JPH07121425B2 - 打抜き工具 - Google Patents
打抜き工具Info
- Publication number
- JPH07121425B2 JPH07121425B2 JP2251028A JP25102890A JPH07121425B2 JP H07121425 B2 JPH07121425 B2 JP H07121425B2 JP 2251028 A JP2251028 A JP 2251028A JP 25102890 A JP25102890 A JP 25102890A JP H07121425 B2 JPH07121425 B2 JP H07121425B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramics
- punching
- punching tool
- cemented carbide
- punch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
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- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼や銅合金等の金属薄板の打抜きに用いられ
るパンチ、ダイス等の打抜き工具に関するものである。
るパンチ、ダイス等の打抜き工具に関するものである。
現在、金属薄板の高級な打抜き加工用工具としては、主
として超硬合金が用いられている。超硬合金は、硬さ、
強度、靭性が高く、打抜き加工用の工具材料としては、
優れているものの、無潤滑の場合WC粒子の欠け落ち、被
加工材の焼付き剥離による摩耗が激しく、著しく寿命が
短くなるため、潤滑剤（油）を使用するが、被加工材に
付着した潤滑剤を洗浄する必要があるため、フロンや塩
素系有機溶剤が必要であり、公害を発生するという問題
があった。
として超硬合金が用いられている。超硬合金は、硬さ、
強度、靭性が高く、打抜き加工用の工具材料としては、
優れているものの、無潤滑の場合WC粒子の欠け落ち、被
加工材の焼付き剥離による摩耗が激しく、著しく寿命が
短くなるため、潤滑剤（油）を使用するが、被加工材に
付着した潤滑剤を洗浄する必要があるため、フロンや塩
素系有機溶剤が必要であり、公害を発生するという問題
があった。
これらの問題点を解決しようと、最近、セラミックスを
利用する研究が進められ、研究段階ではあるが、いくつ
かの実験結果が報告されている。特に、セラミックスの
中でも耐欠損性に優れているZrO2系セラミックスは、打
抜き加工に優れた耐久性を有し、実用化の可能性がある
ことが報告されている（例えば、第36回塑性加工連合講
演会'85−10−６〜８ジルコニア工具の試用）。
利用する研究が進められ、研究段階ではあるが、いくつ
かの実験結果が報告されている。特に、セラミックスの
中でも耐欠損性に優れているZrO2系セラミックスは、打
抜き加工に優れた耐久性を有し、実用化の可能性がある
ことが報告されている（例えば、第36回塑性加工連合講
演会'85−10−６〜８ジルコニア工具の試用）。
また、打抜き工具として特開昭63−20132号公報には、
ジルコニア焼結体が、曲げ加工、打抜き加工等のパンチ
あるいはダイに使用できることが記載されている。
ジルコニア焼結体が、曲げ加工、打抜き加工等のパンチ
あるいはダイに使用できることが記載されている。
一般的に、リードフレーム等の打抜き加工する場合、丸
パンチであればφ0.3程度、角パンチであれば0.3w
（幅）程度の小径または厚みの薄いパンチで使用するこ
とが要求される。しかしながら、セラミックスは超硬合
金や鋼に比べると強靭性が低いために、これらの小径ま
たは薄肉のパンチで使用すると、初期に折損が起こり実
用化できないという問題点があった。
パンチであればφ0.3程度、角パンチであれば0.3w
（幅）程度の小径または厚みの薄いパンチで使用するこ
とが要求される。しかしながら、セラミックスは超硬合
金や鋼に比べると強靭性が低いために、これらの小径ま
たは薄肉のパンチで使用すると、初期に折損が起こり実
用化できないという問題点があった。
本発明の目的は、小径または薄肉のパンチでも折損せず
に使用可能で、現用材の超硬合金よりも寿命の長い打抜
き工具を提供することである。
に使用可能で、現用材の超硬合金よりも寿命の長い打抜
き工具を提供することである。
本発明はY2O3とNd2O3を複合添加した正方晶型のZrO2:60
〜80vol％とAl2O3:20〜40vol％からなり、HIPで焼結さ
れたZrO2系のセラミックスであって、抗折強度:120Kg/m
m2以上、破壊靭性:7.5MN/m1.5以上、ビッカース硬さ:13
00以上の特性を有するセラミックスよりなる切刃部を鋼
