JPH01272435A - 押出成形機用工具の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、押出成形機に使用されるダイプレートあるい
はカッタブレード等の工具およびその製造方法に係り、
特にプラスチックの押出成形機に使用される押出成形機
用工具およびその製造方法に関する。

（従来の技術） 一般に、プラスチック押出成形機に使用されるダイプレ
ートあるいはカッタブレード等の工具は、合成樹脂によ
り腐蝕や摩耗を受けるため、耐蝕性、耐摩耗性に優れた
ものが要求される。

このため従来は、窒化処理鋼を用いたり、あるいはマル
テンサイト系ステンレス鋼、例えば５ＯＳ４２０Ｊ２を
焼入したものを用いたり、さらには鋼製基材の外面に、
超硬合金を銀ろう接合したものを用いたりしている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、窒化処理鋼や焼入鋼を用いる従来の押出成形
機用工具は、安価であるが、耐蝕性、耐摩耗性が充分で
はなく、強化プラスチックや難燃性プラスチック等の成
形用に用いた場合には、寿命が短いという問題がある。

一方、超硬合金をろう接する従来の押出成形機用工具は
、その組成に高硬度のＷＣ（炭化タングステン）を多量
に含むため、耐蝕性、耐摩耗性に優れているが、超硬合
金は複雑な工程を経て作られるため、高価になるという
問題があるとともに、ろう接強度が低く剥離し易いとい
う問題がある。

特に樹脂原料を切断するカッタブレードは、その刃先角
を２０度前後にすることにより、最も形状のよいベレッ
トを切断できることが知られているが、前記易剥離性の
ため、刃先角を３０度より小さくすることができず、ベ
レット製造上の大きな問題となっている。

本発明は、このような点を考慮してなされたもので、耐
蝕性および耐摩耗性に優れ、しかも安価な押出成形機用
工具およびその製造方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明に係る押出成形機用工具は、前記目的を達成する
手段として、鉄鋼材料からなる基材の外面に、Ｃｏ基、
Ｎｉ基のうちの少なくともいずれか一方の自溶合金中に
２０〜６０重量％のＷＣを含有する複合層を一体的に設
けるようにしたことを特徴とする。

また、本発明に係る押出成形機用工具の製造方法は、前
記目的を達成する手段として、鉄鋼材料からなる基材に
溝部を設け、この溝部にＷＣ粒子を有機溶剤を介し充填
するとともに、その上部にＣｏ基、Ｎｉ基のうちの少な
くともいずれか一方の自溶合金粉末を充填した後、乾燥
させて有機溶剤を除去し、次いでこれを無酸化雰囲気ま
たは真空中で加熱して自溶合金を溶融させ、その溶融液
をＷＣ粒子間の空隙に浸透させて２０〜６０ｉ１１ｊ１
％のＷＣと自溶合金とからなる複合層を形成するように
したことを特徴とする。

（作　用） 本発明に係る押出成形機用工具においては、鉄鋼材料か
らなる基材の外面に、２０〜６０重量％のＷＣと自溶合
金とからなる複合層が一体的に設けられるので、耐蝕性
および耐摩耗性を向上させることが可能となる。特に、
自溶合金としてＣ。

基、Ｎｉ基合金を用いているので、この自溶合金が、基
材と複合層との結合材（ろう材）として作用し、複合層
の剥離を防止できる。また、ＷＣに対する溶融時の濡れ
性に優れ、空孔の発生およびＷＣの偏析を防止できる。

また比較的低温で溶融するため、基材の劣化も防止でき
る。

また、本発明に係る押出成形機用工具の製造方法におい
ては、鉄鋼材料からなる基材の凹部に、ＷＣ粒子が有機
溶剤とともに充填されるため、充填密度が高くなる。ま
たこのＷＣと自溶合金との複合層を形成する際に、液相
焼結を行なうため、空孔が発生することがなく、また基
材との結合も拡散層を介して強固なものとなる。また複
合層は、２０〜６０重量％のＷＣとＣｏ基、Ｎｉ基合金
の自溶合金とからなるので、本発明に係る前記工具の場
合と同様の効果が期待できる。また、工程が簡単である
ので安価である。

（実施例） 以下、本発明を図面を参照して説明する。

第１図および第２図は、本発明に係る押出成形機用工具
の一例としてのダイプレートを示すもので、図中、符号
１はダイプレートの基材である。

この基材は、鉄鋼材料、例えば後述する複合層と熱膨張
係数が近似し耐蝕性にも優れている５ＵＳ４２０Ｊ２で
形成されており、その上面には、第１図および第２図に
示すように狭幅溝２ａと広幅溝２ｂとからなるリング状
の段付溝２が設けられている。

この段付溝２内には、第３図に示すようにメチルアルコ
ール等の有機溶剤３が注入されるようになっているとと
もに、段付溝２の狭幅溝２ａ内には、１〜１０μｍの乾
燥したＷＣ０粒子が充填され、攪伴により残存する空気
が除去された後、第４図に示すように均一な厚さに成形
されて大気中で乾燥し、その後加温し有機溶剤３を除去
するようになっている。

