專利名稱：：成形用金屬模具及其使用方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及穿孔機、模具等的成形用金屬模具及其使用方法，該成形用金屬模具在壓力加工、溫熱.熱鍛加工、其它高壓力下使用，并在要求耐磨耗性和強緊固力的裝置等中使用。
背景技術：
：在用壓力加工、鍛造加工等的加壓將金屬材料成形為預定形狀的成形用金屬模具中，通過在其加壓時施加的高內部壓力，在金屬模具上產生圓周方向的拉伸應力，當其值超過了材料強度時，金屬模具就破壞。為了防止這樣的金屬模具的破壞及變形，例如在專利文獻l中，公開了在金屬模具的外周嵌裝加強環(huán)、對金屬模具施加壓縮應力的方法。但是，僅靠該構造還不能有效地對金屬模具付與足夠的壓縮應力，不能得到足夠的金屬模具強度。另外，在專利文獻2中，公開了通過使用凸金屬模和凹金屬模的加壓，制造金屬制電極的方法，在其實施例中，記載了用加壓的方法對鵠那樣的難塑性加工材料進行塑性加工的例子。在這樣地對難塑性加工材料進行塑性加工時，在金屬模具上、特別是在具有成形腔的成形用部件上，作用著非常高的壓力，容易磨耗，所以，這些成形用部件要求耐磨耗性。為此，通常是采用超硬合金等的硬質脆性材料。但是，硬質脆性材料與鋼等的展延性材料相比，在性質上、特別是抵抗拉伸應力的破壞強度比較低，不能承受高的加工壓力。為此，成形用部件不得不使用高速鋼、工具鋼等破壞強度比較高的軟質展延性材料，存在著變形、磨耗大，模具壽命短的問題。專利文獻1:日本特開2001-138002號7>才艮專利文獻2:日本特開2003-59445號爿/^艮
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是，為了克服上述已往的成形用金屬模的缺點，提供一種成形用金屬模具及其使用方法，本發(fā)明的成形用金屬模具，能對成形用部件施加足夠的壓縮應力，即使成形用部件采用硬質脆性材料，也不會作用高的拉伸應力，不會使硬質脆性材料破壞，能夠利用其高耐磨耗性，所以，可以實現(xiàn)成形腔的長壽命化。本發(fā)明采用對內部具有成形腔的圓柱狀成形用部件、在使用時施加壓縮應力的構造，以此解決上述i果題。即，本發(fā)明的第1形態(tài)的成形用金屬模具，以包圍在內部具有成形腔的圓柱狀成形用部件的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的加壓部件，并且以包圍該加壓部件的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的彈簧筒夾，進一步，以包圍該彈簧筒夾的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的套筒，其特征在于，在加壓部件上沿周方向交替地設有外周縫隙和內周縫隙，所述外周縫隙以從加壓部件的上面貫通到下面的方式形成在徑方向、在外周開放；所述內周縫隙以從加壓部件的上面貫通到下面的方式形成在徑方向、在內周開放；彈簧筒夾在其上端部或下端部具有陽螺紋部，并且，在彈簧筒夾的外周具有朝向陽螺紋部側縮徑的錐面；在套筒的內周具有與彈簧筒夾外周的錐面吻合的錐面；把配置在套筒的上方或下方的螺母連結在彈簧筒夾的陽螺紋部上，以此使彈簧筒夾縮徑。該本發(fā)明的第l形態(tài)中，螺母最好通過墊圏配置在套筒的上方或下方。并且，在設加壓部件的線熱膨脹系數(shù)為Al、彈簧筒夾的線熱膨脹系數(shù)為A2、套筒的線熱膨脹系數(shù)為A3、螺母的線熱膨脹系數(shù)為A4、墊圏的線熱膨脹系數(shù)為A5時，滿足A1>A2NA3—A4以及A5>A2—A3—A4的關系。在做成這樣的構造后，先在室溫下緊固螺母，借助彈簧筒夾通過加壓部件對成形用部件施加其壓縮應力。接著，隨著溫度的提高，線熱膨脹系數(shù)高(最好楊氏模量也高)的加壓部件產生熱應力(熱變形)，套筒的楊氏模量越高(最好在200GPa以上)，其熱應力作為越高的壓縮應力作用在成形用部件上。另外，通過提高墊圏的線熱膨脹系數(shù)，能防止溫度上升時螺母的松弛，或者，在緊固彈簧筒夾的方向上該墊圏發(fā)生熱變形，可以使以前不能產生的高壓縮應力作用在成形用部件上。即，付與成形用部件的總壓縮應力，成為"常溫下的彈簧筒夾的緊固力"+"溫度上升時的加壓部件的熱應力"+"墊圏的膨脹引起的彈簧筒夾的進一步緊固或防止松弛"。另外，為了緩和從加壓部件受到的對套筒的拉伸應力，彈簧筒夾采用具有適度楊氏模量的材料(最好在300GPa以下)，這樣，可以緩和對套筒的拉伸應力，防止套筒的破壞。如上所述，使各部件的線熱膨脹系數(shù)滿足A1>A2^A3—A4的關系，隨著使用溫度的增高，壓縮應力作用在成形用部件上，即使加壓等的加工壓力導致拉伸應力作用在整個金屬模具上，也能對成形用部件付與足夠的壓縮應力，來抵消塑性加工產生的拉伸應力、使模具不破壞。為此，在整個成形用部件上作用拉伸屈服強度以下的拉伸應力或壓縮應力，即使成形用部件使用硬質脆性材料，金屬模具也不會破壞，可提高耐磨耗性，大大提高壽命。