JPH081300A - 金型材料及びその製造方法 - Google Patents

金型材料及びその製造方法

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JPH081300A
JPH081300A JP13175594A JP13175594A JPH081300A JP H081300 A JPH081300 A JP H081300A JP 13175594 A JP13175594 A JP 13175594A JP 13175594 A JP13175594 A JP 13175594A JP H081300 A JPH081300 A JP H081300A
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JP
Japan
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metal wire
metal
mold material
wire rods
mold
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JP13175594A
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English (en)
Inventor
Atsushi Kubo
淳 久保
Toyoki Ichihashi
豊紀 市橋
Kazuaki Miyazaki
和明 宮崎
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Publication date
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  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 均一通気性に優れた金型材料を提供する。 【構成】 金属管11内に多数本の金属線材12を充填
し、金属線材12同志の間及び金属管11と金属線材1
2との間に空隙が残留するように塑性変形又は接合させ
て金属管11と金属線材12とを一体化した金型材料1
0。空隙により連続気孔13が形成されている。 【効果】 塑性変形により、金属管と金属線材との界面
及び金属線材同志の界面に生じる加工歪みと摩擦で、金
属管と金属線材及び金属線材同志を容易に固定一体化さ
せることができる。接合によっても容易に固定一体化で
きる。適用する箇所に最適な形状、大きさ、通気性を有
する金型材料が提供される。空気やガスの残留による製
品欠陥を防止して、高品質の製品を、寸法に制限を受け
ることなく、容易かつ効率的に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金型材料及びその製造方
法に係り、特に、均一通気性に優れた金型材料及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、金型材料としては、耐熱性、耐熱
衝撃性、冷却特性等の要求特性を備える金属材料が使用
されており、具体的には各種鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、工
具鋼類が多く用いられている。
【0003】ところで、金属の鋳造や樹脂の成形、シェ
ルモールド砂による鋳造用中子の成形に当り、金型内に
金属溶湯や溶融樹脂、シェルモールド砂が充填された
際、金型内に残留した空気や発生したガスは逃げ場を失
い、溶湯と反応したり、成形品中の気泡或いは空隙とな
って製品欠陥となるなどの不具合を生じる。
【0004】砂型であれば、砂粒間の間隙から通気が図
れ、このような問題は解消されるが、金型を用いる場合
には、金型に通気性を確保することが重要な課題とな
る。
【0005】従来、金型に通気性を付与するために、各
種の方法が採用されており、その一例として、金型の局
部にベントホール、具体的には、第12図(a)(平面
図)、(b)(縦断面図)に示すような細孔型のベント
ホールユニット1又は第13図(a)(平面図)、
(b)(縦断面図)に示すようなスリット型のベントホ
ールユニット2、或いは第14図(a)(平面図)、
(b)(縦断面図)に示すような孔詰め型ベントホール
3を取付ける方法がある。第15図に示す、このような
ベントホールユニットを設けた金型4であれば、充填物
