。そのため、冷却用空間をドリル加工等で再度形成する必要がないので、突起部に発生した亀裂の修理を低コストで簡単かつ容易に行うことができる。
【００１０】
また、閉塞膜形成工程において閉塞膜を形成する際には、治具における高熱伝導部の冷却用空間側開口部に露出する面に沿って閉塞膜を形成するようにしているので、高熱伝導部において熱が素速く拡散し、形成される閉塞膜と治具の高熱伝導部とが接合するのを効果的に回避することができる。なお、治具の高熱伝導部を形成する材質は、金型の母材よりも熱伝導性の高いものであれば採用可能であるが、更に熱伝導率や耐熱性がより高いものの方が好ましい。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記治具の前記高熱伝導部は、銅系金属、セラミックス又はカーボンのいずれかで形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の金型の修理方法によれば、治具の高熱伝導部が、耐熱性に優れた、銅系金属、セラミックス又はカーボンのいずれかで形成されているので、耐久性に優れるとともに、治具の高熱伝導部の表面に沿って形成される閉塞膜を良好に形成することができる。特に、銅系金属は、熱伝導性にも優れているので、閉塞膜の形成をより有利に行うことができる。また、銅系金属は、加工が容易であるため、有利に採用することができる。代表的な銅系金属としては、例えば、クロム銅、純銅等が挙げられる。また、代表的なセラミックスとしては、例えば、チタン酸アルミニウム系、ジルコニア系、アルミナ系、窒化珪素系のセラミックス材料等が挙げられる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記閉塞膜形成工程は、前記冷却用空間内に挿入配置された前記治具を冷却液により冷却しながら行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明の金型の修理方法によれば、溶接により形成される閉塞膜から伝導する熱による治具の高熱伝導部の温度上昇を抑制して溶融温度に達することを防止できるので、閉塞膜と治具の高熱伝導部とが接合するのをより確実に回避することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の金型の修理方法に使用する治具であって、前記高熱伝導部を有し且つ一端部が前記冷却用空間の形状と略同じ外形状に形成された筒状本体部と、該筒状本体部の内部空間内に挿入配置され、導入される冷却液の流動通路を形成する冷却液配管と、を備えていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の治具によれば、筒状本体部の内部空間内で冷却液を流動させることにより、治具の筒状本体部の全体を効率良く冷却することができる。そのため、治具の高熱伝導部の表面に沿って溶接により閉塞膜が形成される際に、高熱伝導部の温度上昇を抑制して溶融温度に達することを防止できるので、閉塞膜と高熱伝導部との接合をより確実に回避することができる。また、筒状本体部の一端部は、冷却用空間の形状と略同じ外形状を有するので、冷却用空間内に治具を整合する状態に、簡単かつ容易に挿入配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態の修理方法における工程の流れを示すフローチャートである。
【図２】実施形態の修理方法が適用される亀裂が発生した金型の一部断面図である。
【図３】実施形態の修理方法における開先部形成工程を示す説明図である。
【図４】実施形態の修理方法における治具挿入配置工程を示す説明図である。
【図５】実施形態の修理方法の治具挿入配置工程で使用される治具の断面図である。
【図６】実施形態の修理方法における閉塞膜形成工程を示す説明図である。
【図７】実施形態の修理方法における閉塞膜形成工程を示す説明図である。
【図８】実施形態の修理方法における肉盛加工工程を示す説明図である。
【図９】実施形態の変形例に係る治具の断面図である。
【図１０】従来のダイキャスト用金型の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の金型の修理方法及びそれに使用する治具を具体化した一実施形態について図１〜図８を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態の修理方法における工程の流れを示すフローチャートである。本実施形態の修理方法は、図２示すように、キャビティ１３面に突設された突起部１４と突起部１４の内部に設けられた冷却穴（冷却用空間）１５とを有する可動型１２（従来例として図９に示した可動型）において、突起部１４に発生した亀裂１６を修理する方法である。この修理方法は、図１に示すように、突起部１４に亀裂１６の発生により、開先部形成工程Ｓ１と、治具挿入配置工程Ｓ２と、閉塞膜形成工程Ｓ３と、肉盛加工工程Ｓ４と、を順次行う。
