JPH0688125B2

JPH0688125B2 - 寸法どおりに鋳造される工具の製造方法

Info

Publication number: JPH0688125B2
Application number: JP5051249A
Authority: JP
Inventors: エドワード・フランク・リンツ・ジユニア
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1993-02-18
Publication date: 1994-11-09
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: EP0556886A1; US5223051A; DE69302195D1; DE69302195T2; JPH0639526A; EP0556886B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属のスタンピングダ
イスおよびプラスチック成形ダイスのような鋳造工具に
関する。さらに詳細には、本発明はそのようなダイス表
面の機械加工を低減しあるいはなくするために最終加工
表面寸法に非常に近く鋳造し得るような鋳型製造方法お
よび鋳造実施技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの製品はシート状金属を引き抜いた
り、密接に合致させた一組のダイス表面の間で合成樹脂
性材料を成形することによって作られる。そのような金
属引き抜きまたは成形作業を実施するためには、引き抜
きダイスまたは鋳型の断面のような形状の適宜の工具を
用意することが必要である。そのような工具の部分的成
形表面は、引き抜きや成形が行われる加工片を所定部分
の３次元の輪郭に精密に成形するために注意深く作られ
る。

【０００３】このような工具は長年にわたって使用され
てきた。これらの工具は通常硬く、寸法の大きい物体で
あって、強力なプレス内で２以上の工具部品（または簡
単な部品）の組合せで使用される。プレスは、例えば、
板状金属素材の挿入のために、ダイスを分離させるよう
に作動する。ついで、プレスは閉じ、素材は凸形後部
（雄パンチ）によって凹形空所（雌パンチ）に押圧され
る。金属の流れはしばしばパンチと一緒に作動するバイ
ンダーリングによって調節される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような工具は、典
型的には、適当な硬度と耐久性をもつ合金を、できるだ
け成形される物品の形状に似て複製する輪郭に鋳造する
ことによって作られる。これらの鋳物のそれぞれは数１
００あるいは数１０００ｋｇである。そのような工具の
鋳造法における改善にもかかわらず、ほとんど常に工具
の鋳造された金属成形表面を所定の形状と寸法をもつよ
うに機械加工することが要求されてきたので、機械加工
が必要となる。鋳物は凝固しかつ周囲の温度に冷却され
るにつれて常に収縮と歪をこうむる。ある種の合金組成
は、鋳造工程中に最小の収縮しか受けないことが知られ
ている。このような合金の例として、アルミと銅をほぼ
３元共晶組成だけ含む亜鉛基合金であるカークサイト
（kirksite）がある。しかしながら、このような低収縮
性の鋳造用組成物であっても、鋳造工程中と室温への冷
却中に所定の輪郭からは歪が生ずる。凝固と冷却中の溶
融金属の収縮を許容するように寸法を大きくとってある
鋳型用木型を設計し組み立てることは公知である。

【０００５】また、溶融金属が注湯されたときに、鋳型
の形状が歪むのを抑えるために比較的硬い鋳型表面を作
ることも公知である。これらの実施技術は大型鋳物の精
度の改善をもたらしたが、寸法どおりに鋳造される（ca
st-to-size）スタンピングダイスまたは成形工具を製造
することについての問題は解決されていない。

【０００６】この問題は、そのような工具が合わせ部分
の組合せからなるという事実によってさらに複雑とな
る。しかしながら、各工具部品は鋳造工程中に変形し事
態を悪化させる。たとえば、多くの板状金属引き抜きダ
イスのセットは少なくとも３個の部材、たとえば、雄パ
ンチ、雌パンチおよびバインダーリングからなる。一般
に、雄パンチおよび雌パンチは合わせ面をもち、それら
全体にわたってかつそれらに向かって板状金属は引き延
ばされかつ所定部分の輪郭に引き抜かれる。バインダー
リングは、雄パンチの周囲に適合しかつ板状金属が雌パ
ンチの空所に押圧されるにつれて板状金属を係合させか
つその流れを調節するように形成される。

