JP7144868B2 - ダイカスト金型およびダイカスト金型の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイカスト金型およびダイカスト金型の処理方法に関し、特に、湯流れ不良、溶湯温度低下による鋳物品質不良の低減等のダイカスト鋳造時の湯流れを改善して、鋳物品質の向上を図るためのダイカスト金型およびダイカスト金型の処理方法に関する。

ダイカストは生産性に優れ、高品質の鋳物を提供できることから、現在、アルミ鋳物の大部分はダイカスト製品である。一方、その製法の特質から多くの品質不具合が生じ、現在に至るまで改善が進められている。代表的な不具合としてはガス欠陥、引け（鋳巣）、湯回り不良、湯境、などがある。

かかる品質不具合の原因は、鋳造条件、鋳造方案、溶湯処理など多岐にわたるが、基本的な要因の１つに鋳造時（キャビティへの溶湯充填時）の溶湯の温度低下がある。既に良く知られているように、キャビティに溶湯が充填される際に溶湯の温度が低いと、溶湯の粘性が増大し、溶湯の流れが悪くなり、湯回り不良、湯境などの外観不良を生ずるのみならず、ガス欠陥、引け、融合不良などの内部欠陥の原因ともなる（非特許文献１）。従って、キャビティ充填時に溶湯が十分な温度を保っていることは、製品品質を維持するうえで極めて重要である。

また、充填時の溶湯温度を保つためには、保持炉の溶湯温度を適切に保つことが必要で、スリーブと金型温度を適切に保つことが必要であるが、同時に溶湯がスリーブに注湯されてからキャビティに入るまでの間、すなわち、溶湯がランナーを通過する間に温度低下を生じないことが重要である。

しかしながら、これまで、充填時の溶湯温度を保つため方法としては、上述のように、「保持炉の温度を適切にする」こと、あるいは「スリーブ、金型の温度を高く保つ」ことに留意している。そのため、いずれの方法も「エネルギーコストが高くなる」、「加熱装置が必要になる」等の費用の増加が指摘され、問題となっている。

一方、金型表面に凹凸を付けて湯流れを改善する技術あるいは溶湯温度の低下を抑制する技術は、いくつか提案されている。金型表面に凸部を付けて湯流れを改善する技術としては、金型表面に放電被覆により硬い金属間化合物を突起状に付着させる技術があるが、金型を保護すると同時に湯流れを改善する効果はあるものの、鋳造を続けると徐々に突起物が摩耗して減少し、前記効果が低下する問題がある。また、金型に凹部を付けて湯流れを改善する技術としては、エッチングシボがある。しかしながら、エッチングシボは、マスキングを必要とするため、費用と時間を要するという問題がある。そこで、近年は、ショットブラストあるいはショットピーニングによる湯流れ改善が図られる場合が多くなっている。

かかる技術としては、非特許文献２には、キャビティ部に特殊なディンプルを形成することにより剥がれ、湯じわなどを改善する技術が、提案されている。また、特許文献１には、金型に規則的に凹凸を形成し、湯流れを均一にする技術が提案されている。さらに、特許文献２には、金型に半球形のディンプルをつけ、溶湯の湯流れを改善するもので、特殊なディンプル形状が必要とするものが、開示されている。さらにまた、特許文献３には、スリーブにピットを形成し、溶湯の温度低下を抑制する技術が開示されている。

ダイカスト研究部会、「ダイカストの鋳造欠陥・不良及び対策事例集」、（社）日本鋳造工学会 平野雅雄 外５名、「ダイカスト製品の鋳造不良を低減する金型ディンプル加工技術の開発」、素形材 ２０１０年、Ｖｏｌ．５１、Ｎｏ．１２ Ｐ３８－４３

特開平７－２４６４５０号公報 特許第４７７５５２１号公報 特許第６４５３４２７号公報

しかしながら、非特許文献２、特許文献１および特許文献２記載の技術は、ショットブラストあるいはショットピーニングによる湯流れ改善によるものではあるものの、キャビティでの湯流れに注目したものであり、ランナーにおける溶湯の温度低下に関しては検討されていなかった。また、キャビティへのショットブラストあるいはショットピーニングは製品の外観品質の点から制約があり、施工できない場合も多く、他の方法が望まれていた。さらに、特許文献３記載の技術は、スリーブに関するものであり、ランナーにおける溶湯の温度低下に関しては検討されていなかった。

