JP4150945B2 - 金型外枠及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカスト品や樹脂成形品などの成形品を成形するための成形キャビティ型面を備えた金型を保持する金型外枠、及び、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダイカストや射出成形等の成形分野においては、図１０に示すように、凹状の収容室１０２をもつ金型外枠１００が提供されている。金型外枠１００においては、成形品を成形する成形キャビティ型面２０２をもつ金型２００が入子型として収容室１０２に装入され、図略の取付ボルトにより締結保持されている。金型外枠１００の収容室１０２の底側には、金型２００を受ける平坦な金型保持面１０４が形成されている。金型保持面１０４は、金型２００の成形キャビティ型面２０２に背向する金型裏面２０４にあてがわれる。
【０００３】
金型外枠１００の使用の際には、金型外枠１００を型締めすることにより構成された成形キャビティ３００に、溶湯や樹脂等の成形材料が注入される。これにより鋳造品や樹脂成形品などの成形品が成形される。成形後には、金型外枠１００が型開きされ、成形品が取り出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した金型外枠１００においては、使用の際には型締め力や成形圧力等の圧力負荷が金型２００に作用する。一般的に型締め力や成形圧力は大きいものである。型締め力は例えば数１０００ｔｏｎｆなることもある。成形圧力は射出成形の場合には大きく、例えば６００〜１５００ｋｇｆ／ｃｍ²になることもある。
【０００５】
このように大きな圧力負荷が金型外枠１００に作用するため、金型外枠１００が長期にわたり使用されると、収容室１０２を区画する金型保持面１０４にヘタリが発生することがある。ヘタリが発生した場合には、金型外枠１００の型合わせ精度が低下し、成形品の寸法精度が低下したり、成形の際に型合わせ面から溶湯等の成形材料が漏れ出たりする等の不具合が生じる。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、金型を保持する収容室を区画する金型保持面にヘタリが発生することを抑えるのに有利な金型外枠及びその製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の係る金型外枠は、成形品を成形する成形キャビティ型面をもつ金型が装入保持される凹状の収容室が表面で開口する金型外枠であって、
外枠本体と、
外枠本体に鋳包まれ、金型の成形キャビティ型面に背向する金型裏面があてがわれる金型保持面を備えると共に外枠本体よりも硬質な芯盤とで構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の係る金型外枠によれば、外枠本体よりも硬質な芯盤の金型保持面は、金型の成形キャビティ型面に背向する金型裏面にあてがわれる。このため金型外枠の使用の際に、金型に大きな圧力負荷が作用したとき、その圧力負荷は硬質な芯盤により受け止められる。
【０００９】
本発明の係る金型外枠の製造方法は、上記した金型外枠を製造する方法であって、鋳造キャビティに芯盤を保持した耐火性をもつ鋳型を形成する鋳型形成工程と、芯盤と共に鋳型を２００〜６００℃の温度領域に加熱する加熱工程と、加熱状態の鋳型の鋳造キャビティに溶湯を鋳込み固化させることにより、芯盤を鋳包むことにより凝固体を形成する鋳込み工程と、凝固体を仕上げ加工して外枠本体とし、外枠本体よりも硬質な芯盤をもつ金型外枠を形成する仕上げ工程とを順に実施することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の係る金型外枠の製造方法によれば、芯盤と共に鋳型を２００〜６００℃の温度領域に加熱するため、高温の溶湯が芯盤に接触したとき、溶湯の過剰な急冷が抑えられる。これにより芯盤を鋳包む凝固体と芯盤との境界面における一体性や接合強度が増加し、芯盤の保持性が向上する。
【００１１】
