JP3744695B2 - Mold manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
ワークの加工時に大きな応力を受ける要部の材質とその要部を支える金型本体の材質とが異なる金型の製造方法及び金型に関する。
【0002】
【従来の技術】
プレス金型の金型本体は通常鋳造により製造されるため、その金型本体の材料としては鋳造性が良く、さらに鋳造後の切削加工が容易なねずみ鋳鉄等が好適に使用される。一方、プレス金型の切れ刃部や曲げ刃部(以下、要部という)の材料は耐摩耗性等を考慮して金型本体よりも硬度が高い工具鋼等が好適に使用される。このためプレス金型の製造は一般的に金型本体に対して別に製作された要部を組み付けることにより行われる(図7参照)。
前記要部4の組み付け作業では、先ず組み付け精度を出すために要部4が組み付けられる金型本体2の受け部2uが機械加工される。次に金型本体2に対する要部4の位置調整のためのすり合わせ作業が行われる。このようにして、要部4の位置調整が完了した段階で前記要部4がボルト6、ノック7等により金型本体2に固定される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記したプレス金型1の製造方法では、要部4を金型本体2に組み付ける際にその金型本体2の受け部2uの機械加工、要部4の位置調整、さらに金型本体2に対する要部4の固定が必要となるため、作業に熟練を要し、組み付け時間も長く必要となる。特に、多数の要部4を連結して曲がり部分を構成するプレス金型1では、要部4の相互間の位置調整も必要になるため組み付け時間はさらに長くなる。このためにプレス金型1の製造コストが高くなるという問題がある。
【0004】
そこで、本発明のうち請求項1に記載の発明は、要部と金型本体との材質が異なる金型を鋳造により一体成形できるようにし、要部と金型本体とを別々に製作して一体化させる場合に必要となる組み付け作業を不要にして、金型の製造コストを低減させることを目的とする。
また、請求項2、請求項3、請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の発明の目的に加えて、金型本体の材料と要部の材料との混合範囲を極力狭くすることを目的とする。
また、請求項4、請求項6〜請求項8に記載の発明は、請求項1に記載の発明の目的に加えて、金型本体と要部との接続を強固にすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、以下の特徴を有する金型の製造方法によって解決される。
即ち、請求項1に記載の金型の製造方法は、ワークの加工時に大きな応力を受ける要部の材質とその要部を支える金型本体の材質とが異なる金型の製造方法において、消失模型を使用して鋳型のキャビティを成形する工程と、金型本体の材料である本体溶湯と要部の材料である要部溶湯とのいずれか比重が大きい方の溶湯を鋳型の下側の堰からキャビティ内に所定量だけ注入する工程と、比重が大きい方の溶湯をキャビティ内に注入した後、その溶湯の熱で消失模型が気化し、そのガス圧で前記消失模型に塗布した塗型剤が前記キャビティの製品成型面に張り付けられている間に、前記本体溶湯と前記要部溶湯とのいずれか比重が小さい方の溶湯を前記鋳型の上側の堰から前記キャビティ内の前記比重が大きい方の溶湯の上に注入する工程とを有することを特徴とする。
【0006】
本発明によると、比重が大きい方の溶湯の上から比重が小さい方の溶湯を注入するために、比重が大きい方の溶湯の湯面近傍では両溶湯は混合するが、その湯面から離れた位置では両溶湯は比重差により混合し難くなる。即ち、キャビティ内には本体溶湯の層、本体溶湯と要部溶湯との混合層及び要部溶湯の層が形成される。
したがって、一回の鋳造で金型本体の材質と要部の材質とが異なる金型を成形できる。このため、金型本体と要部とを別々に製作して組み付ける従来の金型製造方法のように、組み付け精度を出すための金型本体の機械加工、金型本体に対する要部の位置調整及び要部の固定が不要になる。したがって、金型を製造する手間が大幅に省略でき、金型の製造コストの低減を図ることができる。
また、溶湯が消失模型を溶かしながらキャビティ内に注入されるため、その消失模型が抵抗になって注入時の溶湯の流速が遅くなる。このため、本体溶湯と要部溶湯との混合範囲が狭くなり、両溶湯の混合層を比較的薄くできる。
さらに、比重が小さい方の溶湯をキャビティ内に注入するときに、そのキャビティの製品成形面にはガス圧によって消失模型に塗布した塗型剤が張り付けられてる。このため、その比重が小さい方の溶湯をキャビティに注入する際に、その溶湯が直接的に製品成形面に接触することがなく、砂の巻き込み等の鋳造欠陥を防止できる。
また、比重の大きい溶湯がキャビティに注入されることで、熱で気化した消失模型のガスが溶湯の湯面を覆うため、その湯面に酸化皮膜が形成されない。このため、比重の小さい溶湯がキャビティに注入される際に湯面の近傍で両溶湯が混合し易くなる。
【0007】
