JPH10166188A - 粉末成形方法 - Google Patents
粉末成形方法Info
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- JPH10166188A JPH10166188A JP32279796A JP32279796A JPH10166188A JP H10166188 A JPH10166188 A JP H10166188A JP 32279796 A JP32279796 A JP 32279796A JP 32279796 A JP32279796 A JP 32279796A JP H10166188 A JPH10166188 A JP H10166188A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高密度で密度分布が均一な長尺筒状圧粉体を低
コストで製造することができる粉末成形方法を提供す
る。 【解決手段】内孔を有するダイ2と、大径部3aと大径
部よりやや小径の小径部3bとを有する段付きコアロッ
ド3と、対向する上パンチ4と下パンチ5とを用い、コ
アロッド3の大径部3a、ダイ2、上パンチ4及び下パ
ンチ5で構成されるキャビティに充填された粉末を上パ
ンチ4と下パンチ5で圧縮して第1圧粉体を成形する第
1圧縮行程と、コアロッド3を移動させて第1圧粉体が
存するキャビティを、コアロッド3の小径部3a、ダイ
2、上パンチ4及び下パンチ5で構成して、第1圧粉体
PP1の内径側に隙間Gを形成する工程と、上パンチ4
と下パンチ5で第1圧粉体PP1を圧縮変形させて隙間
Gを埋める第2圧粉体PP2を成形する第2圧縮行程と
で成形する。
コストで製造することができる粉末成形方法を提供す
る。 【解決手段】内孔を有するダイ2と、大径部3aと大径
部よりやや小径の小径部3bとを有する段付きコアロッ
ド3と、対向する上パンチ4と下パンチ5とを用い、コ
アロッド3の大径部3a、ダイ2、上パンチ4及び下パ
ンチ5で構成されるキャビティに充填された粉末を上パ
ンチ4と下パンチ5で圧縮して第1圧粉体を成形する第
1圧縮行程と、コアロッド3を移動させて第1圧粉体が
存するキャビティを、コアロッド3の小径部3a、ダイ
2、上パンチ4及び下パンチ5で構成して、第1圧粉体
PP1の内径側に隙間Gを形成する工程と、上パンチ4
と下パンチ5で第1圧粉体PP1を圧縮変形させて隙間
Gを埋める第2圧粉体PP2を成形する第2圧縮行程と
で成形する。
Description
【0001】
【発明の利用分野】本発明は、高密度の筒状の燒結金属
を製造するための粉末成形方法に関する。
を製造するための粉末成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車の軽量化のために、例え
ば、エンジンのスプロケットやバルブガイド等に焼結部
品を採用する例が増加している。この焼結部品は、通
常、金属粉末を密閉金型の中に入れ、パンチで上下方向
から加圧して圧粉体を作り、それをその金属の融点の9
0%以下の温度で加熱して粉末同士を凝集、固結する方
法により製造される。
ば、エンジンのスプロケットやバルブガイド等に焼結部
品を採用する例が増加している。この焼結部品は、通
常、金属粉末を密閉金型の中に入れ、パンチで上下方向
から加圧して圧粉体を作り、それをその金属の融点の9
0%以下の温度で加熱して粉末同士を凝集、固結する方
法により製造される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、粉末か
ら圧粉体を成形する粉末成形方法は、粉末の加圧方向は
上下方向が一般的であるため、粉末粒子間及び粉末と型
壁面間などに摩擦力が働き、加圧方向の密度に差が生
じ、均一な密度が得られないという問題がある。とりわ
け、長いパイプ状の筒状圧粉体のような圧縮方向の長さ
が長い圧粉体を成形する場合、パンチに近い部分は粉末
の密度が高くなり、長さ中央部では密度が低くなり、均
一な密度となり難く、低密度の部分で機械的強度や耐摩
耗性が低下して、部品の信頼性に欠けるという問題があ
る。
ら圧粉体を成形する粉末成形方法は、粉末の加圧方向は
上下方向が一般的であるため、粉末粒子間及び粉末と型
壁面間などに摩擦力が働き、加圧方向の密度に差が生
じ、均一な密度が得られないという問題がある。とりわ
