JP3143215U - 超硬合金焼結体の矯正用治具及び矯正治具の支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超硬合金からなる焼結体の変形を容易にしかも高精度に行うことができる超硬合金焼結体の矯正用治具を提供する。
【解決手段】互いに突き合わせ組み合わせられて一組の矯正用治具１１を構成する組み合わせ要素１２，１３の突き合わせ面に、互いに組み合わせられて所定形状の矯正部１４を構成する矯正部構成要素１５，１６が形成されている。この矯正用治具１１は、複数の組み合わせ要素１２，１３を組み合わせることにより、矯正が行われる焼結体１に対応する所定形状の矯正部１４が自ずと構成される。
【選択図】図２

Description

本考案は、セラミックス粉又は金属粉、あるいはこれらの混合粉からなる超硬合金の焼結体を製造する場合に用いて有用な矯正用治具及びこの治具を支持する支持装置に関する。

従来、セラミックス粉である炭化タングステン粉と鉄属の金属粉であるコバルト粉の混合粉を材料とした超硬合金が知られている。この種の超硬合金は、高い硬度を有し、さらに耐摩耗性に優れていることから、成型用金型装置や、この金型装置を構成する打ち抜きようパンチ等を構成する材料として広く用いられている。

そして、炭化タングステンやコバルトを主成分とする超硬合金からなる金型装置や打ち抜きパンチ、ダイス等の製品は、炭化タングステン粉とコバルト粉を主成分とする粉体を圧縮成形してその製品の形状に対応した成形体を成形し、次いで、この成形体を焼結することによって製造される。

この種の超硬合金の焼結体を用いた圧縮成型用金型装置として、特開平１１−１５８５７１号公報（特許文献１）に記載されたようなものがある。

ところで、炭化タングステンやコバルトを主成分とする超硬合金からなる焼結体は、超硬合金材料の粉体を圧縮成形して形成された成形体を焼結する焼結工程時に、反りや歪み等の変形を発生させてしまうことがある。焼結体の変形は、焼結体を構成する超硬合金に含有されるカーボン量の勾配、焼結体の自重等が原因であると考えられている。この種の変形は、金型装置に用いられる打ち抜きパンチ等を構成する焼結体のように、径に比し長さが大きな長尺な焼結体において発生が著しい。

得られる焼結体に反りなどの変形が生じてしまうと、高精度に寸法が制御された製品を得ることができなくなってしまう。特に、打ち抜きパンチやダイス等の金型装置に用いられる機能部品は、高精度に寸法精度が制御された製品の加工を実現するため、極めて高い寸法制度が要求される。

そこで、高精度に寸法が制御された製品を構成するために用いられる焼結体の製造にあっては、反りや歪みなどに起因する変形を矯正する必要がある。このような変形の矯正は、変形を生じさせた焼結体を矯正用治具によって挟持した状態で再焼結することによって行われる。すなわち、矯正用治具によって焼結体を保持した状態で加熱し、再焼結することにより変形の解消を図り変形のない焼結体を得るようにしたものである。
特開平１１−１５８５７１号公報

従来、変形を生じさせた超硬合金の焼結体の矯正を行うために用いられる矯正用治具として、Ｖ字状の位置決め溝を形成した一対の支持ブロックを用いたものがある。この矯正用治具は、一対の支持ブロックの溝の間に焼結体を挟持することによって、焼結体の変形を矯正するようにしたものである。焼結体は、矯正用治具とともに再焼結されることにより、変形が矯正されたものとなる。なお、矯正用治具は、耐熱性に優れたカーボンによって形成されている。

ところで、変形の矯正が施される焼結体には、途中で軸径を異にする例えば金型装置の打ち抜きパンチを構成する焼結体の如きものがある。このような焼結体の矯正を行うために用いられる矯正用治具は、径を異にする部分をそれぞれ挟持する複数組の支持ブロックと、互いに隣接する複数組の支持ブロック間の段差を吸収するために用いられる複数の敷き板とを組み合わせたものが用いられている。

このような矯正用治具により焼結体の矯正を行うためには、軸径を異にする部分毎に一対の支持ブロックで挟持する。このとき、軸径を異にする部分を支持する支持ブロック間に生ずる段差を吸収する補正用の支持プレートを介在させ、支持ブロックの外周側が平坦な面となるようにする。このような補正を行った状態で矯正用治具を固定することにより、この治具に挟持された焼結体の変形の矯正が行われ、再焼結が施されることにより、矯正された状態が固定される。