【０００７】自動車工業の場合では、たとえば、ドアー
パネル、バンパー、ボンネット、ルーフ、ブーツリッ
ド、ボディピラー、ブラケットのような種々の車体部品
は板状金属の引き抜きまたはスタンピング作業によって
成形され、そして、各部品は一組の工具を必要とする。
そのような工具のコストは、セットの各部品を鋳造し、
ついで最終形状まで機械加工しなければならないときに
は、非常に高くなる。そのような板状金属の引き抜き作
業、塑性加工作業等は、一組のダイスセットのすべての
部品を実質的に鋳放し状態でそれらの最終形状となす実
施技術から非常に大きな恩恵を受けるであろう。

【０００８】本発明の方法は、特許請求の範囲の請求項
１に記載された特徴点を要旨とするものである。本発
明の目的は、砂型の調製と鋳造技術とを結合し、それに
よって、雄パンチ、雌パンチ、バインダーリングのよう
な機械加工をしていない工具の鋳物の一組が所定の形状
と寸法をもつ輪郭に非常に近いものにされることであ
る。換言すれば、二つのパンチと一つのバインダーリン
グの補完的な材料成形表面が、鋳造物が室温にまで到達
したとき、加工面が実質的に所定の仕上げ状態にあるよ
うに鋳造される。

【０００９】本発明の他の目的は、バインダーリングお
よび必要ならば雌パンチの鋳造にとくに適する鋳型の製
造方法を提供することである。これにより、鋳造時にこ
れらの中子をもつ部材の歪を最小にする。本発明のさら
に他の目的は、各部材の最終成形段階で相互に作用をす
る工具の部分の鋳物を鋳造しかつ処理する補足的な実施
技術を提供することにある。説明のために、本発明の実
施技術は亜鉛基合金を使った具体例によって記載され
る。好適な合金は、測定し得る収縮特性をもつが、カー
クサイトよりも耐久性があるものである。この合金は、
実質的に重量で約１０％の銅、４％のアルミ、０．０４
％のマグネシウム、０．０４％の鉄および残部は不可避
的不純物を除き、実質的にすべて亜鉛からなる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の実施技術は常
に、少なくとも２個、通常は３個、時として４個より多
い工具部品の鋳物の調製を含む。典型的には、そのよう
な鋳物発明凸状加工表面をもつ雄パンチ、凹状加工表面
をもつ雌パンチおよび中空な内部をもつバインダーリン
グからなる。

【００１１】ほとんどの場合雄パンチは、寸法どおりに
鋳造するのが最も容易であることが知られている。その
加工表面はその形状を限定する中子を必要としない。加
工表面における金属の収縮は完全に内部方向に向かって
おりかつ妨害されない。したがって、雄パンチの木型が
金属の凝固および冷却時に正確に金属の収縮を補償する
ように調製されかつ適宜に硬い鋳型表面が使われる限り
において、鋳造パンチの輪郭は正確であろう。寸法どお
りに鋳造するのが困難な主要工具部品はバインダーリン
グ（および或る種の中子をもつ雌パンチ）である。なぜ
なら、これらは中空部分或は凹所をもち、中子またその
類似物の表面に向かって収縮しなければならないからで
ある。

【００１２】本発明の鋳型調製の局面では、雄型用の硬
く、屈曲しないレジンボンド砂型表面、少なくとも雌パ
ンチの中子のない表面およびバインダーリングの外周面
が設けられる。しかしながら、より軟らかい油結合生砂
が、バインダーリングの内周を限定する鋳型表面と、大
きいかあるいは深い中子本体によって限定される雌パン
チの内表面のために使用される。このバインダーリング
のための外側の硬い鋳型表面と比較的大きく圧縮できる
内部鋳型表面との組合せはバインダーリングが過度の歪
なしに予測されるような方法で収縮するのを許容する。
本発明の鋳型調製の面の詳細は以下に詳述される。