け、長いパイプ状の筒状圧粉体のような圧縮方向の長さ
が長い圧粉体を成形する場合、パンチに近い部分は粉末
の密度が高くなり、長さ中央部では密度が低くなり、均
一な密度となり難く、低密度の部分で機械的強度や耐摩
耗性が低下して、部品の信頼性に欠けるという問題があ
る。
【0004】また、通常の粉末成形では、密閉金型の中
で4〜6ton/cm2 の成形力で、理論密度0.85
程度の成形体を得ている。焼結部品の強度向上のために
は、更に大きな密度が望ましいが、これ以上の高密度成
形を行う場合は、大きな成形力が必要であるので、金型
の強度に問題が生じる。
で4〜6ton/cm2 の成形力で、理論密度0.85
程度の成形体を得ている。焼結部品の強度向上のために
は、更に大きな密度が望ましいが、これ以上の高密度成
形を行う場合は、大きな成形力が必要であるので、金型
の強度に問題が生じる。
【0005】高密度成形を行う方法としては、一般に、
2P2S(2回成形2回焼結)、あるいは温間成形法
(金型と粉末を150℃程度に加熱する)が行われてい
る。しかし、2P2S成形方法は、2回成形と2回焼結
を行うので、プロセスが複雑になり、コストが従来より
3〜4割程度高くなる。また、温間成形方法は、専用の
粉末潤滑剤と加熱装置が必要であり、コストが従来より
約2割程度高くなる。
2P2S(2回成形2回焼結)、あるいは温間成形法
(金型と粉末を150℃程度に加熱する)が行われてい
る。しかし、2P2S成形方法は、2回成形と2回焼結
を行うので、プロセスが複雑になり、コストが従来より
3〜4割程度高くなる。また、温間成形方法は、専用の
粉末潤滑剤と加熱装置が必要であり、コストが従来より
約2割程度高くなる。
【0006】本発明は、かかる事情に鑑みなされたもの
で、高密度で密度分布が均一な長尺筒状圧粉体を低コス
トで製造することができる粉末成形方法を提供すること
を目的とする。
で、高密度で密度分布が均一な長尺筒状圧粉体を低コス
トで製造することができる粉末成形方法を提供すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、内孔を有するダイと、その内孔に上下動可
能に配置され、大径部と該大径部よりやや小径の小径部
とを有する段付きコアロッドと、該ダイの内孔とコアロ
ッドとの間隙に摺動可能に配置され、対向する上パンチ
と下パンチとを用い、該コアロッドの大径部、ダイ、上
パンチ及び下パンチで構成されるキャビティに充填され
た粉末を上パンチと下パンチのいずれか一方又は両方で
圧縮して第1圧粉体を成形する第1圧縮行程と、第1圧
縮行程後、上記コアロッドを移動させて該第1圧粉体が
存するキャビティを、上記コアロッドの小径部、ダイ、
上パンチ及び下パンチで構成して、該第1圧粉体の内径
側に隙間を形成する工程と、上記上パンチと下パンチの
いずれか一方又は両方で第1圧粉体を圧縮変形させて上
記隙間を埋める第2圧粉体を成形する第2圧縮行程とを
有することを特徴とする粉末成形方法を提供する。
成するため、内孔を有するダイと、その内孔に上下動可
能に配置され、大径部と該大径部よりやや小径の小径部
とを有する段付きコアロッドと、該ダイの内孔とコアロ
ッドとの間隙に摺動可能に配置され、対向する上パンチ
と下パンチとを用い、該コアロッドの大径部、ダイ、上
パンチ及び下パンチで構成されるキャビティに充填され
た粉末を上パンチと下パンチのいずれか一方又は両方で
圧縮して第1圧粉体を成形する第1圧縮行程と、第1圧
縮行程後、上記コアロッドを移動させて該第1圧粉体が
存するキャビティを、上記コアロッドの小径部、ダイ、
上パンチ及び下パンチで構成して、該第1圧粉体の内径
側に隙間を形成する工程と、上記上パンチと下パンチの
いずれか一方又は両方で第1圧粉体を圧縮変形させて上
記隙間を埋める第2圧粉体を成形する第2圧縮行程とを
有することを特徴とする粉末成形方法を提供する。
【0008】本発明の粉末成形方法は、大径部と小径部
とを有する段付きコアロッドを用い、大径部でキャビテ
ィを構成して上パンチと下パンチで粉末を圧縮する第1
圧縮行程後、更にもう一回圧縮を行う。この通常の圧縮
行程に加えて行う第2圧縮行程では、コアロッドを移動
させてコアロッドの小径部でキャビティを構成するよう
にする。これにより、第1段圧縮を受けた第1圧粉体の
内径側には、コアロッドの大径部と小径部との段差に起
因する隙間が生じる。第1圧粉体の内径側に隙間がある
