特許 7164274 ダイカスト用金型

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-24

(45)【発行日】2022-11-01

(54)【発明の名称】ダイカスト用金型

(51)【国際特許分類】

   B22D 17/22 20060101AFI20221025BHJP

   B22C 9/06 20060101ALI20221025BHJP

【ＦＩ】

B22D17/22 F

B22D17/22 T

B22C9/06 C

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2018151038

(22)【出願日】2018-08-10

(65)【公開番号】P2020025968

(43)【公開日】2020-02-20

【審査請求日】2021-06-02

(73)【特許権者】

【識別番号】390033835

【氏名又は名称】広島アルミニウム工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121728

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 勝守

(74)【代理人】

【識別番号】100170900

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 渉

(72)【発明者】

【氏名】村田 祐介

(72)【発明者】

【氏名】福部 英治

(72)【発明者】

【氏名】小井川 竜一

【審査官】田中 則充

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１５９７２４１（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０００－１９７９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０９０６０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｄ １７／２２

Ｂ２２Ｃ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶湯をキャビティに充填して鋳物を鋳造するダイカスト用金型であって、
上記キャビティを形成するキャビティ形成面及び上記キャビティに溶湯を案内する湯道を形成する湯道形成面の少なくとも一方には、各形成面に沿って所定の方向に延びる多数の凹条溝が形成され、
該各凹条溝のうちの隣り合う平行に延びる２つの凹条溝の間隔をそれぞれＰとすると、３ｍｍ≦Ｐ≦３０ｍｍに設定されており、
上記凹条溝の溝深さをＤとすると、Ｄ≧４０μｍに設定されており、
上記キャビティ形成面及び上記湯道形成面の少なくとも一方は、互いに対向する一対の縦壁部及び該両縦壁部を繋ぐ底部からなる断面Ｕ字状の溝形状をなすリブ形成面を有しており、
該リブ形成面の底部における幅方向中央には、上記各凹条溝のうちの１つが上記リブ形成面の延長方向に沿って形成されていることを特徴とするダイカスト用金型。

【請求項2】

請求項１に記載のダイカスト用金型において、
上記凹条溝における開放部分の溝幅をＬとすると、Ｌ≦６０μｍに設定されていることを特徴とするダイカスト用金型。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋳物を鋳造するダイカスト用金型に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、ダイカストに用いられるダイカスト用金型は、溶湯をキャビティに充填する際に高い熱応力が発生するので、キャビティを形成するキャビティ形成面や湯道を形成する湯道形成面の一部にクラックや、或いは、隣り合うクラック同士が繋がること起因として金型の一部が欠ける、所謂、型欠けが発生し易くなることが知られている。したがって、生産ラインを周期的に停止して金型を補修する時間を必要とするので、生産効率が悪くなるという問題があった。

【0003】

この問題に対し、キャビティ形成面や湯道形成面に窒化処理を施して表面硬度を向上させたり、或いは、特殊な焼き入れを行って金型の材料組織を改良する等の施策を講じることも考えられるが、ダイカスト鋳造法では、量産時において金型に対して過酷な熱負荷が繰り返し加わるので、金型材料が軟化して金型表面の材料強度が低下していくという特徴がある一方、近年では、鋳物形状が複雑になったことに伴ってキャビティ形成面や湯道形成面に応力集中し易い箇所が多くなり、当該箇所に時として金型材料の耐力以上の熱応力が生じることもあるので、上述の如き金型材料を強くする取り組みだけでは、キャビティ形成面や湯道形成面にクラック等が発生するのを長期に亘って防いで金型の補修周期を延ばすということが困難になってきている。

