JPS5841925B2 - ワイヤ引抜きダイス及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の背景 本発明の分野 本発明は一般的にはワイヤ引抜きダイス及びかかるダイ
スを製造する方法に係り、更に詳細には固く耐摩耗性を
有する合成材料を使用したワイヤ引抜きダイス及びこれ
を製造する方法に係る。

従来技術の説明 天然ダイヤモンドワイヤ引抜きダイスが多年に亘って製
造されており、かかるダイスは通常ダイヤモンドが嵌込
まれる金属ケーシングを含んでおり、このケーシングは
ワイヤ引抜き機内に装着されるよう構成されている。

米国特許第２１７１３２３号にはダイヤモンドワイヤ引
抜きダイスを製造する一つの従来技術の方法が開示され
ている。

ダイヤモンドワイヤ引抜きダイスを製造する他の一つの
より最近の方法に於いては、平底のキャビティがケーシ
ング内に機械加工され、粉末金属の層がそのキャビティ
内に配置され、ダイヤモンドがその上に配置され、更に
粉末金属がそのダイヤモンドの上に配置される。

次いで金属プラグのキャビティ内に粉末金属が配置され
、次いでこのプラグがケーシングキャビティ内に挿入さ
れる。

このケーシングは誘導加熱或はガス焼成等により加熱さ
れ、圧力がプラグに加えられてダイヤモンドを包込むよ
う粉末金属が凝固される。

次いでケーシングの裏面及びプラグ内に通常の互いに対
向した沈み孔が機械加工され、ダイス孔がダイヤモンド
を貫通して穿孔される。

米国特許第３９７８７４４号には天然ダイヤモンドワイ
ヤ引抜きダイスを製造する他の一つのより最近の方法が
開示されている。

合成ダイヤモンドの多結晶集合体が最近入手可能となっ
ており、かかる合成ダイヤモンドの多結晶集合体のコア
を有する円環状の焼結されたタングステンカーバイド素
板がＣｏｍｐａｘ なる商標にてＧｅｎｅｒａｌ
Ｅ １ｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙにより販売され
ている。

従来合成ダイヤモンドの多結晶集合体のコアを有する素
板を使用したワイヤ引抜きダイスはケーシング内に焼ば
めされていた。

しかし素板をかくして焼ばめするには実質的な量の熟練
労働を要し、かかる焼ばめを行うと合成ダイヤモンドロ
アがひどく破断することがあった。

更に円の一部の形状をしたＣｏｍｐａｘ 素板が最近
入手可能となったが、この素板はその形状のゆえにそれ
をケーシング内に焼ばめすることかできない。

更にＧｅｎｅｒａｌ Ｅ １ｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍ
ｐａｎｙ は更に最近になってワイヤ引抜きダイスに使
用するに適した他の一つの固く耐摩耗性を有する合成金
属を開発したにの材料はＢｏｒａｚｏｎ なる商標に
て販売されている多結晶の等軸晶系窒化ボロンである。

従って固く耐摩耗性を有する合成材料を使用したワイヤ
引抜きダイス及び素板をケーシング内に焼ばめする必要
がなく且つコアの破断を低減するダイス製造法を開発す
るのが望ましい。

本発明の概要 本発明の方法によれば、そのより広い局面に於いては、
金属ケーシングが用意され、そのケーシングの前面にケ
ーシングの裏面より隔置された底部を有する円筒状キャ
ビティが形成され、そのキャビティの側壁が底部に近接
した位置に於いてアンダカットされる。

金属粉末の第一層がキャビティの底部を覆うようケーシ
ング内に配置され、固く耐摩耗性を有する合成材料にて
形成されたコアを有する金属素板が、そのコアが前記キ
ャビティと同心状にて前記第一層上に配置され、次いで
金属粉末の第二層が前記第一層及び前記素板を覆うよう
前記キャビティ内に配置される。

この場合、両方の層の金属粉末はコアの熱的劣化温度よ
りも低い融点を有している。

次いで両端を有し且つきつく摺動嵌合するようケーシン
グキャビティの内径と関連した外径を有する円筒状プラ
グが用意される。

プラグの他端より隔置された底部を有する円筒状キャビ
ティが該プラグの一端に形成され、該プラグキャビティ
のその底部に近接した位置の内径はプラグの前記一端に
於ける内径よりも大きい。

