(57)【要約】【課題】繰り返しおこなわれる剪断加工や曲げ加工に対して優れた実用上の耐久性を備えたプレス型工具の提供。【解決手段】下金型２と上金型１により剪断加工または曲げ加工をおこなうプレス型工具であって、下金型の上面A1および上金型の下面A2に少なくとも最外層として、ビッカース硬度（ＨＶ）が1500以上の硬質層８を備えているプレス型工具。上下の金型の側面にも硬質層５を設けてもよい。硬質層を設ける前後の金型の表面粗さの最大高さは８μｍ以下であることが望ましい。【選択図】図１
2005305510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下金型と上金型により剪断加工または曲げ加工をおこなうプレス型工具であって、下金型の上面および上金型の下面に少なくとも最外層として、ビッカース硬度（ＨＶ）が1500以上の硬質層を備えていることを特徴とするプレス型工具。
【請求項２】
硬質層を設ける前および硬質層を設けた後の下金型上面および上金型下面の各表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）が、８μｍ以下である請求項１に記載のプレス型工具。
【請求項３】
下金型と上金型により剪断加工または曲げ加工をおこなうプレス型工具であって、下金型の上面および上金型の下面、ならびに加工時に対向する下金型の側面と上金型の側面の各面に少なくとも最外層としてビッカース硬度（ＨＶ）が1500以上で、厚さが５μｍ以下の硬質層を備えていることを特徴とするプレス型工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に硬質層を備えた耐久性に優れるプレス型工具に関する。本発明のプレス型工具とは、詳しくは後述するが、剪断加工工程に用いられる切刃を備えた上下一対の金型、例えばスクラップカッター、プレスブレーキ等に用いられる曲げ加工用の上下一対の金型、および予め曲げ加工を施した金属板を所定の形状に整形する工程（以下、リストライク工程という）に用いられる曲刃を備えた上下一対の金型をいう。
【背景技術】
【０００２】
金属板のプレス加工に用いられる切刃や曲刃を備えた上下一対の金型は、大量生産工程で使用されるため、長期にわたって使用されている間に摩耗や焼き付きといった問題が発生する。また加工する材料によっては金型に大きな荷重がかかり、欠損や亀裂を生じることもある。これらの対策としては、主に加工油を用いて潤滑や冷却が行なわれているが、作業環境の改善や脱脂工程の省略などの要望にそって、ドライまたはセミドライ加工へと移行しつつある。
【０００３】
工具の耐久性を向上させる従来の技術は、そのほとんどがドリル、フライス、バイトおよびチップなどの切削加工用切刃を対象としたものである。切削加工用工具においても、プレス加工に用いられる工具と同様に、摩耗、焼き付き、凝着、型かじり、さらには欠損といった問題が生じる。切削加工用工具のそれらの問題に対する対策として以下の方法が知られている。
【０００４】
（１）鋼や超硬合金などの工具にTi、Al、Vなどの炭化物や窒化物から成る硬質皮膜を被覆する方法。
【０００５】
（２）工具に拡散処理により改質層を設ける方法。
【０００６】
（３）工具にダイヤモンドライクカーボン（以下ＤＬＣと記す）をはじめとする潤滑性固体皮膜を被覆する方法。
【０００７】
また、これらの皮膜が加工中に剥離してしまってはその効果が十分に得られないため、母材と皮膜との密着性を高めるために母材にエッチングを施す技術、母材と硬質皮膜の間に中間層を設ける技術などが知られている。
【０００８】
例えば、特許文献１（特開2003-305601号公報）では工具鋼や超硬合金にTi、Al、Cr、V、Si、B等の炭化物、窒化物または炭窒化物窒化物から成る硬質皮膜を、Ti、Alの炭化物、窒化物または炭窒化物窒化物から成る中間層を介して被覆することにより密着性が増すこと、さらに最外層に固体潤滑被膜を被覆することにより摩耗や凝着を軽減することができ、ドライまたはセミドライでの長時間の高速切削が可能となることが示されている。
