JP2000051926A - Ceramic hot working tool and its production - Google Patents

Ceramic hot working tool and its production

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JP2000051926A
JP2000051926A JP23023698A JP23023698A JP2000051926A JP 2000051926 A JP2000051926 A JP 2000051926A JP 23023698 A JP23023698 A JP 23023698A JP 23023698 A JP23023698 A JP 23023698A JP 2000051926 A JP2000051926 A JP 2000051926A
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JP
Japan
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glass
ceramic
hot working
working tool
coating layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP23023698A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Urashima
和浩 浦島
Katsura Matsubara
桂 松原
Takaaki Toyooka
高明 豊岡
Akira Yorifuji
章 依藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd, Kawasaki Steel Corp filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a hot rolling time and to extend a tool life. SOLUTION: A ceramic plug for hot working, of which the contact face with a stock material is made of a ceramic, has a glass coated layer formed on the contact face. The glass having the softening point of 500-1500 deg.C is coated in thickness of 10-5000 μm. In piercing, the glass coated layer is softened by the heat of a heated stock material so as to exhibit a lubrication function. As compared to the plug not having the coated layer, the friction resistance to the stock material to be brought into contact is reduced, thus the piercing is smoothly done.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延加工や熱
間塑性加工に使用される熱間加工用工具に関し、詳しく
は、傾斜ロール穿孔法及び孔型穿孔法などによる継目無
し管製造用プラグ(以下、単にプラグともいう)、或い
は管材、線材、形材等の引抜きや押出しに使用されるダ
イスなどの熱間加工用工具(熱間圧延用工具ともいわれ
る)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hot working tool used for hot rolling and hot plastic working, and more particularly, to a seamless pipe manufacturing method using an inclined roll drilling method and a hole punching method. The present invention relates to a hot working tool (also referred to as a hot rolling tool) such as a die used for drawing or extruding a plug (hereinafter, also simply referred to as a plug) or a pipe, a wire, a shape, or the like.

【0002】[0002]

【従来技術】こうしたプラグやダイスなどの熱間加工用
工具(以下、加工用工具又は単に工具ともいう)は、加
熱された素材との絶え間ない接触によって高温にさらさ
れている上に極めて高い応力を受けているなど、常時、
高温、高圧の過酷な条件下におかれている。このため、
プラグの先端部ないし外周面やダイスの絞り部や整形部
など、素材との接触面は摩耗、溶損、焼付きなどを起し
易く、寿命が短い。したがって、その対策として例えば
プラグでは、材質が鋼系金属のものでは、その表面(接
触面)に酸化スケール(被膜)を形成し、プラグの寿命
の延長を図ることが行われている(特公昭52−822
30号)。また、プラグ表面に予め潤滑剤を塗布し、そ
の後穿孔圧延することで寿命延長を図る方法も知られて
いる(特開平5−138213号)。しかし、素材がス
テンレス鋼などの難加工材の加工においては、いずれも
その効果は十分ではない。
2. Description of the Related Art Hot working tools such as plugs and dies (hereinafter also referred to as working tools or simply tools) are exposed to high temperatures due to constant contact with a heated material and have extremely high stress. Such as receiving
Under severe conditions of high temperature and high pressure. For this reason,
The contact surface with the material, such as the tip portion or outer peripheral surface of the plug, the squeezed portion of the die, and the shaping portion, is liable to cause abrasion, melting, seizure, etc., and has a short life. Therefore, as a countermeasure, for example, in the case of a plug made of steel-based metal, an oxide scale (coating) is formed on the surface (contact surface) of the plug to extend the life of the plug (Japanese Patent Publication No. 52-822
No. 30). There is also known a method in which a lubricant is applied to the surface of a plug in advance and then piercing-rolling is performed to extend the life (JP-A-5-138213). However, in the processing of difficult-to-machine materials such as stainless steel, the effects are not sufficient.

【0003】こうした中、特開昭60−137511号
や特開平2−182330号公報記載の技術のように、
プラグ類を窒化けい素などでセラミック化した技術や、
特開昭62−170479号公報記載の技術のように鋼
製のプラグ本体の表面にセラミックをコーティングした
技術も知られている。これらは、接触面をセラミックで
形成することで寿命延長を図ったものである。
Under these circumstances, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 60-137511 and 2-182330,
Technology of ceramicizing plugs with silicon nitride,
There is also known a technique in which ceramic is coated on the surface of a steel plug body as disclosed in JP-A-62-170479. These are intended to extend the service life by forming the contact surface with ceramic.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、セラミック
を熱間加工用工具として用いた場合には次のような問題
があった。例えば、マンネスマン製管法に使用されるプ
ラグでは、ステンレス鋼などの難加工材を素材(ビレッ
ト)として圧延穿孔する場合、その素材を成す金属成分
との濡れ性の問題から摩擦抵抗が比較的高く、穿孔に長
時間を要するといった問題があった。すなわちセラミッ
クプラグでは、穿孔効率が比較的悪く、生産性が低いと
いった問題があった。
However, when ceramic is used as a hot working tool, there are the following problems. For example, in a plug used in the Mannesmann pipe manufacturing method, when a difficult-to-machine material such as stainless steel is rolled and drilled as a material (a billet), frictional resistance is relatively high due to a problem of wettability with a metal component forming the material. However, there is a problem that it takes a long time to pierce. That is, the ceramic plug has a problem that the drilling efficiency is relatively poor and the productivity is low.

【0005】しかも、穿孔時間が長くなるほど加熱され
た素材との接触時間が長くなることから、セラミック製
工具の温度が上昇しがちとなり、これがその短寿命化を
招く原因ともなっている。すなわち、セラミックは従来
の鋼製工具に比べて表面が滑らかであり、熱伝達率がよ
いことから工具の温度が上昇し易い。また、セラミック
工具は比重が小さいために工具の熱容量が従来の鋼製工
具よりも小さく、温度上昇し易い。これらによって、圧
延穿孔過程でセラミック製プラグが高温となり、使用環
境下にある水(冷却水)などに触れて熱衝撃が加わり、
使用中に割れてしまったりすることもある。こうしたこ
とから、セラミック製工具は鋼製工具よりもむしろ短命
であるといった指摘もあった。
[0005] Moreover, the longer the perforation time, the longer the contact time with the heated material, so that the temperature of the ceramic tool tends to rise, which causes the shortening of its life. That is, ceramic has a smoother surface than conventional steel tools and has a good heat transfer coefficient, so that the temperature of the tool is likely to rise. Further, since the specific gravity of the ceramic tool is small, the heat capacity of the tool is smaller than that of the conventional steel tool, and the temperature tends to increase. As a result, the ceramic plugs become hot during the rolling and drilling process, and they come into contact with water (cooling water) in the operating environment, causing thermal shock,
They may break during use. For this reason, it was pointed out that ceramic tools are shorter-lived than steel tools.

【0006】本発明は、このようなセラミック製プラグ
などのセラミック製熱間加工用工具の問題点を改善する
ことが目的であり、ステンレス鋼などの難加工材を熱間
圧延(加工)する場合でも、その圧延などの加工効率の
向上を図り、さらにはセラミック製熱間加工用工具の長
寿命化を図ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the problems of such ceramic hot working tools such as ceramic plugs when hot-rolling (working) a difficult-to-work material such as stainless steel. However, an object of the present invention is to improve the working efficiency of such rolling and the like, and to extend the life of a ceramic hot working tool.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、素材との接触面がセラミックからなるセ
ラミック製熱間加工(圧延)用工具において、前記接触
面にガラスコーティング層を形成してなることを特徴と
する。
According to the present invention, there is provided a ceramic hot working (rolling) tool in which a contact surface with a material is made of ceramic, wherein a glass coating layer is formed on the contact surface. It is characterized by becoming.

