JPH0539503A

JPH0539503A - 刻印用パンチの製造方法

Info

Publication number: JPH0539503A
Application number: JP19420891A
Authority: JP
Inventors: Kouichi Gondai; 晃一権代
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1993-02-19

Abstract

(57)【要約】【目的】刻印時のチッピングの発生が少なく、寿命の
長い刻印用パンチを、短い工程で製造できる刻印用パン
チの製造方法を提供することである。【構成】平均粒径が3〜20μmの金属粉末をバインダと
混練し、混練体を得た後、該混練体を金型に射出して、
所望する刻印用パンチと相似形状の成形体とし、前記バ
インダを除去した後、焼結し、相対密度 99.5%以上の刻
印用パンチを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属材料等に打刻によ
り刻印する場合に用いられる刻印用パンチの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】材料に特定の文字、数字、図形等を表示
する場合、通常の塗料による表示の他に、金属材料に特
定文字等に対応する凸部または凹部を有する刻印用パン
チを用いて、打刻により特定の文字等を表示する方法が
ある。特に金属材料においては、材料の製造過程で熱処
理、表面処理等が行なわれる場合が多く、通常の塗料で
は、これらの処理に耐えられないため、刻印用パンチを
用いた表示方法が用いられている。従来の刻印用パンチ
の製造方法としては、溶製金属材料から素材を切り出
し、文字、数字または記号を刻印面に機械加工により付
与した後、熱処理するか、素材を熱処理した後、刻印面
に放電加工により形状を付与している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の刻印用パンチの
製造方法において、課題となるのは打刻面の加工方法で
ある。機械加工による場合は、１ヶずつの単品生産であ
り、大量生産に適さず、さらには刻印面にツールマーク
が残るという問題がある。また、細かい文字の加工では
ドリルの寿命が短いという問題もある。また、放電加工
による場合では複数の放電加工用電極を用い、一度に複
数の刻印面を加工し生産数を増やしているが、これでも
生産数には限度がある。また、刻印用パンチの材料とし
て溶製材料を用いると溶製材料は平均炭化物粒径が10μ
m以上と大きいため、それによりチッピングを生じるこ
とがあった。本発明の目的は、上記問題点に鑑み、刻印
面に機械加工、放電加工を行なうことなく、生産効率を
大幅に向上させ、かつ、靭性を改善した刻印用パンチの
製造方法を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、刻印用パンチ
の製造方法において、平均粒径が3〜20μmの金属粉末を
バインダと混練し、混練体得た後、該混練体を金型に射
出して、所望する刻印用パンチと相似形状の成形体と
し、前記バインダを除去した後、焼結し相対密度99.5%
以上の実密体とすることを特徴とする刻印用パンチの製
造方法である。本発明の最も特徴とするところは、原料
粉末の成形方法として射出成形法を用い、ニアネットシ
ェイプ化した点である。ニアネットシェイプの手法とし
ては、精密鋳造法も考えられるが、機械的性質上、特に
靭性値が十分とは言えない。金属粉末の成形法としては
プレス成形法、冷間静水圧プレス（以下ＣＩＰと称す
る）成形法が広く知られているが、プレス成形法では一
軸方向で成形できる形状に限られるため、刻印面以外に
刻印形状を表示するといった刻印用パンチに必要な加工
を同時に行なうことができない。ＣＩＰ成形法では３次
元的形状が成形できるが、ゴム型の中に成形されるた
め、寸法精度が確保できない、量産性がない等の問題が
あった。

【０００５】金属粉末の平均粒径としては、焼結体のミ
クロ組織および炭化物粒径の微細化に関しては細かい方
が好ましい。しかしながら、あまり細かいと粉末の比表
面積が増大し、混練に要するバインダ量が増え、また脱
バインダ時の分解したバインダの通過する隙間が小さく
なり、脱バインダ不良が発生するため、平均粒径は３μ
ｍ以上とした。また、平均粒径があまり大きくなると、
粉末自体の焼結性が低下し、焼結による真密度化が困難
になるか、高温での焼結が必要となり、ミクロ組織、炭
化物粒径の粗大化をまねくため20μm以下とした。金属
粉末の組成としては高速度工具鋼であることが特に好ま
しい。被刻印材の多様化で特に硬度の高いものに刻印す
る場合が増し、パンチ材の耐摩耗性が必要とされるため
であり、合金工具鋼クラスでは、被刻印材によっては、
高速度工具鋼よりは早期に摩耗が発生する場合がある。
また、超硬合金を用いると、打刻時にチッピングが発生
する場合があり、寿命が問題となる場合がある。

