JP3143215U7 - - Google Patents
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Description
本考案は、セラミックス粉又は金属粉、あるいはこれらの混合粉からなる超硬合金の焼結体を製造する場合に用いて有用な矯正用治具を支持する支持装置に関する。
従来、セラミックス粉である炭化タングステン粉と鉄属の金属粉であるコバルト粉の混合粉を材料とした超硬合金が知られている。この種の超硬合金は、高い硬度を有し、さらに耐摩耗性に優れていることから、成型用金型装置や、この金型装置を構成する打ち抜きようパンチ等を構成する材料として広く用いられている。
そして、炭化タングステンやコバルトを主成分とする超硬合金からなる金型装置や打ち抜きパンチ、ダイス等の製品は、炭化タングステン粉とコバルト粉を主成分とする粉体を圧縮成形してその製品の形状に対応した成形体を成形し、次いで、この成形体を焼結することによって製造される。
この種の超硬合金の焼結体を用いた圧縮成型用金型装置として、特開平11−158571号公報(特許文献1)に記載されたようなものがある。
ところで、炭化タングステンやコバルトを主成分とする超硬合金からなる焼結体は、超硬合金材料の粉体を圧縮成形して形成された成形体を焼結する焼結工程時に、反りや歪み等の変形を発生させてしまうことがある。焼結体の変形は、焼結体を構成する超硬合金に含有されるカーボン量の勾配、焼結体の自重等が原因であると考えられている。この種の変形は、金型装置に用いられる打ち抜きパンチ等を構成する焼結体のように、径に比し長さが大きな長尺な焼結体において発生が著しい。
得られる焼結体に反りなどの変形が生じてしまうと、高精度に寸法が制御された製品を得ることができなくなってしまう。特に、打ち抜きパンチやダイス等の金型装置に用いられる機能部品は、高精度に寸法精度が制御された製品の加工を実現するため、極めて高い寸法制度が要求される。
そこで、高精度に寸法が制御された製品を構成するために用いられる焼結体の製造にあっては、反りや歪みなどに起因する変形を矯正する必要がある。このような変形の矯正は、変形を生じさせた焼結体を矯正用治具によって挟持した状態で再焼結することによって行われる。すなわち、矯正用治具によって焼結体を保持した状態で加熱し、再焼結することにより変形の解消を図り変形のない焼結体を得るようにしたものである。 特開平11−158571号公報
従来、変形を生じさせた超硬合金の焼結体の矯正を行うために用いられる矯正用治具として、V字状の位置決め溝を形成した一対の支持ブロックを用いたものがある。この矯正用治具は、一対の支持ブロックの溝の間に焼結体を挟持することによって、焼結体の変形を矯正するようにしたものである。焼結体は、矯正用治具とともに再焼結されることにより、変形が矯正されたものとなる。なお、矯正用治具は、耐熱性に優れたカーボンによって形成されている。
ところで、変形の矯正が施される焼結体には、途中で軸径を異にする例えば金型装置の打ち抜きパンチを構成する焼結体の如きものがある。このような焼結体の矯正を行うために用いられる矯正用治具は、径を異にする部分をそれぞれ挟持する複数組の支持ブロックと、互いに隣接する複数組の支持ブロック間の段差を吸収するために用いられる複数の敷き板とを組み合わせたものが用いられている。
このような矯正用治具により焼結体の矯正を行うためには、軸径を異にする部分毎に一対の支持ブロックで挟持する。このとき、軸径を異にする部分を支持する支持ブロック間に生ずる段差を吸収する補正用の支持プレートを介在させ、支持ブロックの外周側が平坦な面となるようにする。このような補正を行った状態で矯正用治具を固定することにより、この治具に挟持された焼結体の変形の矯正が行われ、再焼結が施されることにより、矯正された状態が固定される。
上述したような矯正用治具を用いて、途中で軸径を異にする焼結体の変形を矯正するためには、矯正を行う焼結体毎に寸法測定を行い、段差の計算を行い、段差を解消するための支持プレートを用意する必要があり、矯正用治具の組み立て作業が複雑になり、さらには矯正工程に時間を費やしている。さらに、個々の焼結体毎に、矯正用治具の組み立てを行うものであるので、焼結体毎に寸法精度にずれを生じさせる虞もあり、高精度に精度を統一した製品を得ることが困難である。
