JPH09285837A - 熱間鍛造用金型 - Google Patents
熱間鍛造用金型Info
- Publication number
- JPH09285837A JPH09285837A JP10231796A JP10231796A JPH09285837A JP H09285837 A JPH09285837 A JP H09285837A JP 10231796 A JP10231796 A JP 10231796A JP 10231796 A JP10231796 A JP 10231796A JP H09285837 A JPH09285837 A JP H09285837A
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- die
- powder
- quenching
- arc
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定して長寿命を有する熱間鍛造用金型を提
供する。 【解決手段】 ＪＩＳ ＳＫＤ６１相当鋼により、ノッ
クアウトピン台金を製作した。該台金に、ＪＩＳ ＤＣ
ｏＣｒＡ相当合金のガス噴霧粉をＰＰＷ法によって肉盛
溶接を１層施して、ノックアウトピンの実働端部（被加
工材と接触する側の端部）に厚さ３ｍｍの肉盛溶接層を
形成した。肉盛溶接品を精加工し、ＨＩＰ処理、次いで
焼入焼戻し処理した後仕上加工して実働端部直径４９．
１ｍｍ、長さ８０ｍｍのノックアウトピンを得た。
供する。 【解決手段】 ＪＩＳ ＳＫＤ６１相当鋼により、ノッ
クアウトピン台金を製作した。該台金に、ＪＩＳ ＤＣ
ｏＣｒＡ相当合金のガス噴霧粉をＰＰＷ法によって肉盛
溶接を１層施して、ノックアウトピンの実働端部（被加
工材と接触する側の端部）に厚さ３ｍｍの肉盛溶接層を
形成した。肉盛溶接品を精加工し、ＨＩＰ処理、次いで
焼入焼戻し処理した後仕上加工して実働端部直径４９．
１ｍｍ、長さ８０ｍｍのノックアウトピンを得た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマトランス
ファーアークを用いて肉盛硬化用合金粉末を肉盛溶接し
た熱間鍛造用金型の寿命改善に関する。
ファーアークを用いて肉盛硬化用合金粉末を肉盛溶接し
た熱間鍛造用金型の寿命改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱間鍛造用金型としては、通常、焼入焼
戻し処理した熱間工具鋼が用いられている。しかし、最
近の使用条件の苛酷化にともなって、単に熱間工具鋼を
熱処理しただけでは金型寿命が短く、その改善が求めら
れている。熱間鍛造では、金型が高温の被加工材と接触
するので、これによって金型の鍛造型面には、熱による
軟化、摩耗、ヒートクラックなどが生成し、金型の寿命
が損われる。これを改善するため、耐熱耐摩耗合金によ
る肉盛溶接が行われる。
戻し処理した熱間工具鋼が用いられている。しかし、最
近の使用条件の苛酷化にともなって、単に熱間工具鋼を
熱処理しただけでは金型寿命が短く、その改善が求めら
れている。熱間鍛造では、金型が高温の被加工材と接触
するので、これによって金型の鍛造型面には、熱による
軟化、摩耗、ヒートクラックなどが生成し、金型の寿命
が損われる。これを改善するため、耐熱耐摩耗合金によ
る肉盛溶接が行われる。
【０００３】肉盛溶接の方法としては、ガス溶接、電気
溶接、ＴＩＧ溶接、プラズマアーク溶接などが用いられ
るが、なかでも、プラズマトランスファーアークを用い
て合金粉末を肉盛溶接する方法（以下、ＰＰＷ法とい
う）は、溶着金属の種類を選ぶ際の自由度が大きく、溶
着金属と地金との密着性がよく、機械的性質にも優れて
いるので、金型の肉盛溶接法として好適である。
溶接、ＴＩＧ溶接、プラズマアーク溶接などが用いられ
るが、なかでも、プラズマトランスファーアークを用い
て合金粉末を肉盛溶接する方法（以下、ＰＰＷ法とい
う）は、溶着金属の種類を選ぶ際の自由度が大きく、溶
着金属と地金との密着性がよく、機械的性質にも優れて
いるので、金型の肉盛溶接法として好適である。
【０００４】しかし、これらの肉盛溶接を施した熱間加
工用金型は、肉盛溶接を行わないものに比べて、確かに
金型寿命が延長されるが、その延長の程度にはばらつき
が大きく、安定した金型寿命を期待し難いという問題が
