JPH11347678A - Composite die for hot forging - Google Patents

Composite die for hot forging

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JPH11347678A
JPH11347678A JP16376598A JP16376598A JPH11347678A JP H11347678 A JPH11347678 A JP H11347678A JP 16376598 A JP16376598 A JP 16376598A JP 16376598 A JP16376598 A JP 16376598A JP H11347678 A JPH11347678 A JP H11347678A
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JP
Japan
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layer
build
flash
flow
mold
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Application number
JP16376598A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Goshima
利夫 五島
Akio Kawamoto
紀生 河本
Tamaki Inoguchi
玉樹 猪口
Tsuneyuki Nishi
常幸 西
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite die for hot forging advantageous to make a service life further longer. SOLUTION: In this hot forging, a flush fluid promoting zone K1 for promoting a flush fluid from a blank becoming a forging product and a flush fluid restraining zone K2 for restraining the flush fluid from the blank, are provided. A padding layer is properly used for the flush fluid promoting zone K1 and the flush fluid restraining zone K2. That is, in at least a part of the flush fluid promoting zone K1, a first padding layer which attaches importance to the security of hardness at a high temp., is built up and in at least a part of the flush fluid restraining zone K2, a second padding layer which attachs importance to the security of strength at a high temp., is built up.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金型本体に肉盛層
を被覆して複合化した方式の熱間鍛造用複合金型に関
し、ばりであるフラッシュが生成する方式の熱間鍛造用
複合金型に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite forging for hot forging of a type in which a cladding layer is coated on a die body, and a composite for hot forging in which a flash as a flash is generated. Regarding the mold.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱間鍛造は、高温例えば1000〜12
00℃に加熱した粗材を、機械的もしくは油圧などの加
圧手段により加圧成形することにより、完成製品に近い
形状に塑性加工する金属材料の成形方法であり、生産能
率・経済性に優れた成形法であることから、自動車部品
等の生産に広く適用されている。熱間鍛造に使用される
のが熱間鍛造型である。熱間鍛造型は、高温・高圧での
塑性変形を短時間で行うため過酷な機械的応力と熱的応
力を受けることから、耐久性の観点から金型材に要求さ
れる特性も厳しく、特に(1)〜(3)が要請されてい
る。 (1)高い機械的圧力と熱的応力等の負荷に耐えるべく
高温強度と靱性に優れていること。 (2)高温・高圧での粗材からのフラッシュによる摺動
摩耗に耐えるべく、高温耐摩耗性に優れていること。 (3)熱サイクルによる耐ヒートチェック性に優れてい
ること。ヒートチェックとは、亀の甲に類似した微小亀
裂を意味する。
2. Description of the Related Art Hot forging is performed at a high temperature, for example, from 1000 to 12 hours.
This is a method of forming a metal material that is plastically processed into a shape close to the finished product by pressing a rough material heated to 00 ° C by pressing means such as mechanical or hydraulic pressure, and has excellent production efficiency and economic efficiency. It is widely applied to the production of automobile parts and the like because of its molding method. A hot forging die is used for hot forging. Since hot forging dies are subjected to severe mechanical and thermal stresses in order to perform plastic deformation at high temperature and pressure in a short time, the characteristics required for mold materials from the viewpoint of durability are strict. 1) to (3) are required. (1) High temperature strength and toughness to withstand loads such as high mechanical pressure and thermal stress. (2) It has excellent high-temperature wear resistance to withstand sliding abrasion caused by flashing from coarse materials at high temperature and high pressure. (3) Excellent heat check resistance by thermal cycling. Heat check refers to micro-cracks similar to the turtle shell.

【0003】等が要求される。とりわけ熱間鍛造型の寿
命を決定する主要要因である金型の高温摩耗性に対する
抵抗に優れていることが必要とされている。ところで、
従来より、標準的な熱間鍛造型材としてはJIS−SK
D61系の熱間加工用合金(以下、単に「SKD61系
合金」ともいう。)が広く使用されている。SKD61
系合金を使用した熱間鍛造型において観察される主要な
損傷形態は、フラッシュの摩擦摺動に起因する型の摩耗
損傷、型のヒートチェック損傷、金型の割れ損傷などで
ある。
[0003] are required. In particular, it is required that the mold has excellent resistance to high-temperature wear, which is a major factor in determining the life of the hot forging die. by the way,
Conventionally, JIS-SK has been used as a standard hot forging die material.
D61-based hot working alloys (hereinafter, also simply referred to as "SKD61-based alloys") are widely used. SKD61
The main types of damage observed in hot forging dies using a base alloy include die wear damage due to flash friction sliding, die heat check damage, and die crack damage.

【0004】この熱間鍛造型の高温における摩耗損傷
は、加熱された粗材の成形時における金型表面部での塑
性流動や、加熱により生成した硬さの高い酸化層の摺動
による金型表面部の損傷現象であると言われている。ま
た、熱間鍛造型のヒートチェック損傷は、金型表面の加
熱・冷却の繰り返しによる熱疲労現象であるといわれ、
一種の高温塑性疲労現象であることから、所定限度内の
靱性があれば、改善されると言われている。
[0004] Abrasion damage of the hot forging die at a high temperature is caused by plastic flow on the surface of the die during molding of the heated rough material, and sliding of the oxidized layer having high hardness generated by heating. It is said to be a surface damage phenomenon. In addition, heat check damage of hot forging dies is said to be a thermal fatigue phenomenon due to repeated heating and cooling of the die surface,
Since it is a kind of high-temperature plastic fatigue phenomenon, it is said that if there is toughness within a predetermined limit, it will be improved.

【0005】このため、従来より、上記熱間鍛造型の寿
命を延ばすために、一般的な方法として以下のような工
夫がされて来た。例えば高温耐摩耗性が必要な熱間鍛造
型には、SKD61系の熱間加工用合金の鍛練材を型本
体に使用し、焼き入れ・焼き戻しによって型材の表面硬
度を増加させたり、あるいは、窒化層を形成したりして
いる。更に、上記した熱間鍛造型における損傷に対する
対策として、熱間鍛造型の損傷部位に、肉盛層を部分的
に形成することが、近年、行われつつある。
For this reason, conventionally, the following measures have been devised as a general method to extend the life of the hot forging die. For example, in a hot forging die requiring high temperature wear resistance, a forged material of an SKD61-based hot working alloy is used for the die body, and the surface hardness of the die is increased by quenching and tempering, or For example, a nitride layer is formed. Further, as a countermeasure against the above-mentioned damage in the hot forging die, in recent years, formation of a build-up layer partially at a damaged portion of the hot forging die has been performed.

【0006】また肉盛層を部分的に形成した型技術とし
て、従来より、鍛造品のばりであるフラッシュを熱間で
打ち抜くための鋼系のパンチ金型の刃先部に、コバルト
基の肉盛層を部分的に被覆して複合化した技術も知られ
ている(特開昭62−289397号公報)。更にま
た、鍛造品を打ち抜くためのパンチ金型の刃先部に、耐
摩耗性を向上させるための硬化肉盛層を部分的に被覆し
て複合化した技術も知られている(実開平4−1733
6号公報)。
As a mold technology in which a buildup layer is partially formed, conventionally, a cobalt-based buildup is provided on the cutting edge of a steel-based punch die for hot-punching a flash which is a flash of a forged product. A technique in which a layer is partially coated to form a composite is also known (JP-A-62-28997). Furthermore, there is also known a technique in which a cutting edge of a punch die for punching a forged product is partially covered with a hardfacing layer for improving abrasion resistance to form a composite (see Japanese Utility Model Application Laid-Open No. Hei 4-4-2). 1733
No. 6).

