JPS6164806A - 工具ダイスのためのブランク及びその製造方法 - Google Patents
工具ダイスのためのブランク及びその製造方法Info
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- JPS6164806A JPS6164806A JP60132887A JP13288785A JPS6164806A JP S6164806 A JPS6164806 A JP S6164806A JP 60132887 A JP60132887 A JP 60132887A JP 13288785 A JP13288785 A JP 13288785A JP S6164806 A JPS6164806 A JP S6164806A
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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】
（技術の分野）
本発明は高速度鋼の芯部とこれを取囲む異なった鋼品質
からなるリングとを備えた複合鋼による工具ダイスのた
めのブランク即ち素材にして、前記リングは前記芯部に
対して予圧応力を加えているようなブランク即ち素材に
関するものである。
からなるリングとを備えた複合鋼による工具ダイスのた
めのブランク即ち素材にして、前記リングは前記芯部に
対して予圧応力を加えているようなブランク即ち素材に
関するものである。
（背景となる技術）
成形又はせん断の目的で用いる多くの工具はダイス即ち
キャビティを有している。そのような工具の例には打抜
きダイス、深絞りダイス、粉末鍛造ダイス及び冷間押出
しダイス等がある。他の例としては絞りリング及び押出
しリングがある。そのような工具はしばしば強い半径力
を受け、この力によってダイスは容易に破損させられる
ことがある。従って、通常はこのダイスをシュリンクリ
ングの内側に装着して予応力即ち圧縮応力を加えること
が通常行なわれており、この圧縮応力は作業中工具内に
発生する臨界引張り応力を緩和させる作用を行なう。
キャビティを有している。そのような工具の例には打抜
きダイス、深絞りダイス、粉末鍛造ダイス及び冷間押出
しダイス等がある。他の例としては絞りリング及び押出
しリングがある。そのような工具はしばしば強い半径力
を受け、この力によってダイスは容易に破損させられる
ことがある。従って、通常はこのダイスをシュリンクリ
ングの内側に装着して予応力即ち圧縮応力を加えること
が通常行なわれており、この圧縮応力は作業中工具内に
発生する臨界引張り応力を緩和させる作用を行なう。
しょっばめのダイスを製造することは精密な作業となる
。前記芯部及びこれを取巻くシュリンクリングの両者は
旋削され、極めて高い精度（±７μｍ）を以って研削さ
れねばならない。従ってそのような製造工程は高価なも
のとなる。この既知の技術の別の欠点は、工具製造者が
２つの異なるタイプの材質からなる棒材を購入し、保存
し、別個に機械加工せねばならないということである。
。前記芯部及びこれを取巻くシュリンクリングの両者は
旋削され、極めて高い精度（±７μｍ）を以って研削さ
れねばならない。従ってそのような製造工程は高価なも
のとなる。この既知の技術の別の欠点は、工具製造者が
２つの異なるタイプの材質からなる棒材を購入し、保存
し、別個に機械加工せねばならないということである。
粗加工したダイスは次に熱処理を施さ勾ばならない。し
まりばめの前に、ダイスは研削を施し、シュリンクリン
グとフィツトするよう寸法調整を行なわなければならな
い。
まりばめの前に、ダイスは研削を施し、シュリンクリン
グとフィツトするよう寸法調整を行なわなければならな
い。
（発明の簡単な開示）
本発明の目的は前述の問題点を解決し、工具メーカが２
タイプの材質の棒材の代りに１つのビレットのみを購入
し、これらを別個には械加工しなくても済むようにして
やることである。別の目的はしょっばめ加工及びこれに
関連して必要な精度を達成するため従来必要とされてい
た種々の機械加工（旋削、研削等）を不要とせ、しめる
ことにある。
タイプの材質の棒材の代りに１つのビレットのみを購入
し、これらを別個には械加工しなくても済むようにして
やることである。別の目的はしょっばめ加工及びこれに
関連して必要な精度を達成するため従来必要とされてい
た種々の機械加工（旋削、研削等）を不要とせ、しめる
ことにある。
本発明は炭素鋼のような低合金鋼、低合金工具鋼、構造
用鋼及び熱間加工用鋼のような低合金鋼にくらべて高速
度鋼は硬化後の焼鈍時において著しく大きな永久体積膨
張を生ずるという特性に基づいている。この体積膨張は
残留オーステナイトがマルテンサイトに変換される結果
