BR112018003601B1

BR112018003601B1 - MATRIX FOR STRETCHING WORK, AND, MATRIX MODULE

Info

Publication number: BR112018003601B1
Application number: BR112018003601-3A
Authority: BR
Inventors: Takuho KUMAGAI; Kenichi Takao; Ryozo Shiroishi; Masahiro Shimamura; Naoya Matsumoto
Original assignee: Toyo Seikan Group Holdings, Ltd
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2016-08-15
Publication date: 2023-05-30

Abstract

MATRIZ PARA TRABALHO DE ESTIRAMENTO, E, MÓDULO DE MATRIZ. Uma matriz 30 para trabalho de estiramento, a matriz 30 tendo uma película de carbono 50 que é formada de modo a cobrir pelo menos uma superfície de trabalho 41 da mesma, a película de carbono 50 distinguida por exibir um espectro de Raman tal que uma razão de intensidade é representada pela seguinte fórmula (1), ID/IG (1) em que ID é uma intensidade máxima de pico a 1333 ± 10 cm-1 no espectro de Raman da superfície da película de carbono, e IG é uma intensidade máxima de pico a 1500 ± 100 cm-1 no espectro de Raman da superfície da película de carbono, não é inferior a 1,0, e a superfície da película de carbono 50 é uma superfície lisa com uma rugosidade média aritmética R não superior a 0,1 óm. A matriz 30 para trabalho de estiramento permite que o trabalho de estiramento seja efetivamente executado sem causar formação defeituosa, mesmo quando o trabalho de estiramento é executado com uma alta taxa de estiramento em processo seco (sistema não lubrificado ou sistema fracamente lubrificado).DIE FOR STRETCHING WORK, AND, DIE MODULE. A matrix 30 for drawing work, the matrix 30 having a carbon film 50 which is formed so as to cover at least one working surface 41 thereof, the carbon film 50 distinguished by exhibiting a Raman spectrum such that an intensity ratio is represented by the following formula (1), ID/IG (1) where ID is a maximum peak intensity at 1333 ± 10 cm -1 in the Raman spectrum of the surface of the carbon film, and IG is a maximum intensity peak at 1500 ± 100 cm -1 in the Raman spectrum of the surface of the carbon film is not less than 1.0, and the surface of the carbon film 50 is a smooth surface with an arithmetic mean roughness R not greater than 0.1 µm. The drawing work die 30 allows the drawing work to be performed effectively without causing defective formation, even when the drawing work is performed with a high draw rate in a dry process (non-lubricated system or weakly lubricated system).

Description

Technical Field

[001] Esta invenção se refere a uma matriz para trabalho de estiramento com uma película de carbono formada na sua superfície de trabalho. Mais especificamente, a invenção, além disso, refere-se a um módulo de matriz equipado com a matriz.[001] This invention relates to a matrix for stretching work with a carbon film formed on its work surface. More specifically, the invention further relates to a matrix module equipped with the matrix.

Fundamentals of the Invention

[002] Como é sabido, uma película de carbono contendo um componente de diamante, que é um cristal de carbono, é extremamente duro e exibe excelente resistência ao desgaste. Portanto, é uma prática aceita formar a película de carbono nas superfícies das ferramentas de corte, como broca, fresa, lixa e similares, nas superfícies dos moldes para trabalho de plasticidade, como perfurador e matriz, e sobre superfícies de elementos deslizantes, como elevador de válvulas e rolamento, a fim de melhorar a capacidade de trabalho e prolongar a vida mecânica.[002] As is known, a carbon film containing a diamond component, which is a carbon crystal, is extremely hard and exhibits excellent wear resistance. Therefore, it is an accepted practice to form the carbon film on the surfaces of cutting tools, such as drill, milling cutter, sandpaper and the like, on the surfaces of molds for plasticity work, such as punch and die, and on surfaces of sliding elements, such as valve lifter and bearing, in order to improve workability and extend mechanical life.

[003] Como película de carbono, pode-se exemplificar uma película de diamante contendo muito componente de diamante e uma película de DLC (película de carbono semelhante a um diamante) contendo muitos componentes de grafite. As composições e as propriedades foram amplamente estudadas em relação às películas de carbono aplicadas, especificamente, ferramentas de corte e moldes para trabalho de plasticidade.[003] As a carbon film, a diamond film containing a lot of diamond component and a DLC film (diamond-like carbon film) containing a lot of graphite components can be exemplified. The compositions and properties have been extensively studied in relation to applied carbon films, specifically, cutting tools and molds for plasticity work.

[004] Um documento de patente 1, por exemplo, propõe um gabarito para trabalho em metal tendo uma película de carbono duro formada na sua superfície que desliza em relação a um metal a ser trabalhado, a película de carbono rígido compreendendo diamante e carbono amorfo, com uma rugosidade superficial Rmax não superior a 2 μm, e tendo uma razão de intensidade IG/ID de 0,2 a 20 (ID/IG = 0,05 a 5), em que ID é uma intensidade de pico máxima presente a 1333 ± 10 cm-1 na análise espectral de Raman e IG é uma intensidade de pico máxima presente a 1500 ± 100 cm-1. O gabarito para o trabalho em metal, se for concretamente falando, é uma matriz ou uma perfuração usada para trabalho de trefilação, ou é uma matriz de trefilação usada para esticar os fios.[004] A patent document 1, for example, proposes a metalworking jig having a hard carbon film formed on its surface that slides relative to a metal to be worked, the hard carbon film comprising diamond and amorphous carbon, with a surface roughness Rmax not exceeding 2 μm, and having an intensity ratio IG/ID from 0.2 to 20 (ID/IG = 0.05 to 5), where ID is a maximum peak intensity present at 133 3 ± 10 cm-1 in Raman and IG spectral analysis is a maximum peak intensity present at 1500 ± 100 cm-1. The jig for metalworking, if it is concretely speaking, is a die or a drill used for drawing work, or it is a drawing die used for drawing wires.

[005] Um documento de patente 2 propõe uma película de diamante para as ferramentas de corte formadas sobre um material de base, a película compreendendo uma pluralidade de camadas de película e as propriedades mecânicas das camadas de película sendo controladas pela razão de intensidade (ID/IG ou IG/ID) com base na análise espectral de Raman.[005] A patent document 2 proposes a diamond film for cutting tools formed on a base material, the film comprising a plurality of film layers and the mechanical properties of the film layers being controlled by the intensity ratio (ID/IG or IG/ID) based on Raman spectral analysis.

[006] Um pico em uma região perto de 1333 cm-1 na análise espectral de Raman deriva do componente de diamante enquanto um pico em uma região perto de 1500 cm-1 é derivado do componente de grafite. Portanto, uma grande razão de resistência (ID/IG) significa que o componente de diamante está mais contido e o componente de grafite está menos contido. Ou seja, a película de carbono compreende um diamante altamente puro e possui uma alta dureza.[006] A peak in a region near 1333 cm-1 in the Raman spectral analysis derives from the diamond component while a peak in a region near 1500 cm-1 is derived from the graphite component. Therefore, a large strength ratio (ID/GI) means that the diamond component is more contained and the graphite component is less contained. That is, the carbon film comprises a highly pure diamond and has a high hardness.

[007] Nos documentos de patente 1 e 2 acima, as razões de intensidade (IG/ID ou ID/IG) na análise espectral de Raman estão definidas para ficar em faixas predeterminadas para melhorar a resistência ao desgaste e para prolongar a vida das películas.[007] In the above patent documents 1 and 2, the intensity ratios (IG/ID or ID/IG) in the Raman spectral analysis are set to be in predetermined ranges to improve wear resistance and to extend the life of the films.

[008] Os metais são trabalhados plasticamente, geralmente, por trabalho de pressão, como representado pelo trabalho de trefilação e pelo trabalho de estiramento. Por exemplo, latas de metal como latas de alumínio são produzidas através das etapas de perfuração de uma chapa metálica plana em um disco com um tamanho predeterminado, trefilando o disco para formar uma lata de baixa altura, seguido de trabalho de estiramento para reduzir a espessura para assim, formar uma lata de metal com uma forma básica com uma grande altura.[008] Metals are worked plastically, usually by pressure work, as represented by drawing work and drawing work. For example, metal cans such as aluminum cans are produced through the steps of punching flat metal sheet into a disc of predetermined size, drawing the disc to form a low height can, followed by drawing work to reduce the thickness to thereby form a metal can with a basic shape with a great height.

[009] O trabalho de pressão acima e, especificamente, o trabalho de trefilação geralmente é executado sem lubrificação, mas sim formando uma película de carbono no molde. Por exemplo, um documento de patente 3 descreve um molde capaz de realizar um trabalho de trefilação de alumínio mesmo sem utilizar um lubrificante, sendo a superfície do molde provida com uma película de carbono semelhante a um diamante em uma espessura de 0,5 μm a 5 μm.[009] The above pressing work, and specifically the drawing work, is usually performed without lubrication, but rather forming a carbon film on the mold. For example, a patent document 3 describes a mold capable of carrying out aluminum drawing work even without using a lubricant, the surface of the mold being provided with a carbon film similar to a diamond in a thickness of 0.5 μm to 5 μm.