または超硬合金で構成される母材に接合してなることを
特徴とする打抜き工具である。
〜80vol％とAl2O3:20〜40vol％からなり、HIPで焼結さ
れたZrO2系のセラミックスであって、抗折強度:120Kg/m
m2以上、破壊靭性:7.5MN/m1.5以上、ビッカース硬さ:13
00以上の特性を有するセラミックスよりなる切刃部を鋼
または超硬合金で構成される母材に接合してなることを
特徴とする打抜き工具である。
本発明において、強靭性、コストを重視する場合は、母
材として鋼を用いた方が有利であるが、パンチやダイス
の側面の耐摩耗性を重視する場合は、母材として超硬合
金を用いた方が好ましい。
材として鋼を用いた方が有利であるが、パンチやダイス
の側面の耐摩耗性を重視する場合は、母材として超硬合
金を用いた方が好ましい。
また、接合されるセラミックスの厚さは、折損を防止す
るためには薄いほど好ましく、0.2〜5mmが適切である。
るためには薄いほど好ましく、0.2〜5mmが適切である。
また、切刃部となるセラミックスに要求される機械的特
性は、強度、靭性、硬さの３つの因子であり、強度、靭
性が低いと欠損する可能性が大きくなるため、抗折強
度:120Kg/mm2以上、破壊靭性:5.5MN/m1.5以上の材料が
必要である。また、硬さは耐摩耗性を向上させるために
重要な因子であり、現用材の超硬合金と比較して２倍以
上の工具寿命を得るには、ビッカース硬さ1300以上が望
ましい。特に、正方晶型のZrO2:60〜80vol％とAl2O3:20
〜40vol％からなり、HIPで緻密に焼結されたZrO2系セラ
ミックスは、これらの条件を満たしており最も好ましい
材料である。ZrO2は焼結性を高めるために炭化物や酸化
物を単独または複合で添加しておくことが必要である
が、Y2O3,Nd2O3を複合で添加するのが最適である 次に、複雑な形状の断面を有すパンチやダイスを加工す
る場合には、セラミックスのシートを接合した金属のブ
ロックから、ワイヤーカット加工で切出した方が加工が
容易であり、そのためには、１×10-2Ω・cm以下の電気
抵抗率を有すことが必要である。具体的には正方晶型の
ZrO2に窒化物や炭化物等を添加することによって、導電
性を付与し、ワイヤーカット加工を可能にすることがで
きる。
性は、強度、靭性、硬さの３つの因子であり、強度、靭
性が低いと欠損する可能性が大きくなるため、抗折強
度:120Kg/mm2以上、破壊靭性:5.5MN/m1.5以上の材料が
必要である。また、硬さは耐摩耗性を向上させるために
重要な因子であり、現用材の超硬合金と比較して２倍以
上の工具寿命を得るには、ビッカース硬さ1300以上が望
ましい。特に、正方晶型のZrO2:60〜80vol％とAl2O3:20
〜40vol％からなり、HIPで緻密に焼結されたZrO2系セラ
ミックスは、これらの条件を満たしており最も好ましい
材料である。ZrO2は焼結性を高めるために炭化物や酸化
物を単独または複合で添加しておくことが必要である
が、Y2O3,Nd2O3を複合で添加するのが最適である 次に、複雑な形状の断面を有すパンチやダイスを加工す
る場合には、セラミックスのシートを接合した金属のブ
ロックから、ワイヤーカット加工で切出した方が加工が
容易であり、そのためには、１×10-2Ω・cm以下の電気
抵抗率を有すことが必要である。具体的には正方晶型の
ZrO2に窒化物や炭化物等を添加することによって、導電
性を付与し、ワイヤーカット加工を可能にすることがで
きる。
種々のジルコニア系セラミックスと超硬合金の打抜きパ
ンチを作成し、パンチ形状、被加工材、潤滑方式を変え
て、耐久性の評価を行った。セラミックス１は、５×30
×1t（mm）の材料を製造または購入し、母材２である熱
間ダイス鋼SKD61｛５×30×60t（mm）｝と接合した。接
合は、概略下記の方法で行った。
ンチを作成し、パンチ形状、被加工材、潤滑方式を変え
て、耐久性の評価を行った。セラミックス１は、５×30
×1t（mm）の材料を製造または購入し、母材２である熱
間ダイス鋼SKD61｛５×30×60t（mm）｝と接合した。接
合は、概略下記の方法で行った。
セラミックスの接合面５×30（mm）に、NiとTiの成分か
らなる約20μの複合メッキ層を形成させた後、900℃、1
0分、５×10-4torrの減圧雰囲気で熱処理を行い、Tiを
セラミックスへ拡散させ強固な膜とした。次に熱間ダイ
ス鋼SKD61の接合面５×30（mm）にNiメッキを約５μｍ
形成させた後、Agろうをメッキ層を形成したセラミック
スとの間に置いて、約700℃の温度で真空中でホットプ
レスを行い完全に接合した。
らなる約20μの複合メッキ層を形成させた後、900℃、1
0分、５×10-4torrの減圧雰囲気で熱処理を行い、Tiを
