JPS61273231A - バルブ鍛造用セラミツクダイス - Google Patents
バルブ鍛造用セラミツクダイスInfo
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- JPS61273231A JPS61273231A JP11348985A JP11348985A JPS61273231A JP S61273231 A JPS61273231 A JP S61273231A JP 11348985 A JP11348985 A JP 11348985A JP 11348985 A JP11348985 A JP 11348985A JP S61273231 A JPS61273231 A JP S61273231A
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- 238000005242 forging Methods 0.000 title claims description 18
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- 229910002795 Si–Al–O–N Inorganic materials 0.000 claims abstract 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 12
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- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
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Landscapes
- Forging (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は、エンジンバルブの鍛造工程において使用する
鍛造用ダイスの構成に関するものである。
鍛造用ダイスの構成に関するものである。
「従来の技術」
自動車産業の発展にともない、エンジン用バルブの生産
量は著しく大きい０このエンジン用バルブの高性能化の
ために、使用されるバルブ材は超耐熱鋼が主流となって
いる。この超耐熱鋼は難加工材ではあるが、熱間鍛造に
より、高速かつ高精度の形状でバルブを製造するために
、最近、熱間鍛造に使用されるダイス材質は熱間ダイス
鋼から超硬合金に変わりつつある。
量は著しく大きい０このエンジン用バルブの高性能化の
ために、使用されるバルブ材は超耐熱鋼が主流となって
いる。この超耐熱鋼は難加工材ではあるが、熱間鍛造に
より、高速かつ高精度の形状でバルブを製造するために
、最近、熱間鍛造に使用されるダイス材質は熱間ダイス
鋼から超硬合金に変わりつつある。
しかし、熱間ダイス鋼に比べ、耐摩耗性、耐肌荒れ性に
富み、ダイス寿命が長い特長をもつ超硬合金からなるダ
イスでも、鍛造回数が多くなると問題が発生し、必ずし
も満足できるものではない。
富み、ダイス寿命が長い特長をもつ超硬合金からなるダ
イスでも、鍛造回数が多くなると問題が発生し、必ずし
も満足できるものではない。
すなわち、第３図に示すようにダイスのインサート１の
エツジ部Ａ（バルブでは耳部に相当）や中心孔部の曲面
部Ｂ（バルブではシャフトの首部に相当）に摩耗、肌荒
れ、あるいは焼付き等を生じ、バルブの形状）度ならび
に肌が劣化するため、そのダイスの寿命に限界がある。
エツジ部Ａ（バルブでは耳部に相当）や中心孔部の曲面
部Ｂ（バルブではシャフトの首部に相当）に摩耗、肌荒
れ、あるいは焼付き等を生じ、バルブの形状）度ならび
に肌が劣化するため、そのダイスの寿命に限界がある。
なお、第３図において、２は熱間ダイス鋼等からなる外
ケースである。更に、このダイスの寿命を伸ばすため、
超硬合金に比べより耐摩耗性、耐肌荒れ性に優れたセラ
ミックをインサート１に用いる試みが検討されているが
、比較的短寿命でセラミックの破壊が発生する九め、実
用されるに至っていない。
ケースである。更に、このダイスの寿命を伸ばすため、
超硬合金に比べより耐摩耗性、耐肌荒れ性に優れたセラ
ミックをインサート１に用いる試みが検討されているが
、比較的短寿命でセラミックの破壊が発生する九め、実
用されるに至っていない。
「発明が解決しようとする問題点」
本発明者らは、この短寿命破壊の問題に対し、種々検討
を行ったところ、セラミックインサートを用いたダイス
におけるセラミックの破壊は、第３図に示すように超硬
合金インサートを用いたダイスと同様の焼ばめ方式を用
すた場合、鍛造工程時にセラミックインサート部に極め
