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JP2019093414A - Method for forming a paint layer - Google Patents

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JP2019093414A
JP2019093414A JP2017224436A JP2017224436A JP2019093414A JP 2019093414 A JP2019093414 A JP 2019093414A JP 2017224436 A JP2017224436 A JP 2017224436A JP 2017224436 A JP2017224436 A JP 2017224436A JP 2019093414 A JP2019093414 A JP 2019093414A
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JP
Japan
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mold
forming
mixed powder
coating layer
layer
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JP2017224436A
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Japanese (ja)
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哲也 長谷川
Tetsuya Hasegawa
哲也 長谷川
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】金型を繰り返し使用しても磨耗しにくい塗型層の形成方法を提供すること。【解決手段】本発明の一態様に係る塗型層の形成方法は、加熱された金型2の表面2a上に載置された混合粉体3を加圧し、金型2の表面2aに押し付ける加圧工程(ステップS2)を備えた塗型層の形成方法である。混合粉体3は、塗型材とカーボンとを含有しており、加圧工程(ステップS2)において、前記塗型材を反応させて、金型2の表面2aに塗型層31bを形成する。【選択図】図1To provide a method for forming a coating layer which is not easily worn even when a mold is repeatedly used. In a method for forming a coating layer according to an aspect of the present invention, a mixed powder 3 placed on a surface 2a of a heated mold 2 is pressurized and pressed against the surface 2a of the mold 2. It is a formation method of the coating type layer provided with the pressurization process (step S2). The mixed powder 3 contains a coating material and carbon, and forms a coating layer 31b on the surface 2a of the mold 2 by reacting the coating material in the pressurizing step (step S2). [Selection] Figure 1

Description

本発明は、塗型層の形成方法に関する。   The present invention relates to a method of forming a moldable layer.

例えば、低圧鋳造等に用いる金型の表面には、金型の機能向上のため、塗工層が形成されている。
ところで、特許文献1には、スプレーガンを用いて金型の表面に塗型材を塗布し、塗型層を形成する方法が開示されている。
For example, a coating layer is formed on the surface of a mold used for low pressure casting or the like to improve the function of the mold.
Patent Document 1 discloses a method of applying a moldable material to the surface of a mold using a spray gun to form a moldable layer.

特開2011−212714号公報JP, 2011-212714, A

発明者は、塗型層を形成する方法に関し、以下の問題点を見出した。
特許文献1に開示されている塗型層を形成する方法では、大気圧下において塗型材を塗布している。しかしながら、金型を繰り返し使用すると、塗型層が磨耗し、金型の保温性及び通気性等が低下してしまう。
The inventor has found the following problems with the method of forming a mold-coating layer.
In the method of forming the mold coating layer disclosed in Patent Document 1, the mold coating material is applied under atmospheric pressure. However, when the mold is used repeatedly, the mold coating layer is worn away, and the heat retention and air permeability of the mold are reduced.

本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、金型を繰り返し使用した際の塗型層の磨耗を抑制することができる塗型層の形成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and it is an object of the present invention to provide a method for forming a coated layer capable of suppressing the abrasion of the coated layer when the mold is repeatedly used. .

本発明の一態様に係る塗型層の形成方法は、加熱された金型の表面上に載置された混合粉体を加圧し、前記金型の前記表面に押し付ける加圧工程を備え、前記混合粉体が、塗型材とカーボンとを含有しており、前記加圧工程において、前記塗型材を反応させて、前記金型の前記表面に塗型層を形成する。   The method for forming a mold-forming layer according to an aspect of the present invention includes the step of pressing the mixed powder placed on the surface of the heated mold and pressing the mixed powder against the surface of the mold, The mixed powder contains a mold wash and carbon, and in the pressing step, the mold wash is reacted to form a mold wash layer on the surface of the mold.