その後、段付溝２の広幅溝２ｂ内には、第５図に示すよ
うにＣｏ基、Ｎｉ基のうちの少なくともいずれか一方の
自溶合金乾燥粉末５が充填されるようになっている。そ
してその後、これを無酸化雰囲気または真空中で加熱し
て自溶合金粉末５を溶融させ、その溶融液をＷＣ０粒子
間の空隙に浸透させることにより、段付溝２内に２０〜
６０重二％のＷＣと自溶合金とからなる複合層が形成さ
れるようになっている。

次に、押出成形機用ダイプレートの製造方法について説
明する。

まず、鉄鋼材料からなる基材１の上面に、第１図および
第２図に示すように、狭幅溝２ａと広幅溝２ｂとからな
るリング状の段付溝２を設ける。

次いで、この段付溝２内に、第３図に示すように有機溶
剤３を注入するとともに、狭幅溝２ａ内に乾燥したＷＣ
０粒子を投入し、これを攪伴して残存空気を除去した後
、第４図に示すように均一な厚さに成形して大気中で乾
燥させる。その後５０℃４Ｈｒで有機溶剤３としてのメ
チルアルコールを除去する。

次いで、ＷＣ粒子４上部の広幅溝２ｂ内に、第５図に示
すように自溶合金乾燥粉末５を充填する。

そしてその後、これを無酸化雰囲気または真空中で加熱
して自溶合金粉末５を溶融させ、その溶融液をＷＣ０粒
子間の空隙に浸透させて２０〜６０重皿％のＷＣと自溶
合金とからなる複合層を形成する。

次いで、これを炉中冷却して複合層と基材１とを一体化
し、その後機械加工を施して所定寸法のダイプレートに
仕上げる。

実施例 （１）　使用材料 ａ、ダイプレート基材 ５ＵＳ４２０Ｊ２ ｂ、ｗｃ粒子 平均粒径６μｍ Ｃ０自溶合金粉末 −１５０−メツシュ以下の６．８重量％Ｃｒ−３，３重
量％Ｂ−４．２重量％ ５ｉ−３．０重量％Ｆｅ−残部ＮｉからなるＮｉ基自溶
合金 ｄ、有機溶剤 メチルアルコール （２）　製造方法 ダイプレートの段付溝にメチルアルコールを満たし、乾
燥したＷＣ粒子をその中に充填した。そして充填部を攪
伴して残存空気を除去した後、均一な厚さに成形して大
気中で乾燥し次いで約５０℃で４時間乾燥させてメチル
アルコールを除去した。その後、ＷＣ成形層の上部にＮ
ｉ基合金乾燥粉末を充填し、次いで、これを真空炉中で
１０６０℃、２０分間加熱保持し、その後炉中冷却した
。次いで、これを機械加工して所定寸法のダイプレート
に仕上げた。なお、複合層の厚さは２ＩＩＩ１１であっ
た。

第６図は、このようにして形成された複合層の組織を示
すｗ４＠鏡写真である。第６図からも明らかなように、
Ｎ１２Ｚ合金のマトリックスにｗｃ粒子が均一に分散し
、しがも偏析、空孔、割れが全くないことが判る。

第７図は、前記実施例のダイプレートと従来のダイプレ
ートとにつき、入超式摩耗試験機により行なった摩耗量
の結果を示すもので、前記実施例のダイプレートの複合
層の硬度はＨＶ１０５０〜１３８０である。第７図から
も明らがなように、前記実施例のダイプレートは、従来
のダイプレートに比較して耐摩耗性に優れていることが
判る。

第８図ないし第１５図は、本発明の他の実施例を示すも
ので、押出成形機用カブタブレードに適用するようにし
たものである。

図において、符号１１はカッタブレードの基材であり、
この基材１１の刃部に相当する部分には四部１２が設け
られ、この凹部１２には、Ｃｏｉ、Ｎｉ基のうちの少な
くともいずれが一方の自溶合金粉末１５と２０〜６０重
量％のＷＣ０粒子１とを焼結してなる複合層１３が形成
されている。

なお、基材１１は、複合層１３と熱膨脹係数が近似し、
耐蝕性にも優れている５ＵＳ４２０Ｊ　２が好ましく、
また耐摩耗性を向上させるために添加されるＷＣ粒子１
４は、その粒径が１〜１０μｍであることが好ましい。

ｗｃ粒子１４の粒径が１０μｍを超えると、カッタの切
削性能が低下するためである。

次に、押出成形機用カッタブレードの製造方法について
説明する。

まず第８図に示すように基材１１の刃部に相当する部分
に凹部１２を設け、更に凹部１２の先端部に有機溶剤１
７を保持する為のを機溶剤用治具１８を取付ける。

次いで基材１１を、第１０図に示すように治具１６で保
持する。

更に、四部１２内に第１０図に示すように有機溶剤１７
を注入するとともに、凹部１２内に乾燥したＷＣ粒子１
４を投入し、これを撹拌して残存空気を除去した後、第
１２図に示すように均一な厚さに成形して大気中で乾燥
させる。その後５゜”Ｃ，２Ｈｒで有機溶剤１７を除去
する。

