JPH0387302A - Metal injection forming method using loose core - Google Patents
Metal injection forming method using loose coreInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、金属粉末を粘土状にして成形し焼成して金
属製品をつくる金属射出成形方法に関し特に内部に複雑
な形状の空洞を有する金属製品をつくる金属射出成形方
法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a metal injection molding method for producing metal products by molding metal powder into a clay-like form and firing it, and particularly relates to a metal injection molding method for producing metal products by molding metal powder into a clay-like form and firing it. Concerning metal injection molding methods for manufacturing products.
金属製品をつくる方法としては、プレス加工を行なう方
法、鋳型に溶融金属を流し込む鋳造方法、さらには金属
粉末を粘土状にして任意の形に成形し、その後焼成して
金属製品をつくる金属射出成形方法等が存在する。Methods for making metal products include press working, casting method in which molten metal is poured into a mold, and metal injection molding in which metal powder is made into clay and molded into a desired shape and then fired to make metal products. There are methods etc.
前記金属射出成形方法は、複雑な構造や形状を有する金
属製品或は正確な寸法を要求される金属製品等に適して
いる。以下、金属射出成形方法の概略を説明する。まず
金属粉末（Ｆｅ、ＳＵＳ。The metal injection molding method is suitable for metal products having complex structures and shapes, or metal products requiring accurate dimensions. The outline of the metal injection molding method will be explained below. First, metal powder (Fe, SUS).
Ｃｕ等）とバインダと呼ばれる主に有機物質粉末からな
るものを、加熱した状態で混ぜ合わせることにより粘土
状にする。この粘土状のものを、扱いやすくするため、
小さなペレットに成形する。Cu, etc.) and a binder, which is mainly composed of organic substance powder, are mixed together in a heated state to form a clay-like material. In order to make this clay-like material easier to handle,
Form into small pellets.
このベレットを材料として、射出成形機から金型内に強
い圧力で射出し成形する。金型は、通常は製品の形を２
つに分割した形状を各々凹部として右する２つの金型を
用いる。これは、プラスチッりの射出成形で用いられる
金型と略同様のものである。前記凹部同士を突き合わせ
て、金型の内部に希望する金属製品と同じ形状の空間を
形成する。This pellet is used as a material to be injected into a mold using an injection molding machine under strong pressure. Molds usually control the shape of the product in two ways.
Two molds are used, each having a divided shape as a recess. This is substantially similar to the mold used in plastic injection molding. The recesses are brought into contact with each other to form a space inside the mold that has the same shape as the desired metal product.
この空間に、前記ペレットを材料とする粘土状のものを
前記射出により押し込み金型の凹部形状に沿って充填す
る。このようにして成形したものをグリーン体という、
このグリーン体を予備的に加熱すると前記バインダの成
分が揮発し、金属粉末だけがあとに残る。このようにバ
インダを揮発させる作業を脱脂といいこの脱脂によりで
きたものをブラウン体という、このブラウン体は、まだ
金属粉末同士の結合は極めて弱いものである０次に、前
記ブラウン体をさらに強く高温に加熱すると金属粉末同
士が結合して、金属粉末のもととなる金属と同様の性質
を持つ金属製品になる。この作業を焼成という。This space is filled with a clay-like material made of the pellets by the injection process along the shape of the recess of the press mold. The object formed in this way is called a green body.
When this green body is preliminarily heated, the components of the binder volatilize, leaving behind only the metal powder. The work of volatilizing the binder in this way is called degreasing, and the product created by this degreasing is called a Brown body.The bond between the metal powders is still extremely weak. When heated to high temperatures, the metal powders bond together, creating a metal product with properties similar to the metal from which the metal powders were made. This process is called firing.
内部に空洞を有する金属製品をつくるためには、前記グ
リーン体を成形する金型内に該空洞と同一形状を有する
スライド部材を組み込み、この組み込んだ状態で前記射
出を行なう。射出が終わった後、前記スライド部材は金
型からスライドして後退し内部に空洞が形成されたグリ
ーン体が成形されることになる。In order to produce a metal product having a cavity inside, a slide member having the same shape as the cavity is installed in the mold for molding the green body, and the injection is performed in this assembled state. After the injection is completed, the slide member slides back from the mold, and a green body having a cavity formed inside is molded.