[0010] No entanto, o trabalho de estiramento é uma formação que um gabarito que é usado desliza em uma peça de trabalho, em grande medida, produzindo uma resistência severa. À medida que a razão de estiramento aumenta, a superfície de trabalho da matriz é afetada pelo material trabalhado submetido a endurecimento. Além disso, à medida que o trabalho de estiramento (redução da espessura) prossegue, uma grande pressão superficial é exercida sobre a superfície de trabalho da matriz. Portanto, apesar da película de carbono convencional acima descrita, a matriz ainda possui apenas um limite baixo de formação e não pode suportar o trabalho de estiramento de uma grande proporção. Por exemplo, no caso do trabalho de estiramento a uma taxa de estiramento não inferior a 40%, a resistência ao deslizamento torna-se tão grande entre o gabarito e a peça de trabalho que um esforço de tração superior a um limite permitido é exercido sobre a peça devido a uma redução na espessura resultando na ocorrência de uma formação defeituosa.[0010] However, drawing work is a formation that a jig that is used slides on a work piece to a large extent producing severe resistance. As the stretch ratio increases, the working surface of the die is affected by the work material undergoing hardening. Furthermore, as the drawing work (thickness reduction) proceeds, a large surface pressure is exerted on the working surface of the die. Therefore, despite the above-described conventional carbon film, the matrix still only has a low forming threshold and cannot withstand the stretching work of a large ratio. For example, in the case of drawing work at a draw rate of not less than 40%, the slip resistance becomes so great between the jig and the workpiece that a tensile stress greater than a permissible limit is exerted on the workpiece due to a reduction in thickness resulting in the occurrence of a defective formation.

[0011] Aqui, a razão de estiramento é uma razão de redução na espessura da chapa. Se a espessura da chapa antes do trabalho de estiramento é indicada por t0 e a espessura da chapa após o trabalho por t1, então a razão de estiramento é expressa pela seguinte fórmula, Razão de estiramento (%) = 100 x (t0 - t1)/t0[0011] Here, the stretch ratio is a ratio of reduction in sheet thickness. If the sheet thickness before drawing work is indicated by t0 and the sheet thickness after drawing work by t1, then the draw ratio is expressed by the following formula, Draw ratio (%) = 100 x (t0 - t1)/t0

[0012] Ou seja, à medida que a taxa de estiramento aumenta, uma pressão superficial aumentada é exercida sobre a matriz que significa uma formação severa.[0012] That is, as the stretching rate increases, an increased surface pressure is exerted on the matrix which means a severe formation.

Prior Art Documents: Patent Documents:

[0013] Documento de patente 1: JP-H5-169162[0013] Patent document 1: JP-H5-169162

[0014] Documento de patente 2: JP-H6-297207[0014] Patent document 2: JP-H6-297207

[0015] Documento de patente 3: JP-H8-90092[0015] Patent document 3: JP-H8-90092

Description of the Invention: Problems that the invention must solve:

[0016] É, portanto, um objeto da presente invenção proporcionar uma matriz para trabalho de estiramento com uma película de carbono que permite que o trabalho de estiramento seja efetivamente executado sem causar formação defeituosa mesmo quando o trabalho de estiramento é executado com uma alta razão de estiramento no chamado processo seco (sistema não lubrificado ou sistema fracamente lubrificado).[0016] It is therefore an object of the present invention to provide a die for drawing work with a carbon film which allows the drawing work to be effectively performed without causing defective formation even when the drawing work is performed with a high draw ratio in the so-called dry process (non-lubricated system or weakly lubricated system).

[0017] Outro objetivo da presente invenção é proporcionar um módulo de matriz equipado com a matriz para trabalho de estiramento.[0017] Another object of the present invention is to provide a die module equipped with the die for drawing work.

Ways to solve the problems:

[0018] De acordo com a presente invenção, é proporcionada uma matriz para trabalho de estiramento, tendo a dita matriz uma película de carbono que é formada de modo a cobrir pelo menos uma sua superfície de trabalho, tendo a dita película de carbono exibindo um espectro de Raman tal que uma razão de intensidade é representada pelo seguindo a fórmula (1), ID/IG (1) em que ID é uma intensidade máxima de pico a 1333 ± 10 cm-1 no espectro de Raman da superfície do película de carbono, e IG é uma intensidade máxima de pico a 1500 ± 100 cm-1 no espectro de Raman da superfície do película de carbono, não é inferior a 1,0, e uma superfície da dita película de carbono é uma superfície lisa com uma rugosidade média aritmética R não superior a 0,1 μm.[0018] According to the present invention, there is provided a matrix for drawing work, said matrix having a carbon film which is formed so as to cover at least one working surface thereof, said carbon film having exhibiting a Raman spectrum such that an intensity ratio is represented by following formula (1), ID/IG (1) where ID is a maximum peak intensity at 1333 ± 10 cm -1 in the Raman spectrum of the surface of the carbon film, and IG is a maximum peak intensity at 1500 ± 100 cm-1 in the Raman spectrum of the surface of the carbon film, is not less than 1.0, and a surface of said carbon film is a smooth surface with an arithmetic mean roughness R not greater than 0.1 μm.

[0019] Na matriz para trabalho de estiramento da presente invenção, é desejável que: (1) A película de carbono seja uma película de diamante sendo a dita razão de intensidade não inferior a 1,2; e (2) A superfície da película de carbono tenha a rugosidade média aritmética Ra não superior a 0,05 μm.[0019] In the die for drawing work of the present invention, it is desirable that: (1) The carbon film is a diamond film, said intensity ratio being not less than 1.2; and (2) The surface of the carbon film has an arithmetic mean roughness Ra not exceeding 0.05 μm.

[0020] De acordo com a presente invenção, é provido, além disso, um módulo de matriz que compreende a matriz para trabalho de estiramento, e um suporte que é fornecido de modo a manter uma superfície de não trabalho da dita matriz de um lado a montante em uma direção de trabalho e de um lado a jusante na direção de trabalho, tendo o dito suporte uma passagem de fluido de controle de temperatura para escoar um fluido de controle de temperatura que escoa de modo a entrar em contato com a superfície de não trabalho da matriz.[0020] According to the present invention, there is furthermore provided a die module comprising the die for drawing work, and a support that is provided so as to maintain a non-working surface of said die on an upstream side in a working direction and on a downstream side in a working direction, said support having a temperature control fluid passage for flowing a temperature control fluid flowing so as to come into contact with the non-working surface of the die.

[0021] No módulo de matriz, é desejável que: (3) a dita passagem de fluido de controle de temperatura é formada de tal modo que, como vista em uma seção lateral ao longo da direção de trabalho, o dito fluido de controle de temperatura entra em contato com uma superfície lateral que é a superfície de não trabalho da dita matriz no lado a montante na direção de trabalho e uma superfície lateral que é a superfície de não trabalho da matriz no lado a jusante na direção de trabalho; e (4) a dita película de carbono é formada na matriz para trabalho de estiramento continuamente até a superfície de não trabalho, que entra em contato com o fluido que escoa na passagem de fluido de controle de temperatura.[0021] In the die module, it is desirable that: (3) said temperature control fluid passage is formed such that, as seen in a side section along the working direction, said temperature control fluid comes into contact with a lateral surface which is the non-working surface of said die on the upstream side in the working direction and a lateral surface which is the non-working surface of the die on the downstream side in the working direction; and (4) said carbon film is formed on the die for drawing work continuously to the non-working surface, which comes into contact with fluid flowing in the temperature control fluid passage.

Effects of the invention:

[0022] A matriz para trabalho de estiramento da presente invenção é capaz de produzir artigos formados (artigos de pequena espessura) com superfícies seculares ou superfícies lisas de um nível próximo a superfícies seculares, sem acompanhar a formação defeituosa mesmo na execução de um trabalho de estiramento severo de uma razão de estiramento de, por exemplo, cerca de 40% ou superior a 40%.[0022] The die for drawing work of the present invention is capable of producing formed articles (articles of small thickness) with secular surfaces or smooth surfaces of a level close to secular surfaces, without accompanying defective formation even in the execution of severe stretching work of a stretching ratio of, for example, about 40% or greater than 40%.

[0023] O módulo de matriz equipado com a matriz para trabalho de estiramento, além disso, tem o suporte que é fornecido de modo que o fluido para controle de temperatura flua de modo a entrar em contato com as superfícies de não trabalho da matriz. Ao escoar adequadamente um fluido para resfriamento ou um fluido para aquecimento, portanto, a temperatura da matriz pode ser controlada para se situar em uma faixa predeterminada.[0023] The die module equipped with the die for stretching work, in addition, has the support that is provided so that the fluid for temperature control flows so as to come into contact with the non-working surfaces of the die. By properly flowing a cooling fluid or a heating fluid, therefore, the temperature of the die can be controlled to fall within a predetermined range.