はその表面で停留するが、空気は細孔1A又はスリット
2A又は孔3Aを通り抜けて金型外部へ導かれることに
より、通気が図れる。なお、第12図において、細孔型
ベントホール1の細孔1Aの直径d、及び、第13図に
おいて、スリット型ベントホール2のスリット2Aの幅
t、及び第14図において、孔詰め型ベントホール3の
孔3Aの幅wは、溶湯などの充填物の侵入を防止するた
めに注入された時の溶湯の表面張力や充填物の粒度を考
慮して設定する必要がある。
【0006】その他、第16図に示す如く、金型5A,
5Bの型合せ面にガス通路6を設ける方法もある。
【0007】しかしながら、このようなベントホールや
ガス通路は、金型の局部や型合せ面にしか採用できない
ため、ベントホールユニットを設置した箇所又はガス通
路を形成した箇所とその極く周辺にしか通気性が確保さ
れず、これらから離れた部分では、十分な通気性が得ら
れないことから、製品欠陥を完全に解消することができ
ないという欠点がある。
【0008】そこで、このような問題を解決するため
に、金型全体に通気性を付与した構造とすること、即
ち、金型材料自体を通気性とすることが提案された。
【0009】この通気性金型材料としては、基本的に
は、第17図に示すような金属粉末を焼結してなる通気
性の焼結金属7が採用される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】このような粉末焼結金
属は多く市販されており、優れた材料も各種提供されて
いるが、粉末焼結金属は、 大型品を成形する場合、局部的な圧力不均一を生
じ、均一な材料に焼結することが困難であり、焼結材料
の金型寸法に制約がある。 気孔の方向性がなく、様々な方向に気孔が存在する
ため、円滑な通気が図れず、材料の表面層と中心部との
通気の均一性にも劣る。 気孔中に異物が侵入した場合の除去は困難なため、
使用経過と共に通気性が低下する。 といった欠点がある。
【0011】本発明は上記従来の問題点を解決し、均一
通気性に優れた金型材料及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の金型材料は、
金属管内に多数本の金属線材を充填し、該金属線材同志
の間及び該金属管と金属線材との間に空隙が残留するよ
うに塑性変形させて該金属管と金属線材とを一体化した
金型材料であって、該金型材料は、前記空隙により連続
気孔が形成されていることを特徴とする。
【0013】請求項2の金型材料は、請求項1の金型材
料において、前記塑性変形はスウェージング加工による
ものであることを特徴とする。
【0014】請求項3の金型材料の製造方法は、請求項
1に記載の金型材料を製造する方法であって、金属管内
に多数本の金属線材を充填した後、該金属線材同志の間
及び該金属管と金属線材との間に空隙が残留するように
塑性変形させて該金属管と金属線材とを一体化させるこ
とを特徴とする。
【0015】請求項4の金型材料の製造方法は、請求項
3の方法において、前記塑性変形はスウェージング加工
によるものであることを特徴とする。
【0016】請求項5の金型材料は、金属管内に多数本
の金属線材を充填すると共に、該金属線材同志の間及び
該金属管と金属線材との間に空隙が残留するように接合
させて該金属管と金属線材とを一体化した金型材料であ
って、該金型材料は、前記空隙により連続気孔が形成さ
れていることを特徴とする。
【0017】請求項6の金型材料は、請求項5の金型材
料において、前記接合は合成接着剤による接着、焼きば
め、冷しばめなどの熱応力による接合、ろう付け接合又
は高温拡散接合であることを特徴とする。
【0018】請求項7の金型材料の製造方法は、請求項
5に記載の金型材料を製造する方法であって、金属管内
に多数本の金属線材を充填した後、或いは、充填する際
に、該金属線材同志の間及び該金属管と金属線材との間
に空隙が残留するように接合して該金属管と金属線材と
を一体化させることを特徴とする。
【0019】請求項8の金型材料の製造方法は、請求項
6の方法において、前記接合は合成接着剤による接着、
焼きばめ、冷しばめなどの熱応力による接合、ろう付け
接合又は高温拡散接合であることを特徴とする。
【0020】本発明において、用いる金属管としては、
断面中空円形、断面中空楕円形、断面中空角形、その他
の断面中空異形形状とすることができ、その大きさは、
製造する金型材料の大きさ等によっても異なるが、通常
の場合、外径(又は外側の一辺の長さ)5〜1000m
