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JP3598238B2 - Casting mold, casting method and molded product thereof - Google Patents

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JP3598238B2
JP3598238B2 JP25706299A JP25706299A JP3598238B2 JP 3598238 B2 JP3598238 B2 JP 3598238B2 JP 25706299 A JP25706299 A JP 25706299A JP 25706299 A JP25706299 A JP 25706299A JP 3598238 B2 JP3598238 B2 JP 3598238B2
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casting
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圭三 松村
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属材料を成形するための鋳造金型に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鋳造を行う際には、一般に、図2に示すような金型が用いられている。図2において、金型は、主として、固定側金型パーツ4および移動側金型パーツ5によって構成され、両金型4・5の間にキャビティ3が設けられている。また、1は金型への湯口、6は湯道、2はキャビティ3への湯口である。
【0003】
この金型を用いて成形する場合には、成形材料を溶融状態にしてなる溶湯を成形機より湯口1へ流し込むと、溶湯は湯道6および湯口2を通ってキャビティ3内に流入する。溶湯はキャビティ内で冷却されることによって、キャビティに設けられている所定の立体形状に対応する形状を保持したまま固化し、金型を開くことによって所望の形状を有する成型品が得られる。
【0004】
成形材料が例えば金属系材料である場合、溶湯は溶融状態を保つために、成形機内において一般に500℃以上の温度に保たれている。一方、金型の温度は300℃以下に設定されているため、溶湯は、キャビティ内に注入されると、金型に対して放熱を開始して、溶湯自体の温度は降下する。
【0005】
更に、溶湯が例えばマグネシウム合金である場合には、温度が降下するに伴って固相率が上昇していくが、溶湯が固化する比較的短い時間内にキャビティ内を満たさないと充填不良が生じる。
発明者らは、既に、金型内面に熱伝導率の小さい材料の層を設けることにより、溶湯の凝固時間を遅延させる発明を完成し、その発明について特許出願をしている(例えば、特開平11−77240号)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
鋳造用の金型パーツ母材は、一般に鉄系の材料で形成されており、その熱膨張係数は一般に10〜12μm/m/℃程度である。一方、金型内面に面して層を形成する低熱伝導率の表層材料としては、セラミックスなどの材料が用いられることが多く、その熱膨張係数は約5μm/m/℃以下である。例えば、このような金型内面に熱伝導率の小さい材料の層を有する金型において、約200℃の温度変化が生じた場合に、金型パーツ母材と表層材料との熱膨張量の差は、金型10cm当りで0.lmmにも達する。
【0007】
また、このような金型を用いて繰り返して射出成形を行なう場合、金型表面の温度は、金型内に溶湯が流れ込んだ時点でほぼ瞬時に約200〜250℃上昇し、その後数秒以内で冷却され、金型表面および溶湯の温度は初期の金型温度まで降下する。従って、鋳造金型は、このように急激な加熱および冷却を伴うヒートショックにさらされ、金型が大量生産に用いられる場合には、この過程は多数回のサイクルとして繰り返される。
【0008】
従って、熱膨張率の異なる2つの材料である金型パーツ母材および表層材料層の境界面では、そのようなヒートショックのサイクルによる両者の熱膨張量が異なるために、表層材料層にクラックや剥離が生じたりして、結果的に金型としての寿命が短くなってしまう可能性があった。
【0009】
例えば合金の溶湯を用いて成形を行う場合のように、短時間での温度変化および/または注入圧力(射出成形の場合には射出圧力)が大きい苛酷な条件下では、1回から数回のショットで剥離やクラックが生じてしまい、大量生産を行う工業的生産においては、十分な実用性を有さないという問題点があった。
【0010】