另外，在通過墊圏緊固螺母時，如上所述，選擇適當?shù)牟牧希垢鞑考木€熱膨脹數(shù)數(shù)滿足A5>A2—A3—A4的關系，這樣，隨著溫度的升高、墊圏膨脹，應力作用在螺母拉伸彈簧筒夾的方向，彈簧筒夾被進一步緊固，通過加壓部件向成形用部件施加壓縮應力。另外，即使在常溫下緊固螺母，也可以通過墊圏、套筒、彈簧筒夾及加壓部件，向成形用部件施加大的壓縮應力。在此，如果把加壓部件形成為整體的環(huán)狀，則隨著加工溫度的上升，由于熱膨脹，加壓部件的內徑也增大，不容易產生壓縮成形用部件的力，但是，在本發(fā)明的第l形態(tài)中，如上所述，若在加壓部件上沿周方向交替地設置外周縫隙和內周縫隙，則隨著加工溫度的上升，通過套筒產生的約束力和加壓部件的內外周縫隙的疊加效果，朝向加壓部件周方向的熱膨脹，被內外周縫隙的緩沖效果所抑制，加壓部件外周及內周的直徑不擴張，發(fā)揮朝著壓縮成形用部件的方向、即半徑方向傳遞熱應力(熱變形)的效果，所以，可高效地對成形用部件施加壓縮應力。這時，為了均等地對成形用部件施加壓縮應力，沿周方向交替地并等間隔地設置外周縫隙和內周縫隙，并且，外周縫隙和內周縫隙最好分別沿著加壓部件的半徑方向設置，換言之，最好與加壓部件的外周及內周成直角。另外，通過將加壓部件在周方向分割成若干份、將各分割片相互不接觸地配置，也能取得同樣的效果。即，各分割片之間即使膨脹也不接觸，對成形用部件只施加壓縮應力。這時，為了均等地對成形用部件施加壓縮應力，加壓部件最好在周方向均等地(對稱地)分割。在本發(fā)明的第l形態(tài)中，也可以使用螺栓來代替使用螺母。這時，在套筒上，在其內周的上端部或下端部形成陰螺紋部，并且在內周形成朝著陰螺紋部側擴徑的錐面，另外，在彈簧筒夾的外周，形成與套筒內周的錐面吻合的錐面，把配置在彈簧筒夾上方或下方的螺栓，緊固在套筒的陰螺紋部上，這樣，使彈簧筒夾縮徑。另外，在設加壓部件的線熱膨脹系數(shù)為Al、彈簧筒夾的線熱膨脹系數(shù)為A2、套筒的線熱膨脹系數(shù)為A3、螺栓的線熱膨脹系數(shù)為A6、墊圏的線熱膨脹系數(shù)為A5時，根據(jù)與使用上述螺母時同樣的理由，最好滿足A1>A2—A3—A6以及A5>A2—A3—A6的關系。這樣，在使用螺栓時，也能得到與使用螺母時同樣的作用效果。本發(fā)明第2形態(tài)的成形用金屬模具，在內部以包圍具有成形腔的圓柱狀成形用部件的周圍的方式嵌合著內周環(huán)，并且以包圍著該內周環(huán)的周圍的方式嵌合著外周環(huán)，其特征在于，內周環(huán)由加壓付與構造部件構成。具體地說，通過對本成形用金屬?；騼戎墉h(huán)(加壓付與構造部件)進行加熱，內周環(huán)對成形腔加壓。在本發(fā)明的第2形態(tài)的成形用金屬模具中，加壓付與構造部件的構造是，沿周方向交替地設有外周縫隙和內周縫隙，所述外周縫隙以內周縫隙以從內周環(huán)的上面貫通到下面的方式形成在徑方向并在內周開放。或者，加壓付與構造部件的構造也可以是，將內周環(huán)在周方向分割成若干份，各分割份相互不接觸地配置。該加壓付與構造部件的線熱膨脹系數(shù)，最好在外周環(huán)的線熱膨脹系數(shù)以上。另外，外周環(huán)的楊氏模量最好在200GPa以上。這樣，在本發(fā)明的第2形態(tài)中，對本成形用金屬模具或內周環(huán)(加壓付與構造部件)進行加熱，將內周環(huán)作為具有對成形用部件施加壓縮應力那樣的構造的加壓付與構造部件，這樣，即使成形用部件是硬質脆性材料，也可不破壞成形用部件，大大提高金屬模具的壽命。另外，加壓付與構造部件的線熱膨脹系數(shù)最好在外周環(huán)的線熱膨脹系數(shù)以上，通過組合外周環(huán)的楊氏模量為200GPa以上的材料，可以把加壓付與構造部件的熱變形所產生的應力(熱應力)有效地傳遞給成形用部件，可以用加壓付與構造部件，將壓縮應力高效地施加給成形用部件。在此，如果把加壓付與構造部件形成為整體的環(huán)狀，則與上述本發(fā)明第1形態(tài)中關于加壓部件的說明同樣地，隨著內周環(huán)(加壓付與構造部件)的溫度上升，由于熱膨脹其內徑也增大，不容易作用壓縮成形用部件的力，但是，在本發(fā)明的第2形態(tài)中，如上所述，把加壓付與構造部件做成為沿周方向交替地設有外周縫隙和內周縫隙的構在外周開放，所述內周縫隙以從內周環(huán)的上面貫通到下面的方式形成在徑方向、在內周開放；或者，將加壓付與構造部件做成為如下的構造，即，將內周環(huán)在周方向上分割成若干份，使各分割份相互不接觸地配置，這樣，與本發(fā)明的第1形態(tài)中的加壓部件同樣地，可高效地對成形用部件付與壓縮應力。另外，在選擇加壓付與構造部件的線熱膨脹系數(shù)為外周環(huán)的線熱膨脹系數(shù)以上的材料，并且，盡量加大外周環(huán)的楊氏模量時，隨著本成形用金屬模具或內周環(huán)(加壓付與構造部件)的溫度上升，作用在成形用部件上的、主要由加壓付與構造部件產生的熱應力所引起的、朝向成形腔作用的壓縮應力進一步增加，成形用部件不會脫落，壓縮應力不會作用在成形用部件上。