【0007】更に肉盛層を全面的に利用した形態とし
て、従来より、鍛造型の成形キャビティ型面とフラッシ
ュ流動面とが損傷したとき、損傷した成形キャビティ型
面及びフラッシュ流動面に全面的に肉盛層を積層し、そ
の肉盛層を彫り込み加工して、成形キャビティ型面及び
フラッシュ流動面を新しく形成するユーレカ法と呼ばれ
る技術が知られている。
Further, as a form in which the build-up layer is used entirely, conventionally, when the molding cavity mold surface and the flash flow surface of a forging die are damaged, the damaged mold cavity mold surface and the flash flow surface are completely covered. There is known a technique called an Eureka method in which a build-up layer is laminated, and the build-up layer is engraved to newly form a molding cavity mold surface and a flash flow surface.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した肉盛
層を肉盛する形態を更に進めたものであり、フラッシュ
がかなり流れるフラッシュ流動促進領域と、鍛造時の面
圧が増加しがちのフラッシュ流動抑制領域とで肉盛層の
材質を使い分けることにより、一層の長寿命化を図るの
に有利な熱間鍛造用複合金型を提供することを課題とす
るにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a further development of the above-mentioned build-up of the build-up layer, in which a flash flow promoting region where flash considerably flows and a surface pressure at the time of forging tend to increase. An object of the present invention is to provide a composite die for hot forging, which is advantageous for prolonging the service life by using different materials for the build-up layer in the flash flow suppression region.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る熱間鍛造用
複合金型は、鍛造品となる粗材からのフラッシュの流動
を促進させるフラッシュ流動促進領域と、粗材からのフ
ラッシュの流動を抑制するフラッシュ流動抑制領域とを
備えるとともに、金型本体に肉盛層を被覆して複合化し
た熱間鍛造用複合金型において、フラッシュ流動促進領
域とフラッシュ流動抑制領域とで肉盛層が使い分けら
れ、フラッシュ流動促進領域の少なくとも一部には第1
肉盛層が肉盛され、フラッシュ流動抑制領域の少なくと
も一部には第2肉盛層が肉盛され、第1肉盛層を構成す
る合金は高温耐摩耗性を重視し、第2肉盛層を構成する
合金は高温強度を重視していることを特徴とするもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION A composite mold for hot forging according to the present invention comprises: a flash flow promoting region for promoting the flow of flash from a rough material to be a forged product; In the composite mold for hot forging, which has a flash flow suppression area that suppresses and covers the mold body with a build-up layer, the build-up layer is selectively used for the flash flow promotion area and the flash flow suppression area. And at least a portion of the flush flow promotion region
The build-up layer is built-up, a second build-up layer is built-up in at least a part of the flash flow suppression area, and the alloy forming the first build-up layer is made of high-temperature wear resistance, and the second build-up layer is used. The alloy constituting the layer is characterized by emphasizing high-temperature strength.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】フラッシュ流動促進領域とは、鍛
造時において粗材からのバリであるフラッシュの流動を
促進する領域を意味する。フラッシュ流動促進領域は、
粗材からのフラッシュの流動を促進するため、熱間鍛造
型の型彫り面に作用する過大な圧力負荷を抑えるのに有
効に貢献できる。フラッシュ流動抑制領域とは、鍛造時
において粗材からのフラッシュの流動をできるだけ抑制
する領域を意味する。フラッシュ流動抑制領域は、フラ
ッシュの流動を抑制するため、製品キャビティにおける
粗材の肉充填、欠肉抑制に有効に貢献できる。本発明に
よれば、フラッシュ流動促進領域の少なくとも一部には
第1肉盛層が肉盛されている。フラッシュ流動抑制領域
の少なくとも一部には第2肉盛層が肉盛されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The flash flow promoting region means a region for promoting the flow of flash which is a burr from a coarse material during forging. The flush flow promotion area is
Since the flow of the flash from the coarse material is promoted, it can effectively contribute to suppressing an excessive pressure load acting on the die-sinking surface of the hot forging die. The flash flow suppression region means a region that suppresses the flow of flash from the coarse material as much as possible during forging. The flash flow suppressing region suppresses the flow of the flash, so that it can effectively contribute to the filling of the coarse material in the product cavity and the suppression of the underfill. According to the present invention, the first buildup layer is built up on at least a part of the flash flow promoting region. A second build-up layer is built up on at least a part of the flash flow suppression region.

【0011】第1肉盛層を構成する合金は、フラッシュ
の摺動摩擦に対処すべく高温耐摩耗性の確保を重視して
おり、一般的には、第2肉盛層を構成する合金よりも高
温耐摩耗性に優れている。第2肉盛層を構成する合金
は、大きな圧力負荷に対処するため高温強度を重視して
おり、一般的には、第1肉盛層を構成する合金よりも高
温強度に優れている。第2肉盛層を構成する合金は、第
1肉盛層を構成する合金よりも衝撃強度も優れているこ
とが好ましい。
The alloy constituting the first build-up layer places an emphasis on ensuring high-temperature wear resistance in order to cope with the sliding friction of the flash. Generally, the alloy forming the second build-up layer is more important than the alloy forming the second build-up layer. Excellent high temperature wear resistance. The alloy forming the second build-up layer emphasizes high-temperature strength to cope with a large pressure load, and generally has higher high-temperature strength than the alloy forming the first build-up layer. It is preferable that the alloy forming the second build-up layer has better impact strength than the alloy forming the first build-up layer.

【0012】従って本発明の一実施形態によれば、第1
肉盛層を構成する合金としては、高温耐摩耗性に優れた
合金、例えばCo基のステライト系合金を採用できる。
Co基のステライト系合金としては、重量%で、C:
0.35〜1.10%、Si:≦1.5%、Mn:≦
1.5%、Ni:≦3.0%、Cr:26.0〜32.
0%、Mo:0.5〜6.0%、W:0.5〜6.0%
含有し、残部Co及び不可避の不純物といった規定組成
をもつ合金を採用できる。
Therefore, according to one embodiment of the present invention, the first
As the alloy constituting the build-up layer, an alloy having excellent high-temperature wear resistance, for example, a Co-based stellite alloy can be used.
As a Co-based stellite-based alloy, C:
0.35 to 1.10%, Si: ≦ 1.5%, Mn: ≦
1.5%, Ni: ≤3.0%, Cr: 26.0 to 32.
0%, Mo: 0.5 to 6.0%, W: 0.5 to 6.0%
It is possible to adopt an alloy containing and having a prescribed composition such as Co and inevitable impurities.

【0013】ここで上記したステライト系合金の組成限
定について説明を加える。即ち、CはCr、Mo、Wと
結合して炭化物を形成し、それによって高温硬さ及び加
熱軟化抵抗を改善する。しかし炭素が少なすぎると肉盛
性を低下させ、過剰に多いと肉盛性は向上するものの靱
性を低下させる傾向がある。従ってCは上記範囲が好ま
しい。靱性を一層向上させ耐ヒートチェック性を一層向
上させるステライト系の肉盛合金では、0.35〜0.
65%のように炭素を少な目にできる。また高温耐摩耗
性及び靱性をバランスさせるステライト系の肉盛合金で
は、0.80〜1.10%のように炭素を多めにでき
る。なお本明細書では、特に明記していない%は重量%
を意味する。
Here, the composition limitation of the stellite alloy will be described. That is, C combines with Cr, Mo, and W to form carbides, thereby improving high-temperature hardness and heat softening resistance. However, when the amount of carbon is too small, the build-up property is reduced, and when the amount is excessively large, the build-up property is improved but the toughness tends to be reduced. Therefore, C is preferably in the above range. In the case of stellite cladding alloys which further improve toughness and further improve heat check resistance, 0.35-0.
Carbon can be reduced to as low as 65%. Further, in a stellite-based cladding alloy that balances high-temperature wear resistance and toughness, carbon can be increased as much as 0.80 to 1.10%. In this specification,% unless otherwise specified is% by weight.
Means

【0014】Siは脱酸剤として有効であり肉盛性を改
善するが.含有量が多いと靱性を低下させ易いことか
ら、上記範囲が好ましい。Mnはオーステナイトを安定
化し、また、脱酸剤としても有効であり肉盛性を改善す
るが、含有量が多いと靱性を低下させ易いことから、上
記範囲が好ましい。本発明に係るコバルト基合金におい
て、Niは基本的には不純物元素であると考えられる。
Although Si is effective as a deoxidizing agent and improves the build-up property. Since the toughness is likely to be reduced when the content is large, the above range is preferable. Mn stabilizes austenite, is also effective as a deoxidizing agent, and improves the build-up property. However, the higher the content, the easier the toughness is to be lowered, so the above range is preferable. In the cobalt-based alloy according to the present invention, Ni is considered to be basically an impurity element.

【0015】Crは高温における耐熱性及び耐食性を改
善するとともに、溶接肉盛状態においてはCと反応して
炭化物を形成して高温硬さや加熱軟化抵抗を改善する。
しかし過剰であると、高温においてσ相の析出を促進し
易いなど、靱性を低下させ易く、耐ヒートチェック性の
確保で不利となり易いことから、Crは上記範囲が好ま
しい。
[0015] Cr improves heat resistance and corrosion resistance at high temperatures and also reacts with C in the weld overlay to form carbides to improve high temperature hardness and heat softening resistance.
However, if the content is excessive, the toughness is easily reduced, for example, the precipitation of the σ phase is easily promoted at a high temperature, and the heat check resistance is liable to be disadvantageous. Therefore, the above range of Cr is preferable.

