KR930001756B1

KR930001756B1 - 소결부품의 성형 혹은 코이닝, 사이징용금형

Info

Publication number: KR930001756B1
Application number: KR1019880014309A
Authority: KR
Inventors: 아끼오 가쯔라
Original assignee: 스미도모덴기고오교오 가부시기가이샤; 나까하라 쯔네오
Priority date: 1987-11-10
Filing date: 1988-11-01
Publication date: 1993-03-13
Also published as: DE3881480D1; EP0316131B1; KR890007821A; ES2040867T3; EP0316131A2; EP0316131A3; DE3881480T2; US5092558A; JPH01127122A

Abstract

내용 없음.

Description

소결부품의 성형 혹은 코이닝, 사이징용금형

제1도 내지 제4도는 모두 본 발명의 세락믹피복을 한 금형의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 내면 2 : TiN막

3 : 블레이드부분 4 : 끝면

본 발명은 철계통 혹은 동(銅)계통의 소결부품의 성형 혹은 코이닝(coining), 사이징(sizing)에 사용하는 금형의 개량에 관한 것이다.

소결합금은 철분(鐵粉) 혹은 동분(銅粉)을 기초로하여 여기에 각종의 합금첨가물이나 윤할제를 가하여, ①성형, ②소결, ③코이닝, ④사이징의 어느 것인가의 방법으로 제조되고 있다.

그리하여, 이들 방법중 ①의 성형, ③의 코이닝 및 ④의 사이징방법에 있어서는 종래

합금공구강, 고속도 공구강등의 열처리한 것

초경합금

등의 재료로 이루어진 금형이 일반적으로 사용되고 있다.

그런데, 철분이나, 동분등의 분말을 고압하에서 성형하기 때문에 제품에 접촉하는 금형의 내, 외벽은 마모라든지, 일종의 눌어붙음현상을 나타내고 손모(損耗)가 빠르고 금형수명이 다른 다이캐스트나 수지등의 성형부품에 비하여 현저하게 짧고 하는 결점이 있다.

그리하여, 합금공구강이나 고속도공구강으로 이루어지는 금형을 사용하는 경우에는 이 금형의 내, 외벽면에

① 경질 크롬 도금처리

② 타프트라이드 이온질화등의 경화처리

③ CVD법에 의한 TiC의 코우팅

④ 유황침투처리등에 의한 표면처리

⑤ 기타의 표면처리

등의 처리를 실시하여 내마모성이나 눌어붙지 않고 견디는 성질(이하 내열성이라 함)을 향상시켜 왔다. 또이 이외에 금형소제로서 초경합금을 사용함으로서 내마모, 내열성을 지니게 하고 있었다.

그러나 상기한 종래의 표면처리법에서는 CVD법에 의한 ③을 제하고 다른 방법에 의한 것은 경도가 마이크로비커즈로 1300mHv가 최대였다.

그러나 상기한 ①∼⑤의 어느 처리방법에 있어서도 금형의 내, 외벽면에 피복한 막두께의 제어를 할 수 없기 때문에 금형에의 밑바탕처리로서 미리 예상되는 피복막의 두께분과, 그것을 수정하는 몫을 예상한 치수로 가공하여 피복후 재차 수정가공을 실시하여 소요의 정밀도를 확보하고 있는 것이 현재상황이다.

본 발명자는 상기의 점을 감안하여 정밀도가 좋은 막두께를 부여하고, 또한, 내마모, 내열성에 뛰어나서 금형수명을 연장할 수 있는 금형내, 외벽면에의 처리에 대해서 검토한 결과 세라믹을 물리증착법(PVD법)에 의하여 금형의 내, 외벽면에 증착하면 막두께를 일정하게하고 또한 밀착강도가 분말성형에 견디는 내마모성이 좋은 금형을 얻을 수 있다는 것을 발견하였다.

이하 본 발명을 상세히 설명하겠다.

본 발명자는 금형 내, 외벽면에의 세라믹코우팅을 하는데 있어서

소결부품의 금형에 의한 성형 또는 코이닝, 사이징시의 가압력은 일반적으로 2t/㎠이상이다. 따라서 금형에의 세라믹의 막밀착강도는 2t/㎠이상이 아니면 박리한다.

세라믹과 금형기재와의 내인성(耐靭性)이 다르므로, 예를들면 기재가 성형 또는 코이닝, 사이징시에 되풀이되는 압착, 인출에 대응한 압축과 인장응력 변화가 현저할때에는 슬립박리한다.

PVD법에 의한 처리온도가 250∼550℃이기 때문에, 어떤 기재에서는 경도저하와 치수변화를 일으킨다는

등의 문제가 있는 것을 밝혀내고, 그들의 해결책으로서

성형 또는 코인닝 사이징시의 가압력은 0.5∼6t/㎠일것.

성형 또는 코인닝, 사이징시의 가압시의 응력변화를 극력적게 하도록 특히 다이에는 외통의 살두께를 많이 취한다(제법치수≤외통살두께). 또 펀치는 좌굴응력변화에 견디는 설계를 한다.

합금공구강에는 SKD-11상당 재료로서 고온에서 탬퍼링한다. 고속도강이 가장 좋다.

합금공구강, 고속도강 혹은 초경합금등의 모재와 피막의 밀착강도를 유지시키기 위하여, 모재의 마무리면 조도(粗度)는 1S이하로 완성시킬 것. 또 단면코오너에는 0.1∼0.3R의 미소한 R을 만들 것.

등의 여러가지점을 지득(知得)한 결과 상술한 바와같이 합금공구강, 고속도공구강 혹은 초경합금등의 모재로 이루어지는 금형의 내, 외벽표면에 금속탄화물, 금속질화물 혹은 금속탄질화물등의 세라믹을 200∼550℃의 저온영역에서 PVD법에 의하여 피복시킨 금형을 가장 좋다는 것을 발견한 것이다.

