JPH06316743A - 鍛造加工用金型 - Google Patents
鍛造加工用金型Info
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- JPH06316743A JPH06316743A JP5125056A JP12505693A JPH06316743A JP H06316743 A JPH06316743 A JP H06316743A JP 5125056 A JP5125056 A JP 5125056A JP 12505693 A JP12505693 A JP 12505693A JP H06316743 A JPH06316743 A JP H06316743A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
- B21J13/02—Dies or mountings therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C25/00—Profiling tools for metal extruding
- B21C25/02—Dies
- B21C25/025—Selection of materials therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】耐用が顕著に優れた鍛造加工用金型を提供す
る。 【構成】鍛造加工用金型の内側円筒部材１を、ＮｉとＭ
ｏを主成分とする合金からなる金属結合相８体積％以上
４０体積％以下と、残部のＭｏＮｉＢ2 および／または
（Ｍｏ，Ｗ）2 ＮｉＢ2 からなる硬質相とで構成された
硬質材料とし、この内側円筒部材１に金属製の外側円筒
部材２を締り嵌めして構成する。
る。 【構成】鍛造加工用金型の内側円筒部材１を、ＮｉとＭ
ｏを主成分とする合金からなる金属結合相８体積％以上
４０体積％以下と、残部のＭｏＮｉＢ2 および／または
（Ｍｏ，Ｗ）2 ＮｉＢ2 からなる硬質相とで構成された
硬質材料とし、この内側円筒部材１に金属製の外側円筒
部材２を締り嵌めして構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐久性に優れた、温間
あるいは熱間において使用される鍛造加工用金型に関す
る。
あるいは熱間において使用される鍛造加工用金型に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】温間あるいは熱間で行う鋼製部材の鍛造
加工では、鍛造加工後の仕上げ加工の工数を少なくする
ため、高速精密鍛造加工法が採用されている。この種の
鍛造加工では、鍛造後の製品に高度の寸法精度を要求す
るため、金型の材料に高温強度と耐摩耗性に優れた熱間
工具鋼や超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ系のサーメット）が使用
されている。
加工では、鍛造加工後の仕上げ加工の工数を少なくする
ため、高速精密鍛造加工法が採用されている。この種の
鍛造加工では、鍛造後の製品に高度の寸法精度を要求す
るため、金型の材料に高温強度と耐摩耗性に優れた熱間
工具鋼や超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ系のサーメット）が使用
されている。
【０００３】しかし、高速度鋼や熱間工具鋼の場合、高
温域における表面層の硬度と強度が十分でなく、熱割れ
や変形が起きやすい等の問題があり、高精度の加工をす
る鍛造加工用金型としての寿命は短かかった。
温域における表面層の硬度と強度が十分でなく、熱割れ
や変形が起きやすい等の問題があり、高精度の加工をす
る鍛造加工用金型としての寿命は短かかった。
【０００４】一方、超硬合金の場合には靭性が十分に大
きくないことから、超硬合金からなる単一円筒の鍛造金
型を使用すると使用の初期に金型に亀裂が発生する問題
があり、超硬合金の内側円筒部材に靭性のある鋼の外側
円筒部材を焼き嵌めや圧入などによって締り嵌めするこ
とで亀裂の発生を防ぎ、硬い超硬合金の加工表面で耐摩
耗性を確保する構成とされている。
きくないことから、超硬合金からなる単一円筒の鍛造金
型を使用すると使用の初期に金型に亀裂が発生する問題
があり、超硬合金の内側円筒部材に靭性のある鋼の外側
円筒部材を焼き嵌めや圧入などによって締り嵌めするこ
とで亀裂の発生を防ぎ、硬い超硬合金の加工表面で耐摩
耗性を確保する構成とされている。
【０００５】しかし、超硬合金を内側円筒部材に使用し
ても、絞り勾配が大きい絞り部（ランド部）内面での亀
裂や、表面層の剥離などによる肌荒れに起因する被鍛造