[0024] Especificamente, uma vez que a película de carbono é formada continuamente até as porções com as quais o fluido para controle de temperatura entra em contato, a temperatura da matriz é controlada através da película de carbono que possui alta condutividade térmica e a temperatura da matriz como um todo pode ser controlada rapidamente para permanecer em uma temperatura predeterminada. Além disso, o fluido para controle de temperatura entra em contato mesmo com as superfícies de não trabalho perto da superfície de trabalho da matriz, permitindo que a temperatura seja efetivamente controlada. A temperatura pode ser controlada mais rapidamente mesmo proporcionando a passagem de fluido de controle de temperatura que o fluido para controle de temperatura entra em contato com a superfície de não trabalho da matriz no lado a jusante na direção de trabalho e a superfície de não trabalho da matriz no lado a montante na direção de trabalho.[0024] Specifically, since the carbon film is continuously formed up to the portions with which the temperature control fluid comes into contact, the temperature of the matrix is controlled through the carbon film which has high thermal conductivity, and the temperature of the matrix as a whole can be quickly controlled to remain at a predetermined temperature. In addition, the temperature control fluid comes into contact even with the non-working surfaces close to the die working surface, allowing the temperature to be effectively controlled. The temperature can be controlled faster even by providing the temperature control fluid passage that the temperature control fluid comes into contact with the non-working surface of the die on the downstream side in the working direction and the non-working surface of the die on the upstream side in the working direction.

[0025] É, além disso, possibilitado relaxar efetivamente a tensão térmica da matriz causada por uma mudança de temperatura, para prolongar a vida útil da matriz e produzir os artigos formados mantendo a estabilidade na precisão.[0025] It is furthermore made possible to effectively relax the thermal stress of the die caused by a temperature change, to prolong the service life of the die and produce the formed articles while maintaining stability in precision.

[0026] A matriz para trabalho de estiramento da invenção é capaz de produzir artigos formados com superfícies especulares ou superfícies lisas de um nível perto de superfícies especulares, mesmo quando o trabalho de estiramento é executado com uma alta razão de estiramento. Por conseguinte, a matriz para trabalho de estiramento da invenção pode ser utilizada de forma favorável para a produção de latas metálicas, tais como latas de alumínio.[0026] The drawing work die of the invention is capable of producing formed articles with specular surfaces or smooth surfaces of a level close to specular surfaces, even when the drawing work is performed with a high draw ratio. Therefore, the stretch work die of the invention can be favorably used for the production of metal cans, such as aluminum cans.

Brief description of the drawings:

[0027] FIGURA 1 É uma visão que ilustra um processo de formação de pressão com base no trabalho de estiramento.[0027] FIGURE 1 It is a view illustrating a process of pressure formation based on the work of stretching.

[0028] FIGURA 2 É uma vista lateral ilustrando esquematicamente uma matriz para trabalho de estiramento da presente invenção.[0028] FIGURE 2 is a side view schematically illustrating a die for drawing work of the present invention.

[0029] FIGURA 3 É uma vista em corte lateral ilustrando esquematicamente uma porção de um módulo de matriz equipado com a matriz para trabalho de estiramento na Figura 2.[0029] FIGURE 3 is a side sectional view schematically illustrating a portion of a die module equipped with the die for drawing work in Figure 2.

[0030] FIGURA 4 É uma vista plana do módulo de matriz da Figura 2.[0030] FIGURE 4 It is a plan view of the matrix module of Figure 2.

[0031] FIGURA 5 É um gráfico de um espectro de Raman da superfície da matriz.[0031] FIGURE 5 is a graph of a Raman spectrum of the matrix surface.

Modes for carrying out the invention:

[0032] Antes de descrever a matriz para trabalho de estiramento da presente invenção, a seguir é descrito o trabalho de pressão com base no trabalho de estiramento usando a matriz.[0032] Before describing the die for drawing work of the present invention, the following describes the pressure work based on the drawing work using the die.

[0033] A Figura 1 ilustra um processo para a produção de latas metálicas, que é um exemplo representativo do processo de formação de pressão com base no trabalho de estiramento.[0033] Figure 1 illustrates a process for the production of metallic cans, which is a representative example of the pressure formation process based on the drawing work.

[0034] Com referência à Figura 1, uma peça em bruto (por exemplo, chapa de alumínio) 1 usada para formar latas metálicas é, em primeiro lugar, submetida a um perfurador trabalhando para assim obter um disco 3 para formar uma lata de metal (ver Figura 1 (a)).[0034] With reference to Figure 1, a blank (for example, aluminum sheet) 1 used to form metal cans is first subjected to a perforator working to thereby obtain a disc 3 to form a metal can (see Figure 1 (a)).

[0035] O trabalho de perfuração é realizado usando um perfurador 5 que possui um diâmetro externo correspondente ao diâmetro do disco 3 e uma matriz 7 que contém a peça em bruto 1 e tem uma abertura que corresponde ao diâmetro do disco 3. Isto é, a peça em bruto 1 mantida na matriz 7 é perfurada pelo perfurador 5 para obter o disco 3 de um tamanho predeterminado.[0035] The drilling work is carried out using a punch 5 that has an outer diameter corresponding to the diameter of the disk 3 and a die 7 that contains the blank 1 and has an opening that corresponds to the diameter of the disk 3. That is, the blank 1 held in the die 7 is drilled by the punch 5 to obtain the disk 3 of a predetermined size.

[0036] Dependendo da forma de um artigo produzido pelo processo de produção acima, a peça em bruto 1 pode ser frequentemente perfurada em qualquer outra forma (por exemplo, forma retangular).[0036] Depending on the shape of an article produced by the above production process, the blank 1 can often be punched into any other shape (eg rectangular shape).

[0037] O disco assim obtido 3 é submetido a um trabalho de trefilação para obter assim uma lata trefilada de pequena altura (corpo cilíndrico com fundo) 9 (ver Figura 1 (b)).[0037] The disc thus obtained 3 is subjected to drawing work to thus obtain a drawn can of small height (cylindrical body with bottom) 9 (see Figure 1 (b)).

[0038] No trabalho de trefilação, o disco perfurado 3 é mantido na matriz 11 e a circunferência do disco 3 é mantida por um gabarito 13 para manter a peça em branco. A matriz 11 tem uma abertura formada no mesmo, e o disco 3 é empurrado para dentro da abertura da matriz 11 usando um perfurador 15 para trefilação, e assim é obtida uma lata 9 formada por trefilação.[0038] In the drawing work, the perforated disk 3 is held in the die 11 and the circumference of the disk 3 is held by a jig 13 to keep the piece blank. The die 11 has an opening formed therein, and the disk 3 is pushed into the opening of the die 11 using a punch 15 for drawing, and thus a can 9 formed by drawing is obtained.

[0039] Uma curvatura é formada na porção de canto em uma extremidade superior da abertura da matriz 11 (no lado que segura o disco 3) permitindo que o disco 3 seja rapidamente empurrado para dentro da abertura da matriz 11 sem ser dobrado. O diâmetro exterior do perfurador 15 foi ajustado para ser menor do que o diâmetro da abertura da matriz 11 por uma quantidade correspondente a quase a espessura do disco 3. Isto é, no trabalho de trefilação, a espessura não está quase diminuída. Aqui, o trabalho de trefilação geralmente pode ser realizado uma pluralidade de vezes dependendo da forma do artigo formado.[0039] A curvature is formed in the corner portion at an upper end of the die opening 11 (on the side holding the disk 3) allowing the disk 3 to be quickly pushed into the die opening 11 without being bent. The outer diameter of the perforator 15 has been adjusted to be smaller than the diameter of the opening of the die 11 by an amount corresponding to nearly the thickness of the disk 3. That is, in the drawing work, the thickness is not nearly decreased. Here, drawing work generally can be performed a plurality of times depending on the shape of the formed article.

[0040] Em seguida, a lata 9 formada por trefilação obtida acima é submetida a um trabalho de estiramento, no qual é formado um corpo de lata de metal (lata trefilada/estirada) 17 com grande altura e diminuição de espessura (ver Figura 1 (c)).[0040] Then, the can 9 formed by drawing obtained above is subjected to a drawing work, in which a metal can body (drawn/stretched can) 17 with great height and decrease in thickness is formed (see Figure 1 (c)).

