TWI629121B - 成形用模具工具 - Google Patents
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Abstract
本發明為一種長壽命且能夠高品質地進行銅鋅合金製之金屬製品10之塑性加工之成形用模具工具。模具工具14、16含有80~97質量%之WC、3~20質量%之Co或Ni，且材料中之WC之平均粒徑為0.5~8μm。模具工具為成形用之衝頭14，含有85~97質量%之WC、3~15質量%之Co或Ni，且材料中之WC之平均粒徑為0.5~6μm。另一模具工具為成形用之沖模16，含有80~90質量%之WC、10~20質量%之Co或Ni，且關於材料中之WC之粒徑，含有4~72質量%之平均粒徑為0.5~5μm之細粒、8~16質量%之平均粒徑為5~8μm之粗粒。
Description
本發明係關於一種用於成形含有銅與鋅作為主成分之銅鋅合金製之金屬零件的成形用模具工具。
先前，如例如專利文獻1所揭示，於具備銅鋅合金製之拉鏈鏈齒之拉鏈之拉鏈鏈帶連續製造機中，將切割衝頭、切割沖模、成形衝頭、成形沖模等模具工具用於拉鏈鏈齒之加工用。該等模具工具係對銅鋅合金製之拉鏈鏈齒進行塑性加工者，使用如例如專利文獻2所揭示之形成有表面改質層者。該表面改質層係對基材之鋼鐵材料表面實施氮化處理，將其於還原氣氛下進行熱處理而形成具有特定表面硬度之氮化層，進而於該氮化層之表面形成硬質膜被覆層而成者。
進而，如專利文獻3所揭示，亦提出有如下超硬合金製之加工工具：其於碳化鎢(WC)粉末中含有作為結合金屬之鈷(Co)或鎳(Ni)，並添加其他金屬成分來提高強度或韌性，亦提高耐久性。於專利文獻3中，於包含平均粒徑為0.5μm左右之WC之超硬合金之情形時，強度或韌性不充分，提出了將粒子更細之平均粒徑為0.1μm以下之WC作為主成分、此外含有平均粒徑為3μm以下之硬質粒子的超硬合金。
[專利文獻1]CN101731800A號公報
[專利文獻2]日本專利第4010691號公報
[專利文獻3]日本專利特開平7-157837號公報
於上述背景技術之專利文獻2之實施了熱處理之模具工具之情形時，銅鋅合金製之拉鏈鏈齒於連續加工下之壽命不充分，因模具工具之更換而導致生產效率下降或阻礙成本削減。
進而，於專利文獻3所揭示之使用超硬合金之模具工具中，雖然能夠期待一定之工具壽命之增加，但對於以高速長時間連續製造作為銅鋅合金製之金屬零件之拉鏈鏈齒等，謀求更進一步之長壽命化或強韌化。進而，於為了降低成本等而降低銅鋅合金之銅之比率並提高鋅之比率的銅鋅合金材料之塑性加工中，若使用先前之超硬合金之模具工具，則存在被加工之銅鋅合金凝著於工具表面，加工精度或表面性狀降低之問題。進而，存在由於模具工具中之添加元素之作用而導致模具工具之磨耗加速，容易於超硬合金製之模具工具產生微小缺口或龜裂之問題。
本發明係鑒於上述背景技術而完成，其目的在於提供一種長壽命且能夠高品質地進行銅鋅合金製之金屬製品之塑性加工的成形用模具工具。
本發明為一種成形用模具工具，其係對含有銅與鋅作為主成分之銅鋅合金製之金屬製品進行加工者，且含有80~97質量%之WC、3~20質量%之Co或Ni，且材料中之WC之平均粒徑為0.5~8μm。
上述模具工具為成形用之衝頭，其含有85質量%以上之WC、3~15質量%之Co或Ni，且材料中之WC之平均粒徑為0.5~6μm。進而，可含有90質量%以上之WC、3~10質量%之Co或Ni，且材料中之WC之平均粒徑為1~6μm。
上述衝頭於材料中以上述Co或Ni含量之1~20質量%之量含有V、Cr、Ta、Zr、Si之至少一種。進而，上述衝頭之表面亦可實施CrN等鉻系或TiN等鈦系陶瓷塗層、或者DLC(diamond-like carbon，類鑽碳)等具有非晶性之碳系塗層、或將該等複合而成之塗層。
又，上述模具工具為成形用之沖模，其含有80~90質量%之WC、10~20質量%之Co或Ni，且關於材料中之WC之粒徑，含有64~72質量%之平均粒徑為0.5~5μm之細粒、8~16質量%之平均粒徑為5~8μm之粗粒。
