专利名称：金属部件的冲压加工方法以及冲压加工用模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及拉深加工、弯曲加工、锻造加工等金属部件的冲压加工方法以及在该冲压加工中使用的冲压加工用模具。
背景技术：
以往，在由钛、镁、铝这样的金属形成的部件(以下称为“金属部件”)的冲压加工、 树脂制品、橡胶制品等的成形加工中使用模具。当使用模具进行冲压加工或成形加工时，谋求模具与金属部件或橡胶制品等之间的润滑性或脱模性(剥离容易度)，期望模具容易从金属部件或树脂制品等剥离。以往，关于使模具容易从金属部件或树脂制品等剥离的技术，例如公知有如下的技术在模具形成DLC(类金刚石碳)等硬质膜的技术(例如参照专利文献1)、或者是涂敷氟树脂涂料等从而在模具形成氟树脂膜的技术(例如参照专利文献2、3、4)。由于氟树脂膜柔软、且容易因反复使用模具而产生剥离或损伤，因此，在专利文献2 4所记载的技术中， 提高了氟树脂膜的耐久性。[专利文献1]日本特开2003-1M418号公报[专利文献2]日本特开2004-74646号公报[专利文献3]日本特开平9-193164号公报[专利文献4]日本特开平5-M5848号公报根据专利文献2 4所记载的各种现有技术，能够提高氟树脂膜自身的强度。但是，上述现有技术是以在树脂制品、橡胶制品等的成形加工中使用的模具作为对象的技术，难以应用于在拉深加工、弯曲加工、锻造加工这样的金属部件的冲压加工中使用的模具。在树脂制品、橡胶制品等的成形加工中使用的模具作为使树脂等流入由模具形成的空间(间隙)从而形成期望的形状的所谓的型箱使用。例如，当形成为如图19所示的模具100、101时，在这些模具100、101中，在与树脂等接触的内侧部分的表面形成有氟树脂膜102。这样，该氟树脂膜102从树脂103承受与模具100、101的内侧表面交叉的方向的压力(垂直力)Π。另一方面，作为在金属部件的冲压加工中使用的模具，存在如图20所示的模具 200、201、202。当使用上述模具200、201、202进行金属部件203的弯曲加工时，模具202沿着箭头P的方向移动，但是，此时，模具200、201、202被强力地按压于金属部件203的表面、 或者刮蹭金属部件203的表面。因此，模具200、201、202不仅从金属部件203承受与模具的表面交叉的方向的压力f2、还承受沿着表面的方向的剪切力f3。与表面交叉的方向的压力f2相对于氟树脂膜以将该氟树脂膜按压于模具的表面的方式发挥作用，但是，沿着表面的方向的剪切力f3相对于氟树脂膜以沿着模具的表面削掉氟树脂膜的方式发挥作用。因此，即便像现有技术那样在模具200、201、202的表面形成有提高了强度的氟树脂膜，由于作用有像剪切力f3这样的沿着表面的方向的强力的剪切力，氟树脂膜容易在沿着模具的表面的方向被削掉、且氟树脂膜容易从模具的表面快速剥离。因此，在为了使模具与金属部件之间的润滑性或脱模性变好而以氟树脂膜作为覆膜 (润滑覆膜)的模具中，存在无法反复进行冲压加工的课题。另一方面，即便是在金属部件中，由于由纯钛或钛合金形成的金属部件(以下称为“钛部件”)、由镁合金形成的金属部件(以下称为“镁合金部件”)容易产生与模具之间的熔敷，因此，以往使用润滑油等润滑剂进行冲压加工，在不使用润滑剂的干燥环境下进行加工是极其困难的。为了在不使用润滑剂的状态下在干燥环境下对钛部件或镁合金部件进行冲压加工，期望以氟树脂膜作为润滑覆膜来形成模具。但是，如前面所述，氟树脂膜缺乏耐久性，在形成有氟树脂膜的模具中，无法反复进行冲压加工，因此，以往通过使用特氟隆片(特氟隆是注册商标)等片状部件进行干燥环境下的加工。在这种干燥环境下的加工中，例如存在如下的课题在进行拉深加工的情况下，无法反复进行拉深、无法进行复杂的形状的加工等，在加工中伴随着制约，且成本变高。
发明内容
