JPH0952231A - Mold with excellent heat exchangeability - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to effectively control a mold temperature by forming a metal porous layer having a specific porosity and pore size of hot isotropic pressure sintered material having a plurality of types of metal particles including different thermal conductivities uniformly dispersively mixed in a surface layer area of a cavity side, and connecting a heat exchange medium flow tube. SOLUTION: The fine pores of a metal porous layer 11 for forming the inner surface of the cavity of a mold 10 are used as heat exchange medium channels. Thus, the porosity of the layer 11 is set to 7 to 50% to provide efficient heat exchange with remarkably large contact surface area with the medium per unit volume of the mold 10. The mechanical strength is reduced, and the pore size is so limited to 500μm or less as not to lose the suitability as a mold material. The layer 11 is formed as mixed phase sintered material having a plurality of types of metal particles including different thermal conductivities uniformly dispersively mixed, and heat resistance and cooling properties necessary for the mold 10 can be incorporated as the plurality of types of mixing effects.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂の熱成形や非
鉄金属の鋳造に使用される金型に関し、特に型温度を効
果的に制御することができるようにしたものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mold used for thermoforming a resin or casting a nonferrous metal, and more particularly to a mold for effectively controlling the mold temperature.

【０００２】[0002]

【従来の技術】金型による樹脂の熱成形操業（射出成形
等）は、金型キャビティ内への樹脂の注入，成形，およ
び成形品の取り出しを１サイクルとして反復実施され
る。その成形用金型は、キャビティ内に樹脂を注入する
過程では、樹脂の流れを妨げないように、断熱性がよ
く、樹脂の材種に応じた適当な型温度に保持されること
が必要であり、キャビティ内に樹脂が行きわたった後
は、樹脂焼けを防止し、成形品の表面光沢が確保される
ように、速やかに冷却降温させることが望ましい。短時
間で金型を所定温度に冷却することは、成形サイクルの
効率化にとっても重要である。非鉄金属の金型鋳造（ア
ルミ合金のダイキャスト等）においても、溶湯の注入を
行う際の型温度が低過ぎると、キャビティ内への溶湯の
均一な注入が妨げられ、他方型温度が高過ぎると、型肉
厚の薄い部分や形状の複雑な部分に、溶損・成形品の焼
付き等がトラブル生じ易くなる。更に、溶湯注入後の冷
却速度が緩慢な場合は、溶損・焼付きの発生が助長さ
れ、かつ成形サイクルの長時間化により、操業効率の低
下を免れない。このため上記金型には、型温度の制御構
造として、銅パイプやスパイラル管等が設けられ、これ
に水あるいは湯等の熱交換用媒体を流通させることによ
り、予熱・冷却の温度調節を行うようにしている。2. Description of the Related Art Thermoforming operation (injection molding, etc.) of a resin by a mold is repeated by injecting the resin into a mold cavity, molding, and taking out a molded product as one cycle. In the process of injecting resin into the cavity, the molding die must have good heat insulation so as not to impede the flow of resin, and it must be maintained at an appropriate die temperature according to the type of resin. Therefore, after the resin has spread to the inside of the cavity, it is desirable to quickly cool and lower the temperature so as to prevent the resin from burning and to secure the surface gloss of the molded product. Cooling the mold to a predetermined temperature in a short time is important for improving the efficiency of the molding cycle. Even in non-ferrous metal mold casting (aluminum alloy die casting, etc.), if the mold temperature is too low when pouring the molten metal, the uniform pouring of the molten metal into the cavity is hindered, while the mold temperature is too high. As a result, problems such as melting damage and seizure of the molded product are likely to occur in a portion having a thin mold wall or a portion having a complicated shape. Further, when the cooling rate after the pouring of the molten metal is slow, the occurrence of melting loss and seizure is promoted, and the extension of the molding cycle inevitably results in a decrease in operating efficiency. Therefore, the mold is provided with a copper pipe, a spiral pipe, or the like as a mold temperature control structure, and a heat exchange medium such as water or hot water is circulated in the mold to adjust the preheating / cooling temperature. I am trying.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】近時、上記成形用金型
の構成部材として、多孔質焼結体の使用が試みられてい
いる。これは、金型のキャビティ内のガスを外部に排出
するガス抜き手段として、従来のエアーベント管等のガ
ス抜き構造に代え、多孔質体の気孔を利用するものであ
り、その金型構造について数多くの提案がなされている
（特開昭60-130446 号公報，特開平3-239509号公報，特
開平4-72004 号公報，特開平4-83603 号公報，特開平6-
33112 号公報）。多孔質焼結体を金型部材として使用す
る場合、キャビティからのガス抜きを効果的に行えるよ
うになる反面、多孔質体であることによる断熱性のため
に、型の熱伝導率が大きく低下する。通常この種の金型
はスレンレス鋼や工具鋼等が適用され、これらは熱伝導
率の低い材種であり、多孔質体の断熱性が重複する結果
として、前記温度制御装置の熱交換媒体の流通による型
温度の制御効果が著しく損なわれる。この対策として、
熱交換用媒体の送給管路を増設する等の設計変更により
調温効果を強化することも考えられるが、構造の複雑化
を免れない。また、金型のキャビティ形状等により、媒
体送給管路を所望の深さ位置に設置することができない
等、その形設部位や管路のサイズ・本数等の制約を受
け、均一かつ充分な冷却効果を得ることが困難な場合も
少なくない。本発明は、上記成形金型の問題を解決する
ための改良された熱交換性を有する金型を提供するもの
である。Recently, it has been attempted to use a porous sintered body as a constituent member of the molding die. This is to use the pores of a porous body instead of the conventional gas venting structure such as an air vent pipe as the gas venting means for discharging the gas in the cavity of the die to the outside. Many proposals have been made (JP-A-60-130446, JP-A-3-239509, JP-A-4-72004, JP-A-4-83603, and JP-A-6-130).
33112). When using a porous sintered body as a mold member, it is possible to effectively remove gas from the cavity, but the heat conductivity of the mold is greatly reduced due to the heat insulation due to the porous body. To do. Usually, this type of mold is applied with stainless steel, tool steel, etc., and these are materials with low thermal conductivity, and as a result of overlapping of the heat insulating properties of the porous body, the heat exchange medium of the temperature control device The effect of controlling the mold temperature due to circulation is significantly impaired. As a measure against this,
It is conceivable that the temperature control effect will be enhanced by design changes such as adding a heat transfer medium supply pipe, but the structure is inevitable. In addition, due to the cavity shape of the mold, it is not possible to install the medium feeding pipeline at the desired depth position, etc. In many cases, it is difficult to obtain the cooling effect. The present invention provides a mold having an improved heat exchange property for solving the above problems of the molding mold.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の成形用金型は、
少なくともキャビティ側の表層領域に、熱伝導率の異な
る複数種の金属粒子が均一に分散混在した熱間等方圧加
圧焼結体である気孔率７〜５０％および気孔径５００μ
ｍ以下の金属多孔質層を有し、該金属多孔質体層に、熱
交換用媒体流通配管が接続されていることを特徴として
いる。Means for Solving the Problems A molding die according to the present invention comprises:
A hot isostatically pressed sintered body in which a plurality of types of metal particles having different thermal conductivities are uniformly dispersed and mixed in at least the surface layer region on the cavity side. Porosity 7 to 50% and pore diameter 500 μ.
It has a metal porous layer of m or less, and a heat exchange medium circulation pipe is connected to the metal porous layer.

