JPH0241736A - シエル鋳型造型用金型 - Google Patents
シエル鋳型造型用金型Info
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- JPH0241736A JPH0241736A JP19398788A JP19398788A JPH0241736A JP H0241736 A JPH0241736 A JP H0241736A JP 19398788 A JP19398788 A JP 19398788A JP 19398788 A JP19398788 A JP 19398788A JP H0241736 A JPH0241736 A JP H0241736A
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- Japan
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- mold
- molding
- metallic mold
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、耐摩耗性を要するシェル鋳型造型用金型に関
する。
する。
シェル鋳型造型用金型は、圧縮空気で供給され充填され
たシェル砂を焼成してシェル鋳型を造型する関係上、2
50〜350℃程度の温度に加熱して使用される。従来
のシェル鋳型造型用金型は鋳鉄や鋼で製作されているが
、これらの金型は熱伝導率が低いため、これらの金型を
使用すると次の(イ)〜(ニ)に示す問題点があった。
たシェル砂を焼成してシェル鋳型を造型する関係上、2
50〜350℃程度の温度に加熱して使用される。従来
のシェル鋳型造型用金型は鋳鉄や鋼で製作されているが
、これらの金型は熱伝導率が低いため、これらの金型を
使用すると次の(イ)〜(ニ)に示す問題点があった。
(イ)焼成造型されたシェル鋳型には焼むらが多く発生
する。
する。
(ロ)金型が熱歪を起こしシェル鋳型が変形する。
(ハ)金型を所定温度に加熱するのに多くのエネルギー
を要するとともに時間がかかる。
を要するとともに時間がかかる。
(ニ)シェル鋳型の生産性が低い。
上記の問題点を克服するため、特開昭61−27964
9号公報に記載の如く、0.01重量%のジルコニウム
および残部が銅からなる銅合金を提供した。この銅合金
は熱伝導率が大きくて容易に金型全体を所定温度にまで
加熱できるうえに、鋳型には焼むらがほとんど生じない
。また、金型が熱歪を起こさないのでシェル鋳型がほと
んど変形せず、金型全体を短時間で所定温度に加熱しう
るため消費エネルギーが節約できる。
9号公報に記載の如く、0.01重量%のジルコニウム
および残部が銅からなる銅合金を提供した。この銅合金
は熱伝導率が大きくて容易に金型全体を所定温度にまで
加熱できるうえに、鋳型には焼むらがほとんど生じない
。また、金型が熱歪を起こさないのでシェル鋳型がほと
んど変形せず、金型全体を短時間で所定温度に加熱しう
るため消費エネルギーが節約できる。
しかしながら、この銅合金製金型は、圧縮空気により供
給されるシェル砂により摩耗し易いという問題が生じて
いた。
給されるシェル砂により摩耗し易いという問題が生じて
いた。
本発明の目的は、上記問題点を消除するとともに耐摩耗
性を有する調合金製のシェル鋳型造型用金型を提供する
ことにある。
性を有する調合金製のシェル鋳型造型用金型を提供する
ことにある。
上記目的を達成するために、本発明のシェル鋳型造型用
金型においては、0.01〜3.0重量%のジルコニウ
ムを含み、残部が銅からなる金型の表面にニッケル系金
属の表面処理膜を設けたものである。
金型においては、0.01〜3.0重量%のジルコニウ
ムを含み、残部が銅からなる金型の表面にニッケル系金
属の表面処理膜を設けたものである。
この表面処理膜の厚さは、20〜50μmとするのがよ
く、この表面処理膜用のニッケル系金属をニッケル又は
りん含有ニッケルとするのが効果的である。
く、この表面処理膜用のニッケル系金属をニッケル又は
りん含有ニッケルとするのが効果的である。
ジルコニウムを0.01〜3.0重量%含み、残部が銅