製品の形状不良や傷による歩留りの低下の問題が残され
ている。
ても、絞り勾配が大きい絞り部（ランド部）内面での亀
裂や、表面層の剥離などによる肌荒れに起因する被鍛造
製品の形状不良や傷による歩留りの低下の問題が残され
ている。
【０００６】これらの問題点を解決するために、超硬合
金自体の改良も進められており、例えば硬質相であるＷ
Ｃに加えてＴａＣやＮｂＣ等の他の金属炭化物や、
（Ｗ，Ｔａ）Ｃなどの固溶体からなる硬質相をＷＣ相と
共存させた超硬合金や、Ｃｏの金属結合相にＮｉやＣｒ
を固溶させて高温強度や靭性を改善した材料が提案され
ている。しかし超硬合金の内側円筒部材を鋼製の外側円
筒部材で締り嵌めした鍛造加工用金型では、使用温度が
５００℃を超えると硬質相であるＷＣが酸化して肌荒れ
などの原因となる他、超硬合金の材料強度が低下して亀
裂が発生する致命的な問題が残っている。
金自体の改良も進められており、例えば硬質相であるＷ
Ｃに加えてＴａＣやＮｂＣ等の他の金属炭化物や、
（Ｗ，Ｔａ）Ｃなどの固溶体からなる硬質相をＷＣ相と
共存させた超硬合金や、Ｃｏの金属結合相にＮｉやＣｒ
を固溶させて高温強度や靭性を改善した材料が提案され
ている。しかし超硬合金の内側円筒部材を鋼製の外側円
筒部材で締り嵌めした鍛造加工用金型では、使用温度が
５００℃を超えると硬質相であるＷＣが酸化して肌荒れ
などの原因となる他、超硬合金の材料強度が低下して亀
裂が発生する致命的な問題が残っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の金型
におけるこれらの問題点を解決することにより、顕著に
耐用の優れた鍛造用の金型を提供しようとするものであ
る。
におけるこれらの問題点を解決することにより、顕著に
耐用の優れた鍛造用の金型を提供しようとするものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を達
成すべくなされたものであり、本発明の鍛造加工用金型
は、ＮｉとＭｏを主成分とする合金からなる金属結合相
８体積％以上４０体積％以下と、残部のＭｏＮｉＢ2 お
よび／または（Ｍｏ，Ｗ）2 ＮｉＢ2 からなる硬質相と
で構成された硬質材料（サーメット）の内側円筒部材の
外周が、金属製の外側円筒部材により締り嵌めされてい
ることを特徴とする。
成すべくなされたものであり、本発明の鍛造加工用金型
は、ＮｉとＭｏを主成分とする合金からなる金属結合相
８体積％以上４０体積％以下と、残部のＭｏＮｉＢ2 お
よび／または（Ｍｏ，Ｗ）2 ＮｉＢ2 からなる硬質相と
で構成された硬質材料（サーメット）の内側円筒部材の
外周が、金属製の外側円筒部材により締り嵌めされてい
ることを特徴とする。
【０００９】本発明の鍛造加工用金型では、内側円筒部
材の材質に特開昭６３−１４３２３６に提案されている
複硼化物の硬質相と、Ｎｉ合金の金属結合相とからなる
硬質材料を使用している。この硬質材料の材料特性は、
室温での強度と硬度についてはＷＣ−Ｃｏ系超硬合金と
比べて特徴がないが、５００℃を超えて８００℃程度ま
での温度範囲において強度と硬度の低下がほとんどな
く、５００℃以上においてＷＣ−Ｃｏ系超硬合金を凌駕
する強度と硬度を有する硬質材料である。
材の材質に特開昭６３−１４３２３６に提案されている
複硼化物の硬質相と、Ｎｉ合金の金属結合相とからなる
硬質材料を使用している。この硬質材料の材料特性は、
室温での強度と硬度についてはＷＣ−Ｃｏ系超硬合金と
比べて特徴がないが、５００℃を超えて８００℃程度ま
での温度範囲において強度と硬度の低下がほとんどな
く、５００℃以上においてＷＣ−Ｃｏ系超硬合金を凌駕
する強度と硬度を有する硬質材料である。
【００１０】この複硼化物系硬質材料の熱伝導率は、超
硬合金の熱伝導率と比べて１／３〜１／５と小さいの
で、予め７００℃以上に加熱された被鍛造部材（鋼材）
の熱が金型に逃げ難いという利点があり、冷え難いので
適切な加工温度付近で被鍛造部材の加工を完了できると
いう利点がある。また、この複硼化物系硬質材料の熱膨
張率が超硬合金の熱膨張率の４．５〜６×１０-6／℃に
対して８．６〜８．９×１０-6／℃と大きいことによ
り、加熱された状態における金属製の外側円筒部材（熱
間工具鋼を使用する場合、その熱膨張率は１１〜１３．
４×１０-6／℃）による締り嵌め補強効果が超硬合金の
内側円筒部材を使用した場合と比べて使用時においても
良好に保持され、内側円筒部材に亀裂が入り難く、金型
の耐用がさらに向上する効果が得られる。
硬合金の熱伝導率と比べて１／３〜１／５と小さいの
で、予め７００℃以上に加熱された被鍛造部材（鋼材）
の熱が金型に逃げ難いという利点があり、冷え難いので
