JP2001515791A - 押出し金型とその製造法 - Google Patents
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Abstract
Description
どの金属を押出すための少なくとも一つの成型開口を持つディスク型のプレスま
たは押出しダイに関するものであり、表面コーティングを施された鋼材から構成
されている。本発明は、またこの種の押出し金型の製造方法およびその用法に関
するものである。
、十分な耐磨耗性、従って経済的に有効な寿命という点では、工業的用途に適さ
ないことが多い。この理由から、これらの押出し金型は、公知の方法を用いて焼
入れされている。
間の硬度に焼き入れされ、次に、研磨、EDMおよびワイヤEDMによるキャビ
ティシンキング(cavity sinking)を施されて仕上げられる。次に、一般的には、
アルミニウムプレス機で試用され、必要ならば修正を施される。押出し金型が実
用に供し得ることを確かめられると、窒化処理により、前述の方法で表面硬度を
約1000VHにまで硬化される。この硬度が実用的に、十分な耐摩耗性を持っ
ていることは、実績が示している。
処理法は、環境に重大な影響を及ぼすために将来の工業利用には疑問がある。窒
化処理は、ガスを使用しても行うことが出来るが、この場合には硬化層の厚みが
厚く、結果的に靭性が劣ることになる。その外、プラズマによる窒化法も可能で
あるが、金型を貫通する開口としてのスロットが狭い場合には利用出来ない。
に拡散消失する欠点がある。例えば約500℃の温度では、塩浴窒化による焼き
入れ層は15時間後には消失する。
金型は酸洗、洗浄の上改めて窒化を施さねばならない。使用される鋼の焼戻し温
度近くで後窒化を繰り返すことにより硬度も基本強度も次第に低下し、早期故障
の原因になる。例えば薄肉金型の場合、実現可能な有効寿命は、僅か約30から
100回のプレス作業に過ぎず、付帯コストを伴う後窒化を繰返すことが必要と
なる。
延長するのみならず、特に薄肉金型にも適合する押出し金型を提供することを目
的としている。また、本発明は、製造方法が簡単で、かつ、環境汚染を発生させ
ないことも目的にしている。
施形態を述べている。
硼化チタン、炭化バナジウム、炭化クロム、酸化アルミニウム、窒化けい素、お
よびこれらの組合せを含むグループから選択されるコーティング材料が使用され
る。このコーティング材料は、特に低歪熱間加工鋼を基本材料とする押出し金型
の表面にCVDガス蒸着法により、好ましくは1000℃以上の温度で施されて
いる。
位置に、いわゆるCVD処理によりコーティングし、 コーティングを施された鋼材を焼き入れする。
、ファイバー構造へのカーボンまたはセラミックの含浸用、およびホウ化物、炭
化物、窒化物、酸化物の表面上への成長または拡散による一般的な薄層の蒸着用
として知られている。
く金型自身の有効寿命を延ばすことになる。この驚異的な特性は、CVD処理を
用いて、好ましくは1000℃以上の温度で施されるコーティングによりもたら
される。この点で好ましいことは、本発明では、基本的に、使用される鋼材の焼
き戻し限界といわれる約500から600℃の間の温度よりも低い温度にとどま
る従来の焼き入れ処理よりも高いことである。
グ処理する必要がある。しかし、金型の中の流動現象を正確にコントロールし、
特に本発明による低歪熱間加工鋼を選択して、本発明の効果を発揮させることに
より、この技術は予想以上の驚異的な効力を発揮し、硬度と耐磨耗性に関して極
めて優れた特性をもたらす。
化チタン、硼化チタン、炭化バナジウム、炭化クロム、酸化アルミニウム、およ
び窒化けい素がコーティングに適しており、含まれる材料に依存して、その硬度
は、微小硬度レベル値でVH=約2000からVH=約4000の間の値を達成
することが可能である。特に、CVD処理により施された炭化チタンまたは酸化
アルミニウムが驚異的な靭性を備えるのに対し、例えば炭化クロムは、特に耐磨
耗性に優れ、クラックやピンホールを生じることが少ない。また炭化チタンは、
摩擦特性に関して好ましい特性を備えている。
ガス相から直接蒸着する方法により今日の押出しダイの使用分野に多くの利点を
もたらす。それら利点には、耐磨耗性、つまり有効寿命の延長、高い硬度と靭性
のほかに、次のものが含まれる。 −金型の形状が複雑な場合にも、精密、均一および規則的なコーティングが得
られる。特に、CVD処理に備わる散乱機能により、高精度の、均一で規則的な
コーティングが可能になる。 −金型の品質の不良率が低下する。本発明による押出しダイの製造およびコーテ
ィングにおいて、CVD処理を完全に管理することにより、顕著な処理信頼性と
高い再現性がもたらされ、不良率の非常に低い極めて高品質の金型を製作できる
。 −高い付着性の層を製作できる。接着の冶金学上の特性により、母材とCVD
処理によるコーティングとの間に、極めて強固な接着性を得ることができる。
を備えた靭性鋼であり、例えばCr、Mo、またはタングステンとの合金で、例
えば靭性を高めるためにESR(エレクトロスラグ再溶解)で溶解される。 上記のコーティング材料、それらのすべての組合せ(多層構造であっても)、
または上記に代わる他の適切な材料が、次にCVD処理により約700から約1
050℃の間の温度で5から6時間にわたり蒸着される。
れる。 使用する合金鋼は、CVDコーティング処理の際の温度上昇により大幅な歪み
、または変形の生じることのないように選択するのが望ましい。さらに、本発明
には、すべての歪または変形を材料の予測流動率に基づいて金型のデザインに予
め組込むものも含まれる。
、たとえば成型アルミニウム部品の押出し作業に関しても適合する。このように
、本発明は、アルミニウムの流動率も考慮し、従って押出しダイのデザイン形状
および押出しダイの焼き入れにもそれを考慮しているものも含む。この点に関し
