JP4508781B2 - ダイヤモンドダイス - Google Patents

Description

本発明は、耐熱合金線、めっき鋼線、ステンレス線、粉末ハイス線などの硬質線材、あるいは銅線やアルミニウム線などの軟質線材のような各種線材の伸線加工に用いるダイヤモンドダイスの構造に関する。

従来、線材の伸線加工を行う工具として、天然ダイヤモンド、人造単結晶ダイヤモンド、および焼結ダイヤモンドを使用したダイヤモンドダイスが使用される。このダイヤモンドダイスの従来例として、例えば図３に示すように、ダイヤモンド１がステンレス鋼などのケース部材５の凹所６に金属焼結体４により一体に保持されており、ダイヤモンド１には伸線のための線引穴３が形成されているものがある。このような構造のダイヤモンドダイスでは、線径が大きくなったりすると傷の発生や強度不足が起こりやすく、ダイヤモンド１にヒビが入ったり、欠け落ちたりして、極端にダイスの寿命が短くなるという問題があった。（例えば、特許文献１、第３図参照）
特開平４−１４７７１３号公報

上記のダイヤモンドダイスでは、ダイヤモンドの周囲に金属焼結体を形成し、金属焼結体がケース部材に固定された状態になっているが、金属焼結体とケース部材とは接着しているものではなく、両者の熱膨張係数の違いにより、固定されているものである。このような方法で固定したものでは、伸線加工を行った場合に次のような問題が生じる恐れがある。

伸線加工を行う場合、線材をダイヤモンドダイスに通して引き抜くために伸線方向へ引き抜き力を加えるが、線材にある一定の張力をかけるために、伸線方向とは逆の方向へも張力を加えながら伸線加工を行う（以下、この張力をバックテンションという）。伸線加工を行っている間は、特に問題は生じないが、バックテンションを加えているために伸線加工が終了したときに伸線方向と逆向きの力がダイヤモンドに加わることがある。この逆向きの力により、上記のようなダイヤモンドダイスでは金属焼結体とケース部材とが外れてしまうことが考えられ、ダイヤモンドにヒビや欠けが生じて使用不可能になる恐れがある。

特に、焼結ダイヤモンドを用いたダイスにおいては、ダイヤモンドをケース部材に固定するために金属焼結体を焼結する場合、焼結温度を６００度以上にするとダイヤモンドが劣化するためこれ以下の温度で行う必要がある。そのため、焼結合金はケース部材の材料よりも熱膨張係数の高いものすなわち収縮率が大きいものしか使用できず、ダイヤモンドをケース部材に固定するために金属焼結体で固定しようとしても確実に固定できないという問題が生じる。ケース部材の材料としてはステンレス鋼などが使用されるが、これより熱膨張係数が高くて６００度以下で焼結可能な合金というと非常にその種類が限られることになる。
以上のようなことから、本発明のダイヤモンドダイスは、金属焼結体によりダイヤモンドをケース部材に固定するタイプのダイヤモンドダイスで、バックテンションが加わっても金属焼結体とケース部材とが外れないダイヤモンドダイスを提案するものである。

この発明の１つの局面に従ったダイヤモンドダイスは、ケース部材に凹所を設け、前記凹所底面にダイヤモンドが載置され、前記ダイヤモンドが前記凹所に設けられた金属焼結体により前記ケース部材に固定されたダイヤモンドダイスであって、前記凹所の内側面に凹部を形成し、前記凹部の少なくとも一部分が前記金属焼結体で満たされたことを特徴とする。

ケース部材に設けられた凹所にダイヤモンドを載置し、凹所内のダイヤモンドの周囲の部分に金属焼結体を設け、凹所の内側面に形成された凹部の少なくとも一部分を金属焼結体で満たし、ダイスの軸方向すなわち伸線方向において金属焼結体がケース部材に対して引っかかるようになっている。このように構成されるダイヤモンドダイスでは、金属焼結体がケース部材に対して移動することを防止できるので、伸線加工が終了した際にダイヤモンドにバックテンションが加わっても金属焼結体とケース部材とが外れる問題を防止でき、金属焼結体によりダイヤモンドを確実にケース部材に固定することができる。

上記の１つの局面に従ったダイヤモンドダイスでは、前記凹部は、リング状に連続する溝形状または１ヶ所以上のディンプル形状とすることが好ましい。

この凹部は連続的または断続的な形状に形成することが可能であるが、ケース部材に対して安定して金属焼結体の移動を防止させるために、リング状に連続する溝形状の凹部を設けて、金属焼結体を形成させることが好ましい。なお、凹部の断面形状は加工性の観点から、三角形や四角形にすることが好ましいが、ダイヤモンドにかかったバックテンションによる金属焼結体の移動を効果的に防ぐために三角形とするのがより好ましい。また、加工性の点では上記のものより若干劣るが、凹部の形状を１ヶ所以上のディンプル形状にすることも本願の目的を達成する上では有効である。

この発明のもう一つの局面に従ったダイヤモンドダイスは、ケース部材に凹所を設け、前記凹所底面にダイヤモンドが載置され、前記ダイヤモンドが前記凹所に設けられた金属焼結体により前記ケース部材に固定されたダイヤモンドダイスであって、前記凹所の内側面に凸部を形成したことを特徴とする。

ケース部材の内側面に凸部を設け、ダイスの軸方向すなわち伸線方向においてこの凸部が金属焼結体に引っかかるようになっている。このように構成されるダイヤモンドダイスでは、金属焼結体がケース部材に対して移動することを防止できるので、伸線加工が終了した際にダイヤモンドにバックテンションが加わっても金属焼結体とケース部材とが外れるという問題を防止でき、金属焼結体によりダイヤモンドを確実にケース部材に固定することができる。