請求項2に記載の金型の製造方法は、請求項1に記載された金型の製造方法において、比重が小さい方の溶湯の温度を比重が大きい方の溶湯の温度よりも高くすることにより、両溶湯の比重差を大きくすることを特徴とする。
これによって、本体溶湯と要部溶湯との混合範囲を比較的狭くでき、確実に本体溶湯の層と要部溶湯との層を形成することができる。
【0008】
請求項3に記載の金型の製造方法は、請求項1又は請求項2のいずれかに記載された金型の製造方法において、比重が小さい方の溶湯に溶融温度でガス化する物質を混入させて、その比重が小さい方の溶湯と比重が大きい方の溶湯との比重差を大きくすることを特徴とする。
これによって、請求項2に記載の発明と同様の作用、効果を得ることができる。
【0009】
請求項4に記載の金型の製造方法は、請求項1から請求項3のいずれかに記載された金型の製造方法において、比重が大きい方の溶湯の流動が治まった後、その溶湯の湯面が凝固する前に、比重が小さい方の溶湯をキャビティ内に注入することを特徴とする。
【0010】
このように、比重が大きい方の溶湯の湯面が凝固していない状態で比重が小さい方の溶湯が注入されるため、その湯面近傍で両溶湯が確実に混合するようになる。このため、金型の要部と金型本体とを強固に接続させることができる。
【0015】
請求項5に記載の金型の製造方法は、請求項1から請求項4に記載された金型の製造方法において、比重が小さい方の溶湯をキャビティ内に注入する前に、比重が大きい方の溶湯を冷却してその溶湯の流動性を低下させることを特徴とする。
本発明によると、先に注入された比重の大きい溶湯の流動性が冷却により低下するため、その溶湯と比重の小さい溶湯との混合範囲が狭くなり、両溶湯の混合層をさらに薄くできる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図1から図6に基づいて本発明の一の実施の形態に係る金型の製造方法及びその方法によって製造された金型の説明を行う。本実施の形態は消失模型を用いたフルモールド法においてプレス金型を製造する際に本発明を利用したものであり、図1に本実施の形態で使用される砂型10の要部縦断面図が示されている。
【0019】
前記砂型10は次の手順で製造される。先ず、発泡スチロール等の消失性材料を使用してプレス金型Wと等しい形状の消失模型20が製造される(図1及び図4ステップ101参照)。ここで、プレス金型Wは図5(A)に示されるように金型本体Wmの上部端縁に板状ワークを切断するための切れ刃部Ws(以下、要部Wsという)を備えており、その金型本体Wmと要部Wsとが異なる材料によって製造されている。しかしながら、前記消失模型20は金型本体Wmと要部Wsとを一体化した形状、即ち、プレス金型Wの外形に等しい形状に製作される。
【0020】
前記消失模型20が製造されると、その消失模型20の下面20bに消失材料製の下堰21が接続される。前記下堰21は砂型10のキャビティ14内に下方から溶湯を均等に注入できるように、予め決められた数でバランス良く配置されている。さらに、それぞれの下堰21には同じく消失材料製のFC湯道22が接続される。前記FC湯道22は消失模型20の下面20bにほぼ平行になるように配置される。
また、前記消失模型20の上面20uでプレス金型Wの要部Wsに相当する位置には消失材料製の上堰23が接続される。前記上堰23は要部Wsを成形するキャビティ14の上部に上方から溶湯を均等に注入できるように、予め決められた数でバランス良く配置されている。これによって、要部Wsを成形する要部溶湯の量を極力少なくすることが可能になる。さらに、それぞれの上堰23には同じく消失材料製のFCD湯道24が接続される(図1及び図4ステップ102参照)。前記FCD湯道24は消失模型20の上面20uにほぼ平行になるように配置される。
【0021】
このようにしてプレス金型Wの消失模型20に上下の堰21,23と湯道22,24がセットされると、前記消失模型20等に塗型剤が塗布される(図4ステップ103参照)。そして、塗型剤が乾燥した後に消失模型20等が鋳枠12に収納されて砂込めが行われる(図4ステップ104参照)。ここで、砂込め中にFC湯道22にはパイプ状のFC湯口26が接続され、FCD湯道24には同じくパイプ状のFCD湯口27が接続される。なお、砂込めは消失模型20等の周囲に均等に砂が充填されるように、繰り返し振動を加えながら行う。
【0022】
このようにして砂込めが終了すると、砂型10のFC湯口26の上に第一かけ堰31がセットされる。また、砂型10のFCD湯口27の上に第二かけ堰33がセットされる(図4ステップ105参照)。第一かけ堰31はプレス金型Wの金型本体Wmの材料となる本体溶湯(以下、FC溶湯という)を溜めてその溶湯を砂型10に注入する容器であり、FC湯口26を開閉する第一ストッパ32を備えている。第二かけ堰33はプレス金型Wの要部Wsの材料となる要部溶湯(以下、FCD溶湯という)を溜めてその溶湯を砂型10に注入する容器であり、FCD湯口27を開閉する第二ストッパ34を備えている。