合金からなるシェル鋳型造型用金型は熱伝導率が大きい
ため、金型全体に熱が均等に伝達する。この金型の表面
に形成されたニッケル系金属の表面処理膜は、前記金型
表面に十分密着するとともに、前記銅合金より硬質であ
る。
合金からなるシェル鋳型造型用金型は熱伝導率が大きい
ため、金型全体に熱が均等に伝達する。この金型の表面
に形成されたニッケル系金属の表面処理膜は、前記金型
表面に十分密着するとともに、前記銅合金より硬質であ
る。
この銅合金に含まれるジルコニウムが、0.01%より
少ないと繰返し熱疲労強度が高くならず、3%より多く
なると鋳造性が悪くなり歩留りも悪くなるとともに、そ
れ以上の熱疲労強度の向上が得られない。従って、銅合
金に含有されるジルコニウムは0.01〜3.0重量%
とする。好ましくは、0.03〜3.0%がよい。
少ないと繰返し熱疲労強度が高くならず、3%より多く
なると鋳造性が悪くなり歩留りも悪くなるとともに、そ
れ以上の熱疲労強度の向上が得られない。従って、銅合
金に含有されるジルコニウムは0.01〜3.0重量%
とする。好ましくは、0.03〜3.0%がよい。
また、金型の表面に設けた表面処理膜の厚さは、20μ
mより薄いと金型の表面の摩耗寿命が短かくなり、50
Pmより厚くなるとメツキが剥離したり寸法精度が低下
するので、20〜50μmが好ましい。
mより薄いと金型の表面の摩耗寿命が短かくなり、50
Pmより厚くなるとメツキが剥離したり寸法精度が低下
するので、20〜50μmが好ましい。
そして、表面処理膜用のニッケル系金属として、ニッケ
ル又はりん含有ニッケルは金型の熱伝導率の低下を少な
くするとともに耐摩耗性を高める。
ル又はりん含有ニッケルは金型の熱伝導率の低下を少な
くするとともに耐摩耗性を高める。
本発明の実施例について第1図〜第8図により説明する
。
。
第1実施例
金型の材質としては第1表に示すように、試料Nα1が
発明材の金型であって、0.3重量%ジルコニウム含有
の銅合金にニッケルを20〜50μmの厚さに電解メツ
キしたものであり、Nα2〜Nα8が比較材である。N
α2〜Nα5は前記銅合金を用いたもので、Nα2はク
ロムを20〜30μmの厚さに電解メツキしたもの、N
α3は15〜25μmの厚さにすず拡散被覆を施したも
の、No、 4は2゜〜30μmの厚さにタングステン
溶射したもの、No、 5は表面処理なしの金型の場合
である。No 6は普通鋳鉄(FC25)裏金型の場合
、Nα7は球状黒鉛鋳鉄(FCD45)裏金型の場合、
尚8は銅(SKD61)裏金型の場合であって、Nα6
〜8も表面処理をしていない。
発明材の金型であって、0.3重量%ジルコニウム含有
の銅合金にニッケルを20〜50μmの厚さに電解メツ
キしたものであり、Nα2〜Nα8が比較材である。N
α2〜Nα5は前記銅合金を用いたもので、Nα2はク
ロムを20〜30μmの厚さに電解メツキしたもの、N
α3は15〜25μmの厚さにすず拡散被覆を施したも
の、No、 4は2゜〜30μmの厚さにタングステン
溶射したもの、No、 5は表面処理なしの金型の場合
である。No 6は普通鋳鉄(FC25)裏金型の場合
、Nα7は球状黒鉛鋳鉄(FCD45)裏金型の場合、
尚8は銅(SKD61)裏金型の場合であって、Nα6
〜8も表面処理をしていない。
各金型の表面のビッカース硬さを実測した結果は第2表
に示す通りで、発明材のNα1試料のピンカース硬さは
700で良好な値を示し、Nα2は更に良好な結果を示
した。
に示す通りで、発明材のNα1試料のピンカース硬さは
700で良好な値を示し、Nα2は更に良好な結果を示
した。
第2表
なお、Nα1〜Nα4は表面処理部分の硬さである。
これらの各金型をガスバーナーで背面から一定条件で加
熱し、その加熱時間とその時点での金型内表面の温度を
測定し、その温度変化の状態を示したのが第2図である
。
熱し、その加熱時間とその時点での金型内表面の温度を
測定し、その温度変化の状態を示したのが第2図である
。
第2図からすれば、シェル砂焼成温度を320℃とした
場合、金型内表面がその温度に到達するまでの加熱時間
は、従来の鉄系金型(Nα6〜8)では70〜80分で
あるのに対し、Nα1は約30分であって、発明材の金
