KR101146774B1

KR101146774B1 - 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법

Info

Publication number: KR101146774B1
Application number: KR1020117020694A
Authority: KR
Inventors: 마사오 히라노; 요시타카 호리베
Original assignee: 신토고교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2012-05-21
Also published as: CN102159341A; JP4655169B2; WO2010104032A1; CN102159341B; JPWO2010104032A1; KR20110136801A; US20120052194A1; US9364894B2

Abstract

본 발명은, 캐비티면(주조제품)의 형상이 복잡하더라도 용탕흐름성이 양호하며, 이형성이 뛰어나고, 또한 재가공이 가능하며, 금형의 수명을 향상시킬 수 있는 주조용 금형의 캐비티면의 가공방법을 실현한다.
캐비티면(11)에 반구면 형상의 제1의 딤플(12)을 형성하는 분사 가공 공정(A)과, 상기 제1의 딤플(12)보다 미소한 제2의 딤플(13)을 형성하는 분사 가공 공정(B)을 구비하며, 상기 분사 가공 공정(A)과 분사 가공 공정(B) 중 어느 일방을 우선하여 분사 가공하는 가공방법(a) 및 가공방법(b)과, 상기 분사 가공 공정(A)만을 실시하여 제1의 딤플(12)만을 형성하는 가공방법(c)을 구비한다.

Description

주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법{METHOD OF PROCESSING CAVITY SURFACE OF CASTING MOLD}

본 발명은, 다이캐스트(die casting) 주조 등에 이용하는 주조용 금형의 캐비티면(cavity surface)의 가공 방법에 관한 것이다.

종래, 알루미늄 등의 비철금속(non-ferrous metal)으로부터 실린더 헤드나 매니폴드(manifold) 등 자동차를 구성하는 엔진 부품을 제조하기 위해서는, 다이캐스트 주조 등의 금형주조법이 이용되고 있다. 금형주조법에서는, 주조 시에 금형 내에 있어서의 용탕(molten metal)의 흐름(용탕흐름, metal flow)이 나빠지면, 주조품에 미소한 수축공(shrinkage cavity), 플로우마크(flow marks) 등의 결함을 발생시키기 쉬워지므로, 용탕흐름성(the fluidity of molten metal)을 향상시키기 위해서 다양한 연구가 행해지고 있다. 용탕흐름성을 향상시키기 위한 방책으로서는, 금형표면(캐비티면)에 요철부를 형성하고, 용탕과 캐비티면과의 접촉 면적을 감소시킴으로써, 용탕의 유동 저항을 저하시키는 처리를 들 수 있다. 캐비티면에 요철부를 형성함으로써 용탕의 흐름성을 향상시키는 방법으로서, 예컨대 특허문헌 1에는, 금형의 캐비티면에 서로 인접하여 확대되도록 사각형상의 금형오목부(型凹部) 및 금형볼록부(型凸部)를 연속적으로 형성하여, 용탕흐름 저항이 큰 부분과 작은 부분을 교대로 구성하고, 이 사각형상의 금형오목부 및 금형볼록부의 1변의 방향을 상기 용융 금속의 주입 방향에 대하여 경사지게 함으로써, 주입된 용융 금속이 상기 캐비티 내의 각부에 균일하게 충전되도록 한 다이캐스트 성형방법이 개시되어 있다.

[특허문헌 1] : 일본 특허공개공보 평7-246450호

여기서, 상술한 바와 같은 기술에서는, 요철부는, 캐비티면을 질산계 부식액(a corrosive liquid such as a nitric acid solution) 등에 의해 부식시킴으로써 요철부를 형성하는 표면 텍스쳐링(surface texturing)이나 방전 가공(electrical discharge machining)에 의해 형성되어 있다. 그러나, 이들의 가공 방법에서는, 캐비티면을 가공할 수 있는 범위에 제약이 있어, 복잡한 캐비티 형상을 가지는 금형에서는, 충분한 용탕흐름성을 얻을 수 없다고 하는 문제가 있었다. 또한, 표면 텍스쳐링에서는, 크기, 깊이, 형태 등이 고도로 제어된 요철부를 형성하는 것이 곤란하기 때문에, 충분한 용탕흐름성을 얻을 수 없다고 하는 문제가 있었다.