【0016】Mo及びWはそれぞれ、概ね類似した効果
を有しており、Cと反応して炭化物を形成し、Co基の
ステライト系の高温硬さ、疲労強度及び加熱軟化抵抗を
改善させる。しかしMoやWが過剰であると、溶接肉盛
時に溶接割れを発生し易くなるなど肉盛性を低下させる
ばかりでなく、肉盛層の靱性、耐ヒートチェック性を低
下させる。従って、Mo,Wは上記範囲とした。
Mo and W each have substantially similar effects, react with C to form carbides, and improve the high-temperature hardness, fatigue strength, and heat softening resistance of the Co-based stellite system. However, if Mo or W is excessive, not only the weld build-up tends to occur at the time of weld build-up, but also the build-up property is lowered, as well as the toughness and heat check resistance of the build-up layer. Therefore, Mo and W are set in the above range.

【0017】また上記したフラッシュ流動抑制領域に設
けられる第2肉盛層を構成する合金としては、高温強度
に優れた合金、例えばNi基の超合金(superalloy)を
採用できる。Ni基の超合金の組成としては、少なくと
も、Niが40〜70%、Crが12〜30%、Moが
2〜5%含まれている組成を採用できる。ここで、マト
リックスにおける固溶強化を考慮してNi量を規定し
た。耐酸化性と耐溶接割れ性を考慮してCr量を規定し
た。高温強度及び延性(靱性)の確保を考慮してMo量
を規定した。高温でのクリープ強度と有害相(例えばσ
相)の析出防止を考慮し、Nbを適量含ませることが好
ましい。
Further, as the alloy constituting the second build-up layer provided in the flash flow suppression region, an alloy excellent in high-temperature strength, for example, a Ni-based superalloy (superalloy) can be adopted. As the composition of the Ni-based superalloy, a composition containing at least 40 to 70% of Ni, 12 to 30% of Cr, and 2 to 5% of Mo can be adopted. Here, the amount of Ni was defined in consideration of solid solution strengthening in the matrix. The amount of Cr was specified in consideration of oxidation resistance and weld crack resistance. The amount of Mo was defined in consideration of securing high temperature strength and ductility (toughness). Creep strength at high temperatures and harmful phases (eg σ
It is preferable that an appropriate amount of Nb is contained in consideration of prevention of precipitation of the phase).

【0018】また本発明の別の実施形態によれば、第1
肉盛層を構成する合金、第2肉盛層を構成する合金を共
に、Co基のステライト系合金とし、要求される特性に
応じてその組成を変更することもできる。この場合には
次にようにできる。即ち、第2肉盛層よりも高温耐摩耗
性が要請される第1肉盛層を構成するステライト系合金
の組成としては、上記規定組成において、重量%で、
C:0.80〜1.10%、Mo:0.5〜5.0%特
に0.5〜2.0%、W:2.0〜4.0%にできる。
この場合には、炭素量、W量が高く、溶接肉盛性を確保
した上で加熱軟化硬さ、高温硬さを確保でき、更に靱性
も比較的高い。故に、耐ヒートチェック性を確保しつつ
高温耐摩耗性を向上させ得る。第1肉盛層を構成するス
テライト系合金では、良好なる高温耐摩耗性を得るべ
く、(Mo+W)は2.0〜5.0%、または5.0〜
8.0%にできる。
According to another embodiment of the present invention, the first
Both the alloy forming the build-up layer and the alloy forming the second build-up layer may be a Co-based stellite alloy, and the composition thereof may be changed according to the required characteristics. In this case, the following can be performed. That is, the composition of the stellite-based alloy constituting the first build-up layer, which is required to have higher-temperature wear resistance than the second build-up layer, is as follows:
C: 0.80 to 1.10%, Mo: 0.5 to 5.0%, particularly 0.5 to 2.0%, W: 2.0 to 4.0%.
In this case, the amount of carbon and the amount of W are high, and the softening hardness under heating and the high-temperature hardness can be ensured while ensuring the weld overlaying property, and the toughness is relatively high. Therefore, high-temperature wear resistance can be improved while ensuring heat check resistance. In the stellite-based alloy constituting the first build-up layer, (Mo + W) is 2.0 to 5.0% or 5.0 to 5.0 in order to obtain good high-temperature wear resistance.
8.0%.

【0019】フラッシュ流動抑制領域に設けられる第2
肉盛層をステライト系合金で構成する場合には、その組
成としては、上記規定組成において、重量%で、C:
0.35〜0.65%、Mo:0.5〜2.0%、W:
0.5〜2.0%にできる。この場合には、炭素量、W
量が比較的低めであり、溶接肉盛性を確保した上で、高
温耐摩耗性を緩和しつつ、そのぶん高温強度、靱性、衝
撃強度を高めることができ、靱性向上により耐ヒートチ
ェック性の一層の向上を図り得る。第2肉盛層を構成す
るステライト系合金では、高温耐摩耗性よりも高温強度
の確保を優先させるべく、(Mo+W)は1.0〜3.
0%にできる。
[0019] A second device provided in the flash flow suppression region
When the build-up layer is made of a stellite-based alloy, its composition is as follows:
0.35 to 0.65%, Mo: 0.5 to 2.0%, W:
0.5% to 2.0%. In this case, the carbon content, W
The amount is relatively low, and while securing the weld overlay, the high-temperature strength, toughness, and impact strength can be increased while reducing the high-temperature wear resistance. Further improvement can be achieved. In the stellite alloy constituting the second build-up layer, (Mo + W) is 1.0 to 3.0 in order to give priority to ensuring high-temperature strength over high-temperature wear resistance.
0%.

【0020】[0020]

【実施例】(実施例の構成)本発明の実施例を図面を参
照して説明する。本実施例は、高温(例えば800〜1
200℃)に加熱した炭素鋼系の粗材から荒地鍛造品を
熱間で荒地鍛造成形するものである。荒地鍛造品は、ク
ランクシャフトの荒地鍛造品である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Structure of Embodiment) An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a high temperature (for example, 800 to 1)
In this method, a rough ground forging is hot-formed from a carbon steel-based rough material heated to 200 ° C.). Wasteland forgings are wasteland forgings of crankshafts.

【0021】図1は、本実施例に係る複合金型である鍛
造型を構成する上型となる第1型10を示す。図2は、
図1のA−A線に沿った断面を示す。図3は、鍛造型を
構成する下型となる第2型30を示す。図4は図1のB
−B線に沿った断面を示す。図5は図1のC−C線に沿
った断面を示す。図6は図1のD-D線に沿った断面を
示す。
FIG. 1 shows a first die 10 as an upper die constituting a forging die which is a composite die according to the present embodiment. FIG.
2 shows a cross section along the line AA in FIG. 1. FIG. 3 shows a second die 30 serving as a lower die constituting the forging die. FIG. 4 shows B in FIG.
4 shows a cross section taken along line -B. FIG. 5 shows a section taken along line CC of FIG. FIG. 6 shows a cross section along the line DD in FIG.

【0022】図1に示すように、第1型10には、製品
キャビティ11と、製品キャビティ11の周りに設けら
れ粗材からのフラッシュを流動させるための第1フラッ
シュ面13と、製品キャビティ11の周囲近傍に設けら
れた第1傾斜面15ともつ。図1に示すように、製品キ
ャビティ11は、長い軸端ジャーナルキャビティ部11
aと、短い軸端ジャーナルキャビティ部11bと、中間
ジャーナルキャビティ部11cと、カウンタウェイトキ
ャビティ部11dと、ピンキャビティ部11eとをも
つ。
As shown in FIG. 1, the first mold 10 has a product cavity 11, a first flush surface 13 provided around the product cavity 11 for flowing a flash from a coarse material, and a product cavity 11. And a first inclined surface 15 provided in the vicinity of the periphery. As shown in FIG. 1, the product cavity 11 has a long shaft end journal cavity portion 11.
a, a short shaft end journal cavity 11b, an intermediate journal cavity 11c, a counterweight cavity 11d, and a pin cavity 11e.

【0023】粗材を荒地鍛造したときにおいて、第1傾
斜面15は型締めされた状態で第2傾斜面35ととも
に、粗材からのばりであるフラッシュの流動を抑制する
壁として機能するものである。図1に示すように、第1
傾斜面15はカウンタウェイトキャビティ部11dに対
して距離L1を介して接近している。従って、第1フラ
ッシュ面13のうち、各カウンタウェイトキャビティ部
11dの周囲は、粗材からのフラッシュが外方に流動す
ることを規制したフラッシュ流動抑制領域K2とされて
いる。
When the rough material is forged in rough terrain, the first inclined surface 15 functions as a wall for suppressing the flow of flashes, which are burrs from the coarse material, together with the second inclined surface 35 in a clamped state. is there. As shown in FIG.
The inclined surface 15 approaches the counterweight cavity 11d via the distance L1. Therefore, on the first flash surface 13, the periphery of each counter weight cavity portion 11d is a flash flow suppression region K2 that restricts the flow of the flash from the coarse material to the outside.

