JPH062008A - 金属粉末成形体の遠心成形方法 - Google Patents

金属粉末成形体の遠心成形方法

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JPH062008A
JPH062008A JP18875692A JP18875692A JPH062008A JP H062008 A JPH062008 A JP H062008A JP 18875692 A JP18875692 A JP 18875692A JP 18875692 A JP18875692 A JP 18875692A JP H062008 A JPH062008 A JP H062008A
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JP
Japan
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mold
metal powder
slurry
molding
powder compact
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JP18875692A
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English (en)
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Toshiaki Morichika
俊明 森近
Tsutomu Shimizu
勉 清水
Takahiro Kitagawa
貴宏 北川
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/22Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip
    • B22F3/225Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip by injection molding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長尺管形状を有する金属粉末成形体等、押型
による加圧成形法等では成形困難な形状サイズを有する
成形体の成形の困難を解消し、品質良好な成形体を成形
する。 【構成】 排液孔11が分散形成された金型モールド1
0の内面に透水性シート12を内張りして成形用モール
ドとし、これを回転装置、例えばターニングローラ20
上に水平担持させ、金属粉末を懸濁したスラリーSを注
入する。スラリーSをモールドの回転による遠心力の作
用でモールド内面に層状に押付け、スラリー水分を排液
孔11から外部に排出させると共に、モールド内面(透
水性シート表面)に金属粒子の堆積層を形成する。遠心
力により粒子堆積層を圧縮緻密化させ、均質高緻密性の
粒子堆積層として金属粉末成形体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、焼結金属部材を製造す
るための焼結処理に供される金属粉末成形体を成形する
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】所要の化学組成に調整した金属粉末を原
料として所要形状の粉末成形体を成形し、これを焼結す
る粉末冶金の手法により金属部材(焼結体)を製造する
方法は、溶解・鋳造プロセスによる製造方法に比べて、
合金成分構成の設計の自由度が大きく、溶解・鋳造法で
は困難ないし不可能な材種の部材製品の製造も可能であ
り、また溶解・鋳造法における凝固過程に起因するミク
ロ的ないしマクロ的な種々の欠陥を付随せず、偏析の少
ない均質な部材を比較的高歩留りで製造することができ
る、等の利点を有している。焼結金属部材の製造におい
て、焼結工程に先行する金属粉末成形体の成形工程は、
焼結品の品質を左右する重要な工程であり、その代表的
な成形方法として、押型に金属粉末を充填し、パンチ、
プランジヤ等で圧縮緻密化する加圧成形法、ゴム型に金
属粉末を充填し、流体を加圧媒体として圧縮緻密化する
静水等方加圧成形法、金属粉末の混練物を調製し押出成
形等を行う塑性成形法等が工業的に実施されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、押型を使用
する加圧成形法では、型と充填粉末との界面に大きな摩
擦が生じるほか、粉末の圧縮過程で粒子同士の摩擦や絡
みによる粒子の架橋を生じるため、中心部に対する高加
圧力の伝達が妨げられ、厚肉大径サイズの成形体では、
表面層と内部との粗密のムラが大きくなる等の欠点があ
り、また管体のような長尺サイズの成形体を成形するこ
とも困難である。静水等方加圧成形法は、上記押型によ
る加圧成形法と異なって、部分的圧力差を伴わず、全表
面に均一に加圧力を作用させることができるが、特殊な
装置を必要とし、著しくコスト高につくほか、その設備
能力上の制約から、管体等の大径長尺サイズの成形を行
うことは不可能な場合が多い。押出成形等を行う塑性成
形法においては、混練物に十分な成形性をもたせる必要