しかしながら、スライド部材を使ってグリーン体の内部
に空洞を形成する従来の方法では、空洞の形状は直線的
でなければならず、しかも該空洞は金属製品の外面に連
通ずるものでなければ、スライド部材を後退させて形成
することができなかった。したがって、直線的でなく曲
がった形状を有する空洞や、複雑な形状を有する空洞は
成形することはできず、そのような空洞を有する金属製
品は金属射出成形方法のみでは得ることができないので
、従来は、グリーン体を成形した後、或は焼成を行なっ
た後、加工を行なって対応していた。However, in the conventional method of forming a cavity inside a green body using a slide member, the shape of the cavity must be linear, and the cavity must not communicate with the outer surface of the metal product. It was not possible to retract the member and form it. Therefore, cavities with curved shapes instead of straight lines or cavities with complicated shapes cannot be molded, and metal products with such cavities cannot be obtained only by metal injection molding, so conventional In the past, the green body was processed after being molded or fired.
金属射出成形方法は一般に機械加工に比べ作業性が良く
大量生産に向いているが、前記後加工が必要となると該
作業性が落ちてしまうものであった。Metal injection molding methods generally have better workability than machining and are suitable for mass production, but if the post-processing is required, the workability deteriorates.
さらに、前記的がった空洞や複雑な空洞を有する金属製
品をつくる場合のみならず、外面が複雑な形状を有する
金属製品をつくる場合には、この複雑な形状を金型の形
状のみで対応すると、金型製作費用が高価になってしま
うのでやはり後加工が必要となり作業性を落してしてし
まう。Furthermore, not only when making metal products with pointed cavities or complex cavities, but also when making metal products whose outer surfaces have complex shapes, these complex shapes can be handled using only the shape of the mold. In this case, the mold manufacturing cost becomes high, and post-processing is required, which reduces work efficiency.
この発明は以上の問題点に鑑みなされたもので。This invention was made in view of the above problems.
直線的でない形状或は複雑な形状の空洞を内部に有する
金属製品、或は複雑な形状を外面に有する金属製品を容
易につくることができ作業性を落すことのない金属射出
成形方法を得ることを目的とする。To obtain a metal injection molding method that can easily produce metal products having a non-linear shape or a complex-shaped cavity inside, or a metal product having a complex shape on the outside without reducing workability. With the goal.
この発明は、金属粉末とバインダを混合して粘土状にし
金型内に射出しグリーン体を形成する第１の工程と、前
記グリーン体を加熱し前記バインダを揮発させブラウン
体をつくる第２の工程と、前記ブラウン体を焼成して金
属製品をつくる第３の工程からなる金属射出成形方法に
おいて、前記第１の工程における金型内には加熱により
揮発する成分からなる置き中子を配置して該置き中子を
グリーン体内に埋め込み、前記第２の工程においてバイ
ンダと共に置き中子をも揮発させブラウン体内に任意形
状の空洞を形成する置き中子を用いた金属射出成形方法
である。This invention includes a first step of mixing metal powder and a binder to form a clay-like material and injecting it into a mold to form a green body, and a second step of heating the green body to volatilize the binder to form a Brown body. and a third step of firing the brown body to produce a metal product, in which a placing core made of a component that volatilizes when heated is placed in the mold in the first step. This is a metal injection molding method using a placed core, in which the placed core is embedded in the green body, and in the second step, the placed core is also volatilized together with the binder to form a cavity of an arbitrary shape inside the brown body.
加熱により揮発する成分からなる置き中子を用いること
により、この置き中子によって直線的でない空洞や複雑
な形状の空洞を形成することができ、しかもこの置き中
子はブラウン体をつくる加熱の工程で揮発させることが
でき作業性を低下させることがない。また、置き中子を
金型の凹部の内側表面に配置することにより、複雑な外
面形状を有する金属製品を、共通の金型を用いてつくる
ことができ、しかも加熱により置き中子を揮発させるこ
とができるので作業性を低下させることがない。By using a placed core made of components that volatilize when heated, it is possible to form cavities that are not linear or have complex shapes, and this placed core can be used in the heating process to create a Brown body. can be volatilized without reducing workability. In addition, by placing the core on the inner surface of the recess of the mold, metal products with complex external shapes can be made using a common mold, and the core can be volatilized by heating. Therefore, there is no reduction in work efficiency.