そこで、そのような問題点を解決するための手段として、金型の内面に熱伝導率の小さい材料の層を設けることに加えて、そのような層の材料について熱膨張率が、金型パーツ母材の熱膨張率とあまり大きな差を生じないようなものを選択することが考えられる。
但し、そのような材料には、更に、常套の金型パーツ母材と同等またはそれに近い強度および硬度を有することも要求される。従って、金型の内面に熱伝導率および熱膨張率について上記のような考慮を加えた層を設けることは、常套の金型パーツ母材と比較すると、材料コストの上昇をまねくことになる。
【0011】
本発明は、このような問題点を解決して、鋳造品の充填性を改善し、十分実用に耐える寿命を有する金型を提供することを1つの目的とする。
本発明は、また、そのような金型を提供する上で、常套の金型と比較した場合におけるコストの上昇を可能な限り小さくすることを1つの目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
先に述べたような金型に与えられるヒートサイクルは、成形プロセスにおいては避けることができないため、本発明では、そのようなヒートサイクルを含む温度変化に対して大きな耐久性を有する金型の構成およびそのような金型を使用すると同時に、そのような構成の部分の体積または面積を可能な範囲で最小とすることによって、上記の目的の達成を図るものである。
【0013】
従って、本発明は、複数の金型パーツを組み合わせると、金型の内部にキャビティが形成され、上記複数の金型パーツのうち上記キャビティに面する少なくとも1つの金型パーツの表面に1μm〜30μmの表層材料層を有し、かつ、上記金型パーツと上記表層材料層との間に隣接層が設けられた鋳造金型であって、上記表層材料層を形成する材料は上記隣接層を形成する材料より小さい熱膨張率を有し、かつ、上記隣接層を形成する材料は金型パーツ母材より小さい熱膨張率を有しており、表層材料層、隣接層および金型パーツ母材のうち、上記表層材料層を形成する材料が最も小さな熱伝導率であることを特徴とする鋳造金型を1つの要旨とする。
【0014】
また、本発明は、上記の鋳造金型を、少なくとも1種の金属材料の成形に用いて成形品を製造する方法をもう1つの要旨とする。
【0015】
更に、本発明は、上記の鋳造金型を用いて成形され、成形品の内側表面に比べて外側表面がより良好な外観を有する成形品をもう1つの要旨とする。
更に、本発明は、上記の鋳造金型を用いて成形品を製造する方法により成形され、成形品の内側表面に比べて外側表面がより良好な外観を有する成形品をもう1つの要旨とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。
図1は、本発明の1つの実施態様例を示している。
図1において、固定側金型パーツ4のキャビティ3に面する箇所に断熱ブロック層7が設けられている。この態様において、断熱ブロック層7は、キャビティ3に面する側の表層材料層8および金型パーツに接する側の金型パーツ隣接層(本明細書において、単に、隣接層とも称する。)9の2層を積層して形成されているが、この2層の間に1またはそれ以上の中間層を挟んだ形態として形成することもできる。従って、断熱ブロック層7は、少なくとも2種の層を積層して形成されている。
【0017】
表層材料層8を形成する材料は、断熱ブロック層7を構成する各層および金型パーツ4・5をそれぞれ形成する材料の中で最も小さい熱伝導率を有している。
表層材料としては、セラミック材料、例えば、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニアガラス、シリカ、炭化チタンまたはコージェライト等を用いることができる。これらのセラミック材料の熱伝導率は、3〜20w/m/℃の範囲である。
【0018】
小さな熱伝導率を有する材料により形成されるこの表層材料層8は、キャビティ3内に流入した溶湯と金型パーツ母材との間を隔てて存在し、溶湯と金型パーツ母材とが直接接触することを防止し、溶湯から金型パーツ母材への熱の伝達を抑制することにより、溶湯の凝固時間を遅延させるという機能を有している。
【0019】
従って、溶湯の凝固時間を遅延させることによって、成形品において湯じわ、巣などの成形不良が発生することを有効に防止することができる。
このような機能を達成するために、表層材料層7は、1μm〜30μmの範囲、より好ましくは1μm〜10μmの範囲の厚さを有するように形成すればよい。
【0020】
一般に金属材料からなる金型母材の表面に表層材料層を設けるための手段としては、金属材料にセラミック材料の層を積層させるための手段として既知である種々の手段を採用することができる。尤も、表層材料層の厚さを1μm〜10μm程度と比較的薄く形成する場合には、溶射または複合無電解メッキにより表層材料層を形成することができる。これらの手段によれば、キャビティの形状が複雑な凹凸を有する場合であっても、金型内面をほぼ均一の厚さにて被覆することができる。従って、表層材料層による熱伝導の抑制という機能を表層材料層全体にわたってほぼ均等に達成することができる。