て大きな鍛造荷重による引張り応力の作用するためであ
ることが判った。即ち、セラミックスは、圧縮応力には
非常に強いが、引張シ応力には弱いという特徴を持って
おり、使用忙際しては引張り応力を作用させないことが
必要であるが、上記エンジン用バルブの鍛造時において
は、鍛造荷重によりダイスに引張り応力が作用し、セラ
ミックインサートが破壊したものである。これらを解決
する手段としては、例えば金属ケースの外径を大きくし
、ケース全体の剛性を高くする方法、あるいは焼ばめ代
を大きくする方法等釦より、ケースからの拘束力を増Ｅ
７、セラミックスに予め大きな圧縮応力を加えることが
考えられるが、それぞれ形状上の制約。
を行ったところ、セラミックインサートを用いたダイス
におけるセラミックの破壊は、第３図に示すように超硬
合金インサートを用いたダイスと同様の焼ばめ方式を用
すた場合、鍛造工程時にセラミックインサート部に極め
て大きな鍛造荷重による引張り応力の作用するためであ
ることが判った。即ち、セラミックスは、圧縮応力には
非常に強いが、引張シ応力には弱いという特徴を持って
おり、使用忙際しては引張り応力を作用させないことが
必要であるが、上記エンジン用バルブの鍛造時において
は、鍛造荷重によりダイスに引張り応力が作用し、セラ
ミックインサートが破壊したものである。これらを解決
する手段としては、例えば金属ケースの外径を大きくし
、ケース全体の剛性を高くする方法、あるいは焼ばめ代
を大きくする方法等釦より、ケースからの拘束力を増Ｅ
７、セラミックスに予め大きな圧縮応力を加えることが
考えられるが、それぞれ形状上の制約。
焼ばめ温度の制約等から実現性が殆どない。
本発明は、上記セラミックインサートを用いたダイスの
短寿命破壊の問題を解決し、著しく寿命の長いバルブ鍛
造用ダイスを提供するものである○「問題点を解決する
ための手段」 上記問題点を解決するため、本発明は、第１図に示すよ
うにインサートをＳｆ −Ａｌ−０−Ｎセラミックス５
で形成し、その隣接する周囲を熱間ダイス鋼等の金属よ
りなる中間ケース６で焼ばめにより接合し、さらに中間
ケース６の隣接する周囲を熱間ダイス鋼等の金属よりな
る外ケース２で焼ばめにより接合して構成されたことを
特徴とする、いわゆる金属による２重焼ばめ構造のダイ
スである。
短寿命破壊の問題を解決し、著しく寿命の長いバルブ鍛
造用ダイスを提供するものである○「問題点を解決する
ための手段」 上記問題点を解決するため、本発明は、第１図に示すよ
うにインサートをＳｆ −Ａｌ−０−Ｎセラミックス５
で形成し、その隣接する周囲を熱間ダイス鋼等の金属よ
りなる中間ケース６で焼ばめにより接合し、さらに中間
ケース６の隣接する周囲を熱間ダイス鋼等の金属よりな
る外ケース２で焼ばめにより接合して構成されたことを
特徴とする、いわゆる金属による２重焼ばめ構造のダイ
スである。
本発明においては、焼ばめによる拘束力を強くしたい場
合、中間ケースは１つである必要はなく、３重、４重・
・・・・の焼ばめ構造もとしても良い。
合、中間ケースは１つである必要はなく、３重、４重・
・・・・の焼ばめ構造もとしても良い。
「作用」
上記の技術的手段は次の様に作用する□インサートとし
て用いた５ｔ−ＡＬ−０−Ｎセラミックスは、各種ニュ
ーセラミック材料の中でも高温での強度、耐熱衝撃性に
優れた材料であシ、熱間変形抵抗の著しく高いバルブ用
の超耐熱鋼を鍛造する際の高温での強圧に耐え、かつ焼
き付き。
て用いた５ｔ−ＡＬ−０−Ｎセラミックスは、各種ニュ
ーセラミック材料の中でも高温での強度、耐熱衝撃性に
優れた材料であシ、熱間変形抵抗の著しく高いバルブ用
の超耐熱鋼を鍛造する際の高温での強圧に耐え、かつ焼
き付き。
摩耗に大きな抵抗を有する。
また、第１図に示す如く金属ケースの２重焼ばめ構造と
し、焼ばめによる拘束力を大きくすることＫより、鍛造
時の鍛造荷重作用時においてもセラミックインサート部
には圧縮応力が主として作用し、破壊の原因となる引張
り応力は殆んど作用せｆ、したがって、ダイスの破壊を
防止することができる。
し、焼ばめによる拘束力を大きくすることＫより、鍛造
時の鍛造荷重作用時においてもセラミックインサート部
には圧縮応力が主として作用し、破壊の原因となる引張
り応力は殆んど作用せｆ、したがって、ダイスの破壊を
防止することができる。
第２図は、従来のセラミックインサートを用いたダイス
と本発明によるダイス、すなわちセラミックインサート
と金属の２重焼ばめ構造のダイスにおける、同一の鍛造
負荷を加えた場合のセラミックインサート内周部に働く
円周方向の応力を比較したものである。この図からも明
らかなように従来のダイスでは、引張応力１本発明によ