本発明に係る塗型層の形成方法では、加圧工程において、塗型材を反応させて、金型の表面に塗型層を形成する。塗型材を反応させると、塗型層内において、塗型材と金型の表面及び塗型材同士に化学的な結合が形成される。したがって、加圧工程において形成された塗型層は、スプレーガン等を用いて形成された塗型層よりも強固であり、金型を繰り返し使用した際の塗型層の磨耗を抑制することができる。   In the method for forming a mold coating layer according to the present invention, in the pressing step, the mold coating material is reacted to form the mold coating layer on the surface of the mold. When the coating material is reacted, a chemical bond is formed between the surface of the mold and the mold and between the molds in the mold layer. Therefore, the moldable layer formed in the pressing step is stronger than the moldable layer formed using a spray gun or the like, and the wear of the moldable layer is suppressed when the mold is repeatedly used. it can.

本発明によれば、金型を繰り返し使用した際の塗型層の磨耗を抑制することができる塗型層の形成方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the formation method of the mold-coating layer which can suppress abrasion of the mold-coating layer at the time of using a metal mold | die repeatedly can be provided.

実施の形態に係る塗型層の形成装置の断面図である。It is sectional drawing of the formation apparatus of the mold-coating layer which concerns on embodiment. 実施の形態に係る塗型層の形成方法のフローチャートである。It is a flowchart of the formation method of the mold-coating layer which concerns on embodiment. 実施の形態に係る塗型層の形成装置の断面図である。It is sectional drawing of the formation apparatus of the mold-coating layer which concerns on embodiment.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Further, in order to clarify the explanation, the following description and the drawings are simplified as appropriate.

まず、図1を参照して、本実施の形態に係る塗型層の形成方法を実施するための装置(塗型層の形成装置)の構成について説明する。
図1は、実施の形態に係る塗型層の形成装置の断面図である。図1に示すように、塗型層の形成装置1は、ヒーター4及び圧力容器5を備える。なお、図1の断面図では、金型2、混合粉体3、及び塗型層31bについても図示している。
First, with reference to FIG. 1, the structure of the apparatus (formation apparatus of a mold-coating layer) for enforcing the formation method of the mold-coating layer which concerns on this Embodiment is demonstrated.
FIG. 1: is sectional drawing of the formation apparatus of the mold-coating layer which concerns on embodiment. As shown in FIG. 1, the device for forming a mold layer 1 includes a heater 4 and a pressure vessel 5. In the cross-sectional view of FIG. 1, the mold 2, the mixed powder 3, and the moldable layer 31 b are also illustrated.

なお、当然のことながら、図1及びその他の図面に示した右手系xyz直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、z軸正方向が鉛直上向き、xy平面が水平面であり、図面間で共通である。   As a matter of course, the right-handed system xyz orthogonal coordinates shown in FIG. 1 and the other drawings are convenient for describing the positional relationship of components. Usually, the positive z-axis direction is vertically upward, and the xy plane is a horizontal plane, which is common to the drawings.

圧力容器5は、本体部51及び蓋部52を有する。具体的には、本体部51は、z軸方向(長手方向)に延びる筒状の構造体である。そして、本体部51は、z軸負方向側(下側)に底を有し、z軸正方向側(上側)に開口端を有する。本体部51の底は、xy平面に平行な面(換言すると、本体部51の長手方向に垂直な面)である。   The pressure vessel 5 has a main body 51 and a lid 52. Specifically, the main body 51 is a tubular structure extending in the z-axis direction (longitudinal direction). The main body 51 has a bottom on the z-axis negative direction side (lower side) and an open end on the z-axis positive direction side (upper side). The bottom of the main body 51 is a plane parallel to the xy plane (in other words, a plane perpendicular to the longitudinal direction of the main body 51).

蓋部52は、開口端から挿入され、本体部51の内周面に嵌合されている。蓋部52は、本体部51の内壁に沿って摺動することができる、xy平面に平行な板状部材である。蓋部52の縁は、本体部51の内壁と常に接しており、本体部51内の雰囲気は、蓋部52を用いて密閉される。したがって、図1に示すように、矢印方向(z軸負方向)に蓋部52がスライドされると、本体部51内の雰囲気が加圧される。   The lid 52 is inserted from the open end and fitted to the inner peripheral surface of the main body 51. The lid 52 is a plate-like member that can slide along the inner wall of the main body 51 and is parallel to the xy plane. The edge of the lid 52 is always in contact with the inner wall of the main body 51, and the atmosphere in the main body 51 is sealed using the lid 52. Therefore, as shown in FIG. 1, when the lid 52 is slid in the arrow direction (z-axis negative direction), the atmosphere in the main body 51 is pressurized.

