CN107000058B - 烧结部件的制造方法以及烧结部件 - Google Patents

Abstract

提供一种烧结部件的制造方法，该烧结部件形成有孔，该烧结部件的制造方法能够以高生产率制造没有龟裂等瑕疵的烧结部件，并且能够抑制与孔的形成相伴的刀具寿命的减少。该烧结部件的制造方法具有下述工序：成型工序，对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型而制作成型体；开孔加工工序，通过使用蜡烛型钻头对所述成型体形成孔，从而形成所述孔的内周面和所述成型体的外侧面之间的厚度Gt小于所述孔的直径Gd的薄壁部；以及烧结工序，在所述开孔加工工序之后对所述成型体进行烧结。

Description

烧结部件的制造方法以及烧结部件

技术领域

本发明涉及烧结部件的制造方法以及烧结部件。特别是涉及一种形成有孔的烧结部件的制造方法，该烧结部件的制造方法能够以高生产率制造没有龟裂等瑕疵的烧结部件，并且能够抑制与孔的形成相伴的刀具寿命的减少。

背景技术

对铁粉等金属粉末的成型体进行烧结而成的烧结体(烧结部件)用于汽车用部件、通常机械的部件等。作为机械部件的种类，举出例如链轮、转子、齿轮、环、凸缘、带轮、叶片、轴承等汽车用部件。对于烧结部件的制造，通常对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型而制作成型体，对该成型体进行烧结，由此进行烧结部件的制造。

例如，在利用于汽车用部件的烧结部件中，存在形成有贯穿孔(例如，油孔)、未贯穿的盲孔等的烧结部件。形成有贯穿孔等孔的烧结部件的制造是在对成型体进行烧结之后利用钻头进行机械加工(开孔加工)而进行的(专利文献1)。

作为在开孔加工中使用的钻头，有代表性的是在前端部具有投影形状为V字状的切削刃的钻头。在超硬钻头的情况下，大多将切削刃的前端角设定为130°～140°左右。

专利文献1：日本特开2006-336078号公报

发明内容

烧结部件与烧结前的成型体相比，非常坚硬。这是因为，成型体仅是通过成型将原料粉末压硬，从而金属粉末的颗粒彼此处于机械性密接的状态，与此相对，烧结部件的金属粉末的颗粒彼此通过烧结进行扩散结合以及合金化而牢固地结合。因此，如上所述如果实施对烧结部件自身形成贯穿孔等孔的开孔加工，则容易使得加工时间变长。其结果，难以提高生产率，并且刀具的寿命容易变短。由于烧结部件的加工位置的不同，还有可能在烧结部件形成龟裂等瑕疵。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的之一在于提供一种烧结部件的制造方法，其是形成有孔的烧结部件的制造方法，能够以高生产率制造没有龟裂等瑕疵的烧结部件，并且能够抑制与孔的形成相伴的刀具寿命的减少。

本发明的其他目的在于提供一种生产率优异的烧结部件。

本发明的一个方式涉及的烧结部件的制造方法具有成型工序、开孔加工工序和烧结工序。成型工序是对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型而制作成型体。开孔加工工序是通过使用蜡烛型钻头对成型体形成孔，从而形成孔的内周面和成型体的外侧面之间的厚度Gt小于孔的直径Gd的薄壁部。烧结工序是在开孔加工工序之后进行的。

本发明的一个方式涉及的烧结部件是形成有孔的烧结部件，具有孔的内周面和烧结部件的外侧面之间的厚度St小于孔的直径Sd的薄壁部，孔的内周面的形状为梨皮面状。

上述烧结部件的制造方法能够以高生产率制造没有龟裂等瑕疵的烧结部件，并且能够抑制与孔的形成相伴的刀具寿命的减少。

上述烧结部件生产率优异。

附图说明

图1是对实施方式1涉及的烧结部件的制造方法进行说明的工序说明图。

图2是表示在试验例2中制作出的成型体的样品No.2-1的贯穿孔的显微镜照片。

图3是表示在参考例1中形成孔的入口时所使用的钻头a～c的推力载荷的图表。

图4是表示在参考例1中使用钻头a～c而形成的孔的入口的显微镜照片。

具体实施方式

《本发明的实施方式的说明》

本发明人们首先深入研究了能够以高生产率制造形成有孔的烧结部件、且能够抑制与孔的形成相伴的刀具寿命的减少的制造方法。其结果，得到下述见解，即，通过不是针对较高硬度的烧结部件，而是针对烧结前的较低硬度的成型体利用钻头实施开孔加工，从而能够提高生产率以及抑制刀具寿命的减少。然而判明出，在以设置规定的薄壁部的方式形成孔的情况下，在薄壁部的外侧面容易产生龟裂。本发明人们为了抑制该龟裂的发生，进行了更进一步的研讨。其结果，得到下述见解，即，通过使用在板材等较薄部件的加工中利用的蜡烛型钻头，容易形成孔，而不会形成上述龟裂。本发明就是基于上述见解而完成的，首先列举本发明的实施方式的内容而进行说明。