ては、好ましくは、これらの流動率を前もってシミュレーション計算して考慮に
入れる。
うに、金型のメンテナンスの必要性が殆どなくなる。さらに、好ましいことは、
本発明によるCVD処理により施されたコーティング材料により摩擦が低下し、
これにより押出しダイの処理速度またはプレス速度は上昇し、成型部品の品質が
向上する。
施形態の説明により明らかにする。
る装置は、図には記載されていないプレスにおいて、プレスディスク16を持つ
プレスラム14を備え、このディスクはプレス方向Xに、コンテナつまり受入れ
手段20のプレス通路18に押し込まれる。
反対の側に在るプレス通路18の開口15に位置して、チャンバタイプ金型24
が配置されている。この金型24は、金型カラー26と、この金型カラー26に
対してプレス方向Xに、隣接するディスク型のダイ(押型)28とを有している
。ダイは、中央成型開口30を装置10の軸線M上に持ち、マンドレル、つまり
バー部分32の自由端を開口30に受け入れる。
グ36を周辺リング34が取り巻き、中間リングと横部材40との間に加圧プレ
ート38がある。成型開口30の中で成型される(図には記載されていない)押
出し成型品は、中間リング36、加圧プレート38および横部材40中の中央開
口35、37、39を通して引き抜かれる。
後に、図には記載のない摩耗層を施される。この作業は、それ自体公知のCVD
処理(化学気相蒸着法)により1000℃以上で実施される。金型24、28、
32は加熱されて、約1000℃でコーティング処理され、その後、炭化チタン
・炭化バナジウム・炭化クロム、または酸化アルミニウム、または窒化チタン、
窒化けい素をコーティングされる。
気の形であり、主生成物は固体相として分離され、副生成物はガス状である。こ
こで例として説明するのは、高温CVD処理に基づく窒化チタンの総量反応方程
式である。
、即ち金型鋼の焼き入れ焼き戻しが行われて高い硬度が実現する。
る。
Claims (16)
- 【請求項1】押出し金型、特にアルミニウムまたはアルミニウム合金などの金
属の押出しのための少なくとも一つの成型開口を持つディスク型のプレスダイで
あって、表面コーティングを施された鋼材料から形成されたものにおいて、 前記押出し金型(24、28、32)のコーティングは、炭化物、窒化物、酸
化物およびそれらの組合せを含むグループから選択されたコーティング材料から
形成され、そのコーティング材料がCVD処理により押出し金型に施されている
ことを特徴とする押出し金型。 - 【請求項2】請求項1において、母材が低歪熱間加工鋼であることを特徴とす
る押出し金型。 - 【請求項3】請求項1または2において、前記コーティング材料が炭化チタン
、窒化チタンまたは硼化チタン、およびこれらの組合せを含むグループから選択
されていることを特徴とする押出し金型。 - 【請求項4】請求項1または2において、前記コーティング材料が炭化バナジ
ウム、炭化クロム、酸化アルミニウム、窒化けい素およびこれらの組合せを含む
グループから選択されていることを特徴とする押出し金型。 - 【請求項5】請求項4において、前記コーティング材料がチタニウム、バナジ
ウムおよび/または炭化クロム製であるか、またはこれらを含むことを特徴とす
る押出し金型。 - 【請求項6】請求項4において、前記コーティング材料がチタニウムおよび/
または窒化けい素製であるか、またはこれらを含むことを特徴とする押出し金型
。 - 【請求項7】請求項4において、前記コーティング材料が酸化アルミニウムで
あることを特徴とする押出し金型。 - 【請求項8】請求項4において、前記コーティング材料が硼化チタンであるこ
とを特徴とする押出し金型。 - 【請求項9】請求項1から8のいずれかにおいて、鋼材料から形成された押出
し金型が焼入れされる前に、成型された鋼材料の予め定められた位置に少なくと
も一つの炭化物、窒化物および/または酸化物コーティング材料をCVD処理に
よりコーティングされていることを特徴とする押出し金型。 - 【請求項10】請求項1から9のいずれかにおいて、CVD処理によって硬質
物質をコーティングされた金型または押出しダイが、アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金からなる少なくとも一つの成型部品の製作用に設計されていることを
特徴とする金型。 - 【請求項11】アルミニウムまたはアルミニウム合金のような金属の押出し用
の押出し金型、特に請求項1から10のいずれかの押出し金型を製作する方法で
あって、 鋼材から押出し金型の形状を切削し、 押出し金型を焼き入れおよび仕上げ機械加工し、 CVD処理により、少なくとも一つの炭化物、窒化物および/または酸化物の
材料を用いて、成型された鋼材料の予め定められた位置にコーティングし、 コーティングされた鋼材料を焼き入れする、 各ステップを有する押出し金型を製造する方法。 - 【請求項12】請求項11において、700℃から1100℃の間の、好まし
くは1000℃以上の温度でCVD処理を行うことを特徴とする押出し金型を製
造する方法。 - 【請求項13】請求項11または12において、チタニウム、バナジウムおよ
び/または炭化クロム製の、またはこれらを含むコーティング材料を使用するこ
とを特徴とする押出し金型を製造する方法。 - 【請求項14】請求項11または12において、チタニウムおよび/または窒
化けい素製の、またはこれらを用いたコーティング材料を使用することを特徴と
する押出し金型を製造する方法。 - 【請求項15】請求項11または12において、コーティング材料として酸化
アルミニウムを使用することを特徴とする押出し金型を製造する方法。 - 【請求項16】請求項11または12において、コーティング材料として硼化
チタンを使用することを特徴とする押出し金型を製造する方法。
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