上述したような矯正用治具を用いて、途中で軸径を異にする焼結体の変形を矯正するためには、矯正を行う焼結体毎に寸法測定を行い、段差の計算を行い、段差を解消するための支持プレートを用意する必要があり、矯正用治具の組み立て作業が複雑になり、さらには矯正工程に時間を費やしている。さらに、個々の焼結体毎に、矯正用治具の組み立てを行うものであるので、焼結体毎に寸法精度にずれを生じさせる虞もあり、高精度に精度を統一した製品を得ることが困難である。

そこで、本考案は、途中で軸径を異にする超硬合金からなる焼結体の変形を高精度に矯正することができる超硬合金焼結体の矯正用治具を提供することを技術課題とする。

さらに、本考案は、超硬合金焼結体の変形の矯正を、迅速にしかも容易に行うことができる超硬合金焼結体の矯正用治具を提供することを技術課題とする。

上述したような技術課題を解決するために提案される本考案は、超硬合金焼結体の矯正用治具であって、互いに突き合わせ組み合わせられる複数の組み合わせ要素からなり、これら組み合わせ要素の突き合わせ面側には、互いに組み合わせられて所定形状の矯正部を構成する矯正部構成要素が形成されていることを特徴とする。

この矯正用治具を構成する組み合わせ要素は、互いに組み合わせられて、一端側から他端側に亘って外周径を同一とする円筒体を構成することを特徴とする。

この矯正用治具を構成する組み合わせ要素は、カーボンによって形成され、上記矯正構成要素が形成される内面には、離型材層が形成されていることを特徴とする。

また、上記離型材層は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）により形成することが望ましい。

さらに、本考案は、さらに、互いに突き合わせられて上記矯正用治具を挟持する一対の平板状の支持プレートを備える矯正用治具の支持装置であって、上記支持プレートの突き合わせ面側に、上述した矯正用治具を保持するための断面Ｖ字状の位置決め溝が形成されている。

本考案に係る超硬合金焼結体の矯正用治具は、互いに突き合わせ組み合わせられて一組の矯正用治具を構成する組み合わせ要素の突き合わせ面に、互いに組み合わせられて所定形状の矯正部を構成する矯正部構成要素が形成されているので、複数の組み合わせ要素を組み合わせることにより、矯正が行われる焼結体に対応する所定形状の矯正部が自ずと構成されるので、焼結体の外周側に組み合わせ要素を適合することで、焼結体の矯正を行うことできる。そして、矯正部に焼結体を介在させた状態で再焼結を行うことによって、変形が矯正され、この矯正された状態が固定される。

したがって、焼結体の変形を高精度に矯正することができ、しかも、矯正を行う焼結体毎に採寸を行い組み合わせを行う必要もないので、迅速にしかも容易に変形の矯正を行うことが可能となる。

本考案に係る矯正用治具は、複数の組み合わせ要素を組み合わせたとき、一端側から他端側に亘って外周径を同一とする円筒体とされるので、固定保持が容易となる。

本考案に係る矯正用治具は、互いに突き合わせられる一対の平板状の支持プレートのＶ字状の位置決め溝の間に保持されることにより、安定した設置状態が実現され、焼結炉内へ安定して状態で設置できる。

以下、本考案に係る超硬合金焼結体の矯正用治具の実施の形態を、図面を参照して説明する。

本実施の形態で示される矯正用治具は、途中で軸径を異にする例えば金型装置の打ち抜きパンチを構成する焼結体の変形を矯正するために用いられるものである。

この打ち抜きパンチを構成する焼結体は、セラミックス粉である炭化タングステン粉と鉄属の金属粉であるコバルト粉の混合粉を材料とした超硬合金によって形成されたものであって、超硬合金材料の粉体を圧縮成形して形成された成形体を焼結して形成されたものである。

打ち抜きパンチを構成する焼結体１は、図１に示すように、軸径を大きくした太径部２と軸径を小さくした細径部３を一連に連続して形成した軸状の部材として形成されている。この焼結体１を構成する太径部２と細径部３とは、中心軸を一致させて形成されている。したがって、軸状の焼結体１は、中途部に段差４を有する軸状部材として形成されいる。このような軸径に比し大きな長さを有する長尺な焼結体は、焼結工程時に反りや歪み等の変形を発生させてしまう可能性が高い。

本考案に係る矯正用治具１１は、上述したような長尺で、途中で軸径を異にするような焼結体１の変形を矯正するために用いられるものであって、図２及び図３に示すように、互いに組み合わせられて一組の矯正用治具１１を構成する複数に分割された組み合わせ要素１２，１３を備える。