또한, 형성될 요철부의 형상이, 각이 져(angular edges) 있기 때문에, 주조품의 금형으로부터의 형분리(離型) 시에 스코어링(긁혀서 생긴 흠집, scoring) 등이 생기기 쉬우며, 금형으로부터의 형분리의 용이성(이형성(離型性))이 저하한다고 하는 문제가 있었다. 요철부가 1방향으로 방향성을 가지는 것과 같은 경우에는, 캐비티면에 도포하여, 이형성을 좋게 하기 위한 이형제가, 캐비티면에 균일하게 남아 있기 어렵기 때문에, 이형성이 저하한다고 하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은, 용탕흐름성이 양호함과 동시에, 이형성이 뛰어난 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법을 실현하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위한 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법에 관한 것이며, 청구항 1에 기재된 발명에서는, 주조용 금형의 경도(hardness) 이상의 경도를 가지는 구형(spherical shape)의 제1의 분사재를 캐비티면에 분사하여, 상기 캐비티면에 그 형상이 반구면 형상인 제1의 딤플(dimples)을 형성하는 분사 가공 공정(A)을 구비하고, 상기 제1의 딤플이 형성되어 있지 않은 영역과 상기 제1의 딤플이 혼재하는 캐비티면을 형성한다고 하는 기술적 수단을 이용한다. 여기서, 「구형」이란 진구(absolute sphericity)일 필요는 없고, 대략 구형을 포함하는 개념이다.

청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 분사 가공 공정(A)에 의해 그 형상이 반구면 형상인 제1의 딤플을 형성하여, 제1의 딤플이 형성되어 있지 않은 영역과 제1의 딤플이 혼재하는 캐비티면을 형성할 수 있다. 이것에 의해, 제1의 딤플이 캐비티면에서 방향성 없이 균일하게 분산되어, 용탕이 캐비티면과 접촉하는 면적을 저감시킬 수 있으므로, 용탕흐름성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1의 딤플은, 청구항 1 및 5에서 기재되는 바와 같이 반구면 형상(hemispherical shapes)의 딤플로 형성됨으로써, 주조시에 캐비티면에 도포하는 이형제를 머물기 쉽게 할 수 있다. 또한, 표면 텍스쳐링 등으로 형성된 딤플과 달리, 모서리가 없는 반구면 형상으로 형성함으로써, 주조품의 형분리 시에 스코어링 등이 생기지 않고, 주조품의 형분리를 용이하게 하며, 주조품에 손상을 입히지 않도록 할 수 있다. 또한, 제1의 딤플은, 분사 가공에 의해 형성되기 때문에, 복잡한 캐비티 형상을 가지는 금형의 캐비티면에도 형성할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명에서는, 청구항 1에 기재된 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법에 있어서, 및 청구항 6에 기재된 발명에서는, 청구항 5에 기재된 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법에 있어서, 상기 제1의 분사재의 입자직경이 100～1000μm라고 하는 기술적 수단을 이용한다.

청구항 7의 발명에 따르면, 분사 가공 공정(A)에 의해 형성하는 제1의 딤플은, 깊이에 대하여 개구부의 지름이 10배 이상인 얕은 반구면 형상의 딤플로서 형성할 수 있고, 또 그러한 형상으로 하는 것이 바람직하다. 청구항 2에 기재된 발명과 같이, 제1의 분사재의 입자직경은 100μm～1000μm정도인 것이 바람직하다.

청구항 3에 기재된 발명에서는, 청구항 1에 기재된 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법에 있어서, 상기 제1의 딤플의 상기 캐비티면에 대한 면적율이 50～90%라고 하는 기술적 수단을 이용한다.

제1의 딤플의 캐비티면에 대한 면적율은 청구항 3에 기재된 발명과 같이 50～90%인 것이 바람직하다. 상기 면적율이 50% 미만에서는, 용탕이 캐비티면과 접촉하는 면적을 충분히 저감시킬 수 없으므로, 용탕흐름성을 충분히 향상시킬 수 없다. 또한, 상기 면적율이 90%를 초과하면, 제1의 딤플이 서로 겹치기 때문에 제1의 딤플의 형상이 반구면 형상으로 되지 않아, 이형제를 유지하기 어려워지므로, 이형성이 나빠진다. 또한, 제1의 딤플의 단부(端部)가 각이 진 상태가 되므로, 주조품의 형분리 시에 스코어링 등이 생기는 등의 문제가 발생한다.

청구항 4에 기재된 발명에서는, 청구항 1에 기재된 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법에 있어서, 상기 제1의 분사재보다 입자직경이 작고, 주조용 금형의 경도이상의 경도를 가지는 제2의 분사재를 캐비티면에 분사하여, 캐비티면에 제2의 딤플을 형성하는 분사 가공 공정(B)을 더 구비하며, 상기 제1의 딤플과 상기 제2의 딤플이 혼재하는 캐비티면을 형성한다고 하는 기술적 수단을 이용한다.

