JP2014100738A - Powder molding die - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ボス部の一端外周に鍔を有する焼結部品、詳しくは、鍔に凹部や溝などが偏在して設けられている焼結部品の製造に利用する粉末成形用金型に関する。 The present invention relates to a sintered part having a ridge on the outer periphery of one end of a boss part, and more particularly to a powder molding die used for manufacturing a sintered part in which a recess, a groove, and the like are unevenly provided in a ridge.
粉末冶金法で製造される鍔付き焼結部品の一例を図9に示す。図示の焼結部品10は、空調機器などに利用されるコンプレッサ用の軸受であって、ボス部11の一端外周に鍔12を有する。その鍔12のボス部側の端面には凹部13が偏在して設けられている。
FIG. 9 shows an example of a brazed sintered part manufactured by powder metallurgy. The illustrated
このような焼結部品は、粉末の成形体を焼結して作られ、図9に示す形状の焼結部品10は、ダイ1、上パンチ2、下パンチ3及びコアロッド4を組み合わせた金型を用い、キャビティに投入した粉末を図10のように、上下のパンチで圧縮して粉末の成形体Aを作り、その成形体を焼結して製造される。成形体を成形する金型は、例えば、鍔12の反ボス部側の端面f1が軸直角な平面である場合には、その端面f1を成形する上パンチ2の成形面(下面)を軸直角な面にしたものが使用されている。
Such a sintered part is made by sintering a powder compact, and a
下パンチ3も同様である。例えば、図9の形状の成形体を作る際には、下1〜下3の3つの下パンチ3−1,3−2,3−3が用いられ、焼結部品のボス部側の端面f2が軸直角な平面である場合には、その面を成形する下1パンチ3−1の成形面(上面)を軸直角な面にしたものが使用されている(例えば、下記特許文献1参照)。
The same applies to the
図9に示したような焼結部品10は、ボス部11と鍔12の密度に不可避の差が生じる。また、鍔に局部的な肉厚変化を生じる凹部が偏在して設けられているため、鍔12の各部の密度にも差が生じる。ボス部11の軸方向長さが長い製品は特に、ボス部用の粉末が成形時に鍔側に流れる傾向があるが、凹部設置側と他部側では粉末の流れ方に差があり、それが原因で鍔の各部の密度差が大きくなり易い。
In the
その密度差や特殊な鍔形状などが原因で成形体を焼結したときに製品に歪が生じて軸方向の振れ(鍔の傾き)や鍔の平坦度の悪化(反り)を招く。 When the green body is sintered due to the difference in density or the shape of a special ridge, the product is distorted, causing axial deflection (an inclination of the ridge) and deterioration of the flatness (warp) of the ridge.
なお、前掲の特許文献2は、鍔の下面(反ボス部側の端面)の平坦度の悪化を抑えるために、粉末を成形するときに鍔の下面を外径側で鍔の厚みが増す方向にテーパ状に傾斜させ、その下面が上を向く姿勢にして成形体の焼結を行うことを提案している。
In addition, in the above-mentioned
しかしながら、図9に示したような焼結部品は、偏在している凹部などの影響によって鍔の歪が周方向の各部において一定せず、そのために、前掲の特許文献2の方法では、歪の効果的な抑制を期待することができない。 However, in the sintered part as shown in FIG. 9, the distortion of the wrinkles is not constant in each part in the circumferential direction due to the influence of unevenly distributed recesses and the like. An effective suppression cannot be expected.
この発明は、ボス部の一端外周に鍔を備え、その鍔に密度差を生じさせる凹部などが設けられている焼結部品の前記鍔の焼結による傾きと端面の歪を減少させて製品の精度を向上させることを課題としている。 According to the present invention, a boss is provided on the outer periphery of one end of the boss portion, and the inclination due to sintering of the heel and distortion of the end surface of a sintered part provided with a recess or the like that causes a density difference in the heel are reduced. The task is to improve accuracy.
