KR20080011327A - 성형용 금형과 그 사용방법 - Google Patents

Abstract

성형용 부재에 충분한 압축응력을 주는 것이 가능하여, 경질 취성 재료를 성형용 부재에 사용해도 높은 인장응력이 걸리지 않고 장수명화가 가능한 금형과 그 사용방법을 얻는다.

성형용 부재(1)의 주위를 둘러싸도록 여압부재(2)를 끼워 맞추고, 그 주위를 둘러싸도록 콜릿척(3)을 끼워 맞추며, 또 그 주위를 둘러싸도록 케이싱(4)을 끼워 맞춘 성형용 금형이다. 여압부재(2)에는 외주 슬릿(2a)과 내주 슬릿(2b)을 둘레방향에 따라 교대로 등간격으로 설치하였다. 콜릿척(3)에는, 그 상단부 또는 하단부에 수나사부(3a)를 형성함과 동시에, 외주에 수나사부(3a) 측으로 향하여 직경 축소하는 테이퍼면(3b)을 형성하였다. 케이싱(4)에는, 그 내주에 테이퍼면(3b)과 면합하는 테이퍼면(4a)을 형성하였다. 케이싱(4)의 상방 또는 하방에 배치된 너트(6)를 수나사부(3a)에 체결함으로써 콜릿척(3)을 직경 축소시키고, 성형용 부재(1)에 압축응력을 작용시킨다.

Description

성형용 금형과 그 사용방법{Metal mold for molding and method of using the same}

본 발명은, 프레스 가공, 온간·열간 단조가공, 그 밖의 고압력 하에서 사용하고, 내마모성과 강한 체결력이 요구되는 장치 등에 사용되는 펀치나 다이스 등의 성형용 금형과 그 사용방법에 관한 것이다.

프레스 가공, 단조가공 등의 가압에 의해 금속소재를 소정 형상으로 성형하는 성형용 금형에 있어서는, 그 가압시에 가해지는 높은 내부압력에 의해 금형으로 원주방향의 인장응력이 생기고, 그 값이 재료강도를 넘으면 파괴한다. 이러한 금형의 파괴 및 변형을 방지하기 위해, 예를 들어 일본특허공개 2001-138002호 공보에는 금형의 외주에 보강 링을 끼워 붙여서 금형으로 압축응력을 주는 것이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 구조로 하는 것만으로는, 금형으로 효율적으로 충분한 압축응력을 주어 충분한 금형강도를 얻을 수 없었다.

또한, 일본특허공개 2003-59445호 공보에는, 볼록 금형과 오목 금형을 사용한 프레스에 의한 금속제의 전극의 제작방법이 개시되고, 그 실시예에는 텅스텐과 같은 난소성 가공재료를 프레스에 의해 소성가공하는 경우에 대한 기재가 있다.

이와 같이 난소성 가공재료를 소성가공하는 경우, 금형, 특히 성형 캐비티를 가지는 성형용 부재에는 매우 높은 압력이 가해지는 데다가 쉽게 마모되므로, 내마모성이 요구된다. 그 때문에, 일반적으로 초경합금 등의 경질 취성 재료가 사용되고 있다.

그러나, 경질 취성 재료는, 성질상 특히 인장응력에 대한 파괴강도가 강철 등의 연성재료에 비해 낮고, 높은 가공압력에 견딜 수 없다. 그 때문에, 하이스나 공구강 등의 비교적 파괴강도가 높은 연질 연성재료를 성형용 부재로 사용하지 않을 수 없어, 변형이나 마모가 심해지고, 형수명이 짧아진다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기 종래의 성형용 금형의 결점을 극복하기 위해, 성형용 부재에 충분한 압축응력을 주는 것이 가능하고, 경질 취성 재료를 성형용 부재로 사용해도 높은 인장응력이 걸리지 않고 경질 취성 재료를 파괴하지 않으며, 그 높은 내마모성을 활용할 수 있음으로써 성형 캐비티의 장수명화가 가능한 성형용 금형과 그 사용방법을 얻는 것을 주목적으로 한다.

본 발명은, 내부에 성형 캐비티를 가지는 원주형상의 성형용 부재에 사용시에 압축응력을 주는 구조를 채용함으로써 상기 과제를 해결하였다.

즉, 본 발명의 제1 태양은, 내부에 성형 캐비티를 가지는 원주형상의 성형용 부재의 주위를 둘러싸도록 링형상의 여압부재가 끼워 맞춰지고, 그 주위를 둘러싸도록 링형상의 콜릿척이 끼워 맞춰지며, 또 그 주위를 둘러싸도록 링형상의 케이싱이 끼워 맞춰진 성형용 금형에 있어서, 여압부재에는, 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 외주에서 개방하는 외주 슬릿과, 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 내주에서 개방하는 내주 슬릿이 둘레방향에 따라 교대로 설치되고, 콜릿척은 그 상단부 또는 하단부에 수나사부를 가짐과 동시에, 외주에 수나사부 측으로 향하여 직경 축소하는 테이퍼면을 가지며, 케이싱은 그 내주에 콜릿척 외주의 테이퍼면과 면합하는 테이퍼면을 가지고, 케이싱의 상방 또는 하방에 배치된 너트를 콜릿척의 수나사부에 체결함으로써 콜릿척이 직경 축소하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 본 발명의 제1 태양에 있어서, 너트는 워셔를 개재하여 케이싱의 상방 또는 하방에 배치하는 것이 바람직하다.

그리고, 여압부재의 선열팽창계수를 A1, 콜릿척의 선열팽창계수를 A2, 케이싱의 선열팽창계수를 A3, 너트의 선열팽창계수를 A4, 워셔의 선열팽창계수를 A5라고 했을 때, A1>A2≒A3≒A4 및 A5>A2≒A3≒A4의 관계를 만족하도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 구성으로 함으로써, 우선, 실온시에 너트를 조임으로써 콜릿척에 의해 여압부재를 개재하여 그 압축응력이 성형용 부재에 부여된다. 다음에, 온도를 올림에 따라 선열팽창계수가 높은(영률도 높은 쪽이 바람직하다) 여압부재가 열응력(열왜곡)을 발생하고, 케이싱의 영률이 높을수록(바람직하게는 200GPa이상), 그 열응력은 성형용 부재에 높은 압축응력으로서 작용한다. 또, 워셔의 선열팽창계수를 높게 함으로써 온도상승시의 너트의 느슨해짐을 방지하거나 또는 콜릿척을 조이는 방향으로 그 워셔의 열왜곡이 작용하여, 지금까지 발생시킬 수 없었던 높은 압축응력을 성형용 부재에 작용시키는 것이 가능하게 된다.