(1)本发明的一个方式涉及的烧结部件的制造方法具有成型工序、开孔加工工序和烧结工序。成型工序是对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型而制作成型体。开孔加工工序是通过使用蜡烛型钻头对成型体形成孔，从而形成孔的内周面和成型体的外侧面之间的厚度Gt小于孔的直径Gd的薄壁部。烧结工序是在开孔加工工序之后进行的。

根据上述结构，得到在薄壁部的外侧面没有龟裂等瑕疵的烧结部件。其理由在于，如果通过在开孔加工工序中使用蜡烛型钻头而得到在薄壁部的外侧面没有瑕疵的成型体，在烧结工序中对该成型体进行烧结，则得到的烧结部件的表面性状实质上维持为成型体的表面性状。

在开孔加工工序中得到在薄壁部的外侧面没有瑕疵的成型体的理由举出以下方面。蜡烛型钻头由于其前端部的形状，不易对成型体作用像将孔向外周侧按压而使其扩展这样的应力。因此，如果使用蜡烛型钻头，则向孔的周围的负载减小，且能够加工出孔。通过使用该蜡烛型钻头，从而即使是与烧结部件相比低硬度的成型体，也容易形成孔而不会在成型体的薄壁部的外侧面形成龟裂等瑕疵。此外，由于是针对该低硬度的成型体的开孔加工，因此能够利用原本在板材等较薄部件的开孔加工中利用的蜡烛型钻头。

蜡烛型钻头(Candle drill)是指下述钻头：前端部的中央为蜡烛形状，在前端部将中央和切削刃的两个外端(外周拐角部)连结的直线彼此之间的角度(钻头后侧)为规定的角度，在中央与外端之间形成有凹部(例如，圆弧状)。作为规定的角度，例如举出大于或等于140°小于或等于220°左右的角度。

另外，根据上述结构，能够提高烧结部件的生产率。这是因为，通过对与烧结部件相比低硬度的成型体进行开孔加工，与对烧结部件本身进行开孔加工的情况相比，能够更高效地形成孔，容易缩短开孔加工时间。另外，这是因为，如上所述，蜡烛型钻头能够降低针对孔的周围的负载而进行加工，因此即使加快加工速度，针对孔的周围的负载也不易升高，容易加快加工速度。

并且，根据上述结构，能够抑制钻头的寿命的减少。这是因为，能够对与烧结部件相比低硬度的成型体进行开孔加工，如上所述，能够缩短开孔加工时间，容易降低钻头的加工负荷。

(2)作为上述烧结部件的制造方法的一个方式，举出薄壁部的厚度Gt大于或等于Gd/5而小于或等于Gd/2的情况。

根据上述结构，薄壁部的厚度Gt处于上述范围，从而能够更进一步抑制薄壁部的外侧面的损伤。

(3)作为上述烧结部件的制造方法的一个方式，举出在将孔的轴向的长度设为Gl时Gl大于或等于Gd的情况。

在以大于或等于孔的直径Gd的方式形成孔的上述长度Gl这样的长孔的情况下，也能够实现上述的薄壁部的外侧面的损伤抑制、生产率的提高、以及抑制钻头的寿命减少这样的效果。这是因为，对与烧结部件相比低硬度的成型体实施开孔加工，因此能够利用原本在对厚度比钻头直径薄的板状部件等的开孔加工中所使用的蜡烛型钻头。

(4)本发明的一个方式涉及的烧结部件是形成有孔的烧结部件，该烧结部件具有孔的内周面和烧结部件的外侧面之间的厚度St小于孔的直径Sd的薄壁部，孔的内周面的形状为梨皮面状。

上述结构的烧结部件的生产率优异。这是因为，即使是具有上述薄壁部的烧结部件，也不易在其薄壁部的外侧面形成龟裂等损伤。在利用钻头对烧结前的成型体进行开孔加工的情况下，金属粉末的颗粒彼此的结合较弱，因此利用钻头一边将金属粉末的颗粒切落一边进行切削，逐渐形成孔。因此，形成于成型体的孔的内周面成为整体性地形成因颗粒的凹凸的梨皮面状。孔的内周面的表面性状实质上在烧结之后也得到维持，因此即使在对形成有孔的成型体进行烧结得到的烧结部件中，孔的内周面也成为梨皮面状。即，形成于烧结部件的孔的内周面为梨皮面状，是表示利用钻头针对烧结之前的成型体进行了开孔加工。与在烧结之后形成孔的当前的烧结部件相比，上述孔的内周面为梨皮面状的烧结部件的生产率优异。

(5)作为上述烧结部件的一个方式，举出孔的内周面的十点平均粗糙度Rz大于或等于20μm的情况。

在利用钻头对烧结之前的成型体形成孔而进行烧结的情况下，形成于烧结部件的孔的内周面的十点平均粗糙度Rz还取决于金属粉末的颗粒的形状、尺寸，例如举出大于或等于20μm的情况。另一方面，在烧结之后利用钻头形成孔的情况下，形成于烧结部件的孔的内周面的十点平均粗糙度Rz通常小于20μm。