上記の課題を解決するため、この発明においては、ボス部の一端外周に鍔を有し、その鍔の周方向途中に凹部や溝や孔が偏在して設けられた焼結部品の粉末の成形体を成形する粉末成形用金型のパンチに以下の工夫を施した。
即ち、前記パンチの成形体の鍔を成形する成形面の一部又は全域を、前記鍔の焼結に起因した傾きと歪を吸収する方向に傾斜させた。
In order to solve the above-described problems, in the present invention, powder molding of a sintered part having a flange on one end outer periphery of the boss portion, and having a recess, a groove or a hole unevenly provided in the circumferential direction of the flange. The following ingenuity was applied to the punch of the powder molding die for molding the body.
That is, a part or the whole of the molding surface for molding the punch of the punch molded body was inclined in a direction to absorb inclination and strain caused by sintering of the punch.
パンチの成形面は、平面の成形面にしてそれを傾斜させたものと、外径側が軸方向に後退する円錐面にして成形面の円錐の中心の軸をパンチの軸心に対して鍔の焼結による傾きと歪を吸収する方向に傾けたものの2通りが考えられる。 The punch molding surface is a flat molding surface that is inclined, and the outer diameter side is a conical surface that recedes in the axial direction. Two types are possible: a tilt due to sintering and a tilt inclined to absorb strain.
どちらの形態の成形面も、その面を傾斜させたことによって生じる成形面の高低差が鍔の寸法公差よりも小さく収まる範囲においてその成形面を傾斜させる。 In both forms of the molding surface, the molding surface is inclined in a range in which the height difference of the molding surface caused by inclining the surface is smaller than the dimensional tolerance of the ridge.
なお、この発明は主に上パンチに適用するが、下パンチに成形される側の鍔の端面も焼結による傾きや歪を生じることがあるので、下パンチの成形面を傾斜させ、或いは、軸の傾いた円錐面となすこともあり得る。 Although the present invention is mainly applied to the upper punch, since the end surface of the flange formed on the lower punch may also be inclined or distorted by sintering, the molding surface of the lower punch is inclined, or It can also be a conical surface with an inclined axis.
この発明の粉末成形用金型は、焼結する前の成形体の鍔に対して、焼結によって生じる歪の方向とは反対向きの傾きをパンチの成形面を傾けることで付与する。これにより、焼結によって生じる鍔の傾きや鍔面の歪が吸収され、精度の向上した製品(焼結部品)が得られる。 The powder molding die according to the present invention imparts an inclination in a direction opposite to the direction of strain generated by sintering to the wrinkles of the molded body before sintering by inclining the molding surface of the punch. Thereby, the inclination of the wrinkles and the distortion of the wrinkles generated by the sintering are absorbed, and a product (sintered part) with improved accuracy is obtained.
以下、この発明の粉末成形用金型の実施の形態を添付図面の図1〜図8に基づいて説明する。例示の粉末成形用金型は、図9に示した焼結部品用成形体の製造に利用されるものであって、ダイ1と、上パンチ2と、下1パンチ3−1、下2パンチ3−2、下3パンチ3−3の3つからなる下パンチ3と、コアロッド4を組み合わせて構成されている。
Embodiments of a powder molding die according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 8 of the accompanying drawings. The illustrated powder molding die is used for manufacturing the sintered compact for a sintered part shown in FIG. 9, and includes a
