(57)【要約】【課題】  金型に開けられた冷却穴に存在する空気を追い出しながら金型を熱処理して冷却穴を形成することができる冷却穴の形成方法を提供する。【解決手段】  金型１に冷却穴２を開ける加工工程と、この加工工程で開けた冷却穴２に粒子状の耐熱材１５を充填する充填工程と、この充填工程で耐熱材１５を充填した冷却穴２に栓５をする栓取付工程と、この栓取付工程で冷却穴２に栓５をした金型１を熱処理する熱処理工程からなり、栓５には通気孔６が設けられ、この通気孔６の開口部１０は耐熱材１５の粒子の径よりも短い短辺からなる長方形とした。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型に冷却穴を開ける加工工程と、この加工工程で開けた冷却穴に栓をする栓取付工程と、この栓取付工程で冷却穴に栓をした金型を熱処理する熱処理工程からなり、前記栓には通気孔が設けられていることを特徴とする冷却穴の形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却穴の形成方法において、前記栓が熱膨張すると、前記通気孔が閉じることを特徴とする冷却穴の形成方法。
【請求項３】
請求項２に記載の冷却穴の形成方法において、前記通気孔の両端の開口部は夫々長孔形状であって、その短辺の長さは前記栓の一端側の開口部よりも他端側の開口部の方が短いことを特徴とする冷却穴の形成方法。
【請求項４】
金型に冷却穴を開ける加工工程と、この加工工程で開けた冷却穴に粒子状の耐熱材を充填する充填工程と、この充填工程で耐熱材を充填した冷却穴に栓をする栓取付工程と、この栓取付工程で冷却穴に栓をした金型を熱処理する熱処理工程からなり、前記栓には通気孔が設けられ、この通気孔の開口部は前記耐熱材の粒子の径よりも短い短辺からなる長方形であることを特徴とする冷却穴の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造などに用いられる金型を冷却するための冷却穴の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型には、金型を冷却するために水などの冷媒を流すための冷却穴が設けられている。通常、この冷却穴はドリルなどを用いて機械加工により形成され、形成後に金型は熱処理される。熱処理は金型を硬化させるために必要な処理であるが、脆くなるという欠点がある。特に、冷却穴においては急冷・急加熱のヒートサイクルによる熱応力の発生に伴い金型にクラックが発生し、冷却水漏れなどの原因となることが知られている。
【０００３】
熱処理によって金型が脆化する原因としては、酸化膜の形成や粒界酸化などが考えられる。これらは熱処理中に酸素と金型が反応することによって発生することが分かっている。
そこで、特許文献１に記載のように、酸素が冷却穴に入らないように冷却穴の開口部を栓などの部材によって封止することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−６１３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の発明においては、単に冷却穴の開口部を栓などの部材によって封止するため、冷却穴に密封された空気を追い出すことはできないので、完全なる対策ではない。また、熱処理中に冷却穴に密封された空気が膨張して栓などの部材が損傷するという虞もある。
【０００６】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、金型に開けられた冷却穴に存在する空気を追い出しながら金型を熱処理して冷却穴を形成することができる冷却穴の形成方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく本願の第１発明は、金型に冷却穴を開ける加工工程と、この加工工程で開けた冷却穴に栓をする栓取付工程と、この栓取付工程で冷却穴に栓をした金型を熱処理する熱処理工程からなり、前記栓には通気孔が設けられている。
【０００８】
また、前記栓が熱膨張すると、前記通気孔が閉じるようにするとよい。
【０００９】
また、前記通気孔の両端の開口部は夫々長孔形状にして、その短辺の長さは前記栓の一端側の開口部よりも他端側の開口部の方を短くするとよい。
【００１０】
また本願の第２発明は、金型に冷却穴を開ける加工工程と、この加工工程で開けた冷却穴に粒子状の耐熱材を充填する充填工程と、この充填工程で耐熱材を充填した冷却穴に栓をする栓取付工程と、この栓取付工程で冷却穴に栓をした金型を熱処理する熱処理工程からなり、前記栓には通気孔が設けられ、この通気孔の開口部は前記耐熱材の粒子の径よりも短い短辺からなる長方形である。
【発明の効果】
【００１１】
第１発明によれば、栓に通気孔を設けたので、熱処理中に膨張する冷却穴の内部に存在する空気を追い出すことができる。
【００１２】
また、栓が熱膨張すると、通気孔が閉じるようにすれば、空気が外から冷却穴に流入するのを抑えることができる。
【００１３】
また、通気孔の両端の開口部を夫々長孔形状にして、その短辺の長さを栓の内側の開口部よりも外側の開口部の方を短くすれば、栓が熱膨張すると、他端側の開口部の方から先に閉じていくので、ある程度大きな開口部を確保しておきながら熱処理中に膨張する冷却穴の内部に存在する空気を追い出すことができる。
【００１４】
