JPS60224701A - 雌型の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ９発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、主としてプレス加工に用いられる雌型の製造
方法に関する。

（２）従来の技術 従来、この種雌型を製造する場合には、合成樹脂または
石膏により模型を作製し、次いでその模型に倣って金属
、例えば鋳鉄等よりなる雌型素材を研削してワーク成形
部を形成している。またワーク成形部におけるワークの
形状成形に寄与しない部位には、鋳造時逃げ用凹所を成
形してワーク成形部の仕上げ面積を減らずことが行われ
る。

（３）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、金属を研削するワーク成形部の倣い研削
加工においては、多くの時間を要し、その上仕上げおよ
び型合わせ加工にも多くの時間と工数を必要とする。ま
た通常の場合は、逃げ用凹所の寸法精度は鋳物精度（±
５龍程度）で十分であるが、高精度を要求される場合に
は逃げ用凹所に研削および仕上げ加工を施さなければな
らない。

したがって雌型の製造費が非常に高くつ（という問題が
ある。

本発明は上記に鑑み、製造が容易で、しかも型合わせ精
度の良好な雌型を得ることのできる経済的な前記製造方
法を提供することを目的とする。

Ｂ０発明の構成 （１）問題点を解決するだめの手段 本発明は、焼結性金属粉末と合成樹脂バインダとを混練
した可塑性物を金属性雌型素材に貼着する工程と、前記
可塑性物を、成形すべきワークと同し厚さを有すると共
に前記可塑性物との対向面に突出部を設けた可撓性シー
トを介し雄型により押圧して前記ワーク成形部を成形す
ると同時に該ワーク成形部に逃げ用凹所を成形する工程
と、前記可塑性物中の前記合成樹脂バインダを熱分解す
ると共に前記金属粉末を焼結して前記金属焼結層を得る
工程とを用いることを特徴とする。

（２）作　用 雄型により可撓性シートを介し可塑性物を押圧してワー
ク成形部を成形するので、ワーク成形部が容易に成形さ
れ、また雌型の、雄型に対する型合わせ精度が良い。そ
の上ワーク成形部の成形と同時に逃げ用凹所を成形する
ので、逃げ用凹所が容易に成形される。さらにワーク成
形部は最終的には金属焼結層より構成されるので、その
ワーク成形部および逃げ用凹所の寸法精度が良く、また
耐圧強度に優れ、良好な耐久性を有する。

（３）実施−例 第１図はプレスａｌｌを示し、そのプレス機１は雄型と
しての上下動可能なパンチ２と、それと協働して、ワー
クＷを成形する雌型としての固定のダイス３と、パンチ
２の周囲に配設されるワーク押え部材４とよりなる。ダ
イス３のワーク成形部３ａは、以下に述べる手法により
得られる金属焼結層Ｓより形成される。

１、可塑性物の製造 Ｎｉ自溶性合金粉　８０部と、ＭＯ粉砕粉　２０部とを
■−ブレンダにより十分に混合して混合粉を得る。

四フッ化エチレン樹脂エマルジョンとアクリル樹脂エマ
ルジョンを１：１に混合して合成樹脂バインダを得る。

上記混合粉　１００部に対し合成樹脂バインダ３部を添
加して卓上ニーダにより十分に混練し、この混練物を１
００〜１５０℃に加熱して合成樹脂バインダ中の水分を
蒸発させる。得られた混練物の性状は、合成樹脂バイン
ダにより粘結されて無数の団塊状を呈する。

一ト記混練物を８０〜１００℃に加熱してロール機に複
数回通しシート状可塑性物を得る。この場合ロール機の
ロールを混練物と同程度に加熱するとシート成形作業が
容易に行われる。得られたシート状可塑性物は常温にお
いて適度な可撓性と引裂き強度を有する。

１１、ダイスの製造 第２図（ａ）に示すように、雌型素材としてのダイス素
＋Ａ’　３０は鋳鉄（ＪＩＳ　Ｆｅ１２材）より鋳造さ
れたもので、そのワーク成形部３ａを形成するベース面
５は完成されたダイス２におけるワーク成形部３ａ外面
（鎖線示）よりも５〜２０龍低くなるように成形されて
いる。ダイス素材３０は鋳放しのまま使用されるもので
、その黒皮を持つベース面５には清掃後アクリル樹脂接
着剤を塗布する。

第２図（ｂ）に示すように、ベース面５にシート状可塑
性物Ｐを貼着する。この場合所定厚さを得るためにはシ
ート状可塑性物Ｐを積層する。またダイス素材３０を８
０〜１００℃に加熱しておくと、前記シート状可塑性物
Ｐの貼着作業が容易に行われる。

