專利名稱：鑄造用模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在壓鑄等中使用的鑄造用模具。
背景技術(shù)：
以往，對(duì)于利用鋁等非鐵金屬來(lái)制造汽缸蓋或歧管等構(gòu)成汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)部件，使 用壓鑄等模具鑄造法。對(duì)于模具鑄造法，若鑄造時(shí)熔融金屬在模具內(nèi)的流動(dòng)(流動(dòng)性)變 得不好，則很容易在鑄造件上產(chǎn)生微小的氣泡、皺紋等缺陷，因此為提高流動(dòng)性而進(jìn)行了各 種研究。作為上述為了挺高流動(dòng)性的方法，需要在模具的表面(型腔面)形成凹凸部來(lái)對(duì) 熔融金屬的流動(dòng)進(jìn)行整流，使得熔融金屬遍布到上述型腔面的整個(gè)面地流動(dòng)。作為通過(guò)在上述型腔面形成凹凸部來(lái)提高熔融金屬的流動(dòng)性的方法，例如專利文 獻(xiàn)1中公開的壓鑄成型用的模具，在模具的型腔面以彼此相鄰地展開的方式連續(xù)地形成四 邊形狀的模凹部和模凸部，交替構(gòu)成流動(dòng)阻力大的部分和小的部分，使該四邊形狀的模凹 部和模凸部的一邊的方向相對(duì)于上述熔融金屬的注入方向傾斜，從而被注入的熔融金屬均 勻地填充到上述型腔內(nèi)的各部分。專利文獻(xiàn)1日本特開平7-246450號(hào)公報(bào)在這里，在上述那樣的技術(shù)中，通過(guò)利用硝酸類腐蝕液等腐蝕型腔面來(lái)形成凹凸 部的紋理加工或放電加工來(lái)形成凹凸部。但是，對(duì)上述的加工方法而言，在能對(duì)型腔面進(jìn)行 加工的范圍上受到制約，如果是具有復(fù)雜的型腔形狀的模具將無(wú)法獲得充分的流動(dòng)性。此 外，對(duì)于紋理加工而言，難以形成大小、深度、形狀等受到高度地控制的凹凸部，因此無(wú)法獲 得充分的流動(dòng)性。此外，所形成的凹凸部的形狀具有棱角，因此在將鑄造件從模具分型時(shí)容易發(fā)生 粘著，從模具進(jìn)行分型的易操作性(分型性)降低。在凹凸部在一個(gè)方向上具有方向性這 樣的情況下，涂布于型腔面用來(lái)提高分型性的分型劑難以均勻地停留在型腔面，因此分型 性降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)流動(dòng)性良好，同時(shí)分型性優(yōu)異而不易粘砂并且耐久 性優(yōu)異的鑄造用模具。本發(fā)明是用于實(shí)現(xiàn)上述目的的鑄造用模具，技術(shù)方案1中記載的發(fā)明使用了以下 技術(shù)手段在型腔面及澆道的至少一部分具備無(wú)方向性且分散形成有多個(gè)第一凹痕的凹痕 區(qū)域，上述第一凹痕的深度形成為半球面狀，并且以由兩個(gè)以上凹痕結(jié)合而成的上述第一 凹痕的數(shù)量相對(duì)于上述第一凹痕的總數(shù)的比例來(lái)定義的連通率為80%以上。在這里，所謂“凹痕區(qū)域”即以包圍第一凹痕的最外周而定義的區(qū)域。根據(jù)技術(shù)方案1中記載的發(fā)明，鑄造用模具在型腔面及澆道的至少一部分具備無(wú) 方向性且分散形成有多個(gè)第一凹痕的凹痕區(qū)域，通過(guò)以連通率為80%以上的方式來(lái)形成第 一凹痕，在凹痕區(qū)域，通過(guò)多個(gè)第一凹痕相結(jié)合而形成多個(gè)隨機(jī)地?zé)o方向性的短流路。經(jīng)由第一凹痕而流動(dòng)的熔融金屬中的、進(jìn)入了上述流路的熔融金屬的流動(dòng)方向隨機(jī)地變化，因 而能使熔融金屬在型腔內(nèi)均勻地展開遍布，能提高流動(dòng)性。由于流動(dòng)性提高，能夠降低因氣體卷入而產(chǎn)生的氣孔、冷疤、皺紋等鑄造缺陷。而且，第一凹痕形成為半球面狀的凹痕，因此能在鑄造時(shí)容易地留住涂布于型腔 面的分型劑。此外，與通過(guò)紋理加工等而形成的凹痕不同，形成為無(wú)角的半球面狀，從而不 會(huì)在對(duì)鑄造件進(jìn)行分型時(shí)發(fā)生粘著等，易于進(jìn)行鑄造件的分型，且不會(huì)損傷鑄造件。而且，使用了如下技術(shù)手段上述第一凹痕形成為開口部的直徑為60 500 μ m、 深度為4 30 μ m，上述第一凹痕相對(duì)于上述凹痕區(qū)域的面積率為50 90%。