《本发明的实施方式的详细内容》

下面，参照附图对本发明的实施方式的详细内容进行说明。此外，本发明并不限定于这些示例，而是通过权利要求示出，意在包含与权利要求等同的内容以及该范围内的所有变更。

[实施方式1]

实施方式1涉及的烧结部件的制造方法具有：制作成型体的成型工序；在成型体形成孔的开孔加工工序；以及在开孔加工工序之后对成型体进行烧结的烧结工序。该烧结部件的制造方法的主要特征在于，在开孔加工工序中，在规定的位置处形成孔而形成规定的薄壁部时，使用特定的钻头。上述孔是指贯穿的通孔(贯穿孔)或者未贯穿的盲孔。下面，适当地参照图1对各工序的详情进行说明。

[成型工序]

成型工序是对包含金属粉末的原料粉末进行冲压成型而制作成型体。该成型体是经过后述的烧结而产品化的机械部件的原材料。

(原料粉末)

原料粉末含有金属粉末作为主体。金属粉末的材质能够根据所要制造的烧结部件的材质而适当地选择，代表性地可举出铁系材料。铁系材料是铁或以铁为主成分的铁合金。作为铁合金，例如举出含有从Ni、Cu、Cr、Mo、Mn、C、Si、Al、P、B、N以及Co中选择出的大于或等于1种的添加元素的铁合金。作为具体的铁合金，举出不锈钢、Fe-C系合金、Fe-Cu-Ni-Mo系合金、Fe-Ni-Mo-Mn系合金、Fe-P系合金、Fe-Cu系合金、Fe-Cu-C系合金、Fe-Cu-Mo系合金、Fe-Ni-Mo-Cu-C系合金、Fe-Ni-Cu系合金、Fe-Ni-Mo-C系合金、Fe-Ni-Cr系合金、Fe-Ni-Mo-Cr系合金、Fe-Cr系合金、Fe-Mo-Cr系合金、Fe-Cr-C系合金、Fe-Ni-C系合金、Fe-Mo-Mn-Cr-C系合金等。以铁系材料的粉末作为主体而得到铁系烧结部件。在以铁系材料的粉末作为主体的情况下，对于其含有量，在将原料粉末设为100质量％时，可举出例如大于或等于90质量％、甚至大于或等于95质量％的情况。

在铁系材料的粉末为主体的情况下、特别是以铁粉作为主体的情况下，可以添加Cu、Ni、Mo等的金属粉末作为合金成分。Cu、Ni、Mo是提高淬透性的元素，对于其添加量，在将原料粉末设为100质量％时，可举出例如大于0质量％而小于或等于5质量％、甚至大于或等于0.1质量％且小于或等于2质量％的情况。另外，也可以添加碳(石墨)粉等非金属无机材料。C是提高烧结体、其热处理体的强度的元素，对于其含有量，在将原料粉末设为100质量％时，举出例如大于0质量％而小于或等于2质量％、甚至大于或等于0.1质量％而小于或等于1质量％的情况。

优选原料粉末含有润滑剂。原料粉末含有润滑剂，从而在对原料粉末进行冲压成型而制作成型体时，成型时的润滑性提高，成型性提高。因而，即使降低冲压成型的压力，也容易获得致密的成型体，容易获得高密度的烧结部件。并且，如果在原料粉末混合润滑剂，则润滑剂分散于成型体中，因此在后续工序中在利用钻头对成型体进行开孔加工时还作为钻头的润滑剂起作用。因此，能够降低切削阻力(推力载荷)、并改善刀具寿命。

作为润滑剂，可举出例如硬脂酸锌、硬脂酸锂等金属皂、硬脂酸酰胺等脂肪酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺等高级脂肪酸酰胺等。润滑剂可以为固体状、粉末状、液体状等形式。对于润滑剂的含有量，在将原料粉末设为100质量％时，举出例如设为小于或等于2质量％、甚至设为小于或等于1质量％的情况。如果润滑剂的含有量小于或等于2质量％，则能够增大成型体中所含有的金属粉末的比例。因此，即使降低冲压成型的压力，也容易获得致密的成型体。并且，能够抑制因在后续工序中在对成型体进行烧结时润滑剂消失引起的体积的缩小，容易获得尺寸精度高、且高密度的烧结部件。从得到润滑性的提高效果的角度出发，优选润滑剂的含有量大于或等于0.1质量％，更优选大于或等于0.5质量％。

原料粉末不含有有机粘合剂。原料粉末中不含有有机粘合剂，从而能够增大成型体中所含有的金属粉末的比例，因此即使降低冲压成型的压力，也容易得到致密的成型体。并且，还不需要在后续工序中对成型体进行脱脂。