以下本発明の一実施例を図によって説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図〜第２図は置き中子に適する材質を発見し、金属
射出成形方法に置き中子を用いることを可能にした実験
を示すものである。また第３図〜第４図は実際に置き中
子を使って曲がった空洞を有する金属製品を金属射出形
成方法によりつくった一実施例を示す図である。Figures 1 and 2 show experiments that have led to the discovery of a suitable material for the core and the use of the core in a metal injection molding process. Moreover, FIGS. 3 to 4 are diagrams showing an example in which a metal product having a curved cavity was actually manufactured using a metal injection molding method using a placing core.
第上図に示すように、加熱によって揮発することのでき
る４つの材質を選んで実験を行なった。As shown in the upper figure, an experiment was conducted by selecting four materials that could be volatilized by heating.
発明者は始め焼成時に揮発させる材質をも捜したが、焼
成時に揮発させると焼成時には製品が収縮するので、製
品の収縮率より一般に小さい収縮率を有する揮発材質か
らなる置き中子が製品に応力を発生させ割れや変形を生
じるものであった。そこで焼成時に揮発させることをあ
きらめ、ブラウン体をつくるための加熱を行なう工程で
揮発できる材質を捜した。この加熱は焼成の時の加熱よ
りも加熱温度が低く、中子がガス化して緩やかに抜けて
行くので加熱によってつくられるブラウン体をほとんど
収縮させないからである。試験を行なう中子の材質とし
て下記の５つの樹脂が選ばれた。The inventor also searched for a material that would volatilize during initial firing, but since volatilizing during firing would cause the product to shrink during firing, placing a core made of a volatile material that generally has a smaller shrinkage rate than the product would cause stress on the product. This caused cracks and deformation. Therefore, I gave up on trying to evaporate the material during firing, and instead searched for a material that could be evaporated during the heating process used to create a brown body. This is because the heating temperature is lower than that during firing, and the core gasifies and slowly escapes, so the brown body produced by heating hardly shrinks. The following five resins were selected as materials for the cores to be tested.
即ち、アクリル、ポリアセタール、ポリフェニレンオキ
サイド、ＡＢＳ、ポリエチレンである。各材質からなる
中子は、第２図に示すように、それぞれ棒状を威し屈曲
部分を有している。これらの置き中子上をグリーン体２
内部に埋め込んだ。グリーン体２は、金属粉末として５
ＵＳ３０４．バインダとしてポリエチレン、アクリル等
の粉末樹脂を約４５％混合し板状に成形したものを用い
、この板状の２枚のグリーン体２で前記置き中子１を挾
み埋め込んだ。加熱は最高加熱温度３５０度で行ない、
バインダの成分及び置き中子１の成分を揮発させた。そ
の結果置き中子１の形状と同し形状の空洞が、グリーン
体２から変化したブラウン体の内部に形成された。置き
中子ｌの材質が適するかどうかの判定は、ブラウン体に
ふくれや割れ等の変形が発生するかどうか、スミ状の残
留物が残るかどうか等を目視することによって行なった
。その結果アクリル、ジュラコン（ポリアセタール）を
用いた場合には、ふくれや割れが発生せず、スミ状の残
留物も認められず、きれいな空洞が確認された。一方ボ
リフェニレンオキサイド、ＡＢＳ、ポリエチレンを用い
た場合には、ブラウン体にふくれ及び割れが発生し、ス
ミ状の残留物が確認された。なお、このようにアクリル
又はポリアセタールからなる置き中子１を用いて成形し
たブラウン体を焼成したが、得られた金属製品の材質は
従来と変化がなく十分なものであった。That is, acrylic, polyacetal, polyphenylene oxide, ABS, and polyethylene. As shown in FIG. 2, the cores made of each material are rod-shaped and have bent portions. Green body 2 on top of these placed cores
embedded inside. Green body 2 is 5 as metal powder.