【0024】図1に示すように長い軸端ジャーナルキャ
ビティ部11aの先方には、第1傾斜面15は形成され
ていない。軸端ジャーナルキャビティ部11aの横方と
第1傾斜面15との間の距離L2は、比較的大きい(L
2>L1)。従って、長い軸端ジャーナルキャビティ部
11aの周囲は、フラッシュの流動を促進させるフラッ
シュ流動促進領域K1とされている。短い軸端ジャーナ
ルキャビティ部11bの先方には、第1傾斜面15は形
成されていない。短い軸端ジャーナルキャビティ部11
bの横方と第1傾斜面15との距離L3は、比較的大き
い(L3>L1)。従って第1フラッシュ面11のうち
短い軸端ジャーナルキャビティ部11bの周囲は、フラ
ッシュの流動を促進させるフラッシュ流動促進領域K1
とされている。
As shown in FIG. 1, the first inclined surface 15 is not formed in front of the long shaft end journal cavity portion 11a. The distance L2 between the lateral side of the shaft end journal cavity 11a and the first inclined surface 15 is relatively large (L
2> L1). Therefore, the periphery of the long shaft end journal cavity portion 11a is a flash flow promoting region K1 for promoting the flow of the flash. The first inclined surface 15 is not formed in front of the short shaft end journal cavity portion 11b. Short shaft end journal cavity 11
The distance L3 between the side of b and the first inclined surface 15 is relatively large (L3> L1). Therefore, a portion around the short shaft end journal cavity portion 11b of the first flush surface 11 is a flush flow promoting region K1 for promoting flush flow.
It has been.

【0025】図3は、本実施例に係る複合金型である鍛
造型を構成する下型となる第2型30を示す。図3に示
すように、第2型30には、製品キャビティ31と、製
品キャビティ31の周り近傍に設けられたフラッシュを
流動させるための第2フラッシュ面33と、製品キャビ
ティ31の近傍に設けられた第2傾斜面35とをもつ。
製品キャビティ31は、長い軸端ジャーナルキャビティ
部31aと、短い軸端ジャーナルキャビティ部31b
と、中間ジャーナルキャビティ部31cと、カウンタウ
ェイトキャビティ部31dと、ピンキャビティ部31e
とをもつ。
FIG. 3 shows a second die 30 as a lower die constituting a forging die which is a composite die according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the second mold 30 is provided with a product cavity 31, a second flash surface 33 provided near and around the product cavity 31 for flowing a flash, and provided near the product cavity 31. And a second inclined surface 35.
The product cavity 31 has a long shaft end journal cavity 31a and a short shaft end journal cavity 31b.
, An intermediate journal cavity 31c, a counterweight cavity 31d, and a pin cavity 31e.
With

【0026】粗材を鍛造したときにおいて、第2傾斜面
35は第1傾斜面15と共に、フラッシュの流動を抑制
するものである。図3に示すように第2傾斜面35は各
カウンタウェイトキャビティ部31dに距離M1を介し
て接近して配置されている。従って第2フラッシュ面3
3のうち、カウンタウェイトキャビティ部31dの周囲
は、粗材からのフラッシュの流動を抑えるフラッシュ流
動抑制領域K2とされている。
When the coarse material is forged, the second inclined surface 35, together with the first inclined surface 15, suppresses the flow of the flash. As shown in FIG. 3, the second inclined surface 35 is disposed close to each counter weight cavity 31d via a distance M1. Therefore, the second flash surface 3
3, the periphery of the counterweight cavity 31d is a flash flow suppression region K2 for suppressing the flow of flash from the coarse material.

【0027】図3に示すように、長い軸端ジャーナルキ
ャビティ部31bの先方には、第2傾斜面35は形成さ
れていない。軸端ジャーナルキャビティ部31bの横方
と第2傾斜面35との距離M2は、比較的大きい(M2
>M1)。従って第2フラッシュ面33のうち長い軸端
ジャーナルキャビティ部31aの周囲は、フラッシュの
流動を促進させるフラッシュ流動促進領域K1とされて
いる。短い軸端ジャーナルキャビティ部31bの横方と
第2傾斜面35との距離M3は、比較的大きい(M3>
M1)。従って第2フラッシュ面33のうち、短い軸端
ジャーナルキャビティ部31bの周囲は、フラッシュの
流動を促進させるフラッシュ流動促進領域K1とされて
いる。
As shown in FIG. 3, the second inclined surface 35 is not formed in front of the long shaft end journal cavity portion 31b. The distance M2 between the lateral side of the shaft end journal cavity portion 31b and the second inclined surface 35 is relatively large (M2
> M1). Therefore, the periphery of the long shaft end journal cavity portion 31a in the second flush surface 33 is a flush flow promoting region K1 for promoting the flow of the flush. The distance M3 between the lateral side of the short shaft end journal cavity portion 31b and the second inclined surface 35 is relatively large (M3>
M1). Therefore, a portion of the second flush surface 33 around the short shaft end journal cavity portion 31b is a flush flow promoting region K1 for promoting the flow of the flush.

【0028】本実施例によれば、図1に示すように、第
1型10のうち、フラッシュ流動促進領域K1を構成す
る長い軸端ジャーナルキャビティ部11aの周りには、
第1肉盛層51(ハッチングで示す領域)が積層されて
いる。同様に、第1型10のうち、フラッシュ流動促進
領域K1を構成する短い軸端ジャーナルキャビティ部1
1bの周りには、第1肉盛層51(ハッチングで示す領
域)が積層されている。図1に示すように、第1型10
のうち、フラッシュ流動抑制領域K2を構成する長いカ
ウンタウェイトキャビティ部11dの周りには、第2肉
盛層52(塗り潰した領域)が積層されている。
According to the present embodiment, as shown in FIG. 1, in the first die 10, around the long shaft end journal cavity portion 11a constituting the flush flow promoting region K1,
First overlay layers 51 (regions indicated by hatching) are stacked. Similarly, of the first mold 10, the short shaft end journal cavity portion 1 constituting the flush flow promoting region K1
A first buildup layer 51 (a region indicated by hatching) is stacked around 1b. As shown in FIG.
Among them, the second build-up layer 52 (the filled area) is stacked around the long counterweight cavity 11d constituting the flash flow suppression area K2.

【0029】また図3に示すように、第2型30のう
ち、フラッシュ流動促進領域K1を構成する長い軸端ジ
ャーナルキャビティ部31aの周りには、第1肉盛層5
1(ハッチングで示す領域)が積層されている。同様
に、第2型30のうち、流動促進領域K1を構成する短
い軸端ジャーナルキャビティ部31bの周りには、第1
肉盛層51(ハッチングで示す領域)が積層されてい
る。図3に示すように、第2型30のうち、フラッシュ
流動抑制領域K2を構成するカウンタウェイトキャビテ
ィ部31dの周りには、第2肉盛層52(塗り潰した領
域)が積層されている。
As shown in FIG. 3, in the second mold 30, around the long shaft end journal cavity portion 31a constituting the flash flow promoting region K1, the first buildup layer 5 is formed.
1 (areas indicated by hatching) are stacked. Similarly, in the second mold 30, around the short shaft end journal cavity portion 31b constituting the flow promoting region K1, the first
Overlay layers 51 (areas indicated by hatching) are stacked. As shown in FIG. 3, in the second die 30, a second buildup layer 52 (solid area) is stacked around the counterweight cavity 31 d that forms the flash flow suppression area K2.

【0030】上記した第1肉盛層51は高温耐摩耗性の
確保を重視しており、第2肉盛層52を構成する合金よ
りも高温耐摩耗性に優れたステライト系のCo基の合
金、つまり、高温硬さを高めにしつつ高温硬さと靱性の
バランスの良いステライト系のCo基の合金を肉盛りす
ることにより形成されている。また第2肉盛層52は高
温強度、高温における耐変形性を重視しており、第1肉
盛層51を構成する合金よりも高温強度に優れ、熱変形
に対して高い抵抗性をもち、更に衝撃強度も高いNi基
の超合金を肉盛りすることにより形成されている。
The first build-up layer 51 emphasizes ensuring high-temperature wear resistance, and is a stellite-based Co-based alloy that is more excellent in high-temperature wear resistance than the alloy constituting the second build-up layer 52. That is, it is formed by building up a stellite-based Co-based alloy having a good balance between high-temperature hardness and toughness while increasing high-temperature hardness. In addition, the second build-up layer 52 places importance on high-temperature strength and deformation resistance at high temperatures, has higher high-temperature strength than the alloy constituting the first build-up layer 51, and has high resistance to thermal deformation. Further, it is formed by building up a Ni-based superalloy having a high impact strength.