そこで、本考案は、途中で軸径を異にする超硬合金からなる焼結体の変形を高精度に矯正することができる超硬合金焼結体の矯正用治具を提供することを技術課題とする。
さらに、本考案は、超硬合金焼結体の変形の矯正を、迅速にしかも容易に行うことができる超硬合金焼結体の矯正用治具を提供することを技術課題とする。
上述したような技術課題を解決するために提案される本考案は、超硬合金焼結体の矯正用治具の支持装置であって、この支持装置に支持される矯正用治具は、互いに突き合わせ組み合わせられる複数の組み合わせ要素からなり、これら組み合わせ要素の突き合わせ面側には、互いに組み合わせられて所定形状の矯正部を構成する矯正部構成要素が形成されていることを特徴とする。
この矯正用治具を構成する組み合わせ要素は、互いに組み合わせられて、一端側から他端側に亘って外周径を同一とする円筒体を構成することを特徴とする。
この矯正用治具を構成する組み合わせ要素は、カーボンによって形成され、上記矯正部構成要素が形成される内面には、離型材層が形成されていることを特徴とする。
また、上記離型材層は、アルミナ(Al2O3)により形成することが望ましい。
そして、本考案は、互いに突き合わせられて矯正用治具を挟持する一対の平板状の支持プレートの突き合わせ面側に、上述した矯正用治具を保持するための断面V字状の位置決め溝を形成している。
本考案に係る超硬合金焼結体の矯正用治具は、互いに突き合わせ組み合わせられて一組の矯正用治具を構成する組み合わせ要素の突き合わせ面に、互いに組み合わせられて所定形状の矯正部を構成する矯正部構成要素が形成されているので、複数の組み合わせ要素を組み合わせることにより、矯正が行われる焼結体に対応する所定形状の矯正部が自ずと構成されるので、焼結体の外周側に組み合わせ要素を適合することで、焼結体の矯正を行うことできる。そして、矯正部に焼結体を介在させた状態で再焼結を行うことによって、変形が矯正され、この矯正された状態が固定される。
したがって、焼結体の変形を高精度に矯正することができ、しかも、矯正を行う焼結体毎に採寸を行い組み合わせを行う必要もないので、迅速にしかも容易に変形の矯正を行うことが可能となる。
本考案に係る矯正用治具は、複数の組み合わせ要素を組み合わせたとき、一端側から他端側に亘って外周径を同一とする円筒体とされるので、固定保持が容易となる。
本考案に係る矯正用治具は、互いに突き合わせられる一対の平板状の支持プレートのV字状の位置決め溝の間に保持されることにより、安定した設置状態が実現され、焼結炉内へ安定した状態で設置できる。
以下、本考案に係る超硬合金焼結体の矯正用治具の実施の形態を、図面を参照して説明する。
本実施の形態で示される矯正用治具は、途中で軸径を異にする例えば金型装置の打ち抜きパンチを構成する焼結体の変形を矯正するために用いられるものである。
この打ち抜きパンチを構成する焼結体は、セラミックス粉である炭化タングステン粉と鉄属の金属粉であるコバルト粉の混合粉を材料とした超硬合金によって形成されたものであって、超硬合金材料の粉体を圧縮成形して形成された成形体を焼結して形成されたものである。
打ち抜きパンチを構成する焼結体1は、図1に示すように、軸径を大きくした太径部2と軸径を小さくした細径部3を一連に連続して形成した軸状の部材として形成されている。この焼結体1を構成する太径部2と細径部3とは、中心軸を一致させて形成されている。したがって、軸状の焼結体1は、中途部に段差4を有する軸状部材として形成されている。このような軸径に比し大きな長さを有する長尺な焼結体は、焼結工程時に反りや歪み等の変形を発生させてしまう可能性が高い。
本考案に係る矯正用治具11は、上述したような長尺で、途中で軸径を異にするような焼結体1の変形を矯正するために用いられるものであって、図2及び図3に示すように、互いに組み合わせられて一組の矯正用治具11を構成する複数に分割された組み合わせ要素12,13を備える。
本考案に係る矯正用治具11は、焼結体1を保持した状態で加熱され、焼結体1が再焼結されることにより、焼結体1に生じた変形を矯正するようにしたものであるので、超硬合金からなる焼結体1の再焼結に耐え得る耐熱性を有する材料により形成することが必要である。そこで、本実施の形態では、矯正用治具11は、超硬合金からなる焼結体1の焼結温度より融点が高い材料、例えばカーボンにより形成されている。