【0008】したがって、セラミック製熱間加工用工具
が、例えば継目無し管製造用プラグでは素材の穿孔時
(熱間圧延加工時)において、加熱された素材の熱でガ
ラスコーティング層(以下、コーティング層ともいう)
が軟化し、潤滑作用が発揮される。これにより、このコ
ーティング層がないプラグに比べ、接触する素材との摩
擦抵抗が小さくなる。したがって、その分、穿孔が円滑
に行われ、穿孔時間の短縮ないし穿孔効率の向上が図ら
れる。すなわち、ガラスは、熱間加工時の環境温度下に
おいて軟化して、素材(例えば素管内面)と工具の接触
面(セラミック表面)との間で潤滑剤として作用するか
ら、圧延(穿孔)における抵抗を小さくし、加工の円滑
化が図られる。
Accordingly, when a ceramic hot working tool is used, for example, in a plug for producing a seamless pipe, when a material is pierced (during hot rolling), a glass coating layer (hereinafter referred to as a coating layer) is heated by the heat of the heated material. Also called)
Is softened and a lubricating action is exhibited. Thereby, the frictional resistance with the contacting material is smaller than that of the plug without the coating layer. Therefore, the drilling is performed smoothly, and the drilling time is reduced or the drilling efficiency is improved. That is, since the glass softens under the environmental temperature during hot working and acts as a lubricant between the material (for example, the inner surface of the raw tube) and the contact surface (ceramic surface) of the tool, the glass in rolling (perforation) Resistance is reduced, and processing is facilitated.

【0009】なお、ガラスは、加工時の温度で軟化して
適切な粘度となる軟化点を持つものを用いれば良く、そ
のコーティングはガラス粉末を溶着或いは接着するなど
により形成すればよい。この場合、溶着によるときは、
詳しくは後述するがセラミックとガラスとの線熱膨張係
数の比を適切な範囲にする必要がある。これが大きく相
違する場合には、セラミックに対するガラスの密着強度
が維持されず、剥がれてしまうためである。
The glass may be one having a softening point at which the glass softens at a processing temperature and has an appropriate viscosity, and the coating may be formed by welding or bonding glass powder. In this case, when welding
As will be described later in detail, the ratio of the coefficient of linear thermal expansion between the ceramic and the glass needs to be in an appropriate range. If the difference is large, the adhesion strength of the glass to the ceramic is not maintained and the glass is peeled off.

【0010】また、前記したようにセラミック製工具は
鋳鋼製などの従来工具と異なり、温度上昇しやすいこと
から受ける熱衝撃が大きいが、本発明ではコーティング
層を形成したため、それが保護膜をなし遮熱(断熱)作
用を発揮するとともに、セラミックに熱衝撃が直接負荷
されない状況を生み出す。したがって、セラミックが熱
衝撃によって破損し難くなり、工具の長寿命化が期待さ
れる。さらに、セラミックは耐摩耗性が高いために接触
面に凹凸を生じにくく、したがって、管内面など加工面
における傷の発生が低減され、品質の向上も期待され
る。
Also, as described above, a ceramic tool is different from a conventional tool made of cast steel or the like, and thus receives a large thermal shock because the temperature tends to rise. However, in the present invention, since a coating layer is formed, it does not form a protective film. In addition to exerting a heat shielding (insulating) effect, it creates a situation in which thermal shock is not directly applied to the ceramic. Therefore, the ceramic is less likely to be damaged by thermal shock, and a longer tool life is expected. Further, since the ceramic has high abrasion resistance, it is difficult to form irregularities on the contact surface. Therefore, generation of scratches on the processed surface such as the inner surface of the tube is reduced, and improvement in quality is expected.

【0011】本発明における熱間加工用工具は、マンネ
スマン製管法などに使用されるプラグ、管材や棒材の引
抜きや押出しなどに使用されるダイス等、ひろく熱間圧
延用工具を含む。そしてプラグとしては、熱間押出し製
管用工具をなすピアサプラグ、プレスロールピアサプラ
グや管の引抜きに使用されるプラグやフローティングプ
ラグなどであり、ダイスとしては熱間引抜きダイス、熱
間鍛造ダイスなどに適用できる。そして、コーティング
層は、単層でも良いし複数層でもよい。また、セラミッ
クの上にカーボンコーティング層を形成し、その上にガ
ラスコーティング層を形成したものでも良い。
The hot working tool according to the present invention broadly includes a hot rolling tool such as a plug used in the Mannesmann tube method and a die used in drawing or extruding a pipe or bar. The plugs include piercer plugs that are used for hot extrusion pipe making tools, press roll piercer plugs, plugs used for drawing pipes, and floating plugs.Dice include hot drawing dies and hot forging dies. Applicable. The coating layer may be a single layer or a plurality of layers. Further, a carbon coating layer may be formed on a ceramic, and a glass coating layer may be formed thereon.

【0012】なお、コーティング層は、接触面の全体に
形成するのが潤滑作用の点から好ましいが部分でもよ
い。例えば、プラグではその弾丸(砲弾)形状における
先端部及び側面の全体にコーティング層を形成するのが
潤滑作用の点から好ましいが、先端部のみでもその効果
はある。また、プラグにおいて、その弾丸形状の先端部
のみセラミック化したものでは、そのセラミック部材の
先端部或いはセラミック部材における素材との接触面の
全体にコーティング層を形成すればよい。
The coating layer is preferably formed on the entire contact surface from the viewpoint of lubricating action, but may be formed on a portion. For example, in the case of a plug, it is preferable to form a coating layer on the entire tip and side surfaces of the bullet (cannonball) shape from the viewpoint of lubrication, but only the tip has the effect. In the case where only the bullet-shaped tip portion of the plug is ceramicized, a coating layer may be formed on the tip portion of the ceramic member or on the entire contact surface of the ceramic member with the material.

【0013】そして、コーティング層をなすガラスは、
素材の加熱温度にもよるが、一般には軟化点が500℃
〜1500℃の範囲であるものがよい。ガラスは素材と
の接触過程で加熱され、軟化点の度合いに従って粘度が
低下して潤滑作用が低減する。軟化点が500℃より低
いと、穿孔などの加工時において粘性が低くなり過ぎ、
潤滑作用が小さくなり、また、遮熱効果も小さくなるた
めである。一方、軟化点が1500℃を越える場合に
は、ガラスの粘度が高すぎるために潤滑作用が低く、し
かも脆いためコーティング層そのものが剥がれてしまい
圧延効率は悪くなる危険がある。コーティング層をなす
ガラスは、素材の加熱温度にもよるが、とくに好ましく
は軟化点が500〜900℃のものである。
The glass constituting the coating layer is
Generally, the softening point is 500 ℃, depending on the heating temperature of the material
It is preferable that the temperature is in the range of ~ 1500C. The glass is heated in the process of contacting the material, and the viscosity is reduced according to the degree of the softening point, and the lubricating action is reduced. When the softening point is lower than 500 ° C., the viscosity becomes too low at the time of processing such as drilling,
This is because the lubricating action is reduced and the heat shielding effect is also reduced. On the other hand, if the softening point exceeds 1500 ° C., the lubricating effect is low because the viscosity of the glass is too high, and the coating layer itself is peeled off due to brittleness, so that the rolling efficiency may be reduced. The glass forming the coating layer has a softening point of 500 to 900 ° C., although it depends on the heating temperature of the material.