【0023】
第一かけ堰31及び第二かけ堰33が砂型10にセットされると、第一かけ堰31にFC溶湯が供給され、さらに第二かけ堰33にFCD溶湯が供給されて鋳造待機状態となる(図4ステップ106参照)。ここで、第一かけ堰31及び第二かけ堰33に供給されるFC溶湯とFCD溶湯との体積比は約2:1である。前記FC溶湯はねずみ鋳鉄(FC300)の溶湯であり、その成分はT.C3.0%、Si1.6%、Mn0.8%である。また、FC溶湯の温度は1340〜1360℃に保持されている。
前記FCD溶湯は球状黒鉛鋳鉄の溶湯であり、その成分はT.C3.0〜4.0%、Si1.5〜2.0%、Mn0.5〜1.0%、Ni0.2〜0.5%、Cu0.4〜0.6%、Mo0.2〜0.5%、Mg0.01〜0.05%である。また、FCD溶湯の温度は1350〜1400℃に保持されている。なお、T.Cは化合炭素と遊離炭素とを加えた全炭素を意味する。
【0024】
図6は、一般的に利用される鋳鉄溶湯のT.C成分%、Si成分%と比重との関係を表すグラフである。図6によるとT.C成分が3.0%の溶湯は比重が6.6であり、T.C成分が3.6%の溶湯は比重が6.45である。このため、FC溶湯とFCD溶湯とのT.C成分差に起因した比重差は0.15となる。また、Si成分が1.6%の溶湯は比重が7.05であり、Si成分が2.0%の溶湯は比重が7.0である。このため、FC溶湯とFCD溶湯とのSi成分差に起因した比重差は0.05となる。このため、他の成分を無視するとFC溶湯とFCD溶湯の比重差は約0.2となる。即ち、FC溶湯とFCD溶湯とのT.C成分%、Si成分%差により、FC溶湯の方がFCD溶湯より約0.2(g/cm3)重くなる。
【0025】
また、FCD溶湯にはMgが0.02〜0.05%含まれており、さらにMgの沸点は1100℃であるため溶湯中でMgはガス化している。このため、FCD溶湯中には微細なガスの気泡が数多く存在しており、前記ガスの影響でFCD溶湯の実際の比重は計算により求めた比重よりも小さくなる。
さらに、FC溶湯の温度が1340〜1360℃であるのに対してFCD溶湯の温度は1350〜1400℃であるため、両溶湯の温度が等しい場合よりもFC溶湯とFCD溶湯の比重差は大きくなる。
【0026】
第一かけ堰31、第二かけ堰33にそれぞれFC溶湯、FCD溶湯が注湯されて鋳造準備が完了すると、第一かけ堰31の第一ストッパ32が開かれて重い方のFC溶湯がFC湯口26から砂型10に注入される。FC湯口26から注入されたFC溶湯は消失材料製のFC湯道22、下堰21を溶かし、消失模型20によって形成されるキャビティ14に導かれる。そして、前記キャビティ14に導かれたFC溶湯は消失模型20を下側から溶かしながらキャビティ14内を上昇する。このとき、溶湯の注入を途中で止めることなく連続して行う。これは、消失模型20が熱で溶解することにより発生するガスの圧力がキャビティ14内でほぼ一定に保持されるようにするためである。このようにして、予め決められた量のFC溶湯が砂型10に注入されて湯面がレベルH(図2参照)まで到達すると第一ストッパ32が閉じられる(図4ステップ107参照)。
なお、FC溶湯の湯面のレベルHはプレス金型Wの金型本体Wmと要部Wsとの位置関係によって決定される。
【0027】
このようにしてFC溶湯の注入が終了すると、次にFCD溶湯の注入が行われる。
ここで、前述のようにキャビティ14内は消失模型20の溶解により生じたガスが充満しており、そのガス圧によって消失模型20の一部とその表面に塗布された塗型剤はキャビティ14の製品成形面に張り付けられている。しかしながら、前記ガス圧は時間の経過とともに低下するため、FCD溶湯の注入は前記ガス圧が低下して塗型剤がキャビティ14の製品成形面から剥がれる前に行う必要がある。
また、金型本体Wmと要部Wsとを強固に接続するためには、FC溶湯の湯面の近傍でそのFC溶湯とFCD溶湯とが混合しなければならない。このため、FC溶湯の湯面が凝固する前にFCD溶湯を注入する必要がある。
【0028】
一方、FC溶湯の湯面から離れた位置ではそのFC溶湯とFCD溶湯とが混合してはならない。このため、FC溶湯の流動が治まった状態でFCD溶湯を注入する必要がある。したがって、本実施の形態ではFC溶湯の注入が完了してから0〜30秒の間にFCD溶湯の注入を開始するようにしている。
【0029】
第二かけ堰33の第二ストッパ34が開かれれると、FCD溶湯はFCD湯口27から砂型10に注入されて消失材料製のFCD湯道24、上堰23及び消失模型20を溶かして上側からキャビティ14内に供給される(図4ステップ108参照)。このとき、FCD溶湯は消失模型20を溶かしながらキャビティ14に注入されるため、消失模型20が抵抗になってFCD溶湯の流速は小さくなる。これによって、FCD溶湯がFC溶湯の湯面に衝突することにより形成される両溶湯の混合層が比較的薄くなる。ここで、本実施の形態においてはFCD溶湯の注湯時の流速は100cm/s以下に設定されている。
【0030】