型は熱伝導率の優れていることが判る。
場合、金型内表面がその温度に到達するまでの加熱時間
は、従来の鉄系金型(Nα6〜8)では70〜80分で
あるのに対し、Nα1は約30分であって、発明材の金
型は熱伝導率の優れていることが判る。
次に、金型の内表面の温度と金型の歪量との関係を調査
した。第3図に示すように、縦400rIn、横600
mm、厚さ100mmの金型の背面側を加熱し、金型に
生じたたわみ量りを金型の歪量として計測し、その歪量
を金型の内表面の温度との関係を示したのが第4図であ
る。所定温度の320℃での歪量は、鉄系金型の場合(
Nn6〜8)では0.4mm以上であるのに対し、Nα
1およびNα5では歪量はほとんどない。すなわち、銅
合金にニッケル表面処理を施した場合も、表面処理なし
の場合も歪量がほとんどないことがわかる。これは熱伝
導率の良い程、加熱面と内表面との温度差が少なくなり
、温度差の少ない過熱膨張量の差も少なく、歪量も少な
くなるからである。歪量が0.31以上になると、シェ
ル砂を金型に吹込んだ時、金型の合わせ面からシェル砂
が吹出すようになり、使用上問題となる。
した。第3図に示すように、縦400rIn、横600
mm、厚さ100mmの金型の背面側を加熱し、金型に
生じたたわみ量りを金型の歪量として計測し、その歪量
を金型の内表面の温度との関係を示したのが第4図であ
る。所定温度の320℃での歪量は、鉄系金型の場合(
Nn6〜8)では0.4mm以上であるのに対し、Nα
1およびNα5では歪量はほとんどない。すなわち、銅
合金にニッケル表面処理を施した場合も、表面処理なし
の場合も歪量がほとんどないことがわかる。これは熱伝
導率の良い程、加熱面と内表面との温度差が少なくなり
、温度差の少ない過熱膨張量の差も少なく、歪量も少な
くなるからである。歪量が0.31以上になると、シェ
ル砂を金型に吹込んだ時、金型の合わせ面からシェル砂
が吹出すようになり、使用上問題となる。
さらに、上記金型のうち、Nα1の発明材とNα6の普
通鋳鉄の金型の背面側を5o〜350℃にガスバーナで
加熱した時の内面側の温度を第3表に示す。
通鋳鉄の金型の背面側を5o〜350℃にガスバーナで
加熱した時の内面側の温度を第3表に示す。
第 3 表
第3表より、Nα1では背面側と内面側との温度差がほ
とんど無く、歪量が少なくなることが判る。
とんど無く、歪量が少なくなることが判る。
第2実施例
第1表に示したそれぞれの材質で、縦400mm、横6
00mm、厚さ100mmの金型を製作し、2.5〜3
.0kg/cJの圧力でシェル砂をブローし、金型に吹
込んだ。このような方法でシェル鋳型を1000個造型
した後、各金型の摩耗量を測定した。その結果を第1図
に示す。本発明の金型(Nα1)の場合は、クロムの表
面処理を施した銅合金金型(Nα2)の場合と同等程度
に摩耗量が少なく、優れていることが判る。
00mm、厚さ100mmの金型を製作し、2.5〜3
.0kg/cJの圧力でシェル砂をブローし、金型に吹
込んだ。このような方法でシェル鋳型を1000個造型
した後、各金型の摩耗量を測定した。その結果を第1図
に示す。本発明の金型(Nα1)の場合は、クロムの表
面処理を施した銅合金金型(Nα2)の場合と同等程度
に摩耗量が少なく、優れていることが判る。
第3実施例
第1表に示す材質の金型(Nα1〜7)で縦が10mm
、または−辺が10mmで、長さが50mmの金型につ
いて摩耗試験および表面剥離試験を行った。
、または−辺が10mmで、長さが50mmの金型につ
いて摩耗試験および表面剥離試験を行った。
摩耗試験は第5図に示す装置を使用し漂砂水槽2の中に
5重量%の珪砂を配合した混合水を入れ、その中で試験
片3を電動機1により周速10m/=8 秒で回転させ、13,25.50時間後に各試験片の摩
耗重量を測定した。その結果を第6図に示す。表面処理
の種類では、ニッケル電解メツキ(Nα1)とクロム電
解メツキ(Nα2)ではほぼ同量の摩耗重量で、すず拡
散被覆(N(13)およびタングステン溶射(Nα4)
の場合より優れている。
5重量%の珪砂を配合した混合水を入れ、その中で試験
片3を電動機1により周速10m/=8 秒で回転させ、13,25.50時間後に各試験片の摩