適切な加工温度付近で被鍛造部材の加工を完了できると
いう利点がある。また、この複硼化物系硬質材料の熱膨
張率が超硬合金の熱膨張率の４．５〜６×１０-6／℃に
対して８．６〜８．９×１０-6／℃と大きいことによ
り、加熱された状態における金属製の外側円筒部材（熱
間工具鋼を使用する場合、その熱膨張率は１１〜１３．
４×１０-6／℃）による締り嵌め補強効果が超硬合金の
内側円筒部材を使用した場合と比べて使用時においても
良好に保持され、内側円筒部材に亀裂が入り難く、金型
の耐用がさらに向上する効果が得られる。
【００１１】すなわち、超硬合金の内側円筒部材では、
予め加熱された被鍛造部材の熱が内側円筒部材から熱間
工具鋼（ＳＫＤ６１）の外側円筒部材に速やかに伝わ
り、熱膨張率の差が大きいことによって締り嵌め効果が
緩むことになるが、複硼化物の硬質材料では被鍛造部材
の熱が外側円筒部材に伝わり難く、たとえ伝わっても熱
膨張率の差が小さいことによって締り嵌めの緩みは僅か
であることになる。
予め加熱された被鍛造部材の熱が内側円筒部材から熱間
工具鋼（ＳＫＤ６１）の外側円筒部材に速やかに伝わ
り、熱膨張率の差が大きいことによって締り嵌め効果が
緩むことになるが、複硼化物の硬質材料では被鍛造部材
の熱が外側円筒部材に伝わり難く、たとえ伝わっても熱
膨張率の差が小さいことによって締り嵌めの緩みは僅か
であることになる。
【００１２】また、複硼化物を硬質相とする硬質材料で
は、複硼化物の硬質相の耐酸化性がＷＣ硬質相より優れ
ているので金型の表面肌荒れが起きにくく、表面酸化を
受けた場合にも表面にＢ2 Ｏ3 が生成して金型の表面を
覆い、生成したＢ2 Ｏ3 が酸化の防止効果と潤滑効果を
奏するという利点がある。また、複硼化物の硬質相中の
Ｍｏが部分的にＷに置き換わっていることによって硬質
相の硬度と強度が改善されている。
は、複硼化物の硬質相の耐酸化性がＷＣ硬質相より優れ
ているので金型の表面肌荒れが起きにくく、表面酸化を
受けた場合にも表面にＢ2 Ｏ3 が生成して金型の表面を
覆い、生成したＢ2 Ｏ3 が酸化の防止効果と潤滑効果を
奏するという利点がある。また、複硼化物の硬質相中の
Ｍｏが部分的にＷに置き換わっていることによって硬質
相の硬度と強度が改善されている。
【００１３】Ｎｉを主成分とする金属結合相中にＭｏが
固溶していることによって、金属結合相の高温強度が大
きくなっており、硬質材料中の金属結合相の含有量は、
多過ぎると硬度が低下して摩耗が進みやすく、金属疲労
を起こしやすく（使用後に亀裂が発生する。）なって寿
命が短くなるので、４０体積％以下とされ、逆に金属結
合相の含有量が少な過ぎると靭性が不足して亀裂が入り
やすくなるので、８体積％以上とされている。金属結合
相の含有量は、硬質材料の硬度と強度あるいは靭性との
バランスを考慮し、より好ましくは８体積％以上２５体
積％以下とされる。
固溶していることによって、金属結合相の高温強度が大
きくなっており、硬質材料中の金属結合相の含有量は、
多過ぎると硬度が低下して摩耗が進みやすく、金属疲労
を起こしやすく（使用後に亀裂が発生する。）なって寿
命が短くなるので、４０体積％以下とされ、逆に金属結
合相の含有量が少な過ぎると靭性が不足して亀裂が入り
やすくなるので、８体積％以上とされている。金属結合
相の含有量は、硬質材料の硬度と強度あるいは靭性との
バランスを考慮し、より好ましくは８体積％以上２５体
積％以下とされる。
【００１４】鍛造加工用金型の強度の確保、すなわち亀
裂の発生の防止は、好ましくは硬質材料からなる内側円
筒部材を熱間工具鋼などの外側円筒部材により締り嵌め
することによりなされる。締り嵌めは、焼き嵌めまたは
圧入または両者の併用をいい、内側円筒部材の鋼製の外
側円筒部材による締め代は、内側円筒部材の外径の０．
４％以上１％以下とするのが好ましい。締め代が０．４
％未満であると鍛造型が加熱された時に締り嵌めが緩
み、内側円筒部材の補強効果が小さくなって使用時に亀
裂が入りやすくなる他、被鍛造物をノックアウトする
（突き出す）ときに内側円筒部材が外側円筒部材からず
れて抜け出ることがある。
裂の発生の防止は、好ましくは硬質材料からなる内側円
筒部材を熱間工具鋼などの外側円筒部材により締り嵌め
することによりなされる。締り嵌めは、焼き嵌めまたは
圧入または両者の併用をいい、内側円筒部材の鋼製の外
側円筒部材による締め代は、内側円筒部材の外径の０．
４％以上１％以下とするのが好ましい。締め代が０．４
％未満であると鍛造型が加熱された時に締り嵌めが緩
み、内側円筒部材の補強効果が小さくなって使用時に亀
裂が入りやすくなる他、被鍛造物をノックアウトする
（突き出す）ときに内側円筒部材が外側円筒部材からず
