【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型部材の所要表面部等に耐磨耗性硬度皮膜を形成する皮膜の形成方法とこの方法を用いて所要表面部に耐磨耗性硬度皮膜を形成した成形金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属板成形金型においては、成形時に負担のかかる切刃、曲刃等の所要部に特別に耐磨耗性や硬度を高めるための対策は、部材にクロムメッキを施したりイオン窒化を行なったりするほか、炭化タングステン等の超硬材料を母材の表面に盛金被覆する対応が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３０００６７号公報
【特許文献２】特開平８−３０９４５５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金型の成形作動時には部材に摩擦熱が発生し各母材が ５５０度Ｃを超える発熱状態となる場合があり、この状態で数秒放置すると、母材が焼きならし、焼きなまし状態となり部材の硬度が低下して常温では硬度が出ている部材でも硬度低下によるカジリを発生させることになる。
【０００５】
また、従来の高速フレーム溶射による皮膜形成は常温の母材表面に皮膜形成素材を ２，１００度Ｃ程度に加熱して１４００ｍ／ｓｅｃ 程度で吹き付ける方法によッてきており、この方法では対象母材自体には加熱がなく皮膜形成素材だけが加熱されて吹き付けられるため、形成された皮膜が金型母材との溶着構造にならずに母材から剥離し易い問題がある。
【０００６】
金属板成形金型について、金属板ワークを折り曲げ、或いは絞り成形する成形金型の切刃、曲刃、Ｒｓ刃、ダイフェース、ダイＲ、ビード等、金型の成形作動時に負担のかかる所要部には耐磨耗性、潤滑性を付与することが必要となってくるものである。
【０００７】
特に、母材の硬度低下によるカジリを防止するため、金型母材については金型の成形作動時の発熱によっても高い硬度を維持できる鋼材ＳＫＤ１１やフレームハード鋼といった高価な材料を用いざるを得ず金型の単価を必要以上に高額化しているという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の如き問題点に対処するもので、金属母材表面に電磁高周波による誘導加熱と高速フレーム溶射を連動させて行い、金属母材表面組織に溶着する皮膜形成を行なって剥離問題を解消したものである。
【０００９】
電磁高周波による誘導加熱は、高周波加熱コイルの近接により金属母材に磁束が貫通されて電磁誘導作用により渦電流が流れ、その電流と金属自身の抵抗によるジュール熱が発生して金属自身が自己加熱されるもので、炎が出ず急速加熱が可能であるので高速フレーム溶射との連動が可能なものである。
【００１０】
また、金属板成形金型について、金属板ワークを折り曲げ、或いは絞り成形する成形金型の切刃、曲刃、Ｒｓ刃、ダイフェース、ダイＲ、ビード等の所要部に耐磨耗性硬度皮膜を形成することにより、硬度皮膜によって金属母材が被覆され金型の成形作動時にかかる負担から金属母材を防護することができるので、従来のように高価な材料を用いなくても、安価な材料で高機能な金型製作ができると共に、コストを下げるため仕様によって使い分けてきた母材の材料を統一することができたものである。
【００１１】
更に、 ８００度Ｃになっても硬度が ＨＶ８００（ＨＲＣ６４ ）に維持されるタングステンカーバイト（ＷＣ）を主剤とし、硬度 ＨＶ８００で潤滑性の良いモリプデン（ＭＯ）を加えて皮膜形成素材を構成することによって潤滑性のある耐磨耗性にも優れた硬度皮膜の形成を可能にした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、金属板成形金型について本発明の実施の形態例を説明する。母材加工により成形金型として完成した部材中の所要部材、例えば、絞り成形を行うＤｒ 型においてはダイフェース、ダイＲ、ビード、Ｔｒ 型においては切刃表面、Ｂｅ 型においては曲刃表面、Ｒｓ 型においてはＲｓ 刃が皮膜形成加工を行うべき部材の中心となる。
【００１３】
先ず、皮膜形成加工については、加工を行うべき所要部材の加工表面に、セラミックビーズによるショットブラストを施して凹凸化し表面積を拡げる加工を加えることにより表面溶着の効果を高めることができる。
【００１４】
そこで、作業ロボットのアーム先端に、高周波による誘導加熱装置の加熱コイルと高速フレーム溶射ガンを、高周波加熱コイルを溶射ガンより僅かに先行させて設定し、加熱コイルが加工表面に近接移動されて表面溶融が行われるのに連動して直ちに溶射ガンにより皮膜形成素材の溶射が行われるように構成する。
【００１５】
フレーム溶射については、溶線式、溶棒式、粉末式等の方式があるが、本発明においては皮膜形成素材がタングステンカーバイト（ＷＣ）を主剤とし、モリプデン（ＭＯ）、クローム、ニッケル等を添加したものが好ましいので、フレキシブルチューブに形成素材を充填し、酸素ーアセチレン或いは酸素ープロパンによる燃焼炎中に連続的に線状圧送して溶融すると共に、圧縮空気で微粒化し対象母材の溶融表面に投射する。
【００１６】
投射される母材表面は、電磁高周波による誘導加熱により溶融状態にあり、ショットブラスト加工により表面積が拡張された状態にあるので、投射された皮膜形成素材の溶融粒子は投射面において母材表面の溶融と混融拡散し皮膜を形成する。
【００１７】
このとき、電磁高周波による加熱は ５５０度Ｃ〜１５００度Ｃ、皮膜形成素材の溶融粒子の投射は１０００〜１３８０ｍ／ｓｅｃ 程度で行われる。
【００１８】
本発明は以上のように構成したので、皮膜が対象面に溶着構造として形成されて剥離現象を生ずることがない。更に、成形金型にこれを適用すれば、硬質皮膜によって金型母材を被覆することができるので、従来、部材の仕様によって選択してきた母材の素材を統一することができると共に、母材の硬度低下によるカジリを防止することができたものである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming a wear-resistant hardness film on a required surface of a mold member or the like, and a molding die using the method to form a wear-resistant hardness film on a required surface. It is.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in metal plate molding dies, measures to increase the wear resistance and hardness of the required parts such as cutting blades and curved blades that are burdensome at the time of molding are performed by applying chrome plating or ion nitriding to the members. In addition to the above, there has been proposed a method of coating a superhard material such as tungsten carbide on the surface of a base metal by a metal plating (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0003]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-300607 [Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-309455
[Problems to be solved by the invention]
However, during the molding operation of the mold, frictional heat is generated in the members, and each base material may be in a heat generating state exceeding 550 ° C. If left in this state for several seconds, the base material normalizes and becomes an annealed state. In the case of a member whose hardness is low and its hardness is high at room temperature, galling due to the decrease in hardness is generated.
