JP2014104474A

JP2014104474A - Forging mold

Info

Publication number: JP2014104474A
Application number: JP2012257709A
Authority: JP
Inventors: Yasuji Sotozono; 保治外園; Shunsuke Oshima; 駿介大嶋
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-06-09
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: CN103831385A; CN103831385B; JP5647211B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent cracking of an insert even when performing forging by preheating a forging mold using the ceramic insert.SOLUTION: A mold 1 includes: a ceramic insert 2 having a molding surface 24 against which a workpiece is pressed during forging; a metal holding mold 3 that holds the insert 2 inside and that makes compression stress act on the insert 2; and a heat shield member 4 that covers at least a top surface 31 (a surface on the side where a gas burner 5 is arranged) of the holding mold 3.

Description

本発明は、セラミック製のインサートを用いた鍛造用金型に関する。 The present invention relates to a forging die using a ceramic insert.

熱間鍛造工程では、高温に加熱された被加工材を高圧で金型に押し付けて被加工材を所定の形状に成形するため、金型には耐熱性、耐摩耗性が要求される。 In the hot forging process, the workpiece heated to a high temperature is pressed against the mold at a high pressure to form the workpiece into a predetermined shape, and thus the mold is required to have heat resistance and wear resistance.

耐熱性、耐摩耗性に優れた材料としてセラミックがあるが、セラミックは延性が低く、引張応力が作用すると割れやすいという特性を有する。 There is ceramic as a material excellent in heat resistance and wear resistance, but ceramic has low ductility and has a characteristic of being easily cracked when subjected to tensile stress.

このため、特許文献１、２では、鍛造時に被加工材が押し付けられる成形面を有するセラミック製のインサートを用意し、これを金属製の保持型に圧入又は焼きバメして、保持型からインサートに対して圧縮応力を作用させることで、鍛造時にインサートに作用する引張応力を抑え、インサートが割れるのを防止している。 For this reason, in Patent Documents 1 and 2, a ceramic insert having a molding surface against which a workpiece is pressed during forging is prepared, and this is press-fitted or shrinked into a metal holding die, and the holding die is inserted into the insert. On the other hand, by applying a compressive stress, the tensile stress acting on the insert during forging is suppressed, and the insert is prevented from cracking.

特開平８−１１８１１１号公報JP-A-8-118111 特開平１０−２７２５３２号公報JP-A-10-272532

熱間鍛造では、成形品の離型性を向上させるために、成形面に離型剤を塗布することが行われている。そして、成形面に離型剤を塗布する場合、離型剤を成形面に付着させるために、ガスバーナー等で金型を予め１５０℃〜２５０℃程度に加熱することが行われる。 In hot forging, a mold release agent is applied to a molding surface in order to improve mold release properties of a molded product. And when apply | coating a mold release agent to a molding surface, in order to make a mold release agent adhere to a molding surface, heating a metal mold | die beforehand at about 150 to 250 degreeC with a gas burner etc. is performed.

しかしながら、インサートにセラミックを用いた場合、セラミックと金属とで熱膨張率が大きく異なるので（セラミックの熱膨張率＜＜金属の熱膨張率）、金型を加熱するとインサートよりも保持型が大きく外側に膨張し、保持型によるインサートの締め付け力が低下する。そして、この状態で鍛造が行われると、インサートに作用する引張応力によってインサートが割れやすくなる。 However, when ceramic is used for the insert, the coefficient of thermal expansion differs greatly between ceramic and metal (the coefficient of thermal expansion of the ceramic << the coefficient of thermal expansion of the metal). And the clamping force of the insert by the holding mold is reduced. When forging is performed in this state, the insert is easily cracked by the tensile stress acting on the insert.