上記のように、ダイカスト製品の品質不良には多くの種類があり、湯回り不良、湯境などの溶湯の温度低下に起因する不良も多い。これまで、基本的には溶湯がキャビティに到達するまで溶湯の温度を高く保つことが重要であるため、溶湯の温度低下を防止する方法はいくつか考案されてはいるが、スリーブからキャビティまでの間、すなわちランナーでの溶湯の温度低下に注目するものはなかった。そこで、本発明は、従来あまり注目されなかった、スリーブからキャビティまでの間、すなわちランナーでの溶湯の温度低下に注目し、特別な装置を付与することなく比較的安価で耐久性があり、かつ新規金型にも既存金型にも適用できしかもランニングコストのかからない溶湯の温度低下防止のためのランナー部の加工技術を提供しようとするものである。

そこで、本発明の目的は、前記の従来技術の問題点を解決し、ダイカスト金型およびダイカスト金型の処理方法に関し、特に、湯流れ不良、溶湯温度低下による鋳物品質不良の低減等のダイカスト鋳造時の湯流れを改善して、鋳物品質の向上を図るためのダイカスト金型およびダイカスト金型の処理方法を提供することである。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、ランナー部に特殊なピットを設けることによって、前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明のダイカスト金型は、ランナー部を経由してキャビティに溶融金属を圧入してダイカスト製品を鋳造するダイカスト金型であって、前記ランナー部の内面にピットおよび前記ピットの縁に凸部を有し、前記ピットにより、前記ランナー部の内面のピット形成領域の表面粗さＲｚが、５０μｍ以上かつ３００μｍ以下であり、前記ピットの縁の凸部の高さが１０μｍ以上であることを特徴とするものである。

また、本発明のダイカスト金型は、前記ピット開口面積が、ピット施工領域の６０％以上であることが好ましい。

さらに、本発明のダイカスト金型は、前記ピットを有するランナー部が、窒化処理されていることが好ましく、前記ピットを有するランナー部が、窒化処理後に、酸化処理されていることが好ましい。

さらにまた、本発明のダイカスト金型は、前記ピットのアスペクト比が０．２～１．０であることが好ましい。

また、本発明のダイカスト金型の処理方法は、ランナー部を経由してキャビティに溶融金属を圧入してダイカスト製品を鋳造するダイカスト金型の処理方法であって、前記ランナー部の内面にピットおよび前記ピットの縁に凸部を形成し、前記ピットの形成により、前記ランナー部の内面のピット形成領域の表面粗さＲｚが、５０μｍ以上かつ３００μｍ以下であり、前記ピットの縁に凸部の高さが１０μｍ以上であることを特徴とするものである。

さらに、本発明のダイカスト金型の処理方法は、前記ピット開口面積が、ピット施工領域の６０％以上であることが好ましい。

さらにまた、本発明のダイカスト金型の処理方法は、前記ピットを有するランナー部を窒化処理することが好ましく、前記ピットを有するランナー部を窒化処理後に、酸化処理することが好ましい。

また、本発明のダイカスト金型の処理方法は、前記ピットのアスペクト比が０．２～１．０であることが好ましい。

本発明によると、湯流れ不良、溶湯温度低下による鋳物品質不良の低減等のダイカスト鋳造時の湯流れを改善して、鋳物品質の向上を図るためのダイカスト金型およびダイカスト金型の処理方法を提供することができる。

ダイカスト金型の概略図である。 図２は可動型の金型平面の模式図を示す。 エッチングシボの凹部断面模式図である。 機械的打痕の凹部断面模式図である。 円錐のピットを示す模式図である。 球形のピットを示す模式図である。 ピットの形状の例を示す模式図である。 本発明におけるピットとピット形成領域の一例を示す平面図である。 本発明におけるピットが形成されていない状態でのランナー部と溶融金属との接触領域と、ピットとの関係を示す説明図である。 振動式機械工具の先端に取り付けるパンチを示す図である。 マイクロスコープによる測定結果を示す写真である。 ランナー部を模した金型を示す図である。 底板を示す図である。 湯流れ距離の測定図である。 電解加工によるピット形状の例を示す写真である。 電解加工によるピット形状の他の例を示す写真である。 実施例４の底板の表面粗さと湯流れ距離の関係を図示したグラフである。 実施例５の底板の表面粗さと湯流れ距離の関係を図示したグラフである。