【0004】

これに対応するために、ダイカスト用金型の構造を鋳造中において金型に発生する熱応力が低減又は抑制されるようなものにすることが考えられる。

【0005】

例えば、特許文献１に開示されている金型は、上方に開口する有底枠体と、該有底枠体の開口部分に設けられ、キャビティを形成するキャビティ形成面を有するプレス板と、有底枠体に収容され、且つ、プレス板の裏面と有底枠体の底面とにそれぞれ当接するとともに、プレス板の延びる方向に並設された複数のブロック体からなる集合体とを備え、当該集合体が分割構造であり、各ブロック体の間が拘束されていない分だけ各ブロック体が自由に膨張可能であることによって金型に発生する熱応力を低減又は抑制するようにしていて、これにより、入熱時に金型に加わる圧縮応力を低くしてクラックや型欠けの発生を防いでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平７－３２１２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、特許文献１では、金型の部品点数が増えるとともに構造が複雑になって加工が難しくなり、金型の製作にコストが嵩むおそれがある。

【0008】

また、最も熱負荷の加わる金型のキャビティ（又は湯道）に面する部分が一体物のプレス板であるため、キャビティに溶湯を充填した際に発生する熱応力をうまく低減又は抑制させることができないおそれもある。

【0009】

さらに、特許文献１では、量産時に金型の材料強度が次第に低下したり、或いは、金型材料の耐力以上の熱応力が生じてクラックが発生し易くなる状況への対応について何ら考慮されていない。

【0010】

本発明は、斯かる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、金型に発生する熱応力を低減又は抑制してクラック及び型欠けの発生を長期的に防ぐとともに、もし仮にクラックが発生したとしても金型の補修周期を延ばすことができる低コストなダイカスト用金型を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の目的を達成するために、本発明は、金型におけるキャビティを形成するキャビティ形成面及び湯道を形成する湯道形成面の少なくとも一方に複数の凹条溝を設けたことを特徴とする。

【0012】

具体的には、溶湯をキャビティに充填して鋳物を鋳造するダイカスト用金型において、次のような解決手段を講じた。

【0013】

すなわち、第１の発明では、上記キャビティを形成するキャビティ形成面及び上記キャビティに溶湯を案内する湯道を形成する湯道形成面の少なくとも一方には、各形成面に沿って所定の方向に延びる多数の凹条溝が形成され、該各凹条溝のうちの隣り合う平行に延びる２つの凹条溝の間隔をそれぞれＰとすると、３ｍｍ≦Ｐ≦３０ｍｍに設定されており、上記凹条溝の溝深さをＤとすると、Ｄ≧４０μｍに設定されており、上記キャビティ形成面及び上記湯道形成面の少なくとも一方は、互いに対向する一対の縦壁部及び該両縦壁部を繋ぐ底部からなる断面Ｕ字状の溝形状をなすリブ形成面を有しており、該リブ形成面の底部における幅方向中央には、上記各凹条溝のうちの１つが上記リブ形成面の延長方向に沿って形成されていることを特徴とする。

【0014】

第２の発明では、第１の発明において、上記凹条溝における開放部分の溝幅をＬとすると、Ｌ≦６０μｍに設定されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

第１の発明では、各凹条溝によってキャビティ形成面又は湯道形成面が適切な間隔に区切られているので、鋳造中においてキャビティ形成面及び湯道形成面に熱負荷が加わると、キャビティ形成面又は湯道形成面における各凹条溝に区切られた部分が各凹条溝の溝幅分だけ自由膨張するようになる。したがって、金型に加わる熱応力が低減又は抑制されるようになり、金型への入熱時に発生する圧縮応力が小さくなるので、金型を特許文献１の如き分割構造にすることなく低コストな構造でキャビティ形成面や湯道形成面にクラックや型欠けが発生するのを防止することができる。また、もし仮に金型の材料強度等の低下や金型材料の耐力以上の熱応力が加わったことを起因としてクラックが発生したとしても、各凹条溝を起点にクラックが発生するようになるので、キャビティ形成面又は湯道形成面における各凹条溝を除く部分にクラックが発生して補修周期が短くなってしまうといったことを防ぐことができる。さらに、金型に対して熱応力が加わった際に、もし仮に隣り合う２つの凹条溝の底部にそれぞれクラックが入ったとしても、各クラックが互いに近づくように延びて繋がってしまうことが無いように隣り合う２つの凹条溝の間隔を十分に広く設定してあるので、型欠けの発生を確実に防ぐことができる。また、キャビティへの溶湯の充填を繰り返し行った際に、もし仮にクラックが発生したとしても、各凹条溝の溝深さを十分に深く設定しているので、クラックが凹条溝の底部から確実に発生するようになる。したがって、キャビティ形成面又は湯道形成面の表面にクラックが現れるのを確実に防いで、金型の補修周期をさらに延ばすことができる。さらに、応力集中し易い形状である溝形状をなすリブ形成面がキャビティ形成面や湯道形成面に設けられていたとしても、底部中央に形成された凹条溝によってリブ形成面に加わる熱応力が低減又は抑制されるようになる。したがって、例えば、リブ形成面における底部の幅が３ｍｍ未満であり、当該底部に間隔が３ｍｍ以上の２つの凹条溝を設けることができない場合であっても、リブ形成面の表面にクラックや型欠きが現れるのを防ぐことができ、金型の補修周期をさらに延ばすことができる。