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、セラミック製のインサートを用いた鍛造用金型において、金型を予熱して鍛造を行ってもインサートが割れにくくすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such a technical problem, and in a forging die using a ceramic insert, an object of the present invention is to make the insert difficult to crack even if the die is preheated and forged. And

本発明のある態様によれば、金型から離間して配置される熱源を用いて鍛造前に加熱される鍛造用金型であって、成形面を有するセラミック製のインサートと、前記インサートを内側に保持し、前記インサートに対して圧縮応力を作用させる金属製の保持型と、少なくとも前記保持型の前記熱源が配置される側の面を覆う遮熱部材と、を備えたことを特徴とする鍛造用金型が提供される。 According to an aspect of the present invention, there is provided a forging die heated before forging using a heat source arranged apart from the die, the ceramic insert having a molding surface, and the insert inside And a metal holding die that applies compressive stress to the insert, and a heat shield member that covers at least a surface of the holding die on which the heat source is disposed. A forging die is provided.

上記態様によれば、ガスバーナー等の熱源によって金型を加熱する際、保持型の熱源が配置される側の面からの入熱が抑えられ、保持型の熱膨張を抑えることができる。 According to the said aspect, when heating a metal mold | die with heat sources, such as a gas burner, the heat input from the side by which the heat source of a holding | maintenance type | mold is arrange | positioned is suppressed, and the thermal expansion of a holding | maintenance type | mold can be suppressed.

この結果、保持型によるインサートの締め付け力の減少が抑えられ、鍛造中、保持型からインサートに十分な圧縮応力を作用させることができるので、インサートを割れにくくすることができる。 As a result, a decrease in the clamping force of the insert by the holding mold is suppressed, and a sufficient compressive stress can be applied from the holding mold to the insert during forging, so that the insert can be made difficult to crack.

本発明の実施形態に係る鍛造用金型の断面図である。It is sectional drawing of the metal mold | die for forging which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る鍛造用金型の一部変形例である。It is a partial modification of the die for forging which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る鍛造用金型の一部変形例である。It is a partial modification of the die for forging which concerns on embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の実施形態に係る鍛造用金型１（以下、「金型１」という。）の断面図である。金型１は、インサート２と、保持型３と、遮熱部材４とを備える。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a forging die 1 (hereinafter referred to as “die 1”) according to an embodiment of the present invention. The mold 1 includes an insert 2, a holding mold 3, and a heat shield member 4.

インサート２は、セラミック製の円筒形状であり、上部インサート２１と下部インサート２２とに分割されている。このような分割構造を採用しているのは、セラミックが焼結体であるため、製作できる形状に制約があるからである。なお、ここでは上部インサート２１及び下部インサート２２の両方をセラミック製としているが、下部インサート２２は上部インサート２１に比べて要求される耐熱性、耐摩耗性が低く、また、セラミックが高価であることから、ＳＫＤ６１鋼等の金属製としてもよい。 The insert 2 has a cylindrical shape made of ceramic and is divided into an upper insert 21 and a lower insert 22. The reason why such a divided structure is adopted is that since the ceramic is a sintered body, the shape that can be manufactured is limited. Here, both the upper insert 21 and the lower insert 22 are made of ceramic, but the lower insert 22 has lower heat resistance and wear resistance required than the upper insert 21, and the ceramic is expensive. Or may be made of metal such as SKD61 steel.

インサート２は、製品形状に対応する形状のキャビティ２３（貫通孔）を内部に有する。キャビティ２３の内面は、被加工材が成形時に押し付けられる成形面２４となっている。 The insert 2 has a cavity 23 (through hole) having a shape corresponding to the product shape. The inner surface of the cavity 23 is a molding surface 24 on which the workpiece is pressed during molding.

保持型３は、ＳＫＤ６１鋼等の金属製のリング状部材であり、インサート２の外径よりも僅かに小さな内径を有する。 The holding die 3 is a metal ring-shaped member such as SKD61 steel and has an inner diameter slightly smaller than the outer diameter of the insert 2.

インサート２は、圧入、焼きバメなどによって保持型３内に挿入、保持される。これにより、インサート２は保持型３によって締め付けられ、保持型３からインサート２には常時、圧縮応力が作用する。 The insert 2 is inserted and held in the holding mold 3 by press-fitting, shrinking and the like. As a result, the insert 2 is tightened by the holding mold 3, and compressive stress is constantly applied from the holding mold 3 to the insert 2.