上述模具於材料中以上述Co或Ni含量之1~20質量%之量含有V、Cr、Ta、Zr、Si之至少一種。進而，上述衝頭之表面亦可實施CrN等鉻系或TiN等鈦系陶瓷塗層、或者DLC等具有非晶性之碳系塗層、或者將該等複合而成之塗層。
上述金屬製品為拉鏈之拉鏈鏈齒，於將該拉鏈鏈齒固定於拉鏈鏈布時，上述模具工具用於上述拉鏈鏈齒之成形。
根據本發明之成形用模具工具，於銅鋅合金製金屬製品之塑性加工中，亦能夠長壽命地使用模具工具，加工精度亦較高，能夠大幅提高製品品質或製造效率。
10‧‧‧拉鏈鏈齒
10a‧‧‧中央前端部
10b‧‧‧腳部
12‧‧‧鏈齒成形裝置
14‧‧‧成形衝頭
14a‧‧‧衝頭前端部
16‧‧‧成形沖模
16a‧‧‧模具凹部
18‧‧‧鏈齒用線材
20‧‧‧切割沖模
22‧‧‧切割衝頭
24‧‧‧壓緊衝頭
圖1係表示使用本發明之成形用模具工具之一實施形態之加工裝置之概略的立體圖。
圖2係表示本實施形態之加工裝置之成形沖模與成形衝頭之衝頭前端部的放大立體圖。
圖3係表示本發明之成型用模具工具之一實施例之成形沖模及成形衝頭與被加工材料之關係的模式圖。
以下，基於圖式說明本發明之成形用模具工具之一實施形態。圖1、圖2表示利用本發明之成形用模具工具的含有銅與鋅作為主成分之銅鋅合金製之金屬製品之塑性加工裝置之一實施形態。本實施形態之成形用模具工具係安裝於將拉鏈用之拉鏈鏈齒10成形並將其連續地固定於未圖示之拉鏈鏈布的鏈齒成形裝置12。
鏈齒成形裝置12之成形用模具工具包括形成拉鏈鏈齒10之嚙合用之凹凸部之成形衝頭14與成形沖模16。成形衝頭14具備為了於拉鏈鏈齒10之中央前端部10a之正面及背面形成凹凸部而形成為圓錐台狀之衝頭前端部14a。於成形沖模16，如圖3之模式圖所示，形成有用以形成拉鏈鏈齒10之嚙合用之凹凸部之模具凹部16a，且該模具凹部16a形成為與衝頭前端部14a對應之形狀。除此以外，於鏈齒成形裝置12設有用以將拉鏈鏈齒10自鏈齒用線材18切出之切割沖模20與切割衝頭22、以及將拉鏈鏈齒10固定於未圖示之拉鏈鏈布之一對壓緊衝頭24。進而，於鏈齒成形裝置12設有驅動該等各衝頭等之未圖示之驅動裝置、或拉鏈鏈布等之搬送裝置，將拉鏈鏈齒10連續地固定於拉鏈鏈布。
本實施形態之成形衝頭14為超硬合金製之模具工具，工具材料為含有85~97質量%之碳化鎢(WC)、3~15質量%之作為結合金屬之鈷(Co)或鎳(Ni)之材料。較佳為含有90質量%以上之WC、3~10質量%之Co或Ni者。該材料中之WC之平均粒徑為0.5~8μm，較佳為0.5~6μm、更佳為1~6μm之平均粒徑。其原因在於，若WC之粒徑小於0.5μm，則存在作為結合金屬之Co或Ni脫落，並且WC粒子亦脫落而工具壽命變短之缺點。又，若WC之粒徑超過8μm，則存在如下問題：因應力集中於WC粒子而產生龜裂，或由於作為結合金屬之Co或Ni之脫落而導致工具表面之粗糙度變大，由此亦容易因應力集中而產生龜裂。
進而，該成形衝頭14之工具材料中，可以上述Co或Ni含量之1~20質量%之量含有V、Cr、Ta、Zr、Si之至少一種。藉此，有助於模具工具之進一步長壽命化。又，亦可於成形衝頭14之表面實施CrN等鉻系或TiN等鈦系陶瓷塗層、或者DLC等具有非晶性之碳系塗層、或者將該等複合而成之塗層。
本實施形態之成形沖模16亦為超硬合金製之模具工具，工具材料為含有80~90質量%之碳化鎢(WC)、10~20質量%之作為結合金屬之鈷(Co)或Ni者。關於材料中之WC之粒徑，含有64~72質量%之平均粒徑為0.5~5μm之細粒、8~16質量%之平均粒徑為5~8μm之粗粒。藉由使WC粒子以細粒、粗粒之各粒徑分佈，模具之耐磨耗性及強度增加，耐久性提高。關於WC之粒徑之下限與上限，若小於0.5μm，則存在作為結合金屬之Co或Ni脫落，並且WC亦脫落而工具壽命變短之可能性。又，若WC之粒徑超過8μm，則存在如下問題：因應力集中於WC粒子而產生龜裂，或由於作為結合金屬之Co或Ni之脫落而導致工具表面之粗糙度變大，由此亦容易因應力集中而產生龜裂。
