JPS5922779B2

JPS5922779B2 - ドロ−・アイアニング缶成形用超硬工具

Info

Publication number: JPS5922779B2
Application number: JP54021971A
Authority: JP
Inventors: 啓史大内
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 1979-02-28
Filing date: 1979-02-28
Publication date: 1984-05-29
Also published as: JPS55115944A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はドロー・アイアニング缶成形用超硬工具に関し
、さらに詳しくは、ドローイング（Ｄｒａｗｉｎｇ）
−アイアニング（Ｉｒｏｎｉｎｇ）缶、すなわちＤ
Ｉ缶成形用の耐メタル耐着性のすぐれたアイアニング・
ダイスに関するものである。

ＤＩ缶の成形は、ブリキ、ブラックプレート、アルミニ
ウム（合金を含む）等の金属ブランクを、適当なポンチ
とダイスを用いて浅絞りして、カップに成形後（ドロー
イング）、第１図に示すように、クリアランスが浅絞り
したカップの側壁３の厚さより小さいダイス１とポンチ
２を用いて、エマルジョン油のような冷却・湿潤剤の供
給の下に、カップの側壁をしごき引き伸ばし、その厚さ
を減少させる（アイアニング）成形法であって、底の深
いワンピース缶の製造に適し、最近ビール缶やソフトド
リンク缶の製造に広（採用されろようになっている。

アイアニング加工時のカップ側壁の１回当りの板厚減少
率は通常約４０％にも及び、極めて苛酷な加工が施され
るので、ダイス面上への被加工金属（メタル）の耐着、
ダイス表面欠損（特に第１図の１ａに示される平行部に
おいて）、ダイス表面の摩耗や肌荒れ、あるいはダイス
全体の破損等のトラブルが製缶回数が増えるに伴い発生
し、成形された缶表面に欠陥が生じ、あるいは作業不可
能となるので、ダイスの交換が必要となる。

特に金属ブランクとしてブリキやブラックプレート等の
薄鋼板を素材としたものを用いた、いわゆるスチールＤ
Ｉ缶成形用のダイスの場合は、上記のトラブルが発生し
易い。

従来アイアニング・ダイスとして、ＪＩＳＨ５５０１の
Ｄ２なる材種が汎用されている。

これはＷＣ−Ｃｏ系超硬合金ではＣｏを６〜８重量％
含むものであり、線引用ダイス等の耐磨耗性用途に適し
ているといわれる。

しかしこれをスチールＤＩ缶用ダイスとして用いた場合
、ダイス表面に被加工材であるスチールの耐着が生じ易
（、例えば５万缶程度連続製缶するとこのメタル耐着の
ため、商品価値のあるＤＩ缶の製造が不可能となる。

このため約５万缶製缶毎に、ダイスを交換し、その表面
を再研磨して耐着したメタルを除去してから再使用しな
ければならず、従って、作業中断による生産性の低下、
再研磨コスト等による製造コストの上昇を招いている。

本発明は上記のような従来のＤＩ缶成形用ダイスの問題
点の解消を図ろうとするものであって、本発明の目的は
、メタル耐着やダイス表面の欠損、摩耗、肌荒れ及び破
損の起こり難（、連続製缶性のすぐれたＤＩ缶成形用超
硬工具の提供を目的とするものである。

本発明者は、従来汎用されてきた単純なＷＣ−Ｃｏ系超
硬合金であるＤ２材種と異なり、多成分系としてＷＣの
他にＴｉＣ，ＴａＣを含有せしめ、これら硬質相の組成
・量および結合相としてのＣｏの量を一定範囲内に選ぶ
ことによって上記の目的を達成しうろことを見出した。

ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系超硬合金は、すでに切
削用工具として、ＪＩＳにも規定され、実用に供されて
いる。

しかしその組成は、切削工具としての適性から定められ
たものであって、ＤＩ缶アイアニングダイスとしての適
性を考慮して定められたものではない。

従って後述の比較例にも示されるように、本発明の組成
範囲以外のＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系超硬合金は、
切削用工具としてはすぐれていても、ＤＩ缶成形用ダイ
スとしては、メタル附着、表面欠損あるいは全体破損等
を生じ易く、連続製缶性に劣るものである。

これは切削加工時とアイアニング加工時における工具、
特にその表面の被加工材より受ける作用が太き（異なる
ためと思われる。

すなわち、切削工具の場合は、例えば切削チップが通常
８００℃を超える高温度ですくい面に凝着することによ
るクレータ摩耗という大きな問題があり、この耐クレー
タ摩耗性向上のため、特にＴｉＣを多量に添加するなど
している。

一方ＤＩ缶成形の場合は、成形時に被加工材およびダイ
スに十分な量の冷却潤滑剤を供給するので、加工面温度
は通常２００〜４００℃程度であって、メタル附着とい
う現象は、高温凝着というよりも、冷間ないし温間にお
けるメタルの工具面への圧接現象とみられる。

