JPH04367360A - ダイカスト用金型 - Google Patents

ダイカスト用金型

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JPH04367360A
JPH04367360A JP16528091A JP16528091A JPH04367360A JP H04367360 A JPH04367360 A JP H04367360A JP 16528091 A JP16528091 A JP 16528091A JP 16528091 A JP16528091 A JP 16528091A JP H04367360 A JPH04367360 A JP H04367360A
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die
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casting
hardness
casting mold
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Ikuo Suzuki
鈴木 育夫
Akira Seki
関   章
Yoshio Yada
矢田 由夫
Hiroshi Mizuno
博司 水野
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Daido Steel Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Daido Steel Co Ltd
Toyota Motor Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミ合金等の鋳物の
製作に用いられるダイカスト用金型に関し、とくに熱応
力による金型の大割れを防止するようにしたダイカスト
用金型に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の軽量化、高性能化の追求のため
に、車両部材のアルミ合金の適用が進められており、そ
の一例としてダイカストによるアルミホイールが商品化
されている。ダイカストは、周知の通り溶湯に圧力を加
えて、精度の高い鋳物の鋳造する方法であり、今日では
鋳造欠陥の発生防止や溶湯と金型の熱交換率を高めるた
め、溶湯を800〜1200kg/cm2 に加圧する
高圧鋳造が採用されている。
【0003】ダイカスト用金型は、金型に作用する熱応
力条件の過酷化などから、高温強度、靭性、焼入性等が
とくに要求される。ダイカスト用金型は、ヒートクラッ
クにより寿命に至る場合が大半であり、金型の寿命を高
めるためにはヒートクラックの発生を抑制することが必
要となる。ヒートクラックは、溶湯による加熱および冷
却水による冷却に起因する熱的繰返し応力(引張応力お
よび圧縮応力)および型締めによる機械的応力によって
生じるものである。初期のヒートクラックは、同一部位
に発生する傾向にあり、図6に示すように、自動車用ア
ルミホイールのダイカスト金型1の場合では、形状の急
変部2の近傍にヒートクラック3が生じる。アルミホイ
ールの鋳造の場合は、ヒートクラックが生じると、この
ヒートクラックが鋳造品に転写されるため、意匠面の品
質が低下する。したがって、ヒートクラックが所定値に
達した金型は、鋳造品の見栄え品質の観点から寿命と判
断され、短期間の使用で廃却されることになる。これは
、鋳造コストの面で大きな問題となる。
【0004】ヒートクラックの発生を防止するための対
策として、金型全体の硬度を、たとえばHRC43から
HRC50に上げることが有効であることが日本鋳物協
会発行の「鋳物、第62巻第12号」に記載されている
が、これにも後述するような問題が残されている。なお
、鋳造用金型において金型全体の硬度を高める先行技術
として、特開昭63−40641号公報、特開昭64−
48637号公報、特開平1−309752号公報が知
られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、金型全
体の硬度を上げることにより、ヒートクラックの発生が
抑制され金型の寿命をたとえば約40%程度向上させる
ことが可能となるが、金型の形状が複雑化し大型化する
傾向にある今日では、金型全体の硬度を単に高めただけ
では、逆に靭性(シャルピー衝撃値)の低下により、冷
却水通路を起点とした大割れが発生するおそれがある。 これは、ヒートクラックの発生よりも大きな問題となる
。そのため、現状では金型の大割れの発生を考慮し、耐
ヒートクラック性を犠牲にして金型全体の硬度を決定し
ている。
【0006】本発明は、上記の問題に着目し、ヒートク
ラックの発生を十分に抑制するとともに、大割れの発生
を確実に防止することが可能なダイカスト用金型を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明に
係るダイカスト用金型は、金型を冷却する冷却水通路が
形成されるダイカスト用金型において、該金型の鋳造面
となる型彫側の硬度を該金型の他の部位の硬度よりも高
め、該金型の鋳造面よりも硬度が低く靭性が高い部位に
前記冷却水通路を配置したものから成る。
【0008】
【作用】このように構成されたダイカスト用金型におい
ては、鋳造面となる型彫側が硬度が高くなるので、ヒー
