JPH09248633A - 微細穴打抜き用複合ポンチ及びその製造方法 - Google Patents

微細穴打抜き用複合ポンチ及びその製造方法

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JPH09248633A
JPH09248633A JP6039396A JP6039396A JPH09248633A JP H09248633 A JPH09248633 A JP H09248633A JP 6039396 A JP6039396 A JP 6039396A JP 6039396 A JP6039396 A JP 6039396A JP H09248633 A JPH09248633 A JP H09248633A
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JP
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punch
punching
cemented carbide
composite
fine holes
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JP6039396A
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Satoshi Fukui
福井  聡
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 折損せず、軽量化によりパンチングスピード
を上げられる微細穴打抜き用複合ポンチを提供する。 【解決手段】 ポンチ支持部の本体と抜き部とが溶製の
鋼系部材で一体に構成され、該支持部の抜き部の先端に
高硬度焼結材料からなる切刃部が焼結・拡散接合されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼および銅合金等
の金属薄板やグリーンシートにおける微細穴打抜き用複
合ポンチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、リードフレーム等の金属薄板やグ
リーンシートの打抜き用ポンチとしては、主として耐摩
耗性に優れた超硬合金の一体物が用いられている。近
年、微細な穴をより高速に打抜き加工する必要性が高ま
ってきており、強度、靱性、硬さが高く、かつ軽量な打
抜き用ポンチが要求されている。
【0003】特開昭57ー205099号公報には、打
抜き加工中の折損事故を防ぎ高能率な作業を可能とする
ものとして、タングステン製の支持部の抜け部先端に超
硬合金からなる切刃部をロウ付けで固着した微細穴打抜
きポンチが開示されている。また、特開平4ー1279
25号公報には、無潤滑で打抜き作業を可能にするもの
として、鋼または超硬合金製の支持部にジルコニアセラ
ミックスからなる切刃部を拡散素材を介して拡散接合し
た打抜き工具が開示されている。また、特公平7ー12
566号公報には、超硬合金と工具鋼とを組み合わせて
両材料の長所を生かすものとして、工具鋼製の支持部に
超硬合金からなる切刃部を拡散素材を介して接合し、接
合後に拡散素材が単相で存在しないようにしたプレス金
型用ポンチが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
打抜き用ポンチ全体が超硬合金の一体物の場合、a)ポ
ンチの重量が大きくなりパンチングスピードを上げるこ
とができない、b)微細穴打抜き用ポンチでは抜き部の
厚さや径が0.3mm程度に小さくなり、超硬合金は靱
性が小さいのでネック部より折損しやすい、c)超硬合
金をポンチ形状へ研磨加工する時間およびコストが大で
あり、ポンチの根元に設備に取付けるための穴を設ける
場合には、更に加工コストが大になる等の問題を有して
いる。
【0005】また、上記特開昭57ー205099号公
報に開示される微細穴打抜きポンチでは、ポンチの切刃
部のみに超硬合金を用いる複合構造であり、前述した超
硬合金の一体物におけるa)ポンチ全体の重量が大きく
なる、b)抜き部のネック部が折損しやすい、c)加工
時間およびコストが大になる等の問題点は解消される。
しかし、超硬合金の切刃部とタングステンの支持部と
が、ロウ付け固着されているためロウ付け相が存在し、
打抜き加工時の圧縮負荷により座屈を生じ、ポンチの破
壊に至る場合がある。
【0006】また、上記特開平4ー127925号公報
に開示される打抜き工具では、切刃部に抗折強度、破壊
靱性、硬さの優れたジルコニアセラミックスを用いる複
合構造であるが、鋼または超硬合金からなる支持部と切
刃部とはNi、Agメッキ等の拡散接合素材を介して接
合されており、前述したように接合部での圧縮負荷に対
する問題を抱えている。
【0007】また、上記特公平7ー12566号公報に
開示されるプレス金型用ポンチは、工具鋼、特殊鋼等の
高強度材料からなる支持部と超硬合金やセラミックス等
の高硬度材料からなる切刃部とが接合された複合構造で