れて抜け出ることがある。
【００１５】また、内側円筒部材の鋼製外側円筒部材に
よる締め代を１％より大きくしても締り嵌めを行う作業
が困難になる割りに締り嵌めによる内側円筒部材の補強
効果はそれほど大きくならない。締り嵌めの平均面圧は
主に外側円筒部材のヤング率と肉厚および熱膨張率によ
って決められ、外側円筒部材に熱間工具鋼を使用する場
合には、好ましくは面圧を２０ｋｇ／ｍｍ2 以上、１０
０ｋｇ／ｍｍ2 以下、より好ましくは３０ｋｇ／ｍｍ2
以上、６０ｋｇ／ｍｍ2 以下に設定する。
よる締め代を１％より大きくしても締り嵌めを行う作業
が困難になる割りに締り嵌めによる内側円筒部材の補強
効果はそれほど大きくならない。締り嵌めの平均面圧は
主に外側円筒部材のヤング率と肉厚および熱膨張率によ
って決められ、外側円筒部材に熱間工具鋼を使用する場
合には、好ましくは面圧を２０ｋｇ／ｍｍ2 以上、１０
０ｋｇ／ｍｍ2 以下、より好ましくは３０ｋｇ／ｍｍ2
以上、６０ｋｇ／ｍｍ2 以下に設定する。
【００１６】鍛造加工用金型の硬質材料中にＴａ、Ｎ
ｂ、Ｃｒなどを含んでいると、これらの金属元素は硬質
相と金属結合相の両方の相中に固溶して硬質材料の温間
あるいは熱間における強度と硬度を向上せしめるので、
鍛造加工用金型の耐用の延長に有効である。これらの金
属元素を硬質材料中に導入するには、これらの金属、合
金、炭化物、硼化物などの原料粉末を加えた混合原料を
焼結して硬質材料とすればよい。
ｂ、Ｃｒなどを含んでいると、これらの金属元素は硬質
相と金属結合相の両方の相中に固溶して硬質材料の温間
あるいは熱間における強度と硬度を向上せしめるので、
鍛造加工用金型の耐用の延長に有効である。これらの金
属元素を硬質材料中に導入するには、これらの金属、合
金、炭化物、硼化物などの原料粉末を加えた混合原料を
焼結して硬質材料とすればよい。
【００１７】これらの金属元素の硬質材料中における含
有量を１重量％以上とすると高温物性の改善効果が得ら
れ、３０重量％を超える量が含まれていても高温物性の
改善効果はほとんどなく、時には不必要な相が現れて材
料が脆くなることもあるので３０重量％以下とするのが
好ましい。
有量を１重量％以上とすると高温物性の改善効果が得ら
れ、３０重量％を超える量が含まれていても高温物性の
改善効果はほとんどなく、時には不必要な相が現れて材
料が脆くなることもあるので３０重量％以下とするのが
好ましい。
【００１８】
【実施例】以下本発明を実施例によって具体的に説明す
るが、本発明は以下の実施例によってなんら限定される
ものではない。図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）、（ｅ）は温間鍛造加工の工程を説明するための
被鍛造部材が鍛造されて形状が変化する場合の一例を示
す断面図であり、（ａ）は円柱状の素材、（ｂ）は第１
段の前方押し出し型により加工された形状、（ｃ）、
（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ第２段、第３段、第４段の鍛
造加工で成形された部材の形状を示す。
るが、本発明は以下の実施例によってなんら限定される
ものではない。図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）、（ｅ）は温間鍛造加工の工程を説明するための
被鍛造部材が鍛造されて形状が変化する場合の一例を示
す断面図であり、（ａ）は円柱状の素材、（ｂ）は第１
段の前方押し出し型により加工された形状、（ｃ）、
（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ第２段、第３段、第４段の鍛
造加工で成形された部材の形状を示す。
【００１９】試験例１ ＭｏＢ、ＷＢ、Ｍｏ、ＮｉおよびＴａＢ2 をそれぞれ４
７．５重量％、８．８重量％、９．７重量％、２８．７
重量％および５．３重量％秤取し、混合した。この混合
原料をエチルアルコールを媒体として４８時間ボールミ
ル中で混合粉砕した。ボールミルから取り出したスラリ
ーをエバポレータ中で加熱しながら乾燥して篩い通した
混合粉末をＣＩＰ（ラバーブレス）で円筒形状に成形
し、真空雰囲気の炉中において１２６５℃で２時間焼成
し、外径約１００ｍｍ、長さ約１９０ｍｍの円筒状焼結
体を得た。この硬質材料中の金属結合相の含有量は２
０．５体積％に相当する。
７．５重量％、８．８重量％、９．７重量％、２８．７
重量％および５．３重量％秤取し、混合した。この混合
原料をエチルアルコールを媒体として４８時間ボールミ
ル中で混合粉砕した。ボールミルから取り出したスラリ
ーをエバポレータ中で加熱しながら乾燥して篩い通した