【0021】
金型パーツ隣接層9は、表層材料層8と金型パーツ(図1に示す態様では、固定側金型パーツ4)との間に存在して、熱膨張率に関して、好ましくは両者の間の値を有することにより、互いに隣接する層またはパーツの間での膨張率のギャップを小さくする機能を有する。尚、金型パーツ隣接層9と表層材料層8との密着強度をより向上させるためには、金型パーツ隣接層9と表層材料層8との熱膨張率が同じまたは近似する値となるように各材料を選択することもできる。
【0022】
この機能は、熱膨張率の差が大きい2つの層が積層されている場合に、短時間にて温度が大きく変化するヒートショックにさらされると、一方の層が剥離したり、割れたりするという積層不良を生じやすいが、そのような2つの層の間に、両者の間の範囲の値の熱膨張率を有する層を存在させることによって、隣接する2層間の熱膨張率の差をより小さくし、層の剥離や割れなどの積層不良の発生を防止するというものである。
【0023】
従って、金型パーツ母材、金型パーツ隣接層9および表層材料層8を形成する材料については、上記のような熱伝導率および熱膨張率の要件を併せて考慮して、好適な材料の組合せを選択する必要がある。
【0024】
好ましい例として、金型パーツ隣接層9を、250℃程度の高温域まで10μm/m/℃の熱膨張係数を維持することができるニッケル合金またはチタン合金により形成することができる。そのようなニッケル合金の例としては、インバー材HRA929C(日立金属株式会社製)、低熱膨張鋳鉄LEX40(日本鋳造株式会社製)があり、チタン合金の例としては、Ti−6Al−4V、Ti−7Al−4Moがある。
【0025】
例えば、表層材料層8として、セラミックス材料のZrO・SiO(熱膨張率:約5μm/m/℃、熱伝導率:3w/m/℃)を、金型パーツ隣接層9として、チタン合金のTi−6Al−4V(熱膨張率:約9μm/m/℃、熱伝導率:約7w/m/℃)を、そして金型パーツ母材として熱間ダイス鋼のSKD61(熱膨張率:約12μm/m/℃、熱伝導率:35w/m/℃)を用いると、表層材料層8と金型パーツ隣接層9との間の熱膨張率の差は約4μm/m/℃、金型パーツ隣接層9と金型パーツとの間の熱膨張率の差は約3μm/m/℃となる。
【0026】
一方、金型パーツ隣接層9を存在させずに、表層材料層8を金型パーツに直接積層させる場合を考えると、両者の間の熱膨張率の差は約7μm/m/℃となる。従って、本発明の金型では、隣接する2層間、即ち、表層材料層8と金型パーツ隣接層9との間、ならびに金型パーツ隣接層9と金型パーツとの間の熱膨張率の差を、金型パーツ隣接層9を存在させない場合に比べて、より小さくすることができる。
【0027】
従って、断熱ブロック層を構成する各層どうしについても、断熱ブロック層と金型パーツ母材との間でも、熱膨張率の差がこのように比較的小さくなるように各材料を選択することによって、苛酷なヒートショックにさらされる場合であっても、金型パーツと断熱ブロック層7および断熱ブロック層7内の各層間における膨張量の差を小さく抑えることができるので、断熱ブロック層7において剥離やクラック等が発生することを防止することができる。
【0028】
このような構成を有する本発明の金型では、苛酷なヒートショックのサイクルに付された場合であっても表層材料層に剥離やクラック等の発生を抑制することができるので、より長い寿命を確保することができる。
【0029】
以上のような構成を有する本発明の金型において、溶湯をキャビティ内へ注入すると、金型内での溶湯の冷却および凝固が遅延されるため、溶湯の注入が完了しないうちに溶湯が固化を開始することを防止することができる。従って、溶湯を、これが溶融状態を十分に保っている状態でキャビティの先端部分まで十分に充填することができ、充填不良の発生を防止することができる。
【0030】
また、薄型の成形品を成形するための金型ではキャビティの間隔(成形品の厚さに対応する間隔)が小さく設定される。キャビティの間隔が小さくなると、金型の単位面積あたりに流れこむ溶湯の量の割合が小さくなる。従って、キャビティの間隔が相対的に大きい金型よりも、その間隔が相対的に小さい金型の方が、溶湯はより短時間で冷めやすく、充填不良も生じやすい傾向にある。
【0031】
しかしながら、本発明の金型によれば、溶湯と金型母材との間に、比較的小さい熱伝導率を有する表層材料層が存在することによって、金型内での溶湯の冷却および凝固を遅延させることができるので、本発明の金型を、比較的小さい間隔のキャビティを有する薄型成形品用の金型として用いる場合であっても、充填不良の発生の防止を良好に達成することができる。