ダイス素材３０をプレス機本体に９１し、パンチ２にお
ける所定形状に形成されたワーク成形部２ａおよびワー
ク押え部材４の押圧部に可撓性シート状物６を貼着する
。

シート状物６はワークＷと同じ厚さを有し、その外面側
には３個の突出部６ａが設けられている。

第２図（Ｃ）に示すように、パンチ２およびワーク押え
部材４を下降させて可塑性物Ｐを押圧することによりワ
ーク成形部３ａを成形する。ごの成形時各突出部６ａに
より可塑性物Ｆ）が押圧されるので、・ノーク成形部３
ａには３個の逃げ用凹所７が成形される。

第２図（ｄ）に示すように、ダイス素材３０に囲い８を
取り付けて可塑性物Ｐの周りを囲め、可塑性物Ｐの表面
をセラミック粉末で覆い、その上に直径０．７５ｍ■の
鋼球９を載せてハックアップを行う。このバックアップ
は鋼球９の重さにより後述するＮｉ自溶性合金−Ｍｏ粉
末の焼結時焼結層Ｓの寸法変化、即ち膨張を抑制するも
のである。

次いで、上記ダイス素材３ｏを真空焼結炉１０に設置し
て第３図に示す加熱−冷却条件で有機物質の分解とＮｉ
自溶性合金−Ｍｏ粉末の焼結を行う。キャリヤガスは窒
素ガスまたは還元性の強い水素ガスが用いられる。

（Ａ）第１加熱ゾーン（第３図Ａ） この加熱ゾーンＡは常温から６５０℃までであり、昇温
速度は１０〜２０“０７分である。この加熱ゾーンＡで
は先ず水分が蒸発し、次いで合成樹脂バインダ中の四フ
フ化エチレン樹脂およびアクリル樹脂が分解してガス化
する。これら合成樹脂は３００〜４００℃でガス化する
が、熱伝導を考慮して６００〜６５０℃に９０分間均熱
保持して殆どの有機物質を除去し、Ｎｉ自溶性合金−Ｍ
。

粉末層を残置する。この有機物質のガス化を真空焼結炉
ｌＯ内の真空度の変化により説明すると、常温ではＩ　
Ｔｏｒｒであるが、６５０℃で９０分間均熱保持したと
きは最高２　Ｔｏｒｒに真空度が低下する。これは主と
して有機物質の分解ガスの生成による。そして９０分を
経過した後は真空度は再び］　Ｔｏｒｒに上昇するもの
で、これは真空焼結炉１０内より分解ガスが除去された
ことを意味する。

（Ｂ）第２加熱ゾーン（第３図Ｂ） この加熱ゾーンＢは９００〜１０００℃の範囲であり、
Ｎｉ自溶性合金−Ｍｏ粉末層をＮｉ自溶性合金の固相線
（１０１０〜１０２０℃）以下の温度、例えば９５０℃
に３０分間均熱保持して固相焼結処理を施し、これを仮
焼結する。第１加熱ゾーンＡからの昇温速度は１０〜ｂ る。

真空焼結炉１０内のＮｉ自溶性合金＝Ｍｏ粉末層は、そ
の表面から加熱されて昇温するので、層全体が均一温度
に達するまでは所定の加熱時間が必要である。若し焼結
温度である１０００〜１２００℃にいきなり加熱すると
Ｎｉ自溶性合金−Ｍｏ粉末層の表面部分とベース面に接
する部分との間に温度差ができて、気孔率のばらつきが
多くなり均一な焼結層が得られないだけでなく、焼結後
クラック、等の欠陥を生じ易くなる。

第２加熱ヅーンＢでは未分解の有機物質が完全にガス化
して除去される。このガス化等により真空焼結炉１０内
の真空度は一時的に４　ＴＱｒｒに低下するが３０分経
過後にはＩ　ＴＯｒｒに復帰する。

（Ｃ）第３加熱ゾーン（第３図Ｃ） この加熱ゾーンＣは、Ｎｉ自溶性合金の固相線（１０１
０〜１０２０℃）直下から液相線（１０７５〜１０８５
℃）を越える温度、即ち１０００〜１２００℃の範囲で
あり、Ｎｉ自溶性合金−Ｍｏ仮焼結層を、例えば液相線
を越える温度である１１００−１１８０℃、好ましくは
１１２０℃に１２０分間恒温保持してＮｉ自溶性合金の
溶融により液相焼結処理を施し焼結層Ｓを形成する。こ
の場合Ｎｉ自溶性合金の流動はＭＯの存在により妨げら
れ、したがって形状維持性が良い。第２加熱ゾーンＢか
らの昇温速度は１５〜２０°Ｃ／分であり、Ｎｉ自溶性
合金−Ｍｏ仮焼結層は第２加熱ゾーンＢで既に高温加熱
されているので、第３加熱ゾーンＣまでの昇温時間は僅
かである。この第３加熱ゾーンＣの保持時間が不充分で
あると焼結が完全に行われず、焼結層Ｓに欠陥を生ずる
。