状態で更に圧縮する第2段圧縮では、非密閉となった金
型の中で第1圧粉体が圧縮され、粉末と金型との摩擦が
小さくなることと粉末が隙間に向かって自由圧縮される
ことにより、圧粉体全体の粉末がわずかに動いて変形
し、パンチの圧力が圧粉体の全体にかかり、圧粉体の密
度が低い部分が更に圧縮される。その結果、圧粉体の密
度分布が均一に近くなると共に、全体の密度も上昇し、
従来と同じ成形荷重で高密度の圧粉体を得ることができ
る。この成形方法では、原料粉末として特別な材料は必
要ではなく、また、同じ金型を用いて2回圧縮するだけ
でよく、しかも焼結も従来通りですむので、低コストで
圧粉体を得ることができる。
とを有する段付きコアロッドを用い、大径部でキャビテ
ィを構成して上パンチと下パンチで粉末を圧縮する第1
圧縮行程後、更にもう一回圧縮を行う。この通常の圧縮
行程に加えて行う第2圧縮行程では、コアロッドを移動
させてコアロッドの小径部でキャビティを構成するよう
にする。これにより、第1段圧縮を受けた第1圧粉体の
内径側には、コアロッドの大径部と小径部との段差に起
因する隙間が生じる。第1圧粉体の内径側に隙間がある
状態で更に圧縮する第2段圧縮では、非密閉となった金
型の中で第1圧粉体が圧縮され、粉末と金型との摩擦が
小さくなることと粉末が隙間に向かって自由圧縮される
ことにより、圧粉体全体の粉末がわずかに動いて変形
し、パンチの圧力が圧粉体の全体にかかり、圧粉体の密
度が低い部分が更に圧縮される。その結果、圧粉体の密
度分布が均一に近くなると共に、全体の密度も上昇し、
従来と同じ成形荷重で高密度の圧粉体を得ることができ
る。この成形方法では、原料粉末として特別な材料は必
要ではなく、また、同じ金型を用いて2回圧縮するだけ
でよく、しかも焼結も従来通りですむので、低コストで
圧粉体を得ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は、
下記の実施の形態に限定されるものではない。図1は、
本発明の粉末成形方法を実施するための成形金型の一形
態を模式的に示したもので、薄肉の長尺筒状圧粉体を成
形するためのものである。この成形金型1は、内孔2a
を有するダイ2と、ダイ2の内孔2aに上昇下降可能に
配置された円柱状のコアロッド3と、このコアロッド3
とダイ2との間隙を摺動可能に対向して配置されている
筒状の上パンチ4と下パンチ5とから構成されている。
て図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は、
下記の実施の形態に限定されるものではない。図1は、
本発明の粉末成形方法を実施するための成形金型の一形
態を模式的に示したもので、薄肉の長尺筒状圧粉体を成
形するためのものである。この成形金型1は、内孔2a
を有するダイ2と、ダイ2の内孔2aに上昇下降可能に
配置された円柱状のコアロッド3と、このコアロッド3
とダイ2との間隙を摺動可能に対向して配置されている
筒状の上パンチ4と下パンチ5とから構成されている。
【0010】コアロッド3は、下端側の大径部3aと上
端側のこの大径部3aよりやや小径の小径部3bを有
し、これらの大径部3aと小径部3bは段部3cでつな
がっている。大径部3aと小径部3bのそれぞれの長さ
は、少なくとも成形品を作製するキャビティを構成でき
る程度必要である。
端側のこの大径部3aよりやや小径の小径部3bを有
し、これらの大径部3aと小径部3bは段部3cでつな
がっている。大径部3aと小径部3bのそれぞれの長さ
は、少なくとも成形品を作製するキャビティを構成でき
る程度必要である。
【0011】コアロッド3の大径部3aと小径部3bの
段差は、この段差により第1段圧縮後にキャビティを大
きくして圧粉体を圧縮変形させる隙間を形成するもので
あるから、第1段圧縮後と第2段圧縮後の圧粉体の密度
差に対応する値(通常、第1段圧縮で理論密度の80〜
90%、第2段圧縮で理論密度の90〜95%)でよ
く、あまり大きいと第2段圧縮終了時にコアロッド3外
面に圧粉体が接触せず製品精度が低下する場合があり、
また、上パンチ4とコアロッド3の小径部3bとの隙間
が大きくなりバリの原因となるので、成形品の肉厚の3
〜15%の段差とすることが好ましく、具体的な寸法は
0.1mm以上、特に0.2〜0.5mm程度が好まし
い。段差、つまり隙間が0.1mm又は3%より小さい