以下、本発明のダイカスト金型およびダイカスト金型の処理方法ついて具体的に説明する。
本発明のダイカスト金型は、ランナー部を経由してキャビティに溶融金属を圧入してダイカスト製品を鋳造するダイカスト金型であって、前記ランナー部の内面にピットおよび前記ピットの縁に凸部を有し、前記ピットにより、前記ランナー部の内面のピット形成領域の表面粗さＲｚが、５０μｍ以上かつ３００μｍ以下であり、前記ピットの縁に凸部の高さが１０μｍ以上であることを特徴とするものである。また、本発明のダイカスト金型の処理方法は、ランナー部を経由してキャビティに溶融金属を圧入してダイカスト製品を鋳造するダイカスト金型の処理方法であって、前記ランナー部の内面にピットおよび前記ピットの縁に凸部を形成し、前記ピットの形成により、前記ランナー部の内面のピット形成領域の表面粗さＲｚが、５０μｍ以上かつ３００μｍ以下であり、前記ピットの縁に凸部の高さが１０μｍ以上であることを特徴とするものである。本発明は、アルミダイカストにおいて、鋳造時に溶湯がスリーブからキャビティにいたる経路であるランナー部での溶湯の温度低下を低減しキャビティへの溶湯充填時の溶湯温度を保持し、溶湯温度の低下に起因する湯回り不良、湯境、融合不良、鋳巣などの鋳造不良を低減させるものである。また、特にキャビティに湯流れ改善などのために、キャビティに対して表面処理を施すことが困難な鋳物の品質向上を図るものである。アルミダイカスト金型において、ランナー部に微細なピットを付与することで、ランナー部を流れる溶湯の温度低下を防止することができる。また、溶湯の温度低下を小さくすることにより、鋳型（キャビティ）内での湯回りを改善し、湯回り不良、湯境、融合不良、鋳巣などの鋳造不良を減少させることができる。

図１はダイカスト金型の概略図、図２は可動型の金型平面の模式図を示す。図中、１は、ダイカスト金型、２は可動型、３は固定型、４はキャビティ、５はランナー部、６は射出スリーブ、７は射出プランジャー、８は給湯口、９はプランジャーチップ、１０はゲート、１１は分流子を示す。ダイカスト鋳造において、射出スリーブ６内に供給された溶湯は、プランジャーチップ９により押し出され、ランナー部５内を充填しながら通過し、ゲート１０に到達し、その後、キャビティ４に充填されるが、ランナー部５の表面に微小なピット５１および該ピットの縁に凸部５１ａ（以下、「ピットの凹凸」とも称す）を形成することによりランナー部５を通過する際の溶湯の温度低下を抑制することができる。ランナー部５はキャビティ４と同様、一般に、固定型３と可動型２の空間で構成されるが、通常可動型２に彫り込まれる場合が多い。

前述のように、金型表面を溶湯が流れていく場合、金型表面にピットの凹凸があると、「溶湯と金型の接触面積が小さくなる」、あるいは「溶湯の流れが乱流になる」等の結果、溶湯から金型への熱移動が減少し、溶湯の温度低下が小さくなり湯流れがよくなる。従来、溶湯の温度低下を防止する方法としては、キャビティ４に凹凸処理を施すことに注目されていたが、キャビティ４へは製品の表面品質から施工に制約のある場合が多い。そこで、本発明者らは、比較的自由に凹凸処理を施すことができるランナー部５に着目して、溶湯の温度低下の防止に効果的な凹凸の付与について鋭意検討を行った結果、溶湯の温度低下防止のためには凹部と同時に凸部を有するピットの凹凸が極めて効果的であることを見出した。

本発明において、ピットの凹凸の形成方法としては、ショットブラスト、ショットピーニング、あるいは、放電加工、レーザー加工、機械的な打痕などがあり、本発明ではいずれかのピット形成方法に限定するものではないが、例えば、振動式機械工具（電動式又はエアー式）等を用いることで、機械的な打痕により、ピットの縁が盛り上がったピット５１（ピットの凹凸）を作製できる。図３は、化学的な腐食（エッチングシボ）の凹部断面模式図（（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図）であり、図４は、機械的打痕の凹部断面模式図（（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図）である。図３に示すように、エッチングシボあるいは電解加工によりピット５５を作製する場合は、平面から凹部が作製されることが多いが、図４に示すように、機械的な打痕ではピットの縁が盛り上がったピット５１（ピットの凹凸）を作製できる。