混合粉末をＣＩＰ（ラバーブレス）で円筒形状に成形
し、真空雰囲気の炉中において１２６５℃で２時間焼成
し、外径約１００ｍｍ、長さ約１９０ｍｍの円筒状焼結
体を得た。この硬質材料中の金属結合相の含有量は２
０．５体積％に相当する。
【００２０】得られた円筒状の焼結体を研削加工して内
側円筒部材とし、熱間工具鋼（ＳＫＤ６１）で作成した
外径約２００ｍｍの外側円筒部材を焼き嵌め代０．４％
で焼き嵌めし、図２に示す鍛造加工用金型とした。図２
は温間鍛造加工用金型により被鍛造部材を加工している
状態を説明する断面図であり、図２において、１は内側
円筒部材、２は外側円筒部材、３は被鍛造部材、４はパ
ンチ、５はノックアウトピン、６は型の台である。鍛造
加工用金型はさらに内側円筒部材の内面をラッピング加
工して鏡面に仕上げ、温間鍛造加工に試用した。
側円筒部材とし、熱間工具鋼（ＳＫＤ６１）で作成した
外径約２００ｍｍの外側円筒部材を焼き嵌め代０．４％
で焼き嵌めし、図２に示す鍛造加工用金型とした。図２
は温間鍛造加工用金型により被鍛造部材を加工している
状態を説明する断面図であり、図２において、１は内側
円筒部材、２は外側円筒部材、３は被鍛造部材、４はパ
ンチ、５はノックアウトピン、６は型の台である。鍛造
加工用金型はさらに内側円筒部材の内面をラッピング加
工して鏡面に仕上げ、温間鍛造加工に試用した。
【００２１】試作した鍛造加工用金型は、温間鍛造の４
工程のうちで最も条件が厳しい第１段の前方押し出し金
型であり、予め約７５０℃に予熱された円柱形状の被鍛
造部材３を熱間工具鋼のパンチ４で約１８５℃に予熱し
てある鍛造加工用金型に押し込み、被鍛造部材の約半分
の長さを約７５％の太さ（断面積）に絞る鍛造加工を
し、次いでノックアウトピン５で被鍛造部材を金型から
突き出して次の鍛造加工の工程に送る作業を１分間に４
０回の速さで繰り返した。
工程のうちで最も条件が厳しい第１段の前方押し出し金
型であり、予め約７５０℃に予熱された円柱形状の被鍛
造部材３を熱間工具鋼のパンチ４で約１８５℃に予熱し
てある鍛造加工用金型に押し込み、被鍛造部材の約半分
の長さを約７５％の太さ（断面積）に絞る鍛造加工を
し、次いでノックアウトピン５で被鍛造部材を金型から
突き出して次の鍛造加工の工程に送る作業を１分間に４
０回の速さで繰り返した。
【００２２】この第１段の鍛造加工を繰り返し行った本
発明の鍛造加工用金型では、従来の超硬合金の内側円筒
部材を使用した鍛造加工用金型の耐用と比べ、その耐用
が約２．５倍となった。
発明の鍛造加工用金型では、従来の超硬合金の内側円筒
部材を使用した鍛造加工用金型の耐用と比べ、その耐用
が約２．５倍となった。
【００２３】試験例２〜９ 実施例１と同様にして、硬質材料の組成を変えて内側円
筒部材を試作し、熱間工具鋼の外側円筒部材で焼き嵌め
して温間鍛造加工用金型を試作し、鋼材の温間鍛造に試
用してその耐用を従来の超硬合金の内側円筒部材を組み
付けた鍛造加工用金型と比較した。これらのうち６〜９
は比較例である。これらの試験結果を表１にまとめて示
す。
筒部材を試作し、熱間工具鋼の外側円筒部材で焼き嵌め
して温間鍛造加工用金型を試作し、鋼材の温間鍛造に試
用してその耐用を従来の超硬合金の内側円筒部材を組み
付けた鍛造加工用金型と比較した。これらのうち６〜９
は比較例である。これらの試験結果を表１にまとめて示
す。
【００２４】
【表１】
【００２５】これらの試験の結果、本発明の鍛造加工用
金型の耐用が尽きる原因は、主にランド部（絞り込み
部）における表面肌荒れであった。また、鍛造加工用金
型の内側円筒部材の表面に小さい亀裂の認められたもの
はあるが、従来の金型の超硬合金の内側円筒部材に見ら
れる大きく顕著な亀裂の発生はなかった。
金型の耐用が尽きる原因は、主にランド部（絞り込み
部）における表面肌荒れであった。また、鍛造加工用金
型の内側円筒部材の表面に小さい亀裂の認められたもの
はあるが、従来の金型の超硬合金の内側円筒部材に見ら
れる大きく顕著な亀裂の発生はなかった。
【００２６】また、内側円筒部材の内側表面を電子顕微
鏡で観察した結果、複硼化物の硬質相中に多数の数μｍ
〜数十μｍのマイクロクラックが認められた。このマイ
クロクラックは、鍛造加工の際の繰り返し応力の印加に
よって発生したものであり、マイクロクラックの発生に
よって印加応力が緩和され、顕著な亀裂の発生が阻止さ
れていると考えられる。
鏡で観察した結果、複硼化物の硬質相中に多数の数μｍ
〜数十μｍのマイクロクラックが認められた。このマイ
クロクラックは、鍛造加工の際の繰り返し応力の印加に
よって発生したものであり、マイクロクラックの発生に
よって印加応力が緩和され、顕著な亀裂の発生が阻止さ