生ずるものである。高速度鋼における焼入れ硬化後の残
留オーステナイトの量は通常的２ｏ〜３０％であり、前
述した他のタイプの鋼は同一の熱処理後における残留オ
ーステナイトの量が著しく低く、通常は１０％以下であ
る。オーステナイトはマルテンサイトが非立方晶構造で
あるのに対ｌノで面心立方構造であり、密度がより大き
いために、残留オーステナイトがマルテンサイトに変態
した時には通常焼鈍中に体積増大が生ずる。高速度鋼に
あってはこの体積増大はく組成及び熱処理、特に焼入れ
温度に依存するが）約０．５％である。本発明によると
、前記体積膨張は高速度鋼芯部を取囲みリング内に封入
することで阻止されるので、前記芯部は圧縮される。具
体的には、この効果は、高速度鋼粉末を厚肉チューブ（
この外径は内径の少なくとも２倍であり、高速度鋼とは
別の品質の鋼がらなっている）内に充満し、同チューブ
を密閉し、同チューブを熱間静水圧圧密しくこれにより
高速度鋼粉末は完全密度迄圧密され、チューブ内には圧
密芯が形成されることで複合材が形成される）、次に前
記チューブを幾つかのディスク又は長さ部品へと切断し
、次に前記合成材を切断前又は切断後に焼入れ及び焼鈍
させることにより達成される。
用鋼及び熱間加工用鋼のような低合金鋼にくらべて高速
度鋼は硬化後の焼鈍時において著しく大きな永久体積膨
張を生ずるという特性に基づいている。この体積膨張は
残留オーステナイトがマルテンサイトに変換される結果
生ずるものである。高速度鋼における焼入れ硬化後の残
留オーステナイトの量は通常的２ｏ〜３０％であり、前
述した他のタイプの鋼は同一の熱処理後における残留オ
ーステナイトの量が著しく低く、通常は１０％以下であ
る。オーステナイトはマルテンサイトが非立方晶構造で
あるのに対ｌノで面心立方構造であり、密度がより大き
いために、残留オーステナイトがマルテンサイトに変態
した時には通常焼鈍中に体積増大が生ずる。高速度鋼に
あってはこの体積増大はく組成及び熱処理、特に焼入れ
温度に依存するが）約０．５％である。本発明によると
、前記体積膨張は高速度鋼芯部を取囲みリング内に封入
することで阻止されるので、前記芯部は圧縮される。具
体的には、この効果は、高速度鋼粉末を厚肉チューブ（
この外径は内径の少なくとも２倍であり、高速度鋼とは
別の品質の鋼がらなっている）内に充満し、同チューブ
を密閉し、同チューブを熱間静水圧圧密しくこれにより
高速度鋼粉末は完全密度迄圧密され、チューブ内には圧
密芯が形成されることで複合材が形成される）、次に前
記チューブを幾つかのディスク又は長さ部品へと切断し
、次に前記合成材を切断前又は切断後に焼入れ及び焼鈍
させることにより達成される。
即ちこれらの段階により、高速度鋼芯は自由膨張させら
れる以上に焼鈍中取囲んだリングよりも膨張することに
なる。この膨張は前記リングにより阻止されるので、所
望の圧縮応力が誘起される。
れる以上に焼鈍中取囲んだリングよりも膨張することに
なる。この膨張は前記リングにより阻止されるので、所
望の圧縮応力が誘起される。
かくして、本発明に係るブランクは、完全密度へと圧密
された高速度鋼からなる芯部と、合金鋼からなる取囲み
リングとを有し、残留オーステナイト変態及びそれにと
もなう体積増大はゼロとなるか少なくとも同−熱処理後
における高速度鋼の残留オーステナイト変換よりも著し
く少ないといへう特徴を有する。ここに前記ブランクは
焼入れ及び焼鈍し処理が行なわれており、芯部の膨張を
リングにより阻止することにより当該芯部には圧縮応力
が誘起される。
された高速度鋼からなる芯部と、合金鋼からなる取囲み
リングとを有し、残留オーステナイト変態及びそれにと
もなう体積増大はゼロとなるか少なくとも同−熱処理後
における高速度鋼の残留オーステナイト変換よりも著し
く少ないといへう特徴を有する。ここに前記ブランクは
焼入れ及び焼鈍し処理が行なわれており、芯部の膨張を
リングにより阻止することにより当該芯部には圧縮応力
が誘起される。
（例示的実施例の説明〉
本発明に係るブランクは高合金粉末鋼（高速度ｔＩ４）
からなる芯部１と、取囲みリング２内の（通常）低合金
物質とを有している。使用可能な高速度鋼としては例え
ば商標名ＡＳＰ２３のようなＡＳＰとして市販されてい
るものを挙げることが出来る。これに対して前記リング
は炭素鋼、低合金構造用鋼、又は熱間加工用鋼であって
約１５％以下の合金元素を含むものから構成することが
出来る。前記取囲みリングとしてはオーステナイト鋼を
使用することも可能であり、周索は永久的にオーステナ
イト組織を有しているので熱処理しても膨張することは
ない。
からなる芯部１と、取囲みリング２内の（通常）低合金
物質とを有している。使用可能な高速度鋼としては例え