本発明に係る製造方法で製造された金型外枠によれば、金型外枠の使用の際に、金型外枠に保持されている金型に圧力負荷が作用すると、その圧力負荷は硬質の芯盤により受け止められる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい形態によれば、芯盤の投影面積は金型の投影面積よりも大きい構成を採用することができる。この場合には、金型外枠の使用の際に、金型外枠に保持されている金型に大きな圧力負荷が作用したとしても、その圧力負荷は硬質で面圧強度に優れた芯盤により受け止められ、且つ、芯盤から金型外枠に作用する単位面積当たりの圧力負荷が応力分散により低減され、ヘタリの抑制に一層有効である。
【００１３】
芯盤は外枠本体よりも硬質である。硬質とは、芯盤の平均硬度が外枠本体の平均硬度よりも高いという意味である。芯盤の平均硬度としては、ビッカース硬度で、上限値が例えば３５０、４００、４５０、５００のいずれかにでき、下限値が例えば２００、２５０、３００、３５０のいずれかにできる。従って芯盤の平均硬度はビッカース硬度で、２００〜５００程度、望ましくは２５０〜４５０程度にできる。但しこれに限定されるものではない。なおビッカース硬度の測定の際に使用した荷重は２０ｋｇｆである。
【００１４】
外枠本体の平均硬度としては、ビッカース硬度で、上限値が例えば２００、２５０、３００、３５０のいずれかにでき、下限値が例えば１２０、２００、２５０、３００のいずれかにできる。従って外枠本体の平均硬度はビッカース硬度で、１２０〜３５０程度、望ましくは１４０〜３００程度にできる。但しこれに限定されるものではない。
【００１５】
なお、一般的には、鉄系などの金属材料では、硬度が高いとそれに応じて引っ張り強度および面圧強度も大きくなる傾向がある。
【００１６】
外枠本体及び芯盤は、共に鉄系などの金属材料であることが好ましい。外枠本体は鋳鋼、鋳鉄で形成できる。代表的な鋳鉄としては球状黒鉛鋳鉄、片状黒鉛鋳鉄などがある。前述したように芯盤の平均硬度は、外枠本体の平均硬度よりも硬い。この場合には、芯盤は焼き入れ硬化されていても良いし、炭化物生成により硬化されていても良いし、金属間化合物（例えばＮｉ及びＴｉの金属間化合物、Ｎｉ及びＡｌの金属間化合物）を析出させることにより析出硬化されていても良い。
【００１７】
なお芯盤の硬化形態はこれに限定されるものではない。芯盤が焼き入れにより硬化する場合には、必要に応じて焼き入れ焼き戻しを行うことができる。
【００１８】
本発明に係る芯盤は、焼き入れ性倍数が高い合金元素、炭化物を生成する合金元素、析出硬化する合金元素の少なくとも１種を含むことが好ましい。焼き入れ性倍数が高い合金元素としては、炭素の他に、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖの少なくとも１種があげられる。この場合には、芯盤に焼きが入り易くなり、芯盤の硬度を高め得、ヘタリの抑制に有効である。炭化物を生成する合金元素として、炭素、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂの少なくとも１種があげられる。析出硬化させる合金元素としては、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂｅ、Ｍｏの少なくとも１種があげられる。
【００１９】
本発明に係る芯盤では、炭素含有量は、芯盤の硬化形態などによっても相違するものの、芯盤を１００％としたとき、芯盤において重量比で炭素の上限値としては０．５％、０．８％、１．０％、１．２％、２．０％にでき、下限値としては０．２％、０．４％、０．６％にできる。故に芯盤において炭素含有量は、重量比で、例えば０．２〜２．０％、０．４〜１．２％、０．４〜０．８％にすることができる。但しこれらに限られるものではない。
【００２０】
本発明に係る芯盤は盤材を所定のサイズに切断して構成できる。芯盤はステンレス鋼、耐熱鋼、工具鋼などの高合金鋼で形成することができる。ステンレス鋼としては、マルテンサイト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、ＰＨステンレス鋼、マルエージングステンレス鋼等のいずれでも良い。ステンレス鋼以外の高合金鋼としては、熱間加工用工具鋼などの工具鋼、高速度鋼、バネ鋼があげられる。
【００２１】