あった。
工用金型は、肉盛溶接を行わないものに比べて、確かに
金型寿命が延長されるが、その延長の程度にはばらつき
が大きく、安定した金型寿命を期待し難いという問題が
あった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、ＰＰＷ法によって肉盛硬化用合金
粉末を肉盛溶接した熱間鍛造用金型であって、安定して
長寿命を有する熱間鍛造溶金型を提供することにある。
しようとする課題は、ＰＰＷ法によって肉盛硬化用合金
粉末を肉盛溶接した熱間鍛造用金型であって、安定して
長寿命を有する熱間鍛造溶金型を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の熱間鍛造用金型は、下記(1)(2)(3) の構成
要素を含む工程によって製造されたことを特徴とする。 (1) 鍛造型面に、プラズマトランスファーアークを用い
て表面硬化肉盛用合金粉末を肉盛溶接する。
めに本発明の熱間鍛造用金型は、下記(1)(2)(3) の構成
要素を含む工程によって製造されたことを特徴とする。 (1) 鍛造型面に、プラズマトランスファーアークを用い
て表面硬化肉盛用合金粉末を肉盛溶接する。
【０００７】(2) 前記肉盛溶接の後、高温静水圧処理す
る。 (3) 前記高温静水圧処理の後、焼入焼戻し処理する。
る。 (3) 前記高温静水圧処理の後、焼入焼戻し処理する。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の熱間鍛造用金型は、プラ
ズマトランスファーアークを用いて合金粉末を肉盛溶接
するＰＰＷ法により肉盛溶接を行って、金型の鍛造型面
（金型が被加工材と直接接触する面）に表面硬化肉盛用
合金粉末の肉盛溶接層を形成し、これを高温静水圧処理
（以後ＨＩＰ処理という）し、次いで焼入焼戻し処理し
て製造される。
ズマトランスファーアークを用いて合金粉末を肉盛溶接
するＰＰＷ法により肉盛溶接を行って、金型の鍛造型面
（金型が被加工材と直接接触する面）に表面硬化肉盛用
合金粉末の肉盛溶接層を形成し、これを高温静水圧処理
（以後ＨＩＰ処理という）し、次いで焼入焼戻し処理し
て製造される。
【０００９】本発明の熱間鍛造用金型の台金は、熱間鍛
造時の温度に耐える耐熱性、焼戻し軟化抵抗性、靭性、
耐摩耗性を備える鋼とし、好ましくはＪＩＳに規定する
ＳＮＣＭ、ＳＫＴ、ＳＫＤ、ＳＫＨおよびこれらと類似
の鍛造型鋼、熱間ダイス鋼、高速度工具鋼などの熱間工
具用鋼とする。本発明の熱間鍛造用金型に行う肉盛溶接
は、ＰＰＷ法によって行う。すなわち、プラズマトーチ
よりプラズマガスを噴出しつつ、該プラズマトーチ電極
と肉盛すべき台金面との間に電圧を印加してプラズマト
ランスファーアークを発生する。次に該プラズマアーク
中に、搬送ガスによって運んだ表面硬化肉盛用合金粉末
を投入し、前記プラズマアークによって該合金粉末を溶
融するとともに、プラズマガスおよび搬送ガスの流れに
よって前記合金粉末の溶融物を台金面に運び、該台金面
上に溶融金属プールを形成する。
造時の温度に耐える耐熱性、焼戻し軟化抵抗性、靭性、
耐摩耗性を備える鋼とし、好ましくはＪＩＳに規定する
ＳＮＣＭ、ＳＫＴ、ＳＫＤ、ＳＫＨおよびこれらと類似
の鍛造型鋼、熱間ダイス鋼、高速度工具鋼などの熱間工
具用鋼とする。本発明の熱間鍛造用金型に行う肉盛溶接
は、ＰＰＷ法によって行う。すなわち、プラズマトーチ
よりプラズマガスを噴出しつつ、該プラズマトーチ電極
と肉盛すべき台金面との間に電圧を印加してプラズマト
ランスファーアークを発生する。次に該プラズマアーク
中に、搬送ガスによって運んだ表面硬化肉盛用合金粉末
を投入し、前記プラズマアークによって該合金粉末を溶
融するとともに、プラズマガスおよび搬送ガスの流れに
よって前記合金粉末の溶融物を台金面に運び、該台金面
上に溶融金属プールを形成する。
【００１０】次いで、プラズマトーチを逐次移動してプ
ラズマアークの照射位置を変える。これよって、先に形
成されていた溶融金属プールは逐次凝固して、台金面上
に溶着金属層が形成される。かくして所要の部位全面に
溶着金属による肉盛溶接層を形成する。同様にして肉盛
溶接を重ねて行えば厚い肉盛溶接層を得ることができ
る。
ラズマアークの照射位置を変える。これよって、先に形
成されていた溶融金属プールは逐次凝固して、台金面上