【0016】

第２の発明では、鋳造中に各凹条溝に入り込んだ溶湯によって鋳造後に転写される突条部分を含む鋳物表面が製品上問題とならない程度の鋳肌面粗さになるので、補修周期を延ばすことができる金型構造であるとともに、品質の良い鋳物を鋳造可能な金型構造にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係るダイカスト用金型を備えたダイカスト装置の概略断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係るダイカスト用金型における固定入子の斜視図である。

【図3】図２のIII部拡大図である。

【図4】図３のIV－IV線における断面図である。

【図5】図２のV部拡大図である。

【図6】図２のVI部を拡大した斜視図である。

【図7】図６のVII－VII線における断面図である。

【図8】本発明の実施形態に係るダイカスト用金型を用いてキャビティ形成面に形成する各凹条溝の間隔を変更しながら鋳物を多数鋳造した際に型欠けが発生するか否かをそれぞれ調べた結果を示す表である。

【図9】キャビティ形成面に間隔が３ｍｍの格子状に延びる各凹条溝を形成したダイカスト用金型を用いて５万回鋳造した後のキャビティ形成面の状態を示す写真である。

【図10】キャビティ形成面に間隔が２ｍｍの格子状に延びる各凹条溝を形成したダイカスト用金型を用いて５万回鋳造した後に鋳造した鋳物表面の状態を示す図である。

【図11】キャビティ形成面の表面温度が変化したときの各凹条溝の間隔と歪み量との関係を示したグラフである。

【図12】本発明の実施形態に係るダイカスト用金型を用いて湯道形成面に形成する各凹条溝の深さを変更しながら鋳物を多数鋳造した際に湯道形成面にクラックが発生するか否かをそれぞれ調べた結果を示す表である。

【図13】湯道形成面に深さが３０μｍの格子状に延びる各凹条溝を形成したダイカスト用金型を用いて３万５千回鋳造した後の湯道形成面の状態を示す図である。

【図14】湯道形成面に深さが２００μｍの格子状に延びる各凹条溝を形成したダイカスト用金型を用いて４万５千回鋳造した後の湯道形成面の状態を示す図である。

【図15】図１４の状態の複数個所の凹条溝の拡大断面図である。

【図16】キャビティ形成面に開放部分の溝幅が異なる複数の凹条溝を形成したダイカスト用金型を用いて鋳造した鋳物の表面粗度を調べた結果を示す表である。

【図17】リブ形成面を有するダイカスト用金型を用いて５万４千回鋳造した後のリブ形成面の状態を示す図である。

【図18】凹条溝が形成されたリブ形成面を有するダイカスト用金型を用いて５万４千回鋳造した後のリブ形成面の状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

【0019】

図１は、本発明の実施形態に係るダイカスト用金型１を備えたダイカスト装置１０を示す。該ダイカスト装置１０は、鋳物（図示せず）をダイカスト鋳造法により鋳造するものであり、水平方向に互いに対向する固定盤２及び可動盤３を備え、該可動盤３は、固定盤２に対して接近離間可能になっている。

【0020】

ダイカスト用金型１は、固定盤２と可動盤３との間に配設され、固定盤２に取り付けられたブロック形状の固定型４と、可動盤３に取り付けられたブロック形状の可動型５とを備えている。