優(yōu)選第一凹痕形成為開口部的直徑相對(duì)于深度為10倍以上的淺半球面狀的凹 痕，因此如技術(shù)方案2中記載的發(fā)明，優(yōu)選第一凹痕形成為開口部的直徑為60 500 μ m、深 度為4 30 μ m，并且第一凹痕相對(duì)于上述凹痕區(qū)域的面積率為50 90%。而且，如技術(shù) 方案3所述，優(yōu)選上述面積率為71 86%。為了如技術(shù)方案1所述使連通率為80%以上， 優(yōu)選如本技術(shù)方案(技術(shù)方案2)所述使發(fā)明的面積率為50%以上，若該面積率超過(guò)90%， 則在形成第一凹痕時(shí)幾乎全部第一凹痕彼此重疊，因此無(wú)法使形狀為半球面狀。由此，由于 難以保持分型劑，因而分型性變差。此外，第一凹痕的端部為具有棱角的狀態(tài)，因而在進(jìn)行 鑄造件的分型時(shí)會(huì)發(fā)生出現(xiàn)粘著等的問(wèn)題，因而優(yōu)選面積率為90%以下。在技術(shù)方案4至技術(shù)方案6所述的發(fā)明中，還使用了如下技術(shù)手段在上述凹痕區(qū) 域混合形成有上述第一凹痕和尺寸比上述第一凹痕小的第二凹痕。在技術(shù)方案4至技術(shù)方案6所述的發(fā)明中，在凹痕區(qū)域，混合形成第一凹痕和尺寸 比第一凹痕小的第二凹痕，因此凹痕區(qū)域中的未形成第一凹痕的部分也能夠成為消除了因 型腔面的機(jī)械加工等而出現(xiàn)的加工痕且無(wú)方向性的表面性狀。由此，能夠使第一凹痕和第 二凹痕在型腔面無(wú)方向性且均勻地分散，因此，該第一凹痕和第二凹痕(1)增大了與熔融 金屬接觸的模具的表面積，從而熔融金屬的溫度易于在模具傳遞而模具不易冷卻；(2)在 上述的凹凸中，形成于大的凹部(第一凹痕)的空氣層還具有不降低熔融金屬的溫度等的 熔融金屬的保溫作用，因此能夠提高流動(dòng)性。此外，凹痕區(qū)域中的未形成第一凹痕的部分也 易于保持分型劑，因此能夠提高分型性。在技術(shù)方案7至技術(shù)方案9所述的發(fā)明中，使用了如下技術(shù)手段上述第二凹痕形 成為半球面狀且開口部的直徑為10 60 μ m、深度為1 7μπι。為了形成為消除因型腔面的機(jī)械加工等而出現(xiàn)的加工痕且成為無(wú)方向性的表面 性狀并提高流動(dòng)性而形成了第二凹痕，優(yōu)選不使表面粗糙度過(guò)大。例如，表面粗糙度Rz (十 點(diǎn)平均粗糙度)為幾μm左右即可。將第二凹痕形成為技術(shù)方案4至技術(shù)方案6所述的發(fā) 明那樣形成，從而形成為消除因型腔面的機(jī)械加工等而出現(xiàn)的加工痕且無(wú)方向性的表面性 狀，并且作為具有用于提高流動(dòng)性的微小的凹凸的表面形狀能夠成為合適的形狀。在技術(shù)方案10的發(fā)明中使用了對(duì)上述型腔面實(shí)施了氮化處理的技術(shù)手段。在技術(shù)方案10所述的發(fā)明中對(duì)型腔面實(shí)施了氮化處理，因此能夠提高模具的耐 久性而延長(zhǎng)模具的壽命。在技術(shù)方案11所述的發(fā)明中使用了上述凹痕區(qū)域設(shè)于上述澆道的技術(shù)手段。在技術(shù)方案11所述的發(fā)明中凹痕區(qū)域設(shè)于上述澆道，因此能夠減小向型腔內(nèi)注 入熔融金屬時(shí)熔融金屬通過(guò)的阻力，因此熔融金屬被注入型腔內(nèi)時(shí)的流動(dòng)不會(huì)受到阻礙。由此，能提高熔融金屬在型腔內(nèi)的流動(dòng)性。在技術(shù)方案12所述的發(fā)明中使用了上述凹痕區(qū)域設(shè)于上述型腔面的底面部的技 術(shù)手段。在技術(shù)方案12所述的發(fā)明中凹痕區(qū)域設(shè)于上述型腔面的底面部，且該底面部常 時(shí)與注入型腔內(nèi)的熔融金屬接觸，因此能夠更加有效地提高熔融金屬的流動(dòng)性。在技術(shù)方案13所述的發(fā)明中使用了上述凹痕區(qū)域設(shè)于上述型腔面中的、沿著模 具開閉方向延伸的立面部的技術(shù)手段。型腔面中沿著模具開閉方向延伸的立面部是分型劑易向下方流動(dòng)而脫離并且在 進(jìn)行鑄造件的分型時(shí)易于發(fā)生粘著的部位。通過(guò)如技術(shù)方案13所述的發(fā)明那樣將凹痕區(qū) 域設(shè)于型腔面中的立面部，能夠抑制上述問(wèn)題的發(fā)生。如技術(shù)方案14所述的發(fā)明，使用了上述凹痕區(qū)域設(shè)于上述型腔面的凸部分的技 術(shù)手段。型腔面的凸部分是分型劑易脫離、進(jìn)行鑄造件的分型時(shí)易發(fā)生粘砂、粘著等的部 位。如技術(shù)方案14所述的發(fā)明那樣，通過(guò)將凹痕區(qū)域設(shè)置在型腔面的凸部分，而能夠抑制 上述問(wèn)題的發(fā)生。