また、本実施の形態においては、矯正用治具11は、2分割された一対の組み合わせ要素12,13から構成されているが、適用される焼結体1の形状や大きさにより、さらに3つ以上の複数の組み合わせ要素から構成したものであってもよい。
そして、本実施の形態の一対の組み合わせ要素12,13は、図3に示すように、互いに組み合わせられたとき、一端側から他端側に亘って外周径を同一とする円筒状の矯正用治具11を構成する。
さらに、互いに組み合わせられる一対の組み合わせ要素12,13の突き合わせ面12a,13a側には、互いに組み合わせられて所定形状の矯正部14を構成する矯正部構成要素15,16が形成されている。これら矯正部構成要素15,16は、変形の矯正が施される焼結体1を収納保持し得るように凹部として形成されたものであって、ここに収納保持される焼結体1に対応する形状に形成されている。
本考案に係る矯正用治具11に構成される矯正部14は、焼結体1に生じた変形を矯正する機能を備えるものであるので、製造されるべき焼結体1の大きさに対応した寸法で高精度に形成されている。そこで、矯正部14を構成する矯正部構成要素15,16は、旋盤等の切削装置を用いて、製造されるべき焼結体1の形状に対応するように高精度に加工されている。
上述したように、本実施の形態の矯正用治具11は、図1に示すように、中途部に段差4を有する軸状部材として形成された焼結体1に生じた反りや歪み等の変形を矯正するために用いられる。そこで、互いに組み合わせられて焼結体1の変形を矯正する矯正部14を構成する一対の矯正部構成要素15,16は、図1に示す焼結体1の外形形状の半体の形状に対応する途中に段差15a,16aが形成された凹状の溝部として形成されている。すなわち、一対の矯正部構成要素15,16は、互いに組み合わせられて、焼結体1が収納される空間である収納保持部としての矯正部14を構成する。
ところで、本考案に係る矯正用治具11は、変形の矯正を図る焼結体1を矯正部14に保持した状態で、焼結体1が再焼結されるまで加熱される。このとき、矯正用治具11がカーボンによって形成されたものにあっては、焼結体1が再焼結されるまで加熱されたとき、矯正用治具11を構成するカーボンが焼結体1側に浸炭し、焼結体1に含有されるカーボン量が変化し、超硬合金の特性に変化を与えてしまう虞がある。
そこで、本実施の形態の矯正用治具11においては、矯正用治具11を構成するカーボンが焼結体1側に浸炭することを防止するため、焼結体1が直接接触する矯正部14を構成する矯正部構成要素15,16の内面には、積極的に図示はしないが離型材層が設けられている。この離型材層は、アルミナ(Al2O3)層によって構成されている。そして、離型材層は、溶媒にアルミナ(Al2O3)を溶解させた塗液を矯正部構成要素15,16の内面に塗布することによって形成される。
このような離型材層を形成する場合には、矯正部構成要素15,16は、被着される離型材層の厚さを考慮した大きさで形成される。
次に、上述したように構成された矯正用治具11を用いて焼結体1の変形を矯正する手順を説明する。すなわち、焼結体1に生じた変形の矯正を行うには、まず、図4に示すように、分割された一方の組み合わせ要素12の矯正部構成要素15内に、焼結体1を嵌合するように収納する。次いで、互いの突き合わせ面12a,13aを突き合わせるようにして、他方の組み合わせ要素13を一方の組み合わせ要素12側に組み合わせる。このとき、一方の組み合わせ要素12の矯正部構成要素15から突出した焼結体1の半分を、他方の組み合わせ要素13の矯正部構成要素16に嵌合するように収納する。
このように、各矯正部構成要素15,16に焼結体1を嵌合するようにして一対の組み合わせ要素12,13を組み合わせると、矯正部14に焼結体1を保持した矯正用治具11が組み立てられる。ここで組み立てられた矯正用治具11は、図5に示すように、一端側から他端側に亘って外周径を同一とする円筒体とされる。
そして、焼結体1を保持して円筒体とされた矯正用治具11は、一対の支持プレート21,22間に挟持される。この矯正用治具11を挟持する支持プレート21,22は、矯正用治具11を保持して焼結用の炉内に設置するために用いられるものであって、図6に示すように、矩形状の平板状の部材として形成されている。これら支持プレート21,22も、矯正用治具11とともに焼結炉に投入されて加熱されるので、超硬合金の焼結体1を焼結する温度より融点が高い材料、例えばカーボンにより形成されている。