原料粉末以上述金属粉末为主体，容许包含不可避免的杂质。

上述的金属粉末能够利用水雾化粉、还原粉、气体雾化粉等，其中，优选水雾化粉或者还原粉。其中，优选为水雾化粉或者还原粉。水雾化粉、还原粉在颗粒表面形成有较多的凹凸，因此在成型时颗粒彼此的凹凸啮合，提高成型体的保形力。通常，利用气体雾化粉容易得到在表面凹凸较少的颗粒，与此相对，利用水雾化粉或者还原粉容易得到在表面凹凸较多的颗粒。

对于金属粉末的平均粒径，可举出例如大于或等于20μm、大于或等于50μm而小于或等于150μm的情况。金属粉末的平均粒径，是利用激光衍射式粒度分布测定装置测定的体积粒度分布中的累计体积为50％时的粒径(D50)。如果金属粉末的平均粒径处于上述范围内，则容易处理，容易进行冲压成型。

(冲压成型)

冲压成型使用能够成型为沿机械部件的最终形状的形状的适当的成型装置(成型用模具)。大多情况下，机械部件的形状为在中心形成有圆形的轴孔的圆筒状。通过在圆筒的轴向进行冲压成型而进行该圆筒状的机械部件的制作。机械部件中存在形成有以从其外周面与轴孔正交的方式贯穿的贯穿孔(例如，用于油孔)、盲孔的机械部件。该贯穿孔、盲孔无法在成型体的成型时一体地形成，因此通过后述的开孔加工工序而形成。

这里，为了便于说明，在图1的上部分的图以及中间部分的图中，成型体10的形状设为圆筒状。该成型体10能够使用例如下述构件形成：上下的冲头，其具有形成成型体10的两端面的圆环状的冲压面；圆柱状的内侧模，其插入于上下的冲头的内侧而形成成型体10的内周面；以及形成有圆形状的插入孔的外侧模，其包围上下的冲头的外周，形成成型体10的外周面。该成型体10的轴向两端面是利用上下的冲头冲压后的冲压面，内周面和外周面是与模的滑动接触面，轴孔是在成型时一体地形成的。

冲压成型的压力可举出例如大于或等于250MPa而小于或等于800MPa。

[开孔加工工序]

在开孔加工工序中，利用蜡烛型钻头2对成型体10形成孔12G，由此形成薄壁部11G(图1的中间部分的图)。孔12G是贯穿孔或者盲孔，这里设为贯穿孔。

薄壁部11G是指在孔12G的内周面12Gi和成型体10的外侧面(端面)之间形成的部位，且是孔12G的内周面12Gi和成型体10的外侧面(端面)之间的厚度Gt小于孔12G的直径Gd(蜡烛型钻头的直径Dd)的位置(图1的中间部分右侧的剖面图)。即，在该开孔加工工序中，在通过孔12G的形成而形成的薄壁部11G的厚度Gt小于孔12G的直径Gd的位置处形成孔12G。

图1的中间部分的图中示出的成型体10是形成薄壁部11G以及孔12G之前的圆筒体，用双点划线示出薄壁部11G以及孔12G。图1的中间部分右侧的成型体10的剖面图是利用该中间部分的图左侧的整体斜视图中的(b)-(b)剖切线进行剖切后的剖面图。

通过使用蜡烛型钻头2，容易抑制薄壁部11G的外侧面11Gf的损伤。这是因为，蜡烛型钻头2因其前端部的形状而不易对成型体10作用像将孔12G向外周侧按压而使其扩展这样的应力。像对孔12G向外周侧按压而使其扩展这样的应力难以发挥作用，因此薄壁部11G在开孔加工时不易变形，其外侧面11Gf不易变形或受到损伤。此外，对与烧结部件1相比低硬度的成型体10实施开孔加工，因此能够利用原本在板材等较薄的部件的开孔加工中利用的蜡烛型钻头2。在这一点上，不仅对于贯穿孔，对于盲孔也一样。

蜡烛型钻头2是指如下钻头：前端部的中央为蜡烛形状，在前端部将中央和切削刃的两个外端(外周拐角部)连结的直线彼此之间的角度(钻头后侧)为规定的角度，在中央和外端之间形成有凹部(例如为圆弧状)。作为规定的角度，例如举出大于或等于140°而小于或等于220°左右的情况。蜡烛型钻头2能够利用公知的结构。

薄壁部11G的外侧面11Gf是指成型体10的端面中的成型体10的轴向的孔12G的投影区域(图1的中间部分左侧的整体斜视图中由阴影线示出)。即，外侧面11Gf的宽度与孔12G的直径相等。

这是因为，与对烧结部件1本身进行开孔加工的情况相比，通过对与烧结部件1相比低硬度的成型体10进行开孔加工，能够有效地形成孔12G而缩短开孔加工时间。

另外，这是因为，即使在针对与烧结部件1相比低硬度的成型体10的开孔加工中，如上所述，蜡烛型钻头2也能够降低针对孔12G的周围的负载而进行加工，容易加快加工速度。

并且，能够抑制钻头的寿命的减少。这是因为，能够在与烧结部件1相比低硬度的成型体10进行开孔加工、如上所述能够缩短开孔加工时间，因此容易降低钻头的加工负荷。

优选将薄壁部11G的厚度Gt设为大于或等于Gd/5而小于或等于Gd/2(大于或等于Dd/5而小于或等于Dd/2)。薄壁部11G的厚度Gt处于上述范围，从而能够更进一步抑制薄壁部11G的外侧面11Gf的损伤。薄壁部11G的厚度Gt还取决于孔12G的直径Gd，例如举出大于或等于0.01mm而小于或等于10mm、甚至大于或等于0.5mm而小于或等于10mm。