るダイスでは圧縮応力の働き、破壊に対して大きな抵抗
力のあることがわかる。
と本発明によるダイス、すなわちセラミックインサート
と金属の２重焼ばめ構造のダイスにおける、同一の鍛造
負荷を加えた場合のセラミックインサート内周部に働く
円周方向の応力を比較したものである。この図からも明
らかなように従来のダイスでは、引張応力１本発明によ
るダイスでは圧縮応力の働き、破壊に対して大きな抵抗
力のあることがわかる。
「実施例」
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する０
実施例１
ＳｉｓＮ４９０％、ＡＩＮ固溶体粉５％、ＹｚＯｓＶチ
を有機溶剤で２日以上Ａｌ２Ｏ５製ボールミルによって
混合、乾燥後、ラバープレスにより１ 、５ ｔ／ｍの
圧力をもって成形する。次にインサート部を予め１５％
程度の収縮率と１諺以内の仕上加工代を見込んで成形体
をグリーン加工する。その後１８００℃、３時間Ｎ！中
、１気圧雰囲気下で焼結を行った。
を有機溶剤で２日以上Ａｌ２Ｏ５製ボールミルによって
混合、乾燥後、ラバープレスにより１ 、５ ｔ／ｍの
圧力をもって成形する。次にインサート部を予め１５％
程度の収縮率と１諺以内の仕上加工代を見込んで成形体
をグリーン加工する。その後１８００℃、３時間Ｎ！中
、１気圧雰囲気下で焼結を行った。
次に１０００気ｆ１７００℃、１時間の熱間静水圧処理
をおこなった。次いで、前記焼成体をダイヤモンド総型
研削砥石で仕上加工を行って、インサートを形成した。
をおこなった。次いで、前記焼成体をダイヤモンド総型
研削砥石で仕上加工を行って、インサートを形成した。
一方、熱間ダイス鋼（ＳＫＤ６１）で第１図に示す内径
５０謔、外径７５ｍの中間ケース６を製作した。この際
前記サイアロンセラミック製インサート５の外径（Ｄ）
が５０岬の場合、０．１５〜０．２園の焼ばめ代（焼ば
め率１〜而）をあらかじめとりておき、両部材を所定の
焼ばめを行い接合した。更に、熱間ダイス鋼（ＳＫＤ６
１）で第１図に示す内径７５ｍ、外径１００簡の外ケー
ス２を製作し、前記インサート５と中間ケース６の焼ば
めした接合体と外ケース２とを、焼ばめ代０．２３〜０
、３ ｗＩ（焼ばめ率Ｔ而〜１０００ ）の条件で
焼ばめを行い、接合した。
５０謔、外径７５ｍの中間ケース６を製作した。この際
前記サイアロンセラミック製インサート５の外径（Ｄ）
が５０岬の場合、０．１５〜０．２園の焼ばめ代（焼ば
め率１〜而）をあらかじめとりておき、両部材を所定の
焼ばめを行い接合した。更に、熱間ダイス鋼（ＳＫＤ６
１）で第１図に示す内径７５ｍ、外径１００簡の外ケー
ス２を製作し、前記インサート５と中間ケース６の焼ば
めした接合体と外ケース２とを、焼ばめ代０．２３〜０
、３ ｗＩ（焼ばめ率Ｔ而〜１０００ ）の条件で
焼ばめを行い、接合した。
このようにして得られた本発明のサイアロンセラミック
ダイスを使用することにより、従来の超硬合金製ダイス
では１００００〜１３０００シヨツトしか寿命がなかっ
たのに対し２００００以上のシヲットが可能になること
が確認できた。しかも、得られたエンジン用鍛造バルブ
の寸法精度ならびに製品肌は、従来のダイスを使用した
ものにくらべ著しく向上していた。
ダイスを使用することにより、従来の超硬合金製ダイス
では１００００〜１３０００シヨツトしか寿命がなかっ
たのに対し２００００以上のシヲットが可能になること
が確認できた。しかも、得られたエンジン用鍛造バルブ
の寸法精度ならびに製品肌は、従来のダイスを使用した
ものにくらべ著しく向上していた。
「発明の効果」
従来の超硬合金インサートを用いたダイスに比。
べ、■長寿命化が実現できた、■寸法精度ならびに製品
肌が向上した。
肌が向上した。
第１図は、本発明によるセラミックと金属の２重焼ばめ
構造のダイスの例を示す断面図、第２図は、鍛造荷重付
加時におけるバルブ鍛造ダイスのセラミックインサート
内周部に働く円周方向応力を示す図、第３図は従来のダ
イスの一例を示す断面図である。 Ａ、Ｂ：摩耗、肌荒れあるいは焼付き発生個所１：超硬
合金製インサート ２：ケース ５：セラミック製インサート ６：中間ケース 第 ３ 図 第 ／ 画 手続ネ１ｎ正書 昭和 〜・５・習 日
構造のダイスの例を示す断面図、第２図は、鍛造荷重付
加時におけるバルブ鍛造ダイスのセラミックインサート
内周部に働く円周方向応力を示す図、第３図は従来のダ
イスの一例を示す断面図である。 Ａ、Ｂ：摩耗、肌荒れあるいは焼付き発生個所１：超硬
合金製インサート ２：ケース ５：セラミック製インサート ６：中間ケース 第 ３ 図 第 ／ 画 手続ネ１ｎ正書 昭和 〜・５・習 日
Claims (2)
