JP2001232428A - 金 型 - Google Patents
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Abstract
型の良好な鋳造性やメンテナンス性を生かすと共に、プ
レス型として必要とされる硬度の高い切り刃や曲げ成形
部の耐摩耗性を有する金型を得る。 【解決手段】 アルミニウム、銅系亜鉛合金母材金型に
おいて、切り刃となる部位7,8及び曲げ成形部となる
部位2a,5aに対し肉盛り加工を施してなるものであ
って、この肉盛りは銅合金を下盛りとし、且つニッケル
合金を上盛りとする。銅合金としてはMnとSiを含有
するもの、又ニッケル合金としてはBとSiを含有する
ものが好ましい。
Description
形状に曲げ成形するプレス成形金型或いはブランク材を
絞り成形しその周縁を縁切りするトリミング金型などの
金型に関する。
成形したり絞り成形或いはトリミング成形することで得
られる。斯かる成形を行う金型は一般に鋳鉄製や鋳鋼製
であり、剛性が高く数十万ショットにも耐えられるが、
金型製作にかかる費用が高くなる。
て、亜鉛合金等を母材とした金型が、特開平5−845
91号公報、特開平5−195121号公報、特開平5
−208296号公報及び特開平5−237656号公
報に開示されている。
アルミニウムと銅を含む亜鉛合金に、マグネシウムとア
ルミニウムを含むビッカース硬度150以上の亜鉛合金
を肉盛り溶接することが開示されている。また特開平5
−195121号公報には、プレス金型用の亜鉛合金と
して、アルミニウムが9.5〜30wt%、銅が6.0〜20wt%、マ
グネシウムが0.01〜0.2wt%、残部を亜鉛としたものが提
案されている。また特開平5−208296号公報に
は、プラスチックの成形金型の母材として亜鉛合金を用
いることと、この金型の補修用の溶加材としてSi等を
含むアルミ合金が提案されている。また特開平5−23
7656号公報には、アルミニウム材からなる金型の補
修方法として、補修部を除いてその周縁部のみにNi−
Pめっきを施し、Ni−Pめっきのない補修部に溶加材
を肉盛りすることで、補修周縁部の硬度を確保すること
が記載されている。
た金型は、軽量で鋳造が容易で、しかもメンテナンス性
にも優れるが、亜鉛合金に高硬度の異種金属を溶接する
ことが困難である。例えば、特開平5−84591号公
報や特開平5−208296号公報に開示されるよう
に、アルミニウムと銅を含む亜鉛合金に、マグネシウム
とアルミニウムを含む亜鉛合金或いはSi等を含むアル
ミ合金を肉盛り溶接しても、トリミング用の切り刃とし
ては充分な硬度ではない。
際にはプラスチックの成形金型等にその用途が限定さ
れ、特開平5−195121号公報にはプレス金型が提
案されているが、硬度が要求される切り刃や耐摩耗性が
要求される曲げ成形部についての問題は未解決のままで
ある。
り溶接で形成せず、切り刃となる部分に硬質クロムめっ
きを施したり、蒸着、スパッタリング等にて切り刃を形
成することも考えられるが、いずれも耐久性を確保する
のに必要な厚さの切り刃を形成することが困難で、コス
ト的にも不利である。
発明に係る金型は、上型及び下型をアルミニウム・銅系
亜鉛合金を母材とし、切り刃または曲げ成形部は、肉盛
り部をグラインダ等により成形してなり、更に前記肉盛
り部は下盛りと上盛りとから構成され、下盛りは銅合金
を溶加材とし、上盛りはニッケル合金を溶加材とした。
悪く、高硬度の肉盛りを行おうとして、亜鉛合金の上に
ニッケル合金を肉盛りすることはできない。そこで、本
発明者らは鋭意研究した結果、銅合金であれば亜鉛合金
とニッケル合金の双方に対して溶接可能であることを知
見し、この銅合金を下盛りとし、この下盛りの上にニッ
ケル合金を上盛りすることで本発明をなすに至った。