[0005]
In the conventional method of forming a film by high-speed flame spraying, a method of heating a film forming material to about 2,100 ° C. and spraying it at about 1,400 m / sec on a surface of a base material at room temperature is used. Since the material itself is not heated and only the film forming material is heated and sprayed, there is a problem that the formed film is easily peeled off from the base material without forming a welded structure with the mold base material.
[0006]
For metal plate forming dies, required parts that are burdened during the forming operation of the die, such as the cutting blade, curved blade, Rs blade, die face, die R, and bead of the forming die for bending or drawing the metal plate work. Requires abrasion resistance and lubrication.
[0007]
In particular, in order to prevent galling due to a decrease in the hardness of the base material, expensive materials such as a steel material SKD11 or a frame hard steel, which can maintain high hardness even when heat is generated during the molding operation of the mold, must be used for the mold base material. However, there has been a problem that the unit price of the mold is unnecessarily high.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention addresses the above-described problems, and performs induction heating by electromagnetic high frequency and high-speed flame spraying on the surface of a metal base material in conjunction with each other to form a film that adheres to the surface structure of the metal base material, thereby causing a separation problem. Is resolved.
[0009]
In induction heating by electromagnetic high frequency, the magnetic flux penetrates the metal base material due to the proximity of the high frequency heating coil, eddy current flows by the electromagnetic induction action, Joule heat is generated by the current and the resistance of the metal itself, and the metal itself heats itself Since rapid heating is possible without generating a flame, interlocking with high-speed flame spraying is possible.
[0010]
In addition, for a metal plate forming die, an abrasion-resistant hardness film is formed on required portions such as a cutting blade, a curved blade, an Rs blade, a die face, a die R, and a bead of the forming die for bending or drawing a metal plate work. By forming the metal coating, the metal coating is covered by the hardness coating, and the metal coating can be protected from the load applied during the molding operation of the mold. A high-performance mold can be manufactured from the material, and the material of the base material that has been properly used depending on the specifications in order to reduce the cost can be unified.
[0011]
In addition, the main component is tungsten carbide (WC), which maintains a hardness of HV800 (HRC64) even at 800 ° C., and molybdenum (MO) having a hardness of HV800 and good lubricity is added to form a film forming material. This enabled the formation of a lubricating and hard-wearing hard coating.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with respect to a metal plate forming die. Required members in a member completed as a molding die by base material processing, for example, a die face for die drawing, a die R, a bead for drawing, a cutting blade surface for Tr type, a curved blade surface for Be type, In the Rs type, the Rs blade is the center of the member on which the film forming process is to be performed.
[0013]
First, with regard to the film forming process, the effect of surface welding can be enhanced by applying a process of performing shot blasting with ceramic beads on the processed surface of a required member to be processed to make the surface uneven and increase the surface area.
[0014]
Therefore, a heating coil of a high-frequency induction heating device and a high-speed flame spraying gun are set at the end of the arm of the working robot with the high-frequency heating coil slightly ahead of the spraying gun. The film forming material is sprayed immediately by the spray gun in conjunction with the melting.
[0015]
The flame spraying method includes a wire drawing method, a welding rod method, and a powder method. In the present invention, the film forming material is mainly made of tungsten carbide (WC), and molybdenum (MO), chrome, nickel, etc. are added. In this case, the flexible tube is filled with the material to be formed, melted by continuous linear pressure feeding in the combustion flame of oxygen-acetylene or oxygen-propane, and atomized by compressed air and projected on the molten surface of the target base material. I do.
[0016]
The projected base material surface is in a molten state due to induction heating by electromagnetic high frequency, and is in a state where the surface area is expanded by shot blasting.Therefore, the molten particles of the film-forming material projected on the base surface are projected on the projection surface. It forms a film by mixing and diffusing with melting.
[0017]
At this time, heating by electromagnetic high frequency is performed at 550 ° C. to 1500 ° C., and projection of molten particles of the film forming material is performed at about 1000 to 1380 m / sec.
[0018]
Since the present invention is configured as described above, the film is not formed as a welded structure on the target surface, and the peeling phenomenon does not occur. Furthermore, if this is applied to a molding die, the base material of the die can be covered with a hard film, so that the base material that has been conventionally selected according to the specifications of the members can be unified, and the base material can be unified. This prevents galling due to a decrease in hardness.