JP5647211B2 - Forging die - Google Patents
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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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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 |
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
43 recess
Claims (3)
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。 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:
前記遮熱部材は、内部に空隙を有する、又は、前記保持型側の面に凹部を有する、
ことを特徴とする鍛造用金型。 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.
前記遮熱部材は、前記保持型の前記熱源が配置される側の面のみを覆う、
ことを特徴とする鍛造用金型。 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.
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