このようにして所定量のFCD溶湯が砂型10に注湯されると、砂型10のキャビティ14は図3に示されるようにFC溶湯とFCD溶湯とに満たされる。ここで、FC溶湯はFCD溶湯よりも重く、さらに両溶湯は時間差を設けてキャビティ14内に注湯されるため、前記キャビティ14の下面からレベルHの近傍まではFC溶湯で満たされており、レベルHの近傍はFC溶湯とFCD溶湯との混合溶湯、レベルHの近傍からキャビティ14の上面まではFCD溶湯で満たされている。
即ち、キャビティ14内の鋳鉄溶湯は上からFCD溶湯の層、FCD溶湯とFC溶湯との混合層、FC溶湯の層の三層に分けられる。
【0031】
溶湯の注入が終了して砂型10内の溶湯が凝固すると、砂型10が解体されて内部のプレス金型鋳物が取出される(図4ステップ109参照)。前述のようにキャビティ14内の鋳鉄溶湯は上からFCD溶湯の層、混合層、FC溶湯の層の三層に分離しているため、前記溶湯が凝固して成形された前記プレス金型鋳物も上から球状黒鉛鋳鉄の層、球状黒鉛鋳鉄とねずみ鋳鉄との混合層、ねずみ鋳鉄の層の三層から構成される。
【0032】
このようにして製造されたプレス金型鋳物は砂が除去された後、表面が切削加工されてプレス金型Wに仕上げられる。このとき、プレス金型Wの下部からレベルH近傍までを構成する金型本体Wmは比較的柔らかいねずみ鋳鉄(FC300)によって成形されているため切削加工が容易になる。一方、プレス金型Wの上部からレベルH近傍までを構成する要部Wsは焼き入れが可能な硬い球状黒鉛鋳鉄で成形されているため、火炎焼き入れをすることによりその要部Wsに鋼材と同等の性質を持たせることができる。また、プレス金型Wの金型本体Wmと要部Wsとの間の混合層Wc(レベルH近傍)はねずみ鋳鉄と球状黒鉛鋳鉄とが混合した組織になるため(CV:芋虫状黒鉛)、この混合層Wcによって金型本体Wmと要部Wsとは強固に接続される。
【0033】
ここで、図5(B)はプレス金型Wの要部Ws(鋳込み上部)の金属組織の顕微鏡写真であり、図5(C)はプレス金型Wの混合層Wc(鋳込み中央)の金属組織の顕微鏡写真、図5(D)はプレス金型Wの金型本体Wm(鋳込み下部)の金属組織の顕微鏡写真である。
なお、本実施の形態ではプレス金型Wの要部Wsを上側にして鋳込みを行っているため要部Wsの位置に不純物が浮くようになる。このため、プレス金型Wの要部Wsを切削加工する際に加工代を増やす必要がある。しかし、溶湯中の不純物を少なくして切削加工の加工代を極力少なくするために、塗型剤の通気度をアップしてキャビティ内のガス抜きを良好にしたり、低Mg合金を使用したり、また硫黄分の少ない溶湯を使用すること等も好適に行われる。
【0034】
このように本実施の形態に係る金型の製造方法によると、金型本体Wmと要部Wsとが異なる材質で製作されているプレス金型Wを鋳造により一体成形することができるため、金型本体と要部とを別々に製作して組み付ける従来の金型製造方法のように、金型本体の機械加工、要部の位置調整及び要部の固定が不要になる。したがって、プレス金型Wを製造する手間が大幅に省略でき、プレス金型Wの製造コストを低減させることができる。
【0035】
また、FC溶湯とFCD溶湯との成分の違いによる比重差がさらに大きくなるようにFC溶湯とFCD溶湯とを温度制御し、さらにFCD溶湯に溶融温度でガス化するMgを混入させているため、FC溶湯とFCD溶湯との混合範囲が比較的狭くなり両溶湯の混合層を比較的薄くすることができる。
【0036】
また、FC溶湯の注入とFCD溶湯の注入とに時間差を持たせているため、先に注湯された重いFC溶湯が流動していない状態で軽いFCD溶湯が注湯されるようになり、FC溶湯の湯面から離れた位置ではFC溶湯とFCD溶湯とが混合し難くなる。さらに、FC溶湯の湯面が凝固する前にFCD溶湯が注湯されるため、その湯面の近傍では両溶湯が混合し易くなる。このため、プレス金型Wの金型本体Wsと要部Wsとを強固に接続することができる。
【0037】
また、フルモールド法により鋳造を行っているため、溶湯が消失模型20を溶かしながらキャビティに注入されるようになり、その消失模型20が抵抗になって溶湯の注入速度が小さくなる。このため、FC溶湯とFCD溶湯との混合範囲が狭くなり、両溶湯の混合層を薄くすることができる。
また、FC溶湯がキャビティ14に注湯されることにより、熱で気化した消失模型20のガスがFC溶湯の湯面を覆うため、その湯面に酸化皮膜が形成されることがない。このため、その湯面の近傍ではFC溶湯とFCD溶湯とが混合し易くなる。
【0038】
さらに、FC溶湯が注入された後、FCD溶湯をキャビティ14内に注入するときにそのキャビティ14の製品成形面にはガス圧によって消失模型20の一部と塗型剤とが張り付けられている。このため、FCD溶湯をキャビティ14内に注入してもその溶湯が直接的に製品成形面に接触することがなく、砂の巻き込み等による鋳造欠陥を防止できる。
【0039】