【００１３】本発明のとくに重要な技術面によれば、そ
のような３部分からなるダイスセットの鋳造は、それら
部分の質量と冷却速度に実質的な差があるにもかかわら
ず、それら部分は未だ比較的熱く可塑性または柔軟性の
あるうちにそれぞれの鋳型から取り出される（この作業
はしばしば振り落し（shake out）と呼ばれる）ように
時機を選ぶものである。好ましくは、３部分の鋳造は、
それらが鋳型から振い落とされかつ入れ子にされるよう
に、かつ、鋳造された工具が周囲の温度まで冷えるにつ
れて、それらの面が互いにそれぞれ所定の輪郭を形成す
べく適度に高い圧力下で作動位置においてそれらの加工
面と一緒にプレスされるように一定の関係に調整され
る。

【００１４】パンチとバインダーリングが上記合金で鋳
造されるとき、たとえば雄パンチを（高い鋳放し精度を
以て）最も低い温度（たとえば１２０℃）で、雌パンチ
とバインダーリングをより高い温度（たとえば、それぞ
れ１７５℃と２２０℃）で砂の振り落しをすることが望
ましい。このようにして、雄パンチ作用面はマスター工
具面として働き、その面に向かって他の鋳造表面はそれ
が冷却するにつれて形成される。

【００１５】この鋳型の調製技術は、それぞれ１トン以
上の重要な工具部品の鋳造入れ子の技術とともに利用さ
れてきた。この実施技術によれば、パンチおよびバイン
ダーリング表面が鋳放し状態で典型的には１ｍｍ以下の
仕上げ寸法で著しい密着嵌合を示すような多数片工具セ
ットの調製を一律に行うことができる。そのような精度
で数個の部品を鋳造することによって、加工面の最終機
械加工は失くなるかまたは大幅に低減される。単に、手
仕上が必要なだけであり、それによって準備時間と労力
のコストが低減し得る。

【００１６】本発明を添付図面を参照してさらに説明す
る。本発明の実施技術は実質的に重量で銅１０〜１１
％、アルミ３〜４％、マグネシウム０．０３５〜０．０
５５％、鉄最高０．０６％および残部不可避的不純物を
除き亜鉛からなる上記の耐久性合金を使って説明され
る。使用された特定の組成の合金は、実質的に重量で銅
１０％、アルミ４％、マグネシウム０．０４％、鉄０．
０４％および残部亜鉛からなる。この合金は、硬さと強
度があるためにまた６００℃以下の温度で鋳造できるた
めに非常に有利である。鋼部品の原型の成形および数千
個までの部材製品の成形がこの合金を使った実施技術に
より行うことができる。

【００１７】本発明の方法の実施により、各工程は各仕
上げ工具部品の表面寸法において、可能な限り最高の精
度を達成するために細心の注意を払って行われる。鋳造
用木型の調製は、公知で熟錬を要する技術である。本発
明の実施に当たって、雄パンチ、雌パンチおよびバイン
ダーリングのそれぞれに対して寸法的に正確な木型を最
初に使用する。種々の異なる材料、例えば、木材、高密
度膨張ポリスチレン発泡体およびエポキシ複合材が、精
密で耐久性のある木型に適する。それぞれの工具部品は
所定の寸法に機械加工と仕上げをすることができる。

【００１８】すべての鋳物用木型について、仕上げられ
た木型の寸法は、凝固し室温に冷却するにつれて、特定
の鋳造金属の容積収縮を許容するために大きくなる。鋳
造されるべき特定の合金の収縮許容度はすでに知られて
いるかまたは簡単な鋳込み試行によって容易に決定し得
る。このデータはついで、木型を機械加工するときに応
用される。上記の亜鉛基合金からの工具の製造におい
て、高密度（０.３２ｇ／ｃｍ³）膨張ポリスチレン発泡
体は、鋳型製造条件下で変形しない寸法的に正確な木型
をもたらす。