耗重量を測定した。その結果を第6図に示す。表面処理
の種類では、ニッケル電解メツキ(Nα1)とクロム電
解メツキ(Nα2)ではほぼ同量の摩耗重量で、すず拡
散被覆(N(13)およびタングステン溶射(Nα4)
の場合より優れている。
さらに従来の金型材との比較では、発明材である銅合金
にニッケルの20〜50μm厚さに電解メツキを施した
Nα1の場合は、普通鋳鉄(Nα6)および球状黒鉛鋳
鉄(Nα7)よりも摩耗重量が少なり1゜ 次に、表面剥離試験は、シェル鋳型を造型する際のシェ
ル砂に含まれる粘結剤および離型剤の影響を無くするた
め、上記試験片のうちNα1〜5を約300 ’Cに加
熱して保持し離片剤塗布およびシェル砂のブローを施し
、第7図に示す加熱冷却サイクルを繰返し行い、表面処
理膜の剥離性を調べた。その結果、クロム電解メツキ(
Nα2)、すず拡散被覆(N(13)、タングステン溶
射(Nα4)の表面処理膜の場合は、3〜6サイクルで
剥離したのに対し、ニッケルの表面処理膜(Nα1)の
場合は500サイクルでも剥離がなかった。
にニッケルの20〜50μm厚さに電解メツキを施した
Nα1の場合は、普通鋳鉄(Nα6)および球状黒鉛鋳
鉄(Nα7)よりも摩耗重量が少なり1゜ 次に、表面剥離試験は、シェル鋳型を造型する際のシェ
ル砂に含まれる粘結剤および離型剤の影響を無くするた
め、上記試験片のうちNα1〜5を約300 ’Cに加
熱して保持し離片剤塗布およびシェル砂のブローを施し
、第7図に示す加熱冷却サイクルを繰返し行い、表面処
理膜の剥離性を調べた。その結果、クロム電解メツキ(
Nα2)、すず拡散被覆(N(13)、タングステン溶
射(Nα4)の表面処理膜の場合は、3〜6サイクルで
剥離したのに対し、ニッケルの表面処理膜(Nα1)の
場合は500サイクルでも剥離がなかった。
ニッケル表面処理の場合剥離が少ない理由は、クロムの
熱膨張率(0,82X 10−5/’C)に対し、ニッ
ケルノ熱膨張率(1,279X 10−5/℃)は大き
いため、0.3重量%ジルコニウム含有の銅合金の熱膨
張率(1,86X 10−’/’C)との差が小さく、
そのため熱膨張率の差により表面処理膜に生じる引張り
の熱応力が小さくなり、表面処理膜を剥がす力が小さく
なるので、繰返し応力の熱疲労強度に強く、剥離しにく
くなるためと考えられる。
熱膨張率(0,82X 10−5/’C)に対し、ニッ
ケルノ熱膨張率(1,279X 10−5/℃)は大き
いため、0.3重量%ジルコニウム含有の銅合金の熱膨
張率(1,86X 10−’/’C)との差が小さく、
そのため熱膨張率の差により表面処理膜に生じる引張り
の熱応力が小さくなり、表面処理膜を剥がす力が小さく
なるので、繰返し応力の熱疲労強度に強く、剥離しにく
くなるためと考えられる。
第8図(B)に銅合金4と表面処理膜5との境界面に剥
離部7の見られるクロム電解メツキの場合(Nn2)と
、第8図(A)に剥離の見られないニッケル電解メツキ
による表面処理膜5を施した銅合金4の場合との金型の
断面の金属組織の顕微鏡写真を示す。
離部7の見られるクロム電解メツキの場合(Nn2)と
、第8図(A)に剥離の見られないニッケル電解メツキ
による表面処理膜5を施した銅合金4の場合との金型の
断面の金属組織の顕微鏡写真を示す。
以上の第1実施例から第3実施例を総合して、0.3重
量%ジルコニウム含有の銅合金にニッケル表面処理を施
した場合が熱歪が少なく、耐摩耗性、造型回数がともに
優れ、かつ表面処理膜の剥離がないことから、最も優れ
たものであると考えられる。
量%ジルコニウム含有の銅合金にニッケル表面処理を施
した場合が熱歪が少なく、耐摩耗性、造型回数がともに
優れ、かつ表面処理膜の剥離がないことから、最も優れ
たものであると考えられる。
さらに、前記銅合金にニッケル表面処理膜を形成後、3
50〜450℃で約1時間保持の熱処理を施すことによ
り前記熱処理なしの場合と同等以上に優れていることが
判った。
50〜450℃で約1時間保持の熱処理を施すことによ
り前記熱処理なしの場合と同等以上に優れていることが
判った。
なお、前記銅合金にりん含有ニッケルの表面処理を無電
解メツキにより施した場合、ニッケルマトリックス中に
Ni、P等の硬質の化合物が内在するのでニッケル表面