本体部51内には、ヒーター4が載置されている。ヒーター4が載置される場所は、本体部51内であれば特に制限されないが、例えば、図1に示すように、本体部51の底に接するように載置される。   The heater 4 is placed in the main body 51. The place where the heater 4 is placed is not particularly limited as long as it is in the main body 51, but for example, as shown in FIG. 1, the heater 4 is placed in contact with the bottom of the main body 51.

ヒーター4の上には、金型2が載置されている。ヒーター4が加熱されると、金型2に熱が伝わり、金型2が加熱される。詳細は後述するが、金型2の表面2aには塗型層が形成される。したがって、金型2は、表面2aが混合粉体3に接するように載置されることが好ましい。例えば、図1に示すように、z軸正方向側に表面2aが面するように金型2が載置されることが好ましい。金型2は、例えば、鉄鋼を用いて構成される。   The mold 2 is placed on the heater 4. When the heater 4 is heated, heat is transferred to the mold 2 and the mold 2 is heated. Although details will be described later, a moldable layer is formed on the surface 2 a of the mold 2. Therefore, it is preferable that the mold 2 be placed such that the surface 2 a is in contact with the mixed powder 3. For example, as shown in FIG. 1, it is preferable that the mold 2 be placed so that the surface 2a faces the z-axis positive direction side. The mold 2 is configured using, for example, steel.

金型2の上には、混合粉体3が載置されている。混合粉体3は、塗型材とカーボンとを含有している。塗型材は、例えば、二酸化ケイ素(SiO)、酸化アルミニウム(Al)、及び酸化マグネシウム(MgO)から選択される粉末状の無機化合物である。また、カーボンは、黒鉛を用いて構成される粒子である。 The mixed powder 3 is placed on the mold 2. The mixed powder 3 contains a mold material and carbon. The mold wash is, for example, a powdered inorganic compound selected from silicon dioxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and magnesium oxide (MgO). Moreover, carbon is a particle comprised using graphite.

次に、図2を参照して、本実施の形態に係る塗型層の形成方法について説明する。図2は、本実施の形態に係る塗型層の形成方法のフローチャートである。   Next, with reference to FIG. 2, a method of forming a mold coating layer according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart of the method for forming a mold layer according to the present embodiment.

まず、図1に示すように、圧力容器5内においてヒーター4を用いて金型2を加熱する工程(ステップS1)を行う。具体的には、ヒーター4、金型2、及び混合粉体3が内部に配置された本体部51に、蓋部52を嵌合し、本体部51内の雰囲気を密閉する。ステップS1を行う際には、本体部51内の雰囲気として、例えば、窒素ガスを使用する。窒素ガスは、例えば、ポンプ(不図示)を用いて本体部51内に注入される。本体部51内に窒素ガスが注入された状態で、ヒーター4を加熱し、金型2を略1400℃まで加熱する。加熱された金型2の熱は、混合粉体3に伝わり、金型2の近傍に位置する混合粉体3を加熱する。雰囲気として窒素ガスを用いているため、本体部51内には酸素ガスがほとんど存在しない。したがって、混合粉体3に含有されるカーボンは、ステップS1において加熱されても燃焼しない。   First, as shown in FIG. 1, a step (step S1) of heating the mold 2 using the heater 4 in the pressure vessel 5 is performed. Specifically, the lid 52 is fitted to the main body 51 in which the heater 4, the mold 2, and the mixed powder 3 are disposed, and the atmosphere in the main body 51 is sealed. When performing step S1, for example, nitrogen gas is used as an atmosphere in the main body portion 51. Nitrogen gas is injected into the main body 51 using, for example, a pump (not shown). With the nitrogen gas injected into the main body 51, the heater 4 is heated to heat the mold 2 to approximately 1400 ° C. The heat of the heated mold 2 is transmitted to the mixed powder 3 to heat the mixed powder 3 located in the vicinity of the mold 2. Since nitrogen gas is used as the atmosphere, almost no oxygen gas is present in the main body 51. Therefore, the carbon contained in the mixed powder 3 does not burn even if it is heated in step S1.