【０００５】[0005]

【発明の実施の形態】本発明は、金型のキャビティ内面
を形成する金属多孔質層の微細な気孔を熱交換用媒体流
路としている。このため、熱交換用媒体流路を形設して
いる従来の構造に比し、金型の単位体積当たりの媒体と
の接触表面積が著しく大きく、効率よい熱交換を可能と
する。その金属多孔質層について、気孔率を７〜５０％
と規定しているのは、７％未満では、熱交換用媒体の流
通を確保するための開気孔の分布の不足をきたし、５０
％を越えると、金型部材として必要な機械強度を確保し
難くなるからであり、気孔径を５００μｍ以下に限定し
ているのは、それを越える粗大な気孔が分布すると、機
械強度の低下が大きくなり、金型材としての適性が損な
われるからである。この気孔分布は、原料粉末の粒度構
成および焼結条件等により制御することができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, the fine pores of the metal porous layer forming the inner surface of the cavity of the mold are used as the heat exchange medium flow path. Therefore, compared with the conventional structure in which the heat exchange medium flow path is formed, the contact surface area with the medium per unit volume of the die is remarkably large, and efficient heat exchange is possible. The metal porous layer has a porosity of 7 to 50%.
If less than 7%, the distribution of open pores for ensuring the circulation of the heat exchange medium is insufficient,
%, It becomes difficult to secure the mechanical strength required for the mold member. Therefore, the reason why the pore diameter is limited to 500 μm or less is that if the coarse pores exceeding that range are distributed, the mechanical strength will decrease. This is because it becomes large and the suitability as a mold material is impaired. This pore distribution can be controlled by the grain size composition of the raw material powder, the sintering conditions, and the like.

【０００６】上記金属多孔質層は、熱伝導率の異なる複
数種の金属粒子が均一に分散混在した混相焼結体として
形成され、複数材種の混合効果として、金型に必要な断
熱性と冷却性とを保有することが可能となる。すなわ
ち、金型材料として通常使用されているステンレス鋼等
は、熱伝導率の低い材種であり、これに高い熱伝導率を
有する材種を配合することにより、配合比率に応じた高
低任意の熱伝導率が与えられ、型温度の制御維持が容易
化される。The above-mentioned metal porous layer is formed as a multi-phase sintered body in which a plurality of kinds of metal particles having different thermal conductivities are uniformly dispersed and mixed. As a mixing effect of a plurality of kinds of materials, a heat insulating property required for a mold is obtained. It becomes possible to retain the cooling property. That is, stainless steel or the like, which is usually used as a mold material, is a material having a low thermal conductivity, and by mixing a material having a high thermal conductivity with this, it is possible to adjust the high and low in accordance with the mixing ratio. Thermal conductivity is provided to facilitate controlled maintenance of mold temperature.