ば商標名ＡＳＰ２３のようなＡＳＰとして市販されてい
るものを挙げることが出来る。これに対して前記リング
は炭素鋼、低合金構造用鋼、又は熱間加工用鋼であって
約１５％以下の合金元素を含むものから構成することが
出来る。前記取囲みリングとしてはオーステナイト鋼を
使用することも可能であり、周索は永久的にオーステナ
イト組織を有しているので熱処理しても膨張することは
ない。
以下の表は使用可能な合金の組合せを重量％で表わした
ものであり、残余は鉄及び通常１の不純物からなってい
る。
ものであり、残余は鉄及び通常１の不純物からなってい
る。
物質 ＣＳｉ Ｍｎ ＣｒＭｏ Ｖ
Ｗ芯部 ＡＳＰ２３ １．２７ ４．２
５．０ ３．１ ６．４リング ５ＴＲＩＪＣＴＯ８９００，４００，２５０，８０１，
００，３０Ｈ１１０，３５１，０００，３０５，０１，
５００，４０に３２６ ０．４３ ０．６０
０．６０ ３．２ ０．７ ０．３前記ブランク
は次の工程に従って製造される。
Ｗ芯部 ＡＳＰ２３ １．２７ ４．２
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０．６０ ３．２ ０．７ ０．３前記ブランク
は次の工程に従って製造される。
高速度鋼粉末がパイプ（これが完成したブランクのリン
グとなる）内に充満される。このパイプの内径はその外
径の約１／３に等しい。中心パイプは（もしそれが存在
する場合であるが）′ａ肉壁を有しており、約３ｍｎ＋
の内径を有している。外側パイプは両端に適当には切妻
を溶接することで閉鎖される。内側パイプは（それが存
在する場合）同軸上に配設され、前記２つのり妻部中を
延びる。
グとなる）内に充満される。このパイプの内径はその外
径の約１／３に等しい。中心パイプは（もしそれが存在
する場合であるが）′ａ肉壁を有しており、約３ｍｎ＋
の内径を有している。外側パイプは両端に適当には切妻
を溶接することで閉鎖される。内側パイプは（それが存
在する場合）同軸上に配設され、前記２つのり妻部中を
延びる。
このようにして作られたカプセルは次に従来技術に係る
熱間静水圧圧密作用を受ける。この際外側パイプは圧縮
され、高速度鋼は完全密度へと圧！される。冷却後、前
記パイプはその内容物とともに軟化焼鈍され、次にディ
スク又は適当な長さへと切断される。前記ディスクは外
径が旋削され、中心パイプが装＠されない場合には中心
穴３が設けられる。この中心穴又はパイプの目的はダイ
スの製作と関連する後工程の放電加工のための準備であ
る。前記ディスクは次に１０００〜１３００℃好ましく
は１１２０〜１２２０℃の温度に加熱後、至温迄冷却し
、５００〜６ＱＯ℃において焼鈍することで熱処理が施
される。最終的にはこのように準備された素材は、その
芯部が前記焼入れ及び焼鈍処理によって所望の予応力を
付加された状態において、表面研削が行なわれる。焼入
れ工程により残留オーステナイトの含有量は１０〜５０
％、好ましくは２０〜３０％とされる。これに対して取
囲みリングの残留オーステナイト含有量は著しく少ない
、即ち１０％以下である。焼入れ後の焼鈍工程中に前記
残留オーステナイトはマルテンサイトへと変態する。こ
の変態はもしそれを拘束しなければ０．５％の体積増大
をもたらすはずであるが、外側リングが存在しているた
めに芯部には圧縮応力が誘起される。前記リングをオー
ステナイト物質で作った場合には当該オーステナイト組
織は体積変化を起すことなく保持される。
熱間静水圧圧密作用を受ける。この際外側パイプは圧縮
され、高速度鋼は完全密度へと圧！される。冷却後、前
記パイプはその内容物とともに軟化焼鈍され、次にディ
スク又は適当な長さへと切断される。前記ディスクは外
径が旋削され、中心パイプが装＠されない場合には中心
穴３が設けられる。この中心穴又はパイプの目的はダイ
スの製作と関連する後工程の放電加工のための準備であ
る。前記ディスクは次に１０００〜１３００℃好ましく
は１１２０〜１２２０℃の温度に加熱後、至温迄冷却し
、５００〜６ＱＯ℃において焼鈍することで熱処理が施
される。最終的にはこのように準備された素材は、その
芯部が前記焼入れ及び焼鈍処理によって所望の予応力を
付加された状態において、表面研削が行なわれる。焼入
れ工程により残留オーステナイトの含有量は１０〜５０
％、好ましくは２０〜３０％とされる。これに対して取
囲みリングの残留オーステナイト含有量は著しく少ない
、即ち１０％以下である。焼入れ後の焼鈍工程中に前記
残留オーステナイトはマルテンサイトへと変態する。こ
の変態はもしそれを拘束しなければ０．５％の体積増大
をもたらすはずであるが、外側リングが存在しているた
めに芯部には圧縮応力が誘起される。前記リングをオー
ステナイト物質で作った場合には当該オーステナイト組