処理の場合(Nα1)と同等の効果を有することが確認
できた。この場合のりんの含有量は8〜10重量%が望
ましい。
解メツキにより施した場合、ニッケルマトリックス中に
Ni、P等の硬質の化合物が内在するのでニッケル表面
処理の場合(Nα1)と同等の効果を有することが確認
できた。この場合のりんの含有量は8〜10重量%が望
ましい。
本発明は、以上説明したように構成されているので、下
記に記載されるような効果を奏する。
記に記載されるような効果を奏する。
ジルコニウムを0.01〜3.0重量%含有する銅合金
にニッケル系金属の表面処理を施した材質のシェル鋳型
造型用金型はその表面処理膜が硬いため耐摩耗性に優れ
るので造型回数が飛躍的に向上するとともに、前記銅合
金と表面処理膜との境界が剥離しにくいので優れたシェ
ル鋳型造型用金型が得られる。
にニッケル系金属の表面処理を施した材質のシェル鋳型
造型用金型はその表面処理膜が硬いため耐摩耗性に優れ
るので造型回数が飛躍的に向上するとともに、前記銅合
金と表面処理膜との境界が剥離しにくいので優れたシェ
ル鋳型造型用金型が得られる。
そして、金型の表面に設けた表面処理膜の厚さを20〜
50μmとすることにより、また、その表面処理膜用の
ニッケル基金属としてニッケル又はりん含有ニッケルを
用いることにより、上記の効果はより一層顕著なものと
なる。
50μmとすることにより、また、その表面処理膜用の
ニッケル基金属としてニッケル又はりん含有ニッケルを
用いることにより、上記の効果はより一層顕著なものと
なる。
第1図は発明材および比較材の金型にシェル砂を100
0回までブローした場合の各金型の摩耗量を測定した結
果を示すグラフであり、第2図はガスバーナーで金型の
背面側から加熱した場合の加熱時間と金型温度について
の試験結果を示すグラフであり、第3図は金型の加熱時
の歪量測定方法を示す説明図であり、第4図は金型の加
熱試験で金型の温度と歪量についての試験結果を示すグ
ラフであり、第5図は摩耗量測定装置の概略構造を示す
部分断面図であり、第6図は発明材および比較材による
金型の摩耗試験結果を示すグラフであり、第7図は表面
処理膜の剥離試験における加熱、冷却サイクルを示す説
明図であり、第8図(A)は本発明による銅合金にニッ
ケル電解メツキを施した金型の断面の金属組織を示す写
真であり、第8図(B)は比較材によるクロム電解メツ
キ膜が銅合金から剥離している金型断面の金属組織を示
す写真である。 5・・・表面処理膜
0回までブローした場合の各金型の摩耗量を測定した結
果を示すグラフであり、第2図はガスバーナーで金型の
背面側から加熱した場合の加熱時間と金型温度について
の試験結果を示すグラフであり、第3図は金型の加熱時
の歪量測定方法を示す説明図であり、第4図は金型の加
熱試験で金型の温度と歪量についての試験結果を示すグ
ラフであり、第5図は摩耗量測定装置の概略構造を示す
部分断面図であり、第6図は発明材および比較材による
金型の摩耗試験結果を示すグラフであり、第7図は表面
処理膜の剥離試験における加熱、冷却サイクルを示す説
明図であり、第8図(A)は本発明による銅合金にニッ
ケル電解メツキを施した金型の断面の金属組織を示す写
真であり、第8図(B)は比較材によるクロム電解メツ
キ膜が銅合金から剥離している金型断面の金属組織を示
す写真である。 5・・・表面処理膜
Claims (1)
- 1.0.01〜3.0重量%のジルコニウムを含み残部
が銅からなるシェル鋳型造型金型において、該金型の表
面にニッケル系金属の表面処理膜を設けたことを特徴と
するシェル鋳型造型用金型。 2、前記表面処理膜の厚さが20〜50μmであること
を特徴とする請求項1に記載のシェル鋳型造型用金型。 3、前記ニッケル系金属がニッケルおよびりん含有ニッ
ケルのいずれかであることを特徴とする請求項1又は2