【0031】本実施例によれば、図2に示すように、第
1肉盛層51は次のように積層した。即ち、該当する箇
所に最低限の深さで開先を切削加工で設けた後に、その
開先に、オーステナイト系ステンレス鋼の下盛材50
(18Cr−8Ni系、JIS−Y308材相当)を1
層肉盛りする。そして下盛材50上に、第1肉盛層51
を被覆した。肉盛性が必ずしも良好でないステライト系
合金で構成された第1肉盛層51の結合性は、下盛材5
0により確保される。第2肉盛層52についても、下盛
材50を利用して同様な手順で行ない、第2肉盛層52
の結合性を確保した。
According to this embodiment, as shown in FIG. 2, the first built-up layer 51 was laminated as follows. That is, after forming a groove with a minimum depth in a corresponding portion by cutting, the underlaying material 50 of the austenitic stainless steel is formed in the groove.
(18Cr-8Ni-based, JIS-Y308 equivalent) 1
Add layers. Then, on the underlaying material 50, the first overlay 51
Was coated. The bondability of the first build-up layer 51 made of a stellite-based alloy whose build-up property is not always good is
Reserved by 0. The same procedure is performed for the second buildup layer 52 using the lower buildup material 50.
Was secured.

【0032】本実施例においては、図2から理解できる
ように、肉盛層51は、フラッシュ面13,33とジャ
ーナルキャビティ部11a,31a(11b,31b)の
型彫り面との境界に設けられている。図6から理解でき
るように、第2肉盛層52は、フラッシュ面13,33
とカウンタウェイトキャビティ部11d,31dの型彫
り面との境界に、肩アール部42を形成するように設け
られている。
In this embodiment, as can be understood from FIG. 2, the build-up layer 51 is provided at the boundary between the flash surfaces 13, 33 and the engraved surfaces of the journal cavities 11a, 31a (11b, 31b). ing. As can be understood from FIG. 6, the second cladding layer 52 is formed on the flash surfaces 13, 33.
A shoulder radius portion 42 is provided at the boundary between the counterweight cavity portions 11d and 31d and the engraved surfaces.

【0033】更に説明を加える。図6はカウンタウェイ
トキャビティ部11d,31d付近を示す。カウンタウ
ェイトキャビティ部11d,31dは彫り込みが深いた
め、粗材Wを構成する肉の充満性が高いこと、欠肉が生
じにくいことが要請される。これら等を考慮して、カウ
ンタウェイトキャビティ部11d,31dの付近におい
ては、粗材Wからのフラッシュの流動をかなり抑制して
いる。このように粗材Wからのフラッシュの流動を抑制
しているため、フラッシュ面13,33のうち、カウン
タウェイトキャビティ部11d,31d付近は、フラッ
シュに起因する摺動摩耗が比較的少ないといえる。
Further explanation will be given. FIG. 6 shows the vicinity of the counterweight cavities 11d and 31d. Since the counterweight cavities 11d and 31d are deeply carved, it is required that the filling material of the coarse material W be high in filling and that the underfilling hardly occurs. In consideration of these factors, the flow of flash from the coarse material W is considerably suppressed in the vicinity of the counterweight cavities 11d and 31d. As described above, since the flow of the flash from the rough material W is suppressed, it can be said that the sliding wear caused by the flash is relatively small in the flash surfaces 13 and 33 in the vicinity of the counter weight cavities 11d and 31d.

【0034】しかしながらカウンタウェイトキャビティ
部11d,31dは その深さH1、H2が深く、カウ
ンタウェイト間の肉厚DA(図6参照)が小さいため、
鍛造時の面圧バランスが悪い。更に第1傾斜面15及び
第2傾斜面35によりフラッシュ面13,33における
粗材からのフラッシュの流動が抑制されている。よっ
て、鍛造時にはカウンタウェイトキャビティ部11d,
31dの肩アール部42に係る面圧がかなり高い。また
狭くて深いカウンタウェイトキャビティ部11d,31
dは、形状的にも放熱が少ない部位であるため、カウン
タウェイトキャビティ部11d,31dの型表面が高温
となり易く、さらに狭くて深いカウンタウェイトキャビ
ティ部11d,31dの型表面に潤滑剤も固着しにく
い。そのため、面圧が増加しがちなカウンタウェイトキ
ャビティ部11d,31dにおいては、特に肩アール部
42においては、金型表面の軟化により金型表面の強度
が低下し易く、粗材の塑性流動が起こるにつれて相対的
に金型表面も塑性流動を起こし易い。本実施例によれ
ば、フラッシュ面13,33のうち、このような事情を
もつカウンタウェイトキャビティ部11d,31dの付
近においては 特に肩アール部42の付近においては、
図6から理解できるように、第1肉盛層51を構成する
合金よりも高温強度に優れており高温における耐変形性
が高いNi基の超合金を、前記のように第2肉盛層52
として、下塗材50の上に肉盛りしている。
However, since the counter weight cavities 11d and 31d have deep depths H1 and H2 and a small thickness DA (see FIG. 6) between the counter weights,
Poor surface pressure balance during forging. Further, the flow of the flash from the coarse material on the flash surfaces 13 and 33 is suppressed by the first inclined surface 15 and the second inclined surface 35. Therefore, at the time of forging, the counterweight cavity portion 11d,
The surface pressure related to the 31d shoulder round portion 42 is considerably high. Further, the counterweight cavities 11d and 31 are narrow and deep.
Since d is a portion that has little heat radiation in terms of shape, the mold surfaces of the counterweight cavities 11d and 31d are likely to become hot, and a lubricant is also fixed to the mold surface of the narrow and deep counterweight cavities 11d and 31d. Hateful. For this reason, in the counterweight cavities 11d and 31d where the surface pressure tends to increase, especially in the shoulder radius portion 42, the strength of the mold surface tends to decrease due to the softening of the mold surface, and plastic flow of the coarse material occurs. As a result, the surface of the mold tends to cause plastic flow relatively. According to the present embodiment, of the flash surfaces 13 and 33, in the vicinity of the counterweight cavities 11d and 31d having such circumstances, particularly in the vicinity of the shoulder radius portion 42,
As can be understood from FIG. 6, a Ni-based superalloy having higher high-temperature strength than the alloy forming the first overlay layer 51 and having high resistance to deformation at high temperatures is used as the second overlay layer 52 as described above.
Is overlaid on the undercoat material 50.

【0035】本実施例では、フラッシュ面13,33の
うち軸端ジャーナルキャビティ部11a,11bと31
a,31b付近においては、粗材WからのフラッシュF
Lの流動が促進されているため、図4から理解できるよ
うに、フラッシュFLが矢印方向S1に沿って摺動す
る。更に、型温の上昇とともに、粗材表面に生じた硬い
酸化膜FOなどの影響を受け、フラッシュFLに起因す
る摺動摩耗が激しくなり、フラッシュFLが摺動する方
向に沿ってスリキズ状の摩耗痕αとなって現れ易い(図
5参照)。
In this embodiment, the shaft end journal cavities 11a, 11b and 31
a, 31b, the flash F from the coarse material W
Since the flow of L is promoted, as can be understood from FIG. 4, the flash FL slides along the arrow direction S1. Further, as the mold temperature rises, it is affected by the hard oxide film FO formed on the surface of the rough material, and the sliding wear caused by the flash FL becomes severe, and the abrasion along the sliding direction of the flash FL occurs. It easily appears as a mark α (see FIG. 5).

【0036】しかしながら本実施例によれば、第2肉盛
層52よりも高温硬さ、加熱軟化抵抗の優れるステライ
ト系合金を第1肉盛層51としてあらかじめ肉盛してお
くため、フラッシュFLによる摩耗痕αの進行の防止、
遅延に有利である。ところで経験上、クランクシャフト
用の熱間鍛造型の寿命を決定するのは、主として、カウ
ンタウェイトキャビティ部11d,31dの付近、軸端
ジャーナルキャビティ部11a,11bと31a,31
bの付近における損傷である。従って本実施例では、コ
スト低廉等を考慮し、フラッシュ面13,33のうちピ
ンキャビティ部11e,31eの周りには第1肉盛層も
第2肉盛層も形成していない。
However, according to the present embodiment, a stellite alloy having a higher temperature hardness and a higher resistance to softening by heating than the second build-up layer 52 is used as the first build-up layer 51 beforehand. Prevention of progress of wear marks α,
It is advantageous for delay. By experience, the life of a hot forging die for a crankshaft is determined mainly by the vicinity of the counterweight cavities 11d, 31d, the shaft end journal cavities 11a, 11b and 31a, 31.
Damage near b. Therefore, in the present embodiment, in consideration of the cost and the like, neither the first build-up layer nor the second build-up layer is formed around the pin cavities 11e and 31e in the flash surfaces 13 and 33.