なお、本実施の形態に係る砂型10では特に溶湯の冷却装置を設けてはいないが、冷却装置を設置して先にキャビティ14に注入されたFC溶湯を冷却することにより、そのFC溶湯の流動性を低下させることができる。これによって、FCD溶湯を注入する際にそのFCD溶湯とFC溶湯との混合範囲が狭くなり、両溶湯の混合層をさらに薄くすることができる。
【0040】
また、本実施の形態では本体溶湯として重いFC溶湯を使用し、要部溶湯して軽いFCD溶湯を使用する例を示したが、例えば要部溶湯に本体溶湯よりも重い溶湯を使用し、プレス金型Wの要部Wsが下側に、また金型本体Wsが上側になるように鋳造を行うことも可能である。
また、本実施の形態ではFC溶湯とFCD溶湯との体積比を約2:1に設定したがキャビティの形状によっては、1〜3:1に設定することも可能である。
【0041】
【発明の効果】
本発明によると、金型本体と要部との材質が異なる金型を鋳造により一体成形することができるため、金型を製造する手間が大幅に省略でき、金型の製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一の実施の形態に係る金型の製造方法に使用される砂型の縦断面図である。
【図2】本発明の一の実施の形態に係る金型の製造方法の一工程を表す図である。
【図3】本発明の一の実施の形態に係る金型の製造方法の一工程を表す図である。
【図4】本発明の一の実施の形態に係る金型の製造方法を表すフローチャートである。
【図5】 本発明の一の実施の形態に係る金型の製造方法によって製造されたプレス金型の正面図(A)、プレス金型の要部(鋳込み上部)の金属組織の顕微鏡写真(B)、プレス金型の混合層(鋳込み中央)の金属組織の顕微鏡写真(C)、プレス金型の金型本体(鋳込み下部)の金属組織の顕微鏡写真(D)である。
【図6】鋳鉄溶湯のT.C成分、Si成分と密度との関係を表すグラフである。
【図7】従来のプレス金型の正面図である。
【符号の説明】
W プレス金型
Wm 金型本体
Wc 混合層
Ws 要部
10 砂型
14 キャビティ
20 消失模型
21 下堰
22 FC湯道
23 上堰
24 FCD湯道[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mold manufacturing method and a mold in which a material of a main part that receives a large stress during processing of a workpiece and a material of a mold main body that supports the main part are different.
[0002]
[Prior art]
Since the die body of the press die is usually manufactured by casting, the cast body is preferably made of gray cast iron which has good castability and is easy to cut after casting. On the other hand, as the material for the cutting blade part and bending blade part (hereinafter referred to as “main part”) of the press mold, tool steel having higher hardness than the mold body is preferably used in consideration of wear resistance and the like. For this reason, the press mold is generally manufactured by assembling a main part separately manufactured to the mold body (see FIG. 7).
In the assembling operation of the
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the manufacturing method of the
[0004]
Therefore, the invention according to
In addition to the object of the invention described in
In addition to the object of the invention described in
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The above-described problems are solved by a mold manufacturing method having the following characteristics.