m、内径(又は内側の一辺の長さ)3〜900mm、肉
厚1〜10mm程度とされる。
【0021】また、金属管は、その内周面の長手方向に
溝が形成されたものであっても良い。
【0022】一方、金属線材としては、断面円形、断面
楕円形、断面角形、その他の断面異形形状とすることが
でき、その大きさは、形成する連続気孔の大きさや気孔
率等によっても異なるが、通常の場合直径(外径又は一
辺の長さ)0.1〜5mm程度とされる。
【0023】なお、金属線材としては、直径の異なる2
種以上のものを用いても良い。
【0024】また、金属線材は、必ずしも中実線材に限
らず、管状材であっても良い。この場合、金属線材とし
ては、断面中空円形、断面中空楕円形の他、断面中空角
形、その他断面中空異形形状とすることもでき、その外
径又は一辺の長さは0.1〜10mm、肉厚は0.01
〜8mm程度とすることができる。
【0025】更に、金属線材としては、その外周面の長
手方向に溝が形成されたものであっても良い。
【0026】本発明の金型材料は、金属管及び金属線材
の大きさや形状を適宜選定すると共に、塑性加工率を適
宜選定することにより、内接円直径0.05〜0.5m
m程度の連続気孔が形成されたものとするのが好まし
い。
【0027】なお、用いる金属管と金属線材の長さには
特に制限はないが、両者はほぼ等しい長さであることが
好ましい。
【0028】また、金属線材は、通常の場合、金属管内
に3〜100000本程度充填するのが好ましい。
【0029】本発明の金型材料において、金属管及び金
属線材を構成する金属とは、合金を含む広義の金属であ
って、具体的には機械構造用合金鋼(JIS規格SN
C、SNCM、SCr、SCM系)、工具鋼(JIS規
格SK、SKH、SKS、SKD、SKT系)、ステン
レス鋼(JIS規格SUS系)、炭素鋼、銅又は銅合
金、アルミニウム又はアルミニウム合金、ニッケル又は
ニッケル合金、チタン又はチタン合金を用いるのが好ま
しい。このような金属管の構成金属と金属線材の構成金
属とは同一であっても異なっていても良いが、好ましく
は同一材料とするのが適当である。
【0030】
【作用】金属管内に金属線材を挿入充填したものを適当
な方法で塑性変形させることにより、金属管と金属線材
との界面及び金属線材同志の界面に生じる加工歪みと摩
擦で、金属管と金属線材及び金属線材同志を容易に固定
一体化させることができる。また、接合によっても、金
属管と金属線材及び金属線材同志を容易に固定一体化さ
せることができる。
【0031】本発明の金型材料は、多数本の金属線材を
金属管内に充填して一体化した金属よりなるため、その
幅、高さ、長さの各寸法に制約が殆どなく、容易に製造
することができる。
【0032】しかも、この金型材料には該金属線材同志
の間の空隙及び金属線材と金属管との間の空隙が残留
し、これによって、金型材料は、金属管の長手方向又は
ほぼ長手方向に延在する多数の連続気孔を有した多孔質
金属となっているため、この方向性を有すると共に、等
間隔で存在する気孔により、均一かつ良好な通気性を確
保することができる。同時に気孔の内面は平滑で、直線
に形成されるため、異物が侵入した場合も容易に除去す
ることができ、長期の使用においても、通気性を低下さ
せることなく使用することが可能である。
【0033】しかして、用いる金属管の長さや外径、内
径、金属線材の長さや直径、塑性加工条件又は接合条件
を選定することにより、形成される連続気孔の大きさや
分布状態、気孔率等を自由に調整することができ、ま
た、適用する箇所に最適な断面形状、例えば、円形、長
円形、多角形等に製造することができる。
【0034】特に、本発明の金型材料は、長尺の金型材
料とすることにより、金型外壁から離れた金属内部への
通気を図る金型材料として好適に使用することができ
る。
【0035】
【実施例】以下図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
【0036】第1図は本発明の金型材料の一実施例を示
す斜視図、第2図はこの金型材料の製造方法の一実施例
を説明する斜視図、第3図はこの金型材料の使用方法を
説明する断面図である。
【0037】本実施例の金型材料10は、金属管11内
に、7本の金属線材12を充填したものを塑性変形させ
て得られるものであり、金属管11と金属線材12との
間及び金属線材12同志の間に残留する空隙(以下、単
に「空隙」と称する場合がある。)により、金型材料1
0の長手方向に延在する連続気孔13が形成されてい