【0037】本実施例では、高温耐摩耗性が要請される
第1肉盛層51を構成する合金としては、重量%で、
C:0.35〜1.10%、Si:≦1.5%、Mn:
≦1.5%、Ni:≦3.0%、Cr:26.0〜3
2.0%、Mo:0.5〜6.0%、W:0.5〜6.
0%含有し、残部Co及び不可避の不純物といった規定
組成をもつCo基のステライト系合金とする。
In the present embodiment, the alloy constituting the first buildup layer 51 for which high-temperature wear resistance is required is expressed in terms of% by weight.
C: 0.35 to 1.10%, Si: ≦ 1.5%, Mn:
≦ 1.5%, Ni: ≦ 3.0%, Cr: 26.0-3
2.0%, Mo: 0.5-6.0%, W: 0.5-6.
It is a Co-based stellite alloy containing 0% and having a specified composition such as the balance of Co and unavoidable impurities.

【0038】第2肉盛層52を構成するNi基の超合金
としては、Niが40〜70%、Crが12〜30%、
Moが2〜5%、Cが0.01〜0.1%、Nbが1〜
7%、他にTi,Al,Feを適宜含む組成を採用す
る。 (実施例の効果)以上説明したように本実施例によれ
ば、フラッシュ流動促進領域K1とフラッシュ流動抑制
領域K2とで肉盛層が使い分けられている。すなわち、
フラッシュ流動促進領域K1の少なくとも一部にはCo
基のステライト系合金で構成された第1肉盛層51が肉
盛されているとともに、フラッシュ流動抑制領域K2の
少なくとも一部には、Ni基の超合金で構成された第2
肉盛層52が肉盛されており、第1肉盛層51を構成す
る合金は、高温耐摩耗性を重視しており、第2肉盛層5
2を構成する合金よりも高温耐摩耗性に優れている。第
2肉盛層52を構成する合金は、高温強度、高温におけ
る耐変形性を重視しており、第1肉盛層51を構成する
合金よりも高温強度、高温における耐変形性に優れてい
る。
As the Ni-based superalloy constituting the second build-up layer 52, Ni is 40 to 70%, Cr is 12 to 30%,
Mo is 2 to 5%, C is 0.01 to 0.1%, Nb is 1 to
7%, and a composition containing Ti, Al, and Fe as appropriate. (Effects of Embodiment) As described above, according to the present embodiment, the overlay layer is selectively used in the flash flow promotion region K1 and the flash flow suppression region K2. That is,
Co is contained in at least a part of the flash flow promoting region K1.
The first buildup layer 51 made of a base stellite-based alloy is built up, and at least a part of the flash flow suppression region K2 is made of a second buildup layer made of a Ni-based superalloy.
The cladding layer 52 is clad, and the alloy forming the first cladding layer 51 places importance on high-temperature wear resistance, and the second cladding layer 5
2 is superior to the high-temperature wear resistance of the alloy composing No. 2. The alloy forming the second build-up layer 52 emphasizes high-temperature strength and deformation resistance at high temperatures, and is superior to the alloy forming the first build-up layer 51 in high-temperature strength and deformation resistance at high temperatures. .

【0039】このような本実施例によれば、フラッシュ
の流動による摺動摩擦が激しいフラッシュ流動促進領域
K1は、高温耐摩耗性が良い第1肉盛層51によって保
護される。また鍛造時に面圧が過大となり易いフラッシ
ュ流動抑制領域K2は、高温強度が良くて高温における
変形抵抗性が高い第2肉盛層52によって保護されてい
る。即ち、熱間鍛造型の部位によって異なる損傷形態に
対して、その損傷形態に応じた特性をもつ合金で肉盛層
を形成しているため、熱間鍛造型つまり本実施例に係る
熱間鍛造用複合金型の寿命の向上に有利である。
According to the present embodiment, the flash flow promoting region K1 in which the sliding friction due to the flow of the flash is intense is protected by the first overlaying layer 51 having good high-temperature wear resistance. Further, the flash flow suppression region K2 in which the surface pressure tends to be excessively large during forging is protected by the second overlay layer 52 having good high-temperature strength and high deformation resistance at high temperatures. That is, since the buildup layer is formed of an alloy having characteristics according to the damage form for the damage form that differs depending on the portion of the hot forging die, the hot forging according to the hot forging die, This is advantageous for improving the life of the composite mold for use.

【0040】またクランクシャフトを鍛造する熱間鍛造
型において型寿命の一因として、ピンキャビティ部11
e,31eの底部における亀裂も挙げられることがあ
る。図7から理解できるように、鍛造成形時に、鍛造荷
重による機械的荷重Pがピンキャビティ部11e,31
eの型彫り面にほぼ垂直に負荷される。摩擦係数をμと
すると、粗材と型彫り面と間の摩擦力により型彫り面の
接線方向に沿って摩擦力(P×μ)が働き、これに起因
してピンキャビティ部11e,31eの型彫り面の底に
亀裂CAが生成、成長するものと推定される。このよう
なピンキャビティ部11e,31eの型彫り面の型割れ
を防止するために、本実施例では、第1型10,第2型
30を構成する金型本体を構成する母材として、靱性及
び破壊靱性の高い材料(例えばJIS SKT−4相当
材)を使用しているため、金型本体の長寿命化に有利で
ある。
In a hot forging die for forging a crankshaft, one of the causes of the die life is as follows.
A crack at the bottom of e, 31e may also be mentioned. As can be understood from FIG. 7, at the time of forging, the mechanical load P due to the forging load is applied to the pin cavity portions 11e and 31e.
e is loaded almost perpendicularly to the engraving surface. Assuming that the friction coefficient is μ, a frictional force (P × μ) acts along the tangential direction of the engraved surface due to the frictional force between the rough material and the engraved surface, and as a result, the pin cavities 11e and 31e It is presumed that a crack CA is generated and grows at the bottom of the die-cut surface. In the present embodiment, in order to prevent such mold cracking of the engraved surfaces of the pin cavities 11e and 31e, in the present embodiment, the base material constituting the mold body constituting the first mold 10 and the second mold 30 is tough. Since a material having high fracture toughness (e.g., a material equivalent to JIS SKT-4) is used, it is advantageous for extending the life of the mold body.

【0041】(試験例)表1に示す本発明金型材〜
を作製し、これらについて試験した。更に、従来から使
用されている比較金型材〜についても同様に試験し
た。比較金型材はJIS SKT−4相当材である。
比較金型材はDAC10相当材である。比較金型材
はSKD61相当材である。比較金型材はDAC10
相当材に硬度増加処理つまり焼き入れ・焼き戻しを施し
たものである。比較金型材はSKD61相当材に硬度
増加処理つまり焼き入れ・焼き戻しを施したものであ
る。
(Test Examples) Mold materials of the present invention shown in Table 1
Were prepared and tested. Further, the comparative mold materials conventionally used were similarly tested. The comparative mold material is a material equivalent to JIS SKT-4.
The comparative mold material is a DAC10 equivalent material. The comparative mold material is a material equivalent to SKD61. The comparative mold material is DAC10
This is a material which has been subjected to hardness increasing treatment, that is, quenching and tempering. The comparative mold material is obtained by subjecting a material equivalent to SKD61 to a hardness increasing process, that is, quenching and tempering.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】[0043]

【表2】 [Table 2]

【0044】表1に示すように、本発明金型材の肉盛
溶接材はCo基のステライト系合金であり、Cが0.
5%、Moが1.0%、Wが1.0%含まれている。本
発明金型材の肉盛溶接材はCo基のステライト系の
合金であり、Cが0.6%、Moが4.2%、Wが3.
3%含まている。本発明金型材の肉盛層はCo基のス
テライト系合金であり、Cが1.0%、Moが1.1
%、Wが3.4%含まれている。
As shown in Table 1, the build-up welding material of the mold material of the present invention is a Co-based stellite-based alloy and has a C content of 0.1%.
5%, Mo is contained 1.0%, and W is contained 1.0%. The build-up welding material of the mold material of the present invention is a Co-based stellite-based alloy, in which C is 0.6%, Mo is 4.2%, and W is 3.0%.
Contains 3%. The cladding layer of the mold material of the present invention is a Co-based stellite-based alloy, in which C is 1.0% and Mo is 1.1.
% And W are contained in 3.4%.