図４は、先端の角度が６０°の円錐形のパンチで機械的打痕によりピットの凹凸を形成した場合の模式図であるが、この場合凹部の物質がすべて塑性変形によりピットの縁にほぼ均等に盛り上がったとすると、ピット５１の縁が盛り上がったピット５１ａの盛りあがりの高さ（Ｈ）は３０～４０μｍである。

また、機械的にパンチで打痕を形成した場合には、ピット５５の縁の盛りあがりの高さ（Ｈ）は、かなりばらつき、盛り上がりが必ずしも均等でなく一部分に多く盛り上がったり、盛り上がりがなだらかであったりする。図４の場合、Ｈが４０μｍであるとすると、ピットの粗さとしては１２７μｍとなる。

さらに、ピット５１を形成する他の手法としては、ショットブラストがある。ショットメディアに角がある場合には、パンチでの機械的打痕と同様凹部と同時に凹部の周囲に凸部が生じている。ショットブラストの場合には、パンチでの機械的打痕のように個々のピットの寸法と形状を測定することは極めて困難である。従って、ショットブラストをほどこした場合は、試験片の寸法（厚さ）変化で凹凸を評価した。その結果、比較的細かいメディアを用いた場合は、凸部は計測されず、大きいメディアを用いた場合ほど、試験片の厚さの変化が大きい、すなわち、ピットの縁の凸部５１ａの盛り上がりが大きいことが確認できた。細かいメディアを用いた場合は、ピットの縁の凸部５１ａの盛り上がりが少ないため、ブラストによる表面の研掃による厚さの減少と相殺され、試料厚さの測定で厚さの変化が小さな値となるものと思われる。

本発明において、凹部と同時に凸部も形成するピット５１の形成方法としては、機械的な打痕が最も望ましいが、ショットブラストあるいはショットピーニングまたレーザー加工なども挙げられる。本発明ではいずれかのピット形成方法に限定するものではない。

また、ピット５１の形状についても、球形、円錐形、四角錐など、特定の形状に限定するものではない。しかしながら、本発明において、ピット５１の形状としては、アスペクト比（Ｌ／Ｄ）が重要である。ここで、ピット開口部の長さＤは、開口部が円の場合は直径であり、正方形の場合は一辺の長さであり、Ｌはピットの深さである。

ピット５１の形状が、開口部に比べ深さが浅い（アスペクト比が小さい）と、溶湯がピット面に接触し、溶湯の温度低下を抑制する効果が十分に得られないおそれがあり、そのため、アスペクト比は０．２以上であることが好ましい。一方、アスペクト比が１．０より大きいと、製品取り出し時にピット５１による凸形状のため、かじりを生じるおそれがある。そのため、ピット５１の形状としては、深さが４０～２９０μｍ、アスペクト比が０．２～１．０であることが好ましい。

図５は、円錐のピットを示す模式図（（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図）であり、図６は、球形のピットを示す模式図（断面図）である。図５に示すように、ピット５１が円錐の場合には、アスペクト比は０．８７であり、開口部の直径が１００μｍの場合には深さは８７μｍである。また、図６に示すように、球形のピット５１の場合には、深さのわりに開口部が大きく、さらにピットの縁の凸部５１ａの盛り上がりも少ないため、あまり好ましい形状ではない。

図５および図６にピット５１の異なる形状の模式的な図を示したが、プログラミングされたレーザー加工のような場合を除いて決まった形状で、規則的にピット５１を形成することは困難である。機械的な打痕やショットブラストでピットを形成した場合は、通常ピットが重なり合い単純な形状ではなくなるが、その場合でも、代表的な単独のピット５１を用いて上述の計算をすれば適切なピット５１の形成が可能である。

