JP2014161910A

JP2014161910A - ダイヤモンドダイス

Info

Publication number: JP2014161910A
Application number: JP2013038311A
Authority: JP
Inventors: Minoru Yugawa; 実湯川; Shinji Futagami; 伸次二神; Toshinori Shiga; 要規志賀; Fumiya Suemitsu; 文也末光
Original assignee: Allied Material Corp
Current assignee: Allied Material Corp
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2014-09-08

Abstract

【課題】伸線加工時の抵抗の増大および断線を効果的に防止でき、高品質な伸線加工ができるダイヤモンドダイスを提供する。
【解決手段】金属線の伸線加工を行うための孔がダイヤモンドに設けられたダイヤモンドダイスで、ダイヤモンドは気相合成ダイヤモンドを使用し、孔の形状は、伸線の流れの上流側から下流側に向かってリダクション部、ベアリング部およびバックリリーフ部を有し、リダクション部の開き角度が１０°以上１４°以下であり、ベアリングの直径Ｄに対しベアリング部の長さは０．２Ｄ以上０．４Ｄ以下であり、バックリリーフ部の開き角度は１０°以上２０°以下である。このダイヤモンドダイスは、伸線加工を行う際の減面率を８％以上２５％以下として使用される。
【選択図】図３

Description

本発明は、各種線材の伸線加工を行うためのダイヤモンドダイスに関する。

従来、線材の伸線加工用として、ダイスが用いられており、特に精度や寿命を重視する加工においては、加工部位に天然ダイヤモンド、人造単結晶ダイヤモンド、ダイヤモンド焼結体および気相合成ダイヤモンドが用いられている。

特許文献１では、単結晶ダイヤモンドを使用したダイスが記載されている。単結晶ダイヤモンドとして天然ダイヤモンドを使う場合、近年では天然ダイヤモンド素材を安定して入手できなくなっている問題がある。そのため、人造ダイヤモンドを使うことが考えられるが、人造ダイヤモンドを使用したダイヤモンドダイスは天然ダイヤモンドを使用したダイヤモンドダイスに比べると、伸線する線材の材質によっては寿命が短くなる場合があった。
また、ダイヤモンド焼結体を使ったダイヤモンドダイスでは、特に線径が２０μｍ以下のダイスを製作する場合に、焼結体を構成するダイヤモンドの粒径が大きいため１μｍ単位の加工が困難で、高精度な孔径のダイスを得られない問題があった。

このような問題を解決するものとして、特許文献２および３に記載されたような気相合成ダイヤモンドを使ったダイヤモンドダイスを使用することが考えられた。

特開２００２−１０２９１７号公報特開平４−１２７９１３号公報特開平６−１７０４３５号公報

しかしながら、特許文献２および３に記載のダイヤモンドダイスを使用しても気相合成ダイヤモンドを使った利点が容易に得られる訳ではなく、特許文献３に孔形状の一例が示されているが、必ずしも好ましい形状とは限らない。
本発明は、気相合成ダイヤモンドを使用したダイヤモンドダイスにおいて、寿命を向上させ、断線が防止できるダイヤモンドダイスを提案するものである。

本発明のダイヤモンドダイスの第１の特徴は、金属線の伸線加工を行うための孔がダイヤモンドに設けられたダイヤモンドダイスであって、前記ダイヤモンドは、気相合成ダイヤモンドであり、前記ダイヤモンドダイスは、前記孔を規定するように、伸線の流れの上流側から下流側に向かってリダクション部、ベアリング部およびバックリリーフ部を有し、前記孔の中心線に沿った断面における孔の形状において、リダクション部の開き角度が１０°以上１４°以下であり、ベアリングの直径Ｄに対しベアリング部の長さは０．２Ｄ以上０．４Ｄ以下であり、バックリリーフ部の開き角度は１０°以上２０°以下であることである。

リダクションの開き角度を１０°以上とするのは、伸線加工する線材の直径を効率的に絞り込むために必要な角度であり、１４°以下とするのは本発明の気相合成ダイヤモンドを使用した場合に伸線加工時に抵抗が大きくなりすぎて断線することを防止するためである。また、ベアリング部の長さを０．２Ｄ以上とするのは、伸線加工する線材の直径を精度良く仕上げるために必要な長さであり、０．４Ｄ以下とするのは前記のリダクション角度と組み合わせた場合に伸線加工時の抵抗が大きくなりすぎるのを防止して断線防止の効果を高めるためである。さらに、バックリリーフ部の開き角度を１０°以上とするのは、伸線加工時の加工液を効率よく排出させるためであり、２０°以下とするのは、伸線加工時にベアリング部にかかる抵抗に対してダイヤモンドの強度を確保するためである。
以上のような孔形状にすることで、単結晶ダイヤモンドを使ったダイヤモンドダイスに比べて伸線加工時の抵抗が高くなりやすい気相合成ダイヤモンドを使ったダイヤモンドダイスであっても、伸線加工時の抵抗は低く抑えられて、伸線加工された線材の精度や表面の品質が向上するとともに、伸線加工時に断線する問題が大幅に抑えられる。