【0014】ガラスコーティング層の厚みは潤滑作用が
期待されるように適宜設定すればよいが、薄すぎても効
果がなく、厚すぎても圧延(穿孔)初期に割れたり、剥
がれ落ちたりする。10μm(0.01mm)〜500
0μm(5mm)の範囲が好ましい厚さ範囲といえる。
The thickness of the glass coating layer may be appropriately set so that a lubricating effect is expected. However, if it is too thin, it has no effect, and if it is too thick, it breaks or peels off at the beginning of rolling (perforation). 10 μm (0.01 mm) to 500
A range of 0 μm (5 mm) is a preferable thickness range.

【0015】セラミックは、とくに限定されないが、窒
化珪素を主成分とするものが好ましい。使用環境に適合
させるためにセラミックそのものに耐熱性が必要である
が、窒化珪素は熱膨張係数が小さく耐熱衝撃性が優れ、
かつ破壊靱性が他のセラミックよりも優れるためであ
る。1000℃での強度が300MPa以上のものが好
ましい。なお、ガラスコーティング層とセラミックの密
着強度を上げるため、セラミックの表面はツルツルより
もむしろ適度に凹凸がある方が好ましい。ただし、あま
り粗面であるとワークの加工面が粗くなり好ましくな
い。これらを考慮すると、セラミックの表面粗さは、コ
ーティング手法に関わらず、最大高さ(Rmax)で2
μm〜60μmとなるように焼き肌面をブラスト処理な
どで処理しておくとよい。
The ceramic is not particularly limited, but preferably has silicon nitride as a main component. Ceramics themselves need to have heat resistance in order to adapt to the usage environment, but silicon nitride has a small coefficient of thermal expansion and excellent thermal shock resistance,
This is because the fracture toughness is superior to other ceramics. Those having a strength at 1000 ° C. of 300 MPa or more are preferred. In order to increase the adhesion strength between the glass coating layer and the ceramic, it is preferable that the surface of the ceramic has moderate unevenness rather than smoothness. However, if the surface is too rough, the work surface of the work becomes rough, which is not preferable. In consideration of these, the surface roughness of the ceramic is 2 at the maximum height (Rmax) regardless of the coating method.
The burnt skin surface may be treated by blasting or the like so that the thickness becomes from μm to 60 μm.

【0016】コーティング層の好ましい形成手法として
は次のものがある。ガラス粉末を成分に含むスラリーを
セラミック製熱間加工用工具における素材との接触面に
塗布し、そのガラスの徐冷点以上の温度まで加熱し、前
記ガラス粉末を幾分溶融させることによって前記接触面
にガラスコーティング層を形成するというものである。
ここに幾分溶融させるとは、ガラス粉末を全部溶融させ
ることなくという意味である。セラミックとガラスの熱
膨張係数の比が1でない限り、全部溶融させて固化させ
ると、両者の熱膨張係数の差によってガラスが割れてし
まうためである。このように幾分溶融させることで粒子
間の結合強度を保持してコーティングする方法(以下、
溶融法という)が適切である。
The preferred method of forming the coating layer is as follows. A slurry containing glass powder as a component is applied to a contact surface with a material in a ceramic hot working tool, heated to a temperature equal to or higher than the annealing point of the glass, and the glass powder is melted to some extent to form the contact. A glass coating layer is formed on the surface.
Here, "some melting" means that the entire glass powder is not melted. Unless the ratio of the coefficient of thermal expansion between the ceramic and the glass is 1, the glass is broken due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the two when they are all melted and solidified. The method of coating while maintaining the bonding strength between particles by melting somewhat like this (hereinafter, referred to as
Melting method) is appropriate.

【0017】両者の線熱膨張係数の関係は、ガラスコー
ティング層を形成するガラスの線熱膨張係数をLcと
し、セラミック製熱間加工用工具をなすセラミックの線
熱膨張係数をLsとしたとき、LcとLsとが、Lc/
Ls=0.5〜1.8の関係にあるのが適切である。な
お、本明細書において線熱膨張係数とは、一次元方向の
熱膨張係数を示し、ガラスでは室温〜30℃、セラミッ
クでは室温〜800℃の間における平均熱膨張係数をい
う。そして複数種類のガラス粉末を混合したものでは、
その混合してなる複数のガラスの平均熱膨張係数であ
る。
The relationship between the linear thermal expansion coefficients of the two is that when the linear thermal expansion coefficient of the glass forming the glass coating layer is Lc and the linear thermal expansion coefficient of the ceramic forming the ceramic hot working tool is Ls, Lc and Ls are Lc /
It is appropriate that Ls = 0.5 to 1.8. In this specification, the linear thermal expansion coefficient indicates a one-dimensional thermal expansion coefficient, and means an average thermal expansion coefficient between room temperature and 30 ° C. for glass and between room temperature and 800 ° C. for ceramic. And in a mixture of multiple types of glass powder,
This is the average coefficient of thermal expansion of a plurality of glasses obtained by mixing them.

【0018】なお、この場合はセラミックとガラスの線
熱膨張係数がマッチ(近似)していることが重要であ
り、ガラス粉末とセラミックの線熱膨張係数が大きく異
なる場合はコーティング層の密着が得られないため溶融
法によるコーティングは不向きである。この場合には、
ガラス粉末が混合され、液状若しくはペースト状をなす
有機系からなるバインダー若しくは接着剤をセラミック
製熱間加工用工具における素材との接触面に塗布するこ
とによって該接触面にガラスコーティング層を形成する
とよい。ただし、加工時(工具使用時)の加熱温度まで
適切な接着強度を持つことが必要であり、例えばエポキ
シ系接着剤があげられる。ガラスコーティング層の形成
は、これら以外に乾燥法、溶射法、メッキ法などでも形
成できる。
In this case, it is important that the linear thermal expansion coefficients of the ceramic and glass match (approximately). If the linear thermal expansion coefficients of the glass powder and the ceramic are largely different, the coating layer can be in close contact. Therefore, coating by a melting method is not suitable. In this case,
A glass coating layer may be formed on the contact surface of the ceramic hot working tool by applying a liquid or paste-like organic binder or adhesive mixed with glass powder to the contact surface with the material. . However, it is necessary to have an appropriate adhesive strength up to the heating temperature at the time of processing (when using a tool), and for example, an epoxy-based adhesive is used. The glass coating layer can be formed by a drying method, a thermal spraying method, a plating method, or the like in addition to the above.