遮熱部材４は、セラミック製又は金属製の板状部材である。遮熱部材４は、インサート２の上面２５、及び、保持型３の上面３１を覆っており、図示しないボルト等で保持型３の上面３１に固定される。また、遮熱部材４はキャビティ２３に対応する位置に開口４１を有する。開口４１の内周面４２は傾斜しており、被加工材をキャビティ２３に挿入する際にガイドとして機能する。 The heat shield member 4 is a plate member made of ceramic or metal. The heat shield member 4 covers the upper surface 25 of the insert 2 and the upper surface 31 of the holding mold 3 and is fixed to the upper surface 31 of the holding mold 3 with a bolt or the like (not shown). The heat shield member 4 has an opening 41 at a position corresponding to the cavity 23. The inner peripheral surface 42 of the opening 41 is inclined and functions as a guide when the workpiece is inserted into the cavity 23.

続いて上記金型１を用いた鍛造工程について説明する。 Then, the forging process using the said metal mold | die 1 is demonstrated.

まず、図１に示すように、ガスバーナー５が金型１から離間して金型１の上方に配置される。そして、ガスバーナー５の炎口をキャビティ２３に向けてガスバーナー５を作動させ、金型１をガスバーナー５の火炎にさらすことで、金型１が１５０℃〜２５０℃程度まで加熱される。 First, as shown in FIG. 1, the gas burner 5 is disposed above the mold 1 while being separated from the mold 1. Then, the mold 1 is heated to about 150 ° C. to 250 ° C. by operating the gas burner 5 with the flame outlet of the gas burner 5 directed toward the cavity 23 and exposing the mold 1 to the flame of the gas burner 5.

次いで、成形面２４に水溶性黒鉛等の離型剤が塗布される。金型１が予熱されているので、離型剤は成形面２４に良好に付着する。 Next, a release agent such as water-soluble graphite is applied to the molding surface 24. Since the mold 1 is preheated, the release agent adheres well to the molding surface 24.

そして、別途加熱された被加工材をキャビティ２３に挿入し、プレスで被加工材を成形面２４に押し付け、被加工材の鍛造が行われる。 Then, the separately heated workpiece is inserted into the cavity 23, and the workpiece is pressed against the molding surface 24 with a press, and the workpiece is forged.

このように本実施形態では、鍛造前に金型１がガスバーナー５で加熱されるのであるが、保持型３の上面３１（ガスバーナー５が配置される側の面）が遮熱部材によって覆われているので、保持型３の上面３１からの入熱が抑えられ、保持型３が熱膨張するのを抑えることができる。 As described above, in this embodiment, the mold 1 is heated by the gas burner 5 before forging, but the upper surface 31 (the surface on the side where the gas burner 5 is disposed) of the holding mold 3 is covered with the heat shielding member. Therefore, heat input from the upper surface 31 of the holding mold 3 can be suppressed, and thermal expansion of the holding mold 3 can be suppressed.

この結果、保持型３によるインサート２の締め付け力の減少が抑えられ、鍛造中、保持型３からインサート２に十分な圧縮応力を作用させることができるので、インサート２を割れにくくすることができる（請求項１に対応する効果）。 As a result, a decrease in the clamping force of the insert 2 by the holding die 3 is suppressed, and a sufficient compressive stress can be applied to the insert 2 from the holding die 3 during forging, so that the insert 2 can be made difficult to break ( Effect corresponding to claim 1).

なお、本実施形態では、遮熱部材４を中実の板で構成したが、遮熱部材４を内部に空隙を有する形状又は下面に凹部を有する形状としてもよい。空隙又は凹部は、少なくとも保持型３の上面３１の上方に配置され、かつ、インサート２と保持型３との境界に沿って配置されるように形成される。図２は、遮熱部材４を、下面に凹部４３を有する形状にした例である。 In the present embodiment, the heat shield member 4 is formed of a solid plate, but the heat shield member 4 may have a shape having a gap inside or a shape having a recess on the lower surface. The gap or the recess is formed so as to be disposed at least above the upper surface 31 of the holding mold 3 and along the boundary between the insert 2 and the holding mold 3. FIG. 2 is an example in which the heat shield member 4 has a shape having a recess 43 on the lower surface.