在技術(shù)方案16所述的發(fā)明中還使用了上述凹痕區(qū)域設(shè)于型腔面的凹部分的技術(shù) 手段。在技術(shù)方案17所述的發(fā)明中還使用了上述型腔面的凹部分是角落部的技術(shù)手 段。型腔面的凹部分是應(yīng)力集中的部位，以往是易發(fā)生熱裂紋的部位。凹部尤其顯著。 通過(guò)如技術(shù)方案16所述的發(fā)明那樣將凹痕區(qū)域設(shè)于型腔面的凹部分，上述凹部分尤其是 角落部形成有凹痕且成為應(yīng)力能分散的形狀，因此能夠防止熱裂紋的發(fā)生。在上述凹部分 設(shè)置凹痕區(qū)域的情況下的上述角落部的形狀以圖5(C)為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是并不局限于 該形狀。在技術(shù)方案18所述的發(fā)明中還使用了上述第一凹痕通過(guò)噴丸加工形成的技術(shù)手 段。通過(guò)如技術(shù)方案18所述的發(fā)明那樣通過(guò)噴丸加工形成第一凹痕，從而即便在具 有復(fù)雜型腔形狀的模具的型腔面也能形成，并且通過(guò)適當(dāng)選擇噴丸加工中使用的噴射材 料、噴射條件等，能夠容易地形成具有所需的尺寸以及面積率、連通率的第一凹痕。在技術(shù)方案15所述的發(fā)明中還使用了上述型腔面的凸部分是角部的技術(shù)手段。如上所述，通過(guò)在將凹痕區(qū)域設(shè)于型腔面的凸部分的方法方面使用噴丸加工法， 上述加工面會(huì)被除去或發(fā)生塑性變形，因此上述凸部分的角部被磨圓。對(duì)于模具而言，型腔 面的凸部分尤其是角部是分型劑難以附著且對(duì)鑄造件進(jìn)行分型時(shí)易于發(fā)生粘砂和粘著等 的位置，并且是成為熱裂紋的基點(diǎn)的位置，但是通過(guò)噴丸加工，上述角部被磨圓，而易于附 著分型劑且不易發(fā)生粘砂和粘著，并且成為應(yīng)力被分散的形狀，因此能防止熱裂紋的發(fā)生。 上述角部的形狀以圖5(B)為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是并不局限于該形狀。在技術(shù)方案19所述的發(fā)明中還使用了如下技術(shù)手段在上述凹痕區(qū)域形成上述 第二凹痕的情況下，上述第二凹痕通過(guò)噴丸加工形成。通過(guò)如技術(shù)方案19所述的發(fā)明那樣通過(guò)噴丸加工形成第二凹痕，從而即便在具有復(fù)雜型腔形狀的模具的型腔面也能形成，并且通過(guò)適當(dāng)選擇噴丸加工中使用的噴射材 料、噴射條件等，能夠容易地形成具有所需的尺寸以及面積率、連通率的第二凹痕。由以上說(shuō)明可知，在現(xiàn)有的鑄造用模具中，鑄造了約5萬(wàn)個(gè)產(chǎn)品之后，發(fā)生粘砂或 熱裂紋，需要進(jìn)行補(bǔ)修，有時(shí)還需要進(jìn)行再氮化處理，但是本申請(qǐng)發(fā)明的實(shí)施例噴丸加工法 的鑄造用模具，在型腔面的凸部的角部及凹部的角落部也形成凹痕，成為被磨圓且應(yīng)力能 分散的形狀，并且能夠是以往分型劑難于附著的型腔面的立面部、凸部的角部也能容易地 附著分型劑，并且能增大分型劑的保持力，因此能夠提供即便鑄造了 10萬(wàn)個(gè)產(chǎn)品也能維持 良好的流動(dòng)性，不發(fā)生粘砂、熱裂紋且不需要進(jìn)行再氮化處理的耐久性優(yōu)異的鑄造用模具。


圖1是表示本實(shí)施方式涉及的鑄造用模具的構(gòu)造的說(shuō)明圖。圖I(A)是打開了的 狀態(tài)的鑄造用模具的一側(cè)的截面說(shuō)明圖，圖I(B)是從圖I(A)的X方向觀察設(shè)于型腔面的 底面部的凹痕區(qū)域的一部分的俯視放大示意圖，圖I(C)是圖I(B)的沿A-A箭頭方向觀察 的截面圖。圖2是示意性表示凹痕區(qū)域?qū)α鲃?dòng)性提高的效果的說(shuō)明圖。圖3是表示凹痕區(qū)域的變更例的截面說(shuō)明圖。圖4是例示設(shè)置凹痕區(qū)域的位置的說(shuō)明圖。圖4(A)是從鑄造用模具的開口觀察 的俯視說(shuō)明圖，圖4(B)是圖4(A)沿B-B箭頭方向觀察的截面圖。圖5是例示鑄造用模具的凸部分的角部被除去及凹部分被修正后的狀態(tài)的說(shuō)明 圖。圖5(A)是設(shè)有凹痕區(qū)域的鑄造用模具的整體圖，圖5(B)是圖5(A)的A部放大圖，圖 5(C)是圖5㈧的B部放大圖。圖6是表示在實(shí)施例1的鑄造用模具中，因第一凹痕的面積率、連通率、凹痕區(qū)域 的俯視圖像及各鑄造用模具而造成的鑄造件的好壞判定結(jié)果的說(shuō)明圖。圖中符號(hào)說(shuō)明10...模具；11...型腔面；Ila...底面部；lib...立面部；lie...凸部； lid...角部；lie...角落部；12...第一凹痕；12a...單獨(dú)凹痕；12b...結(jié)合凹痕； 13...第二凹痕；14...澆道；D...凹痕區(qū)域。