に記載のシェル鋳型造型用金型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63193987A JP2759208B2 (ja) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | シエル鋳型造型用金型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63193987A JP2759208B2 (ja) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | シエル鋳型造型用金型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0241736A true JPH0241736A (ja) | 1990-02-09 |
| JP2759208B2 JP2759208B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=16317084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63193987A Expired - Fee Related JP2759208B2 (ja) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | シエル鋳型造型用金型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2759208B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007050133A (ja) * | 2005-08-18 | 2007-03-01 | Bridgestone Corp | 車両用シートパッド |
| JP2008045710A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Kurashiki Kako Co Ltd | 防振ブッシュ及びその製造方法 |
| JP2011110089A (ja) * | 2009-11-24 | 2011-06-09 | Nhk Spring Co Ltd | 車両用シートクッション |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS51109224A (ja) * | 1975-03-20 | 1976-09-28 | Satosen Co Ltd | Tainetsuseichokogokinhifukuojusuru kozotai |
| JPS5377840A (en) * | 1976-12-21 | 1978-07-10 | Mishima Kosan Co Ltd | Preparation of mold for slab |
| JPS61279649A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-10 | Hitachi Ltd | シエル鋳型造型用金型 |
| JPS6297745A (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-07 | Hitachi Ltd | シエル鋳型造型用金型 |
-
1988
- 1988-08-03 JP JP63193987A patent/JP2759208B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2007050133A (ja) * | 2005-08-18 | 2007-03-01 | Bridgestone Corp | 車両用シートパッド |
| JP2008045710A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Kurashiki Kako Co Ltd | 防振ブッシュ及びその製造方法 |
| JP2011110089A (ja) * | 2009-11-24 | 2011-06-09 | Nhk Spring Co Ltd | 車両用シートクッション |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2759208B2 (ja) | 1998-05-28 |
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