【0045】本試験例では次のように試験片を形成し
た。本発明金型材〜では、各肉盛溶接材で形成した
丸棒材を肉盛用の溶接棒として用いる。更に、タングス
テン電極を用いると共に、図8及び図9に示す長溝2a
をもつ金属体2を用い、アルゴンガス雰囲気において、
TIG溶接法により、長溝2aに肉盛溶接し、肉盛層4
を形成した。これにより肉盛試験片6を製作した。この
肉盛試験片6の製作における肉盛性として、溶着肉盛
性、耐溶接割れ性を評価した。溶着肉盛性は、肉盛層4
における溶け込み不良を光学顕微鏡で観察して判定し
た。耐溶接割れ性は、スライス切断の前に肉盛層4に浸
透液を接触させるカラーチェック試験により肉盛層4に
おける割れの有無を判定し、更に、スライス切断した試
料の肉盛層4自体、肉盛層4と金属体2との境界につい
て光学顕微鏡で観察して判定した。
In this test example, a test piece was formed as follows. In the mold material of the present invention, a round bar formed of each overlay welding material is used as a welding rod for overlay. Further, while using a tungsten electrode, the long groove 2a shown in FIGS.
Using a metal body 2 having
By TIG welding, overlay welding is performed on the long groove 2a and the overlay 4
Was formed. Thereby, the overlay test piece 6 was manufactured. As build-up properties in the production of the build-up test piece 6, welding build-up properties and welding crack resistance were evaluated. Welding overlay is 4
Was determined by observing the poor penetration in an optical microscope. The weld cracking resistance is determined by determining the presence or absence of cracks in the build-up layer 4 by a color check test in which a penetrating liquid is brought into contact with the build-up layer 4 before cutting the slice. The boundary between the buildup layer 4 and the metal body 2 was determined by observation with an optical microscope.

【0046】更に、この肉盛試験片6の肉盛層4のうち
余剰肉盛部分を除去した後に、肉盛試験片6をスライス
切断し、多数枚の試料を形成した。その後、ある試料の
肉盛層4について、室温硬さ(ビッカ−ス硬さ:荷重2
0kgf)を評価した。更に別の試料の肉盛層4につい
て、700°Cの温度で4時間保持した加熱処理後の加
熱軟化特性を評価した。更に別の試料について、800
°Cの温度で4時間保持した加熱処理後の加熱軟化特性
も評価した。この加熱軟化特性は、加熱後に常温に戻し
た試料の肉盛層4の硬さ(ビッカ−ス硬さ:荷重20k
gf)で評価した。また別の試料の肉盛層4について、
700°Cにおける高温硬さ(ビッカ−ス硬さ:荷重2
0kgf)を評価した。別の試料の肉盛層4について、
800°Cにおける高温硬さ(ビッカ−ス硬さ:荷重2
0kgf)を評価した。
Further, after removing the excess build-up portion of the build-up layer 4 of the build-up test piece 6, the build-up test piece 6 was slice-cut to form a large number of samples. Thereafter, for the overlay 4 of a certain sample, the room temperature hardness (Vickers hardness: load 2)
0 kgf) was evaluated. Further, with respect to the cladding layer 4 of another sample, the heat softening characteristic after the heat treatment at a temperature of 700 ° C. for 4 hours was evaluated. For yet another sample, 800
The heat softening properties after the heat treatment at 4 ° C. for 4 hours were also evaluated. This heating softening characteristic is determined by the hardness of the cladding layer 4 (Vickers hardness: load of 20 k) of the sample returned to normal temperature after heating.
gf). In addition, for the overlay 4 of another sample,
High temperature hardness at 700 ° C (Vickers hardness: load 2)
0 kgf) was evaluated. For the overlay 4 of another sample,
High temperature hardness at 800 ° C (Vickers hardness: load 2)
0 kgf) was evaluated.

【0047】更に別の試料から、図10に仮想線で示す
ノッチ8c付きシャルピー衝撃試験片8(JIS−3号
試験片)を形成し、シャルピー衝撃試験機により、肉盛
層4自体の衝撃強度を評価した。試験結果を表2に示
す。表2に示すように、鍛練型材を使用した比較金型材
、、は衝撃強度が優れるものの、800℃での高
温硬さはHv150〜227と低くく、高温耐摩耗性が
充分ではなく、フラッシュによる摩耗が大きいと考えら
れる。
From another sample, a Charpy impact test piece 8 (JIS-3 test piece) with a notch 8c shown by a virtual line in FIG. 10 was formed, and the impact strength of the overlay 4 itself was measured by a Charpy impact tester. Was evaluated. Table 2 shows the test results. As shown in Table 2, although the comparative mold material using the forged mold material has excellent impact strength, its high-temperature hardness at 800 ° C. is as low as Hv 150 to 227, and its high-temperature wear resistance is not sufficient. It is considered that the wear is large.

【0048】従来の鍛練型材に硬度増加処理(焼き入れ
・焼き戻し)を施した比較金型材、は、高温耐摩耗
性を向上させたものである。この比較金型材、は、
室温硬さ(=初期硬さ)がHv520とかなり高いた
め、フラッシュに対する高温耐摩耗性が良いものの、初
期硬さが高いため衝撃強度が15J/cm2 、20J/
cm2と低く目となり、型割れが発生し易くなる。
A comparative die material obtained by subjecting a conventional forged die material to a hardness increasing treatment (quenching / tempering) has improved high-temperature wear resistance. This comparative mold material,
Since the room temperature hardness (= initial hardness) is quite high as Hv520, the high-temperature wear resistance to flash is good, but the impact strength is 15 J / cm 2 , 20 J /
The eyes become as low as cm 2, and mold cracks easily occur.

【0049】これに対し本発明金型材〜(=ステラ
イト合金を肉盛したもの)は、室温硬さ、加熱軟化硬
さ、高温硬さはいずれも良好なレベルにあり、とりわけ
高温硬さ(1800℃)がHv246〜270程度と硬
いため、熱間鍛造時の高温耐摩耗性に優れ、従ってフラ
ッシュによる摩耗が少ないと考えられる。従って本発明
金型材〜はフラッシュ流動促進領域K1に適する。
また、本発明金型材の肉盛溶接材の高温強度が84
2MPaとかなり大きく、高温における耐変形性が良好
であり、従って本発明型材はフラッシュ流動抑制領域
K2に適する。
On the other hand, the mold material of the present invention ~ (= a stellite alloy build-up) has good room temperature hardness, heat softening hardness, and high temperature hardness, and particularly high temperature hardness (1800). C) is as high as about Hv 246 to 270, so that it is considered to be excellent in high-temperature wear resistance during hot forging and, therefore, to have little wear due to flash. Accordingly, the mold material of the present invention is suitable for the flash flow promoting region K1.
In addition, the high-temperature strength of the overlay welding material of the mold material of the present invention is 84.
It is considerably large at 2 MPa and has good deformation resistance at high temperatures. Therefore, the mold of the present invention is suitable for the flash flow suppression region K2.

【0050】上記した試験結果に基づいて図11、図1
2を作成した。図11は、加熱軟化硬さ(800℃)と
衝撃強度との関係を示す。図12は、高温硬さ(800
℃)と衝撃強度との関係を示す。図11及び図12にお
いて、△×*●印はそれぞれ本発明金型材〜に相当
する。既述から理解できるように本発明金型材〜
は、SKT−4相当材である金型本体材にステライト系
の各肉盛層を肉盛したものであるため、図11及び図1
2において△×*●印で示す本発明金型材〜の衝撃
強度としては、肉盛層自体の衝撃強度のデータではな
く、SKT−4相当材(比較金型材)の衝撃強度のデ
ータを採用するのが適当である。
Based on the above test results, FIGS.
2 was created. FIG. 11 shows the relationship between the heat softening hardness (800 ° C.) and the impact strength. FIG. 12 shows the high temperature hardness (800
C) and the impact strength. In FIG. 11 and FIG. 12, △ * ● marks respectively correspond to the mold material of the present invention. As can be understood from the above description, the mold material of the present invention ~
FIG. 11 and FIG. 1 show a structure in which each of the stellite-based overlay layers is overlaid on a mold body material equivalent to SKT-4.
In Example 2, as the impact strength of the mold material of the present invention indicated by the mark △ ***, the impact strength data of the SKT-4 equivalent material (comparative mold material) is adopted instead of the impact strength data of the overlay layer itself. Is appropriate.

【0051】図11から理解できるように、SKT−4
相当材である金型本体材にステライト系の各肉盛層を肉
盛した本発明金型材〜によれば、衝撃強度を確保し
つつ加熱軟化硬さ(800℃)が高い。図12から理解
できるように、本発明金型材〜によれば、衝撃強度
を確保しつつ高温硬さ(800℃)が高い。このことか
ら、本発明金型材〜によれば、フラッシュによる摩
擦に対して良好なる抵抗性をもつといえる。
As can be understood from FIG. 11, SKT-4
According to the mold material of the present invention in which the stellite-based cladding layers are overlaid on the equivalent mold body material, the heat softening hardness (800 ° C.) is high while ensuring the impact strength. As can be understood from FIG. 12, according to the mold material of the present invention, the high-temperature hardness (800 ° C.) is high while ensuring the impact strength. From this, it can be said that the mold material of the present invention has good resistance to friction by flash.