【０００７】金属多孔質層の混相の形成に使用される熱
伝導率の高い金属材種には、アルミニウム（κ： 210 W
/m・K, 300℃）、もしくはアルミニウム合金、例えばAl
-Mg-Si合金（κ：150 W/m ・K, 100℃）、銅（κ：390
W/m・K, 300℃）、もしくは銅合金、例えば、Cu-Zn 合
金（κ：200 W/m ・K, 100℃）等が好ましい例として挙
げられる。他方、熱伝導率κの低いグループに属する材
種の例を挙げれば、鉄（κ：73 W/m・K, 300℃）、もし
くは鉄系合金、例えばSUS 304 スレンレス鋼（κ：19 W
/m・K, 300℃) 、12Ｃｒステンレス鋼（κ：24W/m ・K,
100℃）、コバルト（κ：69W/m ・K, 100℃）、もしく
はコバルト合金、例えばステライト♯6 （κ：15W/m ・
K, 20 ℃）、ステライト♯12（κ：15W/m ・K, 20
℃）、ニッケル（κ：90 W/m・K, 300℃）、もしくはニ
ッケル合金、例えばIn 625（κ：12W/m ・K, 400℃）、
Nimonic （κ：13W/m ・K, 100℃）等であり、これら
は、耐食性，強度，耐摩耗性等、樹脂成形や非鉄金属の
鋳造（アルミダイキャスト等）の金型材料として望まし
い材料特性を有する材種である。Aluminum (κ: 210 W) is a metal material having a high thermal conductivity used for forming a mixed phase of a metal porous layer.
/ m ・ K, 300 ℃), or aluminum alloy such as Al
-Mg-Si alloy (κ: 150 W / m K, 100 ° C), copper (κ: 390
W / m · K, 300 ° C), or a copper alloy such as a Cu-Zn alloy (κ: 200 W / m · K, 100 ° C) is a preferable example. On the other hand, examples of materials belonging to the group with low thermal conductivity κ are iron (κ: 73 W / mK, 300 ° C) or iron-based alloys such as SUS 304 stainless steel (κ: 19 W).
/ m ・ K, 300 ℃), 12Cr stainless steel (κ: 24W / m ・ K,
100 ° C), cobalt (κ: 69W / m · K, 100 ° C), or cobalt alloy such as Stellite # 6 (κ: 15W / m ·
K, 20 ° C), Stellite # 12 (κ: 15 W / m ・ K, 20
℃), nickel (κ: 90 W / m · K, 300 ° C), or nickel alloys such as In 625 (κ: 12 W / m · K, 400 ° C),
Nimonic (κ: 13W / m · K, 100 ° C) etc., which are desirable material properties such as corrosion resistance, strength, wear resistance, etc. as mold materials for resin molding and non-ferrous metal casting (aluminum die casting, etc.). It is a material type having.

【０００８】上記金属多孔質層を形成する異種金属の混
相効果を充分ならしめるために、熱伝導率の低いグルー
プに属する材種の熱伝導率と、高いグループに属する材
種の熱伝導率との比が約２以上となるような材種の組合
せとすることが望ましい。各グループに属する材種とし
て２種以上を併用する場合は、各グループ内における複
数種の粉末の配合比率を考慮した合成則により、各グル
ープの平均熱伝導率を算出し、熱伝導率の高いグループ
に属する材種の平均熱伝導率と熱伝導率の低いグループ
に属する材種の平均熱伝導率との比が２以上となるよう
に材種の選択・組合せを行えばよい。更に、低い熱伝導
率の材種と高い熱伝導率の材種とからなる金属多孔質体
において、高い熱伝導率を有する材種の占める比率（体
積率）は、５〜９５％の範囲とするのがよい。５％以下
では、配合効果としての熱交換性の向上効果に乏しく、
他方９５％を越えると、金型に必要な強度や耐摩耗性等
を確保することが困難となるからである。より好ましく
は、１０〜５０％である。In order to sufficiently smooth the phase-mixing effect of different metals forming the metal porous layer, the thermal conductivity of the materials belonging to the low thermal conductivity group and the thermal conductivity of the materials belonging to the high thermal conductivity group are set. It is desirable to use a combination of material types having a ratio of about 2 or more. When two or more types of materials belonging to each group are used in combination, the average thermal conductivity of each group is calculated according to the synthesis rule that takes into account the compounding ratio of multiple types of powder within each group, and the high thermal conductivity is obtained. The material types may be selected and combined so that the ratio of the average thermal conductivity of the material types belonging to the group to the average thermal conductivity of the material types belonging to the low thermal conductivity group is 2 or more. Furthermore, in a metal porous body composed of a material having a low thermal conductivity and a material having a high thermal conductivity, the ratio (volume ratio) of the material having a high thermal conductivity is in the range of 5 to 95%. Good to do. When it is 5% or less, the effect of improving the heat exchange property as a compounding effect is poor,
On the other hand, if it exceeds 95%, it becomes difficult to secure the strength and abrasion resistance required for the mold. More preferably, it is 10 to 50%.