【０００６】

【作用】本発明の刻印用パンチの製造方法では、三次形
的複雑形状品が対象であっても細部まで高精度に成形可
能で、かつ量産性に優れる射出成形法を用いることで、
焼結体の状態で最終形状を有し、後加工はほとんど一切
不要となる。また、金属粉末として平均粒径 3〜20μm
の高速度工具鋼粉末を原料にすれば、極めて微細で均一
なミクロ組織を有し、溶製材よりも靭性が高く、かつ耐
摩耗性の良好な刻印用パンチが得られる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。（実施例１）ＡＩＳＩＴ１５相当の重量比でＣ 1.45
%、Ｓi 0.40%、Ｍn 0.37%、Ｃr 4.2%、Ｗ 12.10%、Ｍo
0.9%、Ｖ 4.72%、Ｃo 4.40%、残部Ｆeおよび不可避的不
純物からなる予備合金粉末を作成した。平均粒径は39μ
mでＯ₂含有量は4500ppmであった。この粉末をアトライ
タにより乾式粉砕した後、350メッシュで分級し平均粒
径11μmとした。この粉末に黒鉛粉末を0.3%添加し、Ｖ
型ブレンダで混合した後、重量部でポリブチルメタアク
リート 1.5部、エチレン酢酸ビニル共重合体 3.3部、パ
ラフィンワックス 2.0部、ジブチルフタレート 1.2部を
添加し、ヘンシェルミキサーで混練し、混練体とした。
この混練体を射出成形機にて、図1に示す刻印用凸部１
と刻印文字表示用凹部２を有する形状になるように金型
に射出し、成形体を得た。この成形体を窒素雰囲気中で
450℃、保持時間 30分で脱バインダ処理を行なった後、
真空中にて1233℃、保持時間45分で焼結を行なった。焼
結体のＣ含有量は1.53wt%で、比重は8.20g/cm³であり、
ミクロ組織上残留した空孔は認められず、実質上真密度
化していると判断された。またＸ線検査の結果、内部に
欠陥は見られなかった。上記刻印用パンチを1×10マイ
ナス4乗torrの真空炉にて1200℃で焼入れた後560℃で3
回焼もどしを行ない、硬さHRC63.0とした。これを打刻
機に取付け、ＳＵＳ３０４の平板に打刻テストを行なっ
たところ、10万回の打刻テスト後においてもチッピング
は見られなかった。

【０００８】（実施例２）実施例１と実質的に同様の組
成を有する金属粉末であって、実施例として表１に示す
3〜20μmの平均粒径を持つ粉末に実施例１と同種のバイ
ンダを混練可能となるまで添加し混練した。各混練体を
実施例１と同様に射出成形し、脱バインダ、焼結を行な
った後、熱処理を行ない、図１に示す刻印用パンチを得
た。また、比較例として、平均粒径2μmおよび21μmの
粉末についても同様に得た。同じく比較例として、溶製
材は放電加工により、刻印用凸部を形成し、図１の形状
を得た。また、精鋳材では、図１に示す形状を鋳造によ
り直接得た。これらを打刻機に取付け、ＳＵＳ３０４の
平板に打刻テストを行なった結果を表１に示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】表１において、焼結体の欠陥は外観上の欠
陥であるクラックの有無を示したものである。また、密
度は組成より算出された理論密度の相対値である。ま
た、耐久性はチッピング発生が確認された打刻回数であ
る。表１より、原料となる金属粉末の粒径が3μmより小
さいとクラックが発生し、好ましくないことがわかる。
また、反対に粒径が20μmより大きいと密度低下とな
り、打刻時のチッピングが早期に発生し、寿命を低下さ
せ好ましくないことがわかる。また、比較例では溶製材
および精鋳品では、打刻テストにおいて、本発明材より
もチッピングが多く、靭性が劣っていることが確認され
た。

【００１１】（実施例３）重量比でＣ 3.10%、Ｓi 0.44
%、Ｍn 0.37%、Ｃr 4.08%、Ｗ 9.00%、Ｍo7.8%、Ｖ 8.0
9%、Ｃo 8.4%、残部Ｆeおよび不可避的不純物からなる
水アトマイズ予備合金粉末を作成した。平均粒径は15μ
mでＯ₂含有量は4500ppmであった。この粉末に10%のＴi
Ｎ粉末を添加した後アトライターで乾式粉砕し、平均粒
径8μmとした。この粉末に黒鉛粉末を重量比で0.21%添
加し、Ｖ型ブレンダで12時間混合し、超硬質高速度工具
鋼の原料粉末とした。この混合粉末にポリブチルメタア
クリート 1.6部、エチレン酢酸ビニル共重合体 3.4部、
パラフィンワックス 2.0部、ジブチルフタレート 1.2部
を添加し、ヘンシェルミキサーで160℃にて混練後、粗
粉砕し、射出成形用の混練体とした。この混練体を実施
例１と同様に金型に射出し、図1に示す刻印用パンチの
成形体を得た。得られた成形体を水素雰囲気中で500℃
で1時間保持してバインダの除去を行なった。その後1×
10マイナス4乗torrの減圧雰囲気中で1240℃で1時間保持
して焼結を行なった。得られた焼結体の密度は100%の真
密度であった。この焼結体を1×10マイナス4乗torrの真
空炉にて1230℃で焼入れた後560℃で3回焼もどしを行な
い、硬さHRC71の刻印用パンチとした。この刻印用パン
チを打刻機に取付け、ＳＵＳ３０４の平板に打刻テスト
を行なったところ、10万回の打刻テスト後においてもチ
ッピングは見られなかった。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、従来多大な手間がかか
っていた刻印用パンチの製造工程を著しく軽減できる。
また、本発明により得られる刻印用パンチは、刻印時の
チッピングの発生が少なく、耐久性が高く、寿命の長い
刻印用パンチとなるため、刻印文字等の品質を保つ点に
おいて、極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造した刻印用パンチの外観図で
ある。

【符号の説明】

１刻印用凸部２刻印文字表示用凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒径が3〜20μmの金属粉末をバイン
ダと混練し、混練体を得た後、該混練体を金型に射出し
て、所望する刻印用パンチと相似形状の成形体とし、前
記バインダを除去した後、焼結し、相対密度 99.5%以上
の実密体とすることを特徴とする刻印用パンチの製造方
法。
【請求項２】金属粉末の組成が高速度工具鋼であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の刻印用パンチの製造方
法。