因此，本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，在金属部件的冲压加工方法以及在该冲压加工中使用的冲压加工用模具中，即便以氟树脂膜作为润滑覆膜，也能够提高模具的耐久性，以便能够反复进行冲压加工，并且，对于钛部件或镁合金部件这样的加工困难的金属部件(难加工金属部件)，即便不使用特氟隆片等片状部件，也能够进行干燥环境下的加工。为了解决上述课题，本发明所涉及的金属部件的冲压加工方法是使用模具进行的金属部件的冲压加工方法，其特征在于，在模具的表面中的与金属部件接触的部分的至少一部分形成微细凹凸部，该微细凹凸部具备微细的凹凸、且最大表面粗糙度在3 μ m以上 25μπι以下，在微细凹凸部形成氟树脂膜，以制造冲压加工用模具，该氟树脂膜的厚度比最大表面粗糙度小，以使氟树脂膜与金属部件直接接触的方式使用冲压加工用模具进行冲压加工。在该冲压加工方法中，由于在冲压加工用模具的表面形成有微细凹凸部，因此模具的表面积扩大，并且，由于在该微细凹凸部的表面形成有氟树脂膜，因此氟树脂膜会钩挂于微细凹凸部的凹凸，微细凹凸部维持氟树脂膜，以便氟树脂膜不会沿着表面偏移。并且， 由于氟树脂膜的厚度比最大表面粗糙度小，因此能够防止氟树脂膜仅表面剥离。并且，氟树脂膜遍及金属部件的广范围与金属部件直接接触，能够将摩擦系数抑制得低。氟树脂膜进入微细凹凸部的凹部，从而该氟树脂膜在冲压加工时成为润滑剂。因此，通过以使氟树脂膜与金属部件直接接触的方式使用冲压加工用模具进行冲压加工，即便不存在润滑剂或特氟隆片等片状部件也能够进行难加工金属部件的冲压加工。并且，在上述冲压加工方法中，优选当模具由硬质合金钢形成时，以使最大表面粗糙度在3μπ 以上10 μ m以下的方式形成微细凹凸部，当模具由硬质合金钢以外的钢形成时，以使最大表面粗糙度在10 μ m以上25 μ m以下的方式形成微细凹凸部。通过使最大表面粗糙度在上述的范围内，能够将摩擦系数抑制在低的值，且能够获得微细凹凸部对氟树脂膜的维持效果。进一步，在上述冲压加工方法中，优选当反复进行冲压加工时，对微细凹凸部涂敷氟树脂。这样，能够利用涂敷的氟树脂对微细凹凸部补给在冲压加工中失去的氟树脂膜。在上述的冲压加工方法中，优选在温度范围设定为从10°C到氟树脂的连续使用最高温度的范围的从常温到温热区域中进行冲压加工。在该温度范围内，特别是钛部件或镁部件的延展性提高，成形变得容易。进而，本发明提供一种在金属部件的冲压加工中使用的冲压加工用模具，其特征在于，冲压加工用模具具有微细凹凸部，该微细凹凸部形成于与金属部件接触的部分的至少一部分，具备微细的凹凸，且最大表面粗糙度在3 μ m以上25 μ m以下；以及氟树脂膜，该氟树脂膜形成于微细凹凸部，氟树脂膜具有比最大表面粗糙度小的厚度。在该模具中，由于在表面形成有微细凹凸部，因此，模具的表面积扩大，由于在该微细凹凸部的表面形成有氟树脂膜，因此，氟树脂膜会钩挂于微细凹凸部的凹凸，微细凹凸部维持氟树脂膜，以使氟树脂膜不会沿着表面偏移。并且，氟树脂膜遍及金属部件的广范围与金属部件直接接触，能够将摩擦系数抑制得低。氟树脂膜进入微细凹凸部的凹部，从而该氟树脂膜在冲压加工时成为润滑剂。在该冲压加工用模具的情况下，对于微细凹凸部，优选当模具由硬质合金钢形成时，微细凹凸部形成为最大表面粗糙度在3μπι以上ΙΟμπι以下，当模具由硬质合金钢以外的钢形成时，微细凹凸部形成为最大表面粗糙度在ΙΟμπι以上25 μ m以下。如以上所详细叙述的那样，根据本发明，在金属部件的冲压加工方法以及在该冲压加工中使用的冲压加工用模具中，即便以氟树脂膜作为润滑覆膜，也能够提高模具的耐久性，以便能够反复进行冲压加工，并且，对于钛部件或镁合金部件这样的难加工金属部件，能够进行干加工。
图1是示出本发明的实施方式所涉及的冲压加工装置的概要结构的图。图2是示意性地示出压料圈的包括微细凹凸部和氟树脂膜的表面的剖视图，是沿着图3的2-2线的剖视图。图3是示意性地示出压料圈的表面的俯视图。图4是示意性地示出压料圈的微细凹凸部和氟树脂膜与金属板之间的接触部分的剖视图。图5是示意性地示出冲压加工时氟树脂膜变形的情形的剖视图。图6是示意性地示出冲压加工后的微细凹凸部和氟树脂膜的剖视图。图7是示意性地示出其它的微细凹凸部和氟树脂膜的剖视图。图8是示意性地示出冲压加工用模具的制造工序的侧视图，(A)示出制造前的模具，(B)示出在表面形成微细凹凸部之后的模具，(C)示出在微细凹凸部的表面形成氟树脂膜之后的模具。