JP2000135598A - 粉末成形型及び粉末の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分割ダイの隙間に侵入した粉末をその分割ダ
イを閉じる前に除去できる手段を設けることにより、分
割ダイを常に完全に閉じれるようにする。 【解決手段】 本発明に係る粉末成形型は、焼結用の粉
末を圧縮して所定形状に成形する粉末成形型において、
円周方向に分割されており、中央に粉末が収納されるキ
ャビティＣが形成される分割ダイ１４と、分割ダイ１４
を閉じた状態あるいは拡開が可能な状態に保持するダイ
ホルダ１８と、分割ダイ１４が閉じた状態でそのキャビ
ティＣに収納された粉末Ｈを圧縮するパンチ２０と、ダ
イホルダ１８と分割ダイ１４との間に形成されており、
分割ダイ１４が拡開しているときにその分割ダイ１４の
分割部１４ｃに形成された隙間Ｓと連通する通路１８
ｍ，１８ｙと、前記通路１８ｍ，１８ｙ内の圧力を大気
圧に対して変化させる圧力変動手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼結用の粉末を圧
縮して所定形状に成形する粉末成形型及び粉末の成形方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、粉末成形は一体的な成形型の
空間に粉末を充填し加圧して成形されるが、型に凝着し
易い粉末を使用して成形体を圧縮成形する場合や、成形
体の強度が低く抜き出し時に割れが発生し易い場合等は
分割型（以下、分割ダイという）を使用することが考え
られる。成形体の抜き出し時にその分割ダイを開放する
ことによって、成形体に加わる負荷が大幅に低減され、
分割ダイに対する成形体の凝着や割れを防止することが
できるからである。しかしながら、分割ダイには分割部
が存在するため、粉末がその分割部の隙間に侵入して溜
まることがある。前記粉末が分割ダイの隙間に溜まると
分割ダイが完全に閉じなくなり、この状態で粉末の圧縮
成形を続行すると成形体の表面には密度が低い分割線が
残留して成形体の形状精度が低下する。

【０００３】上記問題を解決するために、図４に示され
るように、分割ダイ２の内側に弾力性を有する板６を設
置して分割ダイ２の分割部２ｃに形成された隙間Ｓを塞
ぐようにした粉末成形型１がある（ロシア：ＳＵ−Ａ−
1315135）。前記弾力性を有する板６は分割ダイ２の開
閉に追従できるように円筒形に曲げられており、分割ダ
イ２が閉じられた状態で前記板６の両端面６ｔは互いに
当接する。図中５は略円柱形のコアであり、そのコアと
前記板６との間に粉末Ｈが充填される。充填された粉末
Ｈは図示されていないパンチが下降することにより圧縮
され、ディスク形の成形体が成形される。前記成形体を
取出す際には、分割ダイ２が拡開されるが分割部２ｃの
隙間Ｓは前記板６により覆われているため、残留した粉
末が隙間Ｓに侵入し難くなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記粉
末成形型１では板６の弾力性でその板６を分割ダイ２の
内側に密着させる構造のため、経時的に分割ダイ２に対
する前記板６の密着性が低下すると両者２，６の間に粉
末が侵入し、分割ダイ２の隙間Ｓにも粉末が侵入し易く
なる。さらに、前記粉末成形型１には分割ダイ２の隙間
Ｓに侵入した粉末を除去する手段が存在しないため、一
旦、隙間Ｓに侵入した粉末を除去するのは困難である。
このため、前記粉末成形型１でも分割ダイ２の隙間Ｓに
は粉末が徐々に溜まり、経時的にその粉末によって分割
ダイ２が完全に閉じなくなる。また、板６の両端面６ｔ
を完全に面接触させることは非常に困難であり、成形体
には両端面６ｔの部分に段差が残留してしまう。