即使实施开孔加工，薄壁部11G的外侧面11Gf的表面性状实质上也维持刚进行冲压成型之后的状态。这是因为，即使对成型体10实施开孔加工，如上所述也容易抑制薄壁部11G的外侧面11Gf的损伤。外侧面11Gf的表面性状实质上在后述的烧结之后也得到维持。

对于孔12G的直径Gd(蜡烛型钻头的直径Dd)，考虑通过成型体10的烧结而烧结部件1(图1的下层图)的尺寸缩小而小于成型体10，在此基础上，只要以使得烧结部件1的孔12S的直径Sd处于规定的范围的方式适当地选择即可。孔12G的直径Gd(蜡烛型钻头的直径Dd)举出例如大于或等于0.2mm而小于或等于50mm。

孔12G的轴向的长度Gl能够设为大于或等于孔12G的直径Gd(蜡烛型钻头2的直径Dd)。这样，即使在形成孔12G的上述长度Gl大于或等于孔12G的直径Gd(蜡烛型钻头2的直径Dd)这样的长孔12G的情况下，也能够实现上述的薄壁部11G的外侧面11Gf的损伤抑制、生产率的提高、以及抑制钻头的寿命减少这样的效果。这是因为，对与烧结部件1相比低硬度的成型体10实施开孔加工，因此能够利用原本在对厚度比钻头直径薄的板状部件等进行开孔加工时使用的蜡烛型钻头2。孔12G的上述长度Gl能够进一步设为大于或等于2Gd(2Dd)，特别是能够设为大于或等于3Gd(3Dd)。孔12G的上述长度Gl能够举出大致小于或等于15Gd(15Dd)。

孔12G的内周面12Gi形成为梨皮面状(无光面状)。在烧结前的成型体10中金属粉末的颗粒彼此的结合较弱。如果利用钻头2对该成型体10进行开孔加工，则利用钻头2一边将金属粉末的颗粒切落一边进行切削，逐渐形成孔12G。因此，在形成于成型体10的孔12G的内周面12Gi整体性地形成因颗粒的凹凸。该梨皮面状的内周面12Gi实质上在烧结之后也得到维持。

(加工条件)

蜡烛型钻头2的转速、进给速度只要根据薄壁部11G的厚度Gt以及孔12G的尺寸(直径Gd、长度Gl)而适当地设定即可。蜡烛型钻头2的转速、进给速度能够加快至适合于批量生产的程度。蜡烛型钻头2的转速例如能够设为大于或等于4000rpm，甚至设为大于或等于6000rpm，特别是设为大于或等于10000rpm。蜡烛型钻头2的进给速度例如能够设为大于或等于800mm/min，甚至设为大于或等于1600mm/min，特别是设为大于或等于2000mm/min。

如果是在烧结部件的开孔加工中利用的通常的钻头，则越提高转速、且越加快进给速度，在对成型体10进行了加工的情况下，越容易在薄壁部11G的外侧面产生龟裂。通常的钻头例如是指前端部的前端角设为1层的钻头(有时称作V字型钻头)、前端部的前端角设为2层的钻头(有时称作双角钻头)等。与此相对，蜡烛型钻头2不易对成型体10作用像使得将孔12G向外周侧按压而使其扩展这样的应力、且容易进行开孔加工，因此能够以上述那样快的转速、进给速度进行加工。因此，容易提高生产率，容易抑制刀具寿命的减少。

[烧结工序]

在烧结工序中，对上述的开孔加工后的成型体10进行烧结。通过该烧结，得到后文中详述的烧结部件1(图1的下图)。对于该烧结，举出使用适当的烧结炉(省略图示)的情况。烧结的温度能够根据成型体10的材质而适当地选择烧结所需的温度，例如可举出大于或等于1000℃的温度、甚至大于或等于1100℃的温度，特别是大于或等于1200℃的温度。对于烧结时间，举出大致大于或等于20分钟而小于或等于150分钟。

[烧结部件]

烧结部件1形成有孔12S，具有孔12S的内周面12Si和烧结部件1的外侧面(端面)之间的厚度St小于孔12S的直径Sd(图1的下图)的薄壁部11S。图1的下部分右侧的烧结部件1的剖面图是利用该下部分左侧的整体斜视图中的(c)－(c)剖切线进行剖切所得的剖面图。