图9是示出以拉深加工制造的成型品的一例的照片。图10示出研究最大表面粗糙度为0. 5μπι的情况下的摩擦系数的变化的实验结果，(A)示出利用显微镜拍摄基材表面的照片，(B)是研究摩擦系数的变化的曲线图。图11示出研究最大表面粗糙度为5μπι的情况下的摩擦系数的变化的实验结果，(A)示出利用显微镜拍摄基材表面的照片，⑶是研究摩擦系数的变化的曲线图。图12示出研究最大表面粗糙度为14. 8 μ m的情况下的摩擦系数的变化的实验结果，(A)示出利用显微镜拍摄基材表面的照片，(B)是研究摩擦系数的变化的曲线图。图13示出研究最大表面粗糙度为33 μ m的情况下的摩擦系数的变化的实验结果，
(A)示出利用显微镜拍摄基材表面的照片，⑶是研究摩擦系数的变化的曲线图。图14示出用于确认耐久性提高的情况的实验结果，(A)示出利用不使用底涂料的氟树脂涂覆技术形成氟树脂膜的情况，⑶示出形成由PTFE构成的氟树脂膜的情况，(C)示出利用一次涂覆形成氟树脂膜的情况。图15是示出试验片(TF50)的摩擦系数上升之前的原来的摩擦系数的变化的曲线图。图16(A)是示出试验片(TF50)的摩擦系数上升之后以200N(5分钟)进行摩擦试验时的摩擦系数的变化的曲线图，(B)是示出再涂装之后的摩擦系数的变化的曲线图。图17㈧是示出再涂装之前的其它的试验片(TF50)的摩擦系数的变化的曲线图，
(B)是示出进行再涂装之后的摩擦系数的变化的曲线图。图18(A)是仅一部分的顶部未被氟树脂膜覆盖而露出时的模具表面的照片，(B) 是更多的顶部未被氟树脂膜覆盖而露出时的模具表面的照片。图19是示出以往的树脂成型用的模具和树脂的一例的剖视图。图20是示出以往的冲压加工用的模具和金属部件的一例的剖视图。标号说明1...冲模；2...压料圈；3...冲头；5...氟树脂膜；10...冲压加工装置； 11...金属板；IaJa...微细凹凸部；PI、P3、P5、P7、P9、Pll...顶部；P2、P4、P6、P8、 P10...底部。
具体实施例方式以下，对本发明的实施方式进行说明。另外，对同一要素标注同一标号，并省略重复说明。(冲压加工装置的构造)首先，参照图1对冲压加工装置10进行说明。图1是示出本发明的实施方式所涉及的冲压加工装置的概要结构的图。冲压加工装置10是用于实施本发明的实施方式所涉及的冲压加工方法的装置，是利用干冲压(dry press)进行金属部件的冲压加工的装置。另外，在本实施方式中，所谓冲压加工意味着借助机械使用模具等工具对金属部件进行变形加工，并意味着剪切、拉深、弯曲、鼓凸、锻造、挤压、压印这样的所有的塑性加工。并且，所谓干冲压意味着不使用任何润滑剂和特氟隆片等片状部件的干燥环境下的冲压加工。如图1所示，冲压加工装置10具有本发明所涉及的作为冲压加工用模具的冲模1、 压料圈(blank holder) 2、以及冲头3。冲压加工装置10是对夹持在冲模1和压料圈2之间的板状的金属部件亦即金属板11进行冲压加工，从而将其加工成期望的成形品的装置。冲模1和压料圈2分别具有微细凹凸部IaJa和氟树脂膜5，该氟树脂膜5作为润滑覆膜而形成。在图1中，在冲模1和压料圈2的带有点的部分形成有微细凹凸部h、2a，且在微细凹凸部IaJa的表面形成有氟树脂膜5。在冲压加工装置10中，进行干冲压，当进行冲压加工时，不使用任何润滑剂和特氟隆片等片状部件，因此，冲模1和压料圈2直接与金属板11接触。在冲压加工装置10中，在冲压加工所使用的模具中，与金属板11接触的部分的主要结构分为冲模1、压料圈2、以及冲头3。其中，对于冲模1和需要坯料抑制力的压料圈2 来说，氟树脂膜5是必须的。冲头3需要具有摩擦保持力，因此不需要氟树脂膜5。由于这种原因，如图1所示，冲模1在冲压加工开始时刻与金属板11接触的部分及其周围形成有微细凹凸部Ia和氟树脂膜5，压料圈2在冲压加工开始时刻与金属板11接触的部分形成有微细凹凸部加和氟树脂膜5。如前面所述，微细凹凸部IaJa形成于冲模1和压料圈2的各自的表面的一部分。 