トクラックの発生が十分に抑制される。また、鋳造面よ
りも硬度が低下する部位は、靭性が逆に鋳造面よりも高
くなるので、溶湯による加熱および冷却水による冷却に
起因する熱的繰返し応力に対して強くなり、この部位に
冷却水通路を配置しても大割れの発生は確実に防止され
る。
【0009】
【実施例】以下に、本発明に係るダイカスト用金型の望
ましい実施例を、図面を参照して説明する。
【0010】第1実施例 図1ないし図4は、本発明の第1実施例を示している。 図4は、ダイカスト金型を用いて自動車用アルミホイー
ルの鋳造を行なう高圧鋳造装置10の全体を示している
。図中、11は下型用のダイカスト金型を示しており、
21は上型用のダイカスト金型を示している。本発明は
、鋳造品であるアルミホイールの意匠面を鋳造する下型
用のダイカスト金型11を対象としている。なお、上型
用のダイカスト金型21による鋳造面は、アルミホイー
ルが自動車に装着された段階では外部から見えなくなる
【0011】ダイカスト金型11は、ベース31に固定
されたホルダ32に取外し可能に保持されている。ダイ
カスト金型11の上方には、上型用のダイカスト金型2
1が位置している。ダイカスト金型21は、スライドプ
ラテン33に固定されたホルダ34に取外し可能に保持
されている。ダイカスト金型11とダイカスト金型21
との間には、アルミホイールの外周面を鋳造するための
スライドコア35が配置されている。スライドプラテン
33の上方には、型締シリンダ36が配置されている。
【0012】型締シリンダ36は、タイバー37を介し
てベース31と連結されている。スライドプラテン33
は、型締シリンダ36と連結されており、スライドプラ
テン33は、型締シリンダ36の往復動によってタイバ
ー37に沿って昇降するようになっている。スライドプ
ラテン33には、上型用のダイカスト金型11に設けら
れた押出ピン38を押圧する押出シリンダ39が装着さ
れている。
【0013】ベース31の近傍には、溶湯41が貯溜さ
れる保温炉42が配置されている。溶湯41は、保温炉
42の近傍に配置され、ラドル43を有する給湯機44
によって自動的に汲上げられるようになっている。下型
用のダイカスト金型11の下方には、給湯機44からの
溶湯41を両ダイカスト金型11、21に向けて供給す
るプランジャ45が設けられている。プランジャ45は
、溶湯41を金型のキャビティ20内に高圧で注湯する
機能を有している。プランジャ45は、傾転機構部46
を介して傾転可能にベース31に支持されている。鋳造
されたアルミホイールは、タイバー37の近傍に配置さ
れた取出機47によって金型から自動的に搬出されるよ
うになっている。
【0014】図1および図2は、下型用のダイカスト金
型11を示している。図2に示すように、ダイカスト金
型11は、平面形状が円形となっている。図1は、ダイ
カスト金型11の断面を示しており、鋳造面11aとな
る型彫側の形状は、アルミホイールの形状と同一の複雑
な凹凸形状となっている。ダイカスト金型11の鋳造面
11aのうち、中心部11bが外周部よりも軸方向(軸
線Y方向)に突出している。ダイカスト金型11の中心
部11bの内側には、テーパ状の湯口12が形成されて
いる。ダイカスト金型11の鋳造面11aの反対側の裏
面11cは、平坦面に形成されている。
【0015】ダイカスト金型11の鋳造面11a側は、
裏面11cを含む他の部位よりも熱処理による硬度が高
くなっている。硬度が鋳造面11aよりも低下する部位
には、金型を冷却水によって冷却する冷却水通路13が
配置されている。冷却水通路13は、外周面11dから
中心部11bに向って裏面11cと平行に延びる2本の
通路13a、13bと、この通路13a、13bに接続
され、裏面11cから中心部11bの上端近傍に延びる
通路13cとから構成されている。本実施例では、鋳造
面11aの硬度がたとえばHRC53と最も高く裏面1
1cの硬度がたとえばHRC40と最も低くなっている
【0016】冷却水通路13は、硬度が所定値よりも低
くなる図1の2点鎖線Bよりも下方に配置されている。 なお、通路13cの一部が図示の関係上、2点鎖線より
も突出しているが、鋳造面11aから通路13cまでの
距離は十分に確保されているので、通路13cは他の通
路13a、13bと同様に硬度が所定値よりも低い部位
に配置されることになる。
【0017】図3および表1は、鋳造面11aからの距
離と、硬度との関係を示している。本実施例のダイカス
ト金型11は、裏面11cから鋳造面11aの中心部1
1bの頂面までの高さがL1 (L1 =136mm)
あり、外周面部における裏面11cから鋳造面11aま
での高さがL2 (L2 =80mm)となっている。 表−1のH1 〜H9 は、図3のC−C線に沿う硬度
の変化を示している。
【0018】
【表1】
【0019】本実施例では、ヒートクラックの発生を抑
制するための硬度を有する硬化層Sの深さを1〜10m
m程度に設定し、これ以外の部位に、冷却水通路13を
配置するようにしている。なお、この硬化層Sの深さの
値は一例であり、金型材料および金型の大きさ等によっ
て変動する。
【0020】ダイカスト金型11の鋳造面11aの硬化
法は各種存在する。本実施例では金型材料として低炭素
鋼DH33相当(たとえば炭素量0.20%)を用いら
れており、鋳造面11aである型彫面側は、浸炭処理に
より表層の炭素量が0.35〜0.40%付加された状
