(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形キャビティを有する筒状の成形ダイと、該成形ダイの外周に密着して取付けられた円筒状の内補強リングと、該補強リングの外周に密着して取付けられた円筒状の外補強リングを含むダイスにおいて、
前記内補強リングの外周面の円周方向に線材または薄板帯材を積層巻き回した巻回層を形成するとともに、該巻回層の外周面に筒状の背面筒を密着して取付け、前記外補強リングの内面に該背面筒の外周面を密着して設けていることを特徴とするダイス。
【請求項２】
積層巻き回した巻回層を前記内補強リングの外周面の円周方向に形成した小径部に設けていることを特徴とする請求項１記載のダイス。
【請求項３】
背面筒の外周は内補強リングの外周面と面一に成形されていることを特徴とする請求項２記載のダイス。
【請求項４】
背面筒は巻回層の外周に押圧接着されていることを特徴とする請求項１〜３記載のダイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、押出加工、引き抜き加工、または鍛造などの際に使用される成形キャビティを有するダイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
押出加工、引き抜き加工、または鍛造など金属加工の際に、成形キャビティを有するダイスにより塑性加工する加工方法は広く知られている。ここで、図８に示すように、成形時には、成形ダイ５０が矢線で示す半径方向に拡張する高い拡張力を受ける。この拡張力に抗するために、成形ダイ５０の外周に焼きばめなどにより内部応力を付与した内補強リング５１及び外補強リング５２を設けている。しかし、大きな拡張力に抗するためには、両補強リング５１，５２の肉厚を厚くしたり、何層にも補強リングを設けることが必要になり、全体として金型が大型化してしまう。また、焼きばめによる内部応力の付与程度では、十分な効果が得られない。
【０００３】
このため、従来から、内補強リング５１の外周を線材や薄板を何層にも巻いた巻回層を設けて内側への内部応力を付与したダイスが知られている。
特開昭６１−９５８３３号には、図９に示すように、成形キャビティ６１を有する円筒状の成形ダイ６０の外周に円筒状の内補強リング６２とこの外側に外補強リング６３を設けている。この内補強リング６２の外周面に円周方向に小径部６４を形成し、この小径部６４内にピアノ線からなる線材を積層巻き回した巻回層６５を設けて、増し締め効果を発揮させている。この際、巻き回終端部を金属溶射により固定して線材が緩むことを防止している。これにより、成形時の拡張力に対して強靱なダイスにすることができるとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この特開昭６１−９５８３３号に開示された従来技術では、巻回層６５による増し締め効果によって相当強靱なダイスにすることができるが、成形作業が繰り返し行われると、次第に巻回層６５が緩んで、巻回層６５による巻き締め効果が失われる。また、巻回層６５が緩まないように、金属溶射を十分に行うと、金属溶射による温度上昇をもたらし、ピアノ線の強度が低下してしまうなど、更に過酷な条件では、未だその強度が不足し、耐久性のあるダイスにすることができなかった。
【０００５】
そこで、本発明では、巻回層の外周に背面筒を密着して取付け、さらに外補強リングの内面に背面筒の外周面を密着して設けることによって、強靱で耐久性のあるダイスとすることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のダイスでは、成形キャビティを有する筒状の成形ダイと、成形ダイの外周に密着して取付けられた円筒状の内補強リングと、補強リングの外周に密着して取付けられた円筒状の外補強リングを含むダイスにおいて、内補強リングの外周面の円周方向に線材または薄板帯材を積層巻き回した巻回層を形成するとともに、巻回層の外周面に筒状の背面筒を密着して取付け、外補強リングの内面に該背面筒の外周面を密着して設けている。
【０００７】
これにより、成形ダイは成形時の極めて大きな拡張力を受けても、巻回層による巻き締め効果により、ダイス全体の強靱さを更に高めることができる。また、成形作業が繰り返し行われても、巻回層の外周に密着して取付けられた背面筒が外補強リングに支えられて、巻回層の緩みを防止する。
【０００８】
また、請求項２の発明では、積層巻き回した巻回層を内補強リングの外周面の円周方向に形成した小径部に設けている。これにより、巻回層を容易に形成することができる。特に、内補強リングに小径部を設けた場合には、背面筒の外周面を内補強リングの外周面と面一に成形することによって、外補強リングとの密着性を高めることができる（請求項３）。
【０００９】
請求項４の発明では、背面筒は巻回層の外周に押圧接着して、巻回層の緩みが防止される。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明のダイスでは、内補強リングの外周面の円周方向に線材または薄板帯材を積層巻き回した巻回層を形成するとともに、巻回層の外周面に筒状の背面筒を密着して取付け、外補強リングの内面に背面筒の外周面を密着して設けていることにより、強靱で耐久性のあるダイスにすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４を参照しながら、圧造成形に適用した実施例１を詳細に説明する。
図２は、この実施例１におけるスチールからなる成形品Ｘの斜視図であって、軸線方向に円柱形状の小円柱部Ａと直径３０ｍｍの大円柱部Ｂが設けられ、その中間が絞り部Ｃとされている。そして、大径部Ｂから小径部Ａに沿う溝Ｄが設けられている。この成形品Ｘを図示しない丸鋼から図１に示すダイス１により圧造成形される。