이에 의해 미리 설정된 막두께분말 밑바탕가공에 가미하면 피복처리후의 치수수정은 필요없게 되고, 또 면조도로 밑바탕가공시와 거의 변화가 없기 때문에, 물론 래핑등의 광택마무리도 필요로하지 않게 되고, 금형수명의 연장효과이외에

가공코스트가 절감된다.

가공일정이 단축된다.

피복후의 후속가공이 없음으로 막두께가 모든 개소에 일정하게 유지된다. 등의 부차적 효과도 있는 것이다.

또한, 본 발명에 있어서, 세라믹으로서는 금속의 탄화물, 질화물, 탄질화물등이 사용되나, 그중에서도 TiC, TiN, TiCN이 가장 좋은 결과를 준다.

또 예를 들면, TiN에 의하여 금색을 부여한 금형의 경우 치수계측으로는 첵크할 수 없는 미소마모를 관리할 필요가 있을때는 이색의 변색정도를 보고 첵크한다고하는 일조도 가능하다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

[실시예 1]

제1도에 사시도로서 도시한 바와같은 형상의 고속도강(SKH-9) 혹은 초경합금으로 이루어진 인벌류우트톱니바퀴용금형(핏치원직경 :ø80, 모듈 : 2, 톱니수=40) A의 내면 (1)에 TiN막(2)를 PVD법으로 500℃에서 3㎛피복하였다.

이렇게 해서 얻은 내면에 TiN 피복한 금형을 사용해서 인벌류우트 톱니바퀴 성형을 하였던바, 금형의 종래의 금형수명 30,000개의 것이 약 5배 즉, 150,000개의 값을 나타내었다.

[실시예 2]

제2도에 도시한 폭 2㎜, 길이 30㎜의 치수의 SKH-9 재질의 블레이드타이프의 얇은 두께의 코아 B의 브레이드부분(3) 바깥면에 TiCN막을 실시예 1과 마찬가지로 PVD법으로 350℃에서 2.5㎛ 피복하였던바, 종래의 25,000개의 수명의 것에 비하여 약 6배이상 즉, 150,000개 이상의 장수명화를 도모할 수 있었다.

[실시예 3]

제2도에 도시한 바와 같은 6㎜ø, 길이 500㎜의 SKH-9 재질의 파이프용 코아C의 선단D부분 200㎜길이의 바깥면에 실시예 1과 마찬가지로 PVD법으로 500℃에서 3㎛의 TiC막을 코우팅하였다. 이렇게 해서 얻은 파이프용코아를 사용함으로서 파이프형상의 성형, 코이닝 또는 사이징이 가능하게 되었다.

또 전장/외경의 비율이 5배이상의 것이라도 압출이 용이하게 되고, 성형체에 이상한 균열을 발생시키거나, 전장치수의 불균일(dispersion)이 발생하거나 하지 않게 되었다.

[실시예 4]

끝면(4)에 요철형상을 나타내는 초경합금제펀치 E의 상기 요철끝면에 실시예 1과 마찬가지로 PVD법으로 550℃에서 TiC막을 2.5㎛피복하였다. 이 펀치를 성형이나 코이닝에 사용하였던바, 종래는 때때로 래핑등의 미소수정을 가하는 것이 필요하였으나 그런 필요가 없어지고, 이 형성은 매우 양호하였다.

이상 상세히 설명한 바와같이, 본 발명은 합금공구강, 고속고강 혹은 초경합금제의 다이, 펀치, 코아등의 금형의 내, 외벽면이나 끝면에 세라믹피복을 함으로서

복잡한 형상을 한 금형에서는 금형의 기워 맞춤으로도 특히 철계통분말로 성형 또는 코이닝, 사이징할 때 제품과 금형벽과의 사이에서 눌어붙는 현상을 나타내기 쉽고 제품밀도가 높아지면 높아질수록 이 시기가 빠르며, 이것이 유발원인이 되어서 마모로 발전하여, 금형을 손모하는 것이나, 본 발명의 세라믹피복한 금형을 사용함으로서, 눌어붙는 현상을 나타내는 일이 전무하게 되었다. 따라서, 이로부터 마모로 진전되는 속도가 대폭적으로 늦어졌다. 즉 금형수명이 종래의 금형에 비하여 5배이상 연장되었다.

상, 하 펀치로 끝면에 요철이 있는 경우 제품과 펀치의 이형성이 극히 나빴으나, 본 발명의 펀치를 사용하게 됨으로서 이형성이 매우 향상되었다.

제품이 파이프형상이고 전장/외경의 비율이 5배이상이나 있는 극히 압출압력이 높아지는 제품에 대한 압출압력을 경감시킬 수 있었다.

블레이드형상의 가는 홈이 있는 것의 성형 또는 코이닝, 사이징시의 눌어붙는 현상의 마모의 저감을 대폭적으로 도모할 수 있게 되었다.

등의 큰 효과를 발휘하는 것이다.

Claims

합금공구강, 고속도공구강 혹은 초경합금으로 이루어진 소결부품의 성형 혹은 코이닝, 사이징용금형에 있어서, 상기 금형의 내, 외벽표면에 PVD법으로 Ti의 탄화물, 질화물 혹은 탄질화물로 이루어진 세라믹을 코우팅하고, 합금공구강, 고속도공구강 혹은 초경합금으로 이루어진 모재와 세라믹피막의 밀착강도를 유지 시키기 위하여, 모재의 마무리면조도는 1S 이하로 마무리하고, 끝면 코오너에는 0.1∼0.3R의 미소한 R를 붙이는 것을 특징으로 하는 소결부품의 성형 혹은, 코이닝, 사이징용금형.