[0041] No trabalho de estiramento, um perfurador 19 para estiramento é inserido na lata 9 formada pelo trefilação obtida acima pelo trabalho de trefilação. O perfurador 19 é então descido deixando a superfície exterior do corpo cilíndrico 9 ser contatada por pressão na superfície interna de uma matriz em forma de anel 21. A espessura da parede lateral do corpo cilíndrico 9 é assim diminuída pela matriz 21. Obtém-se assim um corpo de lata de metal 17 com uma espessura diminuída e uma altura aumentada dependendo do grau de diminuição da espessura.[0041] In the drawing work, a punch 19 for drawing is inserted into the can 9 formed by the drawing obtained above by the drawing work. The perforator 19 is then lowered allowing the outer surface of the cylindrical body 9 to be contacted by pressure on the inner surface of a ring-shaped die 21. The thickness of the side wall of the cylindrical body 9 is thus decreased by the die 21. A metal can body 17 is thus obtained with a decreased thickness and an increased height depending on the degree of decrease in thickness.

[0042] Em uma série de etapas do trabalho de perfuração, trabalho de trefilação e estiramento como será entendido a partir da Figura 1, não é necessária nenhuma propriedade de deslizamento no trabalho de perfuração. No entanto, a propriedade de deslizamento entre o molde que é usado e a peça de trabalho é mais necessária à medida que a etapa passa do trabalho de trefilação para o trabalho de estiramento. Em particular, o trabalho de estiramento requer a maior parte da propriedade de deslizamento, uma vez que a pressão superficial em excesso de tensão é exercida sobre a peça de trabalho.[0042] In a series of steps of drilling work, drawing work and drawing work as will be understood from Figure 1, no sliding property is required in drilling work. However, the property of sliding between the mold that is used and the workpiece is more necessary as the step moves from drawing work to drawing work. In particular, drawing work requires most of the sliding property, since surface pressure in excess of tension is exerted on the workpiece.

[0043] Por conseguinte, torna-se necessário formar uma película de carbono que será descrita mais tarde na superfície de trabalho (em que a matriz 21 entra em contato com a peça de trabalho) da matriz 21 utilizada para trabalho de estiramento.[0043] It is therefore necessary to form a carbon film which will be described later on the working surface (where the die 21 comes into contact with the workpiece) of the die 21 used for drawing work.

Die for stretching work

[0044] Com referência à Figura 2 em conjunto com a Figura 1 (especificamente, a Figura 1 (c)) mencionada acima, uma matriz 30 para estiramento de acordo com a invenção geralmente designada como 30 tem uma película de carbono 50 formada na superfície de uma base de material rígido 31.[0044] With reference to Figure 2 in conjunction with Figure 1 (specifically, Figure 1(c)) mentioned above, a stretching die 30 according to the invention generally designated as 30 has a carbon film 50 formed on the surface of a rigid base material 31.

[0045] Isto é, a matriz 30 tem uma superfície de trabalho que, como um todo, torna-se estreita em direção a uma extremidade do lado que enfrenta uma peça de trabalho 60 durante o trabalho de estiramento, e inclui um par de superfícies inclinadas 33a, 33b e uma superfície de extremidade 35 que é plana ou muito plana entre as superfícies inclinadas 33a e 33b. As superfícies inclinadas 33a e 33b são, respectivamente, contínuas para as superfícies laterais 37a e 37b que se estendem em paralelo entre si e são contínuas para uma superfície 39 que está voltada para a superfície de trabalho.[0045] That is, the die 30 has a work surface that, as a whole, becomes narrow towards one end of the side facing a workpiece 60 during drawing work, and includes a pair of inclined surfaces 33a, 33b and an end surface 35 that is flat or very flat between the inclined surfaces 33a and 33b. Inclined surfaces 33a and 33b are respectively continuous to side surfaces 37a and 37b which extend parallel to each other and are continuous to a surface 39 which faces the work surface.

[0046] A superfície da peça de trabalho 60 no lado oposto à matriz 30 é colocada em contato de pressão com um perfurador 63 para estiramento.[0046] The surface of the workpiece 60 on the side opposite the die 30 is placed in pressure contact with a punch 63 for stretching.

[0047] Como será aprendido a partir da Figura 2, a superfície inclinada 33a e a superfície lateral 37a estão localizadas no lado a montante na direção de trabalho, a superfície inclinada 33b e a superfície lateral 37b estão localizadas no lado a jusante na direção de trabalho, a região que entra em contato com a peça de trabalho 60 serve como uma superfície de trabalho 41, e a região que não entra em contato com a peça de trabalho 60 é uma superfície de não trabalho 43.[0047] As it will be learned from Figure 2, inclined surface 33A and lateral surface 37A are located on the upstream working direction, the 33B inclined surface and the lateral surface are located on the downstream side, the region that comes into contact with the workpiece 60 serves as a work surface 41, and the region that does not come into contact with the workpiece 60 is a non -work surface.

[0048] Na matriz 30 para trabalho de estiramento da invenção, a película de carbono 50 é formada sobre pelo menos a superfície de trabalho 41 (isto é, a superfície em que a pressão de superfície é exercida durante o trabalho de estiramento). Em uma modalidade da Figura 2, a película de carbono 50 se estende para cima da superfície de não trabalho 43. Especificamente, a película de carbono 50 é formada de modo a cobrir as superfícies inclinadas 33a, 33b e as superfícies laterais 37a, 37b. Se mencionado em conexão com o trabalho de estiramento, basta que a película de carbono 50 seja formada somente na superfície de trabalho 41. No entanto, se uma extremidade da película de carbono 50 estiver presente perto da superfície de trabalho 41, ocorre um problema de descamação da película. Este inconveniente, contudo, pode ser eficazmente evitado estendendo a película de carbono 50 a uma posição muito distante da superfície de trabalho 41 como mostrado na Figura 2. Além disso, estendendo a película de carbono 50 até as regiões das superfícies inclinadas 33a, 33b e das superfícies laterais 37a, 37b de tal modo que o material de base rígido 31 é quase inteiramente coberto com a película de carbono 50, é fácil ajustar a temperatura da matriz 30 como um todo para se situar em uma faixa predeterminada utilizando uma alta condutividade de calor da película de carbono 50. Isto é, trazendo o fluido para resfriamento ou o fluido para aquecimento em contato com a película de carbono 50 na superfície de não trabalho 43, a temperatura da matriz 30 pode ser facilmente ajustada. Além disso, uma vez que o material de base rígido 31 foi coberto com a película de carbono 50, o material de base rígido 31 é efetivamente impedido de ser corroído com o fluido para resfriamento ou aquecimento.[0048] In the die 30 for drawing work of the invention, the carbon film 50 is formed on at least the working surface 41 (i.e. the surface on which the surface pressure is exerted during the drawing work). In one embodiment of Figure 2, the carbon film 50 extends over the non-working surface 43. Specifically, the carbon film 50 is formed to cover the inclined surfaces 33a, 33b and the side surfaces 37a, 37b. If mentioned in connection with the drawing work, it suffices that the carbon film 50 is formed only on the work surface 41. However, if one end of the carbon film 50 is present close to the work surface 41, a film peeling problem occurs. This inconvenience, however, can be effectively avoided by extending the carbon film 50 to a position far away from the work surface 41 as shown in Figure 2. Furthermore, by extending the carbon film 50 to the regions of the inclined surfaces 33a, 33b and the side surfaces 37a, 37b such that the rigid base material 31 is almost entirely covered with the carbon film 50, it is easy to adjust the temperature of the matrix 30 as a whole to be at a predetermined range utilizing a high heat conductivity of the carbon film 50. That is, by bringing the cooling fluid or the heating fluid into contact with the carbon film 50 on the non-working surface 43, the temperature of the die 30 can be easily adjusted. Furthermore, since the rigid base material 31 has been covered with the carbon film 50, the rigid base material 31 is effectively prevented from being corroded by the cooling or heating fluid.

[0049] Aqui, como é claro, não surge problema, mesmo que a película de carbono 50 seja prolongada até a superfície oposta 39 para cobrir todo o material de base rígido 31 com a película de carbono 50.[0049] Here, of course, no problem arises, even if the carbon film 50 is extended to the opposite surface 39 to cover the entire rigid base material 31 with the carbon film 50.

[0050] Na presente invenção, a película de carbono 50 exibe uma razão de intensidade representada pela seguinte fórmula (1), ID/IG (1) em que ID é uma intensidade máxima de pico a 1333 ± 10 cm-1 no espectro de Raman da superfície da película de carbono, e IG é uma intensidade máxima de pico a 1500 ± 100 cm-1 no espectro de Raman da superfície do película de carbono, de não menos de 1,0 e, de preferência, não inferior a 1,2.[0050] In the present invention, the carbon film 50 exhibits an intensity ratio represented by the following formula (1), ID/IG (1) where ID is a maximum peak intensity at 1333 ± 10 cm -1 in the Raman spectrum of the surface of the carbon film, and IG is a maximum peak intensity at 1500 ± 100 cm -1 in the Raman spectrum of the surface of the carbon film, of not less than 1.0 and preferably not less than 1,2.