즉, 성형용 부재에의 총 압축응력은 「상온에서의 콜릿척의 체결력」+「온도상승시의 여압부재의 열응력」+「워셔의 팽창에 의한 콜릿척의 한층 더 조임 또는 느슨해짐 방지」가 된다.

또한, 특히 여압부재로부터 받는 케이싱에 대한 인장응력을 완화시키기 위해 적당한 영률을 가지는 재료(바람직하게는 300GPa이하)를 콜릿척에 적용함으로써, 케이싱에 대한 인장응력을 완화하고, 케이싱의 파괴를 방지할 수 있다.

그리고, 상술한 바와 같이 각 부재의 선열팽창계수가 A1>A2≒A3≒A4가 되도록 함으로써, 사용온도가 높아짐에 따라 성형용 부재에 압축응력이 작용하고, 프레스 등의 가공압력에 의해 금형 전체에 인장응력이 작용해도 소성가공에 의해 발생하는 인장응력에 대해 그것을 상쇄하여 파괴하지 않도록 하는 충분한 압축응력을 성형용 부재에 줄 수 있다. 그 때문에, 전체적으로 성형용 부재에는 인장항복강도 이하의 인장응력 또는 압축응력이 작용하고, 성형용 부재에 경질 취성 재료를 이용해도 금형의 파괴에 이르지 않아 내마모성이 향상하여 형수명을 비약적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 너트를 워셔를 개재하여 체결하는 경우에, 상술한 바와 같이 각 부재의 선열팽창계수가 A5>A2≒A3≒A4가 되도록 재료를 선택함으로써, 온도가 높아짐에 따라 워셔가 팽창하고, 너트가 콜릿척을 잡아당기는 방향으로 응력이 작용하여 콜릿척이 더 조여지고, 여압부재를 개재하여 성형용 부재에 압축응력을 준다. 또한, 상온에서도 너트를 조임으로써, 워셔, 케이싱, 콜릿척 및 여압부재를 개재하여 성형용 부재에 큰 압축응력을 줄 수 있다.

여기서, 여압부재를 일체 링형상으로 형성한 경우, 가공온도가 상승함에 따라 열팽창에 의해 내경도 커지고, 성형용 부재를 압축하는 힘이 작용하기 어렵게 되지만, 본 발명의 제1 태양에서는, 상술한 바와 같이 여압부재에 외주 슬릿과 내주 슬릿을 둘레방향에 따라 교대로 설치하면, 가공온도가 상승함에 따라 케이싱에 의한 구속력과 여압부재의 내외주의 슬릿의 상승효과에 의해, 여압부재 둘레방향에의 열팽창이 내외주의 슬릿에 의한 쿠션효과에 의해 억제되고, 여압부재 외주와 내주의 직경이 확장하는 것이 아니라 성형용 부재를 압축하는 방향, 즉 반경방향으로 열응력(열왜곡)을 전달하는 효과를 발휘하므로, 성형용 부재에 압축응력을 효율적으로 줄 수 있게 된다. 이 경우, 압축응력을 성형용 부재에 균등하게 주기 위해서, 외주 슬릿과 내주 슬릿은 둘레방향에 따라 교대로 등간격으로 설치하고, 외주 슬릿과 내주 슬릿은 각각 여압부재의 반경방향에 따라, 바꿔 말하면 여압부재의 외주 및 내주와 직각으로 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 여압부재를 둘레방향으로 복수로 분할하고, 각각의 분할편을 서로 접촉하지 않고 배치함으로써도 같은 효과를 얻는다. 즉, 각 분할편끼리는 팽창해도 접촉하지 않고, 성형용 부재에 압축응력을 줄 뿐이다. 이 경우, 압축응력을 성형용 부재에 균등하게 주기 위해서, 여압부재는 둘레방향으로 균등하게(대칭적으로) 분할하는 것이 바람직하다.

이 본 발명의 제1 태양에 있어서는, 너트를 사용하는 대신에 볼트를 사용할 수 있다. 이 경우는, 케이싱에 그 내주의 상단부 또는 하단부에 암나사부를 형성함과 동시에, 내주에 암나사부 측으로 향하여 직경 확대하는 테이퍼면을 형성하고, 콜릿척의 외주에 케이싱 내주의 테이퍼면과 면합하는 테이퍼면을 형성하며, 콜릿척의 상방 또는 하방에 배치된 볼트를 케이싱의 암나사부에 체결함으로써 콜릿척이 직경 축소하도록 한다. 또한, 여압부재의 선열팽창계수를 A1, 콜릿척의 선열팽창계수를 A2, 케이싱의 선열팽창계수를 A3, 볼트의 선열팽창계수를 A6, 워셔의 선열팽창계수를 A5라고 했을 때, 상술한 너트를 사용한 경우와 같은 이유에서 A1>A2≒A3≒A6 및 A5>A2≒A3≒A6의 관계를 만족하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 볼트를 사용한 경우도, 너트를 사용한 경우와 같은 작용효과를 얻는다.

본 발명의 제2 태양은, 내부에 성형 캐비티를 가지는 원주형상의 성형용 부재의 주위를 둘러싸도록 내주 링이 끼워 맞춰지고, 또 그 주위를 둘러싸도록 외주 링이 끼워 맞춰진 성형용 금형에 있어서, 내주 링이 여압부여 구조부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다. 구체적으로는, 본 성형용 금형 또는 내주 링(여압부여 구조부재)을 가열함으로써 내주 링이 성형 캐비티에 여압을 부여한다.

이 본 발명의 제2 태양에 있어서, 여압부여 구조부재는, 내주 링의 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 외주에서 개방하는 외주 슬릿과, 내주 링의 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 내주에서 개방하는 내주 슬릿이 둘레방향에 따라 교대로 설치된 구조를 가지는 것 또는 내주 링을 둘레방향으로 복수로 분할하고, 각각이 서로 접촉하지 않고 배치된 구조를 가지는 것으로 할 수 있다. 이 여압부여 구조부재의 선열팽창계수는, 외주 링의 선열팽창계수 이상인 것이 바람직하다. 또한, 외주 링의 영률은 200GPa이상인 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명의 제2 태양에서는, 내주 링을, 본 성형용 금형 또는 내주 링(여압부여 구조부재)을 가열하여 성형용 부재에 압축응력을 부여하는 구조를 가지는 여압부여 구조부재로 함으로써, 성형용 부재가 경질 취성 재료이어도 성형용 부재는 파괴되지 않아 금형의 수명이 비약적으로 향상한다. 그리고, 바람직하게는, 여압부여 구조부재의 선열팽창계수가 외주 링의 선열팽창계수 이상이고 외주 링의 영률이 200GPa이상이 되는 재료를 조합함으로써, 여압부여 구조부재의 열왜곡에 의한 응력(열응력)을 효율적으로 성형용 부재에 전달시킬 수 있고, 여압부여 구조부재에 의해 성형용 부재에 효율적으로 압축응력을 줄 수 있다.