遮熱部材４をこのような形状にすれば、遮熱部材４と保持型３との間に断熱層が形成されるので、保持型３の上面３１からの入熱がさらに抑えられ、保持型３の熱膨張をさらに抑えることができる（請求項２に対応する効果）。断熱効果をさらに高めるために、断熱層に断熱材を充填したり、冷却水を流したりしてもよい。 If the heat shield member 4 has such a shape, a heat insulating layer is formed between the heat shield member 4 and the holding mold 3, so that heat input from the upper surface 31 of the holding mold 3 can be further suppressed, and the holding mold 3 can be further suppressed (effect corresponding to claim 2). In order to further enhance the heat insulating effect, the heat insulating layer may be filled with a heat insulating material, or cooling water may be flowed.

また、遮熱部材４は、少なくとも保持型３の上面３１を覆っていればよく、図３に示すように保持型３の上面３１のみを覆う形状としてもよい。遮熱部材４をこのような形状にしても、保持型３の熱膨張を抑え、インサート２を割れにくくすることができる（請求項３に対応する効果）。 Further, the heat shield member 4 only needs to cover at least the upper surface 31 of the holding mold 3, and may have a shape that covers only the upper surface 31 of the holding mold 3 as shown in FIG. 3. Even if the heat shield member 4 has such a shape, the thermal expansion of the holding mold 3 can be suppressed, and the insert 2 can be made difficult to crack (effect corresponding to claim 3).

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The embodiment of the present invention has been described above, but the above embodiment is merely a part of an application example of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. is not.

例えば、上記実施形態では、保持型３の上面３１を遮熱部材４で覆っているが、金型１の下側にガスバーナー５の炎を当てて金型１を加熱する場合は、保持型３の下面を遮熱部材４で覆うようにする。 For example, in the above embodiment, the upper surface 31 of the holding mold 3 is covered with the heat shielding member 4. However, when the mold 1 is heated by applying a flame of the gas burner 5 to the lower side of the mold 1, the holding mold is used. The lower surface of 3 is covered with the heat shield member 4.

また、上記実施形態では、金型１をガスバーナー５の火炎にさらすことで金型１を加熱しているが、金型１の加熱に供される熱源が金型１から離間して配置されていればよく、例えば、ヒーター等で加熱した空気を金型１から離間した位置から金型１に向けて吹き付ける構成であってもよい。このような加熱方法を採用する場合であっても、上記実施形態によれば、遮熱部材４によって保持型３の上面３１からの入熱が抑えられ、上記作用効果が奏される。 Moreover, in the said embodiment, although the metal mold | die 1 is heated by exposing the metal mold | die 1 to the flame of the gas burner 5, the heat source with which the metal mold | die 1 is heated is arrange | positioned away from the metal mold | die 1. FIG. For example, the structure may be such that air heated by a heater or the like is blown toward the mold 1 from a position away from the mold 1. Even when such a heating method is employed, according to the embodiment, heat input from the upper surface 31 of the holding mold 3 is suppressed by the heat shield member 4, and the above-described effects are exhibited.

１鍛造用金型
２インサート
３保持型
４遮熱部材
５ガスバーナー（熱源）
４３凹部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Forging die 2 Insert 3 Holding die 4 Heat insulation member 5 Gas burner (heat source)
43 recess

Claims

A forging die heated before forging using a heat source disposed away from the die,
A ceramic insert having a molding surface against which a workpiece is pressed during forging;
A metal holding mold that holds the insert inside and applies compressive stress to the insert;
A heat shield member that covers at least the surface of the holding mold on which the heat source is disposed;
A forging die characterized by comprising:

The forging die according to claim 1,
The heat shield member has a void inside, or has a recess on the surface on the holding mold side,
A forging die characterized by that.

The forging die according to claim 1 or 2,
The heat shield member covers only the surface of the holding mold on which the heat source is disposed,
A forging die characterized by that.