る。
【0038】このような金型材料10を製造するには、
まず、第2図(a)に示す如く、金属管11とこの金属
管11とほぼ等しい長さの金属線材12とを準備して、
第2図(b)に示す如く金属管11内に金属線材12を
挿入して充填した後、金属管11の外周より外力を加え
て前記空隙が残留するように、塑性変形、例えば、後述
のスウェージング加工により塑性変形させる。塑性変形
により、金属管11と金属線材12との界面及び金属線
材12同志の界面に生じた加工歪と摩擦力で、金属管1
1及び金属線材12は固定一体化される。
【0039】この一体化された複合部材14(第2図
(c))を、必要に応じて破線の位置で切断することに
より、金型材料を得る。
【0040】このような金型材料10は、例えば、第3
図に示す如く、金型15(上金型15A及び下金型15
B)の適当な箇所に配置して使用することができ、金属
管11と金属線材12との間及び金属線材12同志の間
に形成された連続気孔13により、良好なガス通路を形
成することができる。
【0041】次に、本発明における塑性変形の実施例に
ついて第4図〜第9図を参照して説明する。なお、第4
図において、(a)は横断面図、(b)は縦断面図であ
り、第5図〜第9図において、(a)は側面図、(b)
は横断面図、(c)は縦断面図((b)のC−C線に沿
う断面図)である。
【0042】本発明において、塑性変形は、第4図に示
す如く、金属管11内に金属線材12を挿入充填したも
のを、空隙が残留するように、かつ、金属管11と金属
線材12及び金属線材12同志が前記加工歪及び摩擦に
より固定一体化されるように塑性変形できるものであれ
ば良く、特に制限はないが、例えば、第5図〜第9図に
示す方法を採用することができる。
【0043】即ち、第5図(a)に示す如く、スウェー
ジング加工により、金属線材12を挿入した金属管11
の外周面に全面的に圧力を加え、第5図(b),(c)
に示す如く、その直径を全体的に縮径させ(第5図
(b)において、破線は塑性変形加工前の直径を示
す。)、金属管11及び金属線材12を固定一体化した
複合部材14を得る。
【0044】第6図(a)に示す如く、ローラ16を用
いた圧延加工により、金属線材12を挿入した金属管1
1の外周面に上下方向から圧力を加え、第6図(b),
(c)に示す如く、断面楕円形状に変形させ(第6図
(b)において、破線は塑性変形加工前の直径を示
す。)、金属管11及び金属線材12を固定一体化した
複合部材14Aを得る。
【0045】第7図(a)に示す如く、治具17を用い
たプレス加工により、金属線材12を挿入した金属管1
1の外周面に上下方向から圧力を加え、第7図(b),
(c)に示す如く、断面楕円形状に変形させ(第7図
(b)において、破線は塑性変形加工前の直径を示
す。)、金属管11及び金属線材12を固定一体化した
複合部材14Bを得る。
【0046】第8図(a)に示す如く、治具18を用い
た絞り加工により、金属線材12を挿入した金属管11
の外周面に部分的に圧力を加え、第8図(b),(c)
に示す如く、その直径を部分的に縮径させ、金属管11
及び金属線材12を固定一体化した複合部材14Cを得
る。
【0047】即ち、第9図(a)に示す如く、金属線材
12を挿入した金属管11の一端を治具19で固定し、
他端に回転方向の力を加える捩り加工により、第9図
(b),(c)に示す如く、金属管11及び金属線材1
2を捩り、金属管11及び金属線材12を固定一体化し
た複合部材14Dを得る。
【0048】なお、本発明において、塑性変形の程度
は、前記空隙が残留すると共に、金属管と金属線材及び
金属線材同志が安定に固定一体化される程度であれば良
く特に制限はないが、例えば、上記スウェージング加工
や圧延加工、プレス加工、絞り加工等により、横断面に
おける断面積を縮小させる塑性変形を行なう場合には、
その断面積の縮小率(塑性変形前後の断面積の差÷塑性
変形前の断面積)が10〜70%程度となるようにする
のが好ましい。
【0049】本発明の金型材料は、塑性変形の他、接合
により金属管と金属線材とを一体化したものであっても
良い。
【0050】この場合、具体的な接合方法としては、次
の〜を採用することができる。
【0051】 シアン系、ポリエステル系等の合成接
着剤を用いて金属線材同志及び金属管と金属線材とを接
合する。
【0052】 焼きばめ、冷しばめなどの熱応力によ
り、金属線材同志及び金属管と金属線材とを接合する。