ある。支持部と切刃部との接合部での問題を解決するた
めに、支持部と切刃部との間にNi等の拡散素材を介
し、熱間静水圧加圧(以下、HIPと略す場あり)やホ
ットプレス拡散接合後に接合部に拡散素材を存在させな
いこととしているが、最終的に拡散素材が接合部で消失
するように制御することは難しいという問題がある。
【0008】本発明は、上記課題を解決し、ネック部の
靱性が優れ小径または薄肉のポンチでも折損せず、ポン
チ全体の重量を軽量化してパンチングスピードを上げら
れる微細穴打抜き用複合ポンチとその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記の課題を
解決するために種々検討し、支持部に溶製の鋼系材料を
切刃部に高硬度材料粉末を用い、両者を焼結と同時に拡
散接合することにより本発明を完成した。
【0010】即ち、本発明の微細穴打抜き用複合ポンチ
は、本体と抜き部とが溶製の鋼系部材で一体構成されて
いる支持部であり、前記支持部の抜き部の先端に焼結・
拡散接合された高硬度焼結材料からなる切刃部を有する
ことを特徴とする。また、前記高硬度焼結材料が超硬合
金、または高速度鋼の基地にセラミックス粒子を分散し
た材料であることを特徴とする。更に、前記セラミック
ス粒子が窒化珪素質セラミックス粒子またはジルコニア
粒子であることを特徴とする。更に、前記焼結・拡散接
合が熱間静水圧加圧下で焼結し、拡散接合することであ
ることを特徴とする。
【0011】また、本発明の微細穴打抜き用複合ポンチ
の製造方法は、切刃部を構成する高硬度焼結材料の粉末
を、支持部を構成する溶製の鋼系部材と共に熱間静水圧
加圧用の容器に充填し、真空脱気後、熱間静水圧加圧処
理を行い、前記粉末を焼結すると同時に前記焼結材料と
前記溶製の鋼系部材とを拡散接合し、次に熱間静水圧加
圧用の容器を除去し、ポンチ形状に加工することを特徴
とする。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の微細穴打抜き用複合ポン
チは、図1に示すように微細穴打抜き用のポンチは折損
のないものとするために、ポンチの先端部のみを超硬合
金や高速度鋼とセラミックスの複合材料の高硬度焼結材
料からなる切刃部4とし、抜き部3と本体2とを靱性の
ある溶製の鋼系部材で一体に構成した支持部6とし、ネ
ック部5からの折損を防いだ複合ポンチ1である。更
に、切刃部4と支持部6(抜き部3と本体2から構成)
との接合については、ロウ付け等を用いずに接合させ
た。本発明では、その一つとして超硬合金の粉末支持部
を構成する溶製の鋼系部材と共にHIP用の容器に充填
し、HIP処理することにより、超硬合金を焼結して切
刃部4を構成し、同時に前記切刃部4と支持部6とを拡
散接合した複合ポンチ1を製造するものである。
【0013】本発明では、支持部を靱性の高いJISの
SNCM鋼やSCM鋼等の溶製の鋼系部材とし、切刃部
は硬さが高く耐摩耗性に優れた超硬合金、または高速度
鋼の基地にセラミックス粒子を分散した高硬度焼結材料
とする。セラミックス粒子としては窒化珪素質セラミッ
クス粒子またはジルコニア粒子が望ましい。複合ポンチ
の先端にある切刃部以外の支持部に超硬合金より加工が
容易な鋼系部材を用いているので、ポンチ形状への加工
時間を短くできる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 (実施例1)図1において、厚さ0.3mmの薄肉ポン
チの先端より15mmの切刃部4をJISのK−20の
超硬合金とし、本体2と抜き部3からなる支持部6を溶
製材のSNCM鋼で一体に構成し、切刃部4と支持部6
とをHIP処理で焼結・拡散接合して複合ポンチ1を製
造した。また、図2に示すように、製造方法としては、
切刃部を構成する超硬合金の粉末11をブロック状の溶
製のSNCM鋼部材12と共にHIP用の軟鋼製の容器
13に充填し、フタ14を溶製密閉した後、脱気パイプ
(図示せず)を通じて800℃以上で真空脱気した後、
1250℃の温度で4時間、100MPaの条件でHI
P処理をして焼結・拡散接合を行った。HIP処理後、
容器13を除去し、ポンチ形状に加工仕上げした。
【0015】(実施例2)セラミックス粒子としてサイ
アロン粒子とジルコニア粒子を準備した。スプレードラ
イ法により顆粒を作成した後、サイアロンは窒素ガス中
にて、ジルコニアは大気中にて焼結することにより平均
粒径50μmの球状の粒子を得た。一方、高速度鋼粒子
として平均粒径30μmの球状粒子を準備した。これら
のサイアロン粒子及びジルコニア粒子と高速度鋼粒子と
を、セラミックス粒子に対し高速度鋼粒子を体積%で5
0:50の比率で混合した。得られた混合粉をHIP用
の軟鋼製の容器にブロック状の溶製のSCM鋼部材と共
に充填し、真空脱気した後、1200℃の温度で4時
間、100MPaの条件でHIP処理して焼結・拡散接
合を行った。HIP処理後、容器を除去し、ポンチ形状
に加工仕上げた。なお、セラミックス粒子30〜80%