通过烧结而烧结部件1的尺寸与成型体10相比缩小寸，但烧结部件1的薄壁部11S的厚度St、孔12S的直径Sd、以及孔12S的轴向的长度Sl的关系与成型体10的薄壁部11G的厚度Gt、成型体10的孔12G的直径Gd、以及孔12G的轴向的长度Gl的关系相同。这是因为，烧结部件1的薄壁部11S的厚度St、孔12S的直径Sd、以及孔12S的轴向的长度Sl分别取决于成型体10的薄壁部11G的厚度Gt、成型体10的孔12G的直径Gd、以及孔12G的轴向的长度Gl。

在薄壁部11S的外侧面11Sf未产生龟裂等损伤。外侧面11Sf在图1的下部分左侧的整体斜视图中由阴影线示出。如上所述，这是因为，烧结部件1的表面性状等实质上维持成型体10的表面性状。该烧结部件1通过对在外侧面11Gf本身未产生龟裂等的上述成型体10进行烧结而得到。即，如上所述，在利用钻头2对成型体10进行开孔加工的情况下，成型体10的薄壁部11G的外侧面11Gf未产生龟裂，因此在对该成型体10进行烧结得到的烧结部件1中，薄壁部11S的外侧面11Sf也未产生龟裂等损伤。

孔12S的内周面12Si的形状为梨皮面状。如上所述，这是因为，孔12G的内周面12Gi的表面性状实质上在烧结之后也得到维持。如上所述，在利用钻头2对成型体10进行开孔加工的情况下，成型体10的孔12G的内周面12Gi为梨皮面状，因此在对该成型体10进行烧结得到的烧结部件1中，孔12S的内周面12Si也成为梨皮面状。另一方面，在利用钻头对烧结之后的烧结部件形成孔的情况下，在烧结部件形成的孔的内周面的形状是整体上凹凸较少的平滑状，变为光泽(镜面)状态。

孔12S的内周面12Si的十点平均粗糙度Rz还取决于金属粉末的颗粒的形状、尺寸，例如举出大于或等于20μm。孔12i的内周面的十点平均粗糙度Rz的上限例如举出小于或等于150μm。另一方面，在利用钻头对烧结后的烧结部件形成了孔的情况下，在烧结部件形成的孔的内周面的十点平均粗糙度Rz通常小于20μm，甚至小于或等于15μm。

〔作用效果〕

根据以上说明的实施方式1，能够实现下面的效果。

(1)能够得到在薄壁部11S的外侧面11Sf没有龟裂等瑕疵的烧结部件1。其理由在于，在开孔加工工序中利用蜡烛型钻头2而得到在薄壁部11G的外侧面11Gf没有瑕疵的成型体10，如果在烧结工序中对该成型体10进行烧结，则所得到的烧结部件1的表面性状实质上维持成型体10的表面性状。

对于通过开孔加工工序而得到在薄壁部11G的外侧面11Gf没有瑕疵的成型体10的理由，举出以下方面。蜡烛型钻头2由于其前端部的形状而不易对成型体10作用像将孔12G向外周侧按压而使其扩展这样的应力。因此，通过使用蜡烛型钻头2，即使是与烧结部件1相比低硬度的成型体10，也容易形成孔12G，而不会在成型体10的薄壁部11G的外侧面11Gf形成龟裂等瑕疵。由于是针对该低硬度的成型体10的开孔加工，因此能够利用原本在板材等较薄的部件的开孔加工中使用的蜡烛型钻头2。

(2)能够提高烧结部件1的生产率。这是因为，与对烧结部件1本身进行开孔加工的情况相比，通过对与烧结部件1相比低硬度的成型体10进行开孔加工，能够有效地形成孔12G而缩短开孔加工时间。另外，其理由在于，即使是针对与烧结部件1相比低硬度的成型体10的开孔加工，如上所述蜡烛型钻头2也能够降低针对孔12G的周围的负载而进行加工，因此即使加快加工速度，针对孔12G的周围的负载也不易升高，容易加快加工速度。

(3)能够抑制钻头寿命的减少。其理由在于，能够对与烧结部件1相比低硬度的成型体10进行开孔加工，如上所述，能够缩短开孔加工时间，因此容易降低钻头的加工负荷。

(4)即使在烧结部件1具有薄壁部11S的情况下，也不会在该薄壁部的11S的外侧面11Sf形成龟裂等损伤，因此生产率优异。

《试验例1》

经由在实施方式1涉及的烧结部件的制造方法中所说明的成型工序、开孔加工工序而形成贯穿孔，制作形成有薄壁部的成型体，对成型体的薄壁部的外侧面的龟裂等瑕疵的有无进行了确认。

[成型工序]

作为原料粉末，准备了将水雾化铁粉(D50：100μm)、铜粉(D50：30μm)、碳粉(D50：20μm)、以及乙撑双硬脂酰胺混合得到的混合粉末。

接着，将原料粉末填充至能够得到如图1所示的圆筒状的成型体的规定的成型用模具，以600MPa的冲压压力进行冲压成型，由此制作出厚度：7mm(内径：20mm、外径：34mm)、轴向的长度为20mm的成型体。该成型体的密度为6.9g/cm³。该密度设为根据尺寸和质量而计算出的表观密度。