另外，即使在加壓付與構造部件與外周環(huán)的線熱膨脹系數(shù)相同的情況下，由于成形用部件通常使用硬質脆性材料，所以其線熱膨脹系數(shù)比加壓付與構造部件或外周環(huán)小，因此，壓縮應力作用在成形用部件上，即使溫度上升，成形用部件也不會脫落，壓縮應力也不會作用在成形用部件上。當然，加壓付與構造部件的線熱膨脹系數(shù)最好大于外周環(huán)的線熱膨脹系數(shù)。這里，如果外周環(huán)的楊氏模量小，則在加熱環(huán)境中，即使加壓付與構造部件膨脹，外周環(huán)也將擴開，壓縮應力不能高效地作用在成形用部件上，所以，外周環(huán)的楊氏模量最好盡量大。最好在200GPa以上。在上面說明的本發(fā)明的成形用金屬模具中，成形用部件使用硬質脆性材料，即使在鵠那樣的難塑性加工材的塑性加工等高拉伸應力作用的環(huán)境下，加壓部件也可以作用低于成形用部件的拉伸屈服應力的拉伸應力或保持壓縮應力的壓縮應力，所以，即使對由硬質脆性材料構成的成形用部件作用高的加工壓力，金屬模具也不會破壞，可提高耐磨耗性、大大提高模具壽命。在該成形用部件使用硬質脆性材料的高速鋼時，由于韌性高，即使在高拉伸應力作用的使用狀況下，金屬模具也不破壞。同樣地，在成形用部件使用超硬合金時，由于兼具硬度和韌性，所以，不容易磨耗，即使在拉伸應力作用的使用狀況下，金屬模具也不會破壞。同樣地，在成形用部件使用金屬陶瓷時，雖然韌性比超硬合金差，但由于硬度高，所以，耐磨耗性比超硬合金強。另外，在成形用部件使用陶瓷時，雖然韌性比金屬陶瓷差，但是由于硬度高，所以，耐磨耗性比金屬陶瓷強。另外，在成形用部件使用金剛石時，由于硬度在天然礦物中最高，所以耐磨耗性高，成形物的表面成為光滑狀態(tài)。關于金剛石，可以采用天然金剛石或高溫高壓合成的金剛石，或者也可以采用把Co、Ni等金屬作為粘結劑燒結而成的所謂的燒結金剛石。在使用本發(fā)明的成形用金屬模具時，使用溫度越是高于室溫，則加壓部件(加壓付與構造部件)越熱膨脹，在成形用部件上將施加更高的壓縮應力，所以，適合在高于常溫的高溫條件下的成形。另外，在后述的圖12所示的已往的成形用金屬模具(超硬合金的雙重燒嵌配合品)中，在400。C的使用溫度下，充其量只有0.4GPa左右的壓縮應力作用在成形用部件上，而在本發(fā)明的成形用金屬模具中，約有2GPa以上的壓縮應力作用在成形用部件上。這樣，越在高溫下使用，作用在成形用部件上的壓縮應力越大，所以，適合于要得到鴒那樣的難塑性變形材料的成形體等情況下的、在高溫下的壓力加工等塑性加工。發(fā)明效果若釆用本發(fā)明的成形用金屬模具，則即使在如對鎢等的難塑性加工材料進行塑性加工那樣、對成形用部件作用高拉伸應力的環(huán)境下，也能對整個成形用部件施加高的壓縮應力，即使成形用部件是硬質脆性材料，成形用部件也不會破壞，可大大提高金屬模具的壽命。尤其是在成形用部件是硬質脆性材料時，能夠提高耐磨耗性、進一步延長金屬模具的壽命。圖l是表示本發(fā)明的成形用金屬模具的第1實施方式的分解立體圖。圖2是表示圖l所示的成形用金屬模具的組裝狀態(tài)的剖面立體圖。圖3是成形用金屬模具的構成部件、即加壓部件的俯視圖。圖4是表示本發(fā)明的成形用金屬模具的第2實施方式的剖面立體圖。圖5是表示本發(fā)明的成形用金屬模具的第3實施方式的剖面立體圖。圖6是表示本發(fā)明的成形用金屬模具的第4實施方式的剖面立體圖。圖7是表示本發(fā)明的成形用金屬模具的第5實施方式的剖面立體圖。圖8是表示本發(fā)明的成形用金屬模具的第6實施方式的立體圖。圖9是表示本發(fā)明的成形用金屬模具的第7實施方式的立體圖。圖IO表示由溫熱鍛造引起的成形品的形狀變化。圖ll表示由加壓引起的成形品的形狀變化。圖12是表示已往的成形用金屬模具的剖面立體圖。具體實施例方式(第1實施方式)圖l是表示本發(fā)明的成形用金屬模具的第1實施方式的分解立體圖。圖2是表示其組裝狀態(tài)的剖面立體圖。圖3是成形用金屬模具的構成部件、即加壓部件的俯視圖。圖示的成形用金屬模具，由成形用部件l、加壓部件2、彈簧筒夾3、套筒4、墊圏5、螺母6和墊片7構成。對于成形用部件l,在其內部上方具有成形腔la，并且以包圍成形用部件1的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的加壓部件2。如圖3所示，在加壓部件2上，沿周方向交替地并等間隔地設有外周縫隙2a和內周縫隙2b。外周縫隙2a以從加壓部件2的上面貫通到下面的方式形成在徑方向，僅在外周開放。另一方面，內周縫隙2b以從加壓部件2的上面貫通到下面的方式形成在徑方向，僅在內周開放。該成形用部件1和加壓部件2載置在墊片7上，以包圍它們的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的彈簧筒夾3。