さらに、本発明において、ピットの縁の凸部５１ａの盛り上がりの高さも重要である。ピット５１の深さが浅くピットの縁の凸部５１ａの盛り上がりが小さいと、溶湯がピット面に接触し熱伝達面積が大きくなり、溶湯から金型への熱伝達を抑制する効果が十分に得られない。そのため、ピット５１の深さとピットの縁の凸部５１ａの盛り上がり高さの合計、すなわちピット５１の全体の凹凸を含めた深さ（粗さの測定値としては「表面粗さＲｚ」）が５０μｍ以上であることが必要であり、上限としては、取り出し時の抵抗を考慮すると３００μｍ以下であることが望ましい。ピットの縁の凸部５１ａの盛り上がり高さＨは、１０μｍ以上必要である。また、高さＨは全体の凹凸を含めた深さの二分の一以下であることが望ましい。図７は、ピットの形状の例を示す模式図（（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図）である。図７に示すように、開口面積、アスペクト比を計算する際にはピットの縁の凸部５１ａの盛り上がりを考慮した値となる。ここで、表面粗さＲｚとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に規定される方法で測定したものであり、具体的には、この規格に準拠した小形表面粗さ測定機、例えば、株式会社ミツトヨ製のサーフテスト ＳＪ－４００（商品名）等を用いて測定を行った。

ランナー部５の表面へのピット５１の形成に際しては、ランナー部５の大きさ、形状、ランナー部５を通過する溶湯量などの条件に応じて、ピット５１の大きさ、アスペクト比を決めることが望ましい。例えば、製品取り出し時にかじりを生じる可能性の高い部位、すなわち、製品取り出し方向に平行に近い角度を持った面については、ピット５１の深さを小さくすることが必要である。

また、本発明において、溶湯から金型１への熱移動をより抑制するために、ピット形成領域５２におけるピット５１の開口面積が、ピット形成領域５２におけるピット５１の開口面積は６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、また、開口面積の割合の上限は特にないが、９９％以下であることがさらにより好ましい。例えば、図７における開口部Ｄが１００μｍの場合、ピット形成領域５２に約７６００個／ｃｍ^２以上のピット５１が形成されていることが好ましい。ここで、図８は、本発明におけるピットとピット形成領域の一例を示す平面図である。ランナー部５のピット形成領域５２とは、図８に示すように最も外側に位置するピット５１を結んでできる領域（図８中、曲線で囲まれた５２の領域）である。

また、ピット５１の形成は通常ランナー部５の全面に施すことが効果的であるが、ランナー部５の一部分、可動型２のみ、あるいは固定型３のみに施しても効果が期待できる。しかしながら、できれば、本発明の効果をより得るために、ランナー部５の面積の４０％以上をピット形成領域とすることが好ましい。ここで、図９は、本発明におけるピットが形成されていない状態でのランナー部と溶融金属との接触領域と、ピットとの関係を示す説明図である。ピット５１が形成されていない状態でのランナー部５と溶融金属との接触領域１１の面積とは、図９（ａ）に示すようにピット５１がない状態でのランナー部５の面積全体であり、図９（ａ）では四角形の面積で示している。また、形成されたピット５１の開口面積とは、図９（ｂ）に示すように、ピット５１の開口部の面積の合計であり、例えば、図９（ｂ）では、上部から見たピット５１の面積の合計である。ピット５１が円の場合は、円の面積での合計であり、正方形の場合は、１つの辺の長さの２乗の合計である。

本発明のダイカスト金型は、前記ピットを有するランナー部が、窒化処理されていることが好ましい。ランナー部５は、溶湯の速度がキャビティ４内に比べて低いため磨耗によりピット深さが浅くなるスピードは通常キャビティ４よりは小さいが、ピット形成の後、窒化処理でランナー部５の表面の耐摩耗性をより向上させることができる。かかる窒化処理の条件としては、本発明の効果が得られれば限定されないが、例えば、窒素ガス雰囲気中で４８０℃～５３０℃、５時間～７時間加熱して窒化処理することができる。

また、本発明のダイカスト金型は、前記ピットを有するランナー部が、窒化処理後に、酸化処理されていることが好ましい。ランナー部５の表面に酸化皮膜などの熱伝導の低い膜を付与することにより、溶湯温度低下を抑制する効果をより増加することができる。かかる酸化処理の条件としては、本発明の効果が得られれば限定されないが、例えば、酸素含有ガス雰囲気中で４８０℃～５３０℃、５時間～７時間加熱して酸化処理することができる。