れていると考えられる。
【００２７】また、使用時の鍛造加工用金型中の熱応力
解析を試みた結果、繰り返し加わる熱により発生する熱
応力は、超硬合金の内側円筒部材では内側表面からかな
り深い位置に最大応力が発生して熱割れするのに対し、
複硼化物の硬質材料の内側円筒部材では、主に両者の熱
伝導率の差によって最大応力が発生する位置が内側表面
から浅い位置にあり、本発明の鍛造加工用金型では大き
く顕著な亀裂が発生し難いことを裏付けている。
解析を試みた結果、繰り返し加わる熱により発生する熱
応力は、超硬合金の内側円筒部材では内側表面からかな
り深い位置に最大応力が発生して熱割れするのに対し、
複硼化物の硬質材料の内側円筒部材では、主に両者の熱
伝導率の差によって最大応力が発生する位置が内側表面
から浅い位置にあり、本発明の鍛造加工用金型では大き
く顕著な亀裂が発生し難いことを裏付けている。
【００２８】比較例である試験例８，９では、硬質相の
含有量が少ないことによって金属結合相の物性が支配的
となり、金属疲労による亀裂の発生を認めた。耐用は従
来の超硬合金の金型（締まり嵌め付き）の耐用（試験例
１０）と比較した数値である。
含有量が少ないことによって金属結合相の物性が支配的
となり、金属疲労による亀裂の発生を認めた。耐用は従
来の超硬合金の金型（締まり嵌め付き）の耐用（試験例
１０）と比較した数値である。
【００２９】
【発明の効果】本発明の鍛造加工用金型では、内側円筒
部材に超硬合金と比べて高温における強度と硬度が優れ
ている硬質材料、すなわちＭｏＮｉＢ2 および／または
（Ｍｏ，Ｗ）2 ＮｉＢ2 からなる硬質相と、ＮｉとＭｏ
を主成分とする合金の金属結合相とからなる適切な組成
を有する硬質材料を内側円筒部材に使用することにより
金型耐用の顕著な延長に成功したものである。
部材に超硬合金と比べて高温における強度と硬度が優れ
ている硬質材料、すなわちＭｏＮｉＢ2 および／または
（Ｍｏ，Ｗ）2 ＮｉＢ2 からなる硬質相と、ＮｉとＭｏ
を主成分とする合金の金属結合相とからなる適切な組成
を有する硬質材料を内側円筒部材に使用することにより
金型耐用の顕著な延長に成功したものである。
【００３０】すなわち、使用された複硼化物を硬質相と
する硬質材料は、従来使用されていた超硬合金と比較し
て５００℃以上における強度と硬度が大きいのみでな
く、熱伝導率が超硬合金と比べて小さいことにより被鍛
造物が冷えにくいので、鍛造加工を狭い適切な温度範囲
内で行うことができ、熱膨張率が超硬合金と比べて大き
く締り嵌めする外側円筒部材の熱膨張率に近いため締り
嵌めによる内側円筒部材の補強の利きがよく、耐酸化性
に優れている他、酸化して生成するＢ2 Ｏ3 成分が潤滑
性を示すことなどの総合効果により顕著な耐用の延長が
達成できたものと思われる。
する硬質材料は、従来使用されていた超硬合金と比較し
て５００℃以上における強度と硬度が大きいのみでな
く、熱伝導率が超硬合金と比べて小さいことにより被鍛
造物が冷えにくいので、鍛造加工を狭い適切な温度範囲
内で行うことができ、熱膨張率が超硬合金と比べて大き
く締り嵌めする外側円筒部材の熱膨張率に近いため締り
嵌めによる内側円筒部材の補強の利きがよく、耐酸化性
に優れている他、酸化して生成するＢ2 Ｏ3 成分が潤滑
性を示すことなどの総合効果により顕著な耐用の延長が
達成できたものと思われる。
【図１】温間鍛造加工の工程を説明するための被鍛造部
材が鍛造加工されて形状が変化する一例を示す断面図。
材が鍛造加工されて形状が変化する一例を示す断面図。
【図２】本発明の温間鍛造加工用金型により被鍛造部材
を加工している状態を説明する断面図。
を加工している状態を説明する断面図。
１：内側円筒部材 ２：外側円筒部材 ３：被鍛造部材 ４：パンチ ５：ノックアウトピン ６：型の台
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神田 幸一 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 三田村 一広 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 浜崎 敬一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 郡 剛彦 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】ＮｉとＭｏを主成分とする合金からなる金
属結合相８体積％以上４０体積％以下と、残部のＭｏＮ
ｉＢ2 および／または（Ｍｏ，Ｗ）2 ＮｉＢ2 からなる
硬質相とで構成された硬質材料の内側円筒部材の外周