と、隙間の形成により自由圧縮状態となった圧粉体が再
び密閉圧縮状態となって成形密度が上昇しない場合があ
る。
段差は、この段差により第1段圧縮後にキャビティを大
きくして圧粉体を圧縮変形させる隙間を形成するもので
あるから、第1段圧縮後と第2段圧縮後の圧粉体の密度
差に対応する値(通常、第1段圧縮で理論密度の80〜
90%、第2段圧縮で理論密度の90〜95%)でよ
く、あまり大きいと第2段圧縮終了時にコアロッド3外
面に圧粉体が接触せず製品精度が低下する場合があり、
また、上パンチ4とコアロッド3の小径部3bとの隙間
が大きくなりバリの原因となるので、成形品の肉厚の3
〜15%の段差とすることが好ましく、具体的な寸法は
0.1mm以上、特に0.2〜0.5mm程度が好まし
い。段差、つまり隙間が0.1mm又は3%より小さい
と、隙間の形成により自由圧縮状態となった圧粉体が再
び密閉圧縮状態となって成形密度が上昇しない場合があ
る。
【0012】次に、この成形金型1を用いて本発明方法
により圧粉体を製造する工程について、図2を参照しな
がら説明する。なお、図2は図1に示した金型の中心か
ら半分だけを示している。まず、(1)に示すように、
下パンチ5の上端面をコアロッド3の段部3cと同一高
さとし、コアロッド3の上端面とダイ2の上端面を同一
高さにした状態で、コアロッド3の小径部3b、ダイ
2、下パンチ5の上端面で構成されるキャビティに粉末
PWを充填し、すり切りで粉末を計量する。
により圧粉体を製造する工程について、図2を参照しな
がら説明する。なお、図2は図1に示した金型の中心か
ら半分だけを示している。まず、(1)に示すように、
下パンチ5の上端面をコアロッド3の段部3cと同一高
さとし、コアロッド3の上端面とダイ2の上端面を同一
高さにした状態で、コアロッド3の小径部3b、ダイ
2、下パンチ5の上端面で構成されるキャビティに粉末
PWを充填し、すり切りで粉末を計量する。
【0013】次に、(2)に示すように、コアロッド3
を大きく上昇させると共に、ダイ2をわずかに上昇さ
せ、粉末がコアロッド3の大径部3a、ダイ2、下パン
チ5の上端面で構成されるキャビティに充填され、充填
した粉末の表面がダイ2とコアロッド3の大径部3aの
上端縁(段部3c)よりわずかに低くなるようにする。
を大きく上昇させると共に、ダイ2をわずかに上昇さ
せ、粉末がコアロッド3の大径部3a、ダイ2、下パン
チ5の上端面で構成されるキャビティに充填され、充填
した粉末の表面がダイ2とコアロッド3の大径部3aの
上端縁(段部3c)よりわずかに低くなるようにする。
【0014】そして、(3)に示すように、上パンチ4
を下降させて粉末を上パンチ4と下パンチ5の両方で圧
縮して第1圧縮行程を行う。このときの圧力は、一般に
4〜6ton/cm2 である。圧縮された第1圧粉体P
P1の平均密度は理論密度の80〜90%程度になる。
ここまでの工程は、従来の工程と同じであり、圧粉体の
パンチに近い部分は理論密度の約95%程度になるが、
第1圧粉体の長さ/肉厚比が1以上の長尺薄肉筒状体で
は、パンチからもっとも遠い部分、即ち第1圧粉体PP
1の長さ方向中央部付近では、例えば理論密度の0.7
5程度であり、密度差がかなり大きい。このような圧粉
体の焼結体は、機械的強度や耐摩耗性の特性が低密度の
部分で劣るため、全体の機械的強度や耐摩耗性が劣るも
のとなる。
を下降させて粉末を上パンチ4と下パンチ5の両方で圧
縮して第1圧縮行程を行う。このときの圧力は、一般に
4〜6ton/cm2 である。圧縮された第1圧粉体P
P1の平均密度は理論密度の80〜90%程度になる。
ここまでの工程は、従来の工程と同じであり、圧粉体の
パンチに近い部分は理論密度の約95%程度になるが、
第1圧粉体の長さ/肉厚比が1以上の長尺薄肉筒状体で
は、パンチからもっとも遠い部分、即ち第1圧粉体PP
1の長さ方向中央部付近では、例えば理論密度の0.7
5程度であり、密度差がかなり大きい。このような圧粉
体の焼結体は、機械的強度や耐摩耗性の特性が低密度の
部分で劣るため、全体の機械的強度や耐摩耗性が劣るも
のとなる。
【0015】次に、(4)に示すように、コアロッド5
を下降させて第1圧粉体PP1の内径側にコアロッド3
の小径部3bが対面するようにする。これにより、キャ
ビティはコアロッド3の小径部3b、ダイ2、上パンチ
4及び下パンチ5で構成されるようになり、コアロッド