在彈簧筒夾3的下部形成有陽螺紋部3a,在彈簧筒夾3的外周，形成有朝向陽螺紋部3a側(圖中是朝著下方)縮徑的錐面3b。該錐面3b從彈簧筒夾3的上端一直形成到中部。在彈簧筒夾3的周圍，嵌合著環(huán)狀的套筒4。在該套筒4的內周，形成有與彈簧筒夾3外周的錐面3b吻合的錐面4a。即，錐面4a與錐面3同才羊地朝向下方縮徑。在套筒4的下方配置著墊圏5，從其下方把螺母6螺合在彈簧筒夾3的陽螺紋部3a上。這樣，彈簧筒夾3被朝下方拉伸，其錐面3b沿著套筒4的錐面4b向下方滑動，由此彈簧筒夾3縮徑，通過加壓部件2對成形用部件l施加壓縮應力。另外，在設加壓部件2的線熱膨脹系數(shù)為Al、彈簧筒夾3的線熱膨脹系數(shù)為A2、套筒4的線熱膨脹系數(shù)為A3、螺母6的線熱膨脹系數(shù)為A4、墊圏5的線熱膨脹系數(shù)為A5時，滿足A1>A2—A3—A4以及A5>A2HA3—A4的關系，由此，如上所述，隨著使用溫度的增高，可以使更高的壓縮應力作用在成形用部件1上。(第2實施方式)圖4是表示本發(fā)明的成形用金屬模具的第2實施方式的剖面立體圖。該圖所示的成形用金屬模具，省略了第1實施方式的成形用金屬模具中的墊圏。其它的構造與第1實施方式相同，對相同的構造部分注以相同標記，其說明從略。在本實施方式中，雖然得不到墊圏的熱膨脹所產生的壓縮應力，但是通過調整彈簧筒夾3的緊固力等，可以付與與第1實施方式同樣的壓縮應力。(第3實施方式)圖5是表示本發(fā)明的成形用金屬模具的第3實施方式的剖面立體圖。在該圖所示的成形用金屬模具中，將加壓部件2沿周方向均勻地分割為若干份，各分割片相互不接觸地配置著。其它的構造與第l實施方式相同，對相同的構造注以相同的標記，其i兌明從略。該實施方式也具有與第1實施方式同樣的作用效果。(第4實施方式)圖6是表示本發(fā)明的成形用金屬模具的第4實施方式的剖面立體圖。該圖所示的成形用金屬模具，省略了第3實施方式的成形用金屬模具中的墊圏。其它的構造與第3實施方式相同，對相同的構造注以相同標記，其+兌明從略。該實施方式也具有與第2實施方式同樣的作用效果。(第5實施方式)圖7是表示本發(fā)明的成形用金屬模具的第5實施方式的剖面立體圖。在上述各實施方式中，為了緊固彈簧筒夾使用了螺母，而在本實施方式中則使用螺栓8。與上述各實施方式相同的構造部分，注以相同標記，其i兌明從略。具體地說，在套筒4的內周上端部形成有陰螺紋部4b，把具有六角孔的螺栓8通過墊圏5擰入該陰螺紋部4b并緊固。另外，在套筒4的內周，形成有朝向陰螺紋部4b側擴大的錐面4a，在彈簧筒夾3的外周，形成有與套筒4的錐面4a吻合的錐面3b。因此，把螺栓8檸入套筒4的陰螺紋部4b并緊固，由此，將彈簧筒夾3朝下方按壓，其錐面3b沿著套筒4的錐面4a向下方滑動，由此，彈簧筒夾3縮徑，通過加壓部件2對成形用部件l施加壓縮應力。另外，在設加壓部件2的線熱膨脹系數(shù)為Al、彈簧筒夾3的線熱膨脹系數(shù)為A2、套筒4的線熱膨脹系數(shù)為A3、螺栓8的線熱膨脹系數(shù)為A6、墊圏5的線熱膨脹系數(shù)為A5時，滿足A1>A2—A3—A6以及A5>A2^A3—A6的關系，由此，如上所述，隨著使用溫度的增高，可以使更高的壓縮應力作用在成形用部件1上。(第6實施方式)圖8是表示本發(fā)明的成形用金屬模具的第6實施方式的立體圖。該圖所示的成形用金屬模具，由成形用部件ll、作為內周環(huán)的加壓付與構造部件12和外周環(huán)13構成。成形用部件ll,在其內部上方具有成形腔lla，在其周圍，通過燒嵌配合嵌合著環(huán)狀的加壓付與構造部件12，并且，在其周圍，通過燒嵌配合嵌合著外周環(huán)13。在加壓付與構造部件12上，沿周方向交替等間隔地各設有8條外周縫隙12a和內周縫隙12b。外周縫隙12a從加壓付與構造部件12的上面貫通到下面、形成在徑方向，僅在外周開放。另一方面，內周縫隙12b從加壓付與構造部件12的上面貫通到下面、形成在徑方向，僅在內周開方文。該加壓付與構造部件12,通過線熱膨脹系數(shù)比外周環(huán)13的線熱膨脹系數(shù)大的材料形成。這樣，如上所述，隨著使用溫度的增高，可以使更高的壓縮應力作用在成形用部件11上。即，在把護套加熱器等的加熱器插入加壓付與構造部件12的內部，或者用紅外線燈等加熱整個金屬模具，以此提高溫度進行加壓時，難塑性加工材料的塑性加工變得容易，同時，產生了足夠的抵抗力，該抵抗力僅抵消由該塑性加工壓力而產生的對成形用部件11的拉伸破壞力。(第7實施方式)圖9是表示本發(fā)明的成形用金屬模具的第7實施方式的立體圖。該圖所示的成形用金屬模具，把環(huán)狀部件在周方向均等地分割為8份、作為加壓付與構造部件12。將各分割片相互不接觸地配置在成形用部件11的外周，另外，用燒嵌配合把外周環(huán)13嵌合在加壓付與構造部件12的周圍。其它的構造與第6實施方式相同，對相同的構造注以相同標記，其說明從略。該實施方式也具有與第6實施方式同樣的作用效果。