メタル附着はダイス材質と被加工金属との親和性が大き
いほど著るしくなるが、ダイス表面の摩耗、肌荒れも、
このメタル附着を促進する。

従って、ＤＩ缶成形用ダイスは、切削工具よりも冷間な
いし温間における大きな耐摩耗性を要求される。

またＤＩ缶成形用ダイスは、各製缶毎にポンチからの大
きな衝撃力を受けるので、表面欠損（特に１ａ部におけ
る）や全体破損を受は易いので、切削工具にくらべて、
より大きな靭性が必要とされる。

本発明者は多数のＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ系超硬合金につ
いて実験を行なった結果下記の組成の超硬合金が以上に
述べたＤＩ缶成形用ダイスとしての要求を満足している
ことを見出して本発明を完成したものである。

本発明のＤＩ缶成形用超硬工具は、００４〜８重量％お
よびｗｅ、ＴｉＣ，ＴａＣよりなり、焼結前におけるＷ
Ｃ，Ｔｉｃ、ＴａＣの組成比が、第２図に示されるＷＣ
−ＴｉＣ−ＴａＣ状態図の、ａ点、ｂ点、０点および
ｄ点を直線で結ぶ領域内にあることを特徴とする。

ここにａ点、ｂ点、０点及びｄ点の組成比（重量％で示
す。

以下特記のない限り重量％を％で表示する）は次の通り
である。

ａ点：ＷＣ９３％、ＴｉＣ２％、ＴａＣ５％ｂ点：ｗ
ｃｓｏ％、Ｔｉｃ１５％、ＴａＣ５％Ｃ点：Ｗ
Ｃ５５％、ＴｉＣ５％、ＴａＣ４０％ｄ点：ＷＣ５８％
、ＴｉＣ２％、ＴａＣ４０％上記範囲内のＤＩ缶成形用
ダイスが優れた連続製缶性を示す理由は、下記の如（考
えられる。

ＴｉＣは、メタルとの親和性が小さいので、メタル耐着
防止に効果があるが、反面Ｃｏとの濡れが悪（、結合力
の低下や硬質粒子の凝集を生じ易（、Ｃ量の不均一を招
き易いので、量が増えると、ダイス表面の肌荒れを生じ
てメタル附着を起こしたり、また靭性な低下させる。

従ってＴｉＣ量は１５％を超えてはならない。

また２％より少ないとメタル耐着防止効果が失なわれる
ので、２％以上のＴｉ含有量を必要とする。

ＴｉＣの好適含有量の上限（線ｂｃ）はＴａＣの増加と
共に減少する、すなわち線ｂｃは線ＰＱと平行であるが
、その理由は次の如く考えられる。

第２図において、線ＰＱを境界とする領域ＩはＷＣ−Ｔ
ｉＣ−ＴａＣの均−固溶体域で、領域■は、ＷＣと
ＷＣの飽和したＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ固溶体の２相よ
りなる区域である。

すなわち原料炭化物の配合割合を領域■にとれば、ＷＣ
粒子とＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ固溶体粒子とが混合分散し
た組織とすることができる。

ところで、合金組成が線ｂｅよりも線ＰＱに近づくにつ
れて、ＷＣ相の量に対するＷＣ−ＴｉＣ−Ｔａ
Ｃ固溶体相の量が増加する。

両相の性質を比較した場合、耐メタル耐着性の点ではＷ
Ｃ−ＴｉＣ−ＴａＣ固溶体の方がすぐれている
が、靭性の点ではＷＣ相の方がすぐれている。

従って線ｂｅが線ＰＱに近づくにつれて、靭性が低下し
、ダイス表面欠損や全体破損を招き易い。

従って靭性の観点からＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ固溶体相の
量をある量以下に制限する、すなわち線ｂｃがある量以
上線ＰＱに接近しないことが必要と考えられる。

本発明者は数多くの組成について製缶試験を行なった結
果、線ｂｃを定めたものである。

ＴａＣは、粒子自体はＷＣよりも脆いけれども、Ｃｏと
の濡れがすぐれているので、多量に添加しても、靭性の
低下は軽度に抑えられる。

一方耐メタル耐着性もＴｉＣはどではないけれども優れ
ている。

従ってＤＩ缶成形用ダイスとしての性能の点からは、多
量に添加されることが望ましいのであるが、ＴａＣはＷ
ＣやＴｉＣに（らべて高価であること、及び４０％を超
えてもその性能は、４０％以下のものにくらべて、それ
ほど向上しないことの理由により、上限を４０％とした
。

なお耐メタル耐着性を防止するためには、５％以上のＴ
ａＣを必要とする。

Ｃｏは超硬粒子の結合相として機能するので、４％より
少ないとこの機能が十分でなく、靭性が低下し、ダイス
表面欠損や全体破損を生ずる。

一方Ｃｏはメタルとの親和性が高いので、８％を超える
と耐メタル耐着性が低下し、また耐摩耗性も悪化する。

以上述べた本発明の超硬ダイスは、通常の方法によって
製造することができる。

例えば所定の重量比で配合された、ＷＣ，ＴｉＣ，Ｔａ
ＣおよびＣｏの粉末をボールミルで湿式混合摩砕（例え
ばアルコール、アセトン、４塩化炭素を混入して）した
調合粉末に潤滑剤（パラフィン等の）を微量添加して後
、圧縮成型する。