本発明の第２の特徴は、伸線加工を行う際の減面率を８％以上２５％以下として使用されることである。

減面率を８％以上とするのは、前記の孔形状で効率的に伸線加工を行うために必要なためであり、２５％以下とするのは伸線加工時の抵抗が大きくなりすぎて断線することを防止するためである。以上のような減面率で伸線加工を行うことで、前記の孔形状のダイヤモンドダイスを使用する場合に、伸線加工時の抵抗は効果的に抑えられ、寿命を延ばすことができるとともに、伸線加工時に断線することが防止できる。

本発明の第３の特徴は、銅線、銅合金線、金線、銀線、真鍮線、アルミニウム線、アルミニウム合金線、ステンレス線、タングステン線、炭素鋼線、またはこれらの線に各種金属めっきを行った線のいずれかの伸線加工に用いられることである。

このような線材の伸線加工を行う場合に、上記のダイヤモンドダイスを使うと、伸線加工時の抵抗は効果的に抑えられ、寿命を延ばすことができるともに、伸線加工した線材を高品質に仕上げることができる。

本発明のダイヤモンドダイスによれば、ダイヤモンドダイスのコストを上げることなく、寿命や品質を向上させることができ、断線のない伸線加工を行うことが可能となる。

この発明の実施の形態に従ったダイヤモンドダイスの平面図である。図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図２中のダイヤモンドを拡大して示す断面図である。本発明のダイヤモンドダイスと従来のダイヤモンドダイスで伸線加工した時の伸線距離に対する孔径の変化を示すグラフである。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、この発明の実施の形態に従ったダイヤモンドダイスの平面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１および図２を参照して、ダイヤモンドダイス４は、中心に位置するダイヤモンド１と、ダイヤモンド１の周りに設けられたダイヤモンド１を保持する焼結合金２と、焼結合金２を保持するケース３とを有する。

ダイヤモンド１は焼結合金２に嵌め合わされている。ダイヤモンド１は、化学的気相合成法により合成された気相合成ダイヤモンドからなるダイヤモンド多結晶体層であり、一定の厚みになるよう研磨された板形状である。

図３は、図２中のダイヤモンドを拡大して示す断面図である。図３を参照して、ダイヤモンド１は入口１１および出口１２を有し、入口１１側から線材が挿入され、線材は出口１２側から排出される。ダイヤモンド１は、入口１１側からベル部１ａ、アプローチ部１ｂ、リダクション部１ｃ、ベアリング部１ｄ、バックリリーフ部１ｅおよびエクジット部１ｆを有する。

入口１１から出口１２まで連なる孔１４がダイヤモンド１に設けられており、孔１４は側壁１３により規定される。側壁１３の傾斜は中心軸としての軸１５に対して徐々に変化している。なお、図３で示す断面では、孔１４は軸１５に対して対称な形状に構成されている。ベアリング部１ｄに近づくにつれて孔の直径は小さくなる。さらに、孔１４を規定する側壁１３の傾きはベアリング部１ｄに近づくにつれて小さくなり、ベアリング部１ｄに近づくにつれて側壁１３と軸１５とのなす角が小さくなる。ベアリング部１ｄとリダクション部１ｃとの境界部１７を構成する曲面は、滑らかな曲線の組合せで構成される。

図３を参照して、ダイヤモンドダイス４は、入口１１から挿入された線材と接触するベアリング部１ｄと、ベアリング部１ｄに連なり、入口１１側に配置されるリダクション部１ｃと、ベアリング部１ｄおよびリダクション部１ｃを貫通するように軸１５に沿って入口１１から出口１２まで延びる孔１４を規定する側壁１３とを備える。入口１１から孔１４に挿入された線材がベアリング部１ｄを経由して出口１２から引抜かれる。ベアリング部１ｄでの孔１４の内径をＤとし、軸１５を含む軸１５と平行な面でダイヤモンドダイス４を切断したときに現われる断面（図２の断面）において、リダクション部の開き角度θ１が１０°以上１４°以下、ベアリング部の長さは０．２Ｄ以上０．４Ｄ以下であり、バックリリーフ部の開き角度θ２は１０°以上２０°以下である。