【００１９】この例では、木型は製造されるべき３個の
工具用の３組の上型および下型部材を作るのに使用され
る。一般にこれらの大型工具部品の鋳造においては、下
型部品は鋳造工具の加工面と本体とを共に溶融合金を鋳
込み空洞に運ぶのに必要な湯口（gate）と湯道（runne
r）をも含む。冷却中の熱的勾配と応力を最小にするた
めに金属を均一に下型空洞に導入するバランスがよいか
あるいは対称的な湯口／湯道系が望ましくかつ寸法的に
正確な鋳物のために必要である。上型は一般に鋳物のた
めの押し湯（riser）を含むのみである。

【００２０】

【作用】以下に図面を参照して説明する。図１は雄パン
チを作るために形成された鋳型の下型部分を示す。簡略
化して示せば、図１は一部破壊除去し断面とした鋳造空
洞のみを示す。図１は、鋳造技術者が鋳型中にどのよう
にして設けるかよく知っている湯口と湯道の系統は示し
ていない。同様に図面を簡略化して、ここに図示された
加工部分は総括的にいかなる工具をも表わすことを意図
している。しかしながら、これらの工具部分は、この種
の工具類において普通である丸味のある加工面あるいは
局面の加工面をもつものとして図示されていない。

【００２１】雄パンチ下型１０は、鋳造工具の加工面を
形成する空孔限定面を構成するレジンボンド微細粉砕
（例えば、ＡＦＳ粒度No.１０１）ジルコン（ケイ酸ジ
ルコニウム）サンドライニング層１２で作られている。
このライニング１２はレジンボンド硅砂（例えば、ＡＦ
Ｓ粒度No.４８）部分１４で裏打ちされている。このレ
ジンボンドジルコンサンド表層／硅砂裏打ち層をもつ鋳
型１０は、溶融金属が鋳型内に流入するにつれて生ずる
溶融金属の圧力に耐え、かつ雄パンチの所定形状を保持
する必要がある。もちろん、鋳造パンチは表面１６によ
って限定される空洞１８内に形成される。空洞１８の底
表面１６’は、雄パンチが雌パンチおよびバインダーリ
ングと協働して引き抜く板状金属と最初に係合するパン
チ（図４に５０で示される）の部分を限定する。このパ
ンチの頂部は図示されない鋳型上型部分によって限定さ
れることになる。

【００２２】ジルコンサンドは、鋳造表面内で複製され
た滑らかで正確な鋳型表面をもたらす微細な丸味をおび
た粒子（例えば、ＡＦＳ粒度No.１０１）の形状で利用
し得るので、鋳型のレジンボンド表面内でジルコンサン
ドを使うのが好ましい。さらに、ジルコンサンドは、室
温で０.００５４℃^-1の比較的低い線熱膨張係数をも
ち、かつ０℃で３２×１０^-4 cal／cm／℃／sec の比較
的高い熱伝導度をもつ。これらの性質は、鋳造金属の適
切な凝固と鋳造表面の精度に寄与する。例えば、クロマ
イトサンド［(Ｆｅ,Ｍｇ)Ｏ・(Ｃｒ,Ａｌ,Ｆｅ)₂Ｏ₃］
のような類似の性質と特性をもつ他の砂がジルコンと置
換し得る。

【００２３】硅砂は、ジルコン表面層を裏打ちし下記の
中子への適用に好適である。シリカは高価ではなく豊富
である。そのいく分高い線膨張係数０.０３２℃^-1と低
い熱伝導度２０×１０^-4 cal／cm／℃／sec はこれらの
用途に適している。

【００２４】鋳物砂……木型表面に近接するジルコンと
木型から隔離されたシリカ……はアシュランドリノキュ
ア（油変性アルキッド樹脂）空気硬化性樹脂で結合され
た。ジルコンサンド１００部は樹脂１.０部と混合さ
れ、かつ硅砂１００部は樹脂１.５部と混合された。砂
は適当な型枠内の木型のまわりに充填されかつ樹脂は重
合するようにした。木型はついで除去され、鋳型は注き
湯の準備が完了した。