当进行冲压加工时，冲模1和压料圈2的各自的表面整体中的一部分与金属板11接触，但是，在与金属板11接触的部分中、在冲压加工中从金属板11受到强力的力的部分形成有微细凹凸部la、2a。微细凹凸部IaJa具有很细微、以至于用肉眼无法明确地识别其形状和大小的程度的凹凸，即具有十分细小、不规则、且复杂地交错的凹凸。如图2所示，所谓微细凹凸部 2a(la也同样)的凹凸意味着大小、间隔分散且无规则性的表面的坑洼，包括许多后述的顶部、底部、以及凹部。此处，图2是示意性地示出压料圈2的包括微细凹凸部加和氟树脂膜 5的表面的剖视图，是沿着图3的2-2线的剖视图，图3是示意性地示出压料圈2的表面的俯视图。另外，在图2、图3中使出了压料圈2的微细凹凸部2a，但是，虽然并未图示，冲模 1的微细凹凸部Ia也具有与微细凹凸部加同样的构造。微细凹凸部加具有包括多个顶部P1、P3、P5、P7、P9、P11在内的许多顶部以及包括多个底部P2、P4、P6、P8、PlO在内的许多底部。该微细凹凸部加(微细凹凸部Ia也同样)是通过对压料圈2 (冲模)1的表面实施喷砂处理等表面处理以使其最大表面粗糙度(在本实施方式中也可以称为最大高度粗糙度RZ，详细情况后述)在3 μ m以上25 μ m以下而形成的。另外，在微细凹凸部加中，所谓顶部意味着比形成微细凹凸部加的高度的基准的基准线还朝外侧突出的部分的前端及其周围，所谓底部意味着比基准线还朝内侧凹陷的部分的前端及其周围，所谓凹部意味着除了顶部以外的部分。所谓最大表面粗糙度是指，例如在图2所示的微细凹凸部加中，使用多个顶部中的最大程度地朝外侧突出的顶部(在图2中为顶部K)与多个底部中的最大程度地凹陷的底部(在图2中为底部P4)之间的高度的差hi评价的表面粗糙度。即，所谓最大表面粗糙度(最大高度粗糙度Rz)为3. 0 μ m意味着hi为3. 0 μ m。作为表面粗糙度，也存在取多个底部或者顶部Pl Pll的高度的差的平均值而进行评价的方法，但是，在本实施方式中采用最大高度粗糙度Rz。冲模1和压料圈2使用钢等金属形成，但是，为了使凹部成为一定程度的大小，需要使最大表面粗糙度为一定程度的大小。通过在冲模1和压料圈2的表面形成微细凹凸部la、2a，如图2所示，会在冲模1 和压料圈2的表面呈现多个大小或形状不规则的凹部，氟树脂膜5的一部分以将该凹部完全堵塞的方式进入凹部中。
优选使进入凹部的氟树脂膜5的体积为一定程度的大小，并且，为了将微细凹凸部加的凹凸形成为复杂地交错的构造，至少使最大表面粗糙度在3 μ m以上。另一方面， 如果增大最大表面粗糙度则进入凹部的氟树脂膜5的体积也增加，但是，由于微细凹凸部加在冲压加工中会从金属板11受到强力的力，因此，如果最大表面粗糙度变大以至于超过 25 μ m的话，则从基准线L突出的部分容易在冲压加工中折断或碎裂，因此并不是优选的。 并且，存在冲模1与压料圈2的摩擦系数变得过高的可能性。因此，优选使微细凹凸部la、2a的最大表面粗糙度在3μπι以上25μπι以下。例如，当使用硬质合金钢以外的钢制造冲模1和压料圈2时，优选使最大表面粗糙度为稍大的 IOym以上25μπι以下，特别地，从后述的实施例来看，更加优选使最大表面粗糙度大约为 14. 8 μ m 15 μ m。并且，由于硬质合金钢比硬质合金钢以外的钢硬且坚固，因此，当使用硬质合金钢制造冲模1和压料圈2时，优选使最大表面粗糙度为稍小的3 μ m以上10 μ m以下。其次，在微细凹凸部la、2a的各自的表面形成氟树脂膜5。氟树脂膜5具有如下的厚度上述厚度是微细凹凸部Iada所包括的许多顶部中的仅一部分未被氟树脂膜5覆盖而露出的厚度。在微细凹凸部加的情况下，如图3所示，氟树脂膜5具有如下的厚度上述厚度是使多个顶部P1、P3、P5、P7、P9、P11中的仅最大程度地突出的顶部P5露出、其它的顶部全都被覆盖的厚度。因此，氟树脂膜5具有比微细凹凸部la、2a的各自的最大表面粗糙度稍小的厚度。氟树脂膜5形成为，该氟树脂膜5以与微细凹凸部IaJa的表面密合、且堵塞所有的凹部的方式进入凹部。氟树脂膜5例如能够通过涂覆聚四氟乙烯(PTFE)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、全氟烷氧基烷烃(PFA)等氟树脂形成。