具體實(shí)施例方式針對(duì)本發(fā)明的鑄造用模具，以在型腔面的底面部具備形成了第一凹痕的凹痕區(qū)域 的模具為例并參照?qǐng)D來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的鑄造用模具，是在例如鋁合金等的壓鑄中使用的鑄造用模具。在圖 1中，為打開了模具10的狀態(tài)，且僅表示了一側(cè)。如圖1所示，模具10在型腔11的底面部 Ila具備由第一凹痕12和第二凹痕13形成的凹痕區(qū)域D。在這里，凹痕區(qū)域D是包圍第一 凹痕12的最外周的區(qū)域，在實(shí)施方式中形成于底面部Ila的大致整面。第一凹痕12形成為深度淺的半球面狀的凹痕，在凹痕區(qū)域D內(nèi)無(wú)方向性且均勻分 散地形成。在凹痕區(qū)域D混合形成了單獨(dú)凹痕12a和結(jié)合凹痕12b，其中，單獨(dú)凹痕12a為 一個(gè)半球面狀的第一凹痕12，結(jié)合凹痕12b為多個(gè)第一凹痕12相結(jié)合而形成短流路的凹 痕。
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在這里，單獨(dú)凹痕12a的數(shù)量為A個(gè)、構(gòu)成結(jié)合凹痕12b的第一凹痕12的數(shù)量為 B個(gè)時(shí)，由B/(A+B)、即構(gòu)成結(jié)合了兩個(gè)以上的凹痕的結(jié)合凹痕12b的第一凹痕12的數(shù)量相 對(duì)于第一凹痕12的總數(shù)的比例來(lái)定義“連通率”。在模具10的凹痕區(qū)域D，以上述定義的連通率為80%以上的方式來(lái)無(wú)方向性且均 勻地分散形成第一凹痕12，從而隨機(jī)地形成多個(gè)無(wú)方向性且成為短流路的結(jié)合凹痕12b。 如圖2中示意性表示所示，經(jīng)過(guò)澆道14從澆注口 14a注入型腔內(nèi)的熔融金屬，大多數(shù)進(jìn)入 了結(jié)合凹痕12b。進(jìn)入了結(jié)合凹痕12b的熔融金屬的流動(dòng)方向如圖中箭頭所示隨機(jī)地變化， 因此能夠使熔融金屬在型腔內(nèi)均勻地展開遍布，因而能夠提高流動(dòng)性，能夠降低因卷入氣 體而導(dǎo)致的氣孔、冷疤、皺紋等鑄造缺陷。第一凹痕12形成為半球面狀的凹痕，因此在鑄造時(shí)能夠容易地留住涂布于型腔 面11的分型劑。此外，與通過(guò)紋理加工等形成的凹痕不同而形成為無(wú)角的半球面狀，從而 不會(huì)在進(jìn)行鑄造件的分型時(shí)發(fā)生粘著，能夠容易地對(duì)鑄造件進(jìn)行分型而不損傷鑄造件。為了更為有效地發(fā)揮上述效果，優(yōu)選第一凹痕12形成為開口部的直徑相對(duì)于深 度為10倍以上的淺半球面狀的凹痕，并且優(yōu)選形成為開口部的直徑為60 500 μ m、深度為 4 30 μ m、相對(duì)于凹痕區(qū)域D的面積率為50 90%。此外，為了使連通率為80%以上，需要使面積率為50%以上，但若該面積率為 90%以上，則幾乎所有第一凹痕12處于彼此重疊的狀態(tài)，無(wú)法使該第一凹痕12的形狀為半 球面狀，因此難以保持分型劑，分型性變差。此外，第一凹痕12的端部為具有棱角的狀態(tài)， 因而在進(jìn)行鑄造件的分型時(shí)會(huì)發(fā)生出現(xiàn)粘著等的問(wèn)題，因而優(yōu)選面積率為90%以下。第二凹痕13形成為尺寸比第一凹痕12小，混合形成于凹痕區(qū)域D。在本實(shí)施方式 中，如圖1 (C)所示，第二凹痕13形成于凹痕區(qū)域D中的未形成第一凹痕12的區(qū)域。如上所述，由于形成了第二凹痕13，凹痕區(qū)域D中的未形成第一凹痕12的部分也 能夠成為消除了因型腔面11的機(jī)械加工等而出現(xiàn)的加工痕且無(wú)方向性的表面性狀。由此， 能夠使第一凹痕12和第二凹痕13在型腔面11上無(wú)方向性且均勻地分散，通過(guò)由該第一凹 痕12和第二凹痕13形成的凹凸，進(jìn)一步地，(1)增大了與熔融金屬接觸的模具的表面積， 從而熔融金屬的溫度易于在模具傳遞而模具不易冷卻；(2)在上述的凹凸中，形成于大的 凹部(第一凹痕12)的空氣層還具有不降低熔融金屬的溫度等的熔融金屬的保溫作用，因 此能夠提高流動(dòng)性。