【0032】
断熱ブロック層7は、固定側金型パーツ4および移動側金型パーツ5の両者のキャビティ3に面する箇所に形成して、キャビティ3全体を覆うように設けることもでき、その場合には、成形品の外面側および内面側の両方について良好な外観を有するものが得られる。
【0033】
しかし、断熱ブロック層7を形成する材料には、チタン合金またはニッケル合金等の常套の金型パーツ母材よりもコストが高い材料を用いることになるため、常套の金型と比較すると、コストが高くなる。そのようなコストの上昇を最小限度に抑えることを1つの目的とする本発明においては、断熱ブロック層7を設ける領域、従って断熱ブロック層7の体積または面積を最小の範囲に抑えることもできる。
【0034】
そこで、本発明の金型において、断熱ブロック層7は固定側金型パーツ4または移動側金型パーツ5のいずれか一方に設けることもできる。その場合には,成形品の外面側を形成する方の金型パーツに断熱ブロック層7を設けるようにすることができる。そうすると、製造された成形品は、外側表面については、湯じわ、巣などを有さないように形成することができ、より高い商品価値を有するものとなり得る。また、通常は人目に触れることの少ない成形品の内側表面についてはそれほど高い成形精度を確保しなくともよく、例えば、図3に示すように湯じわ11が存在しても構わないので、成形品の内側表面に対応する方の金型パーツには断熱ブロック層7を設けない態様とすることができる。
【0035】
また、製造しようとする成形品のデザインにもよるが、本発明を適用することができる金型は、その金型パーツが、固定側金型パーツ4と移動側金型パーツ5の2つのパーツの組合せで用いられる場合に限られず、特に図示はしないが、固定側金型パーツおよび/または移動側金型パーツが2以上のパーツに分離しており、これらが使用時に組み合わせられて金型を形成するものにも適用することができる。
【0036】
【発明の効果】
かかる本発明によれば、表層材料層を有する断熱ブロック層が存在することによって溶湯の凝固を遅延させることができ、溶湯を十分な溶融状態にてキャビティ内に流通させることができるため、溶湯が流れる方向についてのキャビティの断面積が小さい場合であっても、断熱ブロック層が存在するキャビティの先端部分まで溶湯を十分に行き渡らせることができる。従って、断熱ブロック層が存在するキャビティにおいては、溶湯の金型内での充填可能な距離を延ばすことができるので、より薄型の成形品を得ることができる。従って、マグネシウム合金などのチクソモールディングに好適に用いることができる。
【0037】
このように、キャビティ内における溶湯の固化を遅延させることによって、固化が成形材料の全体的にわたって均質に生じるようにすることができるので、成形品において、断熱ブロック層を設けた側の金型パーツに対応する部分の湯じわ、巣等の成形不良の発生を低減させることができる。
【0038】
更に、本発明の金型は、断熱ブロック層の各層どうしおよび断熱ブロック層と金型母材パーツとの間における熱膨張率の差を比較的小さく設定しているので、苛酷なヒートショックを受ける条件で使用される場合であっても、断熱ブロック層におけるクラックの発生を防止して、金型としての寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1つの態様を示す断面図である。
【図2】従来の鋳造金型の断面図である。
【図3】本発明の金型によって成形した成形品の斜視図である。
【符号の説明】
1、2…湯口、 3…キャビティ、
4…固定側金型パーツ、 5…移動側金型パーツ、
6…湯道、 7…断熱ブロック層、
8…表層材料層、 9…金型パーツ隣接層、
11…湯じわ。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a casting mold for molding a metal material.
[0002]
[Prior art]
When performing casting, a mold as shown in FIG. 2 is generally used. In FIG. 2, the mold is mainly constituted by a fixed mold part 4 and a movable mold part 5, and a cavity 3 is provided between the two molds 4. Reference numeral 1 denotes a gate to the mold, 6 denotes a runner, and 2 denotes a gate to the cavity 3.