여기서, 여압부여 구조부재를 일체 링형상으로 형성한 경우, 상기 본 발명의 제1 태양에서 여압부재에 관하여 설명한 것과 같이, 내주 링(여압부여 구조부재)이 온도 상승함에 따라 열팽창에 의해 내경도 커지고, 성형용 부재를 압축하는 힘이 작용하기 어렵게 되지만, 본 발명의 제2 태양에서는, 여압부여 구조부재를 상술한 바와 같이 내주 링의 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 외주에서 개방하는 외주 슬릿과, 내주 링의 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 내주에서 개방하는 내주 슬릿이 둘레방향에 따라 교대로 설치된 구조를 가지는 것 또는 내주 링을 둘레방향으로 복수로 분할하고, 각각이 서로 접촉하지 않고 배치된 구조를 가지는 것으로 함으로써, 본 발명의 제1 태양에서의 여압부재의 경우와 같이 성형용 부재에 압축응력을 효율적으로 줄 수 있게 된다.

또한, 여압부여 구조부재의 선열팽창계수가 외주 링의 선열팽창계수 이상이 되는 재료를 선택하면서, 외주 링의 영률을 가능한 한 크게 하면, 본 성형용 금형 또는 내주 링(여압부여 구조부재)의 온도를 상승시킴에 따라 성형용 부재에 작용하는 주로 여압부여 구조부재가 발생시키는 열응력에 의한 성형 캐비티에 작용하는 압축응력은 한층 더 증가하게 되고, 성형용 부재가 탈락하거나, 성형용 부재에 압축응력이 작용하지 않게 되는 경우는 없다. 또, 여압부여 구조부재와 외주 링의 선열팽창계수가 같은 경우이어도, 성형용 부재는 일반적으로 경질 취성 재료를 사용하기 때문에 선열팽창계수는 여압부여 구조부재나 외주 링보다 작으므로, 성형용 부재에는 압축응력이 작용하고, 온도를 올려도 성형용 부재가 탈락하거나, 성형용 부재에 압축응력이 작용하지 않게 되는 경우는 없다. 물론, 여압부여 구조부재의 선열팽창계수는 외주 링의 선열팽창계수보다 큰 것이 바람직하다.

여기서, 외주 링의 영률이 작으면 가열 분위기에서 여압부여 구조부재가 팽창해도 외주 링도 넓어져 성형용 부재에 압축응력이 효율적으로 작용하지 않으므로, 외주 링의 영률은 가능한 한 큰 것이 바람직하다. 바람직하게는 200GPa이상으로 한다.

이상 설명한 본 발명의 성형용 금형에 있어서는, 성형용 부재에 경질 취성 재료를 사용하여 텅스텐과 같은 난소성 가공재의 소성가공 등 높은 인장응력이 작용하는 환경하에서도 여압부재가 성형용 부재의 인장항복응력을 밑도는 인장응력 또는 압축응력을 유지하는 압축응력을 작용시키므로, 경질 취성 재료로 이루어진 성형용 부재에 높은 가공압력이 가해져도 금형의 파괴에 이르지 않아 내마모성이 향상하여 형수명을 비약적으로 향상시킬 수 있다.

이 성형용 부재에 경질 취성 재료의 하이스를 이용하면 인성이 높으므로, 높은 인장응력이 걸리는 사용상황 하에서도 금형이 파괴되는 일은 없다. 마찬가지로 성형용 부재에 초경합금을 이용하면 경도와 인성을 겸비하고 있으므로, 쉽게 마모되지 않고, 인장응력이 걸리는 사용상황 하에서도 금형이 파괴되는 일은 없다. 마찬가지로 성형용 부재에 서멧을 이용하면 초경합금보다 인성은 떨어지지만, 경도가 높으므로 내마모성이 초경합금보다 크다. 또, 성형용 부재에 세라믹스를 이용하면, 서멧보다 인성은 떨어지지만, 경도가 높으므로 내마모성이 서멧보다 높다. 또한, 성형용 부재에 다이아몬드를 이용하면, 경도가 천연광물 중에서 가장 높으므로 내마모성이 높고 성형물의 표면이 매끄러운 상태가 된다. 다이아몬드에 대해서는, 천연 또는 고온고압 합성의 것 또는 Co나 Ni 등 금속을 바인더로서 소결한 이른바 소결 다이아몬드를 사용할 수 있다.

본 발명의 성형용 금형을 사용하는 경우, 사용온도가 실온보다 높으면 높을수록 여압부재(여압부여 구조부재)가 열팽창하여 성형용 부재에 보다 높은 압축응력을 주기 때문에, 상온보다 고온의 조건에서의 성형에 적합하다. 아울러, 후술하는 도 12에 나타내는 바와 같은 종래의 성형용 금형(초경합금의 2중 억지끼움품)에서는, 사용온도 400℃에서 겨우 0.4GPa정도의 압축응력만 성형용 부재에 걸렸지만, 본 발명의 성형용 금형에서는 약 2GPa이상의 압축응력이 성형용 부재에 작용한다.

이와 같이 고온에서 사용할수록 성형용 부재에 보다 큰 압축응력이 작용하므로, 텅스텐과 같은 난소성 변형재료의 성형체를 얻는 경우 등 고온에서의 프레스 등의 소성가공에 적합하다.

본 발명의 성형용 금형을 이용하면, 텅스텐 등 난소성 가공재료의 소성가공과 같이 성형용 부재에 높은 인장응력이 걸리는 환경하에서도, 성형용 부재에는 전체적으로 높은 압축응력이 작용하고, 성형용 부재가 경질 취성 재료이어도 성형용 부재는 파괴되지 않아 금형의 수명이 비약적으로 향상한다. 특히, 성형용 부재가 경질 취성 재료의 경우는, 내마모성이 향상하여 금형의 수명은 더 연장된다.

도 1은 본 발명에 관한 성형용 금형의 제1 실시형태를 나타내는 분해 사시도이다.

도 2는 도 1에 나타내는 성형용 금형의 조립상태를 나타내는 단면 사시도이다.

도 3은 성형용 금형의 구성부재인 여압부재의 평면도이다.

도 4는 본 발명에 관한 성형용 금형의 제2 실시형태를 나타내는 단면 사시도이다.