此外，凹痕區(qū)域D中的未形成第一凹痕12的部分還易于保持分型劑， 因此能夠提高分型性。為了更為有效地發(fā)揮上述效果，優(yōu)選不使第二凹痕13的表面粗糙度過(guò)大。例如， 表面粗糙度Rz (十點(diǎn)平均粗糙度)為幾μ m左右即可。將第二凹痕13形成為半球面狀且 開口部的直徑為1 60 μ m、深度為0. 1 7μπι，從而能夠形成為消除因型腔面11的機(jī)械 加工等而出現(xiàn)的加工痕且無(wú)方向性的表面性狀，并且作為具有用于提高流動(dòng)性的微小的凹 凸的表面形狀而成為適當(dāng)?shù)男螤?。在上述的?shí)施方式中，第二凹痕13形成于凹痕區(qū)域D中的未形成第一凹痕12的 區(qū)域，但是作為其他實(shí)施方式，如圖3所示，也能形成于第一凹痕12的內(nèi)部。熔融金屬的流 動(dòng)狀態(tài)因所鑄造的產(chǎn)品的形狀、即型腔面11的形狀的不同而變化，可以選擇與該不同的情 況相適合的表面性狀。如果型腔面11上沒(méi)有阻礙流動(dòng)性的因機(jī)械加工等而形成的大的加工痕等，可以不在凹痕區(qū)域D形成第二凹痕13。此外，由于第二凹痕13用于除去型腔面11的因機(jī)械加 工而形成的加工痕等，因而能形成于凹痕區(qū)域D以外的區(qū)域。對(duì)于模具10的型腔面11，可以在形成了凹痕區(qū)域D之后實(shí)施熱處理來(lái)進(jìn)行表面改 質(zhì)、或通過(guò)氮化處理來(lái)形成覆膜。由此，能提高模具10的耐久性，延長(zhǎng)鑄造用模具的壽命。 此外，可以在形成凹痕區(qū)域D之前實(shí)施熱處理來(lái)進(jìn)行表面改質(zhì)或通過(guò)氮化處理形成覆膜， 但是，這種情況下，為了避免覆膜等在形成第一凹痕12、第二凹痕13時(shí)出現(xiàn)損傷，優(yōu)選使用 球狀的噴射材料并適當(dāng)設(shè)定形成條件。以下，表示了形成上述的第一凹痕12和第二凹痕13的工序的一例。首先，在形成凹痕區(qū)域D的區(qū)域全域形成第二凹痕13。第二凹痕13的形成是通過(guò) 使用由硬度在模具10的構(gòu)成材料的硬度以上的材料形成的噴射材料，對(duì)型腔面11實(shí)施噴 丸加工來(lái)進(jìn)行。優(yōu)選第二凹痕13的表面粗糙度不會(huì)過(guò)大，例如形成表面粗糙度Rz (十點(diǎn)平 均粗糙度)為幾μ m左右的型腔面11即可。為了形成上述的型腔面11，噴射材料需要具有下述特性。首先，需要具有在模具 10的構(gòu)成材料以上的硬度。作為鑄造用模具的材料，例如能舉出鋁合金等的壓鑄中所使用 的熱作模具用合金工具鋼SKD61(JIS G 4404)等。上述的材料中，具有維氏(Vickers)硬 度Hv為500左右的材料和高硬度的材料，優(yōu)選使用維氏硬度為500Hv以上，更優(yōu)選地使用 700以上的高硬度的噴射材料。此外，為了形成表面粗糙度Rz為幾ym左右的型腔面11，優(yōu)選噴射材料的粒徑為 ΙΟμπι 100 μ m 左右。噴射材料的形狀可以是不定形、球形、其他形狀，但是使用不定形的噴射材料時(shí)， 該噴射材料起到研削作用，會(huì)對(duì)型腔面11進(jìn)行研削而使得模具10的尺寸精度降低，因此對(duì) 于凹痕的形成，優(yōu)選主要使用具有塑性變形作用的球形的噴射材料。此外，使用球形的噴射 材料時(shí)，能夠因殘留應(yīng)力的賦予而起到噴丸強(qiáng)化作用，能提高模具10的壽命。作為滿足上述特性的噴射材料，優(yōu)選使用例如本發(fā)明的申請(qǐng)人之前申請(qǐng)的日本特 開2002-80949號(hào)(特許第4317930號(hào))公報(bào)、日本特開2005-76083號(hào)公報(bào)中記載的鐵類 非結(jié)晶球形粒子等。接著，在第二凹痕13上混合形成比第二凹痕13大的半球面狀的第一凹痕12。第 一凹痕12的形成是通過(guò)使用由硬度在模具10的構(gòu)成材料以上的材料形成、且粒徑比形成 第二凹痕13時(shí)使用的噴射材料大的球形噴射材料對(duì)形成凹痕區(qū)域D的區(qū)域?qū)嵤﹪娡杓庸?而形成。在這里，以使連通率為80%以上的方式來(lái)形成第一凹痕12。優(yōu)選上述的第一凹痕12形成為，開口部的直徑相對(duì)于深度為10倍以上的淺半球 面狀的凹痕，為此，優(yōu)選噴射材料的粒徑為100 μ m 1000 μ m左右。此外，優(yōu)選第一凹痕12 相對(duì)于凹痕區(qū)域D的面積率為50 90%，更加優(yōu)選為70%左右。使用如上述那樣在型腔面11形成了凹痕區(qū)域D的模具10來(lái)進(jìn)行壓鑄時(shí)，首先對(duì) 模具10的型腔面11涂布氮化硼等分型劑。接著，向型腔澆注鋁合金等的熔融金屬。然后， 通過(guò)推出銷將熔融金屬凝固而形成的成形品從模具推出來(lái)進(jìn)行分型。在這里，由于凹痕區(qū)域D形成為混合有第二凹痕13和第一凹痕12的面，因而流動(dòng) 性良好，并且第一凹痕12的分型劑的保持力良好，分型性優(yōu)異，因此能夠制造不出現(xiàn)氣孔、