[开孔加工工序]

然后，利用钻头对成型体形成贯穿孔，由此形成薄壁部。对于钻头，使用了蜡烛型钻头(“菱高精機株式会社”制的ZH342-ViOφ：4mm)、双角钻头(φ4mm、第一前端角：135°、第二前端角：60°)。对于双角钻头，使用将超硬钻头(Super Multi Drill)(“住友電工ハードメタル株式会社”制的MDW0400HGS)的前端部的两个外端(外周拐角部)进行研磨加工而形成了上述角度的第二前端角的钻头。

将各钻头的转速设为10000rpm。对于各钻头的进给速度，在入口附近(从成型体的外周面起切削3mm为止)设为800mm/min，此后直至出口开口为止，设为表1中示出的进给速度(mm/min)。从成型体的外周面朝向成型体的中心轴进行开孔加工，由此进行贯穿孔(Gd：4mm、Gl：7mm(图1))的形成。此时，利用夹具对所形成的3个贯穿孔的相邻的贯穿孔彼此之间的大致中央进行维持。将贯穿孔的形成位置设为在成型体的外周面的周向上3等分的位置，即，设为能实现表1中示出的薄壁部的厚度Gt(mm)的位置。将利用蜡烛型钻头进行开孔加工得到的成型体作为样品No.1-1～1-12，将利用双角钻头进行开孔加工得到的成型体作为样品No.1-101～1-112。

观察通过形成各贯穿孔而形成的各薄壁部的外侧面的表面，确认龟裂的有无。表1中示出了其结果。表1中的“有”表示在3个位置的外侧面中的、至少1个位置形成有龟裂，表1中的“无”表示在3个位置的外侧面均未形成龟裂。

[表1]

如表1所示，利用蜡烛型钻头进行开孔加工得到的样品No.1-1～1-12均没有龟裂。另一方面，利用双角钻头进行开孔加工得到的样品No.1-101、1-105、1-109没有龟裂，但样品No.1-102～1-104、1-106～1-108、1-110～1-112形成有龟裂。

《试验例2》

分别制造出经由在实施方式1涉及的烧结部件的制造方法中说明的成型工序、开孔加工工序的成型体、以及使该成型体进一步经由烧结工序而得到的烧结部件，分别观察了成型体的贯穿孔的内周面、以及烧结部件的贯穿孔的内周面。

这里，除了将蜡烛型钻头的直径φ设为3mm这一点以外，将成型工序以及开孔加工工序设为与试验例1的样品No.1-7相同。在烧结工序中，对经由开孔加工工序而制作的成型体在1130℃×20分钟的条件下进行烧结，制作出烧结部件的样品No.2-1。

选取沿成型体的贯穿孔的轴向的纵向剖面，利用光学显微鏡观察了贯穿孔的内周面。图2中示出了其剖面照片。在图2的中央示出的左右连续的带状部分为贯穿孔的内周面。如该图所示，贯穿孔的内周面的形状为梨皮面状。对该内周面的十点平均粗糙度Rz进行了测定，是40μm。十点平均粗糙度Rz的测定是依照“产品几何技术规范(GPS)-表面纹理：剖面法-术语、定义和表面纹理参数JIS B 0601(2013)”而进行的。

与成型体的贯穿孔的内周面同样地，观察了烧结部件的贯穿孔的内周面，对内周面的十点平均粗糙度Rz进行了测定。其结果，烧结部件的贯穿孔的内周面的形状与成型体同样地为梨皮面状，其内周面的十点平均粗糙度Rz与成型体相等。

与此相对，省略了图示，但对于烧结后的烧结部件利用试验例1中示出的双角钻头而形成贯穿孔，同样观察了贯穿孔的内周面。该贯穿孔的内周面的形状大致为平坦状而成为镜面状态，其十点平均粗糙度Rz为11μm。

《附记》

与以上说明的本发明的实施方式相关联地进一步公开了下面的附记。

[附记1]

一种烧结部件的制造方法，具有：成型工序，对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型而制作成型体；

入口开孔加工工序，利用蜡烛型钻头对所述成型体形成孔的入口；以及

烧结工序，在所述入口开孔加工工序之后对所述成型体进行烧结。

根据上述附记1的烧结部件的制造方法，容易得到在孔的入口的周缘崩边较少的烧结部件。能够想到其理由在于，与在烧结部件的开孔加工中利用的当前的通常的钻头相比，蜡烛型钻头的前端角较小而在入口侧处容易减少切屑量，因此孔的入口侧处的推力载荷减小且推力载荷的变动较小。另外，根据该烧结部件的制造方法，还能够利用蜡烛型钻头形成孔的入口侧，对于孔的出口侧能够使用除了蜡烛型钻头以外的钻头。或者，适合于制造仅形成有入口、且具有孔底而未贯穿的烧结部件。