下面，說明上述第1、第3、第6及第7實施方式的成形用金屬模具的具體實施例。實施例1使用上述第1實施方式的成形用金屬模具，如圖IO所示地用溫熱鍛造直徑為2.5mm、長度為3.0mm的Mo制的塊(于、;/7)、制造火炬型的銷，以此評價模具壽命。另外，為了比較，也使用了圖12所示的已往的成形用金屬模具。該已往的成形用金屬模具，是單純地用兩個環(huán)狀部件20、40包圍成形用部件1周圍的雙重燒嵌配合方式。成形用部件1與環(huán)狀部件20的嵌合余量為0.006mm,環(huán)狀部件20與環(huán)狀部件40的嵌合余量為0.015mm。在以下的說明中，把環(huán)狀部件20、40分別作為與本發(fā)明中的加壓部件2、套筒4對應的部件進行說明。在此，成形用部件使用硬質脆性材料的高速鋼、超硬合金、金屬陶瓷、陶瓷、金剛石。具體地說，高速鋼采用模具系高速鋼卜！J少夕只系,、行義)(日立金屬(林)制YXR33、線熱膨脹系數(shù)Tc=12.1xlO-6/°C(20~400°C))。超硬合金采用WC-Co系超硬合金(日本鴒(林)制G30、Tc=5.7xlO-6/。C(20~400°C))和WC-Co系超微粒超硬合金(日本鴒(抹)制FN-10、Tc=5.1xl(T6/。C(20~400。C))。金屬陶瓷采用Cr-Mo-M-W鐵基復合硼化物(鉄基複硼化物)(東洋鋼板(林)制KH-V60、Tc=8.8xl(T6/。C(20~400°C))。陶瓷采用Si3N4燒結體(日本鎢(林)制NPN-3、Tc=3.6xl(T6/。C(20~400。C))。金剛石采用以Co為粘結劑的燒結金剛石(Tc=3.1xl(T6/。C(20~400°C))。作為加壓部件，在本發(fā)明的實施例中使用工具鋼的SKD-61(JIS標準、線熱膨脹系數(shù)Al=12.54xl(T6/°C(20~400°C)、楊氏模量Ep=210GPa),在比較例中使用WC-Co系超硬合金(日本鴒(林)制G30、Tc=5.7xlO-6/°C(20~400°C))。彈簧筒夾使用超耐熱合金HRA929(日立金屬(林)制、線熱膨脹系數(shù)A2=5.5xl(T6/°C(400°C時)/^5.9xl(T6/(室溫時)。套筒使用WC-Co系超硬合金(日本鴒(林)制G30、線熱膨脹系數(shù)A3=5.7xl(T6/°C(20~400°C))或WC曙Ni系超硬合金(日本鴒(林)制NR-8、A3=5.7xl0.6/°C(20~400°C))。螺母使用超耐熱合金HRA929(日立金屬(林)制、線熱膨脹系數(shù)A4=5.5xl(T6/°C(400。C時)/—5.9xl(T6/(室溫時)。墊圏使用SKD-61(JIS標準、線熱膨脹系數(shù)A5=12.54xl(T6/°C(20~400°C))。加工條件是，使用壓力機進行400。C的溫熱鍛造(用護套加熱器加熱本金屬模具)。將成形用部件破壞的時刻、或者與成形腔的A部45度方向(見圖IO)對應的成形用部件的前方擠出小口部的磨耗量達到0.04mm的時刻的加工個數(shù)('〉3少卜數(shù))，作為壽命進行評價。另外，磨耗量是這樣讀取的把成形腔前方的擠出小口部設計成R0.2mm，把復制在成形品上的該部分的形狀變化(=成形腔的磨耗量)用投影器投影、進行讀取。試驗結果如表l所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>從表1可知，根據(jù)本發(fā)明，可得到耐磨耗性、耐破損性高且長壽命的成形用金屬模具。而在已往的成形用金屬模具(比較例)中，不能承受加工時的加工壓力引起的作用在金屬模具上的拉伸應力，在短時間內破損，得不到實用所需的壽命。實施例2使用上述第3實施方式的成形用金屬模具，進行與上述實施例1同樣的試驗。成形用金屬模具的各部件也與實施例1中的相同。試驗結果如表2所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>從表2可知，本實施例中，也能得到耐磨耗性、耐破損性高且長壽命的成形用金屬模具。實施例3用與實施例1同樣的條件，把粘貼式等的加熱器直接裝在或插入彈簧筒夾，或者用紅外線等把整個金屬模具加熱到200~800°C,以此提高溫度進行加壓，此時，難塑性加工物也變得容易加工，可以提高加工速度，作用到成形用部件上的壓縮應力約為實施例1的1.2~1，5倍，即使在對W材那樣的難塑性加工物進行塑性加工時作用高的加工壓力，金屬模具也不會破損，金屬模具的壽命與加工比W材容易加工的Mo材時相同。實施例4使用上述第6實施方式的成形用金屬模具，如圖11所示，用溫熱加壓直徑為2.2mm、長度為2.4mm的Mo制的塊、制造火炬型的銷，以此來評價模具壽命。在加壓時，用護套加熱器將加壓付與構造部件12的內部加熱到約400°C。并且，為了比較，也使用了前述圖12所示的已往的成形用金屬模具。在以下的說明中，把圖12所示的已往的成形用金屬模具中的環(huán)狀部件20、40分別作為與本發(fā)明中的加壓付與構造部件12(內周環(huán))、外周環(huán)13對應的部件進行說明。