次いでＷＣ粒子１４上部に第１３図に示すように自溶合
金粉末１５を所定値のせる。

更に、これを真空中で１０８０℃に加熱して自溶合金粉
末１５を溶融させ、その溶融液を、ＷＣ粒子１４間の空
隙に浸透させて２０〜６０重量％のＷＣと自溶合金とか
らなる複合層１３を形成する。そしてその後、これを冷
却し、所定の寸法に機械加工する。

本発明者達が、このようにして得られた複合層１３の組
織を顕ＷＬ鏡で調べたところ、Ｎｉ自溶合金の素地中に
ＷＣ粒子が均一に分散しており、しかも偏析、空孔、割
れが全くないことが認められた。また複合層１３の硬度
は、Ｈｖ１０００〜１３００と極めて高い値を示し、切
断工具としての特性に優れていることが判った。また、
基材１１と複合層１３とは、拡散層を介して強固に接合
されていることも判った。

また、本発明者達は、前記方法で製造されたカッタブレ
ードと、窒化鋼（ＳＡＣＭ６４５）を窒化処理したカッ
タブレードと、５Ｏ８４２０Ｊ２を焼入したカッタブレ
ードとを用い、実機テストを行なった。

その結果、本発明に係るカッタブレードの寿命（切断可
能時間）は、５ＵＳ４２０Ｊ２を焼入したものの場合の
４．２倍、窒化処理鋼の場合の３倍であった。またこの
際、本発明に係るカッタブレードの刃先は、刃先角を２
０度としても欠けや剥離の問題は全く生じなかった。

なお、超硬合金の刃部を基材にろう付するカッタブレー
ドは、その製造が不可能であったため、テストからは除
外した。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る押出成形機用工具は
、鉄鋼材料からなる基材の外面に、２０〜６０重量％の
Ｗｃと自溶合金とからなる複合層が一体的に設けられて
いるので、耐摩耗性および耐蝕性を向上させることがで
きる。また自溶合金として、Ｃｏ基、Ｎｉ基合金を用い
ているので、この自溶合金が基材と複合層との結合材（
ろう材）として作用し、複合層の剥離を防止できる。

また、本発明に係る押出成形機用工具の製造方法は、基
材の凹部に、ｗｃ粒子を有機溶剤とともに充填するよう
にしているため、充填密度が高くなるとともに、基材と
の密告性を向上させることができる。また、ｗｃと自溶
合金との複合層を形成する際に、液相焼結を行い、しが
ちＣｏ基、Ｎｉ基自溶合金は、ｗｃに対する濡れ性に優
れているので、空孔、偏析および割れがない均一な複合
層が得られ、また基材との結合も拡散層を介して強固な
ものとなる。また、Ｃｏ基、Ｎｉ基自溶合金は、比較的
低温で溶融するため、基材の劣化も防＋１できる。また
、最少銀の原料を使用し簡単な工程で複合層を形成でき
るので、製造コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す押出成形機用グイプレ
ートの平面図、第２図は第１図の■−■線断面図、第３
図ないし第５図は複合層の形成方法をその手順に従って
順次示す第２図の要部拡大相当図、第６図は複合層の組
織を示す図面代用顕微鏡写真、第７図は本発明に係るダ
イプレートと従来のダイプレートの摩耗試験結果を示す
グラフ、第８図は本発明の他の実施例を示す押出成形機
用カッタブレード加工前の斜視図、第９図より第１５図
までは押出成形機用カッタブレードの製造方法の手順を
示す図であり、第９図はその製造工程の第一段階を示す
図、第１０図より第１３図までは第９図のＸＩ−ＸＩ線
断面図に治具を加えた図、第１４図、第１５図は押出機
カッタブレード加工直前、及び加工後の図である。 １．１１・・・基材、２・・・段付溝、３，１７・・・
有機溶剤、４，１４・・・ＷＣ粒子、５，１５・・・自
溶合金粉末、１２・・・凹部、１３・・・複合層、１６
・・・治具、１８・・・有機溶剤用治具。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第８　図　　　　　！＄９　　図 第１２図 第１　図 第８　図 第　５　図 弔２　図 第ｑ　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鉄鋼材料からなる基材の外面に、Ｃｏ基、Ｎｉ基の
   うちの少なくともいずれか一方の自溶合金中に２０〜６
   ０重量％のＷＣを含有する複合層を一体的に設けたこと
   を特徴とする押出成形機用工具。 ２、鉄鋼材料からなる基材に凹部を設け、この凹部にＷ
   Ｃ粒子を有機溶剤を介し充填するとともに、その上部に
   Ｃｏ基、Ｎｉ基のうちの少なくともいずれか一方の自溶
   合金粉末を充填した後、乾燥させて有機溶剤を除去し、
   次いでこれを無酸化雰囲気または真空中で加熱して前記
   自溶合金を溶融させ、その溶融液をＷＣ粒子間の空隙に
   浸透させて２０〜６０重量％と自溶合金とからなる複合
   層を形成することを特徴とする押出成形機用工具の製造
   方法。