【0019】ここで乾燥法とは、水と水和するガラスを
溶液状態でセラミック製熱間加工用工具における素材と
の接触面に塗布し、加熱して乾燥させることによって前
記接触面にガラスコーティング層を形成するというもの
である。すなわち、水ガラス(Na2 SiO2 )のよう
に、水と水和するガラスを溶液状態でセラミックに吹き
付けなどによって塗布し、熱を加えることで水を乾燥、
除去することによりセラミック表面にガラスを塗布する
方法である。水ガラスは水分を多量に含んだり、水に溶
解することができる特性を有している。このような水ガ
ラスは、アンカー効果や化学結合による接着、接合によ
ってセラミックの表面に強く接着することができ、した
がって接着力の高いコーティング層を簡易低廉に形成で
きる。なお、アンカー効果による接着(接合)とは次の
ようなものである。水に解けたガラスは粒子レベルでは
なく分子レベルで分散している。このため水を乾燥させ
る工程で、ガラスがセラミックの表面の小さな隙間(凹
凸)に入込むことができる。このように表面の凹凸がア
ンカー効果を発揮し、表面に強固に接着されるのであ
る。また、水が乾燥する際には、それまで水分子と結合
していたガラスの結合部分が互いに化学的に結合してガ
ラス同士が接着する。このような化学結合による接着
(接合)によっても強固に接着されるのである。
Here, the drying method means that a glass that can be hydrated with water is applied in a solution state to a contact surface of a ceramic hot working tool with a material and dried by heating. It is to form a layer. That is, like water glass (Na 2 SiO 2 ), glass that hydrates with water is applied to the ceramic in a solution state by spraying or the like, and the water is dried by applying heat.
This is a method in which glass is applied to the ceramic surface by removing it. Water glass has a property that it contains a large amount of water and can be dissolved in water. Such water glass can be strongly adhered to the surface of the ceramic by the anchor effect or the adhesion or bonding by chemical bonding, and therefore, a coating layer having high adhesive strength can be formed easily and inexpensively. The bonding (joining) by the anchor effect is as follows. Glass melted in water is dispersed at the molecular level, not the particle level. Therefore, in the step of drying water, the glass can enter small gaps (irregularities) on the surface of the ceramic. In this way, the unevenness of the surface exerts an anchor effect and is firmly adhered to the surface. Further, when the water dries, the bonding portions of the glass that have been bonded to the water molecules are chemically bonded to each other, and the glasses are bonded to each other. Strong bonding is also achieved by such bonding (bonding) by chemical bonding.

【0020】なお、コーティング層に好ましいガラスと
しては、ホウケイ酸ガラス(SiO 2 =81%,B2
2 =12.7%,Al2 3 =2.3%,Na2 O=4
%)、アルミノケイ酸ガラス(SiO2 =56%,B2
3 =8%,Al2 3 =16%,CaO=18%)が
例示されるが、ガラスの種類や組成はこれに制限される
ことはない。ガラスの粘度はその組成によって大きく変
わるので、熱間加工時の温度との関係で適切な軟化点
(500〜1500℃)となる適宜の組成から成るもの
を選択して使用すればよい。
It is to be noted that a preferable glass for the coating layer is
Borosilicate glass (SiO Two= 81%, BTwoO
Two= 12.7%, AlTwoOThree= 2.3%, NaTwoO = 4
%), Aluminosilicate glass (SiOTwo= 56%, BTwo
OThree= 8%, AlTwoOThree= 16%, CaO = 18%)
As an example, the type and composition of glass are limited to this
Never. The viscosity of glass varies greatly with its composition.
Therefore, an appropriate softening point in relation to the temperature during hot working
(500 to 1500 ° C)
Select and use.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の熱間加工用工具の
実施形態について図1を参照して説明する。図1は、マ
ンネスマン製管法に使用される本発明に係るプラグの一
部破断面図及びその要部拡大図である。図1中、1はセ
ラミック製プラグであって、窒化けい素、サイアロン、
或いはアルミナを主成分とする粉体プレス成形品を焼成
してなるものであり、本例では弾丸形状部位をなすプラ
グ本体(以下、単に本体ともいう)2とその後端部に同
心円柱状に一体形成されてなるマンドレルへの嵌合部3
とからなり、嵌合部3を含む後端面4を除き、つまり素
材(図中2点鎖線で示す)101との接触面をなす本体
2の先端部と外周面の全面2aに、ガラスコーティング
層11を溶融法などにより所定の厚さとなるように形成
したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a hot working tool according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a partially broken sectional view of a plug according to the present invention used in the Mannesmann pipe manufacturing method and an enlarged view of a main part thereof. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a ceramic plug, which is made of silicon nitride, sialon,
Alternatively, it is formed by firing a powder press-formed product containing alumina as a main component. In this example, a plug main body (hereinafter, also simply referred to as a main body) 2 forming a bullet-shaped portion and a rear end portion are integrally formed in a concentric cylindrical shape. Fitting part 3 to mandrel
Excluding the rear end face 4 including the fitting portion 3, that is, the glass coating layer 11 is formed to have a predetermined thickness by a melting method or the like.

【0022】しかして、このようなプラグ1によってマ
ンネスマン製管法にて継目無し管を形成する際には、プ
ラグ1の先端に加熱された素材(ビレット)101が押
付けられ穿孔が開始されるが、この穿孔過程でガラスコ
ーティング層11(以下、ガラスともいう)が加熱され
て軟化する。軟化したガラス11はプラグ1の表面2a
において素材101との間に存在して潤滑作用をする。
したがって、摩擦抵抗がこのようなガラスの無いセラミ
ック製プラグに比べて低減されるので、穿孔時間の短縮
が図られる。また、この穿孔過程では軟化したガラスの
遮熱作用により、プラグ1をなすセラミックの高温化が
緩和される結果、その長寿命化が図られる。このように
本例のプラグ1においては、ステンレス鋼、クロム鋼な
どの難加工材を穿孔、圧延加工する場合でも効率よく素
管が形成でき、しかもその長寿命化を図れる。そして、
その使用後、ガラス11が剥がれた場合には、再度ガラ
スコーティング層を形成して繰返し使用すればよい。
However, when a seamless pipe is formed by such a plug 1 by the Mannesmann tube method, a heated material (billet) 101 is pressed against the tip of the plug 1 to start piercing. During this perforation process, the glass coating layer 11 (hereinafter, also referred to as glass) is heated and softened. The softened glass 11 is the surface 2a of the plug 1
At the same time, it exists between the material 101 and performs a lubricating action.
Therefore, since the frictional resistance is reduced as compared with such a ceramic plug having no glass, the perforation time is reduced. In the perforation process, the temperature of the ceramic forming the plug 1 is reduced by the heat shielding effect of the softened glass, so that the life of the plug 1 is extended. As described above, in the plug 1 of the present embodiment, a raw tube can be efficiently formed even when a difficult-to-machine material such as stainless steel or chrome steel is pierced or rolled, and the life thereof can be extended. And
If the glass 11 comes off after its use, a glass coating layer may be formed again and used repeatedly.

【0023】なお、プラグでは、通常後端面を除いてそ
の表面の略全体(外周面)が素材との接触面をなすので
その全体にコーティング層を形成するのが好ましいが、
このような全体にコーティングすることなく、先端部の
圧延部やこの圧延部に続く円弧状部にのみコーティング
してもかなりの効果が期待される。また、プラグでは、
前記のように全体がセラミックからなるものでなく、図
2に示したセラミック組合わせプラグ21のように、先
端部22のみセラミックからなり、それ以外が金属から
なる工具本体23と組合わせてなるものにおいても同様
に具体化できる。この場合には、先端部22を成すセラ
ミック部材の表面(素材との接触面)の全体にコーティ
ング層11を形成するとよい。
It is preferable that a coating layer is formed on the entire surface of the plug, except for the rear end surface, since substantially the entire surface (outer peripheral surface) of the plug makes contact with the material.
A considerable effect can be expected even if the coating is applied only to the rolled portion at the leading end and the arc-shaped portion following the rolled portion without coating the entirety. In the plug,
As described above, the entirety is not made of ceramic, but is made of ceramic only at the tip end portion 22 and is combined with a tool body 23 made of metal other than the ceramic, like a ceramic combination plug 21 shown in FIG. Can be similarly embodied. In this case, it is preferable to form the coating layer 11 on the entire surface (contact surface with the material) of the ceramic member forming the tip portion 22.