【０００９】本発明の金型の金属多孔質層は、複数種の
金属粉末の均一な混合物を焼結原料とし、熱間等方加圧
処理（ＨＩＰ処理）工程を含む種々のプロセス、例えば
焼結原料粉末混合物をカプセルに充填し、脱気密封して
熱間等方加圧処理（ＨＩＰ処理）する方法、または焼結
原料粉末混合物を、加圧成形加工により圧粉成形体とし
たうえ、ＨＩＰ処理する方法等により製造される。熱間
等方加圧焼結体として形成することとしたのは、高圧力
の均一な作用下の焼結反応により、金型の形状（殊に凹
凸を有する複雑なキャビティ形状）の如何に拘らず、均
質な気孔分布をもたせ、かつ多孔質体でありながら、良
好な機械強度を付与することができるからである。The metal porous layer of the mold of the present invention uses a uniform mixture of a plurality of kinds of metal powder as a sintering raw material, and various processes including a hot isostatic pressing (HIP process) step, for example, firing. A method of filling the capsule with the raw material powder mixture, degassing and sealing, and performing hot isostatic pressing (HIP treatment) or a sintering raw material powder mixture into a powder compact by pressure molding, It is manufactured by a method such as HIP treatment. It was decided to form the hot isostatically pressed sintered body regardless of the shape of the mold (particularly the complicated cavity shape having irregularities) due to the sintering reaction under the uniform action of high pressure. The reason is that a uniform pore distribution can be provided, and good mechanical strength can be imparted to the porous body.

【００１０】金属多孔質層の製造プロセスとして、焼結
原料粉末をカプセルに充填しＨＩＰ処理する工程を適用
する場合におけるＨＩＰ処理は、温度約０．２〜０．８
５ｍｐ°Ｋ〔ｍｐは混合粉末のうち、低融点の金属の融
点（絶対温度）〕、加圧力約０．５〜１５０ＭＰａの加
圧・加熱条件下に、その焼結反応を好適に達成すること
ができる。ＨＩＰ処理の後、所望により、その焼結体に
温度約０．５〜０．９８ｍｐ°Ｋ（ｍｐは前記と同義）
の熱処理が施される。この熱処理は、ＨＩＰ処理により
形成された焼結体の多孔性を損なわずに、焼結体内の粒
子間結合を強化し、焼結体の機械強度等を高めるのに有
効である。他方、焼結原料粉末混合物を加圧成形した
後、ＨＩＰ処理する工程を適用する場合において、粉末
の加圧成形に、冷間静水圧加圧成形法を適用すること
は、形状の如何に拘らず成形体に良好な均質性を付与す
るのに有効である。また、圧粉成形体のＨＩＰ処理は、
これをカプセルに密封せず、そのままの状態（カプセル
・フリー）で行ってよい。カプセルフリーのＨＩＰ処理
を行う場合は、圧粉成形体の空隙内に圧力媒体が侵入す
ることにより、圧粉成形体の外側表面と内部とから静水
圧媒体の高圧力が作用する効果として、圧粉成形体の多
孔性を保持しつつ、焼結反応による粒子間結合を充分に
強化することが可能である。そのＨＩＰ処理は、温度約
０．５〜０．９８ｍｐ°Ｋ（ｍｐは前記と同義）、加圧
力約０．５〜１５０ＭＰａの処理条件下に好適に達成さ
れる。When the step of filling the raw material powder for sintering into a capsule and performing the HIP process is applied as a manufacturing process of the metal porous layer, the HIP process is performed at a temperature of about 0.2 to 0.8.
5mp ° K [mp is the melting point (absolute temperature) of the low melting point metal in the mixed powder], and the sintering reaction is preferably achieved under the pressurizing / heating conditions of a pressing force of about 0.5 to 150 MPa. You can After the HIP treatment, if desired, the sintered body is subjected to a temperature of about 0.5 to 0.98 mp ° K (mp is the same as above).
Is performed. This heat treatment is effective in strengthening the interparticle bond in the sintered body and increasing the mechanical strength of the sintered body without impairing the porosity of the sintered body formed by the HIP treatment. On the other hand, in the case of applying the step of HIPing the sintering raw material powder mixture after pressure molding, applying the cold isostatic pressing method to the powder pressure molding does not depend on the shape. It is effective in imparting good homogeneity to the molded product. In addition, the HIP treatment of the powder compact is
This may be performed as it is (capsule-free) without sealing in a capsule. When the capsule-free HIP process is performed, the pressure medium enters the voids of the powder compact and the high pressure of the hydrostatic medium acts from the outer surface and the inside of the powder compact as the effect. It is possible to sufficiently strengthen the interparticle bond by the sintering reaction while maintaining the porosity of the powder compact. The HIP treatment is suitably achieved under a treatment condition of a temperature of about 0.5 to 0.98 mp ° K (mp has the same meaning as above) and a pressure of about 0.5 to 150 MPa.