進而，於該成形沖模16之工具材料中，可以上述Co或Ni含量之1~20質量%之量含有V、Cr、Ta，Zr、Si之至少一種。藉此，有助於模具工具之進一步長壽命化。又，亦可於成形衝頭14之表面實施CrN等鉻系或TiN等鈦系陶瓷塗層、或者DLC等具有非晶性之碳系塗層、或者將該等複合而成之塗層。
繼而，以下簡單地說明使用本實施形態之成形用模具工具之鏈齒成形裝置12之動作。為了將拉鏈鏈齒10連續地安裝至拉鏈之拉鏈鏈布，鏈齒成形裝置12藉由切割衝頭22與切割沖模20將利用鏈齒用線材18之未圖示之輸送裝置輸送來之鏈齒用線材18切割為各個拉鏈鏈齒10之厚度。然後，將切下之拉鏈鏈齒10之材料直接滑動而配置
至成形沖模16上，並且使其位於未圖示之拉鏈鏈布之安裝端緣部。於該狀態下，成形衝頭14之驅動裝置作動，以使衝頭前端部14a隔著拉鏈鏈齒10嵌合於成形沖模16之模具凹部16a之方式使成形衝頭14下降。藉此，於拉鏈鏈齒10之中央前端部10a形成拉鏈鏈齒10之嚙合用之凹凸部。然後，藉由一對壓緊衝頭24夾入拉鏈鏈齒10兩側之腳部10b，並以使該一對腳部彼此接近之方式壓緊，而以藉由腳部10a夾持拉鏈鏈布之安裝端緣部之方式固定。每次按拉鏈鏈齒10之安裝間距使拉鏈鏈布移動並連續地進行以上之動作，從而製造長條之拉鏈鏈帶。
根據本實施形態之成形用模具工具，能夠大幅延長鏈齒成形裝置12中使用之成形衝頭14與成形沖模16之壽命，能夠抑制拉鏈鏈帶之製造成本並提高製造效率。進而，由於成形衝頭14之衝頭前端部14a或成形沖模16之模具凹部16a之磨耗較少，故而製造之拉鏈鏈齒10之品質亦穩定，能夠穩定且高效率地製造更高品質之製品。
再者，本發明之成形用模具工具不限於上述實施形態，超硬合金製之模具工具亦可應用於其他銅鋅合金製之金屬零件成形用之衝頭或沖模，即使應用於其他成形用之模具，亦能夠實現模具之長壽命化。
繼而，以下說明本發明之成形用模具工具之實施例。表1示出作為本發明之成形用模具工具的成形衝頭14之實施例之評價結果，將非常良好之結果設為◎，將良好之結果設為○，將不良之情況設為×，相對地進行評價。其結果為，於表1之實施例5、6之條件下，全部獲得非常良好之結果。進而，於表1之實施例1~4中，獲得關於粒子脫落方面非常良好、其他亦良好之結果。又，於表1之實施例7中，獲得關於磨耗方面非常良好、其他亦良好之結果。
接著，表2示出作為本發明之成形用模具工具的成形沖模16之實施例之評價結果。此處亦將非常良好之結果設為◎，將良好之結果設為○，將不良之情況設為×，相對地進行評價。其結果為，於表2之實施例5之條件下，獲得關於磨耗與粒子脫落方面非常良好、關於斷裂方面亦良好之結果。進而，表2之實施例1、2獲得關於斷裂方面非常良好、其他亦良好之結果。表2之實施例3、4獲得關於粒子脫落方面非常良好、其他亦良好之結果。表2之實施例6獲得關於磨耗方面非常良好、其他亦良好之結果。
Claims (6)
- 一種成形用之沖模，其特徵在於：其係對含有銅與鋅作為主成分之銅鋅合金製之金屬製品(10)進行加工之成形用之沖模(16)，且含有80~90質量%之WC、10~20質量%之Co或Ni，且關於材料中之WC之粒徑，含有64~72質量%之平均粒徑為0.5~5μm之細粒、8~16質量%之平均粒徑為5~8μm之粗粒。
- 如請求項1之成形用之沖模，其中適合於上述沖模(16)之成形用之衝頭(14)含有85質量%以上之WC、3~15質量%之Co或Ni，且材料中之WC之平均粒徑為0.5~6μm。
- 如請求項1之成形用之沖模，其中適合於上述沖模(16)之成形用之衝頭(14)含有90質量%以上之WC、3~10質量%之Co或Ni，且材料中之WC之平均粒徑為1~6μm。
- 如請求項2或3之成形用之沖模，其中上述衝頭(14)於材料中以1~20質量%之量含有V、Cr、Ta、Zr、Si之至少一種。
- 如請求項1之成形用之沖模，其中上述沖模(16)於材料中以1~20%之量含有V、Cr、Ta、Zr、Si之至少一種。
- 如請求項1或2之成形用之沖模，其中上述金屬製品為拉鏈之拉鏈鏈齒(10)。
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