[0051] A intensidade de pico ID decorre do componente de diamante na película enquanto a intensidade de pico IG deriva do componente de grafite na película. Portanto, quanto maior a razão de intensidade de pico, menor será o teor de grafite, o que significa que a película compreende quase os cristais de diamante (filme de diamante altamente puro).[0051] The ID peak intensity derives from the diamond component in the film while the IG peak intensity derives from the graphite component in the film. Therefore, the higher the peak intensity ratio, the lower the graphite content, which means that the film comprises almost diamond crystals (highly pure diamond film).

[0052] Por exemplo, a película de carbono 50 com uma razão de intensidade de pico dentro da faixa acima é uma película de diamante altamente resistente com uma dureza de Vickers não inferior a 8.000. Além disso, os cristais de diamante são altamente estáveis em um sentido químico e são impedidos de reagir com a peça na sua interface. Isso assegura uma boa propriedade de deslizamento e torna possível executar um estiramento severo a uma taxa de estiramento superior a 40% em condições de processamento a seco. No caso de uma película de carbono com uma razão de intensidade de pico menor do que a faixa acima, tal como uma película de carbono contendo tanto componente de grafite quanto componente de diamante ou, em outras palavras, no caso de uma película de carbono semelhante a diamante, por outro lado, a propriedade de deslizamento é pequena e a formação se torna defeituosa se o índice de estiramento exceder 40%.[0052] For example, carbon 50 film with a peak intensity ratio within the above range is a highly resistant diamond film with a Vickers hardness of not less than 8,000. Furthermore, diamond crystals are highly stable in a chemical sense and are prevented from reacting with the part at their interface. This ensures good sliding property and makes it possible to perform severe drawing at a drawing rate of more than 40% under dry processing conditions. In the case of a carbon film with a peak intensity ratio smaller than the above range, such as a carbon film containing both graphite component and diamond component, or in other words, in the case of a diamond-like carbon film, on the other hand, the sliding property is small and the formation becomes defective if the stretching index exceeds 40%.

[0053] Aqui, se a razão de intensidade do pico for muito grande, então a película de carbono 50 se torna quebradiça e a durabilidade é comprometida. Portanto, a razão de intensidade máxima não deve ser superior a 5.[0053] Here, if the peak intensity ratio is too large, then the carbon 50 film becomes brittle and the durability is compromised. Therefore, the maximum intensity ratio should not be greater than 5.

[0054] Na película de carbono 50 altamente dura mencionada acima da presente invenção, além disso, é importante que a superfície tenha uma rugosidade Ra (JIS B-0601-1994) não superior a 0,1 μm e, especificamente, não superior a 0,05 μm.[0054] In the aforementioned highly hard carbon 50 film of the present invention, in addition, it is important that the surface has a roughness Ra (JIS B-0601-1994) not greater than 0.1 μm, and specifically not greater than 0.05 μm.

[0055] Ou seja, a película de carbono 50 que tem a razão de intensidade de pico acima no espectro de Raman, geralmente, adquire uma superfície relativamente áspera. No trabalho de estiramento, no entanto, a peça de trabalho 60 recebe uma pressão de superfície muito grande. Especificamente, a pressão da superfície aumenta com um aumento na taxa de estiramento. Portanto, a superfície de trabalho 41 da matriz 30 (superfície da película de carbono 50) é apenas transferida para a superfície da peça de trabalho 60. Como resultado, se a película de carbono 50 tiver uma superfície áspera, torna-se difícil realizar a superfície da peça de trabalho 60 em um estado da superfície especular ou em um estado da superfície perto da superfície especular.[0055] That is, the carbon 50 film that has the peak intensity ratio above in the Raman spectrum generally acquires a relatively rough surface. In drawing work, however, the workpiece 60 receives a very large surface pressure. Specifically, surface pressure increases with an increase in stretch rate. Therefore, the working surface 41 of the die 30 (surface of the carbon film 50) is only transferred to the surface of the workpiece 60. As a result, if the carbon film 50 has a rough surface, it becomes difficult to realize the surface of the workpiece 60 in a specular surface state or in a surface state close to the specular surface.

[0056] Aqui, de acordo com a presente invenção, a superfície da película de carbono 50 com a razão de intensidade de pico situada na faixa acima é polida e a rugosidade da superfície Ra é ajustada para se situar na pequena faixa acima, de modo que o coeficiente de atrito μ seja não mais de 0,1 em relação a vários tipos de materiais durante o trabalho. A propriedade de deslizamento é assim melhorada e a superfície do artigo formado obtido por estiramento, trabalhando a peça de trabalho 60 é realizada em uma superfície especular com a rugosidade de superfície semelhante ou em uma superfície lisa perto de uma superfície especular.[0056] Here, according to the present invention, the surface of the carbon 50 film with the peak intensity ratio lying in the above range is polished, and the surface roughness Ra is adjusted to lie in the above small range, so that the coefficient of friction μ is not more than 0.1 with respect to various kinds of materials during working. The sliding property is thus improved and the surface of the formed article obtained by stretching, working the workpiece 60 is performed on a specular surface with similar surface roughness or on a smooth surface close to a specular surface.

[0057] A película de carbono 50 com a razão de intensidade de pico acima mencionada e a rugosidade superficial Ra é formada na superfície do material de base rígido 31 por um método conhecido tal como o método CVD de plasma ou CVD de plasma de micro-ondas, CVD de plasma de alta frequência ou plasma térmico CVD e, em seguida, a sua superfície é polida.[0057] The carbon film 50 with the above-mentioned peak intensity ratio and surface roughness Ra is formed on the surface of the rigid base material 31 by a known method such as plasma CVD or microwave plasma CVD, high frequency plasma CVD or thermal plasma CVD method, and then its surface is polished.

[0058] Para formar a película, usualmente, utilizou-se um gás de partida obtido por diluição de um gás hidrocarboneto tal como metano, etano, propano ou acetileno até cerca de 1% com um gás hidrogênio. O gás de partida geralmente é misturado com um gás como oxigênio, monóxido de carbono ou dióxido de carbono em pequenas quantidades para ajustar a qualidade da película e a taxa de formação da película.[0058] To form the film, usually, a starting gas obtained by diluting a hydrocarbon gas such as methane, ethane, propane or acetylene to about 1% with hydrogen gas was used. The starting gas is usually mixed with a gas such as oxygen, carbon monoxide or carbon dioxide in small amounts to adjust the film quality and rate of film formation.

[0059] A película é formada usando o gás de partida, aquecendo o material de base rígido 31 a uma temperatura elevada de 700 a 1000 OC, gerando um plasma usando micro-ondas ou ondas de alta frequência, decompondo o gás inicial no plasma para formar espécies ativas e crescendo os cristais de diamante no material de base rígido 31. Ao formar a película como descrito acima, átomos de hidrogênio dissociados no trabalho de plasma para seletivamente atacar quimicamente o grafite ou o carbono amorfo formado no material de base rígido 31, no qual a película é formada contendo muito componente de diamante e mostrando um espectro de Raman tal que a razão de intensidade do pico está dentro da faixa acima mencionada.[0059] The film is formed by using the starting gas, heating the rigid base material 31 to an elevated temperature of 700 to 1000°C, generating a plasma using microwaves or high frequency waves, decomposing the starting gas in the plasma to form active species, and growing the diamond crystals in the rigid base material 31. When forming the film as described above, dissociated hydrogen atoms in the plasma work to selectively chemically attack the graphite or amorphous carbon formed in the material of rigid base 31, on which the film is formed containing much diamond component and showing a Raman spectrum such that the peak intensity ratio is within the above-mentioned range.

[0060] Aqui, a película de carbono formada como descrito acima é acompanhada pelo ataque químico de grafite ou carbono amorfo na sua superfície. Portanto, os cristais de diamante podem crescer facilmente e a superfície da película tende a adquirir uma rugosidade Ra maior do que a faixa acima mencionada. De acordo com a presente invenção, portanto, a superfície da película de carbono 50 formada no material de base rígido 31 é polida de tal modo que a razão de intensidade do pico no espectro de Raman e a rugosidade da superfície Ra estão ambas dentro dos intervalos acima mencionados.[0060] Here, the carbon film formed as described above is accompanied by the chemical attack of graphite or amorphous carbon on its surface. Therefore, diamond crystals can easily grow and the film surface tends to acquire roughness Ra greater than the above mentioned range. According to the present invention, therefore, the surface of the carbon film 50 formed on the rigid base material 31 is polished in such a way that the intensity ratio of the peak in the Raman spectrum and the surface roughness Ra are both within the aforementioned ranges.

[0061] A superfície da película de carbono formada pode ser polida por um método conhecido.[0061] The surface of the formed carbon film can be polished by a known method.