【００２５】この説明において、雄パンチは加工面の高
い寸法精度をもって容易に成形することができる。その
形状のためにすべての収縮は内方面に向い、かつパンチ
の寸法の歪または変化をもたらすいかなる中子部品また
は鋳型の他の部分のまわりにも歪が生じない。

【００２６】予測し得る収縮性亜鉛合金とジルコンサン
ド表層をもつ硬い鋳型表面の組合せは、加工面上で１mm
以下の最終寸法まで精密である雄型を鋳造することを
可能とする。雄型上のこのような高程度の寸法精度は、
このあとの方法の説明に見られるように、マスター工具
として使用することを可能にし、雌型およびバインダー
リングがこれによって形成される

【００２７】図２は、バインダーリング（図４の５２に
見られる）を形成するための下型２０を示す（一部断面
として切欠いた透視図法による）。この鋳型の製作は本
発明の実施技術における重要な特徴の一つである。下型
２０は以下のようにして作られる。バインダーリングの
木型(図示せず)は型枠の壁内の定盤(molding plate)上
に置かれた。低密度のポリスチレンフォームのプラグが
リング木型の中央に置かれた。ついで、鋳物砂（すでに
記載したようにアシュランドリノキュアで被覆されてい
る）は、まずレジンボンドジルコンサンドの表層２２を
形成し、ついでレジンボンド硅砂の本体部分２４を形成
するようにリング木型の外側と頂部のまわりに充填され
る。砂が適切に充填された後樹脂は空気に曝されると硬
化した。この段階でバインダーリング下型２０は本体部
分２４と空洞内張り部分２２とからなる。樹脂が硬化し
た後、一部完成した鋳型は転動されてポリスチレンのプ
ラグは除去される。ついで、木型内の領域（図２には図
示されていない）は、鋳型２０の中央中子部分２６を作
るために別途に調製された硅砂によって満たされる。ポ
リスチレンプラグは最終的に中子２６となる空間を一時
的に占める。

【００２８】かくて、硅砂は、バインダーリング５２の
内壁５３を形成するように充填される弾力性ある生砂を
生ずるように適当な油粘結剤と結合された。硅砂は、た
とえばハウストンテキサス（Houston Texas）のバロイ
ドドリリングフルイズ（Baroid Drilling Fluids）に
よって低強度鋳物用組成物を作るようにペトロボンド
（Petro Bond）粘結剤と混合される。１４０ＡＦＳ粒度
番号の水洗した硅砂１８０部、ペトロボンド９部、ペテ
ロボンド油３.５部およびＰ−１触媒９部を混合し使用
した。この中心中子部分２６用の低強度油結合砂領域は
亜鉛合金が邪魔されずに収縮し、これにより歪のないバ
インダーリングの鋳物を製造することができる。バイン
ダーリングの下型の中心中子部分２６が高強度のレジン
ボンドの鋳物砂で作られると、バインダーリングは内方
向に自由にかつ予想どおりには収縮できないので、凝固
時と収縮時に歪を受ける。この中子部分２６が大きい場
合、一般に約０.５ｍ×０.５ｍより大きい場合には、中
子部分２６の中央領域（図２の２７）中に緩い、結合さ
れていない硅砂を、中子部分２６の周縁２８のまわりの
油結合砂と共に使用するのが好ましい。中子の周縁２８
と表面２２はそれらの間にバインダーリング５２用の下
型鋳造空洞２９を形成する。（図４）

【００２９】図３は、雌パンチ（図４の５４）用の下型
３０の透視図を示す。再度記載すれば、一部断面として
切欠いた鋳型の透視図である。鋳型の空洞部分３２は、
鋳型１０内に鋳造されるべき雄パンチ５０を受けとるの
に適した雌パンチ５４の鋳物に形成される。鋳型３０は
完全にレジンボンド砂で作られる。外側部分３４は完全
にレジンボンド硅砂で作られる。中子部分３６は、雌パ
ンチの作動面６０を限定し、したがって、中子３６の表
面部分３８はレジンボンドジルコンサンドである。鋳型
３０の底部４０は、もちろん、雌パンチの上部作動面を
限定し、かつ内部に雌型中のドロービード部分５６を形
成するように意図されたリング部品４２を含む。

