CN104271290B - 长形轻金属坯料的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明将通过对轻金属粉末加压成形而得的多个短形轻金属坯料(1)层叠于具有比短形轻金属坯料(1)的外径(d)大的内径(D)的长形容器(2)内，并在该长形容器(2)内以高于常温的温度进行加压，直至压缩至达到长形容器(2)的内径(D)，由此，通过摩擦而将短形轻金属坯料(1)彼此的边界面(4)接合。

Description

长形轻金属坯料的制造方法

技术领域

本发明涉及用于挤压加工等的长形轻金属坯料及其制造方法。

背景技术

现有技术中，已知对由轻金属构成的粉末合金进行加压成形而制造粉末合金坯料(例如，参照专利文献1)的方法。在这种粉末合金坯料的制造方法中，已知有为了提高成品率的各种制造方法。

例如，如专利文献2所述，已知一种下述的方法：使上冲压机与填充于模具内的粉末抵接，通过上冲压机约束该粉末的同时，使下冲压机相对于模具相对地上升而从下方进行粉末压制，然后，使上述上冲压机下降进一步对粉末进行粉末压制，从而成形为长形压粉体。

进一步地，如专利文献3所述，已知一种下述的方法：在模具内自下而上依次层叠第一合金坯料、合金粉末及第二合金坯料并对模具内的层叠体进行加压压缩而使合金粉末粒子陷入第一合金坯料及第二合金坯料，从而制成一体化的一个长合金坯料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-57305号公报

专利文献2：日本特开平5-70802号公报

专利文献3：日本特开2010-24545号公报

发明内容

(发明要解决的技术问题)

但是，专利文献2的制造方法仅仅以30mm～80mm的长形压粉体为对象，没有考虑大于上述尺寸的长形压粉体。

并且，专利文献3的制造方法存在将合金粉末适当地层叠于第一合金坯料和第二合金坯料之间的作业烦杂。

本发明鉴于以上各点而完成，其目的在于，不使用轻金属粉末而通过简单的方法制造品质良好的长形轻金属坯料。

(解决技术问题的方案)

为了达到上述目的，本发明中，将由轻金属粉末制造的多个短形轻金属坯料在具有更大内径的长形容器内加压成形。

具体而言，第一方面的发明中包括：

准备工序，准备将轻金属粉末加压成形而得的多个短形轻金属坯料；

层叠工序，将多个所述短形轻金属坯料层叠于内径大于所述短形轻金属坯料的外径的长形容器内；以及

压缩工序，于长形容器内在高于常温的温度下对多个所述短形轻金属坯料进行加压，将多个所述短形轻金属坯料压缩至其外径达到所述长形容器的内径，使所述短形轻金属坯料彼此的边界面通过摩擦而接合。

根据上述构成，在轻金属粉末的加压成形时，在常温下也能够进行压缩，且在长形容器内不使用轻金属粉末，因此，容易制造。并且，由于短坯料彼此通过摩擦而被可靠地接合，因此，可得到耐处理的商品性高的长形轻金属坯料。

根据第二方面的发明，在第一方面的发明中，

在所述压缩工序中，当将长形容器的内径设为D、将短形轻金属坯料的外径设为d、将接触压力设为P(MPa)、将温度设为T(K)、将压缩率δ设为(D-d)/D×100(％)时，具有满足以下公式的构成，

e^(δ-15)×(P/98.06)³×e^((T-273)/20)＞50。

根据上述构成，即使不在高温高压下进行压缩，也可以通过选择适当的压缩率来可靠地接合边界面，得到即使搬入搬出时施加轻度的冲击也不会产生开裂的高强度的长形轻金属坯料。

根据第三方面的发明，将通过对轻金属粉末加压成形而得的多个短形轻金属坯料层叠于内径大于所述短形轻金属坯料的外径的长形容器内，并于所述长形容器内在高于常温的温度下对多个所述短形轻金属坯料进行加压，将多个所述短形轻金属坯料压缩到其外径达到所述长形容器的内径，从而短形轻金属坯料彼此的边界面通过摩擦而被接合。

根据上述构成，在轻金属粉末的加压成形时，在常温下也能够进行压缩，且在长形容器内不使用轻金属粉末，因此，容易制造。并且，由于短坯料彼此通过摩擦而被可靠地接合，因此，可得到耐处理的商品性高的长形轻金属坯料。

(发明效果)

如以上所说明的，根据本发明，通过于长形容器内在高于常温的温度下对多个短形轻金属坯料进行加压，并压缩至短形轻金属坯料的外径达到长形容器的内径，以通过摩擦接合短形轻金属坯料彼此的边界面，从而不使用轻金属粉末即可通过简单的方法制造品质优良的长形轻金属坯料。

附图说明

图1为示出压缩工序的长形轻金属坯料的制造方法的图。

图2为压缩工序完成时的与图1相当的图。

图3为示出压缩工序后的长形轻金属坯料的立体图。

图4为示出短形轻金属坯料的照片。

图5为示出长形轻金属坯料的照片。

图6为示出压缩率为2％时的试验结果的曲线图。

图7为示出压缩率为7％时的试验结果的曲线图。

图8为示出压缩率为12％时的试验结果的曲线图。

图9为示出压缩率为27％时的试验结果的曲线图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。

图1～图3为示出本发明实施方式的长形轻金属坯料5的制造方法的截面图。详细内容虽然没有图示，但首先，在准备工序中，例如将由长度为数毫米大小的平板状的镁合金片构成的轻金属粉末投入短坯料内，准备例如通过常温压缩而成形的多个短形轻金属坯料1。如图4所示，此时的接触压力可以低至轻金属粉末未被完全压缩而在内部具有适度空洞的程度。由于以一定的接触压力压缩，因此，短形轻金属坯料1的高度H根据其直径d和粉末使用量而不同，例如，相对于短形轻金属坯料1的外径d，H/d约为0.5～1.25。成形短形轻金属坯料1时，常温下也能够进行压缩，因此，用简单的设备即可，制造容易。