セラミックスへ拡散させ強固な膜とした。次に熱間ダイ
ス鋼SKD61の接合面５×30（mm）にNiメッキを約５μｍ
形成させた後、Agろうをメッキ層を形成したセラミック
スとの間に置いて、約700℃の温度で真空中でホットプ
レスを行い完全に接合した。
接合が完了した材料形状を第１図に示す。
第１表に切刃部として検討を行った各種材料単体の組成
と機械的特性を示す。抗折強度、破壊靭性、硬さは、下
記の方法で測定した。
と機械的特性を示す。抗折強度、破壊靭性、硬さは、下
記の方法で測定した。
抗折強度は、JIS R1601に従って測定した。破壊靭性値
は、ビッカース圧痕法による下記の新原の式を用いて計
算した。
は、ビッカース圧痕法による下記の新原の式を用いて計
算した。
K1c:破壊靭性値、a:圧痕長さの1/2、P:荷重（30Kgf）、
E:ヤング率、C:クラック長さの1/2 また、硬さは、ビッカース硬度計により荷重500gで測定
した。
E:ヤング率、C:クラック長さの1/2 また、硬さは、ビッカース硬度計により荷重500gで測定
した。
第１表に示したＡ〜Ｄのセラミックスを接合した第１図
に示す材料を、機械加工により第２図および第３図に示
す形状の打抜きパンチを作成した。また従来例として第
１表に示すＤの超硬合金で同一形状のパンチを得た。な
お、各セラミックスの接合部からの厚さは0.5mmであ
る。
に示す材料を、機械加工により第２図および第３図に示
す形状の打抜きパンチを作成した。また従来例として第
１表に示すＤの超硬合金で同一形状のパンチを得た。な
お、各セラミックスの接合部からの厚さは0.5mmであ
る。
作成した打抜きパンチを用いて打抜き加工テストを行っ
た。この時のダイスは超硬合金製とし50万ショット毎に
交換して使用した。テストに使用した打抜きパンチの先
端形状、テスト条件を第２表に示す。第２表に示す条件
１および条件２が第３図に示す角形状、条件３が第２図
に示す丸形状の打抜きパンチにそれぞれ対応する。
た。この時のダイスは超硬合金製とし50万ショット毎に
交換して使用した。テストに使用した打抜きパンチの先
端形状、テスト条件を第２表に示す。第２表に示す条件
１および条件２が第３図に示す角形状、条件３が第２図
に示す丸形状の打抜きパンチにそれぞれ対応する。
評価方法は、20万ショット後に、それぞれ被加工材の切
断部のばり高さを測定し、ばりが50μｍ以上になった時
は工具の寿命として、それぞれ総ショット数を求めた。
断部のばり高さを測定し、ばりが50μｍ以上になった時
は工具の寿命として、それぞれ総ショット数を求めた。
これらの結果を第３表に示す。第３表より、打抜き加工
用工具としてZrO2にY2O3とNd2O3を複合添加した正方晶
のZrO2とAl2O3からなるセラミックスを用いた本発明の
パンチ（材料Ａ）は特に優れていることがわかる。さら
にAl2O3を含まない材料B,C製のパンチはそれ程寿命向上
はしておらず、従来品の超硬合金よりも短寿命であっ
た。超硬合金の場合は、抗折強度、破壊靭性値ともセラ
ミックスに比べて高い値を示すが、被加工材との焼付き
による剥離が生じ、無潤滑では特に耐久性に問題があ
る。また、潤滑剤を使用した場合についても、超硬合金
より優れていることがわかる。
用工具としてZrO2にY2O3とNd2O3を複合添加した正方晶
のZrO2とAl2O3からなるセラミックスを用いた本発明の
パンチ（材料Ａ）は特に優れていることがわかる。さら
にAl2O3を含まない材料B,C製のパンチはそれ程寿命向上
はしておらず、従来品の超硬合金よりも短寿命であっ
た。超硬合金の場合は、抗折強度、破壊靭性値ともセラ
ミックスに比べて高い値を示すが、被加工材との焼付き
による剥離が生じ、無潤滑では特に耐久性に問題があ
る。また、潤滑剤を使用した場合についても、超硬合金
より優れていることがわかる。
また、第１表に示す材料Ａでセラミックス一体型のパン
チも製造し、第２表に示す条件No.2,3で、テストを行っ
たがいずれも初期に折損が生じ、好ましくなかった。
チも製造し、第２表に示す条件No.2,3で、テストを行っ
たがいずれも初期に折損が生じ、好ましくなかった。
〔発明の効果〕 本発明によれば、従来の超硬合金製打抜き加工用工具で
困難であった無潤滑での使用でも十分な寿命が得られ、
かつ、現在研究が進められているセラミックス製打抜き
加工用工具の問題点である小径や薄肉のパンチ、ダイス
の場合にも適用可能な打抜き加工用工具を提供すること
ができる。
困難であった無潤滑での使用でも十分な寿命が得られ、
かつ、現在研究が進められているセラミックス製打抜き
加工用工具の問題点である小径や薄肉のパンチ、ダイス
の場合にも適用可能な打抜き加工用工具を提供すること
ができる。
そして、無潤滑で使用が可能であるため、フロンや有機
溶剤による被加工材の洗浄が不要となり、現在大問題と