【０００９】
上記の技術は、塑性加工用治具一般を対象としてはいるが、主としてドリルやエンドミルなどの切削加工用切刃が対象とされており、金型を用いたプレス加工のように、荷重が断続的に繰り返しかかるような工具として用いる場合については、効果が明らかにされていない。工具の欠損に対しては表面切り欠き効果に強い相関のある工具面の粗度の影響が大きいと考えられるが、上記文献には面の粗度に関する記述はない。
【００１０】
特許文献２（特開平10-287491号公報）には、工具表面の粗さを平均表面粗さRaで0.1〜2.5μmに調整した後、ＤＬＣを被覆した耐久性に優れた工具が開示されている。
【００１１】
しかし、この面粗度の調整は、主として被覆皮膜の密着性を向上させるためになされており、工具の表面欠損を防止するには平均表面粗さの管理のみでは十分に効果を上げることができない。
【００１２】
特許文献３（特開平5-311439号公報）には、表面粗さの最大高さＲｚが0.3μm以下となるように鏡面仕上げを施し、その表面にイオン注入層を形成した耐摩耗性に優れた剪断加工用の金型が開示されている。そして、最大高さを0.3μm以下にすることによってイオン注入による工具表面硬化が均一になされ、型寿命が向上することが示されている。しかし、上記技術における耐久性とは耐摩耗性のことを指しており、型欠損については言及されていない。また、上記技術における被加工物は、電子部品接点のようなきわめて小さい部材である。自動車用部材のような大型部品を加工する工具に対し表面粗さの最大高さを0.3μm以下に仕上げることは工数がかかり、コスト高となって非現実的である。
【００１３】
プレス加工のように荷重が断続的に繰り返しかかるような工具である切刃を備えた金型や曲げ加工用金型等の工具についても耐久性を改善するために、上記の技術が適用されてきた。
【００１４】
図３は、剪断工程に用いられる切刃を備えた金型による剪断加工を説明するための図である。図３の（ａ）は剪断加工直前の状態を示す金型周辺の縦断面図で、（ｂ）はその斜視図である。これらの図に示すように、被加工材の鋼板３の剪断加工は、下刃６ｂを備えた下金型２の上に被加工材、例えば鋼板３を載置し、その下金型２とパッド４とで鋼板を挟持した状態で上刃６ａを備えた上金型１を下方に移動させることにより達成される。
【００１５】
量産工場では、このような加工が何万回と繰り返されるので、切刃に摩耗や欠損が生じる。この対策として、従来は図３に示すように加工時に対面する下金型の側面B1と上金型の側面B2に、前記の硬質層、改質層や潤滑性固体皮膜等５を設けていた。しかし、このような対策のみでは十分な耐久性を得ることができないので、より優れた対策が望まれていた。
【００１６】
【特許文献１】特開２００３−３０５６０１号公報
【特許文献２】特開平１０−２８７４９１号公報
【特許文献３】特開平５−３１１４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の課題は、繰り返しおこなわれる剪断加工や曲げ加工に対して優れた実用上の耐久性を備えたプレス型工具を提供することにある。実用上の耐久性とは、目に見える形での工具の欠損や摩耗などが発生しにくいことだけでなく、長時間の加工においても加工された製品の品質が維持されることを意味し、おおむね３万ショット（３万回の剪断加工または曲げ加工）でのメンテナンスフリーを意味する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の要旨は、下記（１）から（３）までの耐久性に優れたプレス型工具にある。
【００１９】
（１）下金型と上金型により剪断加工または曲げ加工をおこなうプレス型工具であって、下金型の上面および上金型の下面に少なくとも最外層として、ビッカース硬度（ＨＶ）が1500以上の硬質層を備えているプレス型工具。