도 5는 본 발명에 관한 성형용 금형의 제3 실시형태를 나타내는 단면 사시도이다.

도 6은 본 발명에 관한 성형용 금형의 제4 실시형태를 나타내는 단면 사시도이다.

도 7은 본 발명에 관한 성형용 금형의 제5 실시형태를 나타내는 단면 사시도이다.

도 8은 본 발명에 관한 성형용 금형의 제6 실시형태를 나타내는 사시도이다.

도 9는 본 발명에 관한 성형용 금형의 제7 실시형태를 나타내는 사시도이다.

도 10은 성형품의 온간단조에 의한 형상변화를 나타낸다.

도 11은 성형품의 프레스에 의한 형상변화를 나타낸다.

도 12는 종래의 성형용 금형을 나타내는 단면 사시도이다.

<부호의 설명>

1, 11 성형용 부재

1a, 11a 성형 캐비티

2 여압부재

2a 외주 슬릿

2b 내주 슬릿

3 콜릿척

3a 수나사부

3b 테이퍼면

4 케이싱

4a 테이퍼면

4b 암나사부

5 워셔

6 너트

7 심

8 볼트

12 여압부여 구조부재

12a 외주 슬릿

12b 내주 슬릿

13 외주 링

20, 40 링형상 부재

(제1 실시형태)

도 1은 본 발명에 관한 성형용 금형의 제1 실시형태를 나타내는 분해 사시도, 도 2는 그 조립상태를 나타내는 단면 사시도, 도 3은 성형용 금형의 구성부재인 여압부재의 평면도이다.

동 도면에 나타내는 성형용 금형은 성형용 부재(1), 여압부재(2), 콜릿척(3), 케이싱(4), 워셔(5), 너트(6), 심(7)으로 이루어진다.

성형용 부재(1)는, 그 내부 상방에 성형 캐비티(1a)를 가지고, 그 주위를 둘러싸도록 링형상의 여압부재(2)가 끼워 맞춰진다. 여압부재(2)에는, 도 3에 나타내는 바와 같이 외주 슬릿(2a)과 내주 슬릿(2b)이 둘레방향에 따라 교대로 등간격으로 설치되어 있다. 외주 슬릿(2a)은, 여압부재(2)의 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 있고, 외주에서만 개방되어 있다. 한편, 내주 슬릿(2b)은, 여압부재(2)의 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 있고, 내주에서만 개방되어 있다.

이들의 성형용 부재(1)와 여압부재(2)는 심(7) 상에 안착되고, 그 주위를 둘러싸도록 링형상의 콜릿척(3)이 끼워 맞춰진다. 콜릿척(3)의 하부에는 수나사부(3a)가 형성되고, 외주에는 수나사부(3a) 측으로 향하여(도면에서는 하방으로 향 하여) 직경 축소하는 테이퍼면(3b)이 형성되어 있다. 이 테이퍼면(3b)은, 콜릿척(3)의 상단부터 중간에 걸쳐 형성되어 있다.

그리고, 콜릿척(3)의 주위에는 링형상의 케이싱(4)이 끼워 맞춰진다. 이 케이싱(4)의 내주에는, 콜릿척(3) 외주의 테이퍼면(3b)과 면합하는 테이퍼면(4a)이 형성되어 있다. 즉, 테이퍼면(4a)은 테이퍼면(3b)과 같이 하방으로 향하여 직경 축소하도록 형성되어 있다.

케이싱(4)의 하방에는 워셔(5)가 배치되고, 그 하방으로부터 너트(6)를 콜릿척(3)의 수나사부(3a)에 체결한다. 이에 의해, 콜릿척(3)이 하방으로 당겨지고, 그 테이퍼면(3b)이 케이싱(4)의 테이퍼면(4a)에 따라 하방으로 슬라이드함으로써, 콜릿척(3)이 직경 축소하고, 여압부재(2)를 개재하여 성형용 부재(1)에 압축응력이 주어진다.

또한, 여압부재(2)의 선열팽창계수를 A1, 콜릿척(3)의 선열팽창계수를 A2, 케이싱(4)의 선열팽창계수를 A3, 너트(6)의 선열팽창계수를 A4, 워셔(5)의 선열팽창계수를 A5라고 했을 때, A1>A2≒A3≒A4 및 A5>A2≒A3≒A4의 관계를 만족하도록 하고, 이에 의해, 상술한 바와 같이 사용온도가 높아짐에 따라 성형용 부재(1)에 보다 높은 압축응력을 작용시킬 수 있다.

(제2 실시형태)

도 4는 본 발명에 관한 성형용 금형의 제2 실시형태를 나타내는 단면 사시도이다. 동 도면에 나타내는 성형용 금형은, 제1 실시형태의 성형용 금형의 워셔를 생략한 것이다. 그 밖의 구성은 제1 실시형태와 같고, 동일한 구성에는 동일한 부 호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

이 실시형태에서는, 워셔의 열팽창에 의한 압축응력을 얻을 수는 없지만, 콜릿척(3)에 의한 체결력 등을 조정함으로써 제1 실시형태와 같은 압축응력을 부여할 수 있다.

(제3 실시형태)

도 5는 본 발명에 관한 성형용 금형의 제3 실시형태를 나타내는 단면 사시도이다. 동 도면에 나타내는 성형용 금형은, 여압부재(2)를 둘레방향으로 균등하게 복수로 분할하고, 각각의 분할편을 서로 접촉하지 않고 배치한 것이다. 그 밖의 구성은 제1 실시형태와 같고, 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

이 실시형태에서도, 제1 실시형태와 같은 작용효과를 얻는다.

(제4 실시형태)

도 6은 본 발명에 관한 성형용 금형의 제4 실시형태를 나타내는 단면 사시도이다. 동 도면에 나타내는 성형용 금형은, 제3 실시형태의 성형용 금형의 워셔를 생략한 것이다. 그 밖의 구성은 제3 실시형태와 같고, 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

이 실시형태에서도, 제2 실시형태와 같은 작용효과를 얻는다.

(제5 실시형태)

도 7은 본 발명에 관한 성형용 금형의 제5 실시형태를 나타내는 단면 사시도이다. 상술한 각 실시형태에서는 콜릿척을 조이기 위해 너트를 사용하였지만, 본 실시형태에서는 볼트(8)를 사용하고 있다. 또, 상술한 각 실시형태와 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

구체적으로는, 케이싱(4)의 내주 상단부에 암나사부(4b)를 형성하고, 이 암나사부(4b)에 육각홀을 가지는 볼트(8)를 워셔(5)를 개재하여 비틀어 넣어 체결한다. 또한, 케이싱(4)의 내주에는 암나사부(4b) 측으로 향하여 확대하는 테이퍼면(4a)이 형성되고, 콜릿척(3)의 외주에는 케이싱(4)의 테이퍼면(4a)과 면합하는 테이퍼면(3b)이 형성되어 있다.