本考案に係る矯正用治具１１は、焼結体１を保持した状態で加熱され、焼結体１が再焼結されることにより、焼結体１に生じた変形を矯正するようにしたものであるので、超硬合金からなる焼結体１の再焼結に耐え得る耐熱性を有する材料により形成することが必要である。そこで、本実施の形態では、矯正用治具１１は、超硬合金からなる焼結体１の焼結温度より融点が高い材料、例えばカーボンにより形成されている。

また、本実施の形態においては、矯正用治具１１は、２分割された一対の組み合わせ要素１２，１３から構成されているが、適用される焼結体１の形状や大きさにより、さらに３つ以上の複数の組み合わせ要素から構成したものであってもよい。

そして、本実施の形態の一対の組み合わせ要素１２，１３は、図３に示すように、互いに組み合わせられたとき、一端側から他端側に亘って外周径を同一とする円筒状の矯正用治具１１を構成する。

さらに、互いに組み合わせられる一対の組み合わせ要素１２，１３の突き合わせ面１２ａ，１３ａ側には、互いに組み合わせられて所定形状の矯正部１４を構成する矯正部構成要素１５，１６が形成されている。これら矯正部構成要素１５，１６は、変形の矯正が施される焼結体１を収納保持し得るように凹部として形成されたものであって、ここに収納保持される焼結体１１に対応する形状に形成されている。

本考案に係る矯正用治具１１に構成される矯正部１４は、焼結体１に生じた変形を矯正する機能を備えるものであるので、製造されるべき焼結体１の大きさに対応した寸法で高精度に形成されている。そこで、矯正部１４を構成する矯正部構成要素１５，１６は、旋盤等の切削装置を用いて、製造されるべき焼結体１の形状に対応するように高精度に加工されている。

上述したように、本実施の形態の矯正用治具１１は、図１に示すように、中途部に段差４を有する軸状部材として形成された焼結体１に生じた反りや歪み等の変形を矯正するために用いられる。そこで、互いに組み合わせられて焼結体１の変形を矯正する矯正部１４を構成する一対の矯正部構成要素１５，１６は、図１に示す焼結体１の外形形状の半体の形状に対応する途中に段差１５ａ，１６ａが形成された凹状の溝部として形成されている。すなわち、一対の矯正部構成要素１５，１６は、互いに組み合わせられて、焼結体１が収納される空間である収納保持部としての矯正部１４を構成する。

ところで、本考案に係る矯正用治具１１は、変形の矯正を図る焼結体１を矯正部１４に保持した状態で、焼結体１が再焼結されるまで加熱される。このとき、矯正用治具１１がカーボンによって形成されたものにあっては、焼結体１が再焼結されるまで加熱されたとき、矯正用治具１１を構成するカーボンが焼結体１側に浸炭し、焼結体１に含有されるカーボン量が変化し、超硬合金の特性に変化を与えてしまう虞がある。

そこで、本実施の形態の矯正用治具１１においては、矯正用治具１１を構成するカーボンが焼結体１側に浸炭することを防止するため、焼結体１が直接接触する矯正部１４を構成する矯正部構成要素１５，１６の内面には、積極的に図示はしないが離型材層が設けられている。この離型材層は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）層によって構成されている。そして、離型材層は、溶媒にアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を溶解させた塗液を矯正部構成要素１５，１６の内面に塗布することによって形成される。

このような離型材層を形成する場合には、矯正部構成要素１５，１６は、被着される離型材層の厚さを考慮した大きさで形成される。

次に、上述したように構成された矯正用治具１１を用いて焼結体１の変形を矯正する手順を説明する。すなわち、焼結体１に生じた変形の矯正を行うには、まず、図４に示すように、分割された一方の組み合わせ要素１２の矯正部構成要素１５内に、焼結体１を嵌合するように収納する。次いで、互いの突き合わせ面１２ａ，１３ａを突き合わせるようにして、他方の組み合わせ要素１３を一方の組み合わせ要素１２側に組み合わせる。このとき、一方の組み合わせ要素１２の矯正部構成要素１５から突出した焼結体１の半分を、他方の組み合わせ要素１３の矯正部構成要素１６に嵌合するように収納する。

このように、各矯正部構成要素１５，１６に焼結体１を嵌合するようにして一対の組み合わせ要素１２，１３を組み合わせると、矯正部１４に焼結体１を保持した矯正用治具１１が組み立てられる。ここで組み立てられた矯正用治具１１は、図５に示すように、一端側から他端側に亘って外周径を同一とする円筒体とされる。

そして、焼結体１を保持して円筒体とされた矯正用治具１１は、一対の支持プレート２１，２２間に挟持される。この矯正用治具１１を挟持する支持プレート２１，２２は、矯正用治具１１を保持して焼結用の炉内に設置するために用いられるものであって、図６に示すように、矩形状の平板状の部材として形成されている。これら支持プレート２１，２２も、矯正用治具１１とともに焼結炉に投入されて加熱されるので、超硬合金の焼結体１を焼結する温度より融点が高い材料、例えばカーボンにより形成されている。