【００２０】
（２）硬質層を設ける前および硬質層を設けた後の下金型上面および上金型下面の各表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）が、８μｍ以下である上記（１）のプレス型工具。
【００２１】
（３）下金型と上金型により剪断加工または曲げ加工をおこなうプレス型工具であって、下金型の上面および上金型の下面、ならびに加工時に対向する下金型の側面と上金型の側面の各面に少なくとも最外層としてビッカース硬度（ＨＶ）が1500以上で、厚さが５μｍ以下の硬質層を備えているプレス型工具。
なお、表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）は日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１の規定によるものである。プレス工具とは切刃を備えた上下一対の金型、曲げ加工を行うための上下一対の金型、または予め曲げ加工を施した金属板を所定の形状に曲げ整形するための上下一対の金型をいう。また、切刃または曲刃が金型と一体でなく、刃が金型に取り付けられている場合は、それぞれの刃の下面および上面も金型の下面および上面に包まれるものとする。
【００２２】
本発明者らは、大量生産に用いられた金型の摩耗や欠損状態を観察し、耐久試験を繰り返しおこなった結果、以下の知見を得て本発明を完成するに到った。
【００２３】
ａ）プレスによる連続剪断加工や曲げ加工を行った金型では、従来懸念されていた金型側面の摩耗よりも、むしろ、金型上面や下面の欠損や亀裂による損傷の方が多く見られる。従って、金型の上面および下面を保護することが必要である。
【００２４】
ｂ）金型表面に施す硬質層の耐久性改善効果は、加工時に対向する下金型の側面と上金型の側面とに硬質層を施すよりも、下金型の上面および上金型の下面（以下、対向面ともいう）に施す方が格段に大きい。
【００２５】
ｃ）金型の欠損は、金型を製作する際に生じる機械加工による研削疵を起点として発生している。これは工具表面に繰り返し加えられる荷重により研削疵がノッチ（切り欠き）として作用し、衝撃破壊もしくは疲労破壊を生じるからであると推定される。従って、研削疵の切り欠き感受性を小さくすることが工具の耐久性向上に不可欠である。
【００２６】
ｄ）研削疵の切り欠き感受性は、金型表面粗さの最大高さを調整することにより小さくすることができ、その最大高さは８μｍまで許容できる。なお、ここでいう「金型表面粗さ」は、硬質層を設ける前の工具母材の表面粗さ、および硬質層を設けた後の工具表面の粗さを意味する。
【００２７】
ｅ）下金型の上面および上金型の下面に硬質層を設けると、その硬質層の生成過程で皮膜中に残留応力が生じる。この残留応力は、工具の使用中の衝撃荷重によって発生して工具表面の研削疵を劈開させるように作用する引張応力を緩和する。
【００２８】
ｆ）金型の耐摩耗性を向上させ、３万ショットのメンテナンスフリーを達成するためには、硬質層の硬度はビッカース硬度で1500以上とする必要がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、剪断加工工程で用いる本発明の外形トリム用切刃を備えた金型の一例を示し、図１（ａ）は鋼板を剪断加工する直前の状態を示す金型周辺の縦断面図で、図１（ｂ）はその斜視図、図１（ｃ）は金型側面にも硬質層を設けた金型の斜視図である。
【００３０】
図２は、プレスブレーキ等に用いられる本発明の曲げ加工用の曲刃を備えた金型の一例を示し、曲げ加工前の状態を示す金型周辺の縦断面図である。図２（ａ）の金型は、被加工材３を９０度に曲げ加工するための金型の縦断面図で、図３（ｂ）は予め曲げ加工を施した被加工材３を所望の形状に整形するリストライク工程に用いられる曲刃を備えた金型周辺の縦断面図である。
【００３１】