[0003]
In the case of molding using this mold, when a molten metal in which a molding material is brought into a molten state is poured from a molding machine into the gate 1, the molten metal flows into the cavity 3 through the runner 6 and the gate 2. The molten metal is cooled in the cavity, solidifies while maintaining a shape corresponding to a predetermined three-dimensional shape provided in the cavity, and a mold having a desired shape is obtained by opening a mold.
[0004]
When the molding material is, for example, a metal-based material, the molten metal is generally maintained at a temperature of 500 ° C. or higher in a molding machine in order to maintain a molten state. On the other hand, since the temperature of the mold is set to 300 ° C. or less, when the molten metal is injected into the cavity, heat radiation to the mold is started, and the temperature of the molten metal itself drops.
[0005]
Further, when the molten metal is, for example, a magnesium alloy, the solid fraction increases as the temperature decreases, but if the cavity is not filled within a relatively short time during which the molten metal is solidified, poor filling occurs. .
The inventors have already completed the invention of delaying the solidification time of the molten metal by providing a layer of a material having low thermal conductivity on the inner surface of the mold, and have filed a patent application for the invention (see, for example, No. 11-77240).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
A casting mold part base material is generally formed of an iron-based material, and its thermal expansion coefficient is generally about 10 to 12 μm / m / ° C. On the other hand, as the surface layer material having a low thermal conductivity that forms a layer facing the inner surface of the mold, a material such as ceramics is often used, and its thermal expansion coefficient is about 5 μm / m / ° C. or less. For example, in such a mold having a layer of a material having a low thermal conductivity on the inner surface of the mold, when a temperature change of about 200 ° C. occurs, the difference in the amount of thermal expansion between the mold part base material and the surface layer material is increased. Is 0.1 mm per 10 cm of mold. 1 mm.
[0007]
In addition, when injection molding is repeatedly performed using such a mold, the temperature of the mold surface rises approximately 200 to 250 ° C. almost instantaneously when the molten metal flows into the mold, and within a few seconds thereafter. Upon cooling, the mold surface and the temperature of the melt fall to the initial mold temperature. Thus, the casting mold is subjected to heat shock with such rapid heating and cooling, and if the mold is used for mass production, this process is repeated as many cycles.
[0008]
Accordingly, at the interface between the mold part base material and the surface material layer, which are two materials having different coefficients of thermal expansion, the amounts of thermal expansion of the two due to such a heat shock cycle are different. Peeling may occur, and as a result, the life of the mold may be shortened.
[0009]
For example, under severe conditions in which the temperature changes in a short time and / or the injection pressure (injection pressure in the case of injection molding) is large, such as when molding is performed using a molten alloy, one to several times Peeling and cracks are generated by shots, and there is a problem in industrial production for mass production that it is not sufficiently practical.
[0010]
Therefore, as a means for solving such a problem, in addition to providing a layer of a material having a low thermal conductivity on the inner surface of the mold, the coefficient of thermal expansion of the material of such a layer is reduced by the mold parts. It is conceivable to select a material that does not cause a very large difference with the coefficient of thermal expansion of the base material.
However, such a material is also required to have a strength and hardness equivalent to or close to that of a conventional mold part base material. Accordingly, providing a layer on the inner surface of a mold with the above considerations of thermal conductivity and thermal expansion coefficient increases the material cost as compared with a conventional mold part base material.
[0011]
An object of the present invention is to solve such a problem, to improve the filling property of a cast product, and to provide a mold having a service life sufficient for practical use.
Another object of the present invention is to provide such a mold with as little cost increase as possible when compared to a conventional mold.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
Since the heat cycle given to the mold as described above cannot be avoided in the molding process, in the present invention, the configuration of the mold having great durability against temperature changes including such a heat cycle is described. The object is achieved by using such a mold and minimizing the volume or the area of such a portion at the same time as possible.
[0013]
Therefore, according to the present invention, when a plurality of mold parts are combined, a cavity is formed inside the mold, and the surface of at least one of the plurality of mold parts facing the cavity has a thickness of 1 μm to 30 μm. A casting material in which an adjacent layer is provided between the mold parts and the surface material layer, wherein the material forming the surface material layer forms the adjacent layer. The material forming the adjacent layer has a smaller coefficient of thermal expansion than the material of the mold part, and the material forming the adjacent layer has a smaller coefficient of thermal expansion than the mold part base material. In one aspect, a casting mold is characterized in that the material forming the surface material layer has the lowest thermal conductivity.