청구항 4에 기재된 발명에 따르면, 분사 가공 공정(B)에 의해, 캐비티면의 가공흔(traces of treatment, 加工痕) 등을 없애고 방향성이 없는 표면 성상(性狀)으로 하는 동시에, 용탕흐름성을 향상시키기 위한 미소한 제2의 딤플을 형성할 수 있다. 그리고, 제1의 딤플과 제2의 딤플이 혼재하는 캐비티면을 형성할 수 있다. 이것에 의해, 제1의 딤플과 제2의 딤플이 캐비티면에서 방향성 없이 균일하게 분산되고, 용탕이 캐비티면과 접촉하는 면적을 저감시킬 수 있으므로, 용탕흐름성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2의 딤플이란, 분사 가공에 의해 형성되기 때문에, 복잡한 형상을 가지는 금형의 캐비티면에도 형성할 수 있다.

청구항 9에 기재된 발명에서는, 청구항 4 또는 5에 기재된 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법에 있어서, 상기 제2의 분사재는, 구형이라고 하는 기술적 수단을 이용한다. 여기에서, 「구형」이란 진구일 필요는 없고, 대략 구형을 포함하는 개념이다.

청구항 9에 기재된 발명과 같이, 제2의 분사재로서 구형의 분사재를 이용하면, 상기 분사재는, 주로 소성(塑性)변형 작용에 의해 제2의 딤플을 용이하게 형성할 수 있고, 캐비티면의 연삭 작용이 적기 때문에, 전(前) 공정에 있어서 가공 형성된 금형의 치수정밀도를 저하시킬 우려가 없어, 바람직하게 이용할 수 있다. 또한, 구형의 분사재를 이용하면, 잔류 응력의 부여에 의한 피닝 효과(peening effect)를 나타낼 수도 있다.

청구항 10에 기재된 발명에서는, 청구항 4 또는 5에 기재된 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법에 있어서, 상기 제2의 분사재의 입자직경이 10～100μm라고 하는 기술적 수단을 이용한다.

상기 제2의 분사재를 이용해서 분사 가공 공정(B)에 의해 제2의 딤플을 형성한 캐비티면의 표면 거칠기는, Ra가 1.0μm 이하(Rz가 ≒ 수μm)가 바람직하기 때문에, 제2의 분사재의 입자직경은, 청구항 10에 기재된 발명과 같이, 10～100μm의 범위인 것이 바람직하다.

청구항 11에 기재된 발명에서는, 청구항 4 또는 5에 기재된 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법에 있어서, 상기 제1의 딤플과 제2의 딤플은 볼록부 간의 거리 및 오목부의 깊이가 서로 다르다고 하는 기술적 수단을 이용한다.

제2의 딤플의 형성에 이용하는 분사재는, 제1의 딤플의 형성에 이용하는 분사재보다 지름이 작기 때문에(청구항 6, 10), 제2의 딤플은 제1의 딤플보다 볼록부 간의 거리 및 오목부의 깊이가 작아진다. 오목부가 얕은 딤플에 의해, 방전 가공이나 절삭가공에 의해 캐비티면에 형성된 가공흔 등을 없애고 방향성이 없는 표면성상으로 할 수 있으며, 오목부가 깊은 딤플에 의해, 용탕과 접촉하는 캐비티면의 면적이 저감되어 용탕흐름성이 향상한다. 이와 같이 크기가 다른 딤플을 혼재시킴으로써, 주조시의 용탕흐름성이 양호하게 된다(도 1[2] 및 도 2[2]를 참조).

도 1은, 본 실시 형태에 관한 분사 가공 공정이, 본 발명의 분사 가공 공정(B)을 실시한 후, 분사 가공 공정(A)을 실시하는 가공 방법(a)에 의해 형성되는 캐비티면의 단면을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 2는, 본 실시 형태에 관한 분사 가공 공정이, 본 발명의 분사 가공 공정(A)을 실시한 후, 분사 가공 공정(B)을 실시하는 가공 방법(b)으로 형성되는 캐비티면의 단면을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 3은, 본 실시 형태에 관한 분사 가공 공정이, 본 발명의 분사 가공 공정(A)만을 실시하는 가공 방법(c)으로 형성되는 캐비티면의 단면을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 4는, 본 실시 형태에 관한 가공 방법(a)을 이용한 실시예 1의〔1〕: 분사 가공 전,〔2〕: 분사 가공 공정(B)을 실시한 후,〔3〕: 분사 가공 공정(B)에 이어서 분사 가공 공정(A)을 실시한 후, 에 있어서의 시험편(a test sample)의 표면성상을 나타내는 설명도이다.