本発明は、図１〜図３に示したような剪断加工および曲げ加工に用られるプレス型工具を対象とした発明であるが、これらの工具はいずれも被加工材と接触して衝撃的な荷重がかかり、耐久性に関して同じ問題を有する。以下、これらの代表的な剪断加工工程で用いる外形トリム用切刃を備えた金型に基づいて説明するが、後述する作用効果は、曲げ加工用の金型においても同じである。
【００３２】
本発明のプレス工具は、図１（ｂ）に示すように、下金型２の上面A1および上金型１の下面A2に少なくとも最外層として、ビッカース硬度（ＨＶ）が1500以上の硬質層８を備えている。
【００３３】
図１（ｃ）は、本発明の別の態様を示すプレス工具であり、下金型２の上面A1および上金型１の下面A2、さらに加工時に対向する下金型の側面B1と上金型の側面B2の各面に少なくとも最外層としてビッカース硬度（ＨＶ）が1500以上で、厚さが５μｍ以下の硬質層８、５を備えている。
【００３４】
以下、本発明で規定した条件について詳細に説明する。
【００３５】
１．硬質層：
硬質層は、工具表面を保護するために施すものである。硬質層とは、化学蒸着法および物理蒸着法により金型表面被覆した層、または拡散処理やスパッタリング、イオンプレーティングなどにより生成させた硬質層である。一般に、物理蒸着法による硬質皮膜は母材との密着性が劣るので化学蒸着法が好ましい。硬質皮膜としては、Ti、Al、Ｖ等の炭化物や窒化物の皮膜が挙げられる。
【００３６】
硬質層としては、硬質でありながら優れた潤滑性を有するＤＬＣが好適である。加工時の衝撃により被膜が剥離してしまってはその効果が得られないため、皮膜には加工時の衝撃に耐え得る母材との密着性が要求される。蒸着法により皮膜処理をおこなう場合には、密着性を高めるためスパッタリングやピーニングなどの前処理を施してから蒸着処理することが好ましい。
【００３７】
従来の剪断加工では、剪断時の被加工材の食い込み、およびカス上がり時の被加工材との摩擦による摩耗を防止することが重要と認識され、金型側面に皮膜被覆をおこなうことにより耐摩耗性の確保が試みられていた。
【００３８】
しかし、高張力鋼板のような強度の高い材料を加工する場合、金型側面の摩耗が生じるよりも先に材料と接触し、かつ衝撃的な荷重がかかる金型の対向面（上面および下面）で欠損が発生するという問題が生じる。欠損が発生する原因は、金型の対向面に繰り返しかかる衝撃荷重である。従って、欠損を防止して耐久性を向上させるためには金型の対向面の荷重感受性を低下させる必要がある。そのための対策として、まず対向面の表面粗さの最大高さを小さくし、微小凹凸による切り欠き効果を抑制することが考えられる。しかし、これだけでは、欠損に至るまでの亀裂進展を抑制することはできるが、亀裂の発生そのものを防止することはできない。
【００３９】
そこで、本発明では、従来金型側面の摩耗防止のために用いられてきた硬質層を金型の対向面に施し、その強度により金型母材での亀裂発生を抑制することとした。硬質層には圧縮応力が残留しており、その圧縮残留応力が、亀裂を発生、進展させる引張応力を消すように作用するため、金型の対向面の亀裂の発生および進展を抑制するのである。また、硬質層は被加工材との間の摩擦係数が小さい。このことにより、加工時に被加工材との摺動によって発生し金型にかかる応力が低減され、繰り返し荷重の応力振幅を抑制する効果が期待できる。この効果を期待するには摺動性改善に効果の大きいＤＬＣを被覆することが望ましい。もちろん、金型側面に被覆する場合と同様に、摩耗を抑制する効果も発揮する。
【００４０】
硬質層を設ける面積は、特に限定するものではないが、耐欠損性改善上の観点から加工時に衝撃荷重あるいは集中荷重のかかる部位に硬質層を設けることが有効である。具体的には切刃工具の場合は、刃先稜線から１５ｍｍ程度施しておけば十分である。ただし、切刃工具は刃先稜線から１５〜２０ｍｍ程度を残して逃がし加工をすることがほとんどであり、また、マスキングを施すことは工数を増大させるだけで特にメリットもないため、実用上は金型の対向面の全面に硬質層を設けることになる。側面に関しても同様で、一般に切刃稜線から１０ｍｍ程度を残して逃がし加工をおこなうため、結果的に側面全体に設けることになる。逃がし加工をしない工具に関しても特にマスキングをおこなう必要はない。