本発明において、前記溶融金属としては、本発明の効果が得られれば限定されないが、例えば、ＪＩＳ ＡＤＣ１２、ＪＩＳ ＡＤＣ１０、ＪＩＳ ＡＤＣ１、ＪＩＳ ＡＤＣ３、ＪＩＳ ＡＤＣ５、ＪＩＳ ＡＤＣ６、ＪＩＳ ＡＤＣ１４等のアルミニウム合金、マグネシウム合金などを挙げることができ、中でもＪＩＳ ＡＤＣ１２、ＪＩＳ ＡＤＣ１０であることが特に好ましい。

さらに、本発明において、前記ダイカスト金型１としては、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの鋳造に用いられるダイカスト金型等を挙げることができる。ダイカスト金型の材質としては、本発明の効果が得られれば特に限定されないが、例えば、ＪＩＳ Ｇ ４４０４ ＳＫＤ６１等を挙げることができる。

以下、本発明について、実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図１０は、振動式機械工具の先端に取り付けるパンチを示す図である。振動式機械工具を用い、先端に図１０に示すパンチ１３（材質：ＫＨ０３、先端Ｒ：０．５）を取り付けＳＫＤ６１の鋼材にピット５１を形成し、その形状を、デジタルマイクロスコープ（株式会社キーエンス製：ＶＨＸ－６０００（商品名））を用いて、測定した。結果を図１１に示す。図１１において、上左図は３次元画像の横断面、上右図は上面画像、下図は上右図の画像の白色直線部分の断面図である。なお、図１１の下の断面図では横方向の長さのスケールと縦方向の長さのスケールは異なっている。このピット５１の場合、ピット５１の直径は３６５μｍ、深さ１４３μｍ、ピットの縁の凸部５１ａの盛り上がりは２８μｍであった。アスペクト比は０．３９であった。ピット５１の縁が盛り上がり、凸部５１ａを形成していることが確認できた。なお、振動式機械工具としては、日東工器株式会社製の「スーパーハンド ＳＨ－１００Ａ（商品名）、空気式小型ヤスリ」を使用し、以下の実施例でも同様に使用した。

（実施例２）
ＳＫＤ６１の試験片にショットブラストまたは機械的打痕を施し、試験片の表面粗さＲｚと試験片の厚さ変化を測定し、表面粗さＲｚとピットの縁の凸部の盛り上がりの関係を調べた。また、施工方法の差による盛り上がりの大きさについて実験した。ショットブラストによる試験片の作製条件は下記表１に示した。また、機械的打痕は振動式機械工具を用い、下記表２に示す条件で試験片を作製した。下記表３に、ショットブラストと機械的打痕によるピット５１の形成後の試験片の表面粗さＲｚと厚さ変化を示した。本発明では、表面粗さＲｚは、株式会社ミツトヨ製のサーフテスト ＳＪ－４００（商品名）を用いて測定した。

（実施例２）
表３の結果から、機械的打痕では、板厚が大きくなっていることがわかる。すなわち、ピットの縁の凸部５１ａの盛り上がりが大きいことが推測できる。また、ショットブラストでは、ショットメディアが大きい場合には板厚は増えているが、ショットメディアが小さい場合には板厚が減少している。これは、ショットの研掃力により試験片の材質が削り取られているが、その量が縁の凸部の盛り上がり高さより相対的に大きいためと推察される。

（実施例３）
図１２は、ランナー部を模した金型を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図）であり、図１３は、底板を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図）である。図中、１１１はランナー部５を模した金型、１１２は湯流れ部底面、１１３は湯口、１１４は底板（試験片）、１１５はピット形成面を示す。ピット５１による溶湯の温度低下防止を確認するために、ランナー部５を模した金型１１１（材質：Ｓ５０Ｃ）を製作し、湯流れ部分に図１３に示す底板（試験片）を敷き、底板の表面にピット５１を形成し、湯流れ試験を行った。ピット５１はショットブラストと電解加工より形成した。ショットブラストによるピット５１は、ピットの縁の凸部５１ａの盛り上がりのあるピットであり、電解加工によるピットは、ピットの縁の凸部の盛り上がりのないピットであった。

（湯流れ試験）
図１４は、湯流れ距離の測定図である。図１４中、ｉの矢印は湯流れ距離を示し、ｊは溶湯１４の流れを示す矢印である。ピット５１により溶湯１４の温度低下が抑制されるならば、溶湯１８は給湯口８から流れる距離が長くなる。そこで、金型の材料はＳ４５Ｃ、溶湯１８はアルミニウム合金ＡＤＣ１２として、７２０℃の溶湯１４を給湯口８から給湯し、図１４に示す装置を使用して、湯流れ距離を測定した。湯流れ試験結果と試料のピット状態を下記表４に示す。