따라서, 케이싱(4)의 암나사부(4b)에 볼트(8)를 비틀어 넣어 체결함으로써 콜릿척(3)이 하방으로 가압되고, 그 테이퍼면(3b)이 케이싱(4)의 테이퍼면(4a)에 따라 하방으로 슬라이드함으로써, 콜릿척(3)이 축소하고, 여압부재(2)를 개재하여 성형용 부재(1)에 압축응력이 주어진다.

또한, 여압부재(2)의 선열팽창계수를 A1, 콜릿척(3)의 선열팽창계수를 A2, 케이싱(4)의 선열팽창계수를 A3, 볼트(8)의 선열팽창계수를 A6, 워셔(5)의 선열팽창계수를 A5라고 했을 때, A1>A2≒A3≒A6 및 A5>A2≒A3≒A6의 관계를 만족하도록 하고, 이에 의해, 상술한 바와 같이 사용온도가 높아짐에 따라 성형용 부재(1)에 보다 높은 압축응력을 작용시킬 수 있다.

(제6 실시형태)

도 8은 본 발명에 관한 성형용 금형의 제6 실시형태를 나타내는 사시도이다. 동 도면에 나타내는 성형용 금형은, 성형용 부재(11)와 내주 링으로서의 여압부여 구조부 재(12)와 외주 링(13)으로 이루어진다.

성형용 부재(11)는, 그 내부 상방에 성형 캐비티(11a)를 가지고, 그 주위에 링형상의 여압부여 구조부재(12)가 억지끼움에 의해 끼워 맞춰지며, 또 그 주위에 외주 링(13)이 억지끼움에 의해 끼워 맞춰져 있다. 여압부여 구조부재(12)에는, 외주 슬릿(12a)과 내주 슬릿(12b)이 둘레방향에 따라 교대로 등간격으로 8개씩 설치되어 있다. 외주 슬릿(12a)은, 여압부여 구조부재(12)의 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 있고 외주에서만 개방되어 있다. 한편, 내주 슬릿(12b)은, 여압부여 구조부재(12)의 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 있고 내주에서만 개방되어 있다.

이 여압부여 구조부재(12)는, 그 선열팽창계수가 외주 링(13)의 선열팽창계수보다 큰 재료로 형성되어 있다. 이에 의해, 상술한 바와 같이 사용온도가 높아짐에 따라 성형용 부재(11)에 보다 높은 압축응력을 작용시킬 수 있다. 즉, 여압부여 구조부재(12)의 내부에 시즈히터 등의 히터를 삽입 또는 금형 전체를 적외선 램프 등으로 가열하여 온도를 올려 프레스하면, 난소성 가공재료의 소성가공이 용이하게 됨과 동시에, 그 소성가공 압력에 의해 발생하는 성형용 부재(11)에의 인장파괴력을 부정하는 만큼의 충분한 대항력이 발생한다.

(제7 실시형태)

도 9는 본 발명에 관한 성형용 금형의 제7 실시형태를 나타내는 사시도이다. 동 도면에 나타내는 성형용 금형은, 여압부여 구조부재(12)로서 링부재를 둘레방향으로 균등하게 8분할하고, 각각의 분할편을 서로 접촉하지 않고 성형용 부재(11)의 외주에 면하여 배치하며, 또 여압부여 구조부재(12)의 주위에 외주 링(13)을 억지 끼움에 의해 끼워 맞춘 것이다. 그 밖의 구성은 제6 실시형태와 같고, 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

이 실시형태에서도, 제6 실시형태와 같은 작용효과를 얻는다.

이하, 상기 제1, 제3, 제6 및 제7 실시형태에 관한 성형용 금형의 구체적인 실시예를 나타낸다.

(실시예 1)

상기 제1 실시형태에 관한 성형용 금형을 이용하여, 도 10에 나타내는 바와 같이 직경 2.5mm, 길이 3.0mm의 Mo제의 칩을 온간으로 단조하여 토치형의 핀을 제조함으로써 형수명을 평가하였다. 또한, 비교를 위해, 도 12에 나타내는 종래의 성형용 금형도 사용하였다. 이 종래의 성형용 금형은, 성형용 부재(1)의 주위를 단순히 2개의 링형상 부재(20, 40)로 둘러싼 2중 억지끼움방식의 것으로, 성형용 부재(1)와 링형상 부재(20)의 끼움대를 0.006mm, 링형상 부재(20)와 링형상 부재(40)의 끼움대를 0.015mm로 한 것이다. 또, 이하의 설명에서는, 링형상 부재(20, 40)를 각각 본 발명에서의 여압부재(2), 케이싱(4)에 대응하는 부재라고 간주하여 설명한다.

여기서, 성형용 부재로서는 경질 취성 재료의 하이스, 초경합금, 서멧, 세라믹스, 다이아몬드를 이용하였다. 구체적으로, 하이스로서는 매트릭스계 하이스(히타치금속(주)제 YXR33, 선열팽창계수 Tc=12.1×10^-6/℃(20~400℃)), 초경합금으로서는 WC-Co계 초경합금(일본 텅스텐(주)제 G30, Tc=5.7×10^-6/℃(20~400℃))와 WC-Co 계 초미립 초경합금(일본 텅스텐(주)제 FN-10, Tc=5.1×10^-6/℃(20~400℃)), 서멧으로서는 Cr-Mo-Ni-W철기 복붕화물(동양강판(주)제 KH-V60, Tc=8.8×10^-6/℃(20~400℃)), 세라믹스로서는 Si₃N₄ 소결체(일본 텅스텐(주)제 NPN-3, Tc=3.6×10^-6/℃(20~400℃)), 다이아몬드로서는 Co를 바인더로 한 소결 다이아몬드(Tc=3.1×10^-6/℃(20~400℃))를 이용하였다.