【００４１】
２．硬質膜の硬さ：
工具の耐久性を向上させるという目的を達成するためには、硬質層は一定以上の硬度を必要とする。また、切削加工において、工具表面硬度は被切削材のそれに対しおおむね４倍以上が必要であるとされている。一般に鉄系材料の硬度は、ビッカース硬度で、その引張強さ（MPa表示）のおよそ1/3の値である。本発明において対象とする被加工材の中で最も引張強度が高い980MPa超級高張力鋼板に適用することを考慮し、被加工材と接触する最外層の皮膜硬度はビッカース硬度（ＨＶ）で1500以上とした。より望ましいのは2000以上である。
【００４２】
３．硬質層の厚さ：
硬質層の厚さは、とくに限定するものではないが、耐摩耗性を確保する観点から1μm以上が好ましい。一方、硬質層が厚すぎると皮膜内部での剥離や欠損が発生しやすいため、１０μm以下とすることが望ましい。
【００４３】
図４は、硬質層を厚くし過ぎた場合の切刃稜線状態を示す図で、図４（ａ）は硬質層を厚くした場合に起こる刃先の円弧（Ｒ）が大きくなった状態、図４（ｂ）は硬質層が刃先稜線部で厚付きしてふくれが生じた状態を示す。硬質層をあまり厚くし過ぎると切刃稜線において図４（ａ）に示したように刃先が丸くなる。また、硬質層を生成させる方法によっては、図４（ｂ）のように局部的に皮膜が厚くなり、ふくれを生じることがあり、切刃の切れ味が悪くなったり、ふくれ部分に応力集中が生じ欠損に到る場合がある。したがって、ふくれやＲが大きくならない程度の厚さにするのがよい。好ましい硬質層の厚さは、５μｍ以下である。
【００４４】
硬質層の厚さが５μｍ以下の場合には上記のような懸念はあまりないため、側面にも硬質層を生成してもよく、そうすれば耐摩耗性改善効果がある。なお、上記のように硬質層が厚くなり、刃先のＲが大きくなったり、ふくれがおおきくなれば、研磨や機械加工により、ふくれやＲ部を除去するのがよい。
【００４５】
４．金型の表面粗さ：
表面粗さが疲労寿命に影響することは半ば常識であるが、一口に表面粗さといっても様々なものが定義されている。たとえばJIS B0601に規定されている算術平均高さＲａ、最大高さＲｚなどである。工具の疲労寿命に最も強い相関を有するのは最大高さＲｚである。工具の耐久性を高める上では工具表面粗さの最大高さＲｚが小さいに越したことはない。最大高さＲｚがある一定の値「Rz-lim」を下回ると疲労寿命は無限大になることが知られている。よってそのRz-limよりも工具表面を細かく仕上げれば理論上疲労による工具欠損は発生しないことになる。しかし、ここでのRz-limは必ずしも実用的に実現可能な値であるとは限らず、一般的には実現不可能なほどに小さい値であると考えられる。
【００４６】
最大高さＲｚが８μm程度までは、特殊な加工を要さずに仕上げられる。また、実験室での耐久試験により、Ｒｚが８μmの工具母材に固体潤滑性硬質皮膜を施したところ、実用上十分な耐久性を有すること、さらに表面粗さの最大高さを小さくしていくと耐久性は一層向上することが確認できた。また、工具母材表面に硬質層を生成した場合、元の母材とＲｚにおいてほとんど変化が見られなかった。
【００４７】
以上のことから、好ましいプレス金型の表面最大高さＲｚは８μｍ以下、さらに好ましいのは５μｍ以下である。硬質層生成後の表面についても同様に管理することが好ましい。もちろん皮膜被覆後にダイヤモンドラッピングなどにより硬質層表面をさらに研磨し最大高さを小さくすることは特に望ましい。
【００４８】
５．金型母材：
金型母材としては鉄系合金、特に熱処理によって硬度と靭性を調整できる焼入れ−焼戻し鋼や、高い靭性を持つマトリクスハイス（高靱性高速度工具鋼）系の鋼材などを用いることが推奨される。被剪断材が薄いアルミニウム合金板のように低強度である場合には、金型母材として鋳物や火炎焼入れ用鋼を用いてもよい。