【００１２】
ダイス１は、図１に示すように、円筒状の成形ダイ１０の外周に円筒状の内補強リング２０が密着して取付けられている。この内補強リング２０の外周にさらに円筒状の外補強リング３０が密着して取付けられている。
成形ダイ１０は、弾性領域の狭い硬質の超硬合金からなり、成形品Ｘを成形するための成形キャビティ１１を有する円筒形状に成形されている。この成形ダイ１０の外周に内補強リング２０が圧入により密着して取付けられている。
【００１３】
内補強リング２０は、工具鋼からなり、その外周中間部に深さ２０ｍｍの小径部２１が形成されている。この小径部２１内には、ピアノ線からなる線材２２が積層巻き回した巻回層２３によりほぼ充填されている。この実施例１において、線材２２として選択したピアノ線は、引張り強さ２６０〜２８０ｋｇ／ｍｍ２の直径０．４ｍｍからなり、約１８０００回巻き付けられている。この線材２２を巻き付ける際には、小径部２１の底部一端に形成した先端固定孔２４（図１参照）にピアノ線の先端を挿入して固定し、８０ｋｇ／ｍｍ２の引張り力を付与して巻きあげられている。巻き終わりは、粘着テープにより仮止めされる。これにより、巻回層２３による増し締め効果とピアノ線に付与された引張り力により、内補強リング２０に中心方向に大きな内部応力が付加される。
【００１４】
この巻回層２３の外周に図３に示す、板厚２〜５ｍｍのスチール製の背面筒２５が密着して接着されている。この背面筒２５は、二分割した円筒からなり、接着剤として、例えばアラルダイトスタンダード（商標）などのエポキシ樹脂が使用される。
特にこの実施例１では、接着する際に、図４に示すように、押圧工具Ｍを使用して、背面筒２５の外周から３〜５ｋｇ／ｍｍ２の押圧力を加えながら接着して、巻回層２３との間に間隙を生じることなく背面筒２５が密着して取付けられる。
【００１５】
次に、巻回層２３と背面筒２５が固定された内補強リング２０の外周面に仕上げ加工を施して、内補強リング２０の外周面と背面筒２５の外周面を面一に仕上げ成形される。
【００１６】
外補強リング３０は、工具鋼からなり、内補強リング２０に焼き嵌めされている。この外補強リング３０を焼き嵌めするには、外補強リング３０を２５０°Ｃに加熱し、これに内補強リング２０を締め代０．１％で焼き嵌めしている。この際、内補強リング２０の外周と背面筒２５の外周面は面一に仕上げ成形されており、良好に焼き嵌めすることができる。
この構成からなるダイス１では、内補強リングの外周面の円周方向に小径部２１を形成し、この小径部２１内に線材２２であるピアノ線に引張り力を加えながら巻いた巻回層２３としているので、中心方向に大きな内部応力が加えられていることになる。
【００１７】
そして、成形品Ｘを成形する際には、図示しない丸鋼が成形キャビティ１１内にセットされ、図１において上方から、例えば１５０トンの成形圧力が加えられる。この際、成形ダイ１０には、成形キャビティ１１を拡張する大きな応力が作用するが、巻回層２３による大きな内部応力と剛性により、成形ダイス１０が塑性変形することなく成形品Ｘが成形される。また、成形品Ｘを繰り返し成形されても、外補強リング３０に支えられた背面筒２５が巻回層２３を押圧して、巻回層２３を構成する線材２２の緩みが防止される。このため、巻回層２３による大きな内部応力と剛性が維持され、成形ダイス１０の塑性変形を確実に防止して、寿命の長い成形ダイになる。なお、図８に示す従来のダイスと比較して、１０倍以上の寿命に延ばすことができた。
【００１８】
図５は、実施例２を示し、実施例１では線材２２により巻回層２３を構成したのに対し、薄板帯材２２ａにより巻回層２３ａを構成している。すなわち、内補強リング２０ａの上端まで巻回層２３ａを設けた例であって、厚さ０．１ｍｍ、横幅１５０ｍｍの焼き入れた薄板帯材２２ａを８０ｋｇ／ｍｍ２の引張り力を付与して１５０回巻き付けている。この実施例２のように、巻回層２３ａを一端側に開放した状態で積層する場合には、実施例１で適用した線材では、端部まで積層して巻き付けることが困難になる。このような場合に、薄板帯材２２ａにより巻回層２３ａを良好に形成することができる。また、巻回層２３ａの外周には、背面筒２５ａが取付けられ、仕上げ加工により内補強リング２０ａの外周面と背面筒２５ａの外周面が面一に仕上げ成形されている。
【００１９】
図６は、内補強リング２０ｂの外周面全体に巻回層２３ｂを設けた実施例３を示している。この実施例３においても、薄板帯材２２ｂによる巻回層２３ｂを引張り力を付与して巻き付ることが望ましい。
【００２０】
図７は、内補強リング２０ｃの外周に２カ所の小径部を形成し、この小径部にそれぞれ巻回層２３ｃ、２３ｄを形成した実施例４を示している。実施例４は特に長い成形品を成形する場合に適用することができる。
【００２１】
以上、圧造成型法に適用した実施例１〜実施例４について説明したが、本発明のダイスは、押出加工、引き抜き加工、または鍛造などの成形キャビティを有するダイスにおいても実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】断面図
【図２】成形品の一例を示す斜視図
【図３】背面筒の斜視図
【図４】押圧工具を利用して背面筒を取付ける状態の断面図
【図５】実施例２の断面図
【図６】実施例３の断面図
【図７】実施例４の断面図
【図８】従来例を示す断面図
【図９】他の従来例を示す断面図
【符号の説明】
１…ダイス
１０…成形ダイ
１１…成形キャビティ
２０…内補強リング
２１…小径部
２３…巻回層
２５…背面筒
３０…外補強リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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