アルミナショットの試験片では、表面粗さＲｚ（ピット深さ）が大きくなると湯流れ距離は長くなった。一方、電解加工試験片での湯流れは、電解加工試験片では、ピットの縁の凸部の盛り上がりは測定されず、ショットブラスト試験片の結果から期待される湯流れ長さより非常に短いものとなった。なお、電解加工によるピット形状の例を図１５および図１６に示す。

（実施例４）
実施例３と同じ金型１１１を用い、底板１１４にピットを形成した後、一部の底板１１４の表面をフライス盤で平面に切削し、実施例３と同様に湯流れ試験を行った。底板１１４の作製方法は次の通りである。まず、湯流れ試験における底板１１４の板厚を測定しておき、ショットスラストでピット５１を形成し、表面粗さＲｚを測定すると共に再度板厚を測定し、板厚変化を確認した。この板厚の寸法変化量をピット５１の縁の凸部の盛り上がり量と考え、その盛り上がり量を面削し、面削後の表面粗さＲｚを測定した。ショットブラストによるピット形成は、下記表５に示したアルミナを用い、０．４ＭＰａのエアー圧で行った。ピット開口面積は９０％であり、アスペクト比は０．４であった。これらの底板１１４を図１４の湯流れ試験金型の湯流れ部分の底に設置し、アルミニウム合金ＡＤＣ１２を溶解し７２０℃で給湯口８から溶湯１４を金型１１１に流し、湯流れ距離を測定した。また、下記表５に底板のピット成形方法と、表面粗さＲｚおよび湯流れ試験結果を示した。

試験片Ｎｏ．１３は、試験片Ｎｏ．１２と同条件でショットブラストを施した後、板厚の寸法変化０．０２２ｍｍ面削したものである。この面削によりピット縁の盛り上がりが除去されている。また、図１７は、実施例４の底板の表面粗さと湯流れ距離の関係を図示したグラフである。面削によりピットの縁の凸部の盛り上がりを除去した場合は、面削しない場合に比べ、その表面粗さＲｚに対して湯流れ距離が短いことがわかった。

（実施例５）
実施例４と同様に、実施例３と同じ金型１１１を用い、底板１１４にピット５１を形成した後、一部の底板の表面をフライス盤で平面に切削し、実施例４と同様に湯流れ試験を行った。振動式機械工具（エアー式）を使用してピット５１を形成すると、板厚が薄い場合には変形する場合がある。そのため、２０ｍｍの板材にピット５１を形成した後に板厚を５ｍｍに切断し、試験を行った。その他の底板の作製方法は実施例４と同じである。

振動式機械工具によるピット５１の形成は、図１０に示したパンチを用いた。ピット５１の開口面積は６０％であり、アスペクト比は０．４であった。溶湯１４はアルミニウム合金ＡＤＣ１２を用い、溶湯温度は７００℃で給湯口８から溶湯１４を金型１１１に流し、湯流れ距離を測定した。下記表６に底板１１４のピット成形方法と、表面粗さＲｚおよび湯流れ試験結果を示す。

図１８は、実施例５の底板の表面粗さと湯流れ距離の関係を図示したグラフである。実施例４と同様、底板１１４に面削を施した場合は、面削をしない場合に比べ、その表面粗さＲｚに対する湯流れ距離が短いことがわかる。

（実施例６）
３５０ｔ（トン）ダイカストマシンで製造する自動車部品Ａの金型のランナーの可動型２と固定型３にショットブラストでピット５１を形成し、鋳造不良に対するピット５１の効果を確認した。金型１はＳＫＤ６１で製作されており、アルミ合金はＡＤＣ１２である。溶湯温度は６７０℃であり、ピット形成以外のその他の鋳造条件は、すべて同じ条件で比較した。ショットブラストによるピット形成は、Ｆ１０アルミナを使用し、エアー圧は０，４ＭＰａであった。ピット形成の結果、ピット形成部のＲｚ：７８μｍ、面積率８６％であった。鋳造不良の判定は、ダイカスト製品の外観の目視で行った。不良の判定結果を下記表７に示す。