【００１１】本発明の金型の金属多孔質層表面は、所望
によりその表面を被覆する非多孔質膜が形成される。非
多孔質膜の材種は、金属，セラミツクス，あるいは樹脂
等が金型の用途・使用条件等に応じて選択され、その成
膜は、めっき，溶射，あるいはコーティング等、膜材種
に適した方法により行なわれる。金属多孔質層表面を非
多孔質膜で被覆することは、熱交換用媒体がキャビティ
表面に流出し、成形品の品質に悪影響を及ぼすような場
合における媒体の流出を防止するのに有効である。ま
た、成形品がキャビティ表面との接触による急冷作用に
起因して、品質の低下をきたすおそれが有るような場合
には、非多孔質膜としてテフロン樹脂等の断熱性を有す
る膜体を形成することにより、多孔質体の断熱性とテフ
ロン等の非多孔質樹脂膜の断熱性とがあいまって高い断
熱性が得られ、成形品表面の急冷を緩和し、成形品品質
を確保することが容易となる。On the surface of the metal porous layer of the mold of the present invention, a non-porous film that covers the surface is formed, if desired. The material type of the non-porous film is selected from metal, ceramics, resin, etc. according to the application and use conditions of the mold, and the film formation is suitable for the film material type such as plating, thermal spraying or coating. By the method. Coating the surface of the metal porous layer with a non-porous film is effective in preventing the medium for heat exchange from flowing out to the surface of the cavity and adversely affecting the quality of the molded product. . When the molded product may deteriorate in quality due to the rapid cooling effect due to contact with the cavity surface, a non-porous film having a heat insulating property such as Teflon resin is formed. As a result, high heat insulation is obtained by combining the heat insulation of the porous body and the heat insulation of the non-porous resin film such as Teflon, and it is easy to reduce the rapid cooling of the surface of the molded product and ensure the quality of the molded product. Becomes

【００１２】金属多孔質層に供給される熱交換用媒体
は、例えば水、湯，液体炭酸ガス、液体窒素等であり、
その材種は金型の用途・使用条件等に対応する多様な型
温度制御内容に応じて適宜選択使用される。The heat exchange medium supplied to the metal porous layer is, for example, water, hot water, liquid carbon dioxide gas, liquid nitrogen, etc.
The type of material is appropriately selected and used in accordance with various mold temperature control contents corresponding to the purpose and use conditions of the mold.

【００１３】本発明の金型は、金属多孔質層の表面に対
する前記非多孔質膜の形成を省略し、金属多孔質層の気
孔をキャビティ空間内に開放させた状態の金型として使
用するも可能である。この場合、金属多孔質層は、熱交
換用媒体流路の役割と併せて、キャビティ内のガスを外
部に排除するガス抜き手段として機能させることができ
る。The mold of the present invention can be used as a mold in which the formation of the non-porous film on the surface of the metal porous layer is omitted and the pores of the metal porous layer are opened in the cavity space. It is possible. In this case, the metal porous layer can function as a degassing means for excluding the gas in the cavity to the outside together with the role of the heat exchange medium flow path.

【００１４】図１は、金属多孔質層を有する本発明の金
型の例を示している。図中，１１は金型本体部をなす金
属多孔質層であり、１３はその背面に組み合わされた外
型部材である。キャビティ空間を形成する金属多孔質層
１１の表面には、その開気孔を封止するための非多孔質
膜１２（例えば、テフロン樹脂膜）で被覆されている。
１４は金属多孔質層１１に対する熱交換用媒体の供給配
管であり、１５は金属多孔質層１１から熱交換用媒体を
排出する配管である。熱交換用媒体の供給配管１４は、
支管１４ａと支管１４ｂとを有している。支管１４ａは
金属多孔質層１１を加熱昇温するための媒体を供給する
管路であり、支管１４ｂは金属多孔質層１１を冷却する
ための媒体を供給する管路である。２つの支管１４ａと
１４ｂは、各管路のバルブＶａ，Ｖｂの開閉操作により
切り換えられる。この金型１０による成形操業におい
て、キャビティに対する原料注入直前の型温度の調節、
注入した原料の成形に必要な加熱ないし冷却、および成
形操作完了後の冷却降温等、各段階に必要な温度制御
は、支管１４ａ，１４ｂの切り換えにより行われる。FIG. 1 shows an example of the mold of the present invention having a metal porous layer. In the figure, 11 is a metal porous layer forming the die main body, and 13 is an outer die member combined on the back surface thereof. The surface of the metal porous layer 11 forming the cavity space is covered with a non-porous film 12 (for example, Teflon resin film) for sealing the open pores.
Reference numeral 14 is a pipe for supplying the heat exchange medium to the metal porous layer 11, and reference numeral 15 is a pipe for discharging the heat exchange medium from the metal porous layer 11. The heat exchange medium supply pipe 14 is
It has a branch pipe 14a and a branch pipe 14b. The branch pipe 14a is a conduit for supplying a medium for heating and raising the temperature of the porous metal layer 11, and the branch pipe 14b is a conduit for supplying a medium for cooling the porous metal layer 11. The two branch pipes 14a and 14b are switched by opening / closing the valves Va and Vb of the respective pipelines. In the molding operation by the mold 10, adjustment of the mold temperature immediately before the material is injected into the cavity,
The temperature control necessary for each stage, such as heating or cooling required for molding the injected raw material and cooling and cooling after the completion of the molding operation, is performed by switching the branch pipes 14a and 14b.