3の小径部3bは大径部3aより径が小さいので、第1
圧粉体PP1の内径側の面とコアロッド3の小径部3b
との間に大径部3aと小径部3bの段差に相当する隙間
Gが生じる。
を下降させて第1圧粉体PP1の内径側にコアロッド3
の小径部3bが対面するようにする。これにより、キャ
ビティはコアロッド3の小径部3b、ダイ2、上パンチ
4及び下パンチ5で構成されるようになり、コアロッド
3の小径部3bは大径部3aより径が小さいので、第1
圧粉体PP1の内径側の面とコアロッド3の小径部3b
との間に大径部3aと小径部3bの段差に相当する隙間
Gが生じる。
【0016】次に、(5)に示すように、上パンチ4と
下パンチ5の両方に第1段圧縮と同程度の圧縮荷重をか
けて第1圧粉体PP1を再度圧縮する第2段圧縮行程を
行う。第1圧粉体PP1は非密封となった金型の中で塑
性変形して隙間を埋め、第2圧粉体PP2となる。この
とき、粉末と金型の摩擦が少なくなり、また、粉末が隙
間に向かって一様な自由圧縮されることにより、第1段
圧縮と同じ成形荷重でも、成形荷重が第1圧粉体の長さ
方向全体にかかるため、第1圧粉体の密度の低い部分が
圧縮され、軸方向密度が均一化する。例えば、第1圧粉
体PP1の最も密度が低い部分において、0.75程度
から0.85程度まで密度が上昇する。その結果、第2
圧粉体PP2全体の密度も理論密度の90〜95%程度
まで上昇する。
下パンチ5の両方に第1段圧縮と同程度の圧縮荷重をか
けて第1圧粉体PP1を再度圧縮する第2段圧縮行程を
行う。第1圧粉体PP1は非密封となった金型の中で塑
性変形して隙間を埋め、第2圧粉体PP2となる。この
とき、粉末と金型の摩擦が少なくなり、また、粉末が隙
間に向かって一様な自由圧縮されることにより、第1段
圧縮と同じ成形荷重でも、成形荷重が第1圧粉体の長さ
方向全体にかかるため、第1圧粉体の密度の低い部分が
圧縮され、軸方向密度が均一化する。例えば、第1圧粉
体PP1の最も密度が低い部分において、0.75程度
から0.85程度まで密度が上昇する。その結果、第2
圧粉体PP2全体の密度も理論密度の90〜95%程度
まで上昇する。
【0017】第2圧縮行程後、押し出し工程に入り、
(6)に示すように、上パンチ4を上昇させると共に、
ダイ2とコアロッド3を下降させて第2圧粉体PP2を
取り出せる状態にする。以上の工程により、軸方向の密
度が均一で、密度が高い薄肉長尺スリーブ状の圧粉体を
従来と同じ成形荷重で製造することができる。従来の成
形法では、図3(1)に示すように、通常の成形荷重の
4〜6ton/cm2 では相対密度は0.85程度であ
る。これに対して、本発明のクリアランスを利用した2
段成形法によれば、図3(2)に示すように、第1段圧
縮では従来と同様に相対密度は0.85程度であるが、
第2段圧縮では第1段と同じ4〜6ton/cm2 の成
形荷重で第1圧粉体が塑性変形を生じて相対密度が0.
92程度まで上昇する。従来の方法で0.92まで相対
密度を上げようとすると、図3(1)に示すように、少
なくとも10ton/cm2 以上の成形荷重が必要であ
り、金型の強度に問題が生じるが、本発明方法において
は、従来と同じ成形荷重で相対密度を従来の80〜90
%程度から90〜95%程度まで向上させることができ
る。しかも、粉末には特別な材料を用いる必要はない。
また、成形工程は同じ金型内で2回行えばよく、得られ
た圧粉体の焼結は従来通りでよいので、2回成形、2回
焼結法と比較してコストの上昇は非常に少なく、低コス
トで高密度、密度分布が均一な圧粉体を得ることができ
る。このような圧粉体を焼結すると、焼結体の空孔が減
少し、焼結体の強度が向上する。
(6)に示すように、上パンチ4を上昇させると共に、
ダイ2とコアロッド3を下降させて第2圧粉体PP2を
取り出せる状態にする。以上の工程により、軸方向の密
度が均一で、密度が高い薄肉長尺スリーブ状の圧粉体を
従来と同じ成形荷重で製造することができる。従来の成
形法では、図3(1)に示すように、通常の成形荷重の
4〜6ton/cm2 では相対密度は0.85程度であ
る。これに対して、本発明のクリアランスを利用した2
段成形法によれば、図3(2)に示すように、第1段圧
縮では従来と同様に相対密度は0.85程度であるが、
第2段圧縮では第1段と同じ4〜6ton/cm2 の成
形荷重で第1圧粉体が塑性変形を生じて相対密度が0.