上記した事情を考慮すれば、芯盤が鉄系である場合には、芯盤の金属組織は、マルテンサイト、トルースタイト、ソルバイト、オーステナイト、パーライトの少なくとも１種で構成できる。
【００２２】
本発明方法によれば、鋳型形成工程では、鋳造キャビティに芯盤を保持した耐火性をもつ鋳型を形成する。この場合には、鋳型を造型した後に芯盤を鋳型に組み込んでも良いし、芯盤を組み込みつつ鋳型を造型しても良い。
【００２３】
鋳型としては砂型を採用できる。この場合、骨剤として珪砂等の砂を用い、バインダーで固めたものを採用できる。バインダーとしては、加熱工程における温度を考慮すると、無機バインダー、殊に耐熱性をもつ無機バインダーが好ましい。例えば水ガラス系バインダーを採用できる。芯盤を含まない状態の鋳型を１００％としたとき、バインダーの割合としては重量比で例えば２〜１５％にできるが、これに限定されるものではない。なお、鋳型は耐火性に富むレンガで形成しても良い。
【００２４】
本発明方法に係る加熱工程では、芯盤と共に鋳型を２００〜６００℃の温度領域に加熱する。この場合、芯盤を組み込んだ状態の鋳型全体を加熱炉の加熱室に装入して加熱しても良いし、火炎バーナなどで鋳型を加熱することもできる。芯盤の加熱温度が低く過ぎると、溶湯が芯盤に触れるとき、その部分の溶湯が過剰に急冷されるため、芯盤と外枠本体との接合強度が低下する。芯盤の加熱温度が高過ぎると、芯盤に酸化スケールが生成したり、芯盤が変形したりする。このような事情を考慮して鋳型の温度を２００〜６００℃にする。なお芯盤がステンレス鋼などの高合金鋼であると、芯盤が高温に加熱される場合であっても酸化スケールの過剰生成が抑えられる。なお、加熱工程は、大気雰囲気で行っても良いし、酸化スケールを抑制すべく減圧雰囲気で行っても良いし、還元性雰囲気で行っても良い。
【００２５】
本発明方法に係る加熱温度は、芯盤の材質、鋳型の材質、外枠本体を形成するために鋳込む溶湯重量などによっても相違するものの、加熱温度の上限値としては例えば６００、５８０℃、５５０℃、５２０℃、４９０℃、４６０℃、４３０℃、４１０℃、３８０℃のいずれかにできる。下限値としては例えば２００℃、２２０℃、２５０℃、２８０℃、３１０℃、３４０℃、３７０℃、４００℃、４３０℃、４６０℃のいずれかにできる。従って、加熱温度としては２００〜６００℃、２２０〜５８０℃、２５０〜５５０℃、３００〜５００℃にできる。加熱時間としては、芯盤や外枠本体のサイズ、加熱温度等にも影響を受けるが、一般的には、２〜１２時間程度、殊に３〜８時間程度とすることができる。
【００２６】
本発明に係る鋳込み工程では、加熱状態の鋳型の鋳造キャビティに溶湯を鋳込み固化させることにより、芯盤を鋳包んだ凝固体を形成する。鋳型が加熱された状態であるため、溶湯の湯回りは良好であり、更に芯盤と凝固体との接触面が溶融結合して良好に両者を密着させることができる。
【００２７】
本発明に係る仕上げ工程では、凝固体を仕上げ加工して金型外枠とする。これにより金型外枠が形成される。金型外枠は、外枠本体と、外枠本体に鋳包まれ外枠本体よりも硬質な芯盤とを備えている。芯盤は、金型の成形キャビティ型面に背向する金型裏面にあてがわれる金型保持面を備える。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照して説明する。
【００２９】
図１に示すように、本実施例に係る第１金型外枠１はダイベース２に取り付けられており、可動側を構成するものである。第１金型外枠１は、鋳鋼または球状黒鉛鋳鉄で形成された四角形状をなす外枠本体３と、圧延鋼材で形成されたほぼ四角形状の平板状をなす芯盤４とで構成されている。
【００３０】
図１に示すように、芯盤４は外枠本体３に一体的に鋳包まれて埋設されており、両者は互いに密着している。芯盤４は外枠本体３よりも平均硬度が高く設定されている。したがって芯盤４は、外枠本体３よりも硬質である。外枠本体３の平均硬度はビッカース硬さで１５０〜２００程度である。芯盤４の平均硬度は外枠本体３の硬度よりも高く、ビッカース硬さで３００〜３８０程度である。
【００３１】
芯盤４は上記したように合金元素を多量に含むため、冷却速度がゆっくりであっても、高硬度となる。芯盤４は、焼き入れ硬化により硬化していても良いし、炭化物の生成により硬化していても良いし、析出硬化で硬化していても良い。