【0021】

固定型４は、可動型５側に開口する第１嵌合凹部４１ａを有する固定主型４１と、第１嵌合凹部４１ａに嵌合する固定入子４２とを備え、固定主型４１の背面側が固定盤２に固定されている。

【0022】

固定入子４２には、可動型５側に膨出する部分を有する第１キャビティ形成面４２ａと、該第１キャビティ形成面４２ａの下部に連続する第１湯道形成面４２ｂとが形成されている。

【0023】

第１キャビティ形成面４２ａの上下方向中途部には、図２に示すように、上側部分及び下側部分よりも可動型５側に段差状に張り出す張出面部４２ｃと、該張出面部４２ｃの中央部分から可動型５側に略台推状に突出する突出面部４２ｄとが設けられ、第１キャビティ形成面４２ａにおける張出面部４２ｃの下側領域から第１湯道形成面４２ｂに亘る領域Ｘ１と、第１キャビティ形成面４２ａの上部の領域Ｘ２とには、第１キャビティ形成面４２ａに沿って延びる多数の凹条溝６が形成されている。

【0024】

領域Ｘ１の各凹条溝６は、図３に示すように、第１キャビティ形成面４２ａを格子状に延びており、隣り合う平行に延びる２つの凹条溝６の間隔Ｐが３ｍｍに設定されている。

【0025】

また、領域Ｘ１の各凹条溝６は、図４に示すように、開放部分の溝幅Ｌが５０μｍに設定されるとともに、溝深さＤが２００μｍに設定されている。

【0026】

領域Ｘ２の各凹条溝６は、図５に示すように、第１キャビティ形成面４２ａを格子状に延びており、隣り合う平行に延びる２つの凹条溝６の間隔Ｐが５ｍｍに設定されている。

【0027】

すなわち、第１キャビティ形成面４２ａにおける湯口側よりも湯先側の方が隣り合う２つの凹条溝６の間隔が広く設定されている。

【0028】

また、第１キャビティ形成面４２ａには、図６に示すように、鋳物表面にリブを形成するための断面Ｕ字状の溝形状をなすリブ形成面４３が設けられ、その溝幅ｄは、約２ｍｍに設定されている。

【0029】

リブ形成面４３は、図７に示すように、互いに対向する一対の縦壁部４３ａと、該両縦壁部４３ａを繋ぐ底部４３ｂとで構成され、該底部４３ｂにおける幅方向中央には、上記各凹条溝６のうちの１つがリブ形成面４３の延長方向に沿って形成されている。

【0030】

尚、図３乃至図７の各凹条溝６の溝幅及び溝深さは、便宜上、誇張して記載している。

【0031】

固定主型４１及び固定入子４２の下部には、図１に示すように、固定型４及び可動型５の並設方向に延びる円筒状の射出スリーブ７ａが配設され、該射出スリーブ７ａの先端開口部分は、第１湯道形成面４２ｂに連続している。

【0032】

また、射出スリーブ７ａの内方には、略円柱形状の射出プランジャ７ｂが進退可能に挿入されている。

【0033】

可動型５は、固定型４側に開口する収容凹部５１ａを有するダイベース５１を備え、該ダイベース５１の背面側が可動盤３に固定されている。

【0034】

ダイベース５１の開口側には、固定型４側に開口する第２嵌合凹部５２ａを有する可動主型５２が固定され、第２嵌合凹部５２ａには、可動入子５３が嵌合している。

【0035】

該可動入子５３には、固定型４から離れる方向に窪む第２キャビティ形成面５３ａと、該第２キャビティ形成面５３ａの下部に連続する第２湯道形成面５３ｂとが形成され、可動盤３を前進させて固定型４と可動型５とを型閉じさせた際、第１キャビティ形成面４２ａと第２キャビティ形成面５３ａとの間にキャビティＳ１が形成されるとともに、第１湯道形成面４２ｂと第２湯道形成面５３ｂとの間にキャビティＳ１に連続する湯道Ｓ２が形成されるようになっている。

【0036】

可動主型５２及び可動入子５３の中途部には、固定型４及び可動型５の並設方向に延びて第２キャビティ形成面５３ａと収容凹部５１ａとにそれぞれ開口するガイド孔５０が形成され、該ガイド孔５０には、細棒状のエジェクタピン８がスライド可能に嵌挿されている。