在本实施方式中，考虑氟树脂的直接涂覆和氟树脂容易剥离的情况，通过在微细凹凸部la、2a的表面涂覆混合了底涂料的混合氟树脂来形成氟树脂膜5 (详细情况后述)。(冲压加工装置的动作内容)接着，参照图1和图4 图7对具有以上结构的冲压加工装置10的动作内容进行说明。图4是示意性地示出压料圈2的微细凹凸部加和氟树脂膜5与金属板11之间的接触部分的剖视图，图5是示意性地示出进行冲压加工时氟树脂5变形的情形的剖视图。并且，图6是示意性地示出冲压加工之后的微细凹凸部加和氟树脂膜5的剖视图，图7是示意性地示出其它的氟树脂膜和微细凹凸部加的剖视图。在冲压加工装置10中，例如利用冲模1和压料圈2以直接接触的方式夹持圆形状的金属板11，并通过从其一侧利用未图示的液压装置将冲头3按压于金属板11而进行冲压加工。伴随着冲头3的进入，金属板11被按压而变形。此时，金属板11被强力地按压于冲模1和压料圈2，并一边在冲头3的进入方向移动一边变形。于是，氟树脂膜5形成为仅最大程度地突出的顶部P5露出的厚度，其它的顶部全都被氟树脂膜5覆盖。因此，氟树脂膜5遍及金属板11的广范围与金属板11直接接触，从而能够将冲模1和压料圈2与金属板11之间的摩擦系数抑制得低，作为使滑动性变好的润滑剂发挥作用。并且，氟树脂膜5与微细凹凸部la、2a的表面密合。冲模1和压料圈2在表面形
8成有微细凹凸部la、2a，由此，冲模1和压料圈2的表面积扩大。并且，通过形成形状和大小不规则且复杂地交错的凹凸，氟树脂5进入形状和大小不规则的许多凹部，由此，氟树脂膜5牢固地钩挂于微细凹凸部la、2a的凹凸。因此，微细凹凸部la、2a发挥牢固地维持氟树脂膜5的作用，以免氟树脂膜5沿着表面偏移。另一方面，由于多个顶部中的仅顶部P5未被氟树脂膜5覆盖而露出，因此，氟树脂膜5的厚度方向整体由包括顶部P5的任一个顶部阻挡。当进行冲压加工时，从金属板11对氟树脂膜5作用有沿着压料圈2的表面的方向的剪切力(图4的剪切力F2)。该剪切力F2以在沿着冲模1或压料圈2的方向将氟树脂膜 5削掉的方式发挥作用，但是，由于在与剪切力F2的方向交叉的方向形成有凹部和顶部，因此，凹部和顶部会阻碍基于剪切力F2的氟树脂膜5的移动，阻止氟树脂膜5的剥离。此外，微细凹凸部Iada形成为大小和形状不规则且复杂地交错的构造，并且，如图2所示，在一个一个的凹部的表面也形成有细小的凹凸。因此，氟树脂膜5与微细凹凸部 la、2a密合的程度比形成规则的凹凸的情况下的密合的程度高。因此，当进行冲压加工时，氟树脂膜5容易停留于冲模1和压料圈2的表面，结果， 氟树脂膜5有效地发挥用于抑制在与金属板11之间产生的摩擦系数的作为润滑剂的功能。 因此，对于冲模1和压料圈2，即便氟树脂膜5是软质的润滑覆膜，也能够反复进行冲压加工，耐久性高。此处，如图7所示，考虑在模具的表面形成具备如下的厚度的氟树脂膜105的情况，所述厚度是覆盖包括顶部P5在内的所有的顶部的程度的厚度(即、比最大表面粗糙度大的厚度)。在该模具的情况下，氟树脂膜105中的一部分未进入凹部，形成伸出至外侧的表层部106 (图7的带点的部分)。由于表层部106在沿着表面的方向不存在任何顶部，因此无法受到任何基于顶部的维持。因此，当进行冲压加工时，当承受沿着表面的方向的剪切力时，会简单地剥离。虽然如果在冲模1和压料圈2的表面形成有微细凹凸部la、2a，则可期待相对于氟树脂膜5的维持效果，但是，如果不将所形成的氟树脂膜的厚度形成为顶部中的仅一部分顶部露出的厚度的话，则氟树脂膜难以发挥作为润滑剂的功能，容易产生浪费，因此并不是优选的。另一方面，如图4所示，当进行冲压加工时，微细凹凸部IaJa和氟树脂膜5从金属板11承受与微细凹凸部la、2a的表面交叉的方向的压力F1，同时，还承受沿着表面的方向的剪切力F2。由于氟树脂膜5柔软，因此，氟树脂膜5借助压力Fl和剪切力F2例如以图 5所示的方式变形，进入凹部的部分中的上侧的部分比下侧的部分相对地难以由凹部阻挡。例如，如图2所示，对于进入凹部2b中的部分的氟树脂膜5，越靠上侧的部分则顶部P1、P3和底部P2之间的间隔变宽从而相对于微细凹凸部la、2a的表面的密合的程度降低，更容易从金属板11承受压力Fl和剪切力F2。