본 발명의 금형의 캐비티면의 분사 가공 방법에 대해서, 도면을 참조해서 설명한다.

도 1은, 가공 방법(a)에 의해 딤플 형성을 하는 가공 공정을 설명하는 것으로, 그〔1〕은, 금형(10)의 구성 재료의 경도이상의 경도를 가지는 재료로 이루어지는 분사재(청구항 4에 기재된 제2의 분사재에 상당)를 이용하여, 캐비티면(11)에 블러스트 가공(blasting treatment)을 행하고, 미소한 제2의 딤플(13)을 가지는 캐비티면(11)을 형성하는 분사 가공 공정(B)을 나타내는 것이다.

분사 가공 공정(B)의 목적은, 방전 가공(electrical discharge machining)이나 연삭 가공(treatment by grinding)에 의해 형성된 캐비티면(11)의 가공흔 등을 없애고 방향성이 없는 표면성상으로 하는 동시에, 용탕흐름성을 향상시키기 위한 제2의 딤플(13)을 형성하는 것이며, 필요이상으로 표면 거칠기를 크게 하지 않는 것이 바람직하다. 예를 들면, 분사 가공 공정(B)에서는, 표면 거칠기(Rz)(10점 평균 거칠기, average roughness of ten points)가 수μm 정도의 캐비티면(11)을 형성하면 좋다. 딤플(13)의 형상은 특히 한정되지 않지만, 반구면 형상인 것이 바람직하다. 여기서 말하는 반구면 형상이란, 깊이에 대하여 개구부의 지름이 수 배인 얕은 반구면 형상도 포함된다.

이러한 캐비티면(11)을 형성하기 위해서는, 분사재에는 하기의 특성이 요구된다. 우선, 금형(10)의 구성 재료의 경도이상의 경도를 가지는 것이 필요하다. 금형재료로서, 예컨대, 알루미늄 합금 등의 다이캐스트 주조에 이용되는 열간금형용 합금공구강(alloy tool steel for hot-die) SKD61(JIS G 4404) 등을 들 수 있다. 이들의 재료에는, 비커스경도(Hv)가 500 정도로 고경도인 것도 있으며, 비커스경도(Hv)가 500 이상, 바람직하게는 700 이상의 고경도의 분사재를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 표면 거칠기(Rz)가 수μm 정도의 캐비티면(11)을 형성하기 위해서는, 분사재의 입자직경은 10μm～100μm정도인 것이 바람직하다.

분사재의 형상은, 부정형(indefinite shape), 구형, 그 밖의 형상의 것을 이용할 수 있지만, 부정형의 분사재를 이용하면 그 연삭 작용이 가해져, 캐비티면(11)을 연삭하여 금형(10)의 치수정밀도가 저하할 우려가 있기 때문에, 딤플의 형성에는, 주로 소성변형 작용을 가지는 구형의 분사재를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 구형의 분사재를 이용하면, 잔류 응력(the residual stress)의 부여에 의한 피닝 효과를 나타낼 수도 있어 금형(10)의 수명도 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 특성을 만족하는 분사재로서는, 예컨대, 본 발명의 출원인이 먼저 개발한 일본 특허공개공보 2002-4015호, 일본 특허공개공보 2005-76083호에 기재된 철계 아몰퍼스 구형입자(iron amorphous spherical particles) 등을 바람직하게 이용할 수 있다.

도 1의〔2〕는, 상기 분사 가공 공정(B)에 이용한 분사재보다 입자직경이 큰 구형의 분사재(청구항 1에 기재된 제1의 분사재에 상당)를 이용하여, 캐비티면(11)에 블러스트 가공을 행하고, 상기 분사 가공 공정(B)으로 형성한 제2의 딤플(13) 위에 제2의 딤플(13)보다 큰 반구면 형상의 제1의 딤플(12)을 혼재시켜 형성하는 분사 가공 공정(A)을 나타내는 것이다.