여압부재로서는, 본 발명의 실시예에서는 공구강의 SKD-61(JIS규격, 선열팽창계수 A1=12.54×10^-6/℃(20~400℃), 영률 Ep=210GPa)를 이용하고, 비교예에서는 WC-Co계 초경합금(일본 텅스텐(주)제 G30, Tc=5.7×10^-6/℃(20~400℃))을 이용하였다. 콜릿척으로서는, 초내열합금 HRA929(히타치금속(주)제, 선열팽창계수 A2=5.5×10^-6/℃(400℃일 때)/≒5.9×10^-6(실온시))를 이용하였다. 케이싱으로서는, WC-Co계 초경합금(일본 텅스텐(주)제 G30, 선열팽창계수 A3=5.7×10^-6/℃(20~400℃)) 또는 WC-Ni계 초경합금(일본 텅스텐(주)제 NR-8, A3=5.7×10^-6/℃(20~400℃))을 이용하였다. 너트로서는, 초내열합금 HRA929(히타치금속(주)제, 선열팽창계수 A4=5.5×10^-6/℃(400℃일 때)/≒5.9×10^-6(실온시))를 이용하였다. 워셔로서는, SKD-61(JIS규격, 선열팽창계수 A5=12.54×10^-6/℃(20~400℃))를 이용하였다.

가공조건은, 프레스기를 이용한 400℃의 온간단조(시즈히터로 본 금형을 가열)로 하고, 성형용 부재가 파괴되었거나 또는 성형 캐비티의 A부 45도 방향(도 10 참조)에 대응하는 성형용 부재의 전방 압출의 소구(小口)부의 마모량이 0.04mm가 된 시점에서의 쇼트수를 수명으로서 평가하였다. 또한, 마모량은, 성형 캐비티의 전방 압출의 소구부를 R 0.2mm로 설계하고 성형품에 전사된 그 부분의 형상의 변화(=성형 캐비티의 마모량)를 투영기에 투영시켜 판독함으로써 실시하였다.

시험결과를 표 1에 나타낸다.

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하면, 내마모성, 내파손성이 높고 장수명인 성형용 금형을 얻을 수 있었다.

이에 대해, 종래의 성형용 금형(비교예)에서는, 가공시의 가공압력에 의한 금형에 작용하는 인장응력에 내용할 수 없어 단시간에 파손되어 실용에 필요한 수명을 얻을 수 없었다.

(실시예 2)

상기 제3 실시형태에 관한 성형용 금형을 이용하여 상기 실시예 1과 같은 시험을 하였다. 성형용 금형의 각 부재에도 실시예 1과 같은 것을 이용하였다.

시험결과를 표 2에 나타낸다.

표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에서도 내마모성, 내파손성이 높고 장수명의 성형용 금형을 얻을 수 있었다.

(실시예 3)

실시예 1과 같은 조건으로 콜릿척에 바로 점착식 등의 히터를 장착 또는 삽입 혹은 금형 전체를 적외선 등으로 약 200~800℃로 가열함으로써 온도를 올려 프레스하면, 난소성 가공물도 가공되기 쉬워 프레스 속도를 올릴 수 있고, 실시예 1보다 성형용 부재에 약 1.2~1.5배의 압축응력이 걸리며, W재와 같은 난소성 가공물을 소성가공할 때에 높은 가공압력이 걸려도 금형은 파손되지 않고, W재보다 가공하기 쉬운 Mo재의 가공의 경우와 동등한 금형의 수명이 되었다.

(실시예 4)

상기 제6 실시형태에 관한 성형용 금형을 이용하여, 도 11에 나타내는 바와 같이 직경 2.2mm, 길이 2.4mm의 Mo제의 칩을 온간으로 프레스하여 토치형의 핀을 제조함으로써 형수명을 평가하였다. 프레스는, 여압부여 구조부재(12)의 내부에 시즈히터로 약 400℃로 가열하여 행하였다. 또한, 비교를 위해, 앞서 설명한 도 12에 나타내는 종래의 성형용 금형도 사용하였다. 또, 이하의 설명에서는, 도 12에 나타낸 종래의 성형용 금형에서의 링형상 부재(20, 40)를 각각 본 발명에서의 여압부여 구조부재(12)(내주 링), 외주 링(13)에 대응하는 부재라고 간주하여 설명한다.

여기서, 성형용 부재로서는 경질 취성 재료의 하이스, 초경합금, 서멧, 세라믹스, 다이아몬드를 이용하였다. 구체적으로, 하이스로서는 매트릭스계 하이스(히타치금속(주)제 YXR33, 선열팽창계수 Tc=12.1×10^-6/℃(200~400℃)), 초경합금으로서는 WC-Co계 초경합금(일본 텅스텐(주)제 G30, Tc=5.7×10^-6/℃(20~400℃))와 WC-Co계 초미립 초경합금(일본 텅스텐(주)제 FN-10, Tc=5.1×10^-6/℃(20~400℃)), 서멧으로서는 Cr-Mo-Ni-W 철기 복붕화물(동양강판(주)제 KH-V60, Tc=8.8×10^-6/℃(20~400℃)), 세라믹스로서는 Si₃N₄ 소결체(일본 텅스텐(주)제 NPN-3, Tc=3.6×10^-6/℃(20~400℃)), 다이아몬드로서는 Co를 바인더로 한 소결 다이아몬드(Tc=3.1×10^-6/℃(20~400℃))를 이용하였다. 여압부여 구조부재(내주 링)로서는, 공구강의 SKD-61(JIS규격, Tc=12.54×10^-6/℃(20~400℃), 영률 Ep=210GPa)를 이용하였다. 외주 링으로서는, WC-Co계 초경합금(일본 텅스텐(주)제 G30, Tc=5.7×10^-6/℃(20~400℃), 영률 Ep=550GPa) 또는 WC-Ni계 초경합금(일본 텅스텐(주)제 NR-8, Tc=5.7×10^-6/℃(20~400℃), 영률 Ep=530GPa)을 이용하였다.

시험결과를 표 3에 나타낸다.

금형 수명은, 성형용 부재가 파괴되었거나 또는 성형 캐비티의 B부 45도 방향(도 11 참조)에 대응하는 성형용 부재의 전방 압출의 소구부의 마모량이 0.04mm가 된 시점에서의 쇼트수로 평가하였다. 또한, 마모량은, 성형 캐비티의 전방 압출의 소구부를 R 0.2mm로 설계하고, 성형품에 전사된 그 부분의 형상의 변화(=성형 캐비티의 마모량)를 투영기에 투영시켜 판독함으로써 실시하였다.

표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하면, 내마모성, 내파손성이 높고 장수명인 성형용 금형을 얻을 수 있었다.

표 3에서 본 발명의 실시예로서는, 성형용 부재로서 경질 취성 재료의 매트릭스계 하이스, WC-Co계 초경합금, WC-Co계 초미립 초경합금, Cr-Mo-Ni-W 철기 복붕화물, Si₃N₄ 소결체, Co를 바인더로 한 소결 다이아몬드를 이용하고, 여압부여 구조부재(내주 링)로서 공구강의 SKD-61을 이용하며, 외주 링으로서 WC-Co계 초경합금 또는 WC-Ni계 초경합금을 이용한 경우를 나타냈지만, 성형용 부재로서 다른 하이스, 초경합금, 서멧, 세라믹스, 다이아몬드를 이용해도 같은 결과가 되었다.