また第２発明によれば、通気孔の開口部は耐熱材の粒子の径よりも短い短辺からなる長方形であるので、冷却穴に充填した粒子状の耐熱材が飛び出ることなく、ある程度大きな開口部を確保しつつ熱処理中に膨張する冷却穴の内部に存在する空気を追い出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る冷却穴の形成方法を適用する金型の説明図
【図２】本発明に係る冷却穴の形成方法に用いる栓の説明図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は斜視図
【図３】通気孔の断面図で、（ａ）は長孔形状、（ｂ）は長方形
【図４】本発明に係る冷却穴の形成方法の作業手順などを示す説明図で、（ａ）は冷却穴の加工工程、（ｂ）は耐熱材の充填工程、（ｃ）は栓取付工程、（ｄ）は熱処理工程、（ｅ）は熱処理中の通気孔の閉じ状態、（ｆ）は栓の取外し及び耐熱材の取り出し工程
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。本発明に係る冷却穴の形成方法を適用する金型１には、図１に示すように、断面が円形状の冷却穴２で機械加工で穿たれ、この冷却穴２の開口部３の近傍内周面に雌ねじ部４が設けられている。
【００１７】
また、図２に示すように、冷却穴２の開口部３に取り付けて、冷却穴２を塞ぐ栓５が用意される。栓５は、略円柱形状で、中央部に貫通する通気孔６が開けられ、外周面には冷却穴２の雌ねじ部４と噛合する雄ねじ部７が形成されている。栓５の材料としては、金型１の材料となる鉄の熱膨張率よりも大きい材料であることが要件である。この理由は、金型材と同じかそれより小さい熱膨張率である場合には栓５に設けた通気孔は逆に広がってしまうからである。熱膨張率が金型材より大きい場合には、栓は熱膨張すると開口部３の周壁から押圧され、通気孔６が閉じるのである。また、金型１の熱処理によって溶融しない材料であることが要件である。溶融してしまっては栓の役割を果たすことができないからである。また、金型材よりもヤング率が大きい場合には、栓５は熱膨張することにより開口部３の周壁を押圧し、押し広げてしまうことになる。この場合、栓５の通気孔６は逆に広がってしまう。
具体的には、例えば、金型材がＳＫＤ６１（熱間工具鋼：ダイカスト用金型材）である場合には、銅が望ましい。もちろん、上述した要件を満たすならステンレス鋼あるいは低炭素鋼でもよい。
【００１８】
通気孔６は、図２（ｄ）に示すように、外側に臨む開口部１０の短辺の長さＷ１が、内側（冷却穴２）に臨む開口部１１の短辺の長さＷ２よりも短く形成されている。なお、図２（ｄ）では、雄ねじ部７の記載を省略している。また、通気孔６の断面形状は、図３（ａ）に示す細長い長方形でもよいし、図３（ｂ）に示す細長い長孔形状でもよい。
【００１９】
本発明に係る冷却穴の形成方法の作業手順は、図４（ａ）に示すように、先ず金型１に機械加工により断面が円形状の冷却穴２を開け、更に冷却穴２の開口部３の近傍の内周面に栓５の雄ねじ部７が噛合する雌ねじ部４を形成する（加工工程）。
【００２０】
次いで、図４（ｂ）に示すように、高融点材料である粒子状の耐熱材１５を冷却穴２に充填する（充填工程）。耐熱材１５を冷却穴２に充填することにより、充填した粒子状の耐熱材１５の体積分だけ冷却穴２に存在している空気が冷却穴２の外へ排出される。耐熱材１５には、グラファイトやセラミックなどが用いられる。
【００２１】
次いで、図４（ｃ）に示すように、通気孔６を設けた栓５の雌ねじ部４を冷却穴２の雌ねじ部４に噛合させ、栓５で耐熱材１５を冷却穴２に封入する（栓取付工程）。但し、栓５には貫通する通気孔６が設けられているので、冷却穴２と外部とは通気状態にある。
【００２２】
また、通気孔６の外側に臨む開口部１０は、耐熱材１５の粒子の径よりも短い短辺からなる長方形であるので、冷却穴２に充填した粒子状の耐熱材１５が冷却穴２から飛び出ることがない。
【００２３】
次いで、図４（ｄ）に示すように、栓５を取り付けて粒子状の耐熱材１５を冷却穴２に封入した状態の金型１を熱処理する（熱処理工程）。栓５は金型１の材料となる鉄の熱膨張率よりも大きいので、加熱による栓５の膨張に伴い栓５と金型１は密着していく。
【００２４】
また、図４（ｅ）に示すように、栓５の熱膨張に伴い通気孔６は収縮し、先ず外側に臨む開口部１０の方が閉じていき、更に内側（冷却穴２）に臨む開口部１１が閉じていく。すると、冷却穴２に存在する膨張した空気が通気孔６を通して外部に排出され、高温時には通気孔６が閉じることにより外部から空気が冷却穴２に入ることがない。
【００２５】
次いで、図４（ｆ）に示すように、熱処理後、栓５を金型１から取外し、更に粒子状の耐熱材１５を冷却穴２から取り出す（栓の取外し及び耐熱材の取り出し工程）。すると、冷却穴２にクラックなどが発生せず、熱処理により硬化した金型１が形成される。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明によれば、冷却穴に取り付ける栓に通気孔を設けたので、熱処理中に冷却穴の内部に存在する膨張する空気を外部に追い出すことができ、冷却穴にクラックなどを発生させることなく、冷却穴を形成した金型１を硬化させることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１…金型、２…冷却穴、３，１０，１１…開口部、４…雌ねじ部、５…栓、６…通気孔、７…雄ねじ部、１５…耐熱材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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