US304. As a binder, a mixture of about 45% of powdered resin such as polyethylene, acrylic, etc. and molded into a plate shape was used, and the placing core 1 was sandwiched between the two plate-shaped green bodies 2 and embedded. Heating is performed at a maximum heating temperature of 350 degrees,
The components of the binder and the components of the placed core 1 were volatilized. As a result, a cavity having the same shape as the core 1 was formed inside the brown body, which was changed from the green body 2. The suitability of the material for the core 1 was determined by visually observing whether deformation such as blistering or cracking occurred in the brown body, and whether smudge-like residue remained. As a result, when acrylic and Duracon (polyacetal) were used, no blistering or cracking occurred, no smear-like residue was observed, and clean cavities were confirmed. On the other hand, when polyphenylene oxide, ABS, or polyethylene was used, blisters and cracks occurred on the brown body, and smear-like residues were observed. The brown body formed using the core 1 made of acrylic or polyacetal was fired, and the material of the obtained metal product was satisfactory, with no change from conventional materials.
以上のようにアクリル、ポリアセタールが置き中子上の
材質として優れている理由は、グリーン体２との熱膨張
率の違いであると考察される。即ち、加熱によりグリー
ン体２及び置き中子１は膨張するが、置き中子１の膨張
がグリーン体２の膨張よりも大きければ置き中子上がグ
リーン体２を内部から押圧し、その結果ふくれや割れが
発生すると考えられる。またスミ状の残留物は、各材質
の樹脂の揮発温度が脱脂温度以上であるため、この樹脂
が残留するものと考えられる。As mentioned above, the reason why acrylic and polyacetal are excellent as materials for the placing core is considered to be the difference in thermal expansion coefficient from the green body 2. That is, the green body 2 and the placing core 1 expand due to heating, but if the expansion of the placing core 1 is larger than the expansion of the green body 2, the top of the placing core presses the green body 2 from the inside, and as a result, it bulges. It is thought that cracks may occur. Further, it is considered that the smear-like residue remains because the volatilization temperature of the resin of each material is higher than the degreasing temperature.
以上の結果により、アクリルとポリアセタールが置き中
子１の材質として適しており、置き中子１を用いた金属
射出成形方法を可能とするものと考えられる。２つの材
質のうち、アクリルの方が熱膨張率が小さく、ふくれや
割れとの変形を特に嫌う金属製品に対してはアクリルの
置き中子１が望ましいと考えられる。また加工性はポリ
アセタールの方が優れているので、より複雑な形状の空
洞や複雑な形状の外面を有する金属製品をつくる場合に
はポリアセタールからなる置き中子ｌを用いることが望
ましい。Based on the above results, it is considered that acrylic and polyacetal are suitable materials for the placing core 1, and that a metal injection molding method using the placing core 1 is possible. Of the two materials, acrylic has a smaller coefficient of thermal expansion, and acrylic cores 1 are considered preferable for metal products that particularly dislike deformation due to blistering or cracking. In addition, since polyacetal has better workability, it is desirable to use a core l made of polyacetal when manufacturing metal products having a more complicatedly shaped cavity or a more complicatedly shaped outer surface.
ポリアセタールからなる置き中子１を用いて金属製品を
つくる金属射出成形方法の一実施例を、第３図〜第４図
に示す。第３図はつくろうとする金属製品の斜視図であ
る６略円柱状をした製品３の内部には、約９０度に曲が
った円形断面を有する空洞４が形成される。第４図に示
すように、この空洞４と同じ形状を有する置き中子１が
、ポリアセタールによって形成される。また２つの金型
５には、前記略円柱外径を２つに分割した形状の凹部が
形成されている。この凹部６を突き合わせるようにして
２つの金型５が合せられ、空間を形成する。この空間に
つながる連通孔７が、一方の金型５に開けられている。An embodiment of a metal injection molding method for manufacturing metal products using a core 1 made of polyacetal is shown in FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a perspective view of the metal product to be manufactured.6 Inside the approximately cylindrical product 3, a cavity 4 having a circular cross section bent at approximately 90 degrees is formed. As shown in FIG. 4, a placing core 1 having the same shape as the cavity 4 is made of polyacetal. Further, the two molds 5 are formed with recesses each having a shape in which the substantially cylindrical outer diameter is divided into two. The two molds 5 are brought together so that the recesses 6 are butted against each other to form a space. A communication hole 7 connected to this space is opened in one of the molds 5.