在此，成形用部件，使用硬質脆性材料的高速鋼、超硬合金、金屬陶瓷、陶瓷、金剛石。具體地說，高速鋼采用模具系高速鋼(日立金屬(林)制YXR33、線熱膨脹系數(shù)Tc^2.1xlO-6/。C(20~400°C))。超硬合金釆用WC-Co系超硬合金(日本鴒(林)制G30、Tc=5.7xl(T6/°C(20~400°C))和WC-Co系超微粒超硬合金(日本鎢(林)制FN-IO、Tc=5.1xl(T6/°C(20~400°C))。金屬陶瓷采用Cr-Mo-M-W鐵基復合硼化物(東洋鋼板(林)制KH國V60、Tc=8.8xl(T6/°C(20~400。C))。陶瓷采用Si3N4燒結體(日本鎢(林)制NPN-3、Tc=3.6xl06/。C(20~400°C))。金剛石采用以Co為粘結劑的燒結金剛石(Tc=3.1xl(T6/°C(20~400°C))。加壓付與構造部件(內周環(huán))，使用工具鋼的SKD-61(JIS標準、Tc=12.54xl06/°C(20~400°C)、楊氏模量Ep=210GPa)。外周環(huán)采用WC-Co系超硬合金(日本鎢(林)制G30、Tc=5.7xl(T6/°C(20~400°C)、楊氏模量Ep=550GPa)或者WC-Ni系超硬合金(日本鴒(林)制NR-8、Tc=5.7xlO-6/°C(20~400。C)、楊氏模量Ep=530GPa)。試驗結果如表3所示。用成形用部件破壞時、或者與成形腔B部45度方向(見圖ll)對應的成形用部件的前方擠出小口部的磨耗量達到0.04mm時刻的散粒數(shù)進行評價。另外，磨耗量是這樣讀取的把成形腔前方的擠出小口部i殳計成R0.2mm，把復制在成形品上的該部分的形狀變化(=成形腔的磨耗量)，用投影器投影，進行讀取。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>從表3可知，根據(jù)本發(fā)明，可得到耐磨耗性、耐破損性高且長壽命的成形用金屬模具。如表3所示，本發(fā)明的實施例中，成形用部件使用硬質脆性材料的模具系高速鋼、WC-Co系超硬合金、WC-Co系超微粒超硬合金、Cr-Mo-M-W鐵基復合硼化物、Si3N4燒結體、以Co作為粘結劑的燒結金剛石。加壓付與構造部件(內周環(huán))使用工具鋼的SKD-61。外周環(huán)使用WC-Co系超硬合金或WC-Ni系超硬合金。但是，在成形用部件采用其它的高速鋼、超硬合金、金屬陶瓷、陶瓷、金剛石時，也能得到同樣的結果。而在已往的成形用金屬模具(比較例)中，不能承受加工時的加工壓力所引起的對金屬模具作用的拉伸應力，在短時間內破損，得不到實用所需的壽命。實施例5用與上述實施例4同樣的條件，把護套加熱器等的加熱器插入加壓付與構造部件的內部，或者用紅外線燈等把整個金屬模具加熱到約600。C，以此以比實施例4提高約200。C的溫度進行加壓。其結果，難塑性加工物的塑性加工變得容易，同時，抵抗力也比實施例4增加，該抵抗力僅抵消由該塑性加工力產生的對成形用部件的拉伸破壞力，使加工容易、并提高擠壓速度。具體地說，作用在成形用部件上的壓縮應力是實施例4中的1.2至1.5倍，即使在對W材那樣的難塑性加工物進行塑性加工時作用高的加工壓力，金屬模具也不會破損，其壽命與加工比W材容易加工的Mo材時相同。實施例6用與上述實施例4相同的條件，使用由WC-Co系超硬合金制造的結構以線熱膨脹系數(shù)相同的方式形成加壓付與構造部件和外周環(huán)、進行加壓。如上所述，通常使用的成形用部件是硬質脆性材料，所以，其線熱膨脹系數(shù)比加壓付與構造部件及外周環(huán)小，壓縮應力作用在成形用部件上，所以，在加工難塑性加工材料時，即使加工壓力增高、拉伸應力作用在成形用部件上，由于作用著僅抵消該拉伸應力的壓縮應力，所以，成形用部件也不會破壞，只要加熱到延展性脆性轉變溫度以上，不僅Mo、即使是W那樣的難塑性加工物的塑性加工也是可能的。實施例7用上述第7實施方式的成形用金屬模具，進行與上述實施例4同樣的試驗。成形用金屬模具的各部件也與實施例4中的相同。試驗結果如表4所示。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>從表4可知，根據(jù)本發(fā)明，可得到耐磨耗性、耐破損性高的且長壽命的成形用金屬模具。如表4所示，在本發(fā)明的實施例中，成形用部件使用硬質脆性材料的模具系高速鋼、wC-Co系超硬合金、WC-Co系超微粒超硬合金、Cr-Mo-Ni-W鐵基復合硼化物、Si3N4燒結體、以Co作為粘結劑的燒結金剛石。加壓付與構造部件(內周環(huán))使用工具鋼的SKD-61。外周環(huán)使用WC-Co系超硬合金或WC-Ni系超硬合金。但是，成形用部件采用其它的高速鋼、超硬合金、金屬陶瓷、陶瓷、金剛石時，也能得到同樣的結果。而在已往的成形用金屬模具(比較例)中，不能承受加工時的加工壓力引起的、作用在金屬模具上的拉伸應力，在短時間內破損，得不到實用所需的壽命。