이에 대해, 종래의 성형용 금형(비교예)에서는, 가공시의 가공압력에 의해 금형에 작용하는 인장응력에 내용할 수 없어 단시간에 파손되어 실용에 필요한 수명을 얻을 수 없었다.

(실시예 5)

상기 실시예 4와 같은 조건으로 여압부여 구조부재의 내부에 시즈히터 등의 히터를 삽입 또는 금형 전체를 적외선 램프 등으로 약 600℃로 가열함으로써, 실시예 4보다 온도를 약 200℃ 올려 프레스하였다. 그 결과, 난소성 가공물의 소성가공이 용이하게 됨과 동시에, 그 소성 가공력에 의해 발생하는 성형용 부재에의 인장파괴력을 부정하는 만큼의 대항력이 실시예 4보다도 증가하고, 가공하기 쉬워 프레스 속도를 올릴 수 있었다. 구체적으로는, 실시예 4보다 성형용 부재에 약 1.2에서 1.5배의 압축응력이 걸리고, W재와 같은 난소성 가공물을 소성가공할 때에 높은 가공압력이 걸려도 금형은 파손되지 않으며, W재보다 가공하기 쉬운 Mo재의 가공의 경우와 같은 금형의 수명이 되었다.

(실시예 6)

상기 실시예 4와 같은 조건으로 여압부여 구조부재와 외주 링을 WC-Co계 초경합금으로 제조한 것을 이용하여 선열팽창계수가 같게 되도록 형성하여 프레스하였다. 상술한 바와 같이 일반적으로 사용되는 성형용 부재는 경질 취성 재료이기 때문에, 선열팽창계수는 여압부여 구조부재 및 외주 링보다 작게 성형용 부재에는 압축응력이 작용하므로, 난소성 가공재료를 가공하는 경우에 가공압력이 높아져 성형용 부재에 인장응력이 작용해도 그것을 부정하는 만큼의 압축응력이 작용하므로, 성형용 부재는 파괴되지 않고 Mo뿐만 아니라 W와 같은 보다 난소성 가공물의 소성가공도 연성 취성 천이온도 이상으로 가열함으로써 가능하였다.

(실시예 7)

상기 제7 실시형태에 관한 성형용 금형을 이용하여 상기 실시예 4와 같은 시험을 하였다. 성형용 금형의 각 부재에도 실시예 4와 같은 것을 이용하였다.

시험결과를 표 4에 나타낸다.

표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하면, 내마모성, 내파손성이 높고 장수명인 성형용 금형을 얻을 수 있었다.

표 4에서 본 발명의 실시예로서는, 성형용 부재로서 경질 취성 재료의 매트릭스계 하이스, WC-Co계 초경합금, WC-Co계 초미립 초경합금, Cr-Mo-Ni-W 철기 복붕화물, Si₃N₄ 소결체, Co를 바인더로 한 소결 다이아몬드를 이용하고, 여압부여 구조부재(내주 링)로서 공구강의 SKD-61을 이용하며, 외주 링으로서 WC-Co계 초경합금 또는 WC-Ni계 초경합금을 이용한 경우를 나타냈지만, 성형용 부재로서 다른 하이스, 초경합금, 서멧, 세라믹스, 다이아몬드를 이용해도 같은 결과가 되었다.

이에 대해, 종래의 성형용 금형(비교예)에서는, 가공시의 가공압력에 의해 금형에 작용하는 인장응력에 내용할 수 없어, 단시간에 파손되어 실용에 필요한 수명을 얻을 수 없었다.

(실시예 8)

상기 실시예 7과 같은 조건으로 여압부여 구조부재의 내부에 시즈히터 등의 히터를 삽입 또는 금형 전체를 적외선 램프 등으로 약 600℃로 가열함으로써, 실시예 6보다 온도를 약 200℃ 올려 프레스하였다. 그 결과, 난소성 가공물의 소성가공이 용이하게 됨과 동시에, 그 소성 가공력에 의해 발생하는 성형용 부재에의 인장파괴력을 부정하는 만큼의 대항력이 실시예 6보다도 증가하고, 가공하기 쉬워 프레스 속도를 올릴 수 있었다. 구체적으로는, 실시예 6보다 성형용 부재에 약 1.2에서 1.5배의 압축응력이 걸리고, W재와 같은 난소성 가공물의 소성가공할 때에 높은 가공압력이 걸려도 금형은 파손되지 않으며, W재보다 가공하기 쉬운 Mo재의 가공의 경우와 같은 금형의 수명이 되었다.

(실시예 9)

상기 실시예 7과 같은 조건으로 여압부여 구조부재와 외주 링을 WC-Co계 초경합금으로 제조한 것을 이용하여 선열팽창계수가 같게 되도록 형성하여 프레스하였다. 상술한 바와 같이 일반적으로 사용되는 성형용 부재는 경질 취성 재료이기 때문에, 선열팽창계수는 여압부여 구조부재 및 외주 링보다 작게 성형용 부재에는 압축응력이 작용하므로, 난소성 가공재료를 가공하는 경우에 가공압력이 높아져 성형용 부재에 인장응력이 작용해도 그것을 부정하는 만큼의 압축응력이 작용하므로, 성형용 부재는 파괴되지 않고 Mo뿐만 아니라 W와 같은 보다 난소성 가공물의 소성가공도 연성 취성 천이온도 이상으로 가열함으로써 가능하였다.

본 발명의 성형용 금형에 의하면, Mo, W, Ta, Nb와 같이 고융점에서 소성가공이 어려운 금속에서도 특정 형상을 형성하기 위한 형을 제작하면 원하는 형상의 성형체를 얻을 수 있고, 예를 들어 방전등용 전극의 제조에 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 성형용 금형에서는, 가공온도가 상승함에 따라 금형에 의해 큰 압축응력이 작용하므로, Mo, W, Ta, Nb와 같은 고융점에서 소성가공이 어렵고, 가공압력이 큰 금속의 가공에 특히 적합하다.

또, 높은 치수 정밀도가 요구되고, 강한 유지력 및 그 유지부에 대마모성이 필요한 용도(예를 들어, 엔드 밀 등의 회전공구의 정밀척)에도 적용할 수 있다.