置き中子１が空間内に配置された状態で、射出成形機か
ら射出された粘土状の金属粉末とバインダとの混合物が
、前記空間に充填される。このようにしてつくられたグ
リーン体２は最高温度３５０度で加熱され脱脂が行なわ
れる。この脱脂の時に、バインダの成分のみならず置き
中子ｌの成分も揮発し、内部に屈曲部を有する空洞４の
あるブラウン体がつくられる。With the core 1 placed in the space, the space is filled with a mixture of clay-like metal powder and binder injected from an injection molding machine. The green body 2 thus produced is heated to a maximum temperature of 350 degrees to degrease it. During this degreasing, not only the components of the binder but also the components of the placed core 1 are volatilized, and a brown body having a cavity 4 having a bent portion inside is formed.
このブラウン体は従来と同様に焼成され、第３図に示す
形状と同じ形状（焼成により収縮する）の金属製品が得
られる。このように本実施例によれば、グリーン体２が
成形された後、或は金属製品がつくられた後に、屈曲部
を有する空洞４を形成した後加工をする必要がなく、金
属射出成形方法による作業性の低下を防止できる。This brown body is fired in the same manner as in the past, and a metal product having the same shape as shown in FIG. 3 (which shrinks upon firing) is obtained. As described above, according to this embodiment, there is no need to perform post-processing after forming the cavity 4 having the bent portion after the green body 2 is molded or after the metal product is manufactured, and the metal injection molding method is not necessary. It is possible to prevent a decrease in work efficiency due to
また１以上の実施例は屈曲部を有する形状の空洞４を置
き中子１によって形成するものであったが、他の実施例
においてはさらに複雑な任意の形状を有する空洞４をつ
くることもできる。また空洞４のみならず、複雑な形状
の外面を有する金属製品をつくることも可能である。即
ち、置き中子１を金型５の凹部６の内部表面に配置する
ことにより凹部６自体の形状を細かく製作しなくても、
複雑な外面を有する金属製品をつくることができる。例
えば基本的な金型５を共通に使用し、少しづつ外径形状
が異なったり内部の空洞４の形状が異なったりする製品
３について置き中子１の形状のみを変えることにより、
金型５の製作費を抑えることができる。従って、多種少
量生産に対しても金属射出成形方法によって対応するこ
とができる。Furthermore, in one or more of the embodiments, the cavity 4 having a shape having a bent portion is formed by placing the core 1, but in other embodiments, the cavity 4 having a more complicated shape can also be created. . Moreover, it is also possible to make a metal product having not only a cavity 4 but also a complex-shaped outer surface. That is, by arranging the placing core 1 on the inner surface of the recess 6 of the mold 5, the shape of the recess 6 itself does not need to be manufactured in detail.
It is possible to create metal products with complex external surfaces. For example, by commonly using the basic mold 5 and changing only the shape of the core 1 for products 3 that have slightly different outer diameters or different inner cavity shapes,
The manufacturing cost of the mold 5 can be suppressed. Therefore, the metal injection molding method can also be used to produce a wide variety of products in small quantities.
なお、以上の実施例においては金型５は２つ用いられ、
金型５に形成された凹部６は、つくろうとする金属製品
の外径を２つの分割した形を有するものであったが、他
の実施例においては３以上の金型５を用い、金属製品の
外径を３以上に分割した形を各々凹部６として有する金
型５によりグリーン体２を成形することも可能である。In addition, in the above embodiment, two molds 5 are used,
The recess 6 formed in the mold 5 had a shape that divided the outer diameter of the metal product to be made into two parts, but in other embodiments, three or more molds 5 were used to form the metal product. It is also possible to mold the green body 2 using a mold 5 having each of the recesses 6 formed by dividing the outer diameter of the green body into three or more parts.