【００３０】上述のように、本発明の実施技術によれば
雌パンチ５４用の下型は完全にレジンボンド砂で作られ
るべきことが常に意図されている。しかしながら、空洞
３２の下降が約１００ｍｍを超えると、中子３６の内部
をバインダーリング鋳型２０内の中子部分２６のように
より軟らかい油ボンド砂で作られるのが好ましい。この
ことは、雌パンチ鋳物が凝固しかつ周囲温度に冷却され
るときに雌パンチ鋳物のより均一で予測性のある収縮を
もたらす。

【００３１】雄パンチ、雌パンチおよびドローリング
（draw ring）用の上型および下型部分が完成したとき
に、これらの個々の工具部材の鋳造の時機を考えること
が必要である。本発明の実施技術によれば、各工具部材
の適切な型の振るい落とし温度にいたるまでに１日また
は２日以上を要するかもしれないこれら鋳物の注湯を注
意深く計画するのが望ましい。この方策は以下のとおり
である。

【００３２】雄パンチは通常鋳放しのままで最高の寸法
精度を示す。したがって、雄パンチは、温かい鋳物の中
で最も硬くかつ他の鋳物部材の作動面を形成するための
マスターモデルとして働くことができるように、注湯さ
れかつ砂を振り落とされる。これと対称的に、バインダ
ーリングは一般に最も大きい寸法変化を示し、そのため
未だ温かいうちに、下記の方法の入れ子段階（nesting
stage ）中に雄パンチと雌パンチを形成するのを許容す
るようにその鋳型から最後に振い落とされる。かくて、
各々の鋳物は、これらが未だ周囲温度より充分高い間に
それらの鋳型から除去あるいは振るい落とされることが
考えられる。

【００３３】図４は、３個の部材を分解した形で示す。
雄パンチ５０は上部パンチ内にあり、バインダーリング
５２は中間にあり、雌パンチ５４は一番下にある。図示
されていないが、これらの大きな鋳物がクレーンまたは
他の適当なリフト手段で取扱われ得るように、これら鋳
物に付設物を設けることが明らかに必要である。雌パン
チ５４はドロービードリング５６とシェルフ５８を含む
ことが観察され、これらの上に、工具類が閉塞位置にあ
るとき、バインダーリング５２は載置し得る。

【００３４】

【実施例】３部分からなる自動車ピラー支持体引抜きダ
イスの実際の鋳造および砂落し作業の詳細な実施例がこ
の方法の特徴をよりよく示す。各工具部材は上記の亜鉛
合金から鋳造された。雄パンチは６２０ｋｇ，雌パンチ
は２０７０ｋｇそしてバインダーリングは１５８０ｋｇ
であった。注湯のスケジュールと砂落し時間は下記のと
おりであった。

【００３５】１日目：午前１０時３０分−すべての雄パ
ンチを５３５℃で注湯。午前１０時３５分−雌パンチを
２回の注湯で鋳造。最初の５３８℃での注湯は、合わせ
面直下まで鋳型を満たし２度目の５６６℃での注湯は押
湯を満たす。鋳型内の金属は２度目の注湯のスタートに
おいて３９９℃であった。

【００３６】２日目：午後１２時３０分−バインダーリ
ングをそれぞれ５２７℃と５８３℃の金属の注湯で鋳
造。鋳型内の金属は２度目の注湯のスタートにおいて３
９９℃であった。

【００３７】３日目：１７５℃から２０５℃において雄
パンチと雌パンチの砂落しを行った。バインダーリング
の鋳物を所定の入れ子温度２２０℃に冷却するためにバ
インダーリングの砂落しを２６０℃で下型を除去するこ
とによって開始する。２個のパンチと１個のバインダー
リングを入れ子にし、鋳物組立体の上に約３０００ｋｇ
（３トン）を乗せる。入れ子の３個の部品の温度は、雄
パンチ１２０℃、雌パンチ１７５℃、バインダーリング
２２０℃であった。

