(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型から離間して配置される熱源を用いて鍛造前に加熱される鍛造用金型であって、
鍛造時に被加工材が押し付けられる成形面を有するセラミック製のインサートと、
前記インサートを内側に保持し、前記インサートに対して圧縮応力を作用させる金属製の保持型と、
少なくとも前記保持型の前記熱源が配置される側の面を覆う遮熱部材と、
を備えたことを特徴とする鍛造用金型。
【請求項２】
請求項１に記載の鍛造用金型であって、
前記遮熱部材は、内部に空隙を有する、又は、前記保持型側の面に凹部を有する、
ことを特徴とする鍛造用金型。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の鍛造用金型であって、
前記遮熱部材は、前記保持型の前記熱源が配置される側の面のみを覆う、
ことを特徴とする鍛造用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック製のインサートを用いた鍛造用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間鍛造工程では、高温に加熱された被加工材を高圧で金型に押し付けて被加工材を所定の形状に成形するため、金型には耐熱性、耐摩耗性が要求される。
【０００３】
耐熱性、耐摩耗性に優れた材料としてセラミックがあるが、セラミックは延性が低く、引張応力が作用すると割れやすいという特性を有する。
【０００４】
このため、特許文献１、２では、鍛造時に被加工材が押し付けられる成形面を有するセラミック製のインサートを用意し、これを金属製の保持型に圧入又は焼きバメして、保持型からインサートに対して圧縮応力を作用させることで、鍛造時にインサートに作用する引張応力を抑え、インサートが割れるのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１１８１１１号公報
【特許文献２】特開平１０−２７２５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
熱間鍛造では、成形品の離型性を向上させるために、成形面に離型剤を塗布することが行われている。そして、成形面に離型剤を塗布する場合、離型剤を成形面に付着させるために、ガスバーナー等で金型を予め１５０℃〜２５０℃程度に加熱することが行われる。
【０００７】
しかしながら、インサートにセラミックを用いた場合、セラミックと金属とで熱膨張率が大きく異なるので（セラミックの熱膨張率＜＜金属の熱膨張率）、金型を加熱するとインサートよりも保持型が大きく外側に膨張し、保持型によるインサートの締め付け力が低下する。そして、この状態で鍛造が行われると、インサートに作用する引張応力によってインサートが割れやすくなる。
【０００８】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、セラミック製のインサートを用いた鍛造用金型において、金型を予熱して鍛造を行ってもインサートが割れにくくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様によれば、金型から離間して配置される熱源を用いて鍛造前に加熱される鍛造用金型であって、成形面を有するセラミック製のインサートと、前記インサートを内側に保持し、前記インサートに対して圧縮応力を作用させる金属製の保持型と、少なくとも前記保持型の前記熱源が配置される側の面を覆う遮熱部材と、を備えたことを特徴とする鍛造用金型が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上記態様によれば、ガスバーナー等の熱源によって金型を加熱する際、保持型の熱源が配置される側の面からの入熱が抑えられ、保持型の熱膨張を抑えることができる。
【００１１】
この結果、保持型によるインサートの締め付け力の減少が抑えられ、鍛造中、保持型からインサートに十分な圧縮応力を作用させることができるので、インサートを割れにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る鍛造用金型の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る鍛造用金型の一部変形例である。
【図３】本発明の実施形態に係る鍛造用金型の一部変形例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る鍛造用金型１（以下、「金型１」という。）の断面図である。金型１は、インサート２と、保持型３と、遮熱部材４とを備える。
【００１５】