【0037】

収容凹部５１ａには、エジェクタピン８の基端側が固定されたエジェクタプレート９が配設され、該エジェクタプレート９が固定型４及び可動型５の並設方向に移動することにより、エジェクタピン８がガイド孔５０に案内されながらスライドするようになっている。

【0038】

そして、可動盤３を前進させて固定型４及び可動型５を型閉じし、且つ、射出プランジャ７ｂを後退させた状態で溶湯を射出スリーブ７ａ内に給湯して一時的に保持した後、射出プランジャ７ｂを前進させることにより、湯道Ｓ２を介して溶湯をキャビティＳ１に充填して鋳物を鋳造するようになっている。

【0039】

また、金型１で鋳物を鋳造した後、可動盤３を後退させて固定型４及び可動型５を型開きするとともにエジェクタプレート９を前進させることにより、エジェクタピン８の先端部分がガイド孔５０の第２キャビティ形成面５３ａ側開口から飛び出して鋳物が可動型５から取り外されるようになっている。

【0040】

次に、第１キャビティ形成面４２ａにおいて格子状に延びる各凹条溝６の間隔を異なるようにして形成した金型１をそれぞれ用意するとともに、用意した各金型１にて鋳造を繰り返し行った後の金型１の状態について評価した結果を示す。

【0041】

＜評価方法＞
ナノ秒パルスレーザ加工機を用いて格子状に延びる各凹条溝６の間隔が２．０ｍｍ、３．０ｍｍ、４．０ｍｍ、及び、５．０ｍｍとなるように第１キャビティ形成面４２ａに各凹条溝６を加工した金型１をそれぞれ用意し、それぞれの金型１にて鋳造を約５万回繰り返した。その後、各金型１の第１キャビティ形成面４２ａを見てクラック若しくは型欠けが発生しているか否かを確認した。尚、形成する各凹条溝６の開放部分の溝幅を５０μｍ、溝深さを２００μｍとした。

【0042】

＜評価結果＞
図８に示すように、各凹条溝６の間隔が２ｍｍの金型１の場合、型欠けが発生したが、各凹条溝６の間隔が３ｍｍ以上の金型１になると、型欠けの発生が無かった。図９は、各凹条溝６の間隔が３ｍｍの金型１を用いて５万回鋳造した後の第１キャビティ形成面４２ａの状態を示す写真であるが、クラック及び型欠けが発生していない。一方、図１０は、各凹条溝６の間隔が２ｍｍの金型１を用いて５万回鋳造した後に鋳造した鋳物の第１キャビティ形成面４２ａに対応する部分を撮影したものであるが、型欠けが発生したことによって鋳物表面に突起が形成されているのが分かる。以上より、第１キャビティ形成面４２ａに形成する各凹条溝６の間隔を３ｍｍ以上にすれば型欠けの発生を抑制できることが分かった。

【0043】

次に、各凹条溝６のうちの隣り合う２つの凹条溝６の間隔を広げたときに、何ｍｍまで間隔を広げるとクラック及び型欠けに対する抑制の効果が無くなるかを検討した結果を示す。尚、クラック及び型欠けに対する抑制の効果が無くなる隣り合う２つの凹条溝６の間隔は、熱膨張時における歪みが塑性変形領域（歪み量０．２％以上）に到達するものであるとした。

【0044】

各凹条溝６の間隔をｌ（ｍｍ）、線膨張係数をα（毎℃）、温度差ΔＴ（℃）とし、隣り合う２つの凹条溝６の間の熱膨張時における第１キャビティ形成面４２ａの表面の伸び量をλ（ｍｍ）とすると、以下の式（１）が成り立つ。

【0045】

λ＝ｌ×α×ΔＴ （１）
各凹条溝６の開放部分の溝幅を０．５μｍとした際、金型１の熱膨張時において溝幅０．５μｍで吸収できずに第１キャビティ形成面４２ａの表面の伸びが拘束される長さｌ’は、以下の式（２）で表される。