このプラグが前記プラグキャビティが前記第二の金属粉
末層に対向した状態で前記プラグキャビティの底部が前
記第□層に係合するまでケーシングキャビティ内に挿入
される。

圧力がプラグの他端に加えられこれにより金属粉末層が
圧縮され、次いで金属粉末を溶融するに十分な温度であ
るがコアの熱的劣化温度よりも低い温度にである時間ケ
ーシングが加熱され、かくして素板を包込む溶融金属体
が形成される。

加圧及び加熱が停止され、前記溶融金属体を凝固しこれ
により前記プラグ及び素板な前記ケーシングキャビティ
内に固定すべくケーシングが冷却される。

それぞれ前記金属体を貫通して前記コアまで延在する互
いに対向した沈み孔がケーシングの裏面及びプラグの他
端に形成され、次いで前記対向した沈み孔間な連通ずる
ダイス孔が前記コアを貫通して穿孔される。

従って本発明の一つの目的は、ワイヤ引抜きダイスの改
善された製造法を提供することである。

本発明の他の一つの目的は、改良されたワイヤ引抜きダ
イスを提供することである。

本発明の更に他の一つの目的は、合成ダイヤモンドの多
結晶集合体或は多結晶の等軸晶系窒化ボロンの如き固く
耐摩耗性を有する合成材料を使用したワイヤ引抜きダイ
スの改善された製造法を提供することである。

本発明の更に他の一つの目的は、台底ダイヤモンドの多
結晶集合体或は多結晶の等軸晶系窒化ボロンの如き固く
耐摩耗性を有する合成材料を使用した改良されたワイヤ
引抜きダイスを提供することである。