《参考例1》

对于经由与试验例1相同的成型工序而制作的成型体，除了在试验例1中所使用的蜡烛型钻头以及双角钻头以外，还利用V字型钻头(前端角：135°)而实施用于形成孔的入口的入口开孔加工，对各钻头的推力载荷(N)的变动进行了测定。

这里，将成型体的尺寸设为，厚度为18mm(内径为17mm、外径为53mm)、轴向的长度为20mm。从成型体的外周面至5mm为止，以800mm/min的进给速度进行入口开孔加工，在5mm以后直至规定的深度为止，以1600mm/min的进给速度进行入口开孔加工。

此时，对从外周面至规定的深度为止的推力载荷的变动进行了测定。对于推力载荷的变动的测定，使用了切削测力计(“日本キスラー株式会社”制、型号为9272)。图3的图表中示出了进给速度为800mm/min时的最大推力载荷、以及进给速度为1600mm/min时的最大推力载荷。图3中的a为V字型钻头的最大推力载荷，b为双角钻头的最大推力载荷，c为蜡烛型钻头的最大推力载荷。各钻头a～c的左侧为进给速度为800mm/min时的最大推力载荷，右侧为进给速度为1600mm/min时的最大推力载荷。

如图3的图表所示可知，与V字型钻头a以及双角钻头b相比，蜡烛型钻头c的入口侧处的最大推力载荷较小。另外可知，蜡烛型钻头c在入口侧及其后的位置处，最大推力载荷的差非常小。与此相对，V字型钻头a以及双角钻头b在入口侧及其后的位置处，最大推力载荷的差非常大。

图4中示出利用各钻头a～c进行入口开孔加工时的孔的入口的光学显微镜照片。如图4所示可知，利用蜡烛型钻头c形成的孔的入口的周缘的崩边非常少。与其相对，可知利用V字型钻头a以及双角钻头b形成的孔的入口的周缘的崩边非常多。

根据图3以及图4可知，孔的入口侧处的推力载荷小、且推力载荷的变动小，从而容易减少入口的周缘的崩边。可以想到，成为这样的结果的原因在于，与V字型钻头、双角钻头等在烧结部件的开孔加工中利用的通常的钻头相比，蜡烛型钻头的前端角较小，因此在入口侧处容易减少切屑量。可以想到其原因在于，切屑量减少，由此能够在排出切屑时降低与孔的周缘接触的量，不易造成损伤。

本申请基于2014年12月12日申请的日本特许申请(特愿2014-252532)，在此将其内容作为参考而引入。

工业实用性

本发明的一个方式涉及的烧结部件的制造方法能够适于各种的通常构造用部件(链轮、转子、齿轮、环、凸缘、带轮、叶片、轴承等的机械部件等烧结部件)的制造。本发明的一个方式涉及的烧结部件适于在各种的通常构造用部件(链轮、转子、齿轮、环、凸缘、带轮、叶片、轴承等的机械部件等烧结部件)利用。

标号的说明

1 烧结部件

10 成型体

11G、11S 薄壁部 11Gf、11Sf 外侧面

12G、12S 孔 12Gi、12Si 内周面

2 蜡烛型钻头

Claims (5)

1.一种烧结部件的制造方法，其具有下述工序：

成型工序，对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型而制作成型体；

开孔加工工序，通过使用蜡烛型钻头对所述成型体形成孔，从而形成所述孔的内周面和所述成型体的端面之间的厚度Gt小于所述孔的直径Gd的薄壁部；以及

烧结工序，在所述开孔加工工序之后对所述成型体进行烧结，

所述蜡烛型钻头是下述钻头：前端部的中央为蜡烛形状，在所述前端部将所述中央和切削刃的两个外端连结的直线彼此之间的角度为规定的角度，在所述中央与所述外端之间形成有圆弧状的凹部。

2.根据权利要求1所述的烧结部件的制造方法，其中，

所述薄壁部的厚度Gt大于或等于Gd/5而小于或等于Gd/2。

3.根据权利要求1或2所述的烧结部件的制造方法，其中，

在将所述孔的轴向的长度设为Gl时，

所述Gl大于或等于Gd。

4.一种烧结部件，其是形成有孔的烧结部件，

所述烧结部件是通过下述工序制造出的：

成型工序，对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型而制作成型体；

开孔加工工序，通过使用蜡烛型钻头对所述成型体形成孔，从而形成所述孔的内周面和所述成型体的端面之间的厚度Gt小于所述孔的直径Gd的薄壁部；以及

烧结工序，在所述开孔加工工序之后对所述成型体进行烧结，

所述蜡烛型钻头是下述钻头：前端部的中央为蜡烛形状，在所述前端部将所述中央和切削刃的两个外端连结的直线彼此之间的角度为规定的角度，在所述中央与所述外端之间形成有圆弧状的凹部，该烧结部件具有所述孔的内周面和所述烧结部件的端面之间的厚度St小于所述孔的直径Sd的薄壁部，

所述孔的内周面的形状为梨皮面状。

5.根据权利要求4所述的烧结部件，其中，

所述孔的内周面的十点平均粗糙度Rz大于或等于20μm。