【００１９】
最初の開先部形成工程Ｓ１では、図３に示すように、突起部１４の亀裂発生部分に、外側から切削加工等の加工を施して開先部２１を形成する。この開先部２１は、冷却穴１５に開口する開口部２１を有するように形成される。
【００２０】
次の治具挿入配置工程Ｓ２では、図４に示すように、開先部２１の冷却穴１５側の開口部２１ａを、治具３０の高熱伝導部３１ａで塞ぐように冷却穴１５内に治具３０を挿入配置する。ここで用いる治具３０は、図５に示すように、両端が閉口された円筒状の筒状本体部３１と、筒状本体部３１の内部空間内に略全体が配設された冷却液配管３２と、から構成されている。筒状本体部３１は、軸方向に三分割されて形成されており、先端側に位置する高熱伝導部３１ａと、中央に位置する中央筒部３１ｂと、基端側に位置する基端筒部３１ｃとからなる。高熱伝導部３１ａは、熱伝導性に優れるクロム銅で形成されており、その先端壁部は半球形状に形成されている。中央筒部３１ｂ及び基端筒部３１ｃは、ステンレスで形成されている。尚、中央筒部３１ｂの先端側端面が高熱伝導部３１ａの基端側端面に接合されることにより、両筒部材は一体化されている。基端筒部３１ｃの筒状壁部には、筒状本体部３１の内部空間内の冷却液が外部へ流出する流出口３１ｄが設けられている。また、基端筒部３１ｃの端面壁部には、冷却液配管３２挿通用の挿通孔３１ｅが設けられている。
【００２１】
この筒状本体部３１は、軸方向の略１／２の長さの先端側部分の外形状が冷却穴１５の形状と略同じにされている。これにより、治具３０の先端側が冷却穴１５に挿入配置されたときに、筒状本体部３１の先端側部分（少なくとも高熱伝導部３１ａ全部）の外面が冷却穴１５の壁面に略接触した状態になるようにされている。なお、本実施形態の場合、冷却穴１５内に治具３０が挿入配置されたときには、高熱伝導部３１ａの全部と中央筒部３１ｂの略１／３の部分が冷却穴１５内に収納された状態になる。よって、突起部１４に形成された開先部２１の冷却穴１５側の開口部２１ａは、高熱伝導部３１ａにより塞がれた状態になっており、高熱伝導部３１ａの一部外面が開口部２１ａに露出している。
【００２２】
冷却液配管３２は、筒状本体部３１の内径よりも所定寸法小さい外径を有するステンレスパイプにより形成されている。この冷却液配管３２は、基端筒部３１ｃの挿通孔３１ｅから筒状本体部３１の内部空間内に挿入配置されており、基端側の端部が基端筒部３１ｃの端面壁部から突出している。冷却液配管３２の先端は、高熱伝導部３１ａの先端壁部と所定距離を隔てた所に位置しており、筒状本体部３１の内周面と冷却液配管３２の外周面との間には、断面が円環状の冷却液の流通路３３が形成されている。これにより、図５に矢印で示すように、冷却液配管３２の基端側から導入された冷却液が、冷却液配管３２の内部を通って先端から流通路３３に流出し、基端筒部３１ｃの流出口３１ｄから外部へ流出する流動通路が形成されている。
【００２３】
そして、次の閉塞膜形成工程Ｓ３では、図６に示すように、突起部１４に形成された開先部２１の冷却穴１５側の開口部２１ａに露出する高熱伝導部３１ａの露出面に沿って、熱間工具鋼系溶接材料を用いて開先部２１の外側から溶接加工を施し、冷却穴１５の開口部２１ａを閉塞する閉塞膜２２を形成する。溶接加工は、例えば公知のＴＩＧ溶接法を採用することができ、形成する閉塞膜２２の厚みは１．５〜２．０ｍｍ程度とする。このとき、冷却穴１５内に挿入配置された治具３０を冷却しながら溶接加工を行う。即ち、治具３０の冷却液配管３２に導入した水等の冷却液を、筒状本体部３１内の流通路３３から流出口３１ｄに至る流動通路に流通させることにより、溶接により形成される閉塞膜２２と接触する治具３０の高熱伝導部３１ａを冷却しながら溶接加工を行う。
【００２４】
これにより、溶接により形成される閉塞膜２２から伝導する熱による高熱伝導部３１ａの温度上昇が抑制されるので、閉塞膜２２と高熱伝導部３１ａとが接合するのをより確実に回避することができる。この治具３０は、閉塞膜２２を形成した直後に冷却穴１５から抜き取られる。これにより、冷却穴１５の開口部２１ａには、図７に示すように、閉塞膜２２が冷却穴１５の開口部２１ａを閉塞するように形成される。
【００２５】
次の肉盛加工工程Ｓ４では、図８に示すように、例えば公知のＴＩＧ溶接法を採用して閉塞膜２２の外表面に熱間工具鋼系溶接材料を用いて肉盛溶接加工を施すことにより肉盛部２３を形成し、開先部２１を埋める。このとき形成される肉盛部２３の外表面は、突起部１４のキャビティ面となるので、肉盛部２３の周囲の面と円滑に連続するように形成するのが好ましい。