Claims (19)

1. 내부에 성형 캐비티를 가지는 원주형상의 성형용 부재의 주위를 둘러싸도록 링형상의 여압부재가 끼워 맞춰지고, 그 주위를 둘러싸도록 링형상의 콜릿척이 끼워 맞춰지며, 또 그 주위를 둘러싸도록 링형상의 케이싱이 끼워 맞춰진 성형용 금형에 있어서,

   여압부재에는, 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 외주에서 개방하는 외주 슬릿과, 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 내주에서 개방하는 내주 슬릿이 둘레방향에 따라 교대로 설치되고,

   콜릿척은, 그 상단부 또는 하단부에 수나사부를 가짐과 동시에, 외주에 수나사부측으로 향하여 직경 축소하는 테이퍼면을 가지며,

   케이싱은 그 내주에 콜릿척 외주의 테이퍼면과 면합하는 테이퍼면을 가지고,

   케이싱의 상방 또는 하방에 배치된 너트를 콜릿척의 수나사부에 체결함으로써 콜릿척이 직경 축소하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
2. 내부에 성형 캐비티를 가지는 원주형상의 성형용 부재의 주위를 둘러싸도록 링형상의 여압부재가 끼워 맞춰지고, 그 주위를 둘러싸도록 링형상의 콜릿척이 끼워 맞춰지며, 또 그 주위를 둘러싸도록 링형상의 케이싱이 끼워 맞춰진 성형용 금형에 있어서,

   여압부재는, 둘레방향으로 복수로 분할되고, 각각이 서로 접촉하지 않고 배 치되며, 콜릿척은 그 상단부 또는 하단부에 수나사부를 가짐과 동시에, 외주에 수나사부측으로 향하여 직경 축소하는 테이퍼면을 가지고,

   케이싱은 그 내주에 콜릿척 외주의 테이퍼면과 면합하는 테이퍼면을 가지며,

   케이싱의 상방 또는 하방에 배치된 너트를 콜릿척의 수나사부에 체결함으로써 콜릿척이 직경 축소하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   여압부재의 선열팽창계수를 A1, 콜릿척의 선열팽창계수를 A2, 케이싱의 선열팽창계수를 A3, 너트의 선열팽창계수를 A4라고 했을 때, A1>A2≒A3≒A4의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   너트가 워셔를 개재하여 케이싱의 상방 또는 하방에 배치되어 있고, 콜릿척의 선열팽창계수를 A2, 케이싱의 선열팽창계수를 A3, 너트의 선열팽창계수를 A4, 워셔의 선열팽창계수를 A5라고 했을 때, A5>A2≒A3≒A4의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
5. 내부에 성형 캐비티를 가지는 원주형상의 성형용 부재의 주위를 둘러싸도록 링형상의 여압부재가 끼워 맞춰지고, 그 주위를 둘러싸도록 링형상의 콜릿척이 끼워 맞춰지며, 또 그 주위를 둘러싸도록 링형상의 케이싱이 끼워 맞춰진 성형용 금 형에 있어서,

   여압부재에는, 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 외주에서 개방하는 외주 슬릿과, 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 내주에서 개방하는 내주 슬릿이 둘레방향에 따라 교대로 설치되고,

   케이싱은, 그 내주의 상단부 또는 하단부에 암나사부를 가짐과 동시에, 내주에 암나사부 측으로 향하여 직경 확대하는 테이퍼면을 가지며,

   콜릿척은, 그 외주에 케이싱 내주의 테이퍼면과 면합하는 테이퍼면을 가지고,

   콜릿척의 상방 또는 하방에 배치된 볼트를 케이싱의 암나사부에 체결함으로써 콜릿척이 직경 축소하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
6. 내부에 성형 캐비티를 가지는 원주형상의 성형용 부재의 주위를 둘러싸도록 링형상의 여압부재가 끼워 맞춰지고, 그 주위를 둘러싸도록 링형상의 콜릿척이 끼워 맞춰지며, 또 그 주위를 둘러싸도록 링형상의 케이싱이 끼워 맞춰진 성형용 금형에 있어서,

   여압부재는, 둘레방향으로 복수로 분할되고, 각각이 서로 접촉하지 않고 배치되며, 케이싱은 그 내주의 상단부 또는 하단부에 암나사부를 가짐과 동시에, 내주에 암나사부 측으로 향하여 직경 확대하는 테이퍼면을 가지고,

   콜릿척은, 그 외주에 케이싱 내주의 테이퍼면과 면합하는 테이퍼면을 가지며,

   콜릿척의 상방 또는 하방에 배치된 볼트를 케이싱의 암나사부에 체결함으로써 콜릿척이 직경 축소하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   여압부재의 선열팽창계수를 A1, 콜릿척의 선열팽창계수를 A2, 케이싱의 선열팽창계수를 A3, 볼트의 선열팽창계수를 A6이라고 했을 때, A1>A2≒A3≒A6의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   볼트가 워셔를 개재하여 콜릿척의 상방 또는 하방에 배치되어 있고, 콜릿척의 선열팽창계수를 A2, 케이싱의 선열팽창계수를 A3, 볼트의 선열팽창계수를 A6, 워셔의 선열팽창계수를 A5라고 했을 때, A5>A2≒A3≒A6의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   케이싱의 영률이 200GPa이상인 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    콜릿척의 영률이 300GPa이하인 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
11. 내부에 성형 캐비티를 가지는 원주형상의 성형용 부재의 주위를 둘러싸도록 내주 링이 끼워 맞춰지고, 또 그 주위를 둘러싸도록 외주 링이 끼워 맞춰진 성형용 금형에 있어서, 내주 링이 여압부여 구조부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
12. 제11항에 있어서,

    여압부여 구조부재가, 내주 링의 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 외주에서 개방하는 외주 슬릿과, 내주 링의 상면에서 하면으로 관통하여 직경방향으로 형성되어 내주에서 개방하는 내주 슬릿이 둘레방향에 따라 교대로 설치된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
13. 제11항에 있어서,

    여압부여 구조부재가 내주 링을 둘레방향으로 복수로 분할하고, 각각이 서로 접촉하지 않고 배치된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    여압부여 구조부재의 선열팽창계수가 외주 링의 선열팽창계수 이상인 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    외주 링의 영률이 200GPa이상인 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

    성형용 부재가 경질 취성 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
17. 제16항에 있어서,

    경질 취성 재료가 하이스, 초경 합금, 서멧, 세라믹스 또는 다이아몬드인 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 기재된 성형용 금형을 실온보다 높은 온도에서 사용하는 것을 특징으로 하는 성형용 금형의 사용방법.
19. 제18항에 있어서,

    금속을 소성 가공할 때에 성형용 금형을 사용하는 것을 특징으로 하는 성형용 금형의 사용방법.

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