(珪素)を含有するものが好ましく、ニッケル合金とし
てはB(ホウ素)とSi(珪素)を含有するものが好ま
しい。
しては、Si(珪素)が1.0〜8.0wt%、Mn(マンガン)
が0.3〜4.0wt%、Pb(鉛)が0.03〜4.5wt%、Al(アル
ミニウム)が0.03〜11.0wt%、Ni(ニッケル)が0.03〜
7.0wt%、Fe(鉄)が0.03〜6.0wt%、Cu(銅)が残部と
なるのが好ましい。
同時に硬度上昇元素でもある。Siが1.0wt%未満では脱
酸不足でブローホールが発生しやすくなり、8.0wt%を超
えると一相組織ではなく多くの相が析出し脆化する。M
n(マンガン)は脱酸及び脱硫に必要な元素である。Mn
が0.3wt%未満では添加の効果が現れず、4.0wt%を超えて
添加してもそれ以上の効果は得られない。Pb(鉛)は
切削向上元素である。Pbが0.03wt%未満では添加の効果
が殆どなく、4.5wt%を超えると過剰となり、溶接割れが
発生しやすくなる。Al(アルミニウム)は着色剤であ
り、Alが増加すると銅赤色から黄金色になり、また硬
度上昇元素でもある。Alが0.03wt%未満では添加の効果
が殆どなく、11.0wt%を超えると硬度伸び共に低下す
る。Ni(ニッケル)は硬度上昇に有効な元素である。
Niが0.03wt%未満では添加の効果が殆どなく、7.0wt%を
超えると過剰になって硬度が低下する。Fe(鉄)は結
晶粒を微細化し硬度を増加する元素である。Feが0.03w
t%未満では添加の効果が殆どなく、6.0wt%を超えても過
剰になって添加の効果がない。
な成分割合としては、B(ホウ素)が1.0〜6.0wt%、Cr
(クロム)が5.0〜20.0wt%、Si(珪素)が1.0〜7.0wt
%、Fe(鉄)が0.03〜4.0wt%、Cu(銅)が0.5〜6.0wt
%、Ni(ニッケル)が残部とするのが好ましい。
める元素である。Bが1.0wt%未満では添加の効果が極め
て小さく、6.0wt%を超えると過剰になって溶接割れが発
生しやすくなる。Cr(クロム)は硬度上昇及び高温に
おける耐酸化性を向上する元素である。Crが5.0wt%未
満では添加の効果が小さく、20.0wt%を超えると過剰に
なって加工性が低下する。Si(珪素)は脱酸性元素で
あり、湯流れを向上する元素である。Siが1.0wt%未満
では湯流れに対する添加効果が小さく、7.0wt%を超える
と過剰になって溶接割れが発生しやすくなる。Fe
(鉄)は結晶粒を微細化し硬度を増加する元素である。
Feが0.03wt%未満では添加効果が殆どなく、4.0wt%を超
えても過剰になって添加効果がない。Cu(銅)は靱性
向上に有効な元素である。Cuが0.5wt%未満では添加効
果が殆どなく、6.0wt%を超えると過剰になって靱性が低
下し溶接割れが発生しやすい。
図面に基づいて説明する。図1(a)及び(b)は本発
明を適用したトリミング金型装置の切断の前後を説明し
た図、図2(a)乃至(d)は同トリミング金型の切り
刃の形成過程を説明した要部拡大図である。
え、上型1は昇降プレート3に上端部が取り付けられ、
下型2はベースプレート4上に固定される。上型1内に
は押えパッド5が昇降自在に支持され、この押えパッド
5と昇降プレート3との間にはスプリング6が配置され
ている。
され、下型2にはワークとしてのワークWを載置する凸
部2aが形成されている。また、上型1の下端内周部に
は切り刃7が設けられ、同じく下型2の上端外周部には
切り刃8が設けられている。
Wを下型2の凸部2a上に載置した後、昇降プレート3
とともに上型1及び押えパッド5を下降せしめる。する
と押えパッド5の下端が上型1の下端よりも若干下に出
ているので、押えパッド5によりワークWの周縁を下型
2の上端外周部に押え付ける。この状態から更に上型1