因此，存在由于冲压加工而使氟树脂膜5 的一部分在沿着微细凹凸部la、2a的表面的方向剥离的情况。结果，如图6所示，氟树脂膜5的厚度稍稍变薄，除了顶部P5之外，突出程度次于顶部P5的突出的顶部P3、P7露出。然而，既便如此，在邻接的两个顶部之间，氟树脂膜5与微细凹凸部Iada的表面密合并进入凹部而残留。残留在该凹部中的氟树脂膜5在冲压加工中通过压力Fl变形而进入微细凹凸部la、2a的表面与金属板11之间，使双方的摩擦系数下降，作为使滑动性变好的润滑剂发挥作用。因此，通过使用冲模1和压料圈2，能够在润滑性高的状态下反复进行金属板11的冲压加工。这样，由于冲压加工装置10充分地活用基于氟树脂膜5的润滑性的优良性并进行干冲压，因此，对于钛部件或镁合金部件这样的容易产生与模具之间的熔敷的金属部件的冲压加工是极其良好的。另一方面，当利用冲压加工装置10反复进行金属板11的冲压加工时，进入凹部的氟树脂膜5逐渐丧失。于是，润滑剂逐渐减少，因此，冲模1和压料圈2与金属板11之间的摩擦系数上升，会产生特别是对于钛部件或镁合金部件这样的容易产生与模具之间的熔敷的金属部件的冲压加工并不优选的事态。当反复进行这种冲压加工时，优选当摩擦系数超过某一确定的规定值时，利用喷雾器(spray)喷雾液状的氟树脂等从而在冲模1和压料圈2的至少微细凹凸部la、2a的表面涂敷氟树脂。这样，利用喷雾的氟树脂对微细凹凸部Iada补给在反复的冲压加工中失去的氟树脂膜5，因此能够使基于氟树脂膜5的润滑性恢复。这样，在冲压加工装置10中， 能够进一步反复进行金属部件的冲压加工。另外，对于该情况下的规定值，从后述的实施例来看，可以是大约0.2。特别地，当利用冲压加工装置10进行钛部件或镁部件的冲压加工时，优选在温度范围设定为从10°c到氟树脂的连续使用最高温度)的范围内的从常温到温热(冷与热之间的温度)区域中进行冲压加工。这是因为，在该温度范围中，特别是钛部件或镁部件的延展性高，成形变得容易。(冲压加工用模具的制造方法)其次，作为冲压加工用模具的制造方法，参照图8以上述的压料圈2的制造方法为例进行说明。图8是示意性地示出冲压加工用模具的制造工序的侧视图，(A)示出制造前的模具，(B)示出在表面形成微细凹凸部之后的模具，(C)示出在微细凹凸部的表面形成氟树脂膜之后的模具。如图8(A)所示，当制造冲模1和压料圈2时，首先使用钢等金属形成期望的形状的模具22。其次，如图8(B)所示，对模具22的表面中的与金属板11接触的部分的至少一部分实施喷砂处理从而使表面粗糙化，形成微细凹凸部加。此时，当模具由硬质合金钢以外的钢形成时，使最大表面粗糙度在10 μ m以上25 μ m以下。并且，当模具由硬质合金钢形成时，使最大表面粗糙度在3 μ m以上10 μ m以下。接着，进行底涂涂装，而后进行干燥/烧结。然后，对模具22反复进行如下的工序从而进行氟树脂的重叠涂敷，所述工序是在进行氟树脂涂装之后进行烧结/冷却的工序， 所述氟树脂涂装包括弥散涂装、静电粉体涂装、流动浸渍涂装、喷射涂装等。这样，如图8 (C) 所示，在微细凹凸部加的表面形成厚度比最大表面粗糙度厚的氟树脂膜5。在该情况下，能够涂敷底涂料和氟树脂的混合涂料，但是，也可以在涂敷底涂料之后涂敷氟树脂。然后，通过利用冲压加工装置10将带氟树脂膜15的模具22作为冲模1和压料圈 2使用来进行预冲压、或者利用其他的方法沿着表面将氟树脂膜15除去而形成上述的氟树脂膜5。此时，微细凹凸部加所包括的多个顶部中的包括高度最高的顶部在内的仅一部分顶部以未被氟树脂膜5覆盖的方式露出。通过执行至此为止的工序，能够制造具备氟树脂膜5的作为冲压加工用模具的压料圈2。