9皺紋等缺陷的良好的鑄造件。此外，對(duì)于第一凹痕12和第二凹痕13，若通過(guò)噴丸加工來(lái)形 成，則即便相對(duì)于具有復(fù)雜型腔形狀的模具的型腔面也能容易地形成。對(duì)于凹痕區(qū)域D的形成位置，若通過(guò)噴丸加工來(lái)形成，則能夠在想要提高流動(dòng)性、 分型性的任意位置容易地形成。例如，如圖4所示，除了底面部Ila以外，還能在向型腔內(nèi) 注入熔融金屬的路徑即澆道14或沿著模具10的開閉方向延伸的立面部lib、型腔面11的 凸部分Ilc等上形成。若在澆道14形成凹痕區(qū)域D，則能夠減小向型腔內(nèi)注入熔融金屬時(shí)熔融金屬通過(guò) 的阻力，因此熔融金屬被注入型腔內(nèi)時(shí)的流動(dòng)不會(huì)受到阻礙。由此，能提高熔融金屬在型腔 內(nèi)的流動(dòng)性。立面部lib是分型劑易向下方流動(dòng)而脫離并且在進(jìn)行鑄造件的分型時(shí)易于發(fā) 生粘著的部位。通過(guò)在立面部lib設(shè)置凹痕區(qū)域D，能夠抑制上述問(wèn)題的發(fā)生。型腔面11的凸部分Ilc是分型劑易脫離、進(jìn)行鑄造件的分型時(shí)易發(fā)生粘著、并且 易發(fā)生熱裂紋的部位。通過(guò)在凸部分Ilc設(shè)置凹痕區(qū)域D，能夠抑制粘著等的發(fā)生。此外， 如圖5所示，此時(shí)凸部分的角部Ild被磨圓，銳角面被去除，因此能夠防止鑄件產(chǎn)品與上述 角部Ild的熔接和該鑄件產(chǎn)品的缺損現(xiàn)象出現(xiàn)，以及能夠防止熱裂紋的發(fā)生。此外，型腔面11的凹部分特別是角落部是易發(fā)生熱裂紋的部位。通過(guò)在凹部分設(shè) 置凹痕區(qū)域D，上述凹部分的角落部lie也成為形成有凹痕且應(yīng)力能分散的形狀，能夠防止 熱裂紋的發(fā)生。凹痕區(qū)域D僅在需要提高流動(dòng)性、分型性的部位形成，從而能夠降低鑄造件的表 面粗糙度，能夠提高產(chǎn)品的外觀特性。例如，在形成于底面部Ila的情況下，若形成于澆注 口 14a附近，能夠更有效地使熔融金屬展開而提高流動(dòng)性。此外，凹痕區(qū)域D的由第一凹痕12和第二凹痕13形成的凹凸的作用效果為更進(jìn) 一步地(1)增大了與熔融金屬接觸的模具的表面積，從而熔融金屬的溫度易于在模具傳 遞而模具不易冷卻；(2)在上述的凹凸中，形成于大的凹部的空氣層還具有不降低熔融金 屬的溫度等的對(duì)熔融金屬的保溫作用，因此能夠提高流動(dòng)性。(實(shí)施例1)在本實(shí)施例中，利用形成有凹痕區(qū)域D的鑄造用模具來(lái)鑄造薄板材，確認(rèn)了第一 凹痕12的連通率會(huì)影響鑄造件的好壞。另外，本發(fā)明并不局限于以下的實(shí)施方式。本實(shí)施例中使用的模具由合金工具鋼SKD61 (硬度為Hv470 500)形成，在型腔 面11首先形成了第二凹痕13。第二凹痕13通過(guò)以下方式形成使用重力式的噴丸裝置
7. ”卜MYBLAST”TM(新東工業(yè)株式會(huì)社制MY-30A)，以噴射壓力0. 3MPa、噴射距離 100mm、噴嘴角度90°的條件噴射10秒硬度為Hv900、平均粒徑為50 μ m的球形的非結(jié)晶形 粒子“ 7毛 ' 一？: AMBEADS" TM(新東工業(yè)株式會(huì)社制ΑΜ-50)。接著，改變面積率來(lái)形成第一凹痕12，形成凹痕區(qū)域D。在本實(shí)施例中，使型腔 面11整面為凹痕區(qū)域D。第一凹痕12通過(guò)使用直壓式噴丸裝置(新東工業(yè)株式會(huì)社制 ΜΥ-30ΑΡ)，以噴射壓力0. 5MPa、噴射距離100mm、噴嘴角度90°的條件噴射硬度為Hv700、平 均粒徑為600 μ m的球形的鋼珠(新東工業(yè)株式會(huì)社制SB-6PH)來(lái)形成。由此，凹痕區(qū)域D能形成為均勻地分散混合有第二凹痕13和深度淺的半球面狀的 第一凹痕12。第一凹痕12為深度約為13 μ m、開口部的直徑為240 μ m左右的淺半球面狀。能夠通過(guò)控制形成第一凹痕12時(shí)的噴射時(shí)間來(lái)控制相對(duì)于凹痕區(qū)域的面積率，