【0053】 銀ろう等のろう材を用いて、ろう付け
により金属線材同志及び金属管と金属線材とを接合す
る。
【0054】 真空中あるいは不活性雰囲気等の条件
で高温拡散接合により、金属線材同志及び金属管と金属
線材とを接合する。
【0055】以下に具体的な製造例を挙げて、本発明を
より詳細に説明する。
【0056】製造例1 第10図に示す如く、SKD61製金属管21内に直径
1mmのSKD61製金属線材(以下「細径金属線材」
と称す。)22Aと直径2mmのSKD61製金属線材
(以下「太径金属線材」と称す。)22Bとを挿入し、
これを下記条件にてスウェージング加工により塑性変形
させることにより、金型材料を製造した。
【0057】用いた金属管21の寸法及びスウェージン
グ加工により得られた金型材料の各部の寸法及び加工率
は表1に示す通りであり、いずれの場合も、長手方向に
延在する連続気孔を有する良好な金型材料を得ることが
できた。
【0058】スウェージング加工条件 I. スウェージング機 型式:ロータリ式スウェージング機 圧力:30,000Kg 回転数:370RPM ダイス:4方向 II. 施工条件 ダイス径:φ20mm 圧力:全圧力=30,000Kg,ダイス1個当たり=
7,500Kg 回転数:370RPM III. その他 常温にて潤滑油を使用し、加工度を上げることにより、
No.1〜5の加工を行った。
【0059】
【表1】
【0060】製造例2 第18図に示す如く、断面六角形の孔を有するSKD6
1製金属管31内に、直径2mmのSKD61製金属線
材32を挿入し、製造例1と同様の条件でスウェージン
グ加工することにより塑性変形させて、金型材料を製造
した。
【0061】金属管31の寸法及びスウェージング加工
により得られた金型材料の各部の寸法及び加工率は表2
に示す通りであり、いずれの場合も、長手方向に延在す
る連続気孔を有する良好な金型材料を得ることができ
た。
【0062】
【表2】
【0063】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の金型材料及
びその製造方法によれば、用いる金属管、金属線材の形
状や寸法、塑性変形率や接合条件等を適宜選定すること
により、金型材料の形状、大きさ、連続気孔の大きさ、
気孔率、分布状態を任意に設計することができ、適用す
る箇所に最適な形状、大きさ、通気性を有する金型材料
を得ることができる。しかも、形成される連続気孔は方
向性を有すると共に、等間隔で存在するものとすること
ができ、均一かつ良好な通気を行える。また、気孔の内
面は平滑で直線的であり、侵入した異物の除去も容易
で、通気性を低下させることなく、長期の使用に耐え得
る。このため、本発明の金型材料によれば、金型内の溶
湯や溶融樹脂、シェルモールド砂の気孔内への浸入を防
止して、通気性を良好に制御することができる。
【0064】その上、本発明の金型材料は、金属管に金
属線材を充填して塑性変形してなるものであり、その特
性を生かして金型の全体に適用するものから、金型の一
部に適用する小型のものまで任意に製造可能である。
【0065】特に、本発明の金型材料は、長尺形状の金
型材料に適しており、金型外面から離れた金型内部にお
ける通気のための金型材料として有効である。
【0066】このような本発明の金型材料を用いて製造
された金型によれば、空気の残留による製品欠陥を防止
して、高品質の製品を寸法に制限を受けることなく、容
易かつ効率的に製造することが可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の金型材料の一実施例を示す斜視図であ
る。
【図2】第1図に示す金型材料の製造方法の一実施例を
説明する斜視図である。
【図3】第1図に示す金型材料の使用方法を説明する断
面図である。
【図4】第1図に示す金型材料の塑性変形前の状態を示
し、(a)は横断面図、(b)は同縦断面図である。
【図5】本発明における塑性変形方法の一実施例を示
し、(a)は側面図、(b)は塑性変形後の状態を示す
横断面図、(c)は同縦断面図である。
【図6】本発明における塑性変形方法の一実施例を示
し、(a)は側面図、(b)は塑性変形後の状態を示す
横断面図、(c)は同縦断面図である。
【図7】本発明における塑性変形方法の一実施例を示
し、(a)は側面図、(b)は塑性変形後の状態を示す
横断面図、(c)は同縦断面図である。
【図8】本発明における塑性変形方法の一実施例を示