伴随着冲压加工的进行，模具的表面例如形成为如图18(A)所示的情况，大部分顶部都被氟树脂膜5覆盖、仅一部分的顶部未被氟树脂膜5覆盖而露出。当进一步进行冲压加工时，氟树脂膜5沿着其表面被局部剥离，由此，更多的顶部露出。该情况下的冲压加工用模具的表面例如如图18(B)所示。其次，对冲压加工装置10所涉及的实施例进行说明。在该实施例中，作为金属板 11使用由纯钛形成的厚度0. 8mm的板材，通过对该板材进行深冲加工而将其成形为杯状。 纯钛即便在常温下也能够发挥充分的延展性、从特性来看是适于进行冲压加工的金属材料。但是，由于纯钛是活性金属，因此，如果以不在冲模1和压料圈2形成微细凹凸部 Iada和氟树脂膜5的状态下进行冲压加工的话，则会产生金属板11与冲模1之间的热粘， 难以成形为杯状。在冲压加工装置10中，由于在冲模1和压料圈2形成有微细凹凸部la、 2a和氟树脂膜5，因此，氟树脂膜5作为润滑剂发挥作用，结果，能够将金属板11成形为如图9所示的杯状。另一方面，在对由纯钛形成的金属板11进行冲压加工的情况下，通过在金属板11 的表面形成氧化覆膜、并进一步使用热粘防止效果高的二氧化钼固体润滑剂，即便是利用未形成微细凹凸部Iada和氟树脂膜5的冲模1与压料圈2也能够将金属板11成形为杯状。但是，如果形成有氧化覆膜的话，则会损伤金属板，并且，在形成氧化覆膜的作业中也耗费成本。残留有根据产品的不同而不得不在冲压加工之后将氧化覆膜剥离的课题，该课题尚未解决。并且，当使固体润滑剂分散于油、脂中而进行使用时，需要进行清洗。对于这种课题，通过使用冲压加工装置10，不会以未解决的状态残留，能够全部解决。[实施例2]接着，准备最大表面粗糙度的大小不同的多个基材而进行研究摩擦系数的变化的实验。作为基材准备4个由硬质合金钢以外的钢形成的板状的基材，在各个基材形成最大表面粗糙度为0. 5 μ m、5 μ m、14. 8 μ m、33 μ m的4种类型的不同的值的微细凹凸部，并在各个基材的表面形成相同的氟树脂膜5。实验使用未图示的球盘式(ball on disc)摩擦试验机进行，且每隔5分钟按照100N、200N、400N、600N、800N、1000N的顺序使载荷依次增大。 该实验的结果如图10 图13所示。在各图中，(A)示出利用显微镜拍摄基材表面的照片， (B)示出研究摩擦系数的变化的曲线图(纵轴为摩擦系数、横轴为摩擦距离(m))。如图10所示，在最大表面粗糙度为0. 5 μ m的情况下，摩擦距离仅几米摩擦系数就超过0. 2。并且，如图11所示，在最大表面粗糙度为5μπι的情况下，虽然在摩擦距离为50 几米时摩擦系数超过0.2，但是，在摩擦距离为大约40m时摩擦系数还收敛在大约0. 1。进一步，如图12所示，在最大表面粗糙度为14. 8 μ m的情况下，直到摩擦距离为大约60m为止摩擦系数都一贯收敛在大约0. 1。进而，如图13所示，在最大表面粗糙度为33 μ m的情况下，摩擦距离仅几米时摩擦系数就超过0. 2。从以上的结果能够确认，从摩擦系数一贯收敛在大约0. 1这点来看，在4种最大表面粗糙度中，最优选使最大表面粗糙度为14. 8 μ m、其次优选为5 μ m。并且，在最大表面粗糙度为0. 5 μ m和33 μ m的情况下，摩擦系数均不收敛在大约0. 1，因此能够确认并不是优选的。
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[实施例3]进一步，进行用于确认通过在微细凹凸部形成各种氟树脂膜5而耐久性提高的情况的实验。该实验使用与实施例2同样的试验机以相同的要领进行。实验的结果如图14 所示。(A)示出利用不使用底涂料的氟树脂涂覆技术(hyper-coat)形成氟树脂膜的情况， ⑶示出形成由PTFE形成的氟树脂膜的情况，(C)示出利用一次涂覆形成氟树脂膜的情况。 在任一种情况下，直到摩擦距离为大约60m为止摩擦系数都一贯地收敛在大约0. 1，因此能够确认耐久性提高。[实施例4]其次，进行用于确认通过涂敷液状的氟树脂使微细凹凸部的耐久性再生的实验。 在实验中，利用喷雾器对通过实施例3的实验而氟树脂膜局部剥离、摩擦系数上升了的试验片(TF50)涂敷液状的氟树脂(也称为喷涂)，而后使用与实施例3相同的试验机进行同样的实验。在实验之前，以200N(5分钟)对试验片进行摩擦试验以确认再涂装之前的摩擦系数，然后进行喷涂，并利用手提式干燥机(hand dryer)使其干燥。对于该实验，对利用喷雾器进行了再涂装的试样进行200N(15分钟)、400N(10分钟)、600N(5分钟)、800N(5分钟)的摩擦耐久试验。