【0046】

ｌ’＝λ－０．０５ （２）
したがって、拘束された部分の歪み量ε（％）は、以下の式（３）で表される。

【0047】

ε＝（ｌ’／ｌ）×１００ （３）
図１１は、上述の式（３）を基にして、隣り合う２つの凹条溝６の間隔と歪み量との関係を示したグラフである。鋳造時の金型１の温度解析を行うと、金型１の各領域において最も低い温度であっても約３００℃まで上昇することが分かった。したがって、図１１のグラフに基づき、金型１が３００℃まで上昇したときに、各凹条溝６の間隔を３０ｍｍ以下にすることで歪み量を２０％以下に抑制可能であることが分かった。

【0048】

つまり、各凹条溝６のうちの隣り合う平行に延びる２つの凹条溝６の間隔Ｐを、３ｍｍ≦Ｐ≦３０ｍｍに設定すればよいことが分かった。

【0049】

次に、第１湯道形成面４２ｂにおいて各凹条溝６の溝深さを異なるようにして形成した金型１をそれぞれ用意するとともに、用意した各金型１にて鋳造を繰り返し行った後の金型１の状態について評価した結果を示す。

【0050】

＜評価方法＞
ナノ秒パルスレーザ加工機を用いて溝深さが３０μｍ、４０μｍ、及び、２００μｍである各凹条溝６を格子状に延びるように第１湯道形成面４２ｂに加工した金型１をそれぞれ用意し、それぞれの金型１にて鋳造を約３万５千回繰り返した。その後、各金型１の第１湯道形成面４２ｂの状態を見てクラック若しくは型欠けが発生しているか否かを確認した。形成する各凹条溝６の開放部分の溝幅を５０μｍ、隣り合う２つの凹条溝６の間隔を３．０ｍｍとした。

【0051】

＜評価結果＞
図１２に示すように、各凹条溝６の溝深さが３０μｍの金型１の場合、第１湯道形成面４２ｂにおける各凹条溝６を除く部分にクラックが発生したが、各凹条溝６の溝深さが４０μｍ以上の金型１になると、クラックの発生が無かった。図１３は、各凹条溝６の溝深さが３０μｍの金型１を用いて４万５千回鋳造した後の第１湯道形成面４２ｂの状態を示す写真であるが、第１湯道形成面４２ｂの各凹条溝６を除く部分からクラックが発生しているのが分かる。一方、図１４は、各凹条溝６の溝深さが２００μｍの金型１を用いて４万５千回鋳造した後の第１湯道形成面４２ｂの状態を示す写真であるが、第１湯道形成面４２ｂの各凹条溝６を除く部分には、クラックが発生していないのが分かる。図１５は、図１４における第１湯道形成面４２ｂのａ～ｄ地点における各凹条溝６の拡大断面図である。図１４における第１湯道形成面４２ｂの各凹条溝６を除く部分には、クラックが発生していないものの、各凹条溝６の底部には、当該各凹条溝６を起点にクラックが発生していることが分かる。したがって、もし仮にクラックが発生したとしても、各凹条溝６を起点としてクラックが発生することが分かった。以上より、第１湯道形成面４２ｂに形成する各凹条溝６の溝深さを４０μｍ以上にすれば第１湯道形成面４２ｂの各凹条溝６を除く部分にクラックが発生するのを抑制できることが分かった。

【0052】

次に、第１キャビティ形成面４２ａに開放部分の溝幅が異なる複数の凹条溝６を形成した金型１を用意するとともに、用意した金型１にて鋳造して得られた鋳物の状態について評価した結果を示す。

【0053】

＜評価方法＞
ナノ秒パルスレーザ加工機を用いて開放部分の溝幅が３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、及び、１００μｍである凹条溝６を第１キャビティ形成面４２ａに加工した金型１を用意するとともに、当該金型１により鋳造して得られた鋳物の表面に各凹条溝６を起因として形成される突条部の突出高さ（Ｒｍａｘ）を接触式粗さ測定機で測定した。測定は、第１キャビティ形成面４２ａにショットブラストを施す前後でそれぞれ行った。また、各突条部を所定の間隔をあけて３か所測定した。尚、鋳造条件は、鋳造圧力を７０ＭＰａ、射出速度を６．２ｍ／ｓ、溶湯温度を６５０℃、及び、昇圧速度を４０ｍｓとして鋳造した。また、形成する各凹条溝６の溝深さを２００μｍとした。そして、突条部の高さが、一般鋳肌面粗さ（１００ｓ）以下となる条件を抽出することにした。