なっている大気汚染の防止対策となるので、環境問題上
も著しく貢献することになる。
溶剤による被加工材の洗浄が不要となり、現在大問題と
なっている大気汚染の防止対策となるので、環境問題上
も著しく貢献することになる。
第１図はセラミックスと母材とを接合した材料の形状を
示す図、第２図および第３図はそれぞれ第１図の材料を
加工して作成した丸パンチと角パンチの形状を示す図で
ある。 1:セラミックス、2:母材
示す図、第２図および第３図はそれぞれ第１図の材料を
加工して作成した丸パンチと角パンチの形状を示す図で
ある。 1:セラミックス、2:母材
Claims (2)
- 【請求項１】Y2O3とNd2O3を複合添加した正方晶型のZrO
2:60〜80vol％とAl2O3:20〜40vol％からなり、HIPで焼
結されたZrO2系のセラミックスであって、抗折強度:120
Kg/mm2以上、破壊靭性:7.5MN/m1.5以上、ビッカース硬
さ:1300以上の特性を有するセラミックスよりなる切刃
部を鋼または超硬合金で構成される母材に接合してなる
ことを特徴とする打抜き工具。 - 【請求項２】前記セラミックスは１×10-2Ω・cm以下の
電気抵抗率を有するセラミックスであることを特徴とす
る請求項１に記載の打抜き工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2251028A JPH07121425B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | 打抜き工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2251028A JPH07121425B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | 打抜き工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04127925A JPH04127925A (ja) | 1992-04-28 |
| JPH07121425B2 true JPH07121425B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=17216544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2251028A Expired - Lifetime JPH07121425B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | 打抜き工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07121425B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105149417A (zh) * | 2015-10-08 | 2015-12-16 | 优德精密工业（昆山）股份有限公司 | 一种钎焊钢头式冲模 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4777735B2 (ja) * | 2005-10-03 | 2011-09-21 | パナソニック電工株式会社 | ピアシング用丸パンチ |
| CN107243549A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-10-13 | 苏州固凯诺机械有限公司 | 一种模具冲头及其加工方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63220931A (ja) * | 1987-03-11 | 1988-09-14 | Toshiba Corp | 極低温せん断加工装置 |
| JPH01172425U (ja) * | 1988-05-24 | 1989-12-06 |
-
1990
- 1990-09-20 JP JP2251028A patent/JPH07121425B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105149417A (zh) * | 2015-10-08 | 2015-12-16 | 优德精密工业（昆山）股份有限公司 | 一种钎焊钢头式冲模 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04127925A (ja) | 1992-04-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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