此处，图15是示出试验片(TF50)的摩擦系数上升之前的原来的摩擦系数的变化的曲线图。图16(A)是示出试验片(TF50)的摩擦系数上升之后、以200N(5分钟)进行摩擦试验时的摩擦系数的变化的曲线图，图16(B)是示出再涂装后的摩擦系数的变化的曲线图。从图15、图16可以清楚，能够确认通过再涂装而呈现出比原来的摩擦系数的值低的值的摩擦系数，且耐久性提高。并且，图17(A)是示出再涂装之前的其它的试验片(TF50)的摩擦系数的变化的曲线图，图17(B)是示出进行再涂装之后的摩擦系数的变化的曲线图。 从图17可以清楚，能够确认，通过进行再涂装，即便是其它的试验片也呈现出良好的摩擦系数。并且，从图16(B)来看，考虑进行再涂装时的摩擦系数的规定值优选为大约0.15 0. 18。以上的说明是对本发明的实施方式的说明，并不限定本发明的装置及方法，能够容易地实施各种变形例。并且，对各个实施方式中的构成要素、功能、特征或者方法步骤进行适当组合而构成的装置或者方法也包含于本发明。产业上的利用可能性通过应用本发明，将氟树脂膜作为润滑覆膜，能够提高模具的耐久性，从而能够反复进行冲压加工，并且，能够对钛部件或镁合金部件这样的难加工金属部件进行干加工。
权利要求
1.一种金属部件的冲压加工方法，其是使用模具进行的金属部件的冲压加工方法，其特征在于，在所述模具的表面中的与所述金属部件接触的部分的至少一部分形成微细凹凸部，所述微细凹凸部具备微细的凹凸、且最大表面粗糙度在3 μ m以上25 μ m以下，在所述微细凹凸部形成氟树脂膜，以制造冲压加工用模具，所述氟树脂膜的厚度比所述最大表面粗糙度小，以使所述氟树脂膜与所述金属部件直接接触的方式使用所述冲压加工用模具进行冲压加工。
2.根据权利要求1所述的金属部件的冲压加工方法，其特征在于，当所述模具由硬质合金钢形成时，以使最大表面粗糙度在3 μ m以上10 μ m以下的方式形成所述微细凹凸部，当所述模具由所述硬质合金钢以外的钢形成时，以使最大表面粗糙度在10 μ m以上25 μ m以下的方式形成所述微细凹凸部。
3.根据权利要求1所述的金属部件的冲压加工方法，其特征在于， 当反复进行所述冲压加工时，对所述微细凹凸部涂敷氟树脂。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的金属部件的冲压加工方法，其特征在于， 在温度范围设定为从10°C到氟树脂的连续使用最高温度的范围的从常温到温热区域中进行所述冲压加工。
5.一种冲压加工用模具，其在金属部件的冲压加工中使用，其特征在于， 所述冲压加工用模具具有微细凹凸部，该微细凹凸部形成于与所述金属部件接触的部分的至少一部分，具备微细的凹凸，且最大表面粗糙度在3 μ m以上25 μ m以下；以及氟树脂膜，该氟树脂膜形成于所述微细凹凸部， 所述氟树脂膜具有比最大表面粗糙度小的厚度。
6.根据权利要求5所述的冲压加工用模具，其特征在于，对于所述微细凹凸部，当所述模具由硬质合金钢形成时，所述微细凹凸部形成为最大表面粗糙度在3μπ 以上10 μ m以下，当所述模具由所述硬质合金钢以外的钢形成时，所述微细凹凸部形成为最大表面粗糙度在10 μ m以上25 μ m以下。
全文摘要
本发明的课题在于提供一种金属部件的冲压加工方法以及冲压加工用模具，适用于对钛部件或镁合金部件这样的难以加工的金属部件进行冲压加工。冲压加工用模具具有微细凹凸部，该微细凹凸部形成于与金属部件接触的部分的至少一部分，具备微细的凹凸，且最大表面粗糙度在3μm以上25μm以下；以及氟树脂膜，该氟树脂膜以使微细凹凸部所包含的多个顶部的仅一部分露出的方式形成于微细凹凸部，氟树脂膜与微细凹凸部的表面密合。
文档编号B21D37/18GK102198471SQ20111007393
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月22日 优先权日2010年3月25日
发明者基昭夫, 小林祐次, 小金井诚司, 滨嶋英树, 辻俊哉, 道野隆二, 高桥正明 申请人:新东工业株式会社