분사 가공 공정(A)의 목적은, 캐비티면(11) 중 용탕과 접촉하는 면적을 저감시켜 용탕흐름성을 향상시키는 것이다. 여기서, 제1의 딤플(12)의 캐비티면(11)에 대한 면적율은 50～90%가 바람직하고, 70% 정도로 하는 것이 더 바람직하다. 상기 면적율이 50% 미만에서는, 용탕이 캐비티면(11)과 접촉하는 면적을 충분히 저감시킬 수 없으므로, 용탕흐름성을 충분히 향상시킬 수 없다. 또한, 상기 면적율이 90%를 초과하면, 제1의 딤플(12)이 서로 겹치기 때문에 제1의 딤플(12)의 형상이 반구면 형상으로 되지 않아, 이형제를 유지하기 어려워지므로, 이형성이 악화된다. 또한, 제1의 딤플(12)의 단부가 각이 진 상태가 되므로, 주조품의 형분리 시에 스코어링 등이 생기는 등의 문제가 생긴다.

따라서, 제1의 딤플(12)은, 주조품을 금형(10)으로부터 형분리를 용이하게 하기 위해서, 깊이가 얕은 반구면 형상의 딤플로 형성할 필요가 있고, 상기 제1 딤플(12)의 형상을 반구면 형상으로 하여 캐비티면(11)에 균일하게 분산시켜 형성함으로써, 주조시에 캐비티면(11)에 도포하는 이형제를 딤플 내에 머물기 쉽게 할 수 있다. 또한, 표면 텍스쳐링 등으로 형성된 딤플과 달리, 상기 제1의 딤플(12)을 얕고 모서리가 없는 반구면 형상으로 형성함으로써, 주조품의 형분리 시에 스코어링 등이 발생하지 않으며, 주조품의 형분리를 용이하게 하여, 주조품에 손상을 입히지 않도록 할 수 있다.

이러한 제1의 딤플(12)은, 깊이에 대하여 개구부의 지름이 10배 이상인 얕은 반구면 형상의 딤플로서 형성하는 것이 바람직하고, 이를 위해 분사재의 입자직경은 100μm～1000μm 정도인 것이 바람직하다. 또한, 분사재의 경도는, 전(前) 공정의 상기 분사 가공 공정(B)에서 이용한 분사재와 같은 경도를 가지는 입자직경 500μm 정도의 분사재를 이용해서 캐비티면(11)에 분사 가공을 행함으로써, 깊이가 20μm 정도이며, 개구부의 지름이 200μm 정도의 얕은 반구면 형상의 딤플로서 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이 캐비티면(11)이 분사 가공된 금형(10)을 이용하여, 다이캐스트 주조를 행하기 위해서는, 우선 금형(10)의 캐비티면(11)에, 질화 붕소(boron nitride) 등의 이형제를 도포한다. 계속해서, 캐비티에 알루미늄 합금 등의 용탕을 주탕(注湯)한다. 그리고, 용탕이 응고하여 성형된 성형품을 압출 핀(extrusion pin) 등에 의해 금형으로부터 밀어내어 금형을 분리한다.

여기서, 캐비티면(11)이, 제2의 딤플(13)과 제1의 딤플(12)이 혼재하는 면으로서 형성되어 있기 때문에 용탕흐름성이 양호하며, 제1의 딤플(12)의 이형제의 유지력이 양호하여 이형성이 우수하므로, 미소한 수축공(shrinkage cavities), 플로우마크 등의 결함이 생기지 않는 양호한 주조품을 제조할 수 있다. 또한, 제2의 딤플(13)과 제1의 딤플(12)은, 분사 가공에 의해 형성되기 때문에, 복잡한 캐비티 형상을 가지는 금형의 캐비티면에 대해서도 용이하게 형성할 수 있다.

청구항 5에 기재된 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법에 따르면, 제1의 분사재보다 입자직경(粒徑)이 작고, 주조용 금형의 경도이상의 경도를 가지는 제2의 분사재를 캐비티면에 분사하여, 캐비티면에 제2의 딤플을 형성하는 분사 가공 공정(B)에 의해, 상기 제2의 딤플이 형성되어 있지 않은 영역과 상기 제2의 딤플이 혼재하는 캐비티면을 형성한 후에, 또한 주조용 금형의 경도이상의 경도를 가지는 구형의 제1의 분사재를 캐비티면에 분사하여, 상기 캐비티면에 그 형상이 반구면 형상인 제1의 딤플을 형성하는 분사 가공 공정(A)을 행하며, 상기 제2의 딤플과 상기 제1의 딤플이 혼재하는 캐비티면을 형성할 수 있다.