体積を、70〜20体積%の高速度鋼の基地に分散させ
ることが望ましい。
【0016】実施例1及び実施例2のHIP処理後、冷
却した後、各試料を切断して切刃部と支持部との接合部
の断面を光学顕微鏡で観察したところ、切刃部は緻密な
焼結体となっており、切刃部と支持部との界面には隙間
がなく、強力に拡散接合されていることを確認した。図
3(a)は超硬合金の切刃部とSNCM鋼の支持部との
接合状態を、図3(b)は高速度鋼の基地にサイアロン
粒子を分散した切刃部とSCM鋼の支持部との接合状態
を示す倍率50倍のミクロ組織の光学顕微鏡写真であ
る。
【0017】実施例1及び実施例2のHIP処理後の幅
20mm、長さ60mm、厚さ4mmの複合材料(先端から1
5mm長は高硬度焼結材料)について、その重量とネック
部に相当する部分の強度と靱性を表1に示す。また、比
較として、従来の超硬合金(JIS K−20)も併せ
て表1に示す。
【0018】 1:高速度鋼の基地にサイアロン粒子を分散 ※2:高速度鋼の基地にジルコニア粒子を分散
【0019】表1より、従来の超硬合金の一体物に比し
て、本発明の複合ポンチは同じサイズでも、重量が軽く
なるためパンチングスピードが上げられ生産性が向上す
る。また、靱性が高いので使用中のネック部の折損の心
配がない。また、切刃部と支持部とからなるポンチ全体
が超硬合金の一体物で形成されていないので、加工性が
良くなり、加工時間の短縮および加工コストが低減され
る。
【発明の効果】以上のように本発明の微細穴打抜き用複
合ポンチは、小径または薄肉のポンチでも折損せず、軽
量なのでパンチングスピードが上げられ生産性を向上で
きるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の複合ポンチの形状を示す図である。
【図2】本発明の複合ポンチの製造方法の概略工程を示
す図である。
【図3】(a)は切刃部が超硬合金で支持部がSNCM
鋼の場合、(b)は切刃部が高速度鋼の基地にサイアロ
ン粒子を分散した高硬度焼結材料で支持部がSCM鋼の
場合の接合状態を示す倍率50倍のミクロ組織の光学顕
微鏡写真である。
【符号の説明】
1:複合ポンチ、2:本体、3:抜き部、4:切刃部、
5:ネック部、6:支持部、11:超硬合金粉末、1
2:SNCM鋼ブロック、13:HIP容器、14:フ
タ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本体と抜き部とが溶製の鋼系部材で一体
    構成されている支持部であり、前記支持部の抜き部の先
    端に焼結・拡散接合された高硬度焼結材料からなる切刃
    部を有することを特徴とする微細穴打抜き用複合ポン
    チ。
  2. 【請求項2】 前記高硬度焼結材料が超硬合金である請
    求項1に記載の微細穴打抜き用複合ポンチ。
  3. 【請求項3】 前記高硬度焼結材料が高速度鋼の基地に
    セラミックス粒子を分散した材料である請求項1に記載
    の微細穴打ち抜き用複合ポンチ。
  4. 【請求項4】 前記セラミックス粒子が窒化珪素質セラ
    ミックス粒子またはジルコニア粒子である請求項3に記
    載の微細穴打抜き用複合ポンチ。
  5. 【請求項5】 前記焼結・拡散接合が熱間静水圧加圧下
    で焼結し、拡散接合することである請求項1〜4のいず
    れか1項に記載の微細穴打抜き用複合ポンチ。
  6. 【請求項6】 切刃部を構成する高硬度焼結材料の粉末
    を、支持部を構成する溶製の鋼系部材と共に熱間静水圧
    加圧用の容器に充填し、真空脱気後、熱間静水圧加圧処
    理を行い、前記粉末を焼結すると同時に前記焼結材料と
    前記溶製の鋼系部材とを拡散接合し、次に熱間静水圧加
    圧用の容器を除去し、ポンチ形状に加工することを特徴
    とする微細穴打抜き用複合ポンチの製造方法。
JP6039396A 1996-03-18 1996-03-18 微細穴打抜き用複合ポンチ及びその製造方法 Pending JPH09248633A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1478014A1 (en) * 2003-05-13 2004-11-17 Perspa b.v. Improved production method for QFN leadframes
JP2011523592A (ja) * 2008-05-23 2011-08-18 ロバルマ,ソシエダッド アノニマ 工作物、特に成形工具または成形工具部分を製造する方法および装置
CN113941647A (zh) * 2021-09-27 2022-01-18 东风柳州汽车有限公司 一种冲头、冲头加工方法及冲压模具
CN115338409A (zh) * 2022-09-02 2022-11-15 广东工业大学 一种SiAlON-YG8复合焊接刀片及其制备方法和应用

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