【0052】(他の形態)型の損傷態様に応じて、表3
に示す形態A〜Cにすることもできる。すなわち、フラ
ッシュ面13,33においてヒートチェック損傷が多い
場合には、第1肉盛層51として、表1に示す組成をも
つ肉盛溶接材(Mo及びWが少なめ)を採用した形態
Aを採用できる。フラッシュ面13,33における摩耗
が大きい場合には、第1肉盛層51として、表1に示す
組成をもつ肉盛溶接材(Mo及びWが多め)を採用し
た形態Bを採用できる。フラッシュ面13,33におい
て、摩耗が大きく且つヒートチェック損傷も多い場合に
は、第1肉盛層51として、表1に示す組成をもつ肉盛
溶接材を採用した形態Cを採用できる。なお形態A〜
Cでは、カウンタウェイトキャビティ部11d,31d
の肩アール部42を覆う第2肉盛層52として、表1に
示す組成をもつ肉盛溶接材を採用する。
(Other Embodiments) Table 3
It is also possible to use the forms A to C shown in FIG. That is, when the heat check damage is large on the flash surfaces 13 and 33, the form A in which the build-up welding material having the composition shown in Table 1 (Mo and W are small) is used as the first build-up layer 51. it can. When the abrasion on the flash surfaces 13 and 33 is large, a form B in which a build-up welding material having a composition shown in Table 1 (Mo and W are large) can be adopted as the first build-up layer 51. In the case where the flash surfaces 13 and 33 have a large amount of wear and a large amount of heat check damage, a form C in which a build-up welding material having the composition shown in Table 1 is used as the first build-up layer 51 can be used. Form A ~
In C, the counterweight cavities 11d, 31d
As the second overlay layer 52 covering the shoulder radius portion 42, an overlay weld material having a composition shown in Table 1 is employed.

【0053】[0053]

【表3】 また前述したように、ピンキャビティ部11e,31e
の型彫り面における型割れ対策として、高靱性の型材を
使用することで対応できる。また鍛造圧が過大である場
合には、ピンキャビティ部11e,31eの型彫り面に
おける型割れ対策として、高温強度に優れており高温に
おける変形に対して抵抗性が高い肉盛溶接材(表1に
示す組成,Ni基超合金)を、ピンキャビティ部11
e,31eの型彫り面に直接肉盛りすることも好まし
い。
[Table 3] As described above, the pin cavities 11e and 31e
As a countermeasure against die cracking on the die-sculpted surface, it is possible to use a high-toughness die material. When the forging pressure is excessive, as a countermeasure against die cracking in the die-sculpted surfaces of the pin cavities 11e and 31e, a build-up welding material having excellent high-temperature strength and high resistance to deformation at high temperatures (see Table 1). (Ni-base superalloy) shown in FIG.
It is also preferable to directly build up on the engraved surfaces of e and 31e.

【0054】上記した実施例はクランクシャフトを熱間
鍛造する鍛造型に適用したものであるが、これに限ら
ず、例えば、ナックルアーム.ロアアーム等を熱間鍛造
する鍛造型に適用できる。
Although the above embodiment is applied to a forging die for hot forging a crankshaft, the invention is not limited to this. For example, a knuckle arm. The present invention can be applied to a forging die for hot forging a lower arm or the like.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明に係る熱間鍛造用複合金型によれ
ば、フラッシュ流動促進領域とフラッシュ流動抑制領域
とで肉盛層が使い分けられており、鍛造時にフラッシュ
による摩耗が大きくなりがちなフラッシュ流動促進領域
の少なくとも一部には、高温耐摩耗性を重視した合金で
構成された第1肉盛層が肉盛され、フラッシュの流動を
抑制する関係で鍛造時に面圧が大きくなりがちなフラッ
シュ流動抑制領域の少なくとも一部には、高温強度を重
視した合金で構成された第2肉盛層が肉盛されている。
そのため本発明に係る熱間鍛造用複合金型の長寿命化に
有利である。
According to the composite die for hot forging according to the present invention, the build-up layer is selectively used in the flash flow promoting region and the flash flow suppressing region, and the abrasion due to the flash tends to increase during forging. In at least a part of the flash flow promoting region, a first build-up layer made of an alloy that emphasizes high-temperature wear resistance is built up, and surface pressure tends to increase during forging because of the suppression of flash flow. In at least a part of the flash flow suppression region, a second build-up layer made of an alloy that emphasizes high-temperature strength is built up.
Therefore, it is advantageous for extending the life of the composite die for hot forging according to the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1型の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first type.

【図2】図1に示すA−A線に沿った熱間鍛造用複合金
型の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the composite die for hot forging taken along the line AA shown in FIG.

【図3】第2型の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a second type.

【図4】フラッシュ面におけるフラッシュの流動形態を
示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a flow form of a flash on a flash surface.

【図5】図1に示すC−C線に沿った断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along the line CC shown in FIG.

【図6】図1に示すD−D線に沿った断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line DD shown in FIG.

【図7】ピンキャビティ部の底における亀裂を説明する
構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a crack at the bottom of the pin cavity portion.

【図8】肉盛層を被覆した試験片の平面図である。FIG. 8 is a plan view of a test piece coated with a build-up layer.

【図9】肉盛層を被覆した試験片の側面図である。FIG. 9 is a side view of a test piece coated with a build-up layer.

【図10】衝撃試験片の作成形態を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing a form of producing an impact test piece.

【図11】本発明金型材及び比較金型材における加熱軟
化硬さと衝撃強度との関係を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the heat softening hardness and the impact strength of the mold material of the present invention and the comparative mold material.

【図12】本発明金型材及び比較金型材における高温硬
さと衝撃強度との関係を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between high-temperature hardness and impact strength of the mold material of the present invention and the comparative mold material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

図中、10は第1型、11は製品キャビティ、15は第
1傾斜面、11dはカウンタウェイトキャビティ部、3
0は第2型、31は製品キャビティ、35は第2傾斜
面、31dはカウンタウェイトキャビティ部、51は第
1肉盛層、52は第2肉盛層、K1はフラッシュ流動促
進領域、K2はフラッシュ流動抑制領域を示す。
In the figure, 10 is the first mold, 11 is the product cavity, 15 is the first inclined surface, 11d is the counterweight cavity, 3
0 is a second mold, 31 is a product cavity, 35 is a second inclined surface, 31d is a counterweight cavity portion, 51 is a first buildup layer, 52 is a second buildup layer, K1 is a flash flow promoting area, and K2 is 3 illustrates a flush flow suppression region.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西 常幸 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued from the front page (72) Inventor Tomoyuki Nishi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】鍛造品となる粗材からのフラッシュの流動
を促進させるフラッシュ流動促進領域と、粗材からのフ
ラッシュの流動を抑制するフラッシュ流動抑制領域とを
備えるとともに、金型本体に肉盛層を被覆して複合化し
た熱間鍛造用複合金型において、 前記フラッシュ流動促進領域と前記フラッシュ流動抑制
領域とで肉盛層が使い分けられ、 前記フラッシュ流動促進領域の少なくとも一部には第1
肉盛層が肉盛され、 前記フラッシュ流動抑制領域の少なくとも一部には第2
肉盛層が肉盛され、 前記第1肉盛層を構成する合金は高温耐摩耗性を重視
し、前記第2肉盛層を構成する合金は高温強度を重視し
ていることを特徴とする熱間鍛造用複合金型。
A flash flow promoting region for promoting the flow of flash from a rough material to be a forged product, and a flash flow suppressing region for suppressing the flow of flash from a rough material, and a build-up on a mold body. In the composite die for hot forging, which is formed by coating a layer, a buildup layer is selectively used in the flash flow promotion region and the flash flow suppression region, and at least a part of the flash flow promotion region is a first layer.
A build-up layer is built-up, and at least a part of the flash flow suppression area is
The build-up layer is built-up, the alloy forming the first build-up layer emphasizes high-temperature wear resistance, and the alloy forming the second build-up layer emphasizes high-temperature strength. Composite mold for hot forging.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013123719A (en) * 2011-12-13 2013-06-24 Honda Motor Co Ltd Method and device for predicting lifetime of forging die, and program for predicting the lifetime of forging die
KR20200042598A (en) * 2018-10-16 2020-04-24 한국생산기술연구원 Method for evaluating forging characteristics of light weight metal

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013123719A (en) * 2011-12-13 2013-06-24 Honda Motor Co Ltd Method and device for predicting lifetime of forging die, and program for predicting the lifetime of forging die
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