織は体積変化を起すことなく保持される。
図面は本発明に係る素材を示す図である。
１・・・・・・芯部、
２・・・・・・取囲みリング、
３・・・・・・パイプ。
Claims (10)
- （１）高速度鋼からなる芯部と、異なる鋼よりなる取囲
みリングにして同リングは前記芯部に予応力を誘起せし
めているリングとを備えた複合鋼から作られた工具ダイ
スのためのブランクであって、 前記芯部は完全密度へと圧密された粉末高速度鋼よりな
っており、前記リングは合金鋼よりなっており、同合金
鋼の残留オーステナイトからマルテンサイトへの変態及
びそれにともなう体積増大は同一熱処理後における前記
高速度鋼の残留オーステナイトからマルテンサイトへの
変態とくらべてゼロであるか著しく少なく、更に前記素
材は焼入れ硬化及び焼鈍されることにより、芯部にはそ
の体積増大を前記取囲みリングにより阻止される結果圧
縮応力が誘起されることを特徴とするブランク。 - （２）特許請求の範囲第１項に記載のブランクにおいて
、 前記芯部の鋼の組織は、マルテンサイトであり、このマ
ルテンサイトの１０〜５０％、好ましくは２０〜３０％
は焼鈍中に変態して変態残留オーステナイトであること
を特徴とするブランク。 - （３）特許請求の範囲第１項に記載のブランクにおいて
、 前記外側リングは１５重量％をこえない合金元素を含み
、焼鈍中変態する変態残留オーステナイトの形態のマル
テンサイトを約１０％以下の範囲で含む組織を備えた、
炭素鋼、低炭素工具鋼、構造用鋼又は熱間加工用鋼から
なっていることを特徴とするブランク。 - （４）特許請求の範囲第１項に記載のブランクにおいて
、 前記外側リングはステンレスオーステナイト鋼からなっ
ていることを特徴とするブランク。 - （５）工具ダイスのためのブランクの製造方法において
、 高速度鋼粉末が厚肉壁パイプにして高速度鋼とは異なる
鋼からなるパイプ内に充填され、前記パイプが閉じられ
熱間静水圧圧密にさらされ、前記粉末が完全密度に迄圧
密され、パイプ内には圧密された芯部が成形され、かく
て複合材が生成され、前記パイプは幾つかのディスク又
は適当な長さの塊片へと切断され、前記複合材は切断の
前又は後において焼入れ硬化及び焼鈍を受け、その結果
前記高速度鋼芯は前記取囲みリングよりも大きな程度の
残留オーステナイトからマルテンサイトへの変態を受け
、前記芯内には圧縮応力が誘起されることを特徴とする
製造方法。 - （６）特許請求の範囲第５項に記載の製造方法において
、 前記パイプの外径が同内径の少なくとも２倍あることを
特徴とする製造方法。 - （７）特許請求の範囲第５項又は第６項に記載の製造方
法において、 前記パイプの材質は合金鋼となるよう選択されており、
マルテンサイトへの残留オーステナイト変態並びにそれ
に引続く体積増加は硬化の後の焼鈍工程中において、ゼ
ロであるか又は同一熱処理中における高速度鋼のマルテ
ンサイトへの残留オーステナイト変態よりも少なくとも
ずっと少ないことを特徴とする製造方法。 - （８）特許請求の範囲第５項に記載の製造方法において
、 前記パイプの材質は合わせて１５％をこえない合金元素
を含有する、炭素鋼、低炭素工具鋼、構造用鋼又は熱間
加工用鋼であるように選択されていることを特徴とする
製造方法。 - （９）特許請求の範囲第５項に記載の製造方法において
、 前記パイプの物質はオーステナイト鋼となるよう選択さ
れていることを特徴とする製造方法。 - （１０）特許請求の範囲第５項から第９項迄のいずれか
１つの項に記載の製造方法において、前記素材は１００
０〜１３００℃、適当には１１２０〜１２２０℃の温度
から焼入れ硬化されており、かくて残留オーステナイト
の含有率は１０〜５０体積％、好ましくは２０〜３０体
積％とされており、５００〜６００℃において焼鈍され
ることにより、残留オーステナイトはマルテンサイトへ
と変態していることを特徴とする製造方法。
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|---|---|---|---|
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| SE8403261-4 | 1984-06-19 |
Publications (2)
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|---|---|
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| JPH0557323B2 JPH0557323B2 (ja) | 1993-08-23 |
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