上記のように焼結温度を１１２０℃に選定する理由は、
その温度が鋳鉄よりなるダイス素材３゜の共晶温度以下
であるからである。ダイス素材３０が鋳鋼等の鋼糸であ
れば焼結温度は１１６０°Ｃが良い。その理由は焼結温
度が１２００℃程度となると、焼結層Ｓの寸法変化が大
きくなり、また炉温制御が容易でなく、その上炉内温度
がばらつくといった不具合があり、これらの不具合を除
去するための作業温度としては１１６０℃が適当である
からである。

（Ｄ）冷却ゾーン（第３図Ｄ） この冷却ゾーンＤは、前記焼結温度から略８００℃まで
の１次冷却ゾーンＤ１と、略８００℃から略４００℃ま
での２次冷却ゾーンＤ２と、略４００℃から常温までの
３次冷却ゾーンＤ、とに分けられる。

１次冷却ゾーンＤ１は、焼結層Ｓの高温下における安定
域であり、この冷却ゾーンＤ１ではできるだけ熱的な刺
激を避け、同時に冷却効率を考慮して最高２℃／分程度
のゆっくりした速度で冷却する。この冷ｊｌＪヅーンＤ
、で急冷が行われると焼結層Ｓにクラックが多発する。

２次冷却ゾーンＩ）２では、ダイス素’ｔＡ’３ｏの線
膨張（＋　２．５　ｘ　ｌ　Ｏ−６／℃）とＡｒ＋変態
における寸法変化を吸収するために最高３℃／分程度の
ゆっくりした速度で冷却する。この場合焼結層Ｓの線収
縮は１４．６　ｘ　ｌ　Ｏ−’／’ｃであるが、多孔質
であるためダイス素材３０の収縮に追随する。この冷却
ゾーンＤ２で急冷が行われると焼結層Ｓにクラックが多
発する。

３次冷却ゾーンＤ３では、水、油等の液冷以外のガス冷
却（空冷を含む）により焼結層Ｓおよびダイス素材３ｏ
の温度を常温まで冷却する。

第２図（ｃ）に示すように」二記加熱−冷却処理を経て
、ワーク成形部３ａをＮｉ自溶性合金−ＭＯよりなる焼
結層Ｓによって構成されたダイス３が得られる。

上記焼結層Ｓばダイス素材３０との溶着性が良好で、ク
ラック等の欠陥の発生がなく、また寸法変化も±０〜１
２龍以内と精度が良く、簡単な仕上げ加工を施すことよ
り直ちにプレス作業に使用することができる。

前記焼結層Ｓの表面硬度はロックウェル硬さＢスケール
において２０程度であり、この程度の硬度を持てば通常
のプレス作業では河谷問題を生しないが、作業内容によ
っては焼結層Ｓに高圧が作用することがあり、この場合
その焼結層Ｓが多孔質であるため座屈するおそれがある
。

ごのよ・）な不具合に対処するためには、焼結層ＳにＣ
ｕ、Ｎｉ自溶性合金等の低融点金属を溶浸させる、また
はエポキシ樹脂等の合成樹脂を含浸−硬化させて気孔を
埋め焼結層Ｓの硬度を著しく高くして、座屈強度を向、
トさせることが必要である。

Ｃ１発明の効果 本発明によれば、雄型により可撓性シートを介し可塑性
物を押圧してワーク成形部を成形するので、ワーク成形
部が容易に成形され、また雌型の、雄型に対する型合わ
せ精度が良い。

その上ワーク成形部の成形と同時に逃げ用凹所を成形す
るので、逃げ用凹所が容易に成形される。

さらにワーク成形部は最終的には金属焼結層より構成さ
れるので、そのワーク成形部および逃げ用凹所の寸法精
度が良く、また耐圧強度に優れ、良好な耐久性を有し、
また仕上げ加工も容易である。

したがって本発明によれば、雌型の製造を容易に行い、
その製造コストを大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はプレス
機の断面図、第２図＋ａ＋乃至ｔｅｌはダイスの製造工
程説明図、第３図は焼結］ユ稈における温度と時間の関
係を示すグラフである。 Ｐ・・・可塑性物、Ｓ・・・金属焼結層、１・・・プレ
ス機、２・・・雄型としてのパンチ、３・・・雌型とし
てのダイス、３０・・・雌型素材としてのダイス素材、
６・・・可撓性シート状物、６ａ・・・突出部、７・・
・逃げ用凹所 第３図 第２図 （ａ）（ｂ）（Ｃ） 第１図 （ｄ）　（ｅ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ワーク成形部を金属焼結層より構成した雌型の製造方法
   であって、焼結性金属粉末と合成樹脂バインダとを混練
   した可塑性物を金属性雌型素材に貼着する工程と、前記
   可塑性物を、成形すべきワークと同し厚さを有すると共
   に前記可塑性物との対向面に突出部を設けた可撓性シー
   ト状物を介し雄型により押圧して前記ワーク成形部を成
   形すると同時に該ワーク成形部に逃げ用凹所を成形する
   工程と、前記可塑性物中の前記合成樹脂バインダを熱分
   解すると共に前記金属粉末を焼結して前記金属焼結層を
   得る工程と、よりなる雌型の製造方法。