態で焼入、焼戻が行なわれ、所望の硬度が得られるよう
になっている。また、別の硬化法として、上述と同様の
金型材料を使用し、初めに金型全体の焼入、焼戻しを行
ない、その後、裏面11c側のみソルト炉浸漬を行ない
、つぎに型彫面側を断熱材で覆い再焼戻しする方法があ
る。
【0021】つぎに、第1実施例における作用について
説明する。保温炉42に貯溜された溶湯41は、給湯機
44によって汲上げられた後、傾転状態のプランジャ4
5の注湯口45aに注湯される。プランジャ45への注
湯が完了すると、プランジャ45は傾転機構部46によ
って垂直に姿勢制御される。この状態では、注湯口45
aは下型用のダイカスト金型11の湯口12の直下に位
置している。つぎに、プランジャ45のロッドの上昇に
より注湯口45aに注湯された溶湯41が金型の湯口1
2を介してキャビティ20内に注湯される。キャビティ
20内に注湯された溶湯は、プランジャ45の押圧によ
って高圧とされる。そのため、溶湯14内の巣が押しつ
ぶされ、鋳造欠陥のない鋳物の鋳造が可能となる。また
、注湯14が高圧になることにより、溶湯14と金型と
の熱交換率が高められ、鋳造のサイクルタイムが迅速化
される。
【0022】ここで、下型用のダイカスト金型11の鋳
造面11aは、他の部分よりも熱処理によって硬度が高
くなっているので、ヒートクラックの発生が著しく抑制
され、金型の寿命が大幅に向上される。また、ダイカス
ト金型11の鋳造面11aよりも硬度が低下する部位は
、靭性が逆に鋳造面11a側よりも高くなるので、溶湯
14による加熱および冷却水による冷却に起因する熱的
繰返し応力に対して強くなり、この部位に冷却水通路1
3を配置しても、大割れの発生は解消される。
【0023】第2実施例 図5は、本発明の第2実施例を示している。第2実施例
が第1実施例と異なるところは、鋳造面の硬化個所のみ
であり、その他の部分は第1実施例に準じるので、準じ
る部分に第1実施例と同一の符号を付すことにより準じ
る部分の説明を省略し、異なる部分についてのみ説明す
る。
【0024】第1実施例では、ダイカスト金型11の鋳
造面11aの全面を同一の硬度に構成したが、本実施例
ではヒートクラックの発生が多発する部位Eのみを対象
として硬度を高くしている。そのため、ダイカスト金型
11の全体の靭性は第1実施例よりも向上させることが
可能となり、大割れ発生の防止に有利となる。局部焼入
れ方法として、金型全体を加熱した後、型彫面側を油冷
し裏面側を保温材シールで覆う方法がある。さらに、異
種金属の肉盛等により局部的に硬度を高める方法を採用
することも可能である。
【0025】また、第1実施例の場合は、硬化層Sの深
さを1〜10mm程度に設定したが、鋳造面11aの外
表面のみを硬化深さが著しく小さい状態で硬化させた場
合でも、ヒートクラックの発生を抑制する十分な効果が
得られる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るダイ
カスト用金型によれば、金型の鋳造面となる型彫側の硬
度を金型の他の部位の硬度よりも高め、金型の鋳造面よ
りも硬度が低く靭性が高い部位に冷却水通路を配置する
ようにしたので、ヒートクラックの発生を十分抑制でき
るとともに、大割れの発生を確実に防止することができ
る。その結果、ダイカスト用金型の寿命が向上し、鋳造
コストを低下させることができる。また、予備の金型の
在庫数も低減することができる。さらに、金型の鋳造面
のみ硬度を高めているので、冷却水通路および金型セッ
ト時の基準面の加工性が向上し、金型の製作コストを低
減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るダイカスト用金型で
あって、図2のA−A線に沿う断面図である。
【図2】図1のダイカスト用金型の平面図である。
【図3】図1のダイカスト用金型における硬さの分布を
示す断面図である。
【図4】図1のダイカスト用金型を用いた高圧鋳造装置
の概略構成図である。
【図5】本発明の第2実施例に係るダイカスト用金型の
断面図である。
【図6】従来のダイカスト用金型の部分拡大平面図であ
る。
【符号の説明】
10  高圧鋳造装置 11  下型用のダイカスト金型 11a  鋳造面 11c  裏面 13  冷却水通路 21  上型用のダイカスト金型 41  溶湯 42  保温炉 44  給湯機 45  プランジャ 47  取出機 S  硬化層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  金型を冷却する冷却水通路が形成され
    るダイカスト用金型において、該金型の鋳造面となる型
    彫側の硬度を該金型の他の部位の硬度よりも高め、該金
    型の鋳造面よりも硬度が低く靭性が高い部位に前記冷却
    水通路を配置したことを特徴とするダイカスト用金型。
JP3165280A 1991-06-11 1991-06-11 ダイカスト用金型 Expired - Lifetime JP2687055B2 (ja)

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JP2011218360A (ja) * 2010-04-02 2011-11-04 Toyota Motor Corp 入子のヒートクラック及び割れ防止方法
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