【００４９】
金型母材の変形耐力および耐摩耗性は、その硬度に比例する。大きな荷重と面圧にさらされるプレス型工具として用いるためには、硬度は高いほど望ましいが、一方で耐欠損性に影響する靭性は、一般に硬度と反比例するため、むやみに高い硬度を追求することは望ましくない。本発明においては表面硬度を皮膜被覆によって確保するので、母材の硬度は加工時の荷重によって塑性変形しない程度であればよい。
【００５０】
プレス型工具として広く用いられる焼入れ−焼戻し鋼（JISのSKD11）の場合、ロックウエル硬度（HRC）で45であれば1500MPa以上の0.2％圧縮耐力を有し、本発明で想定する最も強度の高い被加工材料である980MPa超級高張力鋼板に対しても十分なものである。このことより、本発明によるプレス加工用工具の母材硬度はHRC45以上とすることが推奨される。もちろん、母材の変形が少ない方が皮膜にかかる負担が小さくなり、皮膜の剥離を防止する上で効果的であるから、HRC50以上であればさらに望ましい。
【００５１】
一方、母材硬度を高めると一般に靭性が低下するから、耐欠損性の観点からは望ましくない。靭性を数値により的確に表現することは困難であるが、一般にはシャルピー衝撃エネルギー吸収値（以下、シャルピー値と略す）が靭性の指標として用いられることが多い。当然ながら工具母材においてもシャルピー値が高い方が望ましいが、シャルピー値を測定するには破壊試験を伴うため、製作した工具一つ一つについてシャルピー値の測定を行うことはできない。同じ工具鋼材であればシャルピー値と硬度は逆相関を持ち、硬度を測定することによって、おおよその靭性を推定することができる。
【００５２】
JISのSKD11の場合、経験的にHRC60以下であれば極端に靭性が低下することはないことがわかっており、この鋼材を用いる場合には、しかるべき焼入れ−焼戻し条件を選定しHRC60以下とすることが推奨される。また他の鋼材についてもその靭性と硬度のバランスを考慮し、靭性を確保するべく硬度を決定することが必要である。なお、皮膜被覆前の切刃稜線はできるだけ鋭利な状態にしておくことが望ましい。また、皮膜被覆処理を行う際の母材の熱歪みを軽減するため、母材は500℃以上の高温で焼き戻すことが望ましい。設計変更などにより、当初の形状から修正を必要とする場合には、肉盛りにより形状変更をしても良い。この場合、肉盛り用材料としてはできる限り工具母材に近い組成のものを選び、しかるべき熱処理によって規定の硬度を満たすことが必要である。
【００５３】
本発明のプレス型工具は、鉄系合金材料（ステンレス鋼を含む）、純アルミニウムおよびアルミニウム合金材料、純銅および銅合金材料、マグネシウム合金材料およびチタン合金材料を加工する際に用いることができる。特に高張力鋼などの高強度材料、およびアルミニウム合金などの工具に凝着しやすい材料の加工に用いると、その効果が著しく発揮される。上記以外の材料、たとえばアクリルなどの樹脂材料やプリント回路基盤をトリム加工する場合にも有効である。
【００５４】
工具と被加工物との間の摩擦係数が低いと工具の摩耗が生じにくいのは明らかであるが、加工時に工具に加わる荷重を低減する効果も認められ、欠損防止にも寄与するものと考えられる。通常の工具鋼で被膜被覆など行わない場合、防錆油が付着した状態での鉄系材料との摩擦係数がおおむね0.12程度であることから、皮膜被覆による表面改質後においては特に潤滑を行わなくても、この値よりの小さいことが望まれる。さらに望ましいのは0.1以下である。なお、ＤＬＣを被覆すると摩擦係数が著しく低減され、耐摩耗性、耐凝着性、および耐欠損性のいずれにおいても非常によい効果が得られる。
【実施例】
【００５５】
硬質層を設けた金型の耐久性を評価するため、硬質層の種類、硬質層を設ける金型の面、硬質層の厚さ、および金型表面粗度を変えて硬質層を設けた刃を備えた金型を用意し、980ＭＰａ級の高張力鋼板を連続的に切り落とし、剪断加工する耐久試験をおこなった。試験条件を表１に示す。