【0024】さて次に図1のプラグにおいて好ましいコ
ーティング層の形成法である溶融法について詳しく説明
する。まずガラス粉末を水と混合し、さらに有機バイン
ダーを添加してコーティング液(スラリー)を調製す
る。次いでセラミック製プラグ1の表面のうちの本体2
の先端部と外周面の全面2aに、このコーティング液を
筆などにより塗布し、或いは軸線を水平にしてその軸線
回りに回転させながらディッピングし、所定の厚さ塗布
する。そして乾燥後、所定の温度(徐冷点から軟化点の
範囲)まで加熱し、有機バインダーを除去するととも
に、ガラスを軟化させ、幾分溶融させる。こうすること
でガラス粉末の粒子間が適度に結合し、コーティング層
11が融着により形成される。
Next, the melting method, which is a preferred method of forming a coating layer in the plug of FIG. 1, will be described in detail. First, a glass powder is mixed with water, and an organic binder is further added to prepare a coating liquid (slurry). Next, the main body 2 of the surface of the ceramic plug 1
The coating liquid is applied to the entire surface 2a of the tip portion and the outer peripheral surface by a brush or the like, or dipping is performed while the axis is horizontal and rotated about the axis, to apply a predetermined thickness. After drying, the glass is heated to a predetermined temperature (in the range from the annealing point to the softening point) to remove the organic binder, soften the glass, and melt the glass to some extent. By doing so, the particles of the glass powder are appropriately bonded, and the coating layer 11 is formed by fusion.

【0025】また、エポキシ樹脂による接着法では、室
温で低粘度を示すエポキシ系接着剤又はバインダーにガ
ラス粉末を混合し、軟化剤を添加してペースト又は液と
し、これを塗布し、硬化させれば良い。すなわち、この
ガラス粉末を含むペーストをプラグの表面の必要部位に
塗布し、その後、加熱して接着剤を硬化させることでガ
ラスコーティング層が形成できる。
In the bonding method using an epoxy resin, a glass powder is mixed with an epoxy adhesive or binder having a low viscosity at room temperature, and a softener is added to form a paste or liquid, which is applied and cured. Good. That is, a paste containing the glass powder is applied to a required portion on the surface of the plug, and then heated to cure the adhesive, thereby forming a glass coating layer.

【0026】さて次に図1のセラミックプラグ1を窒化
けい素などで製造し、材質や厚さなどの異なるガラスコ
ーティング層を形成して多種類の試料(外径φ41m
m)をつくり、その各試料(各1個)でマンネスマン製
管法による圧延(穿孔)実験を行い、その穿孔時間及び
穿孔終了後その20秒後におけるプラグ先端部の温度を
比較例と比較した。結果は表1〜3に示した通りであ
る。比較例(試料)は、ガラスコーティング層なしのセ
ラミック製プラグである。また、圧延穿孔試験に用いた
素材は、SUS304製で直径55mm、長さ300m
mの丸鋼材であり、これを1250℃に加熱し、外径6
0mm、肉厚6mmの素管を製作した。なお使用した圧
延ロールは直径350mm、胴長800mm、回転速度
60rpmである。
Next, the ceramic plug 1 shown in FIG. 1 is manufactured from silicon nitride or the like, and glass coating layers having different materials and thicknesses are formed to form various kinds of samples (outer diameter φ41 m).
m), and a rolling (piercing) experiment was performed on each of the samples (one each) by the Mannesmann tube method, and the piercing time and the temperature of the plug tip portion 20 seconds after the completion of piercing were compared with those of a comparative example. . The results are as shown in Tables 1 to 3. The comparative example (sample) is a ceramic plug without a glass coating layer. The material used for the roll piercing test was SUS304, having a diameter of 55 mm and a length of 300 m.
m, which is heated to 1250 ° C.
A 0 mm, 6 mm thick shell was produced. The rolling roll used had a diameter of 350 mm, a body length of 800 mm, and a rotation speed of 60 rpm.

【0027】因みにコーティングに使用したガラスの主
成分(組成)は次の(1) 〜(10)のようである。(1) ホウ
ケイ酸ガラスA(SiO2 =81%,B2 3 =12.
7%,Al2 3 =2.3%,Na2 O=4%)、(2)
ホウケイ酸ガラスB(SiO2 =79%,B2 3 =1
2.7%,Al2 3 =2.3%,Na2 O=5%)、
(3) アルミノケイ酸ガラス(SiO2 =56%,B2
3 =8%,Al2 3=16%,CaO=18%)、(4)
鉛ほう酸ガラス(SiO2 =61%,B2 3 =7
%,PbO=32%)、(5) ホウケイ酸カリガラス(S
iO2 =68%,B2 3 =24%,K2 O=8%)、
(6) 鉛カリガラス(SiO2 =56%,B2 3 =8
%,Al2 3 =16%,CaO=18%)、(7) 亜鉛
ホウケイ酸ガラス(SiO2 =71%,ZnO=1%,
2 3 =13%)、(8) 高ケイ酸ガラス(SiO2
96.5%,B2 3 =3%,Al2 3 =0.5
%)、(9)鉛ホウ酸亜鉛ガラス(PbO=30%,B2
3 =12%,ZnO=20%)、(10)亜鉛ホウ酸ガラ
ス(ZnO=30%,SiO2 =58%,B2 3 =1
2%)
Incidentally, the main components (composition) of the glass used for the coating are as follows (1) to (10). (1) Borosilicate glass A (SiO 2 = 81%, B 2 O 3 = 12.
7%, Al 2 O 3 = 2.3%, Na 2 O = 4%), (2)
Borosilicate glass B (SiO 2 = 79%, B 2 O 3 = 1
2.7%, Al 2 O 3 = 2.3%, Na 2 O = 5%),
(3) Aluminosilicate glass (SiO 2 = 56%, B 2 O
3 = 8%, Al 2 O 3 = 16%, CaO = 18%), (4)
Lead borate glass (SiO 2 = 61%, B 2 O 3 = 7
%, PbO = 32%), (5) Potassium borosilicate (S
iO 2 = 68%, B 2 O 3 = 24%, K 2 O = 8%),
(6) Lead potash glass (SiO 2 = 56%, B 2 O 3 = 8)
%, Al 2 O 3 = 16%, CaO = 18%), (7) zinc borosilicate glass (SiO 2 = 71%, ZnO = 1%,
(B 2 O 3 = 13%), (8) high silicate glass (SiO 2 =
96.5%, B 2 O 3 = 3%, Al 2 O 3 = 0.5
%), (9) lead zinc borate glass (PbO = 30%, B 2
O 3 = 12%, ZnO = 20%), (10) zinc borate glass (ZnO = 30%, SiO 2 = 58%, B 2 O 3 = 1)
2%)