【００３２】
図４に示すように、外枠本体３の中央部には、外気に連通する開口６ａを備えた収容室６が形成されている。収容室６は、機械加工（切削加工）された内壁面６ｃをもつ。収容室６は、成形品を成形する成形キャビティ型面７０をもつ金型７が入子型として装入保持される空間である。図５に示すように、金型７のうち成形キャビティ型面７０に背向する側には、平坦な金型裏面７３が形成されている。
【００３３】
図４に示すように、芯盤４の周囲は外枠本体３に鋳包まれている。芯盤４は、金型７の金型裏面７３にあてがわれる平坦な金型保持面３５を備えている。金型保持面３５は収容室６に露出していると共に、収容室６の底面を形成している。芯盤４の投影面積は、金型７の投影面積よりも大きく設定されている。従って平面形態において、平面図である図２に示すように、芯盤４の四方には、金型７の外側面７ｐよりもほぼ均等に突出した突出縁部４５が形成されている。芯盤４の四隅には突出縁部４５の四隅部には斜辺４５ｉが形成されている。なお、図２において、ハッチングされた領域は、成形品を成形するための成形キャビティ型面７０を示し、３９ａ，３９ｂは成形材料が流れる流路を示す。
【００３４】
なお、芯盤４のサイズは５２ｃｍ×５５ｃｍ×６ｃｍ程度である。外枠本体３のサイズは６０ｃｍ×７１ｃｍ×３４ｃｍ程度である。なおサイズはこれに限定されるものではなく、成形品の種類に応じて適宜変更できる。
【００３５】
芯盤４の材質はマルテンサイト系のステンレス鋼であり、硬度が高く、しかも常温耐食性及び高温耐食性等の耐食性に優れている。
【００３６】
本実施例に係る第１金型外枠１を製造するにあたっては次のように行う。まず、鋳型形成工程において、図６に示すように、耐火性をもつ鋳型８を造型する。鋳型８は、下型８１と、下型８１に載せられた中型８２と、中型８２に載せられた上型８３とを備えている。下型８１は、バインダーを含む砂で形成された下砂型８１ａと、下砂型８１ａを保持する鋳枠８１ｃとからなる。中型８２は、バインダーを含む砂で形成された中砂型８２ａと、中砂型８２ａを保持する中鋳枠８２ｃとからなる。上型８３は、バインダーを含む砂で形成された上砂型８３ａと、上砂型８３ａを保持する上鋳枠８３ｃとからなる。
【００３７】
図６に示すように、鋳型８には、湯口キャビティ８５、湯道キャビティ８６、堰キャビティ８７、押し湯キャビティ８８が形成されており、更に、金型外枠を成形するための鋳造キャビティ８９が形成されている。堰キャビティ８７が下型８１と中型８２との境界域に形成されているため、溶湯が鋳造キャビティ８９にこれの底側からに注入される下注ぎ方式である。図６に示すように、押し湯キャビティ８８は芯盤４の外縁部の上方に位置している。このため押し湯キャビティ８８に注入された溶湯の重量が芯盤４の外縁部に作用し得る。
【００３８】
図６に示すように、中型８２の中砂型８２ａの一部である膨出部８２ｋの上面に芯盤４の片面４ｂを水平状態に載せた状態で、複数個の保持棒９０により芯盤４を保持する。通常、この保持棒９０はボルト程度で良い。これにより芯盤４を鋳型８の鋳造キャビティ８９の一部に保持する。この状態では図６に示すように、芯盤４は、中型８２の中砂型８２ａの一部である膨出部８２ｋに対面接触している。また図６に示すように、芯盤４の片面４ａ及び周面４ｃは鋳造キャビティ８９に露出している。また芯盤４の他の片面４ｂの外縁部４ｅも鋳造キャビティ８９に露出している。
【００３９】
次に加熱工程を行う。加熱工程においては、芯盤４を保持した鋳型８を加熱炉８００の加熱室８０２に収容し、その状態で、芯盤４と共に鋳型８を２００〜６００℃のうちの所定の温度領域に加熱する。加熱時間は加熱温度によっても相違するが、例えば約３〜８時間にできる。これにより芯盤４は鋳型８と共に高温状態に加熱される。なお、加熱室８０２は大気雰囲気である。芯盤４は、耐酸化性に優れたＣｒ等の合金元素を多量に含むため、芯盤４における酸化スケールを抑制できる。
【００４０】
次に鋳込み工程を行う。鋳込み工程においては、加熱炉８００から取り出した直後の加熱状態の鋳型８の鋳造キャビティ８９に、１３８０〜１４２０℃程度の高温の鉄系の溶湯を鋳込む。鋳造キャビティ８９内で溶湯を固化させることにより、芯盤４の外面を鋳包む。これにより図３に示す鉄系の凝固体Ｍを形成する。具体的には図３に示すように、凝固体Ｍにより、芯盤４の片面４ａの全域、芯盤４の周面４ｃの全域、芯盤４の片面４ｂの外縁部４ｅを鋳包む。