次に、加熱された金型2の表面2a上に載置された混合粉体3を加圧し、金型2の表面2aに押し付ける加圧工程(ステップS2)を行う。具体的には、蓋部52をz軸負方向にスライドし、本体部51内を加圧する。そして、本体部51内において混合粉体3が加圧され、金型2の表面2aに押し付けられる。特に、金型2及び金型2の近傍に位置する混合粉体3は、ステップS1において加熱されているため、高温高圧となる。高温高圧下において、塗型材は、金型2に固溶し、かつ、塗型材同士の間に化学結合を形成する。したがって、金型2の表面2aの上に混合粉体3が押し付けられると、塗型材と金型2との間及び塗型材同士の間に化学結合を有する塗型層31bが形成される。   Next, the mixed powder 3 placed on the surface 2 a of the heated mold 2 is pressurized, and a pressing step (step S 2) is performed to press the mixed powder 3 against the surface 2 a of the mold 2. Specifically, the lid 52 is slid in the z-axis negative direction to press the inside of the main body 51. Then, the mixed powder 3 is pressurized in the main body 51 and pressed against the surface 2 a of the mold 2. In particular, since the mixed powder 3 located in the vicinity of the mold 2 and the mold 2 is heated in step S1, it has a high temperature and a high pressure. Under high temperature and high pressure, the mold wash dissolves in the mold 2 and forms a chemical bond between the mold rinses. Therefore, when the mixed powder 3 is pressed onto the surface 2 a of the mold 2, a mold forming layer 31 b having a chemical bond between the mold forming material and the mold 2 and between the mold forming materials is formed.

ステップS2は、塗型層31bの厚みが200μm以上200μm以下になるまで行われる。また、ステップS2を行う際には、金型2の表面2aと混合粉体3との接触圧が1MPa以上に保持されていることが好ましい。   Step S2 is performed until the thickness of the mold coating layer 31b becomes 200 micrometers or more and 200 micrometers or less. Moreover, when performing step S2, it is preferable that the contact pressure of the surface 2a of the metal mold | die 2 and the mixed powder 3 is hold | maintained at 1 Mpa or more.

なお、ステップS1及びステップS2は、同時に行っても良いし、ステップS2をステップS1よりも前に行っても良い。   Note that step S1 and step S2 may be performed simultaneously, or step S2 may be performed before step S1.

次に、ステップS2において塗型層31bを形成しなかった混合粉体3(未反応の混合粉体3)を除去する工程(ステップS3)を行う。ステップS3では、蓋部52をz軸正方向側にスライドして本体部51内を減圧し、蓋部52を本体部51から取り外す。そして、未反応の混合粉体3を本体部51内から除去する。なお、ステップS2において形成された塗型層31bは、ステップS3において、金型2の表面2a上に残されたままである。   Next, a step (step S3) of removing the mixed powder 3 (unreacted mixed powder 3) that did not form the moldable layer 31b in step S2 is performed. In step S 3, the lid 52 is slid in the z-axis positive direction to reduce the pressure in the main body 51, and the lid 52 is removed from the main body 51. Then, the unreacted mixed powder 3 is removed from the main body 51. The moldable layer 31 b formed in step S 2 remains on the surface 2 a of the mold 2 in step S 3.

次に、ステップS3において形成された塗型層31bを加熱し、多孔質の塗型層を焼成する工程(ステップS4)を行う。ステップS4において、まず、未反応の混合粉体3が除去された本体部51に、蓋部52を嵌合し、本体部51内の雰囲気を密閉する。ステップS4では、本体部51内の雰囲気として酸素ガスを使用する。酸素ガスは、例えば、ポンプ(不図示)を用いて本体部51内に注入される。   Next, a step (step S4) of heating the mold-forming layer 31b formed in step S3 and firing the porous mold-forming layer is performed. In step S4, first, the lid 52 is fitted to the main body 51 from which the unreacted mixed powder 3 is removed, and the atmosphere in the main body 51 is sealed. In step S4, oxygen gas is used as an atmosphere in the main body 51. Oxygen gas is injected into the main body 51 using, for example, a pump (not shown).