に溶着金属層が形成される。かくして所要の部位全面に
溶着金属による肉盛溶接層を形成する。同様にして肉盛
溶接を重ねて行えば厚い肉盛溶接層を得ることができ
る。
【００１１】本発明の熱間鍛造用金型に行う肉盛溶接で
は、プラズマトランスファーアークを用いるので、肉盛
すべき台金面も十分に加熱される、前記プール中の溶融
金属は台金と適宜融合して、密着性に優れた肉盛溶接層
を形成することができる。本発明において、ＰＰＷ法に
用いる表面硬化肉盛用合金粉末としては、所要の耐熱・
耐摩耗性を有する通常の表面硬化肉盛用合金のいずれも
使用可能である。粉末形状は、粉末の送給性の面から球
状であることが好ましく、また、粉末粒度は、上記のよ
うにして形成されるプラズマアーク中において溶融し得
る粉末粒度のものとし、好ましくは−６０メッシュ〜＋
３５０メッシュとする。
は、プラズマトランスファーアークを用いるので、肉盛
すべき台金面も十分に加熱される、前記プール中の溶融
金属は台金と適宜融合して、密着性に優れた肉盛溶接層
を形成することができる。本発明において、ＰＰＷ法に
用いる表面硬化肉盛用合金粉末としては、所要の耐熱・
耐摩耗性を有する通常の表面硬化肉盛用合金のいずれも
使用可能である。粉末形状は、粉末の送給性の面から球
状であることが好ましく、また、粉末粒度は、上記のよ
うにして形成されるプラズマアーク中において溶融し得
る粉末粒度のものとし、好ましくは−６０メッシュ〜＋
３５０メッシュとする。
【００１２】前記肉盛溶接を施したのち、ＨＩＰ処理を
行う。ＨＩＰ処理は、通常のＨＩＰ処理装置を用いて、
前記肉盛溶接した金型に、高温度で高い静水圧を加えて
行う。ＨＩＰ処理条件は、肉盛溶接時に肉盛溶接層に生
成すると考えられるミクロキャビティ、引け巣などの欠
陥が十分に圧着される温度および圧力条件を下限とし、
台金とする鋼の結晶粒や炭化物が粗大化しない温度およ
び圧力条件を上限とする。これらの処理条件は、台金と
する鋼および肉盛溶接する合金の種類によって異なる
が、温度としては９００〜１４００℃、圧力としては１
００〜１３０ＭＰａが好適な範囲といえる。
行う。ＨＩＰ処理は、通常のＨＩＰ処理装置を用いて、
前記肉盛溶接した金型に、高温度で高い静水圧を加えて
行う。ＨＩＰ処理条件は、肉盛溶接時に肉盛溶接層に生
成すると考えられるミクロキャビティ、引け巣などの欠
陥が十分に圧着される温度および圧力条件を下限とし、
台金とする鋼の結晶粒や炭化物が粗大化しない温度およ
び圧力条件を上限とする。これらの処理条件は、台金と
する鋼および肉盛溶接する合金の種類によって異なる
が、温度としては９００〜１４００℃、圧力としては１
００〜１３０ＭＰａが好適な範囲といえる。
【００１３】本発明の熱間鍛造用金型において、焼入焼
戻し処理は、台金とする鋼の強度と靭性を最適化する条
件で行うのが好ましい。この処理条件は使用する鋼の種
類によって異なるが、焼入温度としては８００〜１２０
０℃、焼戻し温度としては５００〜６５０℃が好適な範
囲といえる。なお、本発明の熱間鍛造用金型の製造にお
いては、予め、肉盛溶接層の寸法を考慮して台金を粗加
工しておき、肉盛溶接後に全体の精加工を行い、さらに
焼入焼戻し処理後に仕上加工して所要の金型寸法とする
のが好ましい。
戻し処理は、台金とする鋼の強度と靭性を最適化する条
件で行うのが好ましい。この処理条件は使用する鋼の種
類によって異なるが、焼入温度としては８００〜１２０
０℃、焼戻し温度としては５００〜６５０℃が好適な範
囲といえる。なお、本発明の熱間鍛造用金型の製造にお
いては、予め、肉盛溶接層の寸法を考慮して台金を粗加
工しておき、肉盛溶接後に全体の精加工を行い、さらに
焼入焼戻し処理後に仕上加工して所要の金型寸法とする
のが好ましい。
【００１４】
（実施例１）ＪＩＳ ＳＫＤ６１相当鋼により、ノック
アウトピン台金を製作した。該台金に、ＪＩＳ ＤＣｏ
ＣｒＡ相当合金のガス噴霧粉をＰＰＷ法によって肉盛溶
接を３層施して、ノックアウトピンの実働端部（被加工
材と接触する側の端部）に厚さ３ｍｍの肉盛溶接層を形
成した。肉盛溶接品を精加工し、ＨＩＰ処理、次いで焼
入焼戻し処理した後仕上加工して実働端部直径３２．８
ｍｍ、長さ９０ｍｍのノックアウトピンを得た。
アウトピン台金を製作した。該台金に、ＪＩＳ ＤＣｏ
ＣｒＡ相当合金のガス噴霧粉をＰＰＷ法によって肉盛溶
接を３層施して、ノックアウトピンの実働端部（被加工