[0014]
Another aspect of the present invention is a method of manufacturing a molded product by using the above-described casting mold for molding at least one type of metal material.
[0015]
Further, another aspect of the present invention is a molded article molded using the above-described casting mold, wherein the molded article has a better appearance on the outer surface as compared to the inner surface of the molded article.
Furthermore, the present invention provides another molded article formed by the method for producing a molded article using the casting mold described above , wherein the molded article has a better appearance on the outer surface as compared to the inner surface of the molded article. .
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of one embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a heat insulating block layer 7 is provided at a position facing the cavity 3 of the fixed mold part 4. In this embodiment, the heat insulating block layer 7 is composed of the surface layer 8 on the side facing the cavity 3 and the mold part adjacent layer 9 on the side in contact with the mold part (hereinafter, also simply referred to as an adjacent layer) 9 . Although two layers are laminated, one or more intermediate layers may be interposed between the two layers. Therefore, the heat insulation block layer 7 is formed by laminating at least two types of layers.
[0017]
The material forming the surface material layer 8 has the lowest thermal conductivity among the materials forming each of the layers forming the heat insulating block layer 7 and the mold parts 4 and 5.
As the surface material, a ceramic material, for example, alumina, silicon nitride, zirconia glass, silica, titanium carbide, cordierite, or the like can be used. The thermal conductivity of these ceramic materials is in the range of 3-20 w / m / ° C.
[0018]
The surface material layer 8 formed of a material having a small thermal conductivity exists between the melt flowing into the cavity 3 and the mold part base material, and the melt and the mold part base material are directly connected to each other. It has a function of delaying the solidification time of the molten metal by preventing contact and suppressing the transfer of heat from the molten metal to the mold base material.
[0019]
Therefore, by delaying the solidification time of the molten metal, it is possible to effectively prevent occurrence of molding defects such as hot lines and cavities in the molded product.
In order to achieve such a function, the surface material layer 7 may be formed to have a thickness in the range of 1 μm to 30 μm, and more preferably in the range of 1 μm to 10 μm.
[0020]
As a means for providing a surface material layer on the surface of a mold base generally made of a metal material, various means known as means for laminating a ceramic material layer on a metal material can be employed. However, when the thickness of the surface material layer is relatively thin, about 1 μm to 10 μm, the surface material layer can be formed by thermal spraying or composite electroless plating. According to these means, even when the cavity has complicated irregularities, the inner surface of the mold can be coated with a substantially uniform thickness. Therefore, the function of suppressing heat conduction by the surface material layer can be achieved almost uniformly over the entire surface material layer.
[0021]
The mold part adjacent layer 9 is present between the surface material layer 8 and the mold part (the fixed mold part 4 in the embodiment shown in FIG. 1), and preferably has a thermal expansion coefficient between the two. By having a value, it has a function of reducing a gap of an expansion coefficient between layers or parts adjacent to each other. In order to further improve the adhesion strength between the mold part adjacent layer 9 and the surface material layer 8, the coefficient of thermal expansion between the mold part adjacent layer 9 and the surface material layer 8 should be the same or approximate. Each material can also be selected.
[0022]
This function is that when two layers having a large difference in coefficient of thermal expansion are laminated, one layer is peeled or cracked when exposed to a heat shock whose temperature changes greatly in a short time. The difference in the coefficient of thermal expansion between two adjacent layers can be reduced by providing a layer having a coefficient of thermal expansion in a range between the two layers, which is liable to cause a stacking fault. However, it is intended to prevent the occurrence of lamination defects such as layer separation and cracking.
[0023]
Therefore, the material forming the mold part base material, the mold part adjacent layer 9 and the surface material layer 8 is preferably made of a suitable material in consideration of the requirements of the thermal conductivity and the coefficient of thermal expansion as described above. You need to select a combination.
[0024]
As a preferred example, the mold part adjacent layer 9 can be formed of a nickel alloy or a titanium alloy capable of maintaining a thermal expansion coefficient of 10 μm / m / ° C. up to a high temperature range of about 250 ° C. Examples of such nickel alloys include Invar HRA929C (manufactured by Hitachi Metals, Ltd.) and low thermal expansion cast iron LEX40 (manufactured by Nippon Casting Co., Ltd.). Examples of titanium alloys include Ti-6Al-4V, Ti- 7Al-4Mo.