図3は、塗型層の形成装置の断面図である。ステップS3を行う際には、図3に示すように、ヒーター4を加熱し、金型2を略700℃まで加熱する。加熱された金型2の熱が塗型層31bに伝わり、塗型層31bが加熱される。ステップS4では、雰囲気ガスとして酸素ガスを用いているため、塗型層31bに含有されるカーボンは、加熱されると焼失し、多数の孔を形成する。したがって、塗型層31bが加熱されると、多孔質の塗型層31cが焼成される。多孔質の塗型層31cは、多数の孔を有する構造体であるため、焼成前の塗型層31bよりも、保温性及び通気性に優れている。   FIG. 3 is a cross-sectional view of a mold forming layer forming apparatus. When performing step S3, as shown in FIG. 3, the heater 4 is heated and the mold 2 is heated to approximately 700.degree. The heat of the heated mold 2 is transferred to the mold layer 31b, and the mold layer 31b is heated. In step S4, since oxygen gas is used as the atmosphere gas, carbon contained in the moldable layer 31b is burned off when heated and forms a large number of holes. Therefore, when the mold coating layer 31 b is heated, the porous mold coating layer 31 c is fired. The porous mold coating layer 31c is a structure having a large number of holes, and therefore, is superior in heat retention and air permeability to the mold coating layer 31b before firing.

以上に説明した通り、本実施の形態に係る塗型層の形成方法では、加熱された金型2の表面2a上に載置された混合粉体3を加圧し、金型2の表面2aに押し付ける加圧工程(ステップS2)を行う。ステップS2において、塗型材が、金型2に固溶し、かつ、塗型材同士の間に化学結合を形成するため、塗型材と金型2との間及び塗型材同士の間に化学結合を有する塗型層31bが形成される。塗型層31bは、スプレーガン等を用いて形成された塗型層よりも強固である。したがって、金型2を繰り返し使用した際の塗型層の磨耗を抑制することができる。   As described above, in the method for forming a moldable layer according to the present embodiment, the mixed powder 3 placed on the surface 2 a of the heated mold 2 is pressed to the surface 2 a of the mold 2. A pressing step (step S2) to press is performed. In step S2, the mold forming material forms a solid solution in the mold 2 and forms a chemical bond between the mold forming materials, so that a chemical bond is formed between the mold forming material and the mold 2 and between the mold forming materials. The mold-coating layer 31b which has is formed. The moldable layer 31 b is stronger than the moldable layer formed using a spray gun or the like. Therefore, it is possible to suppress the wear of the mold layer when the mold 2 is used repeatedly.

以上で説明した本実施の形態に係る発明により、金型を繰り返し使用した際の塗型層の磨耗を抑制することができる塗型層の形成方法を提供することができる。   The invention according to the present embodiment described above can provide a method for forming a mold coating layer that can suppress wear of the mold coating layer when the mold is repeatedly used.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the scope of the present invention.

1 塗型層の形成装置
2 金型
2a 表面
3 混合粉体
31b 塗型層
31c 多孔質の塗型層
4 ヒーター
5 圧力容器
51 本体部
52 蓋部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Forming device of a coating layer 2 Mold 2a surface 3 Mixed powder 31b Coating layer 31c Porous coating layer 4 Heater 5 Pressure vessel 51 Body part 52 Cover part

Claims (1)

加熱された金型の表面上に載置された混合粉体を加圧し、前記金型の前記表面に押し付ける加圧工程を備え、
前記混合粉体が、塗型材とカーボンとを含有しており、
前記加圧工程において、前記塗型材を反応させて、前記金型の前記表面に塗型層を形成する、
塗型層の形成方法。
Pressing the mixed powder placed on the surface of the heated mold and pressing the mixed powder on the surface of the mold;
The mixed powder contains a mold material and carbon,
In the pressing step, the mold-coating material is reacted to form a mold-forming layer on the surface of the mold.
Method of forming a paint layer.
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