本発明の上述の及び他の特徴及び目的、及びそれらを得
る要領は添付の図面と共に本発明の実施例の以下の説明
を参照することにより明らかとなるであろうし又本発明
それ自身をよく理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を示す肩囲的断面図である。 第２図はプラグがケーシングキャビティ内に挿入される
前の第１図の線２−２に沿う肩囲的断面図である。 第３図は本発明の完成したワイヤ引抜きダイスを示す肩
囲的断面図である。 好ましい実施例の説明 添付の第３図に、本発明の改良されたワイヤ引抜きダイ
スが符号１０にて全体的に示されている。 このダイスは好ましくは、しかし必ずしもこれに限定さ
れるものではないが、ステンレス銅にて形成された円筒
状の金属ケーシング１２を含んでおり、平坦且つ平行な
前面１４と裏面１６とを有している。 円筒状キャビティ１８がケーシング１２の前面１４に形
成されており且つ裏面１６より隔置され且つこれと平行
な平坦な底部２０を有している。 キャビティ１８の側壁は符号２２にて示されている如く
底部２０に近接した位置に於いてアンダカットされてい
る。 上端２６と下端２８とを有する円筒状プラグ２４がその
下端２８が底部２０より隔置された状態にてキャビティ
１８内にきつく嵌込まれている。 このプラグ２４にはキャビティ１８の底部２０と平行な
平坦な底部３２を有するキャビティ３０がその下端２８
に形成されている。 プラグ２４内のキャビティ３０は環状フランジ３４を郭
定しており、このフランジはキャビティ３０の内径がプ
ラグ２４の下端２８に於けるよりもその底部３２に於い
てより太きいようキャビティ１８の側壁より離れるよう
内方へ傾斜している。 ケーシングキャビティ１８の底部２０とプラグキャビテ
ィ３０の底部３２との間に郭定されたキャビティは素板
３Ｂを包込み且つ環状フランジ３４が内向きに傾斜して
いることによってプラグ２４をキャビティ１８内に固定
する凝固した金属体３６にて充填されている。 図示の実施例に於いては、素板３８は第２図に図示され
ている如く円板体の一部を構成しており、Ｃｏｍｐａｘ
なる商標にＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍ
ｐａｎｙにより販売されている種類のものであってよい
。 素板３８は典型的には焼結されたタングステンカーバイ
ドにて形成されており、且つその中に合成即ち人工のダ
イヤモンドの多結晶集合体にて形成されたコア４０を有
している。 或はこのコア４０は多結晶の等軸晶系窒化ボロンにて形
成されてもよい。 金属体３６内に包込まれた素板３８はケーシングキャビ
ティ１８の底部２０及びプラグキャビティ３０の底部３
２より隔置されており、且つそれぞれキャビティの底部
２０，３２と平行な平坦面４２゜４４を有している。 コア４０はキャビティ１８と同心状にてそれを貫通した
ダイス孔４６を有している。 通常の互いに対向した沈み孔４８．５０がケーシング１
２の裏面１６及びプラグ１４の一端２６内に形成されて
おり、それぞれ金属体３６を貫通してコア４０まで延在
しダイス孔４６と連通している。 第３図に図示され且つ上述したワイヤ引抜きダイスの一
つの特定の実施例に於いては、ケーシング１２は１．１
２５インチ（２８，６ｍｍ）の直径と０、３６０インチ
（９，１ｍｍ）の厚さを有している。 キャビティ１８は０．２６０インチ（６，６關）の深さ
と０．３１２インチ（７，９ｍｍ）の内径を有している
。 プラグ２４のキャビティ３０の底部３２に於ける内径は
０．２６２インチ（６，７１１！？＋１）でありキャビ
ティ３０の深さは０．０５６インチ（１，３間）である
。 プラグ２４の底部３２はキャビティ１８の底部２０より
約０．１２５インチ（３，２ｍｍ）だけ隔置されている
。 添付の第１図及び第２図に於いて、ワイヤ引抜きダイス
１０を製造する方法に於いては、ドリル盤等にてケーシ
ング１２の前面１４内に円筒状キャビティ１８が機械加
工され、次いで旋盤等にてアンダカット２２が機械加工
される。 後に説明する適当な金属粉末の層５１が前記アンダカッ
ト、゛２２の僅か上のレベルまで底部２０を覆うよ℃７
うキャビテイ１８内に配置され、層の上面５２が平面と
なり且つキャピテイの底部２０と平行になるよう平面プ
ランジャ（図示せず）にて僅かな圧力が層５１に加えら
れる。 次いで内部にコア４０を有する素板３８が層５１の上面
５２上に配置され且つ高温度に於いて蒸発する珪酸ナト
リウムの如き適当な接着剤によりこれに接着される。 この素板３８はコア４０が円筒状キャビティ１８と同心
状をなすよう配置される。 次いで金属粉末の第二層５４が約０．０６０インチ（１
，５ｍｍ）の深さまで素板３８を覆うようキャビティ１
８内に配置される。 二つの層５１，５４を形成する金属粉末はコア４０の熱
的劣化温度よりも僅かに低い、即ちコア４０が合成ダイ
ヤモンドの多結晶集合体にて形成されている場合には約