が、金属製の外側円筒部材により締り嵌めされているこ
とを特徴とする鍛造加工用金型。 - 【請求項２】請求項１において、外側円筒部材が鋼製と
され、内側円筒部材の外側円筒部材による室温における
締め代が、内側円筒部材の外径の０．４％以上１％以下
である鍛造加工用金型。 - 【請求項３】請求項１または２において、硬質材料中に
Ｔａ、ＮｂおよびＣｒから選ばれる一種以上が１重量％
以上３０重量％以下含まれている鍛造加工用金型。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125056A JP3025601B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 鍛造加工用金型およびその製造方法 |
| US08/233,927 US5406825A (en) | 1993-04-28 | 1994-04-28 | Forging die |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125056A JP3025601B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 鍛造加工用金型およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06316743A true JPH06316743A (ja) | 1994-11-15 |
| JP3025601B2 JP3025601B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=14900734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5125056A Expired - Fee Related JP3025601B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 鍛造加工用金型およびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5406825A (ja) |
| JP (1) | JP3025601B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011177716A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Showa Denko Kk | 鍛造加工用金型及びその製造方法並びに鍛造加工方法 |
| US10081149B2 (en) | 2014-03-25 | 2018-09-25 | Sumitomo Electric Sintered Alloy, Ltd. | Stepped die |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2771441B2 (ja) * | 1993-12-28 | 1998-07-02 | 日本碍子株式会社 | 圧延ライン用セラミックス製ガイド |
| JPH09141354A (ja) * | 1995-11-20 | 1997-06-03 | Aisin Seiki Co Ltd | 中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法および高歯たけスプラインを備えた中空シャフト |
| US6030429A (en) * | 1996-08-06 | 2000-02-29 | Toyo Kohan Co., Ltd. | Hard sintered alloy |
| US20050227772A1 (en) * | 2004-04-13 | 2005-10-13 | Edward Kletecka | Powdered metal multi-lobular tooling and method of fabrication |
| DE102006037883B4 (de) * | 2006-08-11 | 2008-07-31 | Leistritz Ag | Gesenk zum Hochtemperaturschmieden |
| JP2010514934A (ja) * | 2006-12-27 | 2010-05-06 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 冷間成形用パンチ |