【００３８】このように鋳物は未だ温かいうちに互いに
入れ子にされる。バインダーリングはシュルフ５８の上
に置かれ、雄パンチ５０はバインダーリング５２を通っ
て雌型内へ挿入される。工具類が入れ子になった位置は
図５に示される。それらが、入れ子になった位置におい
て、互いに作用し合うそれぞれの部材の重量の他に、付
加的な圧縮応力が３０００ｋｇの付加重量の形で（圧縮
応力７０〜１００ＫＰａを与える）加えられる。付加重
量は図５において矢印で示される。鋳物はついで入れ子
の配置のまま周囲温度に冷却される。この組立体に負荷
される圧縮応力はバインダーリング５２と雌パンチ５４
をして最も精密な鋳物、雄型５０を形成させる。

【００３９】この組立体が室温に冷却された後、外部重
錘は除去された。鋳物は仕上げられた工具となるように
処理された。３個の別個の工具部材の作動面はそれらが
所定の寸法と輪郭に正確に形成されていることを確かめ
るために検査および測定された。上述のように鋳造さ
れ、入れ子にされた実際のダイスセットにおいて、鋳物
の間に置かれた種々の寸法の粘土の小球を使って行う測
定の結果、鋳物部材間に０.１〜０.１５ｍｍの嵌合代が
あることが明かとなった。これは、鋳放しの状態での３
個の非常に大きな工具部材に対して著しく密着した嵌合
である。

【００４０】鋳放しでの１ｍｍまたはそれ以上の寸法精
度は、しばしば鋳造工具部材がそのまま使えることある
いは加工面の中程度の手仕上げで使えることを意味す
る。そのような微小な表面の較正には費用のかかる機械
加工の装置と作業は不要でありかつ望ましくない。

【００４１】このように、鋳物の内部収縮が生じること
となる場合に、柔軟な曲げ易い中子構造を使用すること
および鋳物の外部表面上への硬い鋳型面を使用すること
を含む鋳型製造方法は、工具部材の鋳放し精度の重大な
改善をもたらすことが分かった。さらに、工具部材が可
塑性で柔軟性をもつに充分温かい間に工具部材を入れ子
にすることは、さらに別個の部材を形成しかつ順応さ
せ、そして冷却中にそれらの表面の精度を顕著に増大さ
せる。この入れ子工程は、鋳放し部材が冷却中にこれら
について実施されなければならない。各部材を室温に冷
却しかつついでそのような入れ子作業のために再加熱す
るのを許容することは効率的でない。なぜなら冷却と再
加熱は鋳造工具部材に歪をもたらすからである。

【００４２】この方法は特殊な亜鉛基ダイス合金を使っ
て開発されかつ完成されたが、他の亜鉛基合金と同様
に、鉄基、銅基およびアルミ基合金を含む他の工具材料
の鋳物にも適用できる。固有の注湯、鋳造砂落しおよび
入れ子嵌合温度は各合金について異なるが、木型および
鋳型の調製と湯口および湯道系の設計は上述したところ
と類似のものである。

【００４３】本出願が優先権を主張している米国特許出
願第８３７，１２３号の開示およびこの出願に添付され
た要約書中の開示は本明細書中での引用によって合体さ
れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による雄パンチ鋳造用鋳型の下型部分の
一部断面とした透視図である。