【００２６】
以上のように、本実施形態の金型の修理方法によれば、開先部形成工程Ｓ１と、治具挿入配置工程Ｓ２と、閉塞膜形成工程Ｓ３と、肉盛加工工程Ｓ４とを順次に行うことで、従来のように冷却穴１５を溶接で埋めることなく、突起部１４に発生した亀裂１６を修理するようにしている。そのため、冷却穴１５をドリル加工等で再度形成する必要がないので、突起部１４に発生した亀裂１６の修理を低コストで簡単かつ容易に行うことができる。
【００２７】
また、閉塞膜形成工程Ｓ３において閉塞膜２２を形成する際には、治具３０における高熱伝導部３１ａの冷却穴１５側開口部２１ａに露出する露出面に沿って溶接を行うので、形成される閉塞膜２２と治具３０の高熱伝導部３１ａとが接合するのを効果的に回避することができる。特に、本実施形態の高熱伝導部３１ａは、熱伝導性に優れた銅系金属で形成されているので、熱の拡散が速く、閉塞膜２２と高熱伝導部３１ａとの接合をより確実に回避することができる。
【００２８】
また、本実施形態の修理方法に使用する治具３０は、筒状本体部３１の内部空間内で冷却液が流動するように構成されているので、閉塞膜２２を形成する際に閉塞膜２２と接触する高熱伝導部３１ａを効率良く且つ確実に冷却することができる。そして、閉塞膜形成工程Ｓ３を、冷却穴１５に挿入配置された治具３０を冷却液により冷却しながら行うことによって、高熱伝導部３１ａの温度上昇を抑制して溶融温度に達することを防止できるので、閉塞膜２２と高熱伝導部３１ａとの接合をより確実に回避することができる。また、筒状本体部３１の一端部は、冷却穴１５の形状と略同じ外形状を有するので、冷却穴１５内に治具３０を整合する状態に、簡単かつ容易に挿入配置することができる。
【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、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能であることは云うまでもない。
【００３０】
例えば、上述した実施形態では、筒状本体部３１の内部空間内で冷却液が流動するように構成された治具３０を用いて閉塞膜形成工程Ｓ３を行うようにしたが、突起部１４の内部に設けられた冷却穴１５の太さが十分に大きい場合（例えば、直径１２ｍｍ以上）、冷却構造を持たない治具を用いて、閉塞膜形成工程Ｓ３において治具の内部を冷却液で冷却することなく閉塞膜２２を形成するようにしてもよい。この場合、閉塞膜２２の形成にタイミングを合わせて、治具を冷却穴１５から抜き取るようにすることが好ましい。ここで、図９は、閉塞膜形成工程Ｓ３で冷却を行わない場合に使用する変形例の治具４０を示している。
【００３１】
変形例の治具４０は、クロム銅からなり且つ冷却穴１５より僅かに小さい直径を有する棒状部材によって全体を構成したものである。治具４０は、熱伝導性に優れた銅系金属からなり且つ十分な太さを有しているため、溶接材料から伝導する熱が治具４０全体に素速く拡散して温度上昇が抑制される。よって、閉塞膜形成工程Ｓ３で冷却液による冷却を行わなくても溶融温度に達することが防止されるので、治具４０と閉塞膜２２との接合が回避される。
【００３２】
尚、上述した治具４０は、全体をクロム銅により形成したが、先端側から所定長さのみをクロム銅からなる棒状部材により高熱伝導部として形成すると共に、残りの軸方向中央から基端側部分をステンレス等からなる筒状部材により形成し、両部材を接合して一体化したものでもよい。
【００３３】
また、上述した実施形態では、治具３０の高熱伝導部３１ａは、熱伝導性に優れた銅系金属で形成されたものであるが、これに代わりセラミックスやカーボンで形成されているものでもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１１…固定型、  １２…可動型、  １３…キャビティ、  １４…突起部、  １５…冷却穴（冷却用空間）、  １６…亀裂、  ２１…開先部、  ２１ａ…開口部、  ２２…閉塞膜、  ２３…肉盛部、  ３０…治具、  ３１…筒状本体部、  ３１ａ…高熱伝導部、  ３１ｂ…中央筒部、  ３１ｃ…基端筒部、  ３１ｄ…流出口、  ３１ｅ…挿通孔、  ３２…冷却液配管。
【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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【図１０】
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