以上のダイヤモンドダイスは、減面率が８％以上２５％以下になるように線材の直径を選定し使用される。また、このダイヤモンドダイスは、銅線、銅合金線、金線、銀線、真鍮線、アルミニウム線、アルミニウム合金線、ステンレス線、タングステン線、炭素鋼線、またはこれらの線に各種金属めっきを行った線などの伸線加工に使用される。

本発明のダイヤモンドダイス２種類（実施例１および実施例２）および比較例として従来のダイヤモンドダイス１種類（比較例１）について、図１から図３で示す孔形状を有するダイヤモンドダイスを作製し、伸線加工試験を行った。３種類とも、線径φは１８．８μｍの線を伸線加工して１８μｍにする試験（減面率９％）を行うため、孔形状は、ベル角度９０°、アプローチ角度４０°、リダクション角度１２°、リダクション長さ０．１ｍｍ、ベアリング直径Ｄ１８μｍ、ベアリング長さ７．２μｍ（４０％Ｄ）、バックリリーフ角度２０°、エクジット角度１５０°のものを作製した。

（実施例１）
実施例１として、ダイヤモンド１に非導電性の気相合成ダイヤモンド（エレメントシックス社製：タイプＣＤＭ）を使用したダイヤモンドダイスを作製した。このダイヤモンド１の厚み（軸方向長さ）は０．５ｍｍのものを使用した。このダイヤモンドダイスを用いて、ステンレス線ＳＵＳ３１６Ｌの伸線加工を行った。

（実施例２）
実施例２として、ダイヤモンド１に導電性の気相合成ダイヤモンド（エレメントシックス社製：タイプＣＤＥ）を使用したダイヤモンドダイスを作製した。このダイヤモンド１の厚み（軸方向長さ）は０．５ｍｍのものを使用した。このダイヤモンドダイスを用いて、実施例１と同じ条件でステンレス線ＳＵＳ３１６Ｌの伸線加工を行った。

（比較例１）
比較例１として、ダイヤモンド１に単結晶ダイヤモンド（エレメントシックス社製：ＭＤ１１１／０６）を使用したダイヤモンドダイスを作製した。このダイヤモンド１の厚み（軸方向長さ）は０．６ｍｍのものを使用した。このダイヤモンドダイスを用いて、実施例１と同じ条件でステンレス線ＳＵＳ３１６Ｌの伸線加工を行った。

上記３種類のダイヤモンドダイスを用いて、同じ条件でステンレス線ＳＵＳ３１６Ｌの伸線加工を行った結果を図４に示す。

伸線距離に対する孔径の変化を見ると、比較例１のダイヤモンドダイスが最も孔径の変化の速度が速く、摩耗が早いことが分かる。伸線距離が４ｋｍの時点で比較すると、本発明１のダイヤモンドダイスは、比較例１のダイヤモンドダイスに比べて、孔径の変化量が７０％程度であり、寿命が１．４倍程度になると考えられる。また、本発明２のダイヤモンドダイスは、比較例１のダイヤモンドダイスに比べて、孔径の変化量が５５％程度であり、寿命が１．８倍程度になると考えられる。
以上の結果から、本発明のダイヤモンドダイスは、従来のダイヤモンドダイスに比べて大幅に寿命が向上することが分かった。

本発明のダイヤモンドダイスは、線径が１０μｍから５００μｍ程度の各種線材の伸線加工において、本発明の効果が得られる。

１ダイヤモンド
２焼結合金
３ケース
４ダイヤモンドダイス

Claims

金属線の伸線加工を行うための孔がダイヤモンドに設けられたダイヤモンドダイスであって、
前記ダイヤモンドは、気相合成ダイヤモンドであり、
前記ダイヤモンドダイスは、前記孔を規定するように、伸線の流れの上流側から下流側に向かってリダクション部、ベアリング部およびバックリリーフ部を有し、
前記孔の中心線に沿った断面における孔の形状において、リダクション部の開き角度が１０°以上１４°以下であり、ベアリングの直径Ｄに対しベアリング部の長さは０．２Ｄ以上０．４Ｄ以下であり、バックリリーフ部の開き角度は１０°以上２０°以下である、ダイヤモンドダイス。
伸線加工を行う際の減面率を８％以上２５％以下として使用される、請求項１に記載のダイヤモンドダイス。
銅線、銅合金線、金線、銀線、真鍮線、アルミニウム線、アルミニウム合金線、ステンレス線、タングステン線、炭素鋼線、またはこれらの線に各種金属めっきを行った線のいずれかの伸線加工に用いられる、請求項１または２に記載のダイヤモンドダイス。