That is, the production method of a mold according to
[0006]
According to the present invention, in order to inject the molten metal having a smaller specific gravity from the molten metal having the higher specific gravity, both molten metals are mixed in the vicinity of the molten metal surface having the larger specific gravity, but separated from the molten metal surface. At the position, both melts are difficult to mix due to the difference in specific gravity. That is, a layer of the main body molten metal, a mixed layer of the main body molten metal and the main part molten metal, and a layer of the main part molten metal are formed in the cavity.
Therefore, it is possible to mold dies in which the material of the mold body and the material of the main part are different by one casting. For this reason, as in the conventional mold manufacturing method in which the mold body and the main part are separately manufactured and assembled, the machining of the mold body to obtain assembly accuracy, the position adjustment of the main part with respect to the mold body, and It is not necessary to fix the main part. Therefore, the labor for manufacturing the mold can be greatly omitted, and the manufacturing cost of the mold can be reduced.
Further, since the molten metal is injected into the cavity while melting the disappearance model, the disappearance model becomes a resistance, and the flow rate of the molten metal at the time of injection is slowed down. For this reason, the mixing range of a main body molten metal and a principal part molten metal becomes narrow, and the mixed layer of both molten metal can be made comparatively thin.
Furthermore, when the molten metal having a smaller specific gravity is poured into the cavity, the mold forming agent applied to the disappearance model by the gas pressure is attached to the product molding surface of the cavity. For this reason, when the molten metal having a smaller specific gravity is poured into the cavity, the molten metal does not directly contact the product molding surface, and casting defects such as sand entrainment can be prevented.
In addition, when molten metal having a high specific gravity is injected into the cavity, the disappearance model gas vaporized by heat covers the molten metal surface, so that no oxide film is formed on the molten metal surface. For this reason, when molten metal with small specific gravity is poured into a cavity, both molten metal becomes easy to mix in the vicinity of a molten metal surface.
[0007]
The mold manufacturing method according to
Thereby, the mixing range of the main body molten metal and the main part molten metal can be made relatively narrow, and the main body molten metal layer and the main part molten metal layer can be reliably formed.
[0008]
The method for producing a mold according to
Thus, the same operation and effect as those of the invention of the second aspect can be obtained.
[0009]
The mold manufacturing method according to
[0010]
As described above, since the molten metal having the smaller specific gravity is injected while the molten metal surface having the larger specific gravity is not solidified, both molten metals are surely mixed in the vicinity of the molten metal surface . For this reason, the principal part of a metal mold | die and a metal mold body can be firmly connected.
[0015]
The mold manufacturing method according to
According to the present invention, the fluidity of the molten metal having a high specific gravity injected earlier is lowered by cooling. Therefore, the mixing range between the molten metal and the molten metal having a low specific gravity is narrowed, and the mixed layer of both molten metals can be further thinned.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, based on FIGS. 1-6, the manufacturing method of the metal mold | die concerning one embodiment of this invention and the metal mold manufactured by the method are demonstrated. This embodiment utilizes the present invention when manufacturing a press die in a full mold method using a disappearance model. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an essential part of a
[0019]
The
[0020]
When the vanishing
Further, an
[0021]
When the upper and
[0022]
When sanding is thus completed, the
[0023]
When the first hanging
The FCD melt is a spheroidal graphite cast iron melt. C3.0-4.0%, Si1.5-2.0%, Mn0.5-1.0%, Ni0.2-0.5%, Cu0.4-0.6%, Mo0.2-0.5%, Mg0.01-0.05% . The temperature of the FCD molten metal is maintained at 1350-1400 ° C. T. T. C means the total carbon including compound carbon and free carbon.
[0024]
FIG. 6 is a graph showing a T.S. It is a graph showing the relationship between C component%, Si component%, and specific gravity. According to FIG. The molten metal with a C component of 3.0% has a specific gravity of 6.6. The molten metal with a C component of 3.6% has a specific gravity of 6.45. For this reason, the T.C. of FC molten metal and FCD molten metal. The specific gravity difference due to the C component difference is 0.15. Further, the molten metal with 1.6% Si component has a specific gravity of 7.05, and the molten metal with 2.0% Si component has a specific gravity of 7.0. For this reason, the specific gravity difference resulting from the Si component difference between the FC molten metal and the FCD molten metal is 0.05. For this reason, if other components are ignored, the specific gravity difference between the FC molten metal and the FCD molten metal is about 0.2. That is, the T.C. of FC molten metal and FCD molten metal. Due to the difference between the C component% and the Si component%, the FC molten metal is about 0.2 (g / cm 3) heavier than the FCD molten metal.