본 발명의 분사 가공 공정(A)과 분사 가공 공정(B)을 실시하는 순번은 임의이며, 도 1에 나타낸 분사 가공 공정(B)을 행한 후에 분사 가공 공정(A)을 행하는 가공 방법(a)과는 달리, 도 2에 나타내는 분사 가공 공정(A)을 행한 후에 분사 가공 공정(B)을 행하는 가공 방법(b)이 있고, 상기 가공 방법(a) 혹은 가공 방법(b)의 어느 쪽을 실시할지에 대해서는, 주조하는 제품의 형상, 즉 캐비티면(11)의 형상의 차이에 따라 용탕의 용탕흐름 상태가 변화되기 때문에, 그 차이에 적합한 방법을 선택하면 된다.

또한, 분사 가공 전의 캐비티면에 용탕흐름성을 저해하는 큰 가공흔 등이 없을 경우에는, 분사 가공 공정(B)을 행하지 않고 분사 가공 공정(A)만을 행하는 도 3에 나타내는 가공 방법(c)을 실시하면 좋다.

또한, 본 발명의 분사 가공 공정(A)에 이용하는 제1의 분사재, 혹은 분사 가공 공정(B)에 이용하는 제2의 분사재의 재질에 대해서는, 금형(10)의 재질에 따라서, 각각이 상기와 같은 제1의 딤플(12), 제2의 딤플(13)을 형성할 수 있는 것이면 한정되지 않는다.

또한, 본 발명의 딤플을 형성하는 금형(10)의 캐비티면(11)은, 전(前) 공정에 있어서, 열처리하여 표면개질한 것, 혹은 질화처리 등에 의해 피막이 형성된 것이어도 좋다. 특히, 피막이 형성된 캐비티면(11)을 가공하는 경우에는, 피막이 박리되거나 하지 않도록 분사 가공 공정(B)에 있어서 구형의 분사재를 이용한다.

(실시예 1)

실시예는 가공 방법(a)에 의해 실시한 것으로, 금형재료로서 이용한 시험편의 가공 전과 각 분사 가공 공정 후의 표면(캐비티면(11))의 표면성상의 형태를 도 4〔1〕～〔3〕에 나타낸다. 본 실시예를 이하에, 상기 도면을 이용해서 상세하게 설명한다. 한편, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것이 아니다.

도 4〔1〕은, 본 실시예에서 사용한 금형재료로서 이용되는 합금공구강 SKD61의 시험편의 표면성상을 나타내는 것으로, 해당 시험편의 사이즈?형상은 φ25mm의 원판 형상(disk-shape)이며, 그 표면에는, 전 공정에 있어서 형성된 가공흔이 남아있다. 시험편의 경도는 Hv 470～500, 표면 거칠기는 Ra 0.07μm(≒ Rz 0.6μm)이었다.

도 4〔2〕는, 상기 시험편의 표면에, 경도가 Hv 900, 입자직경이 50μm인 구형상의 아몰퍼스 입자 『아모비즈(Amobeads)』^TM(신토고교 가부시키가이샤제 AM-50)를 분사 가공 공정(B)의 제2의 분사재로서 이용하여 분사 가공한 후의 표면성상을 나타낸다. 블라스트 장치에는, 중력식의 블라스트 장치 『마이블라스트(My Blast)』^TM(신토고교 가부시키가이샤제 MY-30A)를 이용하여, 분사압 0.3MPa, 분사 거리 100mm, 노즐 각도 90°로 10초간의 분사 가공을 실시했다.

상기, 시험편의 표면(캐비티면(11))에는, 도 4〔2〕에 나타낸 바와 같이, 분사 가공 공정(B)의 가공에 의해, 상기 도 4〔1〕에 나타나 있는 가공흔 등을 없애고 미소한 제2의 딤플(13)을 방향성이 없는 상태로 형성할 수 있었다. 이때의 시험편의 표면 거칠기는, Ra 0.49μm(≒ Rz 2.8μm)이었다.

도 4〔3〕은, 상기의 분사 가공 공정(B)의 가공을 마친 시험편의 표면에, 경도가 Hv 700, 입자직경이 600μm인 구형상의 스틸 쇼트(steel shot)(신토고교 가부시키가이샤제 SB-6PH)를 분사 가공 공정(A)의 제1의 분사재로서 이용하여 분사 가공한 후의 표면성상을 나타낸다. 블라스트 장치에는, 직압(直壓)식의 블라스트 장치(신토고교 가부시키가이샤제 MY-30AP)를 이용하여, 분사압 0.5MPa, 분사 거리100mm, 노즐 각도 90°로 7초간의 분사 가공을 실시했다.