92程度まで上昇する。従来の方法で0.92まで相対
密度を上げようとすると、図3(1)に示すように、少
なくとも10ton/cm2 以上の成形荷重が必要であ
り、金型の強度に問題が生じるが、本発明方法において
は、従来と同じ成形荷重で相対密度を従来の80〜90
%程度から90〜95%程度まで向上させることができ
る。しかも、粉末には特別な材料を用いる必要はない。
また、成形工程は同じ金型内で2回行えばよく、得られ
た圧粉体の焼結は従来通りでよいので、2回成形、2回
焼結法と比較してコストの上昇は非常に少なく、低コス
トで高密度、密度分布が均一な圧粉体を得ることができ
る。このような圧粉体を焼結すると、焼結体の空孔が減
少し、焼結体の強度が向上する。
【0018】なお、第2圧縮成形時に第1圧粉体PP1
に形状によっては座屈が起きることがあるが、第1圧粉
体PP1外径部がダイ2で拘束されているため、内径側
の隙間Gが小さければ、たとえ座屈してキンクを形成し
ても、自由圧縮状態は維持される。しかし、隙間が大き
すぎると欠陥となるが、隙間が上述した成形品の肉厚の
3〜15%、あるいは0.2〜0.5mm程度であれば
欠陥は生成しがたい。
に形状によっては座屈が起きることがあるが、第1圧粉
体PP1外径部がダイ2で拘束されているため、内径側
の隙間Gが小さければ、たとえ座屈してキンクを形成し
ても、自由圧縮状態は維持される。しかし、隙間が大き
すぎると欠陥となるが、隙間が上述した成形品の肉厚の
3〜15%、あるいは0.2〜0.5mm程度であれば
欠陥は生成しがたい。
【0019】また、第2圧縮行程では、第2圧粉体PP
2の上パンチ当接面には、隙間Gの形成により段差が形
成される。この段差部では、内径側への圧縮変形と上方
への逆押出変形が起こるが、隙間Gが小さいと圧縮変形
がまず優先的に起こり、第1圧粉体PP1上端部の自由
表面は上パンチの進行と共に下がり、次いで圧密の進行
後に逆押出が起こる。この際に圧縮変形は外周側が拘束
されるため内周側へ向かってのみ進行し、2軸圧縮下で
進行するため、欠陥が生成する危険はない。
2の上パンチ当接面には、隙間Gの形成により段差が形
成される。この段差部では、内径側への圧縮変形と上方
への逆押出変形が起こるが、隙間Gが小さいと圧縮変形
がまず優先的に起こり、第1圧粉体PP1上端部の自由
表面は上パンチの進行と共に下がり、次いで圧密の進行
後に逆押出が起こる。この際に圧縮変形は外周側が拘束
されるため内周側へ向かってのみ進行し、2軸圧縮下で
進行するため、欠陥が生成する危険はない。
【0020】更に、上パンチによる圧密進行後の逆押出
によるバリについては、内周側コアロッドに接触した時
点で所望の高密度に達した後に起こるので、後述する実
施例でも0.1mm程度の大きさであり、実用上問題と
なる大きさではない。また、上記理由により欠陥も生成
しない。
によるバリについては、内周側コアロッドに接触した時
点で所望の高密度に達した後に起こるので、後述する実
施例でも0.1mm程度の大きさであり、実用上問題と
なる大きさではない。また、上記理由により欠陥も生成
しない。
【0021】本発明の粉末成形方法は、例えば車両エン
ジン用のFe−2Cu−0.5C、Fe−2Ni−0.
5Mo−0.5C等の焼結部品、各種軸受、ソレノイド
バルブのような磁性材料の焼結部品等の長尺円筒状焼結
部品に適用可能である。また、上記態様ではコアロッド
は円柱状として説明しているが、楕円その他の形状でも
よく、ダイ、上下パンチも同様に上記形態に限定される
ものではない。 [実施例1、比較例1]自動車エンジン部品のバルブガ
イドを作製した。このバルブガイドは、内径7.4m
m、外径13.5mm、長さ50〜80mm程度であ
り、細く長い軸穴を有する。通常のフローティングダイ
法又はウイズドロー法では、長さ50mmの製品の成形
ができる。これ以上長い製品の成形では、成形体の軸中
心部の密度が低すぎるため成形が困難である。
ジン用のFe−2Cu−0.5C、Fe−2Ni−0.