[0025]
The FCD melt contains 0.02 to 0.05% of Mg, and the boiling point of Mg is 1100 ° C., so Mg is gasified in the melt. For this reason, many fine gas bubbles exist in the FCD molten metal, and the actual specific gravity of the FCD molten metal is smaller than the specific gravity obtained by calculation due to the influence of the gas.
Furthermore, since the temperature of the FC molten metal is 1340 to 1360 ° C. and the temperature of the FCD molten metal is 1350 to 1400 ° C., the specific gravity difference between the FC molten metal and the FCD molten metal becomes larger than when both the molten metal temperatures are equal. .
[0026]
When the FC melt and the FCD melt are poured into the
The level H of the molten metal surface of the FC melt is determined by the positional relationship between the mold body Wm of the press mold W and the main part Ws.
[0027]
When the injection of the FC melt is completed in this way, the FCD melt is then injected.
Here, as described above, the
Further, in order to firmly connect the mold body Wm and the main part Ws, the FC molten metal and the FCD molten metal must be mixed in the vicinity of the molten metal surface of the FC molten metal. For this reason, it is necessary to inject the FCD molten metal before the molten metal surface of the FC molten metal solidifies.
[0028]
On the other hand, the FC molten metal and the FCD molten metal must not be mixed at a position away from the molten metal surface of the FC molten metal. For this reason, it is necessary to inject the FCD melt in a state in which the flow of the FC melt has been subsided. Therefore, in the present embodiment, the injection of the FCD melt is started within 0 to 30 seconds after the injection of the FC melt is completed.
[0029]
When the
[0030]
When a predetermined amount of FCD molten metal is poured into the
That is, the cast iron melt in the
[0031]
When the molten metal injection is completed and the molten metal in the
[0032]
After the sand is removed from the press mold casting produced in this way, the surface is cut and finished into a press mold W. At this time, the die body Wm constituting the portion from the lower part of the press die W to the vicinity of the level H is formed by relatively soft gray cast iron (FC300), so that the cutting work is facilitated. On the other hand, the main part Ws constituting from the upper part of the press die W to the vicinity of the level H is formed of hard spheroidal graphite cast iron that can be hardened. It can have equivalent properties. Further, the mixed layer Wc (near level H) between the mold body Wm and the main part Ws of the press mold W has a structure in which gray cast iron and spheroidal graphite cast iron are mixed (CV: worm-like graphite). The mold body Wm and the main part Ws are firmly connected by the mixed layer Wc.
[0033]
Here, FIG. 5B is a micrograph of the metal structure of the main part Ws (casting top) of the press mold W, and FIG. 5C is the metal of the mixed layer Wc (casting center) of the press mold W. A micrograph of the structure, FIG. 5D is a micrograph of the metal structure of the mold main body Wm (lower casting) of the press mold W.
In the present embodiment, since the casting is performed with the main part Ws of the press mold W facing upward, the impurities come to float at the position of the main part Ws. For this reason, when cutting the main part Ws of the press die W, it is necessary to increase a machining allowance. However, in order to reduce impurities in the molten metal and reduce the machining allowance as much as possible, the air permeability of the coating agent is increased to improve gas venting in the cavity, or a low Mg alloy is used, It is also preferable to use a molten metal having a low sulfur content.
[0034]
As described above, according to the mold manufacturing method according to the present embodiment, the press mold W made of a material different from the mold main body Wm and the main part Ws can be integrally formed by casting. Unlike the conventional mold manufacturing method in which the mold body and the main part are separately manufactured and assembled, machining of the mold body, position adjustment of the main part, and fixing of the main part are not required. Therefore, the labor for manufacturing the press mold W can be largely omitted, and the manufacturing cost of the press mold W can be reduced.
[0035]
In addition, since the FC molten metal and the FCD molten metal are temperature controlled so that the specific gravity difference due to the difference in the components of the FC molten metal and the FCD molten metal is further increased, Mg that is gasified at the melting temperature is mixed in the FCD molten metal. The mixing range of FC molten metal and FCD molten metal becomes comparatively narrow, and the mixed layer of both molten metal can be made comparatively thin.
[0036]
In addition, since there is a time difference between the injection of the FC melt and the injection of the FCD melt, the light FCD melt is poured without the heavy FC melt previously poured flowing. At a position away from the molten metal surface, it becomes difficult to mix the FC molten metal and the FCD molten metal. Furthermore, since the FCD molten metal is poured before the molten metal surface of the FC molten metal is solidified, both molten metals are easily mixed in the vicinity of the molten metal surface. For this reason, the mold main body Ws and the main part Ws of the press mold W can be firmly connected.