【００４１】
鉄系の溶湯と接触する芯盤４の最表面が溶け再凝固するため、外枠本体３と芯盤４との密着性が向上する。更に、凝固体Ｍには凝固に伴う収縮、及び、凝固後の冷却に伴う収縮が作用するため、これらの収縮により、凝固体Ｍで形成される外枠本体３と芯盤４との密着性が向上している。
【００４２】
なお、上記した鋳込み工程においては、芯盤４を備えた鋳型８を加熱炉８００内に保持した状態で、鋳型８の鋳造キャビティ８９に溶湯を注湯することもできる。
【００４３】
本実施例によれば、芯盤４と共に鋳型を２００〜６００℃のうちの所定の温度領域に加熱するため、鋳込み工程において注湯された溶湯が芯盤４に接触しても、溶湯が過剰に急激に冷却されることが抑制されると同時に、芯盤４の割れが防止される。これにより芯盤４を鋳包む凝固体Ｍと芯盤４との境界面における一体性、接合強度が増加する。凝固体Ｍと芯盤４との境界面における溶着、または、溶着による合金化も図り得る。この場合には、凝固体Ｍと芯盤４との境界面における接合強度が一層増加するため、凝固体Ｍで形成された外枠本体３が芯盤４を保持する保持能力が向上する。なお鋳込み工程が終えたら、鋳型８を崩壊させ、図３に示すように芯盤４を埋設した凝固体Ｍを取り出す。この状態では、図３に示すように、芯盤４の片面４ｂの中央領域の大部分が収容室６に露出しており、裸の状態となっている。
【００４４】
次に熱処理工程を行う。熱処理の工程では、第１金型外枠１を加熱炉（前記した加熱炉８００でも良いし、別の加熱炉でも良い）に装入する等して、第１金型外枠１の全体、芯盤４を所定の熱処理温度領域（例えば８５０〜９５０℃）に加熱する。その後、冷却媒体（例えば、空冷用の風、場合によってはミスト、水、油等）を第１金型外枠１に吹き付けて芯盤４の冷却を促進させることにより、第１金型外枠１に埋設されている芯盤４を所定の冷却速度で冷却する。これにより芯盤４に対して熱処理（焼き入れまたは焼きならし）を行う。
【００４５】
本実施例では、図３から理解できるように、外枠本体３となる凝固体Ｍに芯盤４が埋設されているものの、前述したように芯盤４の片面４ｂの中央領域の大部分が収容室６に露出しており、裸の状態となっている。このため上記した熱処理の際に、冷却媒体（例えば空冷用の風、場合によってはミスト、水、油等）を収容室６に送給して芯盤４の片面４ｂに強制的にまたは自然に接触させれば、芯盤４の冷却速度を速めることができる。故に、芯盤４の熱処理性（焼き入れ性または焼きならし性）を効果的に確保することができ、芯盤４の必要硬度を確保するのに有利となり、芯盤４の高硬度化に有利となる。なお、ミストは冷却水を噴霧した霧状の冷却媒体である。
【００４６】
殊に図３及び図５の比較から理解できるように、芯盤４の片面４ｂは、金型７が接触する側であるため、片面４ｂ側の冷却速度を速めることは、芯盤４のヘタリを抑制するのに有利となる。
【００４７】
芯盤４の組成によっては、冷却媒体（例えば空冷用の風、場合によってはミスト、水、油等）を強制的に収容室６に送給することなく、単に放置して芯盤４を空冷させるだけの形態でも良い。芯盤４に焼き割れ等が生じるときには、水よりも冷却能力が低い空気、ミスト、油等を用いることが好ましい。
【００４８】
本実施例においては、上記した熱処理が芯盤４の焼き入れである場合には、必要に応じて、高温焼き戻しまたは低温焼き戻しといった焼き戻し処理を芯盤４に対して行うこともできる。芯盤４に対して焼き戻しを行えば、芯盤４の必要硬度を維持しつつ、芯盤４の靱性を高め得る。この場合には、芯盤４を埋設した凝固体Ｍを加熱炉に装入して、焼き戻し温度（高温焼き戻しの場合には例えば５００〜６００℃）に加熱保持することにより行なうことができる。必要がなければ、焼き戻し処理を行わずとも良い。
【００４９】
なお、合金元素の含有量が多い芯盤４が焼き入れされる場合であっても、合金元素の含有量が少ない凝固体Ｍは基本的には焼き入れされない。
【００５０】