5Mo−0.5C等の焼結部品、各種軸受、ソレノイド
バルブのような磁性材料の焼結部品等の長尺円筒状焼結
部品に適用可能である。また、上記態様ではコアロッド
は円柱状として説明しているが、楕円その他の形状でも
よく、ダイ、上下パンチも同様に上記形態に限定される
ものではない。 [実施例1、比較例1]自動車エンジン部品のバルブガ
イドを作製した。このバルブガイドは、内径7.4m
m、外径13.5mm、長さ50〜80mm程度であ
り、細く長い軸穴を有する。通常のフローティングダイ
法又はウイズドロー法では、長さ50mmの製品の成形
ができる。これ以上長い製品の成形では、成形体の軸中
心部の密度が低すぎるため成形が困難である。
【0022】本発明方法と従来の1回成形方法を用い
て、粉末としてウイズドロー法を用い、内径7.4m
m、外径13.5mm、長さ74mmのトラックエンジ
ン用バルブガイドを成形した。このバルブガイドの断面
を図4(1)に示す。この断面図から、長さと厚さの比
は、74.0/3.05=24.3である。このような
細長く薄肉の製品を成形する場合、粉末同士の摩擦や粉
末と金型との摩擦により、圧粉体のパンチから遠い部分
において成形圧が低くなり、長さ方向中央部で密度が低
くなる。
て、粉末としてウイズドロー法を用い、内径7.4m
m、外径13.5mm、長さ74mmのトラックエンジ
ン用バルブガイドを成形した。このバルブガイドの断面
を図4(1)に示す。この断面図から、長さと厚さの比
は、74.0/3.05=24.3である。このような
細長く薄肉の製品を成形する場合、粉末同士の摩擦や粉
末と金型との摩擦により、圧粉体のパンチから遠い部分
において成形圧が低くなり、長さ方向中央部で密度が低
くなる。
【0023】実施例で用いた段付コアロッドは、小径部
の径が6.8mm、大径部の径が7.4mmであり、段
差は0.3mmである。一方、比較例で用いたコアロッ
ドは径が7.4mmの単一径である。実施例は、まず、
図2に示した成形金型を用いた工程により、成形荷重6
ton/cm2 で2段階の圧縮行程で圧粉体を得た。こ
のときの荷重線図を図5(1)に示す。第1段圧縮後の
コアロッドの移動に伴い大きく成形力が低下し、再び上
昇する前に密度が向上している。一方、比較例の荷重線
図を図5(2)に示す。実施例1と比較例1で得られた
圧粉体のそれぞれの図4(1)に示した両端部A1,C
1と中央部B1の相対密度及び全体の相対密度の測定結
果を表1に示す。
の径が6.8mm、大径部の径が7.4mmであり、段
差は0.3mmである。一方、比較例で用いたコアロッ
ドは径が7.4mmの単一径である。実施例は、まず、
図2に示した成形金型を用いた工程により、成形荷重6
ton/cm2 で2段階の圧縮行程で圧粉体を得た。こ
のときの荷重線図を図5(1)に示す。第1段圧縮後の
コアロッドの移動に伴い大きく成形力が低下し、再び上
昇する前に密度が向上している。一方、比較例の荷重線
図を図5(2)に示す。実施例1と比較例1で得られた
圧粉体のそれぞれの図4(1)に示した両端部A1,C
1と中央部B1の相対密度及び全体の相対密度の測定結
果を表1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】表1の結果より、通常の成型法と比べて成
形力が同一水準のまま成形密度は84%から90%に向
上した。また、両端部と中心部の密度差は20%から1
0%に改善されたことが認められる。 [実施例2、比較例2]外径120mm、内径114m
m、肉厚3.0mm、高さ74mmのスリーブを粉末と
してウイズドロー法を用いて従来法と本発明方法で成形
した。スリーブの断面図を図4(2)に示す。実施例で
用いた段付コアロッドは、小径部の径が114.0m
m、大径部の径が114.6mmであり、段差は0.3
mmである。一方、比較例で用いたコアロッドは径が1
14.0mmの単一径である。
形力が同一水準のまま成形密度は84%から90%に向
上した。また、両端部と中心部の密度差は20%から1
0%に改善されたことが認められる。 [実施例2、比較例2]外径120mm、内径114m
m、肉厚3.0mm、高さ74mmのスリーブを粉末と
してウイズドロー法を用いて従来法と本発明方法で成形
した。スリーブの断面図を図4(2)に示す。実施例で
用いた段付コアロッドは、小径部の径が114.0m
m、大径部の径が114.6mmであり、段差は0.3
mmである。一方、比較例で用いたコアロッドは径が1
14.0mmの単一径である。
【0026】本発明方法により成形したときの両端部と
中心部の密度変化履歴を図6(1)に、従来方法により
成形したときの両端部と中心部の密度変化履歴を図6
(2)に示す。本発明方法では、第2段圧縮で、両端部
の成形密度はそれほど上昇しないが、中心部の成形密度
は著しく向上する。一方、従来法では、両端部と中心部
の成形密度は、密度差が広がる一方である。
中心部の密度変化履歴を図6(1)に、従来方法により
成形したときの両端部と中心部の密度変化履歴を図6
(2)に示す。本発明方法では、第2段圧縮で、両端部
の成形密度はそれほど上昇しないが、中心部の成形密度
は著しく向上する。一方、従来法では、両端部と中心部
の成形密度は、密度差が広がる一方である。
【0027】実施例と比較例で得られた圧粉体のそれぞ
れの図4(2)に示した両端部A2,C2と中央部B2
の相対密度及び全体の相対密度の測定結果を表2に示
す。
れの図4(2)に示した両端部A2,C2と中央部B2
の相対密度及び全体の相対密度の測定結果を表2に示
す。
【0028】
【表2】
【0029】表2の結果より、通常の成型法と比べて成
形力が同一水準のまま成形密度は83%から90%に向
上した。また、両端部と中心部の密度差は20%から1
0%に改善されたことが認められる。
形力が同一水準のまま成形密度は83%から90%に向
上した。また、両端部と中心部の密度差は20%から1
0%に改善されたことが認められる。
【0030】
【発明の効果】本発明の粉末成形方法によれば、長さ方
向の密度差が小さく、成形密度が高い筒状圧粉体を低コ
ストで製造することができる。
向の密度差が小さく、成形密度が高い筒状圧粉体を低コ
ストで製造することができる。
【図1】本発明の粉末成形方法に用いる成形金型の一形
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