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】表1は、セラミックが窒化けい素で、ガラ
スが(1) ホウケイ酸ガラスAでこれを溶融法でガラスコ
ーティング層とした試料(No. 1〜7)、及び比較例試
料(No. 8,9)における結果である。なおこのガラス
は軟化点が821℃、徐冷点が560℃、線熱膨張係数
が32.5×10-7である。そして、ガラスの線熱膨張
係数Lcとセラミックの線熱膨張係数Lsの比(Lc/
Ls)は1.12である。また、ガラスの融着はコーテ
ィング層が所定厚さとなるようにスラリーを塗布した後
720℃に加熱し、その後大気中で30分自然乾燥させ
たものである。
Table 1 shows that the ceramic was silicon nitride, the glass was (1) borosilicate glass A, which was used as a glass coating layer by a melting method (Nos. 1 to 7), and the comparative sample (No. 1). 8, 9). This glass has a softening point of 821 ° C., an annealing point of 560 ° C., and a linear thermal expansion coefficient of 32.5 × 10 −7 . Then, the ratio of the linear thermal expansion coefficient Lc of glass to the linear thermal expansion coefficient Ls of ceramic (Lc /
Ls) is 1.12. The fusion of the glass is performed by applying a slurry so that the coating layer has a predetermined thickness, heating the slurry to 720 ° C., and then naturally drying it in the air for 30 minutes.

【0030】表1に示されるように、本発明試料(No.
1〜7)においてはいずれのコーティング層の厚みのも
のでも穿孔時間は5.6〜7.0秒であった。これに対
して、コーティング層のない比較例試料(No. 8,9)
のセラミック製プラグでは7.8秒以上かかった。つま
り、本発明試料では、穿孔時間がおよそ10〜30%短
縮され、生産性を飛躍的に向上させることができた。ま
た、プラグの先端部の温度は、比較例試料(No. 8,
9)が980℃以上であったのに対し、本発明試料(N
o. 1〜7)は800〜940℃であった。このこと
は、コーティング層が、穿孔時における工具先端の温度
を確実に低減する効果のあることを実証するものであ
る。そして、この温度低減作用は、熱衝撃によるセラミ
ックの割れ防止ないしその寿命の延長に役立つことを意
味している。
As shown in Table 1, the sample of the present invention (No.
In 1) to 7), the perforation time was 5.6 to 7.0 seconds regardless of the thickness of the coating layer. On the other hand, the comparative sample without the coating layer (No. 8, 9)
It took 7.8 seconds or more for the ceramic plug of No. That is, in the sample of the present invention, the perforation time was reduced by about 10 to 30%, and the productivity was able to be remarkably improved. The temperature at the tip of the plug was determined using the comparative sample (No. 8,
9) was 980 ° C. or higher, whereas the sample of the present invention (N
o. 1-7) was 800-940 ° C. This demonstrates that the coating layer has the effect of reliably reducing the temperature of the tool tip during drilling. The effect of reducing the temperature is useful for preventing cracking of the ceramic due to thermal shock or extending its life.

【0031】さらに、本発明試料No. 1,2の結果よ
り、コーティング層は0.01mm若しくは0.1mm
と薄い場合でも効果があり、試料No. 7の結果より、5
mmと厚い場合でも効果があり、そして試料No. 6の結
果より、セラミックの表面がRmax50μmと粗いも
のの上にコーティング層を形成したものでも効果がある
ことが分かる。
Further, according to the results of the present invention samples Nos. 1 and 2, the coating layer was 0.01 mm or 0.1 mm
Is effective even when it is thin.
Even when the thickness is as thick as mm, the effect is obtained, and from the results of Sample No. 6, it can be seen that the effect is obtained even when the coating surface is formed on a ceramic having a rough surface of Rmax 50 μm.

【0032】因みに、窒化けい素を母材とするプラグは
次のようにして製造した。まず、平均粒径0.5μm、
比表面積(BET)10m2 /g,α率95%、酸素量
1.2wt%の窒化珪素粉末90wt%と、平均粒径
0.8μm、比表面積(BET)10m2 /gのMgO
粉末を5wt%、平均粒径0.5μm、比表面積(BE
T)10m2 /gのYb2 3 粉末を5wt%となるよ
うに、各原料粉末を配合し、エタノールとともにボール
ミル中で50時間混合した。混合物(スラリー)を噴霧
乾燥にて造粒し、CIP成形によりプラグ形状に成形
後、焼成して穿孔用のプラグを得た。なお、表面は焼成
後、ダイヤモンド砥石で研磨し、JISによる表面粗さ
が10点法でRmax:2.1μmに仕上げた。ただ
し、試料No. 6のものは、焼成後研磨することなくサン
ドブラスト処理により、50μm(焼き肌面)とした。
Incidentally, a plug using silicon nitride as a base material was manufactured as follows. First, an average particle size of 0.5 μm,
Specific surface area (BET) of 10 m 2 / g, α rate of 95%, oxygen content of 1.2 wt%, 90 wt% of silicon nitride powder, average particle diameter of 0.8 μm, and MgO of specific surface area (BET) of 10 m 2 / g
5 wt% powder, average particle size 0.5 μm, specific surface area (BE
T) Each raw material powder was blended with 10 m 2 / g of Yb 2 O 3 powder at 5 wt%, and mixed with ethanol in a ball mill for 50 hours. The mixture (slurry) was granulated by spray drying, molded into a plug shape by CIP molding, and fired to obtain a plug for perforation. After firing, the surface was polished with a diamond grindstone to finish the surface roughness according to JIS to Rmax: 2.1 μm by a 10-point method. However, the sample No. 6 had a thickness of 50 μm (baked surface) by sandblasting without polishing after firing.

【0033】次に、セラミックを窒化けい素、サイアロ
ンなどとし、その表面粗さをいずれもRmax2.1μ
mとし、各種のガラスを厚さ1mmにコーティングした
試料(No. 10〜17)における穿孔結果を表2に示
す。なお、ガラスの線熱膨張係数Lcとセラミックの線
熱膨張係数Lsの比(Lc/Ls)は、0.93〜1.
6である。ただし、試料No. 16,17はこの比が1.
62とやや大きく、または0.25と小さく、溶融法で
はその冷却過程でガラスの割れや剥離があり、コーティ
ング層が形成できなかった。
Next, the ceramic is made of silicon nitride, sialon or the like, and the surface roughness of each is set to Rmax 2.1 μm.
m, and Table 2 shows the results of perforation on samples (Nos. 10 to 17) in which various glasses were coated to a thickness of 1 mm. The ratio (Lc / Ls) of the linear thermal expansion coefficient Lc of glass to the linear thermal expansion coefficient Ls of ceramic is 0.93 to 1.
6. However, in sample Nos. 16 and 17, this ratio was 1.
The glass was slightly larger than 62 or as small as 0.25. In the melting method, the glass was cracked or peeled off during the cooling process, and a coating layer could not be formed.

【0034】[0034]

【表2】 [Table 2]

【0035】表2に示されるように、試料No. 16,1
7を除きいずれの試料においても、表1の比較例(試料
No. 8,9)に対し、穿孔時間の短縮、プラグの先端部
の温度の低減作用が認められた。この結果から、コーテ
ィング層の形成手法として溶融法が有効であると共に、
この形成手法による場合にはガラスとセラミックの線熱
膨張係数がなるべく一致すべきことが重要であることが
分かる。
As shown in Table 2, Sample Nos. 16, 1
In all of the samples except for the sample No. 7, the comparative example (sample
Nos. 8 and 9), the effect of shortening the perforation time and reducing the temperature at the tip of the plug was observed. From this result, while the melting method is effective as a method of forming the coating layer,
In this case, it is important that the linear thermal expansion coefficients of the glass and the ceramic should match as much as possible.