次に仮焼結を約６００〜１０００℃で行なって潤滑剤を
除去する。

また必要に応じて仮焼納品を、本焼結による収縮代を見
込んでダイス形状に機械加工する。

この段階での各成分の組成は本発明の範囲内になげれば
ならない。

次いで１３００〜１６００℃で真空中又は水素中で本焼
結後、必要に応じて機械的性質を一層向上させるため熱
間静水圧圧縮処理を施こした後、製品寸法に研削仕上を
行なう。

焼結条件を適切に選べば、本焼結前・後の組成の変化は
実質的に起らない。

本発明の超硬ダイスは、ＤＩ缶成形条件の下における耐
メタル耐着性に優れているので、被加工材のメタルがダ
イス面に耐着（圧着）シて、この耐着したメタルのため
成形缶の外表面にすり疵がついて、ダイス交換を必要と
するまでの製缶回数を従来のダイスの１０〜数１０倍に
向上させることができる。

また耐摩耗性にすぐれているので、耐メタル耐着性の低
下に導くダイス表面の肌荒れも起こり難く、常に規定寸
法の表面美麗のＤＩ缶を提供することができる。

さらに、靭性に富んでいるので、ダイス表面欠損や全体
破損によるダイス交換もほとんど必要としない。

以下、実施例および比較例によって本発明の効果を一層
間らかにする。

実施例及び比較例第１表に示す各種組成の超硬合金で、ＤＩ缶成形用ダイ
スを使用して、生産機によるブリキＤＩ缶の連続製缶を
行なった。

被加工材であるブリキは、板厚０．３２１ｍ、電気錫メ
ッキ量０．８μｍ、原板硬度（ロックウェル３０Ｔ）５
０のものを使用した。

缶サイズは直径５３ｍｍ、高さ１４０１１Ｌｍであった
。

連続３段式のアイアニング方式を採用し、アイアニング
加工率は第１段約４０％、第２段約４０％、第３段約１
０％とした。

製缶速度は１５０缶／分である。なおエマルジョン油を
冷却・潤滑剤として使用した。

メタル耐着は先づ第２段のダイスに生ずるので、第２段
のダイスにメタル耐着が発生して、ダイス交換を必要と
するまでの連続製缶数を測定した。

第１表から明らかのように、本発明の超硬ダイスは約５
０万缶以上の連続製缶が可能であるが、本発明以外の超
硬ダイスは、たとえばＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ系であ
っても約１０万缶を超える連続製缶を行なうことができ
ない。

なお表において＆１．２．３．４とＴａＣが多（なるほ
ど、連続製缶数は増加しているが、ＴａＣ２０％以上で
は微増に止まっていることがわかる。

また煮５はＡ１よりＴｉＣ量を５％増したものであるが
、連続製缶数は余り変っていない。

これは、ＴｉＣが増えることにより、メタル（この場合
スチール。

すなわち、ＤＩ成形時、成形体胴壁部は伸延するので、
それに応じて錫メッキ層も薄くなり、錫層の欠如した部
分すなわちスチールの露出した部分を生ずるものと思わ
れる）との親和性は減少し、この限りでは耐メタル耐着
性は向上するが、一方ダイス表面の肌荒れが生じやす（
、これが耐メタル耐着性の低下に導（ことによるものと
推測される。

なお原料粉末であるＴａＣには通常不可避的な不純物と
してＮｂ（Ｊ”ＴａＣの１０％程度含まれている。

ＮｂＣの効果はＴａＣのそれとほぼ同等であるので、こ
の程度のＮｂＣを含むＴａＣは１００％Ｔ、ａＣと同等
とみなされる。

従って、１０％程度のＮｂＣを含むＴａＣを原料粉とし
て使用する場合、ＴａＣ十ＮｂＣ０値をＴａＣ０値とす
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、アイアニング工具と成形体の関係を示すため
の断面正面図であり、第２図は本発明の組成を示すため
のＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ３元状態図（１４５０℃）であ
る。１・・・・・・ＤＩ缶成形用ダイス。

Claims

【特許請求の範囲】

１Ｃｏ４〜８重量％およびＷＣｌＴｉＣ，ＴａＣより
なり、焼結前におけるＷＣ，ＴｉＣ，ＴａＣの組成比が
、第２図に示されるＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ状態図の、ａ
点（ＷＣ９３％、ＴｉＣ２％、ＴａＣ５％）、ｂ点（Ｗ
Ｃ８０％、ＴｉＣ１５％、ＴａＣ５％）、０点（ＷＣ５
５％、ＴｉＣ５％、ＴａＣ４０％）、ｄ点（ＷＣ５８％
、ＴｉＣ２％、ＴａＣ４０％）、（何れも重量％）を、
直線で結ぶ領域内にあることを特徴とするドロー・アイ
アニング缶成形用超硬工具。