【図2】(1)〜(6)は、本発明の粉末成形方法の工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
【図3】成形時の荷重曲線を示すグラフであり、(1)
は通常の成形方法、(2)は本発明のクリアランスを利
用した2段成形法をそれぞれ示す。
は通常の成形方法、(2)は本発明のクリアランスを利
用した2段成形法をそれぞれ示す。
【図4】(1)は実施例1と比較例1で製造した圧粉体
の断面図であり、(2)は実施例2と比較例2で製造し
た圧粉体の断面図である。
の断面図であり、(2)は実施例2と比較例2で製造し
た圧粉体の断面図である。
【図5】(1)は実施例1での成形時の荷重曲線を示す
グラフであり、(2)は比較例の成形時の荷重曲線を示
すグラフである。
グラフであり、(2)は比較例の成形時の荷重曲線を示
すグラフである。
【図6】(1)は実施例2での成形時の密度変化履歴を
示すグラフであり、(2)は比較例2の成形時の密度変
化履歴を示すグラフである。
示すグラフであり、(2)は比較例2の成形時の密度変
化履歴を示すグラフである。
1…成形金型、2…ダイ、3…コアロッド、3a…大径
部、3b…小径部、4…上パンチ、5…下パンチ
部、3b…小径部、4…上パンチ、5…下パンチ
Claims (4)
- 【請求項1】内孔を有するダイと、その内孔に上下動可
能に配置され、大径部と該大径部よりやや小径の小径部
とを有する段付きコアロッドと、該ダイの内孔とコアロ
ッドとの間隙に摺動可能に配置され、対向する上パンチ
と下パンチとを用い、 該コアロッドの大径部、ダイ、上パンチ及び下パンチで
構成されるキャビティに充填された粉末を上パンチと下
パンチのいずれか一方又は両方で圧縮して第1圧粉体を
成形する第1圧縮行程と、 第1圧縮行程後、上記コアロッドを移動させて該第1圧
粉体が存するキャビティを、上記コアロッドの小径部、
ダイ、上パンチ及び下パンチで構成して、該第1圧粉体
の内径側に隙間を形成する工程と、 上記上パンチと下パンチのいずれか一方又は両方で第1
圧粉体を圧縮変形させて上記隙間を埋める第2圧粉体を
成形する第2圧縮行程とを有することを特徴とする粉末
成形方法。 - 【請求項2】上記第1圧粉体の密度が理論密度の80〜
90%であり、第2圧粉体の密度が理論密度の90〜9
5%である請求項1記載の粉末成形方法。 - 【請求項3】上記コアロッドの大径部と小径部との段差
が、第1圧粉体の肉厚の3〜15%である請求項1又は
2記載の粉末成形方法。 - 【請求項4】第1圧粉体の高さ/肉厚比が1以上である
請求項1〜3記載の粉末成形方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32279796A JP3173398B2 (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | 粉末成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32279796A JP3173398B2 (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | 粉末成形方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10166188A true JPH10166188A (ja) | 1998-06-23 |
JP3173398B2 JP3173398B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=18147743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32279796A Expired - Fee Related JP3173398B2 (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | 粉末成形方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3173398B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017047697A1 (ja) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | Ntn株式会社 | 圧粉体の製造方法および焼結金属部品の製造方法 |
CN109128155A (zh) * | 2018-08-02 | 2019-01-04 | 重庆材料研究院有限公司 | 用粉末冶金等静压制作盲管的方法 |
WO2020218069A1 (ja) * | 2019-04-24 | 2020-10-29 | 住友電気工業株式会社 | 焼結体の製造方法、および圧粉成形体 |
-
1996
- 1996-12-03 JP JP32279796A patent/JP3173398B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017047697A1 (ja) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | Ntn株式会社 | 圧粉体の製造方法および焼結金属部品の製造方法 |
CN109128155A (zh) * | 2018-08-02 | 2019-01-04 | 重庆材料研究院有限公司 | 用粉末冶金等静压制作盲管的方法 |
CN109128155B (zh) * | 2018-08-02 | 2024-02-06 | 重庆材料研究院有限公司 | 用粉末冶金等静压制作盲管的方法 |
WO2020218069A1 (ja) * | 2019-04-24 | 2020-10-29 | 住友電気工業株式会社 | 焼結体の製造方法、および圧粉成形体 |
JPWO2020218069A1 (ja) * | 2019-04-24 | 2020-10-29 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3173398B2 (ja) | 2001-06-04 |
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A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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