上記したように熱処理工程を終えたら、次に仕上げ工程を行う。仕上げ工程においては機械加工（切削加工）により適宜仕上げ加工する。具体的には図４から理解できるように、機械加工（切削加工）により、芯盤４の片面４ｂのうち収容室６に露出している部分をΔｔ切削する。これにより平坦で且つ平滑な金型保持面３５を芯盤４に形成する。金型保持面３５は機械加工（切削加工）により平坦化且つ平滑化されているため、金型７の金型裏面７３に対する密着保持性が向上する。また上記した機械加工（切削加工）により、平滑な内壁面６ｃを外枠本体３に形成する。
【００５１】
本実施例によれば、図５に示すように、第１金型外枠１の収容室６に金型７を入子型として開口６ａから挿入し、収容保持する。金型７を第１金型外枠１の収容室６に収容保持した状態においては、金型７の平坦な金型裏面７３は外枠本体３の平坦な金型保持面３５にあてがわれている。
【００５２】
更に図５から理解できるように、金型７を金型外枠１の収容室６に収容保持した状態において、ドリルなどの穿孔工具を用い、第１金型外枠１の背面側から取付孔３６を形成する。取付孔３６は、外枠本体３を厚み方向に貫通する孔３６ａと、芯盤４を厚み方向に貫通する孔３６ｂと、金型７の背面に形成された雌ねじ部３７をもつ孔３６ｃとで形成されている。孔３６ａ、３６ｂ、３６ｃは互いに直列状態で連通している。そして図５から理解できる、取付ボルト８５の先端側の雄ねじ部８６を雌ねじ部３７にねじ込むことにより、金型７は外枠本体３の収容室６に脱着可能に固定されている。
【００５３】
取付ボルト８５を緩めれば、金型７を外枠本体３から外すことができる。取付ボルト８５の数は芯盤１や金型７のサイズに応じて適宜選択することができ、例えば２〜３０本、５〜１２本にできる。但しこれに限定されるものではない。
【００５４】
図１に示すように第１金型外枠１の相手側である第２金型外枠９が設けられている。第２金型外枠９は固定側を構成するものである。第２金型外枠９も、第１金型外枠１と同様な構成であり、同様な製造方法により製造される。即ち、第２金型外枠９は、外枠本体３と、外枠本体３に鋳包まれた硬質な芯盤４とで構成されている。
【００５５】
使用の際には、図１に示すように、型締め及び型開き機能をもつ図略の型取付装置に第１金型外枠１と第２金型外枠９とは取り付けられる。この状態では、可動側の第１金型外枠１の裏面側にはダイベース２が装備される。型取付装置が型締め方向に作動すると、図１に示すように第１金型外枠１と第２金型外枠９とが型締めされる。第１金型外枠１と第２金型外枠９とが型締めされると、第１金型外枠１の成形キャビティ型面７０と第２金型外枠９の成形キャビティ型面７０とにより、成形キャビティ７５が区画される。
【００５６】
成形材料である高温の金属の溶湯（材質：アルミニウム、温度：６４０〜７５０℃）が射出成形により成形キャビティ７５に高速で注入される。溶湯が固化した後に、型取付装置が型開き方向に作動すると、第１金型外枠１と第２金型外枠９とが型開きされ、図略の押し出しピンの押し出し作用により成形品が取り出される。
【００５７】
使用の際には、第１金型外枠１に保持されている金型７に、型締め力や成形圧力等の圧力負荷が作用する。このように圧力負荷が作用したとき、その圧力負荷は金型７を介して硬質の芯盤４により受け止められる。芯盤４は、硬度が高くしかも面圧強度が高い。このため、使用期間が長期化しても、圧力負荷が大きくても、金型７を保持する収容室６を区画する金型保持面３５にヘタリが発生することは、抑制される。
【００５８】
殊に本実施例においては、図２に示すように、芯盤４の投影面積が金型７の投影面積よりも大きく設定されているため、金型７からの圧力負荷を受ける芯盤４の受圧面積が増加している。故に、使用期間が長期化しても、または圧力負荷が過大となっても、第１金型外枠１の金型保持面３５においてヘタリが発生することは抑制される。
【００５９】
即ち本実施例においては、図２に示すように、芯盤４の四方には金型７の外側面７ｐよりも突出した突出縁部４５が形成されているため、芯盤４に作用する圧力負荷の分散化を図り、外枠本体３のうちの芯盤４との接合面３ａにおける圧力負荷を低減できる。具体的には接合面３ａにおける圧力負荷をほぼ面積比分の１に低減できる。よって、使用期間がかなり長期化しても、または圧力負荷が過大となっても、外枠本体３のうちの芯盤４との接合面３ａのヘタリに起因して金型保持面３５にヘタリが発生することは、一層抑制される。
【００６０】