[0025]
For example, ZrO 2 · SiO 2 (thermal expansion coefficient: about 5 μm / m / ° C., thermal conductivity: 3 w / m / ° C.) as a ceramic material is used as the surface material layer 8, and a titanium alloy is used as the mold part adjacent layer 9. Ti-6Al-4V (coefficient of thermal expansion: about 9 μm / m / ° C., thermal conductivity: about 7 w / m / ° C.), and SKD61 of hot die steel (coefficient of thermal expansion: about When using 12 μm / m / ° C. and thermal conductivity: 35 w / m / ° C.), the difference in the coefficient of thermal expansion between the surface material layer 8 and the mold part adjacent layer 9 is about 4 μm / m / ° C. The difference in the coefficient of thermal expansion between the part adjacent layer 9 and the mold part is about 3 μm / m / ° C.
[0026]
On the other hand, when the case where the surface material layer 8 is directly laminated on the mold part without the presence of the mold part adjacent layer 9 is considered, the difference in the coefficient of thermal expansion between the two is about 7 μm / m / ° C. Therefore, in the mold of the present invention, the coefficient of thermal expansion between two adjacent layers, that is, between the surface material layer 8 and the mold part adjacent layer 9 and between the mold part adjacent layer 9 and the mold part is reduced. The difference can be made smaller than in the case where the mold part adjacent layer 9 is not present.
[0027]
Therefore, for each layer constituting the heat insulating block layer, even between the heat insulating block layer and the mold part base material, by selecting each material such that the difference in thermal expansion coefficient is relatively small in this way, Even when exposed to severe heat shock, the difference in the amount of expansion between the mold parts and the heat insulating block layer 7 and each layer in the heat insulating block layer 7 can be suppressed to a small value. Cracks and the like can be prevented from occurring.
[0028]
In the mold of the present invention having such a configuration, even when subjected to a severe heat shock cycle, it is possible to suppress the occurrence of peeling and cracks in the surface material layer, so that a longer life is provided. Can be secured.
[0029]
In the mold of the present invention having the above-described configuration, when the molten metal is injected into the cavity, the cooling and solidification of the molten metal in the mold are delayed, so that the molten metal is solidified before the injection of the molten metal is completed. Starting can be prevented. Therefore, the molten metal can be sufficiently filled up to the tip portion of the cavity in a state where the molten state is sufficiently maintained, and the occurrence of a defective filling can be prevented.
[0030]
Further, in a mold for molding a thin molded product, the interval between cavities (the interval corresponding to the thickness of the molded product) is set small. As the space between the cavities becomes smaller, the ratio of the amount of molten metal flowing per unit area of the mold becomes smaller. Therefore, a mold having a relatively small space between the cavities tends to cool the molten metal more easily in a short time than a mold having a relatively large space between the cavities, and tends to cause poor filling.
[0031]
However, according to the mold of the present invention, the cooling and solidification of the molten metal in the mold are caused by the presence of the surface material layer having a relatively small thermal conductivity between the molten metal and the mold base material. Since the mold can be delayed, even when the mold of the present invention is used as a mold for a thin molded product having cavities at relatively small intervals, it is possible to satisfactorily prevent the occurrence of defective filling. it can.
[0032]
The heat insulating block layer 7 may be formed at a position facing the cavity 3 of both the fixed mold part 4 and the movable mold part 5 and provided so as to cover the whole cavity 3. A molded article having a good appearance on both the outer surface side and the inner surface side is obtained.
[0033]
However, as a material for forming the heat insulating block layer 7, a material having a higher cost than a conventional mold part base material such as a titanium alloy or a nickel alloy is used, so that the cost is lower than that of a conventional mold. Get higher. In the present invention, which aims at minimizing such an increase in cost, the region where the heat insulating block layer 7 is provided, that is, the volume or area of the heat insulating block layer 7 can be suppressed to the minimum range.