ピット形成のない場合は、不良率が３～５％であったのに対して、ピット形成後は０．９～１．６％（平均１．２％）となった。

（実施例７）
５００ｔ（トン）ダイカストマシンで製造する自動車部品Ｂの金型のランナーの可動型２と固定型３に機械的打痕でピット５１を形成し、鋳造不良に対するピット５１の効果を確認した。金型１はＳＫＤ６１で製作されており、アルミ合金はＡＤＣ１２である。溶湯温度は６６０℃であり、ピット形成以外のその他の鋳造条件は、すべて同じ条件で比較した。機械的打痕によるピット形成は、振動式機械工具（エアー式）を使用し、パンチは図１０に示したものと同じものを使用した。エアー圧は０，４ＭＰａとした。ピット形成の結果、ピット形成部のＲｚ：１０３μｍ、面積率７４％であった。鋳造不良の判定は、ダイカスト製品の外観の目視および製品の切削面の０．２ｍｍ以上の鋳巣の有無の目視検査で判定した。不良の判定結果を下記表８に示す。

ピット形成のない場合は、不良率が７．２％であったが、ピット形成後は０．９％であった。

（実施例８）
８００ｔ（トン）ダイカストマシンで製造する自動車部品Ｃの金型のランナーの可動型２と固定型３に機械的打痕でピットを形成し、鋳造不良に対するピットの効果を確認した。金型１はＳＫＤ６１で製作されており、アルミ合金はＡＤＣ１２である。溶湯温度は６６０℃であり、ピット形成以外のその他の鋳造条件は、すべて同じ条件で比較した。機械的打痕によるピット形成は、振動式機械工具（エアー式）を使用し、パンチは図１０に示したものと同じものを使用した。エアー圧は０，５ＭＰａとした。ピット形成の結果、ピット形成部のＲｚ：１３８μｍ、面積率６７％であった。鋳造不良の判定は、ダイカスト製品の切削面の鋳巣を標準サンプルとの比較で行った。不良の判定結果を下記表９に示す。

ピット形成のない場合は、不良率が１０％であったが、ピット形成後は０．２％と大幅に改善された。

１ ダイカスト金型
２ 可動型
３ 固定型
４ キャビティ
５ ランナー部
５１ ピット
５１ａ 該ピットの縁に凸部
５２ ピット形成領域
５５ ピット
６ 射出スリーブ
７ 射出プランジャー
８ 給湯口
９ プランジャーチップ
１０ ゲート
１１ 分流子
１２ ピットが形成されていない状態でのランナー部と溶融金属との接触領域（接触領域）
１３ パンチ
１４ 溶湯
１１１ ランナー部を模した金型
１１２ 湯流れ部底面
１１３ 湯口
１１４ 底板（試験片）
１１５ ピット形成面

Claims (6)

1. ランナー部を経由してキャビティに溶融金属を圧入してダイカスト製品を鋳造するダイカスト金型であって、
   前記ランナー部の内面にピットおよび前記ピットの縁に凸部を有し、
   前記ピットにより、前記ランナー部の内面のピット形成領域の表面粗さＲｚが、５０μｍ以上かつ３００μｍ以下であり、
   前記ピットの縁の凸部の高さが１０μｍ以上であり、
   前記ピットを有するランナー部が、窒化処理されていることを特徴とするダイカスト金型。
2. 前記ピットを有するランナー部が、窒化処理後に、酸化処理されている請求項１記載のダイカスト金型。
3. 前記ピット開口面積が、ピット施工領域の６０％以上である請求項１または請求項２記載のダイカスト金型。
4. ランナー部を経由してキャビティに溶融金属を圧入してダイカスト製品を鋳造するダイカスト金型の処理方法であって、
   前記ランナー部の内面にピットおよび前記ピットの縁に凸部を形成し、
   前記ピットの形成により、前記ランナー部の内面のピット形成領域の表面粗さＲｚが、５０μｍ以上かつ３００μｍ以下であり、
   前記ピットの縁に凸部の高さが１０μｍ以上であり、
   前記ピットを有するランナー部を窒化処理することを特徴とするダイカスト金型の処理方法。
5. 前記ピットを有するランナー部を窒化処理後に、酸化処理する請求項４記載のダイカスト金型の処理方法。
6. 前記ピット開口面積が、ピット施工領域の６０％以上である請求項４または請求項５記載のダイカスト金型の処理方法。

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