【０００５】本発明の請求項１、請求項２に記載の発明
は、分割ダイの隙間に侵入した粉末をその分割ダイを閉
じる前に除去できる手段を設けることにより、分割ダイ
を常に完全に閉じれるようにすることをその目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、以下の
特徴を有する粉末成形型及び粉末の成形方法によって解
決される。即ち、請求項１に記載の粉末成形型は、焼結
用の粉末を圧縮して所定形状に成形する粉末成形型にお
いて、円周方向に分割されており、中央に粉末が収納さ
れるキャビティが形成される分割ダイと、前記分割ダイ
を閉じた状態あるいは拡開が可能な状態に保持するダイ
ホルダと、前記分割ダイが閉じた状態でそのキャビティ
に収納された粉末を圧縮するパンチと、前記ダイホルダ
と分割ダイとの間に形成されており、前記分割ダイが拡
開しているときにその分割ダイの分割部に形成された隙
間と連通する通路と、前記通路内の圧力を大気圧に対し
て変化させる圧力変動手段とを有する。

【０００７】本発明によると、通路内の圧力を圧力変動
手段によって大気圧よりも低下させることにより、分割
ダイの隙間に侵入した粉末を前記通路から吸引すること
ができる。また、通路内の圧力を大気圧よりも上昇させ
ることにより、前記隙間に侵入した粉末を吹き飛ばすこ
とができる。即ち、前記通路と圧力変動手段とによって
分割ダイの隙間に侵入した粉末を容易に除去することが
できる。このため、前記分割ダイを閉じる前に前記隙間
の粉末を除去することにより、その分割ダイを完全に閉
じることができる。したがって、粉末の圧縮成形により
成形体の表面に密度が低い分割線が残留することがな
く、成形体の形状精度が向上する。

【０００８】請求項２に記載の粉末の成形方法は、請求
項１に記載の粉末成形型を使用する粉末の成形方法にお
いて、分割ダイを閉じる前に、圧力変動手段により通路
内の圧力を大気圧に対して変化させ、その分割ダイの分
割部に形成された隙間に気体を流す。

【０００９】本発明によると、分割ダイを閉じる前にそ
の分割ダイの隙間が掃除されるため、その隙間に粉末が
存在しない状態で分割ダイを閉じることができる。この
ため、分割ダイを常に完全に閉じることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図１から図３に基づいて、
本発明の一の実施の形態に係る粉末成形型及び粉末の成
形方法の説明を行う。本実施の形態に係る粉末成形型
は、焼結材料であるチタン粉末とアルミ合金粉末との混
合粉にワックスを添加した粉末を圧縮して円柱形の成形
体を製造するための型であり、図１（Ａ）にその粉末成
形型の縦断面図、図１（Ｂ）に平断面図が示されてい
る。また、図２、図３は前記粉末成形型を使用して前記
成形体を製造する工程を表す縦断面図である。前記粉末
成形型１０は型ベース１２を備えており、その型ベース
１２上に逆円錐台形の分割ダイ１４が設置されている。

【００１１】前記分割ダイ１４は円周方向に三等分され
ており、各々の分割片１４ｒ，１４ｓ，１４ｔが組み合
わされた状態で、その分割ダイ１４の中央軸方向（上下
方向）には第二貫通孔１４ｋが形成される。第二貫通孔
１４ｋはキャビティＣを構成する部分であり、型ベース
１２に形成された同サイズの第三貫通孔１２ｋと同心に
保持されている。そして、前記型ベース１２の第三貫通
孔１２ｋからその分割ダイ１４の第二貫通孔１４ｋに下
方から下パンチ１５が上下摺動可能な状態で挿入され
る。また、型ベース１２の上面には分割ダイ１４の分割
部１４ｃの真下位置にそれらの分割部１４ｃから落下し
た粉末を逃がすための粉末逃がし溝１２ｕが形成されて
いる。

【００１２】分割ダイ１４を構成する各々の分割片１４
ｒ，１４ｓ，１４ｔ（以下、単に分割ダイ１４という）
はダイホルダ１８によって周囲を拘束されている。前記
ダイホルダ１８は分割ダイ１４を閉じた状態、あるいは
一定寸法だけ拡開可能な状態に保持する部材であり、主
昇降装置（図示されていない）の働きでその分割ダイ１
４と共に上動／下動する。また、前記分割ダイ１４は補
助昇降装置（図示されていない）の働きでダイホルダ１
８に対して上動できるようになっている。前記ダイホル
ダ１８の中央には分割ダイ１４を収納するホルダ穴１８
ｈが形成されており、そのホルダ穴１８ｈのテーパが分
割ダイ１４の外周面のテーパと等しく設定されている。
即ち、ダイホルダ１８のホルダ穴１８ｈの壁面と分割ダ
イ１４の外周面とは面接触する。