[0034]
Therefore, in the mold of the present invention, the heat insulating block layer 7 can be provided on either the fixed mold part 4 or the movable mold part 5. In that case, the heat insulating block layer 7 can be provided on the mold part that forms the outer surface side of the molded product. Then, the manufactured molded article can be formed so as not to have hot lines, nests, and the like on the outer surface, and can have higher commercial value. Also, it is not necessary to secure such high molding accuracy on the inner surface of the molded product that is usually hardly noticeable. For example, as shown in FIG. An embodiment in which the heat insulating block layer 7 is not provided on the mold part corresponding to the inner surface of the product can be adopted.
[0035]
Further, although it depends on the design of the molded product to be manufactured, the mold to which the present invention can be applied is such that the mold part is composed of two parts: a fixed mold part 4 and a movable mold part 5. The fixed mold part and / or the movable mold part are separated into two or more parts, which are not limited to the case where the mold is used, and are not particularly illustrated. It can be applied to what is formed.
[0036]
【The invention's effect】
According to the present invention, solidification of the molten metal can be delayed by the presence of the heat insulating block layer having the surface material layer, and the molten metal can be circulated in the cavity in a sufficiently molten state. Even if the cross-sectional area of the cavity in the flowing direction is small, the molten metal can sufficiently spread to the tip of the cavity where the heat insulating block layer exists. Therefore, in the cavity where the heat insulating block layer exists, the distance in which the molten metal can be filled in the mold can be increased, so that a thinner molded product can be obtained. Therefore, it can be suitably used for thixomolding of a magnesium alloy or the like.
[0037]
In this way, by delaying the solidification of the molten metal in the cavity, it is possible to cause the solidification to occur uniformly over the entire molding material. Therefore, in the molded product, the mold part on the side provided with the heat insulating block layer The occurrence of molding defects such as hot lines and nests in portions corresponding to the above can be reduced.
[0038]
Further, since the mold of the present invention has a relatively small difference in coefficient of thermal expansion between each layer of the heat insulation block layer and between the heat insulation block layer and the mold base material part, the mold receives severe heat shock. Even when used under conditions, it is possible to prevent the occurrence of cracks in the heat insulating block layer and prolong the life as a mold.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a conventional casting mold.
FIG. 3 is a perspective view of a molded product molded by the mold of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 2 ... gate, 3 ... cavity,
4: fixed mold parts, 5: movable mold parts,
6 ... runner, 7 ... heat insulation block layer,
8: Surface material layer, 9: Layer adjacent to mold parts,
11 ... hot water.

Claims (4)

複数の金型パーツを組み合わせると、金型の内部にキャビティが形成され上記複数の金型パーツのうち上記キャビティに面する少なくとも1つの金型パーツの表面に1μm〜30μmの表層材料層を有し、かつ、上記金型パーツと上記表層材料層との間に隣接層が設けられた鋳造金型であって、上記表層材料層を形成する材料は上記隣接層を形成する材料より小さい熱膨張率を有し、かつ、上記隣接層を形成する材料は金型パーツ母材より小さい熱膨張率を有しており、表層材料層、隣接層および金型パーツ母材のうち、上記表層材料層を形成する材料が最も小さな熱伝導率であることを特徴とする鋳造金型。When the set look combining a plurality of molds parts, key Yabiti is formed inside the mold, the surface layer material of 1μm~30μm a surface of at least one mold part facing the cavity of the plurality of mold parts A casting mold having a layer, and an adjacent layer provided between the mold part and the surface material layer, wherein the material forming the surface material layer is higher than the material forming the adjacent layer. The material forming the adjacent layer has a small coefficient of thermal expansion, and the material forming the adjacent layer has a smaller coefficient of thermal expansion than the mold part base material, and among the surface layer material layer, the adjacent layer and the mold part base material , casting mold, wherein the material forming the surface layer material layer is the smallest thermal conductivity. 請求項1に記載の鋳造金型を、少なくとも1種の金属材料の成形に用いて成形品を製造する方法。A method for producing a molded article by using the casting mold according to claim 1 for molding at least one kind of metal material. 金属材料が、マグネシウム合金、アルミニウム合金および亜鉛合金の群から選ばれることを特徴とする請求項2記載の方法。3. The method according to claim 2, wherein the metallic material is selected from the group consisting of a magnesium alloy, an aluminum alloy and a zinc alloy. 請求項1に記載の鋳造金型を、マグネシウム合金を材料とするチクソモールディングに用いて成形品を製造する方法。A method for producing a molded product using the casting mold according to claim 1 for thixomolding using a magnesium alloy as a material.
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