[0062] Pode ser empregado um método de polimento mecânico que esmerilha a película de carbono usando grãos de diamante (esmeril) ou um método de polimento que utiliza uma ação química. Ou pode ser empregado um método de polimento combinando estes método mecânico e método químico em conjunto. Devido a estes métodos de polimento, a rugosidade da superfície Ra da película pode ser ajustada para se encontrar na faixa acima mencionada para assim obter a película de carbono 50 como desejado.[0062] A mechanical polishing method that grinds the carbon film using diamond grains (emery) or a polishing method that uses a chemical action can be employed. Or a polishing method combining these mechanical method and chemical method together can be employed. Due to these polishing methods, the surface roughness Ra of the film can be adjusted to be in the above-mentioned range to thus obtain the carbon 50 film as desired.

[0063] À medida que o material de base rígido 31 forma a película de carbono 50 na sua superfície de acordo com a presente invenção, é utilizado um material com uma rigidez capaz de suportar o trabalho de estiramento severo que envolve uma pressão superficial elevada e com uma resistência ao calor capaz de resistir o aquecimento a uma temperatura elevada no momento da formação da película de carbono 50.[0063] As the rigid base material 31 forms the carbon film 50 on its surface according to the present invention, a material with a rigidity capable of withstanding severe drawing work involving high surface pressure and with a heat resistance capable of withstanding heating to a high temperature at the time of formation of the carbon film 50 is used.

[0064] Como o material acima, pode ser exemplificado uma liga denominada superdura obtida por sinterização de uma mistura de um carboneto de tungstênio (WC) e um ligante metálico, tal como cobalto; um cimento obtido por sinterização de uma mistura de um ligante metálico, tal como níquel ou cobalto e um carboneto metálico, tal como carboneto de titânio (TiC) ou um composto de titânio, tal como carbonitrido de titânio (TiCN); ou cerâmicas duras, tais como carboneto de silício (SiC), nitreto de silício (Si3N4), alumina (Al2O3) ou zircônia (ZrO2).[0064] Like the material above, an alloy called superhard can be exemplified obtained by sintering a mixture of tungsten carbide (WC) and a metallic binder, such as cobalt; a cement obtained by sintering a mixture of a metallic binder, such as nickel or cobalt, and a metallic carbide, such as titanium carbide (TiC) or a titanium compound, such as titanium carbonitride (TiCN); or hard ceramics, such as silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si3N4), alumina (Al2O3) or zirconia (ZrO2).

[0065] A matriz 30 de estiramento da invenção tendo a película de carbono 50 acima mencionada se destaca na formabilidade, é capaz de executar eficazmente o trabalho de estiramento severo mesmo em um processo seco (sistema não lubrificado sem usar lubrificante, tal como cera ou semelhante ou sistema fracamente lubrificado usando lubrificante, tal como cera ou semelhante, mas em quantidades muito pequenas) mantendo um limite de proporção de estiramento em excesso de 40%.[0065] The stretching die 30 of the invention having the above-mentioned carbon film 50 excels in formability, it is able to effectively perform severe drawing work even in a dry process (non-lubricated system without using lubricant such as wax or the like or weakly lubricated system using lubricant such as wax or the like but in very small amounts) by maintaining a stretch ratio limit in excess of 40%.

[0066] O trabalho de estiramento usando a matriz 30 de estiramento pode ser aplicado a vários metais e ligas. Ao utilizar a matriz 30 de estiramento da invenção, é possível realizar um trabalho de estiramento severamente com uma proporção de estiramento elevada, tais como metais como metal alumínio, cobre, aço e ligas, bem como chapas de aço tratadas superficialmente, como chapa de aço plaqueada com estanho semelhante a placa de estanho e chapa de alumínio tratada com conversão, e chapas metálicas pré-revestidas com um revestimento orgânico em pelo menos uma das superfícies das mesmas.[0066] The drawing work using the drawing die 30 can be applied to various metals and alloys. By using the drawing die 30 of the invention, it is possible to perform severe drawing work with a high drawing ratio, such as metals such as aluminum metal, copper, steel and alloys, as well as surface-treated steel sheets, such as tin-plated steel sheet similar to tin-plate and conversion-treated aluminum sheet, and metal sheets pre-coated with an organic coating on at least one of the surfaces thereof.

[0067] Especificamente, a matriz 30 para trabalho de estiramento da invenção pode ser utilizada de forma favorável para o trabalho de estiramento no momento da produção de corpos de lata de metal em um processo mostrado na Figura 1 acima, e pode ser usado de forma mais favorável para a produção de latas de alumínio que são altamente reativas e fazem com que a aparência se torne defeituosa e a propriedade de deslizamento seja deteriorada devido à adesão.[0067] Specifically, the drawing work die 30 of the invention can be favorably used for drawing work at the time of producing metal can bodies in a process shown in Figure 1 above, and can be used more favorably for producing aluminum cans which are highly reactive and cause the appearance to become defective and the sliding property to deteriorate due to adhesion.

matrix module

[0068] A matriz 30 para trabalho de estiramento da invenção é utilizada para trabalho de estiramento, usualmente, como um módulo de matriz equipado com um suporte que forma no mesmo uma passagem para escoar de um fluido de controle de temperatura.[0068] The die 30 for drawing work of the invention is used for drawing work, usually as a die module equipped with a support that forms in it a passage for the flow of a temperature control fluid.

[0069] As Figuras 3 e 4 são uma vista em corte lateral (Figura 3) ilustrando o módulo de matriz utilizado no trabalho de estiramento (ver Figura 1 (c)) no processo de produção de latas metálicas e uma sua vista plana (Figura 4). O módulo de matriz como um todo é designado em 70, e a matriz é ilustrada usando os mesmos números de referência que os da Figura 2.[0069] Figures 3 and 4 are a side sectional view (Figure 3) illustrating the die module used in the stretching work (see Figure 1 (c)) in the process of producing metal cans and a plan view thereof (Figure 4). The matrix module as a whole is designated at 70, and the matrix is illustrated using the same reference numerals as in Figure 2.

[0070] Nas Figuras 3 e 4, a matriz 30 no módulo de matriz 70 tem a forma de um anel (ver Figura 4). O módulo de matriz 70 está equipado com um suporte 71 que segura a superfície de não trabalho 43 da matriz 30 de tal forma do lado a jusante na direção de trabalho e do lado a montante na direção de funcionamento. Como será melhor entendido a partir da Figura 3, a matriz 30 é fixada ao suporte 71 da forma do anel de tal modo que a matriz 30 é mantida pela superfície lateral 37a no lado a montante na direção de trabalho e pela superfície lateral 37b no lado a jusante na direção de trabalho (ambas as superfícies são as superfícies que não trabalham 43).[0070] In Figures 3 and 4, the matrix 30 in the matrix module 70 is shaped like a ring (see Figure 4). The die module 70 is equipped with a support 71 which holds the non-working surface 43 of the die 30 in such a way on the downstream side in the working direction and on the upstream side in the working direction. As will be better understood from Figure 3, the die 30 is attached to the support 71 of the ring shape in such a way that the die 30 is held by the side surface 37a on the upstream side in the working direction and by the side surface 37b on the downstream side in the working direction (both surfaces are the non-working surfaces 43).

[0071] O suporte 71 é feito de um metal tal como aço, aço inoxidável ou alumínio, e tem um componente que entra em contato próximo com a superfície lateral 37a e um componente que entra em contato próximo com a superfície lateral 37b, sendo os componentes montados para o suporte 71 utilizando parafusos com a matriz 30 sendo mantida entre eles.[0071] The support 71 is made of a metal such as steel, stainless steel or aluminum, and has a component that comes into close contact with the side surface 37a and a component that comes into close contact with the side surface 37b, the components being mounted to the support 71 using screws with the matrix 30 being held between them.

[0072] No suporte 71, é formada uma passagem 73 para escoar um fluido para controle de temperatura. A passagem 73 é alimentada com o fluido de controle de temperatura através de uma entrada de alimentação 73a e descarrega o fluido de controle de temperatura a partir de uma porta de descarga 73b. A forma da passagem é adequadamente projetada para que a temperatura seja controlada de forma eficiente e homogênea. Por exemplo, a água ou óleo é usado como fluido de controle de temperatura para manter a matriz 30 a uma temperatura predeterminada contribuindo para estabilizar a propriedade de deslizamento e a precisão dos artigos formados, relaxando o estresse térmico na matriz 30 e estendendo a vida da mesma.[0072] In the support 71, a passage 73 is formed for flowing a fluid for temperature control. Passage 73 is supplied with temperature control fluid through a feed port 73a and discharges temperature control fluid from a discharge port 73b. The shape of the passageway is suitably designed so that the temperature is controlled efficiently and evenly. For example, water or oil is used as a temperature control fluid to maintain the die 30 at a predetermined temperature helping to stabilize the slip property and precision of the formed articles, relaxing the thermal stress on the die 30 and extending its life.