- （１）β型Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ固溶体を７０重量％以上
含有するセラミック焼結体からなるインサートを、金属
からなるケースに焼ばめ接合して構成されたことを特徴
とするバルブ鍛造用セラミックダイス。 - （２）上記金属ケースが、セラミック焼結体インサート
に隣接する１乃至５個の中間ケースと該中間ケースに隣
接する外ケースとから構成されていることを特徴とする
、特許請求範囲第１項記載のバルブ鍛造用セラミックダ
イス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11348985A JPS61273231A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | バルブ鍛造用セラミツクダイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11348985A JPS61273231A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | バルブ鍛造用セラミツクダイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61273231A true JPS61273231A (ja) | 1986-12-03 |
Family
ID=14613592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11348985A Pending JPS61273231A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | バルブ鍛造用セラミツクダイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61273231A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008155252A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Kyocera Corp | しごき加工用ダイス、しごき加工用パンチおよびこれらを用いたしごき加工用装置 |
| WO2015145842A1 (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | 住友電工焼結合金株式会社 | 段付きダイ |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57109519A (en) * | 1980-12-27 | 1982-07-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Die |
| JPS5874573A (ja) * | 1982-07-30 | 1983-05-06 | 住友電気工業株式会社 | 銅および銅合金用塑性加工工具 |
| JPS5884635A (ja) * | 1981-11-13 | 1983-05-20 | Kobe Steel Ltd | 超塑性鍛造用型 |
| JPS5916644A (ja) * | 1982-07-19 | 1984-01-27 | Reikan Tanzou Kk | 鍛造用金型 |
| JPS59207881A (ja) * | 1983-05-13 | 1984-11-26 | 工業技術院長 | セラミツク焼結体およびその製造法 |
-
1985
- 1985-05-27 JP JP11348985A patent/JPS61273231A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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| JP2015182124A (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-22 | 住友電工焼結合金株式会社 | 段付きダイ |
| CN106457725A (zh) * | 2014-03-25 | 2017-02-22 | 住友电工烧结合金株式会社 | 阶梯形模具 |
| US10081149B2 (en) | 2014-03-25 | 2018-09-25 | Sumitomo Electric Sintered Alloy, Ltd. | Stepped die |
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