【0036】なお、表2中のサイアロンを母材とするプ
ラグは、上記と同様の方法により、以下の粉末を用いて
作製した。平均粒径0.5μm、比表面積(BET)1
0m2 /g、α率95%、酸素量1.2wt%の窒化珪
素粉末92wt%と平均粒径0.8μm、比表面積(B
ET)10m2 /gのY2 3 粉末を10wt%、平均
粒径0.8μm、比表面積(BET)10m2 /gのA
lN粉末を3wt%、平均粒径0.9μm、比表面積
(BET)9m2 /gのAl2 3 粉末を5wt%用い
て製作した。さらに、アルミナを母材とする場合、純度
99.99%、平均粒径0.2μm、比表面積(BE
T)12m2 /のAl2 3 粉末100wt%を用いて
製作した。
The plugs having sialon as a base material in Table 2 were prepared by the same method as described above, using the following powders. Average particle size 0.5 μm, specific surface area (BET) 1
0 m 2 / g, 92% by weight of silicon nitride powder having an α ratio of 95% and an oxygen content of 1.2% by weight, an average particle diameter of 0.8 μm, and a specific surface area (B
ET) 10 m 2 / g of Y 2 O 3 powder of 10 wt%, average particle size of 0.8 μm, and specific surface area (BET) of 10 m 2 / g of A
It was manufactured using 3 wt% of 1N powder, 5 wt% of Al 2 O 3 powder having an average particle diameter of 0.9 μm and a specific surface area (BET) of 9 m 2 / g. Further, when alumina is used as a base material, the purity is 99.99%, the average particle size is 0.2 μm, and the specific surface area (BE
T) Production was performed using 100 m% of Al 2 O 3 powder of 12 m 2 /.

【0037】次にセラミックが窒化けい素で、その表面
粗さが2.1μmのものに、各種のガラスを溶融法では
なく接着法で1mmの厚みに形成した試料(No. 18〜
22)における穿孔結果を表3に示す。ただし、コーテ
ィング層は各ガラス粉末をエポキシ樹脂に混合してペー
ストとし、これを所定のコーティング層厚さとなるよう
に塗布し、120℃にて24時間キュアさせた。また、
ガラスとセラミックの線熱膨張係数の比(Lc/Ls)
は1.12〜3.14である。なお、試料No.22は軟
化点が1530℃と高いガラスを用いた比較例である。
Next, a sample in which various types of glass were formed to a thickness of 1 mm by a bonding method instead of a melting method to a silicon nitride ceramic having a surface roughness of 2.1 μm (No. 18 to 18)
Table 3 shows the results of the perforation in 22). The coating layer was prepared by mixing each glass powder with an epoxy resin to form a paste, applying the paste to a predetermined coating layer thickness, and curing at 120 ° C. for 24 hours. Also,
Ratio of linear thermal expansion coefficient between glass and ceramic (Lc / Ls)
Is 1.12 to 3.14. Sample No. 22 is a comparative example using glass having a high softening point of 1530 ° C.

【0038】[0038]

【表3】 [Table 3]

【0039】表3に示されるように、試料No. 22を除
きいずれの試料においても、表1の比較例(試料No.
8,9)に対し、穿孔時間の短縮、プラグの先端部の温
度の低減作用が認められた。そして、ガラスを溶融する
ことなく樹脂と混合して塗布してコーティング層を形成
したものでは、ガラスとセラミックの線熱膨張係数の比
が大きくても問題ないことが分かる。すなわち、ガラス
とセラミックの線熱膨張係数の比が大きい場合には、コ
ーティング方法としてはこのような接着法が有効なこと
がわかる。なお、試料No.22の比較例では、高けい
酸ガラスのため、ガラスの軟化点が1510℃と高く、
したがって、加熱温度1250℃では潤滑効果がなく、
穿孔時間は逆に長くなった。また、試料No.21に示
したように、鉛ホウ酸ガラスは、ガラスの軟化点が44
5℃と低く、したがって、加熱温度1250℃では粘度
が低く、表3中においては穿孔時間が長めとなった。
As shown in Table 3, all the samples except for Sample No. 22 exhibited a comparative example (Sample No.
8, 9), the effect of shortening the perforation time and reducing the temperature at the tip of the plug was observed. In addition, in the case where the coating layer is formed by mixing and applying the glass without melting the resin, it can be seen that there is no problem even if the ratio of the linear thermal expansion coefficient between the glass and the ceramic is large. That is, when the ratio of the coefficient of linear thermal expansion between the glass and the ceramic is large, it can be seen that such a bonding method is effective as a coating method. The sample No. In Comparative Example 22, because of the high silicate glass, the softening point of the glass was as high as 1510 ° C.,
Therefore, at a heating temperature of 1250 ° C., there is no lubricating effect,
The perforation time was conversely longer. In addition, the sample No. As shown in FIG. 21, lead borate glass has a glass softening point of 44.
The viscosity was low at a heating temperature of 1250 ° C., which was low at 5 ° C., and in FIG.

【0040】前記形態では、継目無し管製造用プラグに
おいて具体化した場合を例示したが、本発明はその他の
熱間加工用工具においても適用できる。図3は、棒材の
引抜き加工に使用されるダイス51の断面図であるが、
素材111との接触面を成すダイスの絞り部52や整形
部53などをセラミック化しておき、その表面にガラス
コーティング層を形成しておけば良い。
In the above-described embodiment, the case where the present invention is embodied in a plug for producing a seamless pipe is exemplified. However, the present invention can be applied to other hot working tools. FIG. 3 is a cross-sectional view of a die 51 used for drawing a bar.
The narrowed portion 52 and the shaping portion 53 of the die forming the contact surface with the material 111 may be ceramicized, and a glass coating layer may be formed on the surface.

【0041】すなわち、本発明では、素材との接触面が
セラミックからなるセラミック製熱間加工用工具におい
て、素材との接触面のうち、摩耗、溶損、焼付きなどを
起し易い部位にガラスコーティング層を形成しておくこ
とを内容とするものであり、工具は、継目無し管の内面
の加工に使用されるプラグ類や棒材の引抜き加工に使用
されるダイスなど、熱間加工用工具に広く適用できる。
That is, according to the present invention, in a ceramic hot working tool whose contact surface with a material is made of ceramic, a glass is formed on a portion of the contact surface with the material which is liable to cause abrasion, melting, seizure or the like. The tool consists of forming a coating layer, and the tools are hot working tools such as plugs used for processing the inner surface of seamless pipes and dies used for drawing rods. Widely applicable to.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るセラミック製熱間加工用工具においては、素材と
の接触面にガラスコーティング層を形成してなることか
ら、加工時には加熱された素材の熱でこのガラスが軟化
して潤滑作用をするので、難加工材であっても、このコ
ーティング層がない工具に比べ、接触する素材との摩擦
抵抗が小さくなる。したがって、その分、加工が円滑に
行われ、加工時間の短縮ないし加工効率の向上が図られ
る。そして、コーティング層を形成したため、それが保
護膜をなし遮熱(断熱)作用をなすことから、セラミッ
クが熱衝撃によって破損し難くなり、工具の長寿命化が
期待される。
As is apparent from the above description, the ceramic hot working tool according to the present invention has a glass coating layer formed on the surface in contact with the material, and thus is heated during working. Since the glass is softened by the heat of the material and performs a lubricating action, even if the material is difficult to process, the frictional resistance with the contacting material is smaller than that of a tool having no coating layer. Therefore, the processing is performed smoothly by that much, and the processing time is shortened or the processing efficiency is improved. Then, since the coating layer is formed, it forms a protective film and acts as a heat shield (heat insulation), so that the ceramic is less likely to be damaged by thermal shock, and a longer tool life is expected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】マンネスマン製管法に使用される本発明に係る
プラグの一部破断面図及びその要部拡大図。
FIG. 1 is a partially broken cross-sectional view of a plug according to the present invention used in the Mannesmann pipe manufacturing method and an enlarged view of a main part thereof.