【図２】バインダーリング鋳造用鋳型の下型部分の一部
除去し断面とした透視図である。

【図３】雌パンチ鋳造用鋳型の下型部分の一部除去し断
面とした透視図である。

【図４】プレス解放位置における、総括的に表した雄パ
ンチ、バインダーリングおよび雌型の分解組立透視図で
ある。

【図５】入れ子状態またはプレスが閉塞された成形位置
における、３つのダイス部分の透視図である。

【符号の説明】

３０雌パンチ用下型３２鋳型の空洞部３４外側部分３６中子３８中子の表面部分４０鋳型の底部４２リング部品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２２Ｄ 29/04 Ｂ 7011−4Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】追従する材料を成形するための作用表面
をもつ２個のパンチからなる組合せ工具部材の鋳造方法
であって、鋳造される金属の収縮に対して精密な許容度
をもつそれぞれの成形表面を表す木型によって空洞限定
面（１６，３８）が形成され、かつそのような空洞限定
面が微細な粒状砂で形成されているようなレジンボンド
砂型（１０，３０）内で各パンチを別個に鋳造し、各鋳
造パンチをそれらが完全に凝固した後に、少なくとも１
個の鋳物においては材料形成表面が塑性加工可能である
ような周囲温度以上の温度で鋳型から取り出し、そして
それら鋳物を一緒に配置しかつ予め決められた輪郭に適
合させるように塑性成形するために所定の作用表面を一
緒にプレスすることからなる組合せ工具の製造方法。
【請求項２】一つのパンチ（５０）の材料形成表面が
第２のパンチ（５４）よりも精密な鋳放し状態にあり、
そして該パンチ（５０）は、鋳型（１０）から取り出さ
れ、かつより硬い成形表面をもたらす低温度になるよう
にされ、そしてプレス工程中に第２パンチの成形表面を
適合させるマスター工具として使用されることを特徴と
する請求項１記載の方法。
【請求項３】追従する材料を成形するための係合表面
をもつ雄パンチ（５０）、雌パンチ（５４）およびバイ
ンダーリング（５２）からなる組合せ工具材料の鋳造方
法であって、鋳造される金属の収縮に対して精密な許容
度をもつそれぞれの成形表面を表す木型によって空洞限
定面（１６，３８）が形成され、かつそのような空洞限
定面が微細な粒状砂で形成されているようなレジンボン
ド砂型（１０，３０）内に各パンチを別個に鋳造し、バ
インダーリング（５２）の外周部を限定するレジンボン
ド砂型内でかつバインダーリングの内周部（５３）を限
定する追従性の生砂内部中子（２６）を用いてバインダ
ーリングを鋳造し、各鋳造パンチと鋳造バインダーリン
グを、それらが完全に凝固した後に塑性加工可能である
ような周囲温度以上の温度でそれぞれの鋳型から取り出
し、そしてそれら鋳物を一緒に配置しかつ機械仕上げの
必要性を低減させるべくそれら鋳物を適合させるように
塑性成形するために所定の作用表面を一緒にプレスする
ことからなる組合せ工具材料の製造方法。
【請求項４】雄パンチ（５０）の材料形成表面が雌パ
ンチ（５４）またはバインダーリング（５２）よりも精
密な鋳放し状態にあり、そして雄パンチ（５０）は、鋳
型（１０）から取り出されかつより硬い成形表面を示す
低温度になるようにされ、そしてプレス工程中に雌パン
チとバインダーリングの成形表面を適合させるマスター
工具として使用されることを特徴とする請求項３記載の
方法。
【請求項５】配置工程が、鋳物を周囲温度以上の比較
的低目の温度で雄パンチ（５０）と共に配置し、それぞ
れ引続いて比較的高い温度で雌パンチ（５４）とバイン
ダーリング（５２）と共に配置することからなり、そし
てプレス工程が鋳物を、個々の重量より大きい応力によ
ってプレスすることからなり、より冷たい、硬い雄パン
チは、マスター工具として働き、それに対して他の鋳物
の作用表面が冷却するにつれて、適合されることを特徴
とする請求項３記載の方法。
【請求項６】空洞限定面（１６，３８）の微細な粒状
砂がより高い熱伝導度と硅砂より低い熱膨張率をもち、
かつ鋳型（２０）のバインダーリング（５２）のための
内部中子（２６）が油で結合された追従性の生砂含有中
子である請求項３から５のいずれか１項記載の方法。