【００１５】図２は、金型本体部の金属多孔質層１１の
表面に対する非多孔質膜の形成を省略した例を示してい
る。金属多孔質層１１に熱交換用媒体の給排送配管１４
（１４ａ，１４ｂ）および１５が接続されている点は、
前記図１のそれと異ならないが、この場合の金属多孔質
層１１は、気孔がキャビティ内に開口しているので、こ
れをキャビティのガス抜きに使用することができる。図
中、１６は、外型部材１３を貫通して金属多孔質層１１
に接続されたガス抜き管路であり、ガス抜き管路１６を
介して、キャビティ内からのガス排出が行われる。この
金型構成において、密閉されたキャビティ内のガス抜き
を行う場合は、熱交換用媒体の供給配管のバルブＶａ，
Ｖｂおよび排出配管のバルブＶｃを閉じ、ガス抜き管路
１６のバルブＶ₁₆を開いてキャビティ内の滞留ガスを系
外に排出する。FIG. 2 shows an example in which the formation of the non-porous film on the surface of the metal porous layer 11 of the mold body is omitted. A heat exchange medium supply / discharge pipe 14 for the metal porous layer 11
The points where (14a, 14b) and 15 are connected are
Although not different from that shown in FIG. 1, the metal porous layer 11 in this case has pores open in the cavity, so that this can be used for degassing the cavity. In the figure, 16 is a metal porous layer 11 that penetrates the outer mold member 13.
Is a gas vent pipe line connected to the gas vent line, and gas is discharged from the cavity through the gas vent pipe line 16. In this mold configuration, when degassing the inside of the closed cavity, the valve Va of the heat exchange medium supply pipe,
Vb and the valve Vc of the discharge pipe are closed, and the valve V ₁₆ of the gas vent pipe ₁₆ is opened to discharge the stagnant gas in the cavity out of the system.

【００１６】また、型温度の制御・キャビティ内の成形
品の温度制御を行う場合は、ガス抜き管路１６のバルブ
Ｖ₁₆を閉じると共に、熱交換用媒体の給排送配管のバル
ブＶａ（またはＶｂ）およびＶｃを開いて金属多孔質層
１１に熱交換用媒体を流通させることにより、前記図１
の場合と同様の温度制御が行われる。この場合の熱交換
用媒体の給送は、金型１０を型合せしてキャビティ空間
を閉じた状態（キャビティは成形材料が注入・充填され
た状態，または成形材料のない空の状態のいずれでもよ
い）で行うことができる。なお、所望により、熱交換用
媒体の給排送配管１４（１４ａ，１４ｂ），１５のほか
に、金属多孔質層１１内を貫通する熱交換用媒体の流通
管路（図示せず）を設け、その流通管路による熱交換用
媒体の給排操作と、上記給排送配管１４（１４ａ，１４
ｂ），１５による給排操作とを適宜切り換え実施するよ
うにしてもよい。When controlling the mold temperature and the temperature of the molded product in the cavity, the valve V ₁₆ of the gas vent pipe ₁₆ is closed and the valve Va (or the valve Va of the heat exchange medium supply / discharge pipe) is closed. By opening Vb) and Vc to allow a heat exchange medium to flow through the porous metal layer 11,
The same temperature control as in the above case is performed. In this case, the heat exchange medium is fed in either a state in which the mold 10 is fitted and the cavity space is closed (the cavity is filled with and filled with the molding material or is empty without the molding material. Good) can be done. If desired, in addition to the heat exchange medium supply / discharge pipes 14 (14a, 14b), 15, a heat exchange medium circulation pipe (not shown) that penetrates through the metal porous layer 11 is provided. , The supply and discharge operation of the heat exchange medium through the distribution pipe, and the supply and discharge pipe 14 (14a, 14)
The supply / discharge operation by b) and 15 may be switched appropriately.

【００１７】[0017]

【実施例】【Example】

〔１〕多孔質金型部材の製造：複数種の金属粉末混合物
を焼結原料として多孔質焼結体を得る。表１に供試材の
組成配合および製造条件等を示し、表２にそれらの諸特
性を示す。表中，No.1〜6 は多孔質焼結体である。No.1
1 および12は、成形用金型の代表的材料（No.11 : ステ
ンレス鋼，No.12 : 工具鋼）の塑性加工材（圧延材）を
比較例として示したものである。[1] Production of porous mold member: A porous sintered body is obtained by using a mixture of plural kinds of metal powders as a sintering raw material. Table 1 shows the compositional composition and production conditions of the test material, and Table 2 shows the various properties thereof. In the table, Nos. 1 to 6 are porous sintered bodies. No.1
1 and 12 show, as a comparative example, a plastically worked material (rolled material) of a typical material of a molding die (No. 11: stainless steel, No. 12: tool steel).