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| US9132567B2 (en) * | 2007-03-23 | 2015-09-15 | Dayton Progress Corporation | Tools with a thermo-mechanically modified working region and methods of forming such tools |
| ES2710098T3 (es) * | 2012-03-30 | 2019-04-23 | Hitachi Metals Ltd | Matriz de forjado en caliente |
Citations (1)
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| GB790917A (en) * | 1953-06-22 | 1958-02-19 | American Electro Metal Corp | Hard refractory metal boride compositions and their production |
| FR2141587B1 (ja) * | 1971-06-17 | 1974-03-08 | Peugeot & Renault | |
| US3831423A (en) * | 1973-01-26 | 1974-08-27 | Acushnet Co | Method of making golf ball molds |
| JPS5823457B2 (ja) * | 1977-08-11 | 1983-05-16 | 三菱マテリアル株式会社 | 強靭サ−メット |
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| CA1114779A (en) * | 1978-07-18 | 1981-12-22 | Nissan Motor Co., Ltd. | Process of closed extrusion shaping of a metal rod material and an apparatus therefor |
| US4576653A (en) * | 1979-03-23 | 1986-03-18 | Allied Corporation | Method of making complex boride particle containing alloys |
| US4365994A (en) * | 1979-03-23 | 1982-12-28 | Allied Corporation | Complex boride particle containing alloys |
| US4439236A (en) * | 1979-03-23 | 1984-03-27 | Allied Corporation | Complex boride particle containing alloys |
| JP2668955B2 (ja) * | 1988-07-08 | 1997-10-27 | 旭硝子株式会社 | 複硼化物基焼結体及びその製造方法 |
| JPH02299740A (ja) * | 1989-05-16 | 1990-12-12 | Asahi Glass Co Ltd | 高温溶湯用成形型 |
| JPH0613136B2 (ja) * | 1989-05-18 | 1994-02-23 | 工業技術院長 | セラミックス製恒温鍛造型 |
| JP2534159B2 (ja) * | 1990-05-24 | 1996-09-11 | 旭硝子株式会社 | Ｎｉ−Ｍｏ−Ｗ系複硼化物サ−メット焼結体とその製造方法 |
| JPH055889A (ja) * | 1991-06-27 | 1993-01-14 | Showa Denko Kk | 液晶素子 |
| JPH05104231A (ja) * | 1991-10-08 | 1993-04-27 | Toyota Motor Corp | 鋳造用溶湯案内部材 |
-
1993
- 1993-04-28 JP JP5125056A patent/JP3025601B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-04-28 US US08/233,927 patent/US5406825A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3025601B2 (ja) | 2000-03-27 |
| US5406825A (en) | 1995-04-18 |
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