し、(a)は側面図、(b)は塑性変形後の状態を示す
横断面図、(c)は同縦断面図である。
【図9】本発明における塑性変形方法の一実施例を示
し、(a)は側面図、(b)は塑性変形後の状態を示す
横断面図、(c)は同縦断面図である。
【図10】製造例1で製造した金型材料を示す平面図で
ある。
【図11】連続気孔の寸法及び金属線材接合部の寸法を
示す模式図である。
【図12】従来の細孔型ベントホールユニットを示し、
(a)は平面図、(b)は縦断面図である。
【図13】従来のスリット型ベントホールユニットを示
し、(a)は平面図、(b)は縦断面図である。
【図14】従来の孔詰め型ベントホールユニットを示
し、(a)は平面図、(b)は縦断面図である。
【図15】従来のベントホールユニットを採用した金型
の縦断面図である。
【図16】従来のガス通路を設けた金型を示す断面図で
ある。
【図17】従来の粉末焼結金属を示す焼結金属構造の模
式的な拡大斜視図である。
【図18】製造例2で製造した金属線材を示す平面図で
ある。
【図19】製造例2で製造した金属線材を示す平面図で
ある。
【図20】連続気孔の寸法を示す模式図である。
【符号の説明】
10 金型材料 11 金属管 12 金属線材 13 連続気孔 14 複合部材 15 金型 21,31 金属管 22A 細径金属線材 22B 太径金属線材 32 金属線材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29C 33/38 8823−4F 45/34 9350−4F

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属管内に多数本の金属線材を充填し、
    該金属線材同志の間及び該金属管と金属線材との間に空
    隙が残留するように塑性変形させて該金属管と金属線材
    とを一体化した金型材料であって、該金型材料は、前記
    空隙により連続気孔が形成されていることを特徴とする
    金型材料。
  2. 【請求項2】 請求項1の金型材料において、前記塑性
    変形はスウェージング加工によるものであることを特徴
    とする金型材料。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の金型材料を製造する方
    法であって、金属管内に多数本の金属線材を充填した
    後、該金属線材同志の間及び該金属管と金属線材との間
    に空隙が残留するように塑性変形させて該金属管と金属
    線材とを一体化させることを特徴とする金型材料の製造
    方法。
  4. 【請求項4】 請求項3の方法において、前記塑性変形
    はスウェージング加工によるものであることを特徴とす
    る金型材料の製造方法。
  5. 【請求項5】 金属管内に多数本の金属線材を充填する
    と共に、該金属線材同志の間及び該金属管と金属線材と
    の間に空隙が残留するように接合させて該金属管と金属
    線材とを一体化した金型材料であって、該金型材料は、
    前記空隙により連続気孔が形成されていることを特徴と
    する金型材料。
  6. 【請求項6】 請求項5の金型材料において、前記接合
    は合成接着剤による接着、焼きばめ、冷しばめなどの熱
    応力による接合、ろう付け接合又は高温拡散接合である
    ことを特徴とする金型材料。
  7. 【請求項7】 請求項5に記載の金型材料を製造する方
    法であって、金属管内に多数本の金属線材を充填した
    後、或いは、充填する際に、該金属線材同志の間及び該
    金属管と金属線材との間に空隙が残留するように接合し
    て該金属管と金属線材とを一体化させることを特徴とす
    る金型材料の製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項6の方法において、前記接合は合
    成接着剤による接着、焼きばめ、冷しばめなどの熱応力
    による接合、ろう付け接合又は高温拡散接合であること
    を特徴とする金型材料の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017024393A (ja) * 2015-07-22 2017-02-02 三光合成株式会社 ガス排出構造体及び射出成形金型

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