この図1の粉末成形用金型は、上パンチ2に工夫を施しており、ダイ1、下パンチ3、コアロッド4は、図10に示した従来の金型と同様の構成となっている。
In the powder molding die shown in FIG. 1, the
上パンチ2は、図2の線A−O−Aに沿った断面を表した図4からわかるように、先端の成形面2aを平面の面で構成して一方向に傾斜させている。図3は、図2の線B−O−Bに沿った断面であり、この図には成形面2aの傾きは現われていない。
As can be seen from FIG. 4 showing a cross section along the line A-O-A in FIG. 2, the
その成形面2aの図4に示した傾斜角αは、その図1の金型を使用して製造される焼結部品の鍔の厚みが寸法公差内に収まる範囲に(成形面を傾斜させることによって生じる鍔の厚み変動量が寸法公差内に収まるように)設定される。
The inclination angle α shown in FIG. 4 of the
例えば、鍔の直径がφ60mm程度の製品の場合、勾配が5/100mm〜15/100mm程度であれば成形面2aを図4のように傾けても鍔の厚み変動量を寸法公差内に収めることができる。
For example, in the case of a product having a ridge diameter of about 60 mm, if the gradient is about 5/100 mm to 15/100 mm, the variation in thickness of the ridge will be within the dimensional tolerance even if the
このように構成された図1の粉末成形用金型は、ダイ1と下1〜下3の各下パンチ3−1〜3−3とコアロッド4との間に形成されるキャビティ5に原料粉末Pを投入し、上パンチ2を駆動してその原料粉末Pを図5のように圧縮成形する。
The powder molding die of FIG. 1 configured in this way is a raw material powder in the
このとき、上パンチ2の成形面2aに付与する傾きは、製造される焼結部品の焼結に起因した鍔の傾きと歪を吸収する方向となっている。そのために、焼結に起因した鍔の傾きと歪が打ち消されて製品の鍔の傾きと歪が小さくなる。
At this time, the inclination imparted to the
図6〜図8は、上パンチの他の形態を示している。この上パンチ2は、図8に示すように、成形面2aを外径側が軸方向に後退する円錐面にして円錐の中心の軸Lを、上パンチ2の軸心Cに対して製造する焼結部品の鍔の厚みが寸法公差内に収まる角度範囲で傾斜させている。
6 to 8 show other forms of the upper punch. As shown in FIG. 8, the
この上パンチ2は、図6の線C−O−Cに沿った断面を表した図7では、成形面2aが上パンチ2の軸心CLを基準にして左右対称に傾いている。一方、図6の線D−O−Dに沿った図8の断面では、成形面2aが上パンチ2の軸心CLに対してβ傾いた軸Lを基準にして対称をなすように傾いており、これにより、成形面の傾きによって補正される鍔の傾き量や歪量が上パンチの中心を境にした反対側で異なったものになる。
In FIG. 7, which shows a cross section along the line C—O—C in FIG. 6, the
焼結部品の鍔に設ける凹部や溝や偏在した孔の大きさや設置数、或いは配置状態などによっては、焼結した製品の鍔の全域がボス部を支点にして反り、しかも、鍔のボス部を境にして相反する側でその反りの程度に差がつくことがある。 Depending on the size, number of installations, or arrangement of the recesses, grooves, and unevenly distributed holes in the sintered part, the entire area of the sintered product warps with the boss as a fulcrum. There may be a difference in the degree of warping on the opposite side.
そのようなときに、上パンチ2の成形面2aを図6〜図8で説明したような形状にすることが有効になる。
In such a case, it is effective to form the
成形面2aを円錐面にしてその円錐面の中心の軸を傾ける金型も、成形面2aを軸の傾いた円錐面にしたことによる焼結部品の鍔の厚み変動量が鍔の寸法公差内に収まる範囲で成形面に傾きを付与する。
The mold which makes the forming
なお、例示の粉末成形用金型は、上パンチの成形面を傾けたが、下パンチの成形面や上下のパンチの成形面を上記同様に傾けることもできる。 In the exemplary powder molding die, the molding surface of the upper punch is tilted, but the molding surface of the lower punch and the molding surfaces of the upper and lower punches can be tilted in the same manner as described above.
1 ダイ
2 上パンチ
2a 成形面
3 下パンチ
3−1 下1パンチ
3−2 下2パンチ
3−3 下3パンチ
4 コアロッド
5 キャビティ
P 原料粉末
α 上パンチの成形面の傾斜角
CL 上パンチの軸心
L 円錐の成形面の円錐の中心の軸
β 軸Lの軸心Cに対する傾き角
10 焼結部品
11 ボス部
12 鍔
13 凹部
f1 鍔の反ボス部側の端面
f2 鍔のボス部側の端面
DESCRIPTION OF
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