以上の実施例においてはアクリルやポリアセタールを材
質とする置き中子１を説明したが、他の実施例において
はこれら以外の材質であってもブラウン体をつくる加熱
の工程において揮発し不具合を残さない材質であれば、
他の材質により置き中子１を形成することも可能である
。In the above embodiments, the core 1 is made of acrylic or polyacetal, but in other embodiments, materials other than these can be used without volatilizing during the heating process to create a brown body and leaving no defects. If the material is
It is also possible to form the placing core 1 from other materials.
以上説明したように本発明の置き中子を用いた金属射出
成形方法によれば、金型内に配置する置き中子により金
属製品内部の空洞や外面の複雑な形状を形成することが
でき、従来のようにグリーン体を成形した後や金属製品
をつくった後の後工程が不必要となる。また基本的な凹
部形状を有する金型を共通に使用し、異なる部分の形状
は置き中子によって対応することにより多種類少量生産
にも金属射出成形方法で対応することができ、金型製作
費用を抑えることができる。As explained above, according to the metal injection molding method using a placed core of the present invention, it is possible to form a cavity inside the metal product and a complex shape on the outer surface using the placed core placed in the mold. The conventional post-processing after forming the green body or making the metal product becomes unnecessary. In addition, by using a common mold with a basic concave shape and using a core for different shapes, the metal injection molding method can be used for high-mix, low-volume production, reducing mold production costs. can be suppressed.
第１図は本発明の置き中子の材質を見つけた実験の表を
示す図、第２図は第１図の実験を表す斜視図、第３図は
第１図で発見した置き中子を用いてつくった金属製品の
斜視図、第４図は第３図の金属製品をつくる金型及び置
き中子を示す斜視図である。
１・・・置き中子、
２・・・グリーン体。
３・・・金属製品、
４・・・空洞、
５・・・金型。
７・・・連通孔。
特
許
出
願
人
住重テクノセンター
（株）
第
図
あ
凶
第
図
第
凶Figure 1 is a diagram showing a table of an experiment in which the material of the core of the present invention was found, Figure 2 is a perspective view showing the experiment of Figure 1, and Figure 3 is a diagram showing the core discovered in Figure 1. FIG. 4 is a perspective view showing the mold and core for making the metal product of FIG. 3. 1... Placed core, 2... Green body. 3...Metal product, 4...Cavity, 5...Mold. 7...Communication hole. Patent applicant Sumiju Techno Center Co., Ltd.
Claims (1)
に射出しグリーン体を形成する第１の工程と、前記グリ
ーン体を加熱し前記バインダを揮発させブラウン体をつ
くる第２の工程と、前記ブラウン体を焼成して金属製品
をつくる第３の工程からなる金属射出成形方法において
、前記第１の工程における金型内には加熱により揮発す
る成分からなる置き中子を配置して該置き中子をグリー
ン体内に埋め込み、前記第２の工程においてバインダと
共に置き中子をも揮発させブラウン体内に任意形状の空
洞を形成する置き中子を用いた金属射出成形方法。(1) A first step of mixing metal powder and a binder into a clay-like form and injecting it into a mold to form a green body, and a second step of heating the green body to volatilize the binder to create a brown body. and a metal injection molding method comprising a third step of firing the brown body to produce a metal product, wherein a placing core made of a component that volatilizes when heated is disposed in the mold in the first step. A metal injection molding method using a placed core, in which the placed core is embedded in the green body, and in the second step, the placed core is also volatilized together with the binder to form a cavity of an arbitrary shape inside the brown body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1220260A JPH0387302A (en) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | Metal injection forming method using loose core |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1220260A JPH0387302A (en) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | Metal injection forming method using loose core |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0387302A true JPH0387302A (en) | 1991-04-12 |
Family
ID=16748397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1220260A Pending JPH0387302A (en) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | Metal injection forming method using loose core |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0387302A (en) |
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-
1989
- 1989-08-29 JP JP1220260A patent/JPH0387302A/en active Pending
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