[0073] Na Figura 3, a passagem de fluido 73 para controlar a temperatura da matriz 30 é formada de modo tal que o fluido de controle de temperatura entra em contato direto com a superfície lateral 37a no lado a montante na direção de trabalho e com a superfície lateral 37b no lado a jusante na direção de trabalho. Além disso, nesta modalidade, a película de carbono 50 está se estendendo até as porções das superfícies laterais 37a e 37b em que o fluido de controle de temperatura entra em contato direto. Ou seja, a temperatura da matriz 30 é controlada pelo fluido de controle de temperatura à medida que o fluido de controle de temperatura entra em contato com a película de carbono 50.[0073] In Figure 3, the fluid passage 73 for controlling the temperature of the matrix 30 is formed in such a way that the temperature control fluid comes into direct contact with the lateral surface 37a on the upstream side in the working direction and with the lateral surface 37b on the downstream side in the working direction. Furthermore, in this embodiment, the carbon film 50 is extending to the portions of the side surfaces 37a and 37b where the temperature control fluid comes into direct contact. That is, the temperature of the matrix 30 is controlled by the temperature control fluid as the temperature control fluid comes into contact with the carbon film 50.

[0074] A película de carbono 50 se destaca na condutividade térmica e foi formada para cobrir toda a superfície da matriz 30 a partir da superfície de trabalho 41, exceto a superfície 39. No módulo de matriz 70, portanto, a temperatura da matriz 30 pode ser controlada mais eficientemente através da película de carbono 50 do que através do material de base rígido 31 que possui uma condutividade de calor mais pobre que a da película de carbono 50. Por exemplo, usando um refrigerante como fluido de controle de temperatura e executando o trabalho de estiramento enquanto escoa o meio de resfriamento na passagem 73, é possível resfriar a matriz inteira 30 até um nível predeterminado, incluindo a superfície de trabalho 41, onde a temperatura aumenta mais devido ao calor de atrito durante o trabalho de estiramento. Durante o período de espera quando o trabalho de estiramento não foi executado, o meio de aquecimento é adequadamente escoado para a passagem 73 para assim controlar a temperatura da matriz 30 para que a temperatura não seja abaixada desnecessariamente. Por conseguinte, a matriz pode ser utilizada de forma favorável para formar uma chapa pré-revestida com uma película orgânica que é muito sujeita a ser afetada pela temperatura durante a formação.[0074] The carbon film 50 excels in thermal conductivity and has been formed to cover the entire surface of the die 30 from the working surface 41, except the surface 39. In the die module 70, therefore, the temperature of the die 30 can be controlled more efficiently through the carbon film 50 than through the rigid base material 31 which has a poorer heat conductivity than that of the carbon film 50. For example, using a coolant as temperature control fluid and performing the drawing work while flowing the cooling medium in the passage 73, it is possible to cool the entire die 30 to a predetermined level, including the work surface 41, where the temperature increases the most due to the heat of friction during the drawing work. During the waiting period when the drawing work has not been carried out, the heating medium is properly drained into the passage 73 to thereby control the temperature of the die 30 so that the temperature is not lowered unnecessarily. Therefore, the matrix can be favorably utilized to form a sheet pre-coated with an organic film which is very likely to be affected by temperature during forming.

[0075] Com o módulo de matriz 70 da estrutura acima, o fluido de controle de temperatura, tal como água, não entra em contato direto com o material de base rígido 31 da matriz 30. Portanto, o material de base rígido 31 é efetivamente impedido de corroer pelo fluido de controle de temperatura, e a vida da matriz 30 pode ser estendida.[0075] With the matrix module 70 of the above structure, the temperature control fluid such as water does not come into direct contact with the rigid base material 31 of the matrix 30. Therefore, the rigid base material 31 is effectively prevented from corroding by the temperature control fluid, and the life of the matrix 30 can be extended.

[0076] O módulo de matriz 70 acima mencionado pode ser usado em um estágio para executar o trabalho de estiramento, ou pode ser usado sendo disposto em uma pluralidade de estágios através de espaçadores adequados para executar o trabalho de estiramento.[0076] The aforementioned die module 70 can be used in one stage to perform the drawing work, or it can be used by being arranged in a plurality of stages through suitable spacers to perform the drawing work.

EXAMPLES:

[0077] A invenção será agora descrita por meio dos Exemplos Experimentais.[0077] The invention will now be described by way of Experimental Examples.

[0078] Nos seguintes Exemplos Experimentais, a rugosidade superficial e as intensidades de pico no espectro de Raman foram medidas pelos métodos descritos abaixo.[0078] In the following Experimental Examples, surface roughness and peak intensities in the Raman spectrum were measured by the methods described below.

Surface stiffness

[0079] Ao usar um medidor de rugosidade superficial (Surfcom 2000SD3) fabricado pela Tokyo Seimitsu Co., Ltd., a rugosidade média aritmética foi medida em conformidade com o JIS-B-0601.[0079] By using a surface roughness meter (Surfcom 2000SD3) manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd., the arithmetic mean roughness was measured in accordance with JIS-B-0601.

Maximum intensities in the Raman spectrum

[0080] O espectro de Raman foi medido usando um espectroscópio Raman (DXR Raman Microscope) fabricado pela Thermofisher Scientific K.K. A Figura 5 mostra um exemplo do espectro de Raman a partir do qual será aprendido que um ID de pico acentuado foi detectado perto de 1333 cm-1 e um pico suave IG foi detectado perto de 1500 cm-1. Uma curva do espectro de Raman obtido foi aproximada por um polinômio quadrático. Ao considerar o polinômio quadrático como uma linha de base, o espectro de Raman foi corrigido e a força de pico mais alta foi obtida a partir dos picos presentes em uma determinada seção.[0080] The Raman spectrum was measured using a Raman spectroscope (DXR Raman Microscope) manufactured by Thermofisher Scientific K.K. Figure 5 shows an example of the Raman spectrum from which it will be learned that a sharp ID peak was detected near 1333 cm-1 and a soft IG peak was detected near 1500 cm-1. A curve of the obtained Raman spectrum was approximated by a quadratic polynomial. By considering the quadratic polynomial as a baseline, the Raman spectrum was corrected and the highest peak strength was obtained from the peaks present in a given section.

[0081] A matriz para trabalho de estiramento foi aquela obtida por revestimento da superfície do material de base de uma liga superdura com uma película de carbono pelo CVD de filamento quente. Durante a operação de revestimento, as condições de formação de película foram variadas para variar o estado da película de carbono com a finalidade de comparação.[0081] The matrix for drawing work was that obtained by coating the surface of the base material of a superhard alloy with a carbon film by hot filament CVD. During the coating operation, the film-forming conditions were varied to vary the state of the carbon film for comparison purposes.

Experimental Example 1

[0082] Uma chapa de alumínio foi trabalhada por estiramento usando uma matriz revestida na sua superfície com diamante. A chapa de alumínio foi aquela obtida por rolamento do material A3104 de modo a adquirir uma espessura de 0,27 mm que foi então trabalhada por trefilação para formar um corpo cilíndrico com um fundo de diâmetro de Φ 95 mm de modo a ser usado para o teste de formação. O teste de formação consistiu em mover um perfurador de um diâmetro externo de Φ66 mm a uma velocidade de 1 m/s usando uma prensa hidráulica para, primeiro, executar o trabalho de trefilação para formar um cilindro de Φ 66 mm, que foi então submetido ao trabalho de estiramento três vezes. Neste caso, o diâmetro interno da matriz foi variado em cada uma das etapas para variar a razão de estiramento na etapa final para comparar as latas formadas. A ocorrência de formação defeituosa neste caso foi como mostrado na Tabela 1.[0082] An aluminum sheet was worked by drawing using a matrix coated on its surface with diamond. The aluminum sheet was that obtained by rolling the A3104 material to a thickness of 0.27 mm which was then worked by drawing to form a cylindrical body with a bottom diameter of Φ 95 mm in order to be used for the forming test. The forming test consisted of moving a punch of an outer diameter of Φ66 mm at a speed of 1 m/s using a hydraulic press to first perform drawing work to form a cylinder of Φ 66 mm, which was then subjected to drawing work three times. In this case, the inner diameter of the die was varied in each of the steps to vary the stretch ratio in the final step to compare the formed cans. The occurrence of faulty formation in this case was as shown in Table 1.