【0054】

＜評価結果＞
図１６に示すように、溝幅が７０μｍ以上になると、ショットブラスト後であっても一般鋳肌面粗さが基準１００ｓを超えることが分かった。一方、溝幅が６０μｍ以下であると、ショットブラスト後において一般鋳肌面粗さを１００ｓ以下に抑えることができることが分かった。以上より、第１キャビティ形成面４２ａに形成する各凹条溝６の開放部分の溝幅を６０μｍ以下にすれば、表面粗度が問題とならないレベルの鋳物を金型１で鋳造できることが分かった。

【0055】

次に、第１キャビティ形成面４２ａのリブ形成面４３において各凹条溝６のうちの１つを形成した金型１とリブ形成面４３に凹条溝６が形成されていない金型１とをそれぞれ用意するとともに、用意した各金型１にて鋳造を繰り返し行った後の金型１の状態について評価した結果を示す。

【0056】

＜評価方法＞
ナノ秒パルスレーザ加工機を用いてリブ形成面４３における底部４３ｂの幅方向中央に溝幅が５０μｍ、溝深さが２００μｍの凹条溝６を加工した金型１と、リブ形成面４３における底部４３ｂに凹条溝６を加工していない金型１とをそれぞれ用意し、それぞれの金型１にて鋳造を５万４千回繰り返した。その後、各金型１のリブ形成面４３を見てクラック若しくは型欠けが発生しているか否かを確認した。

【0057】

＜評価結果＞
図１７は、リブ形成面４３に凹条溝６を加工しなかった金型１を用いて５万４千回鋳造した後のリブ形成面４３の状態を示す写真であるが、クラック及び型欠けが発生していることが分かる。一方、図１８は、リブ形成面４３における底部４３ｂの幅方向中央に凹条溝６を加工した金型１を用いて５万４千回鋳造した後のリブ形成面４３の状態を示す写真であるが、クラック及び型欠けが表面上発生していない。以上より、第１キャビティ形成面４２ａにおけるリブ形成面４３のような応力集中し易く、しかも、複数の凹条溝６をそれぞれ３ｍｍ以上の間隔をあけて並設できないような領域においては、底部４３ｂの幅方向中央に１つの凹条溝６を形成すれば、クラック及び型欠けの発生を抑制できることが分かった。

【0058】

尚、上述した各評価は、金型１における第１キャビティ形成面４２ａ及び第１湯道形成面４２ｂにて行ったが、第２キャビティ形成面５３ａ及び第２湯道形成面５３ｂにて行っても同様の結果が得られるものと考えられる。

【0059】

以上より、本発明の実施形態によると、各凹条溝６によって第１キャビティ形成面４２ａ及び第１湯道形成面４２ｂが適切な間隔に区切られているので、鋳造中において第１キャビティ形成面４２ａ及び第１湯道形成面４２ｂに熱負荷が加わると、第１キャビティ形成面４２ａ又は第１湯道形成面４２ｂにおける各凹条溝６に区切られた部分が各凹条溝６の溝幅分だけ自由膨張するようになる。したがって、金型１に加わる熱応力が低減又は抑制されるようになり、金型１への入熱時に発生する圧縮応力が小さくなるので、金型１を特許文献１の如き分割構造にすることなく低コストな構造で第１キャビティ形成面４２ａ及び第１湯道形成面４２ｂにクラックや型欠けが発生するのを防止することができる。

【0060】

また、もし仮に金型１の材料強度等の低下や金型１の材料の耐力以上の熱応力が加わったことを起因としてクラックが発生したとしても、各凹条溝６を起点にクラックが発生するようになるので、第１キャビティ形成面４２ａ及び第１湯道形成面４２ｂにおける各凹条溝６を除く部分にクラックが発生して補修周期が短くなってしまうといったことを防ぐことができる。