材と接触する側の端部）に厚さ３ｍｍの肉盛溶接層を形
成した。肉盛溶接品を精加工し、ＨＩＰ処理、次いで焼
入焼戻し処理した後仕上加工して実働端部直径３２．８
ｍｍ、長さ９０ｍｍのノックアウトピンを得た。
【００１５】ＰＰＷ法による肉盛溶接は、図１に概要を
示す方法によって行った。すなわち、プラズマトーチ１
０に、プラズマガス源２１から導くプラズマガスと、搬
送ガス源２２から送り、粉末送給機５０によって粉末５
１を添加した搬送ガスとを送り、プラズマトーチ１０の
先端から噴出する。また、電源３１により、プラズマト
ーチ１０が備える電極１１と台金４０との間に電圧を加
え、プラズマトーチ１０と台金４０との間にプラズマト
ランスファーアーク１２を発生させる。プラズマガスお
よび搬送ガスとしてはアルゴンを用いた。
示す方法によって行った。すなわち、プラズマトーチ１
０に、プラズマガス源２１から導くプラズマガスと、搬
送ガス源２２から送り、粉末送給機５０によって粉末５
１を添加した搬送ガスとを送り、プラズマトーチ１０の
先端から噴出する。また、電源３１により、プラズマト
ーチ１０が備える電極１１と台金４０との間に電圧を加
え、プラズマトーチ１０と台金４０との間にプラズマト
ランスファーアーク１２を発生させる。プラズマガスお
よび搬送ガスとしてはアルゴンを用いた。
【００１６】これによって、搬送ガスで運ばれた粉末５
１はプラズマトランスファーアーク１２の熱によって融
解し、台金４０の表層に溶融金属プール５２となる。プ
ラズマトランスファーアーク１２の照射位置を逐次移動
することによって溶融金属プール５２も逐次凝固して溶
着金属４１を形成する。ＨＩＰ処理は、加圧ガスとして
アルゴンを用い、圧力１０５Ｐａ、加熱温度１１３０℃
で行った。また、焼入焼戻し処理としては、加熱温度１
０３０℃から空冷の焼入処理後、５７０℃加熱後空冷の
焼戻し処理を行って台金部硬さＨＶ５８０、肉盛溶接層
硬さＨＶ４４０とした。
１はプラズマトランスファーアーク１２の熱によって融
解し、台金４０の表層に溶融金属プール５２となる。プ
ラズマトランスファーアーク１２の照射位置を逐次移動
することによって溶融金属プール５２も逐次凝固して溶
着金属４１を形成する。ＨＩＰ処理は、加圧ガスとして
アルゴンを用い、圧力１０５Ｐａ、加熱温度１１３０℃
で行った。また、焼入焼戻し処理としては、加熱温度１
０３０℃から空冷の焼入処理後、５７０℃加熱後空冷の
焼戻し処理を行って台金部硬さＨＶ５８０、肉盛溶接層
硬さＨＶ４４０とした。
【００１７】上記のようにして製作したノックアウトピ
ンを用いて、ベアリングレースの熱間鍛造を行ってノッ
クアウトピンの工具寿命を調べた。ノックアウトピンの
実働端面には、鍛造回数の増加によってやがてヒートチ
ェックが生じ、さらに鍛造回数を増すにつれてヒートチ
ェックの個数増すとともにヒートチェックの深さを増す
が、チッピングの危険の生じた状態となったときの鍛造
回数をもって工具寿命とした。その結果を表１に示す。
比較のために、ＨＩＰ処理を行わなかったことを除き実
施例１と同様にして製作した実施例１と同一形状のノッ
クアウトピン（比較例１）の試験結果を表１に併記す
る。
ンを用いて、ベアリングレースの熱間鍛造を行ってノッ
クアウトピンの工具寿命を調べた。ノックアウトピンの
実働端面には、鍛造回数の増加によってやがてヒートチ
ェックが生じ、さらに鍛造回数を増すにつれてヒートチ
ェックの個数増すとともにヒートチェックの深さを増す
が、チッピングの危険の生じた状態となったときの鍛造
回数をもって工具寿命とした。その結果を表１に示す。
比較のために、ＨＩＰ処理を行わなかったことを除き実
施例１と同様にして製作した実施例１と同一形状のノッ
クアウトピン（比較例１）の試験結果を表１に併記す
る。
【００１８】
【表１】
【００１９】（実施例２）台金とする鋼をＪＩＳ ＳＫ
Ｈ５１とし、焼入焼戻し処理を施した他は実施例１と同
様にしてノックアウトピンの工具寿命を調べた結果を表
１に示す。比較のために、ＨＩＰ処理の未実施のものを
比較例２として、その結果を表１に併記する。 （実施例３）合金粉末としてＤＣｏＣｒＤをもちいた他
は実施例１と同様にしてノックアウトピンの工具寿命を
調べた結果を表１に示す。比較のために、ＨＩＰ処理の
未実施のものを比較例３として、その結果を表１に併記
した。