下面，在预热工序中，对短形轻金属坯料1进行预热而达到适当的温度。此外，该预热工序不是一定必要的。

然后，在层叠工序中，将多个短形轻金属坯料1层叠在长形容器2内，长形容器2具有比短形轻金属坯料1的外径d大的内径D。短形轻金属坯料1只要为两个以上即可，可以是任意个。长形容器2具有未图示的加热器等加热单元，能够保持适当的温度T(K)。加压前的短形轻金属坯料1彼此的边界面4分别形成有氧化膜，目视即可清楚得见。

然后，在压缩工序中，将多个短形轻金属坯料1于长形容器2内在高于常温的温度T下通过活塞3从最上面开始加压，压缩至达到规定的接触压力。此时，当将长形容器2的内径(长形轻金属坯料5的外径)设为D、将短形轻金属坯料1的外径设为d、将接触压力设为P(MPa)、将温度设为T(K)、将压缩率δ设为(D-d)/D×100(％)时，优选满足下式(1)。

[数学式1]

$e^{(\mathrm{\δ}-15)}\×{\left(\frac{P}{98.06}\right)}^3\×e^{\left(\frac{T-273}{20}\right)}>50...\left(1\right)$

通过以满足该式的条件进行压缩工序，从而如图5所示，短形轻金属坯料1彼此的边界面4通过摩擦而被接合，并被接合至边界面4不能用眼看到的程度，得到高强度的长形轻金属坯料5。

如此，无需向长形容器2内投入轻金属粉末，制造极为容易。

—跌落试验—

下面，进行通过上述制造方法制造的长形轻金属坯料5的破坏试验。

在试验中，设想长形轻金属坯料5的搬入搬出中的处理时的跌落，水平保持长形轻金属坯料5，使其从40cm的高度自然跌落，判定是否产生开裂。

在上述制造方法中，改变压缩率δ(％)、温度T(K)、接触压力P(MPa)而制作长形轻金属坯料5的试验体，并进行试验。

试验结果示于图6～图9。○标记表示40cm未开裂，表示能够耐受处理时的跌落。×标记表示40cm跌落时开裂，因此不能耐受处理时的跌落。

如图6～图9中的使δ值分别变化来进行试验的结果所示，可知只要以满足上述式(1)的方式选择压缩率δ(％)、温度T(K)、接触压力P(MPa)即可。并且可知，随着δ的值变大，即使是在低温低压下也能够确保强度。如此可知，即使不以高温高压压缩，通过选择适当的压缩率，边界面4也得以可靠地接合，能够得到即使搬入搬出时施加轻度的冲击也不会产生开裂的高强度的长形轻金属坯料5。

因此，根据本实施方式涉及的长形轻金属坯料5及其制造方法，通过在长形容器2内以高于常温的温度对多个短形轻金属坯料1进行加压并压缩至与长形容器2的内径D相等来通过摩擦接合短形轻金属坯料1彼此的边界面4，从而不使用轻金属粉末即可通过简单的方法制造品质优良的长形轻金属坯料5。

(其它实施方式)

关于上述实施方式，本发明也可以具有如下构成。

也就是说，在上述实施方式中，短形轻金属坯料1是由长度为数毫米大小的平板状的镁合金片构成的轻金属粉末成形而得，但不限定于此，也可以从由镁、铝、铝合金、钛、钛合金等构成的轻金属粉末来成形短形轻金属坯料1。

此外，以上实施方式本质上为优选的例示，并无意限制本发明的适用物和用途的范围。

(产业上的可利用性)

如以上所说明的，本发明对于在挤压加工等中使用的镁合金等轻金属的长形轻金属坯料及其制造方法是有用的。

附图标记说明

1短形轻金属坯料

2长形容器

3活塞

4边界面

5长形轻金属坯料

Claims (2)

1.一种长形轻金属坯料的制造方法，其特征在于，包括：

准备工序，准备多个短形轻金属坯料，所述多个短形轻金属坯料是将轻金属粉末加压成形而得到的；

层叠工序，将所述多个短形轻金属坯料层叠于长形容器内，所述长形容器的内径大于所述短形轻金属坯料的外径；以及

压缩工序，通过于所述长形容器内在高于常温的温度下对所述多个短形轻金属坯料进行加压并压缩至与该长形容器的内径相等的工序，使所述短形轻金属坯料彼此的边界面通过摩擦而接合。

2.根据权利要求1所述的长形轻金属坯料的制造方法，其特征在于，

在所述压缩工序中，当将所述长形容器的内径设为D、将所述短形轻金属坯料的外径设为d、将接触压力设为P、将所述温度设为T、将压缩率δ设为(D-d)/D×100％时，满足

e^(δ-15)×(P/98.06)³×e^((T-273)/20)＞50，

其中，所述接触压力的单位为MPa，所述温度的单位为K。