[0083] De acordo com a Tabela 1, quando a matriz coberta com a chamada película DLC (amostra No. 1) foi utilizada no processo seco, a peça de trabalho aderiu ao molde e a película DLC descascada apesar da razão de estiramento ser tão baixa quanto 20%. Portanto, o artigo não pôde ser formado. Por outro lado, quando se usaram as proporções de intensidade ID/IG no espectro de Raman não inferior a 1,0 (amostras Nos. 2, 3, 4 e 5), a peça de trabalho não aderiu ao molde, apesar da razão de estiramento exceder-se em 35%, puderam ser obtidas latas formadas com aparência favorável. Quando as matrizes com razões de intensidade ID/IG não maiores que 1,1 (amostras Nos. 2 e 3), no entanto, ocorreu tal formação defeituosa que a peça de trabalho foi quebrada durante o trabalho de estiramento a uma razão de estiramento de cerca de 40% apesar das superfícies das matrizes serem suficientemente lisas. Quando as matrizes com razões de intensidade ID/IG de não menos de 1,2 foram utilizadas (amostras Nos. 4 e 5), por outro lado, não ocorreu nenhuma formação tão defeituosa como a quebra, apesar de o trabalho de estiramento ter sido executado na proporção de estiramento de até 40%, e foram obtidos artigos formados com aparência favorável.[0083] According to Table 1, when the matrix covered with the so-called DLC film (sample No. 1) was used in the dry process, the workpiece adhered to the mold and the DLC film peeled off despite the stretch ratio being as low as 20%. Therefore, the article could not be formed. On the other hand, when ID/IG intensity ratios in the Raman spectrum of not less than 1.0 were used (samples Nos. 2, 3, 4 and 5), the workpiece did not adhere to the mold, despite the stretch ratio exceeding 35%, formed cans with favorable appearance could be obtained. When dies with ID/IG intensity ratios not greater than 1.1 (samples Nos. 2 and 3), however, such defective formation occurred that the workpiece broke during drawing work at a draw ratio of about 40% despite the surfaces of the dies being smooth enough. When matrices with ID/GI intensity ratios of not less than 1.2 were used (Samples Nos. 4 and 5), on the other hand, no formation as defective as breakage occurred, although the drawing work was carried out at the drawing ratio of up to 40%, and formed articles with favorable appearance were obtained.

[0084] Esses resultados indicam que o limite de trabalho aumenta com um aumento na razão de intensidade ID/IG. [0084] These results indicate that the work threshold increases with an increase in the ID/GI intensity ratio.

Experimental Example 2

[0085] Em seguida, as operações de formação, polimento e formação foram repetidas usando a mesma matriz a fim de avaliar o efeito pela rugosidade superficial da matriz. A operação de formação consistiu na formação de um corpo cilíndrico com um fundo de Φ 95 mm dependendo do trabalho de trefilação seguido do trabalho de estiramento duas vezes, como no Exemplo Experimental 1. O polimento consistiu em aplanar a superfície da matriz por esmerilhamento da superfície da matriz também usando uma pedra de diamante. A Tabela 2 mostra a rugosidade da superfície da matriz e a ocorrência de formação defeituosa.[0085] Then, the forming, polishing and forming operations were repeated using the same matrix in order to evaluate the effect by the surface roughness of the matrix. The forming operation consisted of forming a cylindrical body with a bottom of Φ 95 mm depending on the drawing work followed by drawing work twice as in Experimental Example 1. Polishing consisted of flattening the surface of the die by grinding the surface of the die also using a diamond stone. Table 2 shows the matrix surface roughness and the occurrence of defective formation.

[0086] De acordo com a Tabela 2, os moldes têm grande rugosidade superficial em seu estado não polido e causam quebra se usado para o trabalho de formação. Através do polimento, no entanto, a rugosidade superficial dos moldes diminui; isto é, as protuberâncias nas superfícies dos moldes são removidas pelo polimento. Portanto, os moldes adquirem diâmetros internos aumentados e causam uma diminuição na razão de estiramento. Se a rugosidade da superfície Ra do molde exceder 0,1 μm, ocorre uma quebra e não é permitido formar a lata. Se a rugosidade da superfície Ra do molde não for superior a 0,1 μm, por outro lado, é permitido formar a lata sem acompanhar a quebra. Além disso, se a rugosidade da superfície Ra do molde estiver perto de 0,1 μm, a ruptura não ocorre, mas a lata formada pode ser riscada em toda a sua circunferência. Não é, portanto, permitido obter uma lata que tenha aparência favorável. Se o molde for tão polido que a rugosidade da superfície Ra não é superior a 0,05 μm, então é possível formar as latas com superfícies altamente especulares e aparência favorável. [0086] As per Table 2, the molds have great surface roughness in their unpolished state and will cause breakage if used for forming work. Through polishing, however, the surface roughness of the molds decreases; that is, the bumps on the surfaces of the molds are removed by polishing. Therefore, the molds acquire increased internal diameters and cause a decrease in the stretch ratio. If the surface roughness Ra of the mold exceeds 0.1 μm, breakage occurs and it is not allowed to form the can. If the surface roughness Ra of the mold is not more than 0.1 μm, on the other hand, it is permissible to form the can without accompanying breakage. Furthermore, if the surface roughness Ra of the mold is close to 0.1 μm, rupture does not occur, but the formed can can be scratched around its entire circumference. It is therefore not permissible to obtain a can that has a favorable appearance. If the mold is so polished that the surface roughness Ra is not more than 0.05 μm, then it is possible to form cans with highly specular surfaces and favorable appearance.

[0087] A partir dos Exemplos Experimentais acima, será entendido que, para não causar formação defeituosa, mesmo na execução do trabalho de estiramento, mantendo um nível de uma alta taxa de estiramento no processo seco, é necessário que a razão de intensidade ID/IG no espectro de Raman seja mantido não inferior a 1,0 e a rugosidade da superfície Ra do molde seja mantida não superior a 0,1 μm. Além disso, para realizar a formação a uma razão de estiramento mais elevada de cerca de 40%, é desejado que a razão de intensidade ID/IG seja mantida não inferior a 1,2. Além disso, para obter as latas com superfícies especulares elevadas e aparência favorável, é desejável que a rugosidade da superfície Ra do molde não seja superior a 0,05 μm.[0087] From the above Experimental Examples, it will be understood that, in order not to cause defective formation, even in the execution of the drawing work, maintaining a level of a high drawing rate in the dry process, it is necessary that the intensity ratio ID/IG in the Raman spectrum is maintained not less than 1.0 and the surface roughness Ra of the mold is maintained not greater than 0.1 μm. Furthermore, to carry out the forming at a higher stretch ratio of about 40%, it is desired that the ID/IG intensity ratio be kept not less than 1.2. Furthermore, to obtain cans with high specular surfaces and favorable appearance, it is desirable that the surface roughness Ra of the mold is not greater than 0.05 μm.

[0088] Aqui, deve se notar que a presente invenção não se limita de modo algum às modalidades acima e aos Exemplos Experimentais, mas também pode ser modificada de várias outras maneiras em uma faixa sem se afastar da essência da presente invenção. Descrição dos números de referência: 30: matriz para trabalho de estiramento 31: material base rígido 33a, 33b: superfícies inclinadas 35: superfície de extremidade 37a, 37b: superfícies laterais 41: superfície de trabalho 43: superfície de não trabalho 50: película de carbono 60: peça de trabalho 63: perfurador para trabalho de estiramento 70: módulo de matriz 71: suporte 73: passagem para fluido de controle de temperatura[0088] Here, it should be noted that the present invention is by no means limited to the above embodiments and the Experimental Examples, but also can be modified in various other ways in a range without departing from the essence of the present invention. Description of reference numbers: 30: die for stretch work 31: rigid base material 33a, 33b: angled surfaces 35: end surface 37a, 37b: side surfaces 41: work surface 43: non-work surface 50: carbon film 60: workpiece 63: punch for stretch work 70: die module 71: support 73: passage for temperature control fluid

Claims

1. Matrix (30) for stretching work, the matrix (30) has a carbon film (50) which is formed so as to cover a working surface (41) thereof, and characterized in that the carbon film (50) extends to the non-working surface (43) of the matrix (30); and the carbon film (50) exhibits a Raman spectrum such that an intensity ratio is represented by the following formula, ID/IG where ID is a maximum peak intensity at 1333 ± 10 cm -1 in the Raman spectrum of the surface of the carbon film (50), and IG is a maximum peak intensity at 1500 ± 100 cm -1 in the Raman spectrum of the surface of the carbon film (50), is not less than 1.2, and a film surface of carbon (50) is a smooth surface with an arithmetic mean roughness R not exceeding 0.1 μm.

2. Matrix (30) for stretching work according to claim 1, characterized by the fact that the surface of the carbon film (50) has the arithmetic average roughness Ra not greater than 0.05 μm.

3. Die module (70), characterized in that it comprises the die (30) for stretching work as defined in claim 1, and a support (71) that is provided so as to maintain the non-working surface (43) of the die (30) on an upstream side in a working direction and on a downstream side in a working direction, the support (71) having a temperature control fluid passage (73) for flowing a temperature control fluid to come into contact with the non-working surface (43) of the die (30).

4. Die module (70) according to claim 3, characterized in that, in a lateral section along the working direction, the temperature control fluid passage (73) is formed so that the temperature control fluid comes into contact with a lateral surface (37a) which is the non-working surface (43) of the die (30) on the upstream side in the working direction and a lateral surface (37b) which is the non-working surface (43) of the die (30) in the downstream side in the working direction.

5. Matrix module (70) according to claim 3 or 4, characterized in that the carbon film (50) is continuously formed up to the non-working surface (43) which comes into contact with the fluid flowing in the temperature control fluid passage (73).