Ｈ５１とし、焼入焼戻し処理を施した他は実施例１と同
様にしてノックアウトピンの工具寿命を調べた結果を表
１に示す。比較のために、ＨＩＰ処理の未実施のものを
比較例２として、その結果を表１に併記する。 （実施例３）合金粉末としてＤＣｏＣｒＤをもちいた他
は実施例１と同様にしてノックアウトピンの工具寿命を
調べた結果を表１に示す。比較のために、ＨＩＰ処理の
未実施のものを比較例３として、その結果を表１に併記
した。
【００２０】表１から明らかなように、本発明の実施例
は、比較例に比べて平均寿命は長く、工具寿命のばらつ
きも少ないことが判る。
は、比較例に比べて平均寿命は長く、工具寿命のばらつ
きも少ないことが判る。
【００２１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、ＰＰＷ法によって肉盛硬化用合金粉末を肉盛溶接し
た熱間鍛造用金型であって、安定して長寿命を有する熱
間鍛造用金型を提供することができる。
ば、ＰＰＷ法によって肉盛硬化用合金粉末を肉盛溶接し
た熱間鍛造用金型であって、安定して長寿命を有する熱
間鍛造用金型を提供することができる。
【図１】ＰＰＷ法による肉盛溶接を示す概要図である。
１０ プラズマトーチ １１ 電極 １２ プラズマトランスファーアーク ２１ プラズマガス源２１ ２２ 搬送ガス源 ３１ 電源 ４０ 台金 ４１ 溶着金属 ５０ 粉末送給機 ５１ 粉末 ５２ 溶融金属プール
Claims (1)
- 【請求項１】 熱間鍛造用金型であって、下記(a)(b)
(c) の構成要素を含む工程によって製造されたことを特
徴とする。 (a) 鍛造型面に、プラズマトランスファーアークを用い
て表面硬化肉盛用合金粉末を肉盛溶接する。 (b) 前記肉盛溶接の後、高温静水圧処理する。 (c) 前記高温静水圧処理の後、焼入焼戻し処理する。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10231796A JPH09285837A (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | 熱間鍛造用金型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10231796A JPH09285837A (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | 熱間鍛造用金型 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09285837A true JPH09285837A (ja) | 1997-11-04 |
Family
ID=14324210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10231796A Pending JPH09285837A (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | 熱間鍛造用金型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09285837A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111962072A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-11-20 | 中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司 | 耐用大型航空锻造模具及其制备方法 |
-
1996
- 1996-04-24 JP JP10231796A patent/JPH09285837A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111962072A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-11-20 | 中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司 | 耐用大型航空锻造模具及其制备方法 |
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