上、多量のバインダを配合しなければならないため、製
品の高緻密質化が困難であり、また管体等の大径長尺サ
イズの成形も困難である。そこで本発明は、特殊な設備
を必要とせずに、厚肉サイズのものでも、表面層と内部
との粗密のムラがなく、またその形状・サイズに拘ら
ず、大径長尺サイズであっても均質高緻密性を有する金
属粉末成形体を効率良く成形することができる、実用性
にすぐれた成形方法を提供しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の金属粉末成形体
の成形方法は、内面に開口する排液孔が分散形成された
金型モールドの内面に透水性シートを内張りしてなる成
形用モールドに、金属粉末を懸濁したスラリーを注入
し、成形用モールドの回転による遠心力の作用下に、モ
ールド内のスラリーの分散媒を排液孔から外部に排出さ
せると共に、モールドの内面に圧縮緻密化された金属粒
子堆積層を形成することを特徴としている。
【0005】
【作用】本発明は、金属粉末の懸濁スラリーを原料とし
て金属粉末成形体を遠心成形するものであり、成形用モ
ールド内に注入された金属粉末のスラリーは、モールド
の回転による遠心力でモールドの内面にそって一様な層
を形成して押付けられ、そのスラリー層から水分が分離
除去されると共に、モールド内面に金属粒子が着肉・堆
積する。遠心力は、モールド内面に着肉・堆積する金属
粒子をモールド内面に向かって押圧する力として働き、
粒子堆積層を圧縮緻密化する。モールドの回転速度を上
げ遠心力を高めることにより、緻密度は更に高められ、
その粒子堆積層として目的とする金属粉末成形体が得ら
れる。このように本発明においては、成形用モールドの
回転による遠心力が、モールド内面に対する金属粒子の
押圧力として作用しつつ、粒子の堆積層として成形体の
成形が行われるので、押型に充填した粉末層の表面から
圧縮力を作用させる加圧成形法等の圧縮緻密化機構と異
なって、粒子同士の摩擦や架橋形成、およびそれによる
粗密のムラは殆どなく、厚肉サイズのものであっても、
層厚方向の緻密均質性にすぐれた成形性を形成すること
ができる。
【0006】また、本発明の遠心成形操業に使用される
成形用モールドのサイズには実質的な制限はないので、
大径長尺の管形状を有する成形体の成形も可能である。
すなわち、成形用モールドの回転による遠心力は、モー
ルド内のスラリーに対し全周全長に亘り一様に作用し、
金属粒子は遠心力をモールド内面に対する押圧力として
均一に着肉・堆積するので、押型を用いる加圧成形法等
では成形し得ないような、大径長尺で厚肉サイズの管形
状を有する成形体であっても、全周全長に亘って均質な
高緻密性を有する成形体として得ることができる。
【0007】以下、本発明について詳しく説明する。本
発明の遠心成形に使用される金属粉末懸濁スラリーは、
所定の化学組成に調整された金属粉末を、水または適宜
の有機溶剤に添加し、必要に応じ、バインダ、分散剤、
可塑剤、粘度調整剤、表面活性剤、消泡剤、防錆剤等を
加え、pH調整し、均一に攪拌混合することにより調製
される。金属粉末の粒度は例えば、平均粒径10μmで
あり、スラリー濃度は、例えば75%(固形分濃度)と
することができる。図1は、本発明の実施例として、管
形状の成形体を横型遠心成形により成形する例を示して
いる。10は金型モールド、11は金型モールド10の
内面に開口する排液孔、12は金型モールドの内面に内
張りされた透水性シートである。排液孔11は、モール
ド10内に注入された金属粉末のスラリーの水分を外部
に排出させるための孔であり、モールド10の周方向お
よび軸方向に分散形成されている。透水性シート12
は、スラリー中の金属粒子がモールド10の排液孔11
から放出されるのを防止し、スラリー水分のみを透過排
出させるための濾材の役目をなし、またモールド内の遠
心成形された金属粉末成形体を抜き取る際の脱型作業を
容易化するための離型作用を有するシートであり、適当
なメツシュと強度を有するものが使用される。
【0008】20はターニングローラであり、金型モー
ルド10は、その軸心を水平にしてターニングローラ2
0上に担持される。ターニングローラ20は、これに連
結された可変速モータ等(図示せず)による回転を金型
モールド10に伝達し、その水平軸心を中心とする回転
運動を行わせる。30は、スラリーホツパーであり、金
属粉末のスラリーSを、金型モールド10の開口端に嵌
着された端板13の開口14を介してモールド10内に
注入する。
【0009】ホツパー30から金型モールド10内に注
入された金属粉末のスラリーSは、金型モールド10の
回転運動によりモールド10内面に沿って流動拡散し、
遠心力の作用でモールド内面の全周全長に亘り一様な層
をなして押付けられる。その遠心力の作用下に、スラリ
ーの水分は透水性シート12を透過して排液孔11から
外部に放出されると共に、モールド10の内面に金属粒
子の着肉堆積層が形成される。その遠心成形における遠
心力(例えば、重力倍数GNO 約20〜30)による粒
子堆積層の圧縮効果として緻密で均質な成形体が得られ
る。
【0010】金型モールド10の回転は、当初はスラリ