１２００下（６４９℃）よりも僅かに低い融点を有して
いる。 重量で４５％Ｃｕ、４５％Ｎｉ１１０％Ｅａｓｙ −Ｆ
ｌｏｗ ４５ろう付合金（４５％Ａｇ、１５％Ｃｕ、
１６％Ｚｎ、２４％Ｃｄなる組成→よりなり且つ１１２
５’Ｆ（６２５℃）の融点を有する金属粉末がかかる目
的に適したものであることが分っている。 プラグ２４がステンレス鋼の如き適当な金属より機械加
工され、且つ完成したダイス内に於けるよりも長い初期
長さを有している。 プラグ２４の外径はきつく摺動嵌合するようキャビティ
１８の内径に関連している。 キャビティ３０が内向きに傾斜した環状フランジ３４を
与えるようプラグ２４の下端２８に機械加工される。 次いでこのプラグ２４はそのキャビティ３０の底部３２
が粉末金属層５４に係合するまでケーシング１２のキャ
ビティ１８内に挿入され、ゲージ圧で８００ ｐｓｉ
（５６，２に！９／ｒｙ４）程度であってよい圧力がラ
ム５６によりプラグ２４の一端２６ａ上に加えられ、こ
れにより粉末金属層５１，５４が圧縮される。 次いで誘導加熱コイル５８内に配置することによりケー
シング１２は加熱される。 この場合温度は金属粉末を溶融するに十分ではあるが１
２００’Ｆ（６４９℃）を越えないレベルにまでゆっく
りと上昇される。 上述した特定の実施例に於いては、約１分の加熱時間が
粉末金属層５１．５４を溶融して素板３８を包込む溶融
金属体３６を形成するに十分である。 加熱が終了した後、上述した特定の実施例に於いては十
分に金属体３６を凝固してプラグ２４を固定するために
、約３０秒の如き更に短い時間の間圧力が維持される。 更にケーシング１２及びプラグ２４を冷却した後、プラ
グ２４の一端２６ａは第３図に図示されている如くケー
シング１２の前面１４と同一平面をなすよう機械加工さ
れる。 次いで互に対向した沈み孔４８，５０が機械加工され、
その後コア４０が穿孔されてダイス孔４６が形成される
。 以上に於いては本発明を円の一部であるダイス素板３８
を使用した場合について説明したが、円環状のダイス素
板が使用されてよいことが容易に理解されよう。 更に特定の金属粉末組成について説明したが、その融点
がコア４０の熱的劣化温度を越えない限り他の金属粉末
が採用されてよく、圧力や温度及び圧力や温度を越えろ
時間は一部は使用される特定の金属粉末に依存している
ことが理解されよう。 以上に於いては特定の装置との関連で本発明の詳細な説
明したが、上述した説明はただ単に例示のためであり本
発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ワイヤ引抜きダイスに於いて、前面と裏面とを有す
   る金属ケーシングを含み、前記ケーシングの前記前面か
   らはその内部へ向けて円筒状のケーシングキャビティが
   形成されており、前記ケーシングキャビティは前記ケー
   シングの裏面より隔置された底部を有し且つ前記底部に
   近接した位置に於いてアンダカットされた側壁を有して
   おり、前記ワイヤ引抜きダイスは更に前記ケーシングキ
   ャビティ内に緊密に嵌合され且つ両端を有する円筒状の
   プラグを含んでおり、前記プラグの一端は前記ケーシン
   グキャビティの底部に面し且つこれより隔置されており
   、前記プラグの前記一端からは内部へ向けて円筒状のプ
   ラグキャビティが形成されており、前記プラグキャビテ
   ィは前記プラグの他端より隔置された底部を有しており
   、前記プラグキャビティの前記底部に近接した位置の内
   径は前記一端に於ける内径よりも大きく、前記プラグキ
   ャビティの底部は前記ケーシングキャビティの底部より
   隔置されてそれらの間に前記アンダカットされた部分を
   含む一つのキャビティを郭定しており、前記ワイヤ引抜
   きダイスは更に前記一つのキャビティを充填しこれによ
   り前記プラグを前記ケーシングキャビティ内に固定する
   凝固した金属体と、固く耐摩耗性を有する合成材料にて
   形成されたコアを有し前記コアが前記ケーシングキャビ
   ティと同心状にあるように前記金属体内に包み込まれた
   金属素板とを含み、前記ケーシングの前記裏面及び前記
   プラグの前記他端からはそれぞれ前記ケーシングと前記
   金属体及び前記プラグと前記金属体とを貫通して前記コ
   アまで延在する互に対向した沈み孔が形成されており、
   前記コアはそれを貫通して前記互に対向した沈み孔間な
   連通ずるダイス孔を有していることを特徴とするワイヤ
   引抜きダイス。 ２、特許請求の範囲第１項のワイヤ引抜きダイスに於い
   て、前記ケーシングは実質的に平坦で平行な両面を有し
   ており、前記金属素板及び前記コアはそれぞれ前記ケー
   シングの両面に平行な実質的に平坦で平行な両面を有し
   ていることを特徴とするワイヤ引抜きダイス。 ３ 特許請求の範囲第２項のワイヤ引抜きダイスに於い