實施例8用與上述實施例7同樣的條件，把護套加熱器等的加熱器插入加壓付與構造部件的內部，或者用紅外線燈等將整個金屬模具加熱到約600°C，以此以比實施例6提高了約200。C的溫度進行加壓。其結果，難塑性加工物的塑性加工變得容易，同時，抵抗力也比實施例6增加，該抵抗力僅抵消由該塑性加工力所產生的對成形用部件的拉伸破壞力，使加工容易并提高擠壓速度。具體地說，作用在成形用部件上的壓縮應力是實施例6中的1.2至1.5倍，即使在對W材那樣的難塑性加工物進行塑性加工時作用高的加工壓力，金屬模具也不會破壞，其壽命與加工比W材容易加工的Mo材時相同。實施例9用與上述實施例7同樣的條件，使用由WC-Co系超硬合金制造的結構以線熱膨脹系數(shù)相同的方式形成加壓付與構造部件和外周環(huán)、進行加壓。如上所述，通常使用的成形用部件是硬質脆性材料，所以，其線熱膨脹系數(shù)比加壓付與構造部件及外周環(huán)小，壓縮應力作用在成形用部件上，所以，在加工難塑性加工材料時，即使加工壓力增高、拉伸應力作用在成形用部件上，由于作用著僅抵消該拉伸應力的壓縮應力，因此，成形用部件也不會破壞，只要加熱到延展性脆性轉變溫度以上，不僅Mo、即使是W那樣的難塑性加工物的塑性加工也是可能的。工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明的成形用金屬模具，即使是Mo、W、Ta、Nb那樣的熔點高、塑性加工難的金屬，只要制作用于形成特定形狀的模具，就可以得到所需形狀的成形體。例如，可用于放電燈用電極的制造。另外，在本發(fā)明的成形用金屬模具中，隨著加工溫度的上升，更大的壓縮應力作用在金屬才莫具上，所以，特別適合于Mo、W、Ta、Nb那樣的融點高、塑性加工難、加工壓力大的金屬的加工。另外，也適用于要求高尺寸精度、需要強保持力及相對于保持部具有耐磨耗性的用途(例如，立銑刀等旋轉工具的精密夾頭)。權利要求1.一種成形用金屬模具，以包圍在內部具有成形腔的圓柱狀成形用部件的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的加壓部件，并且以包圍該加壓部件的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的彈簧筒夾，進一步，以包圍該彈簧筒夾的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的套筒，其特征在于，在加壓部件上沿周方向交替地設有外周縫隙和內周縫隙，所述外周縫隙以從加壓部件的上面貫通到下面的方式形成在徑方向、在外周開放；所述內周縫隙以從加壓部件的上面貫通到下面的方式形成在徑方向、在內周開放；彈簧筒夾在其上端部或下端部具有陽螺紋部，并且，在彈簧筒夾的外周具有朝向陽螺紋部側縮徑的錐面；在套筒的內周具有與彈簧筒夾外周的錐面吻合的錐面；把配置在套筒的上方或下方的螺母連結在彈簧筒夾的陽螺紋部上，以此使彈簧筒夾縮徑。2.—種成形用金屬模具，以包圍在內部具有成形腔的圓柱狀成形用部件的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的加壓部件，并且以包圍該加壓部件的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的彈簧筒夾，進一步，以包圍該彈簧筒夾的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的套筒，其特征在于，加壓部件沿周方向被分割成若干份，各分割份相互不接觸地配置著；在彈簧筒夾的上端部或下端部具有陽螺紋部，并且在彈簧筒夾的外周具有朝向陽螺紋部側縮徑的錐面；在套筒的內周具有與彈簧筒夾外周的錐面吻合的錐面；把配置在套筒上方或下方的螺母連結在彈簧筒夾的陽螺紋部上，以此使彈簧筒夾縮徑。3.如權利要求i或2所述的成形用金屬模具，其特征在于，在設加壓部件的線熱膨脹系數(shù)為Al、彈簧筒夾的線熱膨脹系數(shù)為A2、套筒的線熱膨脹系數(shù)為A3、螺母的線熱膨脹系數(shù)為A4時，滿足A1>A2—A3—A4的關系。4.如權利要求1至3中任一項所述的成形用金屬模具，其特征在于，螺母通過墊圏配置在套筒的上方或下方，在設彈簧筒夾的線熱膨脹系數(shù)為A2、套筒的線熱膨脹系數(shù)為A3、螺母的線熱膨脹系數(shù)為A4、墊圏的線熱膨脹系數(shù)為A5時，滿足A5>A2—A3—A4的關系。5.