【図2】別のプラグの一部破断面図及びその要部拡大
図。
FIG. 2 is a partially broken sectional view of another plug and an enlarged view of a main part thereof.

【図3】ダイスの断面図及びその要部拡大図。FIG. 3 is a sectional view of a die and an enlarged view of a main part thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 セラミック製プラグ 2 プラグ本体 2a 本体の先端部と外周面の全面(接触面) 11 ガラスコーティング層 22 先端部 51 ダイス 52 絞り部(接触面) 53 整形部(接触面) 101,111 素材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic plug 2 Plug main body 2a Full surface (contact surface) of the front end portion and outer peripheral surface of main body 11 Glass coating layer 22 Front end portion 51 Dice 52 Restricted portion (contact surface) 53 Shaping portion (contact surface) 101, 111 Material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松原 桂 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 豊岡 高明 愛知県半田市川崎町1丁目1番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者 依藤 章 愛知県半田市川崎町1丁目1番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内 Fターム(参考) 4E096 EA09 FA08 FA09 FA16 FA21 GA01 HA11 4G062 AA08 AA09 AA15 BB04 BB05 BB06 BB08 CC01 DA06 DA07 DA08 DB02 DB03 DB04 DC03 DC04 DD01 DE03 DE04 DF05 EA01 EB03 EC03 ED01 EE04 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM05 MM40 NN29 NN32 PP13 PP14  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Katsura Matsubara 14-18, Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya Japan Special Ceramics Co., Ltd. (72) Takaaki Toyooka 1-1-1, Kawasaki-cho, Handa-shi, Aichi Prefecture Chita Works Co., Ltd. (72) Inventor Akira Ito 1-1 1-1 Kawasaki-cho, Handa City, Aichi Prefecture Kawasaki Steel Co., Ltd. Chita Works F-term (reference) 4E096 EA09 FA08 FA09 FA16 FA21 GA01 HA11 4G062 AA08 AA09 AA15 BB04 BB05 BB06 BB08 CC01 DA06 DA07 DA08 DB02 DB03 DB04 DC03 DC04 DD01 DE03 DE04 DF05 EA01 EB03 EC03 ED01 EE04 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 H01 H01 H01 H01 H01 H05 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM05 MM40 NN29 NN32 PP13 PP14

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 素材との接触面がセラミックからなるセ
ラミック製熱間加工用工具において、前記接触面にガラ
スコーティング層を形成してなることを特徴とするセラ
ミック製熱間加工用工具。
1. A hot working tool made of ceramic, wherein a contact surface with a material is made of ceramic, wherein a glass coating layer is formed on the contact surface.
【請求項2】 前記ガラスコーティング層を形成するガ
ラスの軟化点が、500℃〜1500℃の範囲にあるこ
とを特徴とする請求項1記載のセラミック製熱間加工用
工具。
2. The ceramic hot working tool according to claim 1, wherein the softening point of the glass forming the glass coating layer is in the range of 500 ° C. to 1500 ° C.
【請求項3】 前記ガラスコーティング層の厚みが、1
0μm〜5000μmの範囲にあることを特徴とする請
求項1又は2記載のセラミック製熱間加工用工具。
3. The glass coating layer having a thickness of 1
The ceramic hot working tool according to claim 1 or 2, wherein the diameter is in a range of 0 µm to 5000 µm.
【請求項4】 前記セラミックが、窒化けい素を主成分
とすることを特徴とする請求項1、2又は3記載のセラ
ミック製熱間加工用工具。
4. The ceramic hot working tool according to claim 1, wherein the ceramic is mainly composed of silicon nitride.
【請求項5】 請求項1、2、3又は4記載のセラミッ
ク製熱間加工用工具が、継目無し管製造用プラグである
ことを特徴とするセラミック製熱間加工用工具。
5. A ceramic hot working tool according to claim 1, wherein the ceramic hot working tool is a plug for producing a seamless pipe.
【請求項6】 ガラス粉末を成分に含むスラリーをセラ
ミック製熱間加工用工具における素材との接触面に塗布
し、そのガラスの徐冷点以上の温度まで加熱し、前記ガ
ラス粉末を幾分溶融させることによって前記接触面にガ
ラスコーティング層を形成することを特徴とするセラミ
ック製熱間加工用工具の製造方法。
6. A slurry containing glass powder as a component is applied to a contact surface of a ceramic hot working tool with a material, and heated to a temperature equal to or higher than the annealing point of the glass to melt the glass powder to some extent. Forming a glass coating layer on the contact surface by heating.
【請求項7】 ガラスコーティング層を形成するガラス
の線熱膨張係数をLcとし、セラミック製熱間加工用工
具をなすセラミックの線熱膨張係数をLsとしたとき、
LcとLsとが、Lc/Ls=0.5〜1.8の関係に
あることを特徴とする請求項6記載のセラミック製熱間
加工用工具の製造方法。
7. When the linear thermal expansion coefficient of glass forming a glass coating layer is Lc, and the linear thermal expansion coefficient of ceramic forming a ceramic hot working tool is Ls.
7. The method for manufacturing a ceramic hot working tool according to claim 6, wherein Lc and Ls are in a relationship of Lc / Ls = 0.5 to 1.8.
【請求項8】 ガラス粉末が混合され、液状若しくはペ
ースト状をなす有機系からなるバインダー若しくは接着
剤をセラミック製熱間加工用工具における素材との接触
面に塗布することによって該接触面にガラスコーティン
グ層を形成することを特徴とするセラミック製熱間加工
用工具の製造方法。
8. A glass coating on the contact surface of a ceramic hot working tool by applying a liquid or pasty organic binder or adhesive mixed with glass powder to the contact surface with the material. A method for producing a ceramic hot working tool, comprising forming a layer.
【請求項9】 水と水和するガラスを溶液状態でセラミ
ック製熱間加工用工具における素材との接触面に塗布
し、加熱して乾燥させることによって前記接触面にガラ
スコーティング層を形成することを特徴とするセラミッ
ク製熱間加工用工具の製造方法。
9. A glass coating layer is formed on a contact surface of a ceramic hot working tool with a material which is hydrated with water in a solution state, and heated and dried by heating. A method for producing a ceramic hot working tool.
JP23023698A 1998-07-31 1998-07-31 Ceramic hot working tool and its production Pending JP2000051926A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005330176A (en) * 2003-12-26 2005-12-02 Asahi Glass Co Ltd No-alkali glass and liquid crystal display panel

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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