上記のもう１つの局面に従ったダイヤモンドダイスでは、前記凸部は、リング状に連続する形状または１ヶ所以上の突起とすることが好ましい。

この凸部は連続的または断続的な形状に形成することが可能であるが、ケース部材に対して安定して金属焼結体の移動を防止させるために、リング状に連続する形状の凸部を設けることが好ましい。なお、凸部の断面形状は加工性の観点から、三角形や四角形にすることが好ましいが、ダイヤモンドにかかったバックテンションによる金属焼結体の移動を効果的に防ぐために三角形とするのがより好ましい。また、加工性の点では上記のものより若干劣るが、凸部の形状を１ヶ所以上のディンプル形状にすることも本願の目的を達成する上では有効である。

本発明のダイヤモンドダイスは、ダイヤモンドを保持する金属焼結体とケース部材との接合面において、ケース部材側に凹部または凸部を設けて、金属焼結体を形成したので、金属焼結体がケース部材に対して移動するのを防止でき、ダイヤモンドにかかったバックテンションにより金属焼結体が移動することがない。その結果、ダイヤモンドにヒビや欠けが発生するのを防止でき、ダイヤモンドダイスの寿命を向上させることができる。

図１に本発明の一実施の形態であるダイヤモンドダイスの断面を、図２に図１のダイヤモンドダイスに使用するケース部材の断面を示す。図１を参照して、ダイヤモンド１は金属焼結体４によりケース部材５に固定されることにより保持されている。ケース部材５は金属製であり、例えば円柱状のステンレス鋼が用いられる。金属焼結体４は、ダイヤモンド１をケース部材５にセットした後、合金粉末を凹所６に充填し焼結することでダイヤモンド１がケース部材５に固定される。

図２を参照して、ケース部材５には凹所６が設けられ、凹所６の内周面６ａにはリング状に連続した溝の形状である凹部７が設けられている。金属焼結体４を凹所６に形成する場合、この凹部７の少なくとも一部分にも金属焼結体４が形成されることになり、ケース部材５に対して金属焼結体４が移動することが防止される。ダイヤモンド１には穴３が形成されており、図の上が入口側、下が出口側で、出口側となるダイヤモンド１の底面は凹所６の底面６ｂと接し、ダイヤモンド１のその他の面は金属焼結体４と接している。伸線加工を行った場合、図の上から下へ引き抜き力がかかるが、ケース部材５の凹所６の底面６ｂによりダイヤモンド１が支えられるため、ケース部材５に対してダイヤモンド１や金属焼結体４が移動することはない。しかし、伸線加工終了時にダイヤモンド１にバックテンションがかかると、ダイヤモンド１から金属焼結体４に対して上向きの力がかかり金属焼結体４がケース部材５に対して上向きに移動しようとする。この場合に、凹部７を有してこの凹部７内に金属焼結体４が形成されていると移動が防止される。なお、この凹部７の形状にもよるが、凹部７のすべての部分に金属焼結体４が満たされている必要はなく、少なくとも一部分に満たされていれば本発明の目的を達成することができる。

また、上記とは別の実施の形態として、凹所６の内周面６ａに凸部を設けることでも同様の作用効果が得られる。この凸部を設ける場合、その形状は凹部と同様にリング状に連続する形状とするかあるいは１ヶ所以上の突起とするのが好ましい。

本発明のダイヤモンドダイスとして、図１に示すものを製作し、ステンレス線の伸線加工を行った。ステンレス鋼からなる円柱状のケース部材５に凹所６および凹部７を設けたものを準備し、その凹所６にダイヤモンド１を載置し、凹所６に金属粉末を充填した。これを炉に入れて焼結を行い、一体物とした。次に、一体物の中央部にテーパー状の穴２を形成してダイヤモンド１を露出させ、レーザ加工によりダイヤモンド１に穴を形成して、所定形状の穴に仕上げた。

また、比較例として図３に示す従来のダイヤモンドダイスも製作した。これは、上記本発明のダイヤモンドダイスとは凹部７を設けていない点のみが異なり、その他の形状は同じものとした。

これらのダイヤモンドダイスを用いて、ステンレス線の伸線加工を繰り返した結果、本発明のダイヤモンドダイスでは、伸線を行ってもケース部材５と金属焼結体４との間には移動が生じず、ダイヤモンド１にヒビや欠けが生じることがなかった。これに対して、比較例のダイヤモンドダイスでは、伸線途中で金属焼結体４とケース部材５との間にガタが生じ、その後伸線加工を継続させたらダイヤモンド１に欠けが生じているのが見られた。

本発明は、ケース部材にダイヤモンド、ＣＢＮやブランクなどの硬質部材を金属焼結体により固定するタイプのダイスに利用することができる。

本発明のダイヤモンドダイスの構造の例を示す断面図。 本発明のダイヤモンドダイスに用いるケース部材を示す断面図。 従来のダイヤモンドダイスの構造の例を示す断面図。

符号の説明

１ ダイヤモンド
２ テーパー状の穴
３ ダイス穴
４ 金属焼結体
５ ケース部材
６ 凹所
６ａ 凹所内周面
６ｂ 凹所底面
７ 凹部

Claims (3)

1. ケース部材に凹所を設け、前記凹所底面にダイヤモンドが載置され、前記ダイヤモンドが前記凹所に設けられた金属焼結体により前記ケース部材に固定されたダイヤモンドダイスであって、
   前記凹所の内側面に凹部を形成し、前記凹部の少なくとも一部分が前記金属焼結体で満たされたことを特徴とするダイヤモンドダイス。
2. 前記凹部は、リング状に連続する溝形状または１ヶ所以上のディンプル形状であることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドダイス。
3. 前記ダイヤモンドは、焼結ダイヤモンドであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のダイヤモンドダイス。

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