[0037]
Further, since casting is performed by the full mold method, the molten metal is poured into the cavity while melting the
Further, when the molten FC is poured into the
[0038]
Furthermore, after the FC molten metal is injected, when the FCD molten metal is injected into the
[0039]
The
[0040]
Further, in this embodiment, an example in which a heavy FC melt is used as the main body melt and a light FCD melt is used by melting the main part is used. For example, a heavier melt than the main body melt is used for the main part melt, and press It is also possible to perform casting so that the main part Ws of the mold W is on the lower side and the mold body Ws is on the upper side.
In this embodiment, the volume ratio of the FC molten metal to the FCD molten metal is set to about 2: 1. However, it can be set to 1 to 3: 1 depending on the shape of the cavity.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, a mold having different materials for the mold main body and the main part can be integrally formed by casting, so that the labor for manufacturing the mold can be largely omitted, and the manufacturing cost of the mold can be reduced. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a sand mold used in a mold manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing one step of a mold manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing one step of a mold manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a mold manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a front view (A) of a press mold manufactured by a mold manufacturing method according to an embodiment of the present invention, and a micrograph of a metal structure of a main part (casting upper part) of the press mold ( B), a photomicrograph (C) of the metal structure of the mixed layer (casting center) of the press mold, and a photomicrograph (D) of the metal structure of the die body (bottom of casting) of the press mold.
[Fig. 6] T. of cast iron melt. It is a graph showing the relationship between C component, Si component, and density.
FIG. 7 is a front view of a conventional press die.
[Explanation of symbols]
W Press mold Wm Mold body Wc Mixed layer
Claims (5)
消失模型を使用して鋳型のキャビティを成形する工程と、
金型本体の材料である本体溶湯と要部の材料である要部溶湯とのいずれか比重が大きい方の溶湯を鋳型の下側の堰からキャビティ内に所定量だけ注入する工程と、
比重が大きい方の溶湯をキャビティ内に注入した後、その溶湯の熱で消失模型が気化し、そのガス圧で前記消失模型に塗布した塗型剤が前記キャビティの製品成型面に張り付けられている間に、前記本体溶湯と前記要部溶湯とのいずれか比重が小さい方の溶湯を前記鋳型の上側の堰から前記キャビティ内の前記比重が大きい方の溶湯の上に注入する工程と、
を有することを特徴とする金型の製造方法。In the manufacturing method of the mold, the material of the main part that receives large stress when machining the workpiece and the material of the mold body that supports the main part are different.
Molding the mold cavity using the vanishing model;
A step of injecting a predetermined amount of molten metal having a larger specific gravity into the cavity from the lower weir of the mold, either the main body melt that is the material of the mold body or the main part melt that is the material of the main part;
After the molten metal having a higher specific gravity is injected into the cavity, the disappearance model is vaporized by the heat of the molten metal, and the coating agent applied to the disappearance model is adhered to the product molding surface of the cavity by the gas pressure. In between, the step of pouring the molten metal having a smaller specific gravity of the main body molten metal and the main part molten metal from the weir on the upper side of the mold onto the molten metal having the larger specific gravity in the cavity ,
The manufacturing method of the metal mold | die characterized by having.
比重が小さい方の溶湯の温度を比重が大きい方の溶湯の温度よりも高くすることにより、両溶湯の比重差を大きくすることを特徴とする金型の製造方法。In the manufacturing method of the metal mold according to claim 1,
A mold manufacturing method, wherein the difference in specific gravity between both melts is increased by increasing the temperature of the molten metal having a lower specific gravity than that of the molten metal having a higher specific gravity.
比重が小さい方の溶湯に溶融温度でガス化する物質を混入させて、その比重が小さい方の溶湯と比重が大きい方の溶湯との比重差を大きくすることを特徴とする金型の製造方法。In the manufacturing method of the metal mold | die in any one of Claim 1 or Claim 2,
A method for producing a mold characterized by mixing a gas which is gasified at a melting temperature into a molten metal having a lower specific gravity, and increasing a specific gravity difference between a molten metal having a lower specific gravity and a molten metal having a higher specific gravity. .
比重が大きい方の溶湯の流動が治まった後、その溶湯の湯面が凝固する前に、比重が小さい方の溶湯をキャビティ内に注入することを特徴とする金型の製造方法。In the manufacturing method of the metal mold according to any one of claims 1 to 3,
A method for producing a mold, characterized by injecting a molten metal having a smaller specific gravity into a cavity before the molten metal surface of the molten metal solidifies after the flow of the molten metal having a larger specific gravity is cured.
比重が小さい方の溶湯をキャビティ内に注入する前に、比重が大きい方の溶湯を冷却してその溶湯の流動性を低下させることを特徴とする金型の製造方法。In the manufacturing method of the metal mold according to claims 1 to 4 ,
A method for producing a mold, comprising: cooling a molten metal having a higher specific gravity to lower the fluidity of the molten metal before pouring the molten metal having a lower specific gravity into the cavity.
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