芯盤４はステンレス鋼で形成されており、耐食性に優れている。従って芯盤４と金型７との境界域である金型保持面３５における腐食を抑制することができる。更に腐食に起因する摩耗も抑制することができる。例えばフレッチング摩耗を防止することができる。殊に、冷却水や離型剤が、金型７と芯盤４との境界域である金型保持面３５に侵入するときであっても、金型保持面３５における腐食を抑制することができる。このため、第１金型外枠１及び第２金型外枠９において、腐食による摩耗や、腐食による面圧強度の低下によるヘタリの促進を防止できる。 第２金型外枠９の金型保持面３５においても同様に、ヘタリが発生することは抑制される。
【００６１】
また本実施例においては鋳込み工程に、凝固体Ｍとなる溶湯を鋳込む際に、鋳型８が予め加熱状態とされているため、凝固体Ｍとなる溶湯の湯回りは良好である。更に鋳込み工程において芯盤４が高温状態に加熱されているため、高温の溶湯が芯盤４に触れても、溶湯の過剰な急冷は抑えられる。このため外枠本体３と芯盤４との境界領域における接合強度を高めることができる。外枠本体３と芯盤４との境界領域における合金化も期待することができる。
【００６２】
（試験例）
図７は、鋳型８の加熱温度と、外枠本体３と芯盤４との接合強度との関係について試験した試験結果を示す。この試験では、外枠本体３と芯盤４とを縮小したモデルを用いて行った。鋳型８の主成分は珪砂であり、バインダーは水ガラスであり、芯盤４の材質はマルテンサイト系のステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）であり、外枠本体３の材質はＳＣＭｎ３Ａであった。図７の横軸は鋳型の加熱温度を示し、図７の縦軸は外枠本体３と芯盤４との境界領域の接合強度を示す。接合強度は、上記したモデルに対して引っ張り試験を行い、境界面に対して垂直方向に引張応力を付与して行なうことにより測定した。
【００６３】
図７において外枠本体３の鋳物強度はＳ１として示され、外枠本体３の鋳物強度の８０％はＳ２として示され、外枠本体３の鋳物強度の７０％はＳ３として示される。図７に示すように、鋳型８の加熱温度が２００〜６００℃において接合強度が高く、外枠本体３の鋳物強度の７０％程度が得られた。殊に、鋳型８の加熱温度が３００〜５００℃において、外枠本体３の鋳物強度の８０％程度が得られた。なかでも４００℃において接合強度がもっとも高かった。
【００６４】
（他の実施例）
図８に示すように、芯盤４に凹部４ｘ及び４ｙを形成しても良い。外枠本体３を構成する溶湯が凹部４ｘ及び４ｙに進入して固化するため、芯盤４と外枠本体３との機械的係合度を向上させ得る。
【００６５】
図９に示すように、芯盤４のうち金型７と反対側の面に補強リブ４ｗを形成することもできる。補強リブ４ｗにより芯盤４自体を補強できるばかりか、外枠本体３を構成する溶湯が補強リブ４ｗを鋳包むため、芯盤４と外枠本体３との機械的係合度も向上させ得る。
【００６６】
上記した実施例においては、金型外枠１、９の内部に１枚の芯盤４が埋設されているが、これに限らず、２枚等の複数枚の芯盤４を重ねて金型外枠１、９の内部に埋設することもできる。
【００６７】
そのほか、本発明は上記した実施例のみに限定されものではなく、要旨を逸脱しない範囲内において必要に応じて適宜変更できるものである。
【００６８】
（付記）
上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
▲１▼芯盤の中央領域は、金型を収容保持する収容室に露出しており、芯盤の回りは外枠本体に鋳包まれていることを特徴とする各請求項に係る金型外枠。
▲２▼金型保持面は機械加工（切削加工）されており、平坦化されていることを特徴とする各請求項に係る金型外枠。金型保持面が平坦化されるため、入子型である金型の密着保持性が向上する。
▲３▼製造方法に係る請求項において、加熱工程は、芯盤を保持した鋳型全体を加熱炉の加熱室に収容し、芯盤及び鋳型の双方を加熱することを特徴とする金型外枠の製造方法。
▲４▼製造方法に係る請求項において、鋳込み工程と仕上げ工程との間に熱処理工程を行い、熱処理工程は、凝固体に鋳包まれた芯盤の一部を収容室に露出させた状態で、芯盤の露出部分に冷却媒体（例えば空気、風、ミスト、水、油など）を接触させることにより行ない、芯盤の冷却を促進させ、芯盤の冷却速度を速めることを特徴とする金型外枠の製造方法。凝固体に芯盤が鋳包まれているときであっても、芯盤の冷却を促進させ得、芯盤の必要硬度を確保するのに有利となる。