インサート２は、セラミック製の円筒形状であり、上部インサート２１と下部インサート２２とに分割されている。このような分割構造を採用しているのは、セラミックが焼結体であるため、製作できる形状に制約があるからである。なお、ここでは上部インサート２１及び下部インサート２２の両方をセラミック製としているが、下部インサート２２は上部インサート２１に比べて要求される耐熱性、耐摩耗性が低く、また、セラミックが高価であることから、ＳＫＤ６１鋼等の金属製としてもよい。
【００１６】
インサート２は、製品形状に対応する形状のキャビティ２３（貫通孔）を内部に有する。キャビティ２３の内面は、被加工材が成形時に押し付けられる成形面２４となっている。
【００１７】
保持型３は、ＳＫＤ６１鋼等の金属製のリング状部材であり、インサート２の外径よりも僅かに小さな内径を有する。
【００１８】
インサート２は、圧入、焼きバメなどによって保持型３内に挿入、保持される。これにより、インサート２は保持型３によって締め付けられ、保持型３からインサート２には常時、圧縮応力が作用する。
【００１９】
遮熱部材４は、セラミック製又は金属製の板状部材である。遮熱部材４は、インサート２の上面２５、及び、保持型３の上面３１を覆っており、図示しないボルト等で保持型３の上面３１に固定される。また、遮熱部材４はキャビティ２３に対応する位置に開口４１を有する。開口４１の内周面４２は傾斜しており、被加工材をキャビティ２３に挿入する際にガイドとして機能する。
【００２０】
続いて上記金型１を用いた鍛造工程について説明する。
【００２１】
まず、図１に示すように、ガスバーナー５が金型１から離間して金型１の上方に配置される。そして、ガスバーナー５の炎口をキャビティ２３に向けてガスバーナー５を作動させ、金型１をガスバーナー５の火炎にさらすことで、金型１が１５０℃〜２５０℃程度まで加熱される。
【００２２】
次いで、成形面２４に水溶性黒鉛等の離型剤が塗布される。金型１が予熱されているので、離型剤は成形面２４に良好に付着する。
【００２３】
そして、別途加熱された被加工材をキャビティ２３に挿入し、プレスで被加工材を成形面２４に押し付け、被加工材の鍛造が行われる。
【００２４】
このように本実施形態では、鍛造前に金型１がガスバーナー５で加熱されるのであるが、保持型３の上面３１（ガスバーナー５が配置される側の面）が遮熱部材によって覆われているので、保持型３の上面３１からの入熱が抑えられ、保持型３が熱膨張するのを抑えることができる。
【００２５】
この結果、保持型３によるインサート２の締め付け力の減少が抑えられ、鍛造中、保持型３からインサート２に十分な圧縮応力を作用させることができるので、インサート２を割れにくくすることができる（請求項１に対応する効果）。
【００２６】
なお、本実施形態では、遮熱部材４を中実の板で構成したが、遮熱部材４を内部に空隙を有する形状又は下面に凹部を有する形状としてもよい。空隙又は凹部は、少なくとも保持型３の上面３１の上方に配置され、かつ、インサート２と保持型３との境界に沿って配置されるように形成される。図２は、遮熱部材４を、下面に凹部４３を有する形状にした例である。
【００２７】
遮熱部材４をこのような形状にすれば、遮熱部材４と保持型３との間に断熱層が形成されるので、保持型３の上面３１からの入熱がさらに抑えられ、保持型３の熱膨張をさらに抑えることができる（請求項２に対応する効果）。断熱効果をさらに高めるために、断熱層に断熱材を充填したり、冷却水を流したりしてもよい。
【００２８】
また、遮熱部材４は、少なくとも保持型３の上面３１を覆っていればよく、図３に示すように保持型３の上面３１のみを覆う形状としてもよい。遮熱部材４をこのような形状にしても、保持型３の熱膨張を抑え、インサート２を割れにくくすることができる（請求項３に対応する効果）。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００３０】
例えば、上記実施形態では、保持型３の上面３１を遮熱部材４で覆っているが、金型１の下側にガスバーナー５の炎を当てて金型１を加熱する場合は、保持型３の下面を遮熱部材４で覆うようにする。
【００３１】
また、上記実施形態では、金型１をガスバーナー５の火炎にさらすことで金型１を加熱しているが、金型１の加熱に供される熱源が金型１から離間して配置されていればよく、例えば、ヒーター等で加熱した空気を金型１から離間した位置から金型１に向けて吹き付ける構成であってもよい。このような加熱方法を採用する場合であっても、上記実施形態によれば、遮熱部材４によって保持型３の上面３１からの入熱が抑えられ、上記作用効果が奏される。
【符号の説明】
【００３２】
１    鍛造用金型
２    インサート
３    保持型
４    遮熱部材
５    ガスバーナー（熱源）
４３  凹部
【図１】
0005647211.tif 000002
【図２】
0005647211.tif 000003
【図３】
0005647211.tif 000004