   て、前記金属素板は円板体の一部であることを特徴とす
   るワイヤ引抜きダイス。 ４ 特許請求の範囲第１項乃至第３項のいづれかのワイ
   ヤ引抜きダイスに於いて、前記プラグキャビティはその
   側壁にて環状７ランジを郭定しており、該環状フランジ
   は前記ケーシングキャビティの側壁より離れるよう内方
   へ傾斜していることを特徴とするワイヤ引抜きダイス。 ５ 特許請求の範囲第１項乃至第４項のいづれかのワイ
   ヤ引抜きダイスに於いて、前記合成材料は合成ダイヤモ
   ンドの多結晶集合体と多結晶の等軸晶系窒化ボロンとよ
   りなる群より選択されていることを特徴とするワイヤ引
   抜きダイス。 ６ 前面と裏面とを有する金属ケーシングを用意するこ
   とと、前記ケーシングの裏面より隔置された底部を有す
   る円筒状のケーシングキャビティを前記ケーシングの前
   記前面より内部へ向けて形成することと、前記ケーシン
   グキャビティの側壁に前記底部に近接した位置に於いて
   アンダカットを設けることと、前記底部を覆うよう前記
   ケーシングキャビティ内に金属粉末の第一の層を配置す
   ることと、固く耐摩耗性を有する合成材料にて形成され
   たコアを有する金属素板を前記コアが前記ケーシングキ
   ャビティと同心となる状態にて前記第一の層上に配置す
   ることと、前記第一の層及び前記金属素板を覆うよう前
   記ケーシングキャビティ内に金属粉末の第二の層を配置
   することとを含み、前記金属粉末は前記コアの熱的劣化
   温度よりも低い融点を有しており、更に両端を有し且つ
   前記ケーシングキャビティの側壁にきつく摺動嵌合する
   外径を有する円筒状のプラグを用意することと、前記プ
   ラグの一端からその内部へ向けてその他端より隔置され
   た底部を有する円筒状のプラグキャビティを形成するこ
   ととを含み、前記プラグキャビティの前記底部に近接し
   た位置に於ける内径は前記プラグキャビティの前記一端
   に於ける内径よりも大きく、更に前記プラグキャビティ
   の底部が前記金属粉末の第二の層と係合するまで前記プ
   ラグキャビティが前記金属の第二の層に面した状態にて
   前記プラグを前記ケーシングキャビティ内に挿入するこ
   とと、圧力を前記プラグの前記他端に加えこれにより前
   記金属粉末の第−及び第二の層を圧縮することと、前記
   金属粉末を溶融するに十分な時間及び温度であるが前記
   コアの熱的劣化温度より低い温度にて前記圧力を維持し
   つつ前記ケーシングを加熱し、これにより前記金属素板
   を包込む溶融して金属体を形成することと、前記加圧及
   び加熱を終了し且つ前記ケーシングを冷却して前記金属
   体を凝固しこれにより前記プラグ及び前記金属素板を前
   記キャビティケーシング内に固定することと、それぞれ
   前記金属体を貫通して前記コアまで延在する互に対向し
   た沈み孔を前記ケーシングの前記裏面及び前記プラグの
   前記他端より形成することと、前記互に対向した沈み孔
   間を連通するダイス孔を前記コアを貫通して穿孔するこ
   とと、を含んでいることを特徴とするワイヤ引抜きダイ
   スを製造する方法。 ７ ％許請求の範囲第６項の方法に於て、前記ケーシン
   グの前記前面及び裏面は実質的に平坦且つ平行であり、
   前記金属粉末の第一の層の厚さは前記アンダカットの高
   さ以上であり且つこれを充填しており、更に前記金属粉
   末の第一の層の上面が水平になり且つ前記ケーシングの
   裏面と平行になるよう前記金属素板を配置する前に前記
   上面を滑らかにすることを含んでいることを特徴とする
   方法。 ８ 特許請求の範囲第７項の方法に於いて、前記金属素
   板は前記金属粉末の第二の層の前記上面に接着されるこ
   とを特徴とする方法。 ９ 特許請求の範囲第６項乃至第８項のいづれかの方法
   に於て、前記ケーシングキャビティの底部及び前記プラ
   グキャビティの底部は平担であり且つ前記ケーシングの
   裏面と平行であることを特徴とする方法。 １０ 特許請求の範囲第６項乃至第９項のいづれかの
   方法に於いて、前記プラグキャビティはその側壁にて環
   状フランジを郭定しており、該環状フランジは前記ケー
   シングキャビティの側壁より離れるよう内方へ傾斜して
   いることを特徴とする方法。 １１ 特許請求の範囲第７項乃至第１０項のいづれか
   の方法に於いて、前記金属素板は実質的に平坦で平行な
   両面を有する円板体の一部であり、前記金属素板の両面
   の一方は前記金属粉末の第一の層の前記上面に接着され
   ることを特徴とする方法。 １２、特許請求の範囲第６項乃至第１１項のいづれかの
   方法に於いて、前記合成材料は台底ダイヤモンドの多結
   晶集合体及び多結晶の等軸晶系窒化ボロンよりなる群よ
   り選択されることを特徴とする方法。