10制作出面積率在28 97%之間的5標(biāo)準(zhǔn)的模具10和，為了進(jìn)行比較而未形成第一凹痕 12 (面積率為0% )的模具10。在這里，面積率是通過(guò)利用CXD照相機(jī)來(lái)拍攝凹痕區(qū)域，并使用對(duì)所得的圖像實(shí) 施了二值化處理后得到的二值化圖像來(lái)算出的。此外，連通率是通過(guò)從CCD照相機(jī)所得的 圖像中計(jì)數(shù)凹痕的總個(gè)數(shù)和相鄰的凹痕彼此連通的元凹痕的個(gè)數(shù)，并根據(jù)它們的比來(lái)算出 的。使用六種模具10進(jìn)行鑄造實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)了第一凹痕12的連通率對(duì)鑄造件的好壞帶 來(lái)的影響。熔融金屬方面使用鋁合金(ADC12 密度2. 72g/cm3)，以熔融溫度700°C、模溫 300°C注入型腔內(nèi)。對(duì)鑄造件進(jìn)行分型后判定好壞。模具的好壞判定通過(guò)如下比例來(lái)判定，該比例為在制造了一定量的鑄造件的情況 下，以使用未形成凹痕區(qū)域D的模具制造出的鑄造件的次品的個(gè)數(shù)B來(lái)除使用本申請(qǐng)發(fā)明 的模具制造出的鑄造件的次品的個(gè)數(shù)A的比例(A/B)。若該值小則判定為改善效果好，設(shè)定 判定基準(zhǔn)如下。〇A/B=未滿 50%Δ:Α/Β = 50 90%Χ:Α/Β=超過(guò) 90%如圖6所示，面積率越大，多個(gè)凹痕結(jié)合而成的結(jié)合凹痕12b的數(shù)量越多，連通率 越大。若面積率為50%以上，則連通率為80%以上。鑄造件的好壞判定結(jié)果為，在面積率未滿50% (0%,28% )和面積率超過(guò)90% (97%)的情況下，為X或Δ，確認(rèn)未通過(guò)形成凹痕區(qū)域D而帶來(lái)了大的改善效果。面積率 未滿50% (0%,28%)的情況下的鑄造不良為臌脹、皮卷縮、皺紋、冷疤、粘砂等，是由流動(dòng) 性不足而引起的。面積率超過(guò)90%的情況下的鑄造不良是由粘著等分型性變差而引起的。另一方面，在使用面積率為50%、71%、86%、即連通率為80%以上的模具10的情 況下，鑄造件的好壞判定結(jié)果為〇。由此，在凹痕區(qū)域D以連通率為80%以上、即面積率為50 90%的方式來(lái)形成第 一凹痕12，從而確認(rèn)了與具有通過(guò)以往的加工而得的型腔面的模具相比，流動(dòng)性及分型性提尚。(實(shí)施例2)對(duì)合金工具鋼SKD61進(jìn)行噴丸加工，調(diào)查了第一凹痕12及第二凹痕13的深度與 開口部的關(guān)系。第一凹痕12是通過(guò)以噴射壓力0. 5MPa、噴射距離100mm、噴嘴角度90°的 條件噴射由平均粒徑為100、600、1000μπι的三種鋼球形成的噴射材料(鋼珠)來(lái)形成的。 第二凹痕13是通過(guò)以與上述相同的條件噴射由平均粒徑為50、100μπι的球形狀的非結(jié)晶 粒子及平均粒徑為20 μ m的球形狀的氧化鋁粒子形成的噴射材料來(lái)形成的。從截面照片中 測(cè)定的凹痕的深度和開口部的直徑的關(guān)系表示于表1。表1
權(quán)利要求
1.一種鑄造用模具，其特征在于，在型腔面及澆道的至少一部分具備無(wú)方向性地分散形成有多個(gè)第一凹痕的凹痕區(qū)域，上述第一凹痕形成為半球面狀，并且以由兩個(gè)以上凹痕結(jié)合而成的上述第一凹痕的數(shù)量相對(duì)于上述第一凹痕的總數(shù) 的比例來(lái)定義的連通率為80%以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造用模具，其特征在于，上述第一凹痕形成為開口部的直徑為60 500 μ m、深度為4 30 μ m，上述第一凹痕 相對(duì)于上述凹痕區(qū)域的面積率為50 90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造用模具，其特征在于，上述第一凹痕形成為開口部的直徑為60 500 μ m、深度為4 30 μ m，上述第一凹痕 相對(duì)于上述凹痕區(qū)域的面積率為71 86%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造用模具，其特征在于，在上述凹痕區(qū)域混合形成有上述第一凹痕和尺寸比上述第一凹痕小的第二凹痕。