各支持プレート21,22の突き合わせ面21a,22a側には、図6に示すように、一連に連続した断面V字状の位置決め溝23,24が平行に複数形成されている。これら位置決め溝23,24は、円筒状に組み合わせられた矯正用治具11に一定の圧力を付与しながら位置決めして保持し得るようにしたものであって、矯正用治具11を挟持した状態で各支持プレート21,22側から圧力が付与されるような大きさに形成されている。
一対の支持プレート21,22間に矯正用治具11を挟持するには、一方の支持プレート21の位置決め溝23に矯正用治具11を嵌合するように配置し、次いで、互いの突き合わせ面21a,22aを突き合わせるようにして、他方の支持プレート22を一方の支持プレート21側に重ね合わせる。このとき、他方の支持プレート22は、矯正用治具11の位置決め溝23から突出した部分に位置決め溝34に嵌合させて一方の支持プレート21上に重ね合わせられるように突き合わせられる。
なお、本実施の形態では、各支持プレート21,22に複数の位置決め溝23,24を形成しているので、一対の支持プレート21,22間に複数の矯正用治具11を保持することができる。
上述したように、矯正用治具11の保持された焼結体1は、矯正用治具11とともに一対の支持プレート21,22に支持されて焼結炉内に配置され、再焼結が施される。このとき、焼結体1は、成形されるべき焼結体の大きさに高精度に一致された矯正部14に保持されて再焼結されることにより反りや歪みなどの変形が解消される。
なお、焼結体の再焼結を行う際、矯正用治具11は、支持プレート21,22の負荷を受けた状態で支持されているので、互いに突き合わせられた組み合わせ要素12,13間にずれを生じさせることなく、高精度に位置決めを図って焼結体1を保持しておくことができる。したがって、矯正部14の形状に対応して焼結体1の変形を矯正することができる。
上述の実施の形態では、矯正用治具11は、組み合わせ要素12,13が組み合わせられて円筒体となるが、その外形形状は適宜選択し得るものである。
上述したように、本考案は、形成されるべき焼結体の形状に対応した矯正部が予め構成された矯正用治具を用いて変形の矯正を行うようにしているので、高精度の矯正が実現でき、しかも矯正を施す焼結体に組み立て調整を行う必要もないので、矯正作業の能率を向上することができる。
1 焼結体
11 矯正用治具
12,13 組み合わせ要素
14 矯正部
15,16 矯正部構成要素
21,22 支持プレート
23,24 位置決め溝
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Claims (5)
- 互いに突き合わせ組み合わせられる複数の組み合わせ要素の突き合わせ面側に、互いに組み合わせられて所定形状の矯正部を構成する矯正部構成要素が形成された超硬合金焼結体の矯正用治具と、
互いに突き合わせられて上記矯正用治具を挟持する一対の平板状の支持プレートとを備え、
上記支持プレートの突き合わせ面側に、上記矯正用治具を保持するための断面V字状の位置決め溝を形成したことを特徴とする矯正用治具の支持装置。 - 上記矯正用治具を構成する上記複数の組み合わせ要素は、互いに組み合わせられて、一端側から他端側に亘って外周径を同一とする円筒体を構成することを特徴とする請求項1記載の矯正用治具の支持装置。
- 上記矯正用治具を構成する上記組み合わせ要素は、カーボンによって形成され、上記矯正部構成要素が形成される内面には、離型材層が形成されていることを特徴とする請求項1記載の矯正用治具の支持装置。
- 上記離型材層は、アルミナ(Al2O3)により形成されていることを特徴とする請求項3記載の矯正用治具の支持装置。
- 上記矯正部構成要素は、上記矯正用治具により矯正される超硬合金焼結体を収納保持する凹部であって、中途部に段差が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の矯正用治具の支持装置。
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