▲５▼鋳造キャビティに芯盤を保持した耐火性をもつ鋳型を形成する鋳型形成工程と、
芯盤と共に鋳型を加熱する加熱工程と、加熱状態の鋳型の鋳造キャビティに溶湯を鋳込み固化させることにより、芯盤を鋳包むことにより凝固体を形成する鋳込み工程と、凝固体に鋳包まれた芯盤の一部を外気（収容室）に露出させた状態で、芯盤の露出部分に冷却媒体（例えば空気、風、ミスト、水、油など）を接触させ、芯盤の冷却を促進する熱処理工程と、熱処理工程を経た凝固体を仕上げ加工して外枠本体とし、外枠本体よりも硬質な前記芯盤をもつ金型外枠を形成する仕上げ工程とを順に実施することを特徴とする金型外枠の製造方法。
【００６９】
凝固体に芯盤が鋳包まれているときであっても、芯盤の冷却を促進させ得、芯盤の必要硬度を確保するのに有利となる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明に係る金型外枠によれば、金型外枠の使用の際に、金型外枠に保持されている金型に過大な圧力負荷が作用したとしても、その圧力負荷は硬質の芯盤により受け止められる。このため、金型外枠が長期にわたり使用されても、金型を保持する収容室を区画する金型保持面にヘタリが発生することは、抑制される。
【００７１】
本発明方法によれば、上記したヘタリを抑制できる効果を奏する金型外枠を製造することができる。
【００７２】
本発明方法によれば、芯盤と共に鋳型を２００〜６００℃の温度領域に加熱するため、溶湯が芯盤に接触したときの過剰な急冷が抑えられる。これにより芯盤を鋳包む凝固体と芯盤との境界面における一体性が増加し、芯盤の保持性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１金型外枠と第２金型外枠とを型締めした状態を示す断面図である。
【図２】第１金型外枠の平面図である。
【図３】収容室をもつ外枠本体を備えた第１金型外枠の断面図である。
【図４】芯盤に金型保持面を形成した状態の第１金型外枠の断面図である。
【図５】第１金型外枠の外枠本体の収容室に金型を保持した状態の断面図である。
【図６】芯盤を鋳型の鋳造キャビティ内に保持した状態を示す断面図である。
【図７】鋳型の加熱温度と、外枠保体と芯盤との接合強度との関係について試験した試験結果を示すグラフである。
【図８】他の実施例に係り、第１金型外枠の外枠本体の収容室に金型を保持した状態の断面図である。
【図９】他の実施例に係り、芯盤の背面図である。
【図１０】従来技術に係り、第１金型外枠と第２金型外枠とを型締めした状態を示す断面図である。
【符号の説明】
図中、１は第１金型外枠、３は外枠本体、３５は金型保持面、４は芯盤、６は収容室、７は金型、７０は成形キャビティ型面、７３は金型裏面、８は鋳型、９は第２金型外枠、Ｍは凝固体をそれぞれ示す。

Claims (4)

1. 成形品を成形する成形キャビティ型面をもつ金型が装入保持される凹状の収容室が表面で開口する金型外枠であって、
   外枠本体と、
   前記外枠本体に鋳包まれ、前記金型の成形キャビティ型面に背向する金型裏面があてがわれる金型保持面を備えると共に前記外枠本体よりも硬質な芯盤とで構成されていることを特徴とする金型外枠。
2. 請求項１において、前記芯盤の投影面積は前記金型の投影面積よりも大きいことを特徴とする金型外枠。
3. 請求項１または２において、前記芯盤はステンレス鋼で形成されていることを特徴とする金型外枠。
4. 鋳造キャビティに芯盤を保持した耐火性をもつ鋳型を形成する鋳型形成工程と、
   前記芯盤と共に鋳型を２００〜６００℃の温度領域に加熱する加熱工程と、
   加熱状態の前記鋳型の鋳造キャビティに溶湯を鋳込み固化させることにより、前記芯盤を鋳包むことにより凝固体を形成する鋳込み工程と、
   前記凝固体を仕上げ加工して外枠本体とし、前記外枠本体よりも硬質な前記芯盤をもつ金型外枠を形成する仕上げ工程とを順に実施することを特徴とする金型外枠の製造方法。

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