【0061】

さらに、金型１に対して熱応力が加わった際に、もし仮に隣り合う２つの凹条溝６の底部にそれぞれクラックが入ったとしても、各クラックが繋がらないよう隣り合う２つの凹条溝６の間隔を十分に広く設定してあるので、型欠けの発生を確実に防ぐことができる。

【0062】

また、鋳造中に各凹条溝６に入り込んだ溶湯によって鋳造後に転写される突条部分を含む鋳物表面が製品上問題とならない程度の鋳肌面粗さになるので、補修周期を延ばすことができる金型構造であるとともに、品質の良い鋳物を鋳造可能な金型構造にすることができる。

【0063】

さらに、キャビティＳ１への溶湯の充填を繰り返し行った際に、もし仮にクラックが金型１に発生したとしても、各凹条溝６の溝深さを十分に深く設定しているので、クラックが凹条溝６の底部から確実に発生するようになる。したがって、第１キャビティ形成面４２ａ又は第１湯道形成面４２ｂの表面にクラックが現れるのを確実に防いで、金型１の補修周期をさらに延ばすことができる。

【0064】

それに加えて、応力集中し易い形状である溝形状をなすリブ形成面４３が第１キャビティ形成面４２ａや第１湯道形成面４２ｂに設けられていたとしても、底部４３ｂの幅方向中央に形成された凹条溝６によってリブ形成面４３に加わる熱応力が低減又は抑制されるようになる。したがって、例えば、リブ形成面４３における底部４３ｂの幅が３ｍｍ未満であり、当該底部４３ｂに間隔が３ｍｍ以上の２つの凹条溝６を設けることができない場合であっても、リブ形成面４３の表面にクラックや型欠きが現れるのを防ぐことができ、金型１の補修周期をさらに延ばすことができる。

【0065】

尚、本発明の実施形態では、固定型４の第１キャビティ形成面４２ａ及び第１湯道形成面４２ｂに各凹条溝６を形成しているが、可動型５の第２キャビティ形成面５３ａ及び第２湯道形成面５３ｂに各凹条溝６を形成してもよい。

【0066】

また、本発明の実施形態では、固定型４の第１キャビティ形成面４２ａ及び第１湯道形成面４２ｂに各凹条溝６を形成しているが、第１キャビティ形成面４２ａ及び第１湯道形成面４２ｂの少なくとも一方に各凹条溝６を形成していればよい。

【0067】

また、本発明の実施形態では、各凹条溝６が格子状に延びており、隣り合う平行に延びる２つの凹条溝６の間隔Ｐが領域Ｘ１と領域Ｘ２とで３ｍｍと５ｍｍとにそれぞれ設定してあるが、例えば、各凹条溝６がハニカム状に延びていてもよいし、隣り合う平行に延びる２つの凹条溝６の間隔Ｐは、３ｍｍ≦Ｐ≦３０ｍｍを満たすのであれば３ｍｍ、５ｍｍ以外であってもよい。

【0068】

また、本発明の実施形態では、各凹条溝６の開放部分の溝幅Ｌを５０μｍに設定してあるが、Ｌ≦６０μを満たすのであれば５０μｍ以外であってもよい。

【0069】

また、本発明の実施形態では、各凹条溝６の溝深さＤを２００μｍに設定しているが、Ｄ≧４０μｍを満たすのであれば２００μｍ以外であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0070】

本発明は、鋳物を鋳造するダイカスト用金型に適している。

【符号の説明】

【0071】

１ ダイカスト用金型
６ 凹条溝
４２ａ 第１キャビティ形成面
４２ｂ 第１湯道形成面
４３ リブ形成面
４３ａ 縦壁部
４３ｂ 底部
５３ａ 第２キャビティ形成面
５３ｂ 第２湯道形成面
Ｄ 凹条溝の深さ
Ｌ 凹条溝の開放部分の溝幅
Ｐ 隣り合う２つの凹条溝の間隔
Ｓ１ キャビティ
Ｓ２ 湯道

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】