ーのレインフオール現象(モールド内面の天井側からの
垂れ落ち)を生じない範囲内で、緩徐の回転速度とし、
次第に高速度とする回転制御を行えば、使用する金属粉
末の粒度分布幅が比較的大きいような場合でも、粒径の
大小の差異による金属粒子の比重分離が抑制防止され、
肉厚方向の粒度分布の偏りの少ない成形体を得ることが
できる。また粒子の浮遊を生じない程度にまでスラリー
水分が排除されたのち、更に遠心力を高めることによ
り、粒度分布の一様性を損なわずに、粒子堆積層をより
高緻密質なものとすることができる。モールド10内に
所定の粒子堆積層(成形体)が形成されたのち、モール
ドの回転を減速、停止させ、モールドの開口端の端板1
3を取り外し、成形体を脱型する。脱型の際、透水性シ
ート12は離型作用により、成形体の脱型を容易にし、
成形体の損傷、変形等の防止に奏効する。
【0011】前記説明では、横型遠心成形を例に挙げた
が、目的とする金属粉末成形体の形状・サイズにより、
横型遠心成形に代え、回転テーブル上に成形用モールド
を立設固定し、垂直軸心を回転中心とする竪型遠心成形
を行う方が好都合な場合にはそのようにすればよい。
【0012】本発明の遠心成形法により成形される金属
粉末成形体は、モールドから脱型の後、室温または加熱
下に乾燥脱脂され、ついで焼結工程に付され、常法に従
って処理されることにより目的とする焼結金属製品に仕
上げられる。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、大径厚肉で長尺の管形
状を有する金属粉末成形体等のように、押型による加圧
成形法や静水等方加圧成形法、あるいは塑性成形法等で
は、成形困難ないし不可能な形状・サイズを有するもの
であっても容易に成形することができる。本発明の遠心
成形操業の実施には、特殊な装置を必要とせず、成形し
ようとする成形体に対応する形状サイズの成形用モール
ドと、これを回転させるターニングローラまたは回転テ
ーブル等の回転駆動装置からなる簡素な装置構成で実施
することができ、実用性に優れ、コスト的にも極めて有
利である。本発明による金属粉末成形体は、遠心力の加
圧作用下に形成されるので、粗密のムラが少なく、均質
で緻密性にすぐれ、しかも成形過程に由来する歪みや残
留応力も著しく少ない。この成形体の均質高緻密性によ
り、焼結製品の機械強度等の品質特性が改善され、また
均質で歪み、残留応力が少ないことにより、焼結工程で
の曲がり等の熱変形の発生が少なく、その後の仕上機械
加工代の減少、加工コストの低減、製造歩留の向上等の
効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の遠心成形法の実施例を示す断面説明図
である。
【符号の説明】
10:成形用モールド,11:排液孔,12:透水性シ
ート,13:端板,20:ターニングローラ,30:ス
ラリーホツパー,S:金属粉末懸濁スラリー。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内面に開口する排液孔が分散形成された
    金型モールドの内面に透水性シートを内張りしてなる成
    形用モールドに、金属粉末を懸濁したスラリーを注入
    し、成形用モールドの回転による遠心力の作用下に、モ
    ールド内のスラリーの分散媒を排液孔から外部に排出さ
    せると共に、モールドの内面に圧縮緻密化された金属粒
    子堆積層を形成することを特徴とする金属粉末成形体の
    遠心成形方法。
JP18875692A 1992-06-23 1992-06-23 金属粉末成形体の遠心成形方法 Pending JPH062008A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014120798A1 (en) * 2013-01-29 2014-08-07 Continental Structural Plastics, Inc. Fiber molding preform composition and process for preform formation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014120798A1 (en) * 2013-01-29 2014-08-07 Continental Structural Plastics, Inc. Fiber molding preform composition and process for preform formation
CN105073366A (zh) * 2013-01-29 2015-11-18 康廷南拓结构塑料有限公司 纤维模塑预制件合成物及用于预制件形成的方法
US10286574B2 (en) 2013-01-29 2019-05-14 Continental Structural Plastics, Inc. Fiber molding preform composition and process for preform formation

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