を下降せしめることで、図1(b)に示すように、切り
刃7,8によってワークWの周縁を切断する。
づいて説明する。尚、切り刃7,8の何れも形成方法は
同様であるので、下型2の切り刃8についてのみ説明す
る。先ず、図2(a)に示すように、下型2の上端外周
部に開先10を形成する。次いで図2(b)に示すよう
に、開先10の上にTIG溶接にて下盛り11を形成す
る。下盛り溶接の溶加材としては銅合金を用いる。本実
施例では銅合金として、Mn(マンガン)0.84wt%、Si
(珪素)3.7wt%、残部をCu(銅)としたものを用い
た。
ず、前記した範囲、即ち、Si(珪素)が1.0〜8.0wt%、
Mn(マンガン)が0.3〜4.0wt%、Pb(鉛)が0.03〜4.5
wt%、Al(アルミニウム)が0.03〜11.0wt%、Ni(ニッ
ケル)が0.03〜7.0wt%、Fe(鉄)が0.03〜6.0wt%、Cu
(銅)が残部としたものが好ましい。
11の上にTIG溶接にて上盛り12を形成する。上盛
り溶接の溶加材としてはニッケル合金を用いる。本実施
例ではニッケル合金としてB(ホウ素)2.3wt%、Si3.2
wt%、残部をNi(ニッケル)としたものを用いた。
限らず、前記した範囲、即ち、B(ホウ素)が1.0〜6.0
wt%、Cr(クロム)が5.0〜20.0wt%、Si(珪素)が1.0
〜7.0wt%、Fe(鉄)が0.03〜4.0wt%、Cu(銅)が0.5
〜6.0wt%、Ni(ニッケル)が残部としたものが好まし
い。
工することで、図2(d)に示すように、切り刃8を得
る。この切り刃8は数万ショットのトリミング成形を行
うことができた。
て説明したが、プレス金型についても本発明は適用で
き、また切り刃の部分を2段の肉盛り溶接で形成した例
を説明したが、切り刃以外の部分を銅合金からなる下盛
り溶接とニッケル合金からなる上盛り溶接とで形成して
もよい。
母材を亜鉛合金としたので、鋳鉄製、アルミ製、鋼製の
金型に比べて切削性、放電加工性及び研磨性に優れ、金
型の製作時間を大幅に短縮でき、補修やメンテナンス性
にも優れる。
なる切り刃または曲げ成形部については、高硬度のニッ
ケル合金を直接肉盛りせず、下盛りとして銅合金を設
け、この上にニッケル合金を上盛りしたので、充分に高
硬度の切り刃や曲げ成形部を簡単に形成することができ
る。
グ金型装置の切断の前後を説明した図
の形成過程を説明した要部拡大図
4…ベースプレート、5…押えパッド、5a…凹部、6
…スプリング、7,8…切り刃、10…開先、11…下
盛り、12…上盛り。
Claims (2)
- 【請求項1】 ワークを上型と下型にて曲げ成形若しく
はトリミングする金型において、前記上型及び下型はア
ルミニウム・銅系亜鉛合金を母材とし、切り刃または曲
げ成形部は肉盛り部を機械加工により成形してなり、更
に前記肉盛り部は下盛りと上盛りとから構成され、下盛
りは銅合金を溶加材とし、上盛りはニッケル合金を溶加
材としたことを特徴とする金型。 - 【請求項2】 請求項1に記載の金型において、前記下
盛りとなる銅合金はSi(珪素)が1.0〜8.0wt%、Mn
(マンガン)が0.3〜4.0wt%、Pb(鉛)が0.03〜4.5wt
%、Al(アルミニウム)が0.03〜11.0wt%、Ni(ニッケ
ル)が0.03〜7.0wt%、Fe(鉄)が0.03〜6.0wt%、Cu
(銅)が残部であり、前記上盛りとなるニッケル合金
は、B(ホウ素)が1.0〜6.0wt%、Cr(クロム)が5.0
〜20.0wt%、Si(珪素)が1.0〜7.0wt%、Fe(鉄)が0.
03〜4.0wt%、Cu(銅)が0.5〜6.0wt%、Ni(ニッケ
ル)が残部であることを特徴とする金型。
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