【００５６】
【表１】
2005305510.tif 000003
【００５７】
図５は、試験に用いた20トン−クランクプレスの概要を示す縦断面図である。下金型１１は固定されており、上金型１０は電動クランクにより上下動を繰り返す。被加工材のフープ材１２が送り装置１４で連続的に下金型１１の上に送給され、上金型が下がる時に剪断される。なお、切断時にはウレタンパッド１５で被加工材が押圧され、フープはパッドと下金型とで挟持される。
【００５８】
図６に切刃の形状を示す。耐久性試験に用いた試験刃の形状は上刃、下刃とも同一である。切刃はボルト孔１５に通したボルトにより金型に固定される。図中Ｌは切断に使用された刃の位置を示す。
【００５９】
上記の装置を用いて、フープ材を順次送り込んで連続的に剪断することにより耐久性試験を実施した。切刃耐久性の評価は、目視および顕微鏡観察による欠損、亀裂および皮膜剥離の有無に加え、切れ味に関する評価も加えるために被加工材のバリ高さについてもその対象とし、バリ高さが0.2mmを超えた時点で切刃が寿命に達したものとみなした。
【００６０】
母材となる工具鋼は、全てＳＫＤ１１で、硬さ（ＨＲＣ）は５８に統一し、硬質層はＤＬＣとＶＣ系硬質層とした。ＤＬＣは高硬度でありながら極めて小さい摩擦係数を得られる固体潤滑性硬質皮膜である。
【００６１】
この実施例ではプラズマＣＶＤ法により、メタンを原料ガスとし、母材との密着性を高めるため少量の珪素を添加し、切刃母材となる工具鋼表面に天然ダイヤモンドと同じ炭素のＳＰ３結合とグラファイトと同じ炭素のＳＰ２結合、それに水素および珪素との結合を含むアモルファス構造被膜を生成させた。処理温度は、500℃、膜厚は３μｍである。また、ＶＣ系硬質層生成は溶融塩浸漬法（いわゆるＴＤプロセス）により工具表面にバナジウムカーバイド系硬質層を拡散生成させた。処理温度は1000℃、硬質層の厚さは８μｍとした。ＶＣ系硬質層を有する工具は、工具の全面に硬質層を生成させ、またその側面を研削することで刃先の先鋭度を確保しつつ金型対向面に硬質層を残存させた金型を用意した。
【００６２】
比較のため、従来おこなわれてきたように金型対向面にはマスキングを施し、側面のみに硬質層を設けた金型を用意した。試験条件および耐久試験結果を表２に示す。本発明の実施例にに相当する工具は、従来品に比べて３倍以上の耐久性を有することが分かる。
【００６３】
【表２】
2005305510.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、プレス型工具の欠損、凝着や摩耗を抑制することができ、長期間にわたって特別なメンテナンスを行うことなく、安定した品質の製品に加工することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明のプレス型工具の縦断面図および斜視図である。
【図２】本発明の他のプレス型工具の縦断面図である
【図３】従来ののプレス型工具の縦断面図および斜視図である。
【図４】厚い硬質層による異常な刃先状態を示す図である。
【図５】耐久性試験装置の概略を示す縦断面図である。
【図６】実施例で用いた切刃の斜視図である。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・・上金型
２・・・・下金型
３・・・・被加工材
４・・・・パッド
５、８・・・硬質層
６ａおよび６ｂ・・・切刃
A1・・・・下金型の上面
A2・・・・上金型の下面
B1・・・・下金型の側面
B2・・・・上金型の側面
【図１】
2005305510.tif 000005
【図２】
2005305510.tif 000006
【図３】
2005305510.tif 000007
【図４】
2005305510.tif 000008
【図５】
2005305510.tif 000009
【図６】
2005305510.tif 000010