【００１８】(1)原料粉末 表１中、粉末材種・配合欄の記号は次のとおりである
（Ｐ_a1, Ｐ_a2, Ｐ_a3, Ｐ _a4, Ｐ_a5：高い熱伝導率のグル
ープに属する材種、Ｐ_b1, Ｐ_b2：低い熱伝導率のグルー
プに属する材種）。 Ｐ_a1：SUS 304 ステンレス鋼（κ 19 W/m ・K, at300
℃），粒度−150 μｍ Ｐ_a2：In 625（κ 12 W/m ・K, at400℃），粒度−150
μｍ、 Ｐ_a3：ステライト♯12（κ 15 W/m ・K, at20 ℃），粒
度−150 μｍ、 Ｐ_a4：SUS 630 ステンレス鋼（κ 19 W/m ・K, at300
℃），粒度−150 μｍ Ｐ_a5：SKD 61工具鋼（κ 28 W/m ・K, at 20℃），粒度
−150 μｍ、 Ｐ_b1：銅（κ 390 W/m・K, at300℃），粒度−100 μ
ｍ、 Ｐ_b2：アルミニウム（κ 233 W/m・K, at300℃），粒度
−100 μｍ、 なお、No.5およびNo.6（高熱伝導率のグループに属する
２材種を混合使用）における熱伝導率の比は、高熱伝導
率の２種の熱伝導率を両者の配合割合に基づく合成則に
より算出し、算出された熱伝導率と熱伝導の低い材種の
熱伝導率との比を示している。(1) Raw material powder In Table 1, the symbols in the powder material type / blending column are as follows.
(P_a1,P_a2,P_a3, P _a4, P_a5: High thermal conductivity glue
Grade belonging to the group, P_b1,P_b2: Glue with low thermal conductivity
Grade belonging to the group). P_a1: SUS 304 stainless steel (κ 19 W / m ・ K, at300
℃), particle size −150 μm P_a2: In 625 (κ 12 W / m · K, at 400 ℃), grain size −150
μm, P_a3: Stellite # 12 (κ 15 W / m · K, at 20 ° C), grains
Degree -150 μm, P_a4: SUS 630 Stainless Steel (κ 19 W / m ・ K, at300
℃), particle size −150 μm P_a5: SKD 61 tool steel (κ 28 W / m · K, at 20 ℃), grain size
-150 μm, P_b1: Copper (κ 390 W / mK, at 300 ℃), grain size −100 μ
m, P_b2: Aluminum (κ 233 W / mK, at 300 ℃), grain size
-100 μm, No.5 and No.6 (belonging to the group of high thermal conductivity
The ratio of the thermal conductivity in (using two materials mixed) is high
Of the two types of thermal conductivity as a synthetic rule based on the blending ratio of both
Of the material with low thermal conductivity and low thermal conductivity
The ratio with the thermal conductivity is shown.

【００１９】(2)製造工程 表１中、製造工程欄の記号Ａ, Ｂは次のとおりである。 Ａ工程：原料粉末混合物をカプセル（軟鋼製）に充填
し、脱気密封（１×１０ ^-2Torr）したうえ、ＨＩＰ処理
する。ついで、カプセルを除去し、焼結体の粒子間結合
を強化するための熱処理を施したうえ（もしくは施すこ
となく）機械加工を加え、直方体の多孔質焼結体（100
×100 ×50,mm ）を得る。 Ｂ工程：原料粉末混合物を、ゴム型に充填しＣＩＰ処理
により圧粉体を成形したうえ、ＨＩＰ処理（カプセル・
フリー）に付す。処理後、機械加工を加え、矩形状の多
孔質焼結体（形状・サイズは上記と同じ）を得る。(2) Manufacturing process In Table 1, symbols A and B in the manufacturing process column are as follows. Step A: Fill the capsule (mild steel) with the raw material powder mixture
And degassed (1 × 10 ^-2Torr) and HIP processing
I do. Next, the capsule is removed, and the interparticle bonding of the sintered body is performed.
Heat treatment (or
Machine work was performed, and a rectangular porous sintered body (100
× 100 × 50, mm). Step B: The raw material powder mixture is filled in a rubber mold and subjected to CIP treatment.
And then HIP treatment (capsule
Free). After processing, add machining
A porous sintered body (shape and size are the same as above) is obtained.

【００２０】(3)多孔質焼結体の特性 強度：３点曲げ試験による曲げ強度（試験温度: 常温） 耐摩耗性：大越式迅速摩耗試験による比摩耗量の比率 ガス抜き性：ガス圧力0.2 kgf/cm² における試験片（厚
さ５mm）の通過ガス流量（cc/min・cm² ）(3) Properties of Porous Sintered Body Strength: Bending strength by 3-point bending test (test temperature: normal temperature) Abrasion resistance: Ratio of specific wear amount by Ohkoshi-type rapid wear test Ventability: Gas pressure 0.2 Passing gas flow rate (cc / min · cm ² ) of the test piece (thickness 5 mm) at kgf / cm ²

【００２１】表２に示したように、発明例の多孔質焼結
体（No.1〜6 ）は、代表的な金型材料である比較材No.1
1 （ステンレス鋼）およびNo.12 （工具鋼) に比し著し
く高い熱伝導率を有すると共に、高多孔質性を備え、ガ
ス抜き性も良好である。また、多孔質体でありながら、
機械強度，耐摩耗性も良好で、樹脂成形や非鉄金属鋳造
の金型の構成部材として使用可能である。As shown in Table 2, the porous sintered bodies (Nos. 1 to 6) of the invention examples are comparative material No. 1 which is a typical die material.
It has significantly higher thermal conductivity than 1 (stainless steel) and No. 12 (tool steel), has high porosity, and has good degassing properties. Also, while being a porous body,
It has good mechanical strength and wear resistance, and can be used as a component of metal molds for resin molding and non-ferrous metal casting.