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑄造用模具，其特征在于，在上述凹痕區(qū)域混合形成有上述第一凹痕和尺寸比上述第一凹痕小的第二凹痕。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑄造用模具，其特征在于，在上述凹痕區(qū)域混合形成有上述第一凹痕和尺寸比上述第一凹痕小的第二凹痕。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鑄造用模具，其特征在于，上述第二凹痕形成為半球面狀且開口部的直徑為10 60μm深度為1 7μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鑄造用模具，其特征在于，上述第二凹痕形成為半球面狀且開口部的直徑為10 60μm深度為1 7μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鑄造用模具，其特征在于，上述第二凹痕形成為半球面狀且開口部的直徑為10 60μm深度為1 7μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任意一項(xiàng)所述的鑄造用模具，其特征在于，對(duì)上述型腔面實(shí) 施了氮化處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任意一項(xiàng)所述的鑄造用模具，其特征在于，上述凹痕區(qū)域設(shè) 于上述澆道。
12.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任意一項(xiàng)所述的鑄造用模具，其特征在于，上述凹痕區(qū)域設(shè) 于上述型腔面中的底面部。
13.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任意一項(xiàng)所述的鑄造用模具，其特征在于，上述凹痕區(qū)域設(shè) 于上述型腔面中沿著模具開閉方向延伸的立面部。
14.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任意一項(xiàng)所述的鑄造用模具，其特征在于，上述凹痕區(qū)域設(shè) 于上述型腔面的凸部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鑄造用模具，其特征在于，上述型腔面的凸部分是角部。
16.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任意一項(xiàng)所述的鑄造用模具，其特征在于，上述凹痕區(qū)域設(shè) 于上述型腔面的凹部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的鑄造用模具，其特征在于，上述型腔面的凹部分是角落部。
18.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任意一項(xiàng)所述的鑄造用模具，其特征在于，上述第一凹痕通 過(guò)噴丸加工形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求4 9中任意一項(xiàng)所述的鑄造用模具，其特征在于，在上述凹痕區(qū)域 形成上述第二凹痕的情況下，上述第二凹痕通過(guò)噴丸加工形成。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了流動(dòng)性良好且分型性優(yōu)異的鑄造用模具。模具(10)在型腔面(11)具備無(wú)方向性地分散形成有形成為半球面狀的多個(gè)第一凹痕的凹痕區(qū)域，并且第一凹痕(12)形成為構(gòu)成以由兩個(gè)以上凹痕結(jié)合而成的結(jié)合凹痕(12b)的第一凹痕(12)的數(shù)量相對(duì)于第一凹痕(12)的總數(shù)的比例來(lái)定義的連通率為80％以上。由此，在凹痕區(qū)域(D)形成多個(gè)作為隨機(jī)且無(wú)方向性的短流路發(fā)揮作用的結(jié)合凹痕(12b)，提高了流動(dòng)性。
文檔編號(hào)B22C9/06GK101992285SQ20101023441
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月8日
發(fā)明者堀部喜學(xué), 平野雅雄 申請(qǐng)人:新東工業(yè)株式會(huì)社