[发明专利]成形用金属模具及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及穿孔机、模具等的成形用金属模具及其使用方法，该成形用金属模具在压力加工、温热·热锻加工、其它高压力下使用，并在要求耐磨耗性和强紧固力的装置等中使用。

背景技术

在用压力加工、锻造加工等的加压将金属材料成形为预定形状的成形用金属模具中，通过在其加压时施加的高内部压力，在金属模具上产生圆周方向的拉伸应力，当其值超过了材料强度时，金属模具就破坏。为了防止这样的金属模具的破坏及变形，例如在专利文献1中，公开了在金属模具的外周嵌装加强环、对金属模具施加压缩应力的方法。但是，仅靠该构造还不能有效地对金属模具付与足够的压缩应力，不能得到足够的金属模具强度。

另外，在专利文献2中，公开了通过使用凸金属模和凹金属模的加压，制造金属制电极的方法，在其实施例中，记载了用加压的方法对钨那样的难塑性加工材料进行塑性加工的例子。

在这样地对难塑性加工材料进行塑性加工时，在金属模具上、特别是在具有成形腔的成形用部件上，作用着非常高的压力，容易磨耗，所以，这些成形用部件要求耐磨耗性。为此，通常是采用超硬合金等的硬质脆性材料。

但是，硬质脆性材料与钢等的展延性材料相比，在性质上、特别是抵抗拉伸应力的破坏强度比较低，不能承受高的加工压力。为此，成形用部件不得不使用高速钢、工具钢等破坏强度比较高的软质展延性材料，存在着变形、磨耗大，模具寿命短的问题。

专利文献1：日本特开2001-138002号公报

专利文献2：日本特开2003-59445号公报

发明内容

本发明的目的是，为了克服上述已往的成形用金属模的缺点，提供一种成形用金属模具及其使用方法，本发明的成形用金属模具，能对成形用部件施加足够的压缩应力，即使成形用部件采用硬质脆性材料，也不会作用高的拉伸应力，不会使硬质脆性材料破坏，能够利用其高耐磨耗性，所以，可以实现成形腔的长寿命化。

本发明采用对内部具有成形腔的圆柱状成形用部件、在使用时施加压缩应力的构造，以此解决上述课题。

即，本发明的第1形态的成形用金属模具，以包围在内部具有成形腔的圆柱状成形用部件的周围的方式嵌合着环状的加压部件，并且以包围该加压部件的周围的方式嵌合着环状的弹簧筒夹，进一步，以包围该弹簧筒夹的周围的方式嵌合着环状的套筒，其特征在于，在加压部件上沿周方向交替地设有外周缝隙和内周缝隙，所述外周缝隙以从加压部件的上面贯通到下面的方式形成在径方向、在外周开放；所述内周缝隙以从加压部件的上面贯通到下面的方式形成在径方向、在内周开放；弹簧筒夹在其上端部或下端部具有阳螺纹部，并且，在弹簧筒夹的外周具有朝向阳螺纹部侧缩径的锥面；在套筒的内周具有与弹簧筒夹外周的锥面吻合的锥面；把配置在套筒的上方或下方的螺母连结在弹簧筒夹的阳螺纹部上，以此使弹簧筒夹缩径。

该本发明的第1形态中，螺母最好通过垫圈配置在套筒的上方或下方。

并且，在设加压部件的线热膨胀系数为A1、弹簧筒夹的线热膨胀系数为A2、套筒的线热膨胀系数为A3、螺母的线热膨胀系数为A4、垫圈的线热膨胀系数为A5时，满足A1＞A2A3A4以及A5＞A2A3A4的关系。

在做成这样的构造后，先在室温下紧固螺母，借助弹簧筒夹通过加压部件对成形用部件施加其压缩应力。接着，随着温度的提高，线热膨胀系数高(最好杨氏模量也高)的加压部件产生热应力(热变形)，套筒的杨氏模量越高(最好在200GPa以上)，其热应力作为越高的压缩应力作用在成形用部件上。另外，通过提高垫圈的线热膨胀系数，能防止温度上升时螺母的松弛，或者，在紧固弹簧筒夹的方向上该垫圈发生热变形，可以使以前不能产生的高压缩应力作用在成形用部件上。

即，付与成形用部件的总压缩应力，成为“常温下的弹簧筒夹的紧固力”+“温度上升时的加压部件的热应力”+“垫圈的膨胀引起的弹簧筒夹的进一步紧固或防止松弛”。

另外，为了缓和从加压部件受到的对套筒的拉伸应力，弹簧筒夹采用具有适度杨氏模量的材料(最好在300GPa以下)，这样，可以缓和对套筒的拉伸应力，防止套筒的破坏。

如上所述，使各部件的线热膨胀系数满足A1＞A2A3A4的关系，随着使用温度的增高，压缩应力作用在成形用部件上，即使加压等的加工压力导致拉伸应力作用在整个金属模具上，也能对成形用部件付与足够的压缩应力，来抵消塑性加工产生的拉伸应力、使模具不破坏。为此，在整个成形用部件上作用拉伸屈服强度以下的拉伸应力或压缩应力，即使成形用部件使用硬质脆性材料，金属模具也不会破坏，可提高耐磨耗性，大大提高寿命。