—種成形用金屬模具，以包圍在內部具有成形腔的圓柱狀成形用部件的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的加壓部件，并且以包圍該加壓部件的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的彈簧筒夾，進一步，以包圍該彈簧筒夾的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的套筒，其特征在于，在加壓部件上，沿周方向交替地設有外周縫隙和內周縫隙，所述外周縫隙以從加壓部件的上面貫通到下面的方式形成在徑方向、在外周開放，所述內周縫隙以從加壓部件的上面貫通到下面的方式形成在徑方向、在內周開i文；在套筒內周的上端部或下端部具有陰螺紋部，并且，在套筒內周具有朝向陰螺紋部側擴徑的錐面；在彈簧筒夾的外周具有與套筒內周的錐面吻合的錐面；將配置在彈簧筒夾上方或下方的螺栓連結在套筒的陰螺紋部上，使彈簧筒夾縮徑。6.—種成形用金屬模具，以包圍在內部具有成形腔的圓柱狀成形用部件的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的加壓部件，并且以包圍該加壓部件的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的彈簧筒夾，進一步，以包圍該彈簧筒夾的周圍的方式嵌合著環(huán)狀的套筒，其特征在于，加壓部件在周方向被分割為若干份，各分割份相互不接觸地配置著；在套筒的內周上端部或下端部，具有陰螺紋部，并且，在套筒的內周具有朝向陰螺紋部側擴徑的錐面；在彈簧筒夾的外周具有與套筒內周的錐面吻合的錐面；把配置在彈簧筒夾上方或下方的螺栓連結在套筒的陰螺紋部上，使彈簧筒夾縮徑。7.如權利要求5或6所述的成形用金屬模具，其特征在于，在設加壓部件的線熱膨脹系數(shù)為Al、彈簧筒夾的線熱膨脹系數(shù)為A2、套筒的線熱膨脹系數(shù)為A3、螺栓的線熱膨脹系數(shù)為A6時，滿足A1>A2—A3—A6的關系。8.如權利要求5至7中任一項所述的成形用金屬模具，其特征在于，螺栓通過墊圏配置在彈簧筒夾的上方或下方，在設彈簧筒夾的線熱膨脹系數(shù)為A2、套筒的線熱膨脹系數(shù)為A3、螺栓的線熱膨脹系數(shù)為A6、墊圏的線熱膨脹系數(shù)為A5時，滿足A5>A2—A3^A6的關系。9.如權利要求1至8中任一項所述的成形用金屬模具，其特征在于，套筒的楊氏模量為200GPa以上。10.如權利要求1至9中任一項所述的成形用金屬模具，其特征在于，彈簧筒夾的楊氏模量為300GPa以下。11.一種成形用金屬模具，其特征在于，以包圍著在內部具有成形腔的圓柱狀成形用部件的周圍的方式嵌合著內周環(huán)，并且以包圍著該內周環(huán)的周圍的方式嵌合著外周環(huán)，其特征在于，內周環(huán)由加壓付與構造部件構成。12.如權利要求11所述的成形用金屬模具，其特征在于，加壓付與構造部件具有如下的結構，即，沿周方向交替地設有外周縫隙和內周縫隙，所述外周縫隙以從內周環(huán)的上面貫通到下面的方式形成在徑方向、在外周開放；所述內周縫隙以從內周環(huán)的上面貫通到下面的方式形成在徑方向、在內周開i文。13.如權利要求11所述的成形用金屬模具，其特征在于，加壓付與構造部件的構造是，將內周環(huán)在周方向上分割為若干份，各分割份相互不接觸地配置著。14.如權利要求11至13中任一項所述的成形用金屬模具，其特征在于，加壓付與構造部件的線熱膨脹系數(shù)，在外周環(huán)的線熱膨脹系數(shù)以上。15.如權利要求11至14中任一項所述的成形用金屬模具，其特征在于，外周環(huán)的楊氏模量為200GPa以上。16.如權利要求1至15中任一項所述的成形用金屬模具，其特征在于，成形用部件由硬質脆性材料構成。17.如權利要求16所述的成形用金屬模具，其特征在于，硬質脆性材料是高速鋼、超硬合金、金屬陶瓷、陶瓷或金剛石。18.—種成形用金屬模具的使用方法，其特征在于，在高于室溫的溫度下，使用權利要求1至17中任一項所述的成形用金屬模具。19.如權利要求18所述的成形用金屬模具的使用方法，其特征在于，在對金屬進行塑性加工時，使用成形用金屬模具。全文摘要本發(fā)明提供一種金屬模具及其使用方法，該金屬模具能夠付與成形部件足夠的壓縮應力，即使成形用部件采用硬質脆性材料也可不作用高的拉伸應力，可實現(xiàn)模具的長壽化。本發(fā)明的成形用金屬模具，以包圍著成形用部件(1)的周圍的方式嵌合著加壓部件(2)，并且以包圍著該加壓部件(2)的周圍的方式嵌合著彈簧筒夾(3)，進一步，以包圍著該彈簧筒夾(3)的周圍的方式嵌合著套筒(4)。在加壓部件(2)上沿著周方向交替地并等間隔地設有外周縫隙(2a)和內周縫隙(2b)。在彈簧筒夾(3)的上端部或下端部，形成有陽螺紋部(3a)，并且，在彈簧筒夾(3)的外周形成有朝向陽螺紋部(3a)側縮徑的錐面(3b)。在套筒(4)的內周形成有與錐面(3b)吻合的錐面(4a)。把配置在套筒(4)上方或下方的螺母(6)連結在陽螺紋部(3a)上，以此使彈簧筒夾(3)縮徑，使壓縮應力作用在成形用部件(1)上。文檔編號B21J13/02GK101189084SQ20068001941公開日2008年5月28日申請日期2006年5月26日優(yōu)先權日2005年6月1日發(fā)明者后藤信志,德本啟,皆本鋼輝,船引真申請人:日本鎢合金株式會社