상기 시험편의 표면(캐비티면(11))에는, 도 4〔3〕에 나타낸 바와 같이, 분사 가공 공정(A)의 가공에 의해, 전 공정의 분사 가공 공정(B)으로 형성된 미소한 제2의 딤플(13) 위에, 상기 제2의 딤플(13)보다 큰 제1의 딤플(12)을 형성할 수 있었다. 상기 분사 가공 공정(A)의 가공 후의 시험편의 표면 거칠기는, Ra 2.97μm(≒ Rz 12.6μm)이며, 분사 가공 공정(A)에 의해 형성된 제1의 딤플(12)의 깊이는 약 13μm, 개구부의 지름이 240μm 정도의 얕은 반구면 형상이며, 그 면적율(시험편의 전체 표면적에 대한 딤플(13)의 개구부가 차지하는 비율)은 약 70%이었다.

상술한 바와 같이, 가공 방법(a)에 따르면, 제2의 딤플(13)과 깊이가 얕은 반구면 형상의 제1의 딤플(12)이 균일하게 분산되어 혼재하는 캐비티면(11)을 형성할 수 있었다.

(실시예 2)

본 실시예에서는, 다이캐스트 금형에 의해 얇은 판재를 주조하고, 종래의 표면 텍스쳐링에 의한 캐비티면과의 용탕흐름성의 비교를 행하였다. 주조 조건의 편차의 영향을 배제하기 위해서, 캐비티 형상이 좌우 대칭인 금형을 준비하고, 좌반분의 캐비티면에 종래의 표면 텍스쳐링, 우반분의 캐비티면에 본 발명의 분사 가공을 행하여, 용탕흐름성을 비교했다. 용탕흐름성의 평가는, 주조품의 좌반분의 부분의 밀도와, 우반분의 부분의 밀도를 비교함으로써 행하였다. 용탕흐름성이 나쁜 경우에는, 충전 불량이나 기포가 말려들어가거나 하는 일(insufficient pouring, sucking of air, etc)이 생기기 때문에, 밀도가 저하한다.

주탕 금속은, 알루미늄 합금(ADC12 : 밀도 2.72g/cm³)을 사용하고, 용탕온도 700℃, 금형 온도 300℃에서 캐비티 내에 주탕했다. 주조품을 형분리한 후에 밀도측정을 행한 결과, 캐비티면에 표면 텍스쳐링을 행한 부분의 주조품의 밀도는 2.70g/cm³, 본 발명의 가공을 시행한 부분의 주조품의 밀도는 2.72g/cm³이었다. 이것에 의해, 본 발명의 가공을 시행한 캐비티면은, 종래의 가공에 의한 캐비티면에 비하여, 용탕흐름성이 양호한 것이 확인되었다.

[최선의 실시 형태의 효과]

본 발명의 캐비티면의 가공 방법에 따르면, 분사 가공 공정(B)에 의해, 캐비티면(11)의 가공흔 등을 없애고 방향성이 없는 표면성상으로 하는 동시에, 용탕흐름성을 향상시키기 위한 미소한 제2의 딤플(13)을 형성할 수 있다. 그리고, 분사 가공 공정(A)에 의해 제2의 딤플(13)보다도 크고, 반구면 형상으로 형성된 제1의 딤플(12)을 형성하고, 제2의 딤플(13)과 제1의 딤플(12)이 혼재하는 캐비티면(11)을 형성할 수 있다. 이것에 의해, 제2의 딤플(13)과 제1의 딤플(12)이 캐비티면(11)에서 방향성 없이 균일하게 분산되어, 용탕이 캐비티면(11)과 접촉하는 면적을 저감시킬 수 있으므로, 용탕흐름성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1의 딤플(12)은, 반구면 형상의 딤플로 형성되기 때문에, 주조시에 캐비티면(11)에 도포하는 이형제를 머물기 쉽게 할 수 있다. 또한, 표면 텍스쳐링 등으로 형성된 딤플과 달리, 모서리가 없는 반구면 형상으로 형성함으로써, 주조품의 형분리 시에 스코어링 등이 생기지 않고, 주조품의 형분리를 용이하게 하며, 주조품에 손상을 입히지 않도록 할 수 있다. 또한, 제2의 딤플(13)과 제1의 딤플(12)은, 분사 가공에 의해 형성되기 때문에, 복잡한 캐비티 형상을 가지는 금형의 캐비티면에도 형성할 수 있다.

[기타의 실시 형태]

상술한 실시 형태에서는, 주로 다이캐스트 주조에 이용하는 금형에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니고, 저압 주조(low-pressure casting), 흡인차압 주조(vacuum casting) 등 각종 주조법에 이용되는 금형에 대하여 적용할 수 있다.