【００２２】[0022]

【表１】 [Table 1]

【００２３】[0023]

【表２】 [Table 2]

【００２４】[0024]

【発明の効果】本発明の成形用金型は、金属多孔質層の
気孔を熱交換用媒体流路とし、熱交換面積を増大した効
果として、金型温度の昇温・冷却を効率よく行うことを
可能ととする。その型温度制御効果は成形品の品質の向
上安定化に寄与すると共に、成形操業サイクルの効率を
大きく改善することを可能にするものである。EFFECTS OF THE INVENTION In the molding die of the present invention, the pores of the metal porous layer are used as heat exchange medium passages, and the effect of increasing the heat exchange area is to efficiently raise and cool the die temperature. Make it possible. The mold temperature control effect contributes to the improvement and stabilization of the quality of the molded product, and makes it possible to greatly improve the efficiency of the molding operation cycle.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の金型の実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a mold of the present invention.

【図２】本発明の金型の実施例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of the mold of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０: 成形用金型 １１: 金属多孔質層 １２: 非多孔質膜 １３: 外型部材 １４（１４ａ，１４ｂ）: 熱交換用媒体供給配管 １５: 熱交換用媒体排出配管 １６: ガス抜き配管 Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖ₁₆: バルブ。10: Mold for molding 11: Porous metal layer 12: Non-porous film 13: Outer mold member 14 (14a, 14b): Heat exchange medium supply pipe 15: Heat exchange medium discharge pipe 16: Gas release pipe Va , Vb, Vc, V ₁₆ : valves.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 宏 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者 船越 淳 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者 西 隆 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者 小阪 晃 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Hiroshi Yamaguchi 1-1-1, Nakamiya Oike, Hirakata-shi, Osaka Inside Kubota Hirakata Manufacturing Company (72) Inventor Jun Funakoshi 1-1-1, Nakamiya Oike, Hirakata-shi, Osaka No. 1 Company in Kubota Hirakata Factory (72) Takashi Nishi Nishi 1-1-1, Nakamiya Oike, Hirakata-shi, Osaka Prefecture Company No. 1 in Kubota Hirakata Factory, Ltd. (72) Inventor Akira Kosaka 1-chome, Omiya Nakamiya, Hirakata, Osaka Prefecture No. 1 in stock company Kubota Hirakata Factory

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 金型の少なくともキャビティ側の表層領
域に、熱伝導率の異なる複数種の金属粒子が均一に分散
混在した熱間等方圧加圧焼結体である気孔率７〜５０％
および気孔径５００μｍ以下の金属多孔質層を有し、該
金属多孔質体層に、熱交換用媒体流通配管が接続されて
いることを特徴とする熱交換性にすぐれた成形用金型。1. A porosity of 7 to 50%, which is a hot isostatically pressed sintered body in which a plurality of types of metal particles having different thermal conductivities are uniformly dispersed and mixed in at least the surface layer region of the mold on the cavity side.
And a metal mold having a pore diameter of 500 μm or less, and a heat exchange medium distribution pipe is connected to the metal porous body layer, and a molding die having excellent heat exchange properties. 【請求項２】 熱伝導率の低い金属材種と、高い金属材
種との熱伝導率の比が、２以上であることを特徴とする
請求項１に記載の熱交換性にすぐれた成形用金型。2. The molding having excellent heat exchange properties according to claim 1, wherein the ratio of the thermal conductivity of the metal material type having a low thermal conductivity to the metal material type having a high thermal conductivity is 2 or more. Mold for. 【請求項３】 熱伝導率の低い金属材種が、鉄もしくは
鉄合金、ニッケルもしくはニッケル合金、またはコバル
トもしくはコバルト合金であり、熱伝導率の高い金属材
種が、銅もしくは銅合金、アルミニウムもしくはアルミ
ニウム合金であることを特徴とする請求項３に記載の熱
交換性にすぐれた成形用金型。3. The metal material having a low thermal conductivity is iron or an iron alloy, nickel or a nickel alloy, or cobalt or a cobalt alloy, and the metal material having a high thermal conductivity is copper or a copper alloy, aluminum or A molding die having excellent heat exchange properties according to claim 3, which is an aluminum alloy. 【請求項４】 高い熱伝導率の金属粒子の占める体積率
が、５〜９０％であることを特徴とする請求項２または
請求項３に記載の熱交換性にすぐれた成形用金型。4. The molding die having excellent heat exchange properties according to claim 2, wherein the volume ratio of the metal particles having high thermal conductivity is 5 to 90%. 【請求項５】 金属多孔質体層のキャビティ側表面が、
非多孔質膜で被覆されれていることを特徴とする請求項
１ないし請求項４に記載のいずれか１つに記載の熱交換
性にすぐれた成形用金型。5. The cavity side surface of the porous metal layer is
The molding die having excellent heat exchange properties according to any one of claims 1 to 4, which is covered with a non-porous film.