【００１３】このため、前記ダイホルダ１８が分割ダイ
１４に対して上動すると、分割ダイ１４の外周面に対し
てダイホルダ１８のホルダ穴１８が上方に摺動し、両者
のテーパの作用により、分割ダイ１４はダイホルダ１８
によって半径方向内側に均等な押圧力を受ける。これに
よって、分割ダイ１４を構成する各々の分割片１４ｒ，
１４ｓ，１４ｔが互いに密着し、その分割ダイ１４が閉
じられる。また、前記分割ダイ１４が補助昇降装置の働
きでダイホルダ１８に対して上動すると、分割ダイ１４
はダイホルダ１８からの押圧力を受けなくなり、一定寸
法だけ半径方向外側に拡開する。

【００１４】前記ダイホルダ１８のホルダ穴１８の壁面
には分割ダイ１４のそれぞれの分割部１４ｃに対応する
位置に吸引溝１８ｍが形成されている。吸引溝１８ｍは
分割ダイ１４の外周面に表れる分割部１４ｃに沿ってそ
の分割部１４ｃを覆うように縦に形成されている。そし
て、各々の吸引溝１８ｍの高さ方向中央が横通路１８ｙ
に接続されている。前記横通路１８ｙはダイホルダ１８
の外周面で開口しており、その開口に吸引装置（図示さ
れていない）の吸引配管が接続されている。この構造に
より、前記吸引装置を動作させることにより、分割ダイ
１４の分割部１４ｃの隙間Ｓに侵入した粉末を吸引溝１
８ｍ、横通路１８ｙを介して外部に排出することができ
る。ここで、前記横通路１８ｙは吸引溝１８ｍの高さ方
向中央に接続されているため前記隙間Ｓからほぼ均等に
粉末を吸引することができる。即ち、前記吸引溝１８ｍ
及び横通路１８ｙが本発明における分割ダイの隙間と連
通する通路に相当し、吸引装置が本発明の圧力変動手段
に相当する。

【００１５】前記分割ダイ１４の上には、その分割ダイ
１４の分割部１４ｃを覆う粉末侵入防止板１９が載置さ
れている。粉末侵入防止板１９は分割されていない一体
的な円板であり、分割ダイ１４の各分割片１４ｒ，１４
ｓ，１４ｔにボルト（図示されていない）で連結されて
いる。前記連結部は、例えばボルト孔を長孔にすること
により、粉末侵入防止板１９が分割ダイ１４と上下方向
に離れることなく、半径方向に相対移動が可能となって
いる。粉末侵入防止板１９の下面中央には略筒状の突起
１９ｔが形成されており、その突起１９ｔが分割ダイ１
４の第二貫通孔１４ｋの上部に形成された凹部１４ｘと
嵌合する。

【００１６】また、粉末侵入防止板１９の中心には突起
１９ｔの部分を上下に貫通する第一貫通孔１９ｋが形成
されており、その第一貫通孔１９ｋの内径が前記分割ダ
イ１４の第二貫通孔１４ｋの内径と等しか、わずかに大
きく設定されている。そして、前記粉末侵入防止板１９
の第一貫通孔１９ｋからその分割ダイ１４の第二貫通孔
１４ｋに上方から上パンチ２０が上下摺動可能な状態で
挿入される。即ち、第二貫通孔１４ｋ、上パンチ２０及
び下パンチ１５によって画成される空間（キャビティ
Ｃ）で粉末Ｈが圧縮成形される。

【００１７】次に、図２から図３に基づき上記粉末成形
型１０を使用した粉末の成形方法について説明する。先
ず、前記吸引装置を動作させる。これによって、ダイホ
ルダ１８の横通路１８ｙ、吸引溝１８ｍを介して分割ダ
イ１４の分割部１４ｃに形成された隙間Ｓに負圧が加わ
り、前記隙間Ｓに侵入した粉末が前記吸引装置によって