이 출원은, 일본국에서 2009년 3월 11일에 출원된 특원 2009-058435호에 근거하고 있으며, 그 내용은 본 출원의 내용으로서, 그 일부를 형성한다.

또한, 본 발명은 본 명세서의 상세한 설명에 의해 더욱 완전히 이해할 수 있을 것이다. 그렇지만, 상세한 설명 및 특정 실시예는, 본 발명의 바람직한 실시의 형태이며, 설명의 목적을 위해서만 기재되어 있는 것이다. 이 상세한 설명으로부터, 다양한 변경, 개변이, 당업자에 있어서 명백하기 때문이다.

출원인은, 기재된 실시의 형태의 어느 것도 공중에 헌상할 의도는 없으며, 개시된 개변, 대체안 중, 특허청구의 범위 내에 문언상 포함되지 않을지도 모르는 것도, 균등론 하에서의 발명의 일부로 한다.

본 명세서 혹은 특허청구의 범위의 기재에 있어서, 명사 및 유사한 지시어의 사용은, 특히 지시되지 않는 한, 또는 문맥에 의해 명료하게 부정되지 않는 한, 단수 및 복수 양쪽을 포함하는 것으로 해석해야 한다. 본 명세서 중에 제공된 어느 예시 또는 예시적인 용어(예컨대, 「등」)의 사용도, 단지 본 발명을 용이하게 설명한다는 의도임에 지나지 않으며, 특히 특허청구범위에 기재하지 않는 한 본 발명의 범위에 제한을 가하는 것이 아니다.

10 금형
11 캐비티면
12 제1의 딤플
13 제2의 딤플

Claims

주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법으로서,
주조용 금형의 경도이상의 경도를 가지는 구형의 제1의 분사재를 캐비티면에 분사하여, 상기 캐비티면에 그 형상이 반구면 형상인 제1의 딤플을 형성하는 분사 가공 공정(A)을 구비하고,
상기 제1의 딤플이 형성되어 있지 않은 영역과 상기 제1의 딤플이 혼재하는 캐비티면을 형성하는 것을 특징으로 하는 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1의 분사재의 입자직경이 100～1000μm인 것을 특징으로 하는 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1의 딤플의 상기 캐비티면에 대한 면적율이 50～90%인 것을 특징으로 하는 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법.
제1항에 있어서,
상기 분사 가공 공정(A)에 이어서,
상기 제1의 분사재보다 입자직경이 작고, 주조용 금형의 경도이상의 경도를 가지는 제2의 분사재를 상기 캐비티면에 분사하여, 캐비티면에 제2의 딤플을 형성하는 분사 가공 공정(B)을 더 구비하고,
상기 제1의 딤플과 상기 제2의 딤플이 혼재하는 캐비티면을 형성하는 것을 특징으로 하는 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법.
주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법으로서,
제1의 분사재보다 입자직경이 작고, 주조용 금형의 경도이상의 경도를 가지는 제2의 분사재를 캐비티면에 분사하여, 캐비티면에 제2의 딤플을 형성하는 분사 가공 공정(B)을 행하고, 이어서, 주조용 금형의 경도이상의 경도를 가지는 구형의 제1의 분사재를 캐비티면에 분사하여, 상기 캐비티면에 그 형상이 반구면 형상인 제1의 딤플을 형성하는 분사 가공 공정(A)을 행하며, 상기 제2의 딤플과 상기 제1의 딤플이 혼재하는 캐비티면을 형성하는 것을 특징으로 하는 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법.
제5항에 있어서,
상기 제1의 분사재의 입자직경이 제2항에 기재된 입자직경인, 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법.
제6항에 있어서,
상기 반구면 형상으로 형성된 제1의 딤플의 형상이, 깊이에 대하여 개구부의 지름이 10배 이상인 얕은 반구면 형상인, 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
제2의 딤플의 형상이 반구면 형상으로 형성된, 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 제2의 분사재는, 구형인 것을 특징으로 하는 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 제2의 분사재의 입자직경이 10～100μm인 것을 특징으로 하는 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
서로 겹친 상기 제1의 딤플과 제2의 딤플에 의해 생성된 요철(凹凸)에 있어서, 제1의 딤플에서의 볼록부 간의 거리와 제2의 딤플에서의 볼록부 간의 거리, 및 제1의 딤플에서의 오목부의 깊이와 제2의 딤플에서의 오목부의 깊이가 각각 다르게 구성되는 것을 특징으로 하는 주조용 금형의 캐비티면의 가공 방법.
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