各支持プレート２１，２２の突き合わせ面２１ａ，２２ａ側には、図６に示すように、一連に連続した断面Ｖ字状の位置決め溝２３，２４が平行に複数形成されている。これら位置決め溝２３，２４は、円筒状に組み合わせられた矯正用治具１１に一定の圧力を付与しながら位置決めして保持し得るようにしたものであって、矯正用治具１１を挟持した状態で各支持プレート２１，２２側から圧力が付与されるような大きさに形成されている。

一対の支持プレート２１，２２間に矯正用治具１１を挟持するには、一方の支持プレート２１の位置決め溝２３に矯正用治具１１を嵌合するように配置し、次いで、互いの突き合わせ面２１ａ，２２ａを突き合わせるようにして、他方の支持プレート２２を一方の支持プレート２１側に重ね合わせる。このとき、他方の支持プレート２２は、矯正用治具１１の位置決め溝２３から突出した部分に位置決め溝３４に嵌合させて一方の支持プレート２１上に重ね合わせられるように突き合わせられる。

なお、本実施の形態では、各支持プレート２１，２２に複数の位置決め溝２３，２４を形成しているので、一対の支持プレート２１，２２間に複数の矯正用治具１１を保持することができる。

上述したように、矯正用治具１１の保持された焼結体１は、矯正用治具１１とともに一対の支持プレート２１，２２に支持されて焼結炉内に配置され、再焼結が施される。このとき、焼結体１は、成形されるべき焼結体の大きさに高精度に一致された矯正部１４に保持されて再焼結されることにより反りや歪みなどの変形が解消される。

なお、焼結体の再焼結を行う際、矯正用治具１１は、支持プレート２１，２２の負荷を受けた状態で支持されているので、互いに突き合わせられた組み合わせ要素１２，１３間にずれを生じさせることなく、高精度に位置決めを図って焼結体１を保持しておくことができる。したがって、矯正部１４の形状に対応して焼結体１の変形を矯正することができる。

上述の実施の形態では、矯正用治具１１は、組み合わせ要素１２，１３が組み合わせられて円筒体となるが、その外形形状は適宜選択し得るものである。

上述したように、本考案は、形成されるべき焼結体の形状に対応した矯正部が予め構成された矯正用治具を用いて変形の矯正を行うようにしているので、高精度の矯正が実現でき、しかも矯正を施す焼結体に組み立て調整を行う必要もないので、矯正作業の能率を向上することができる。

本考案が適用される超硬合金の焼結体を斜視図である。 本考案に係る矯正用治具を示す分解斜視図である。 一対の組み合わせ要素を組み合わせた状態を示す斜視図である。 組み合わせ要素に設けた矯正部構成要素に矯正処理が施される焼結体を配置した状態を斜視図である。 焼結体を保持して組み合わせ要素を組み合わせた状態を示す斜視図である。 焼結体を保持した矯正用治具を一対の支持プレート間に保持する状態を示す斜視図である。 一対の支持プレートの間に矯正用治具を保持した状態を斜視図である。

符号の説明

１ 焼結体
１１ 矯正用治具
１２，１３ 組み合わせ要素
１４ 矯正部
１５，１６ 矯正部構成要素
２１，２２ 支持プレート
２３，２４ 位置決め溝

Claims (5)

1. 超硬合金焼結体の矯正用治具であって、
   互いに突き合わせ組み合わせられる複数の組み合わせ要素からなり、
   上記組み合わせ要素の突き合わせ面側には、互いに組み合わせられて所定形状の矯正部を構成する矯正部構成要素が形成されていることを特徴とする超硬合金焼結体の矯正用治具。
2. 上記複数の組み合わせ要素は、互いに組み合わせられて、一端側から他端側に亘って外周径を同一とする円筒体を構成することを特徴とする請求項１記載の超硬合金焼結体の矯正用治具。
3. 上記組み合わせ要素は、カーボンによって形成され、上記矯正構成要素が形成される内面には、離型材層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の超硬合金焼結体の矯正用治具。
4. 上記離型材層は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）により形成されていることを特徴とする請求項１記載の超硬合金焼結体の矯正用治具。
5. さらに、互いに突き合わせられて上記矯正用治具を挟持する一対の平板状の支持プレートを備え、
   上記支持プレートの突き合わせ面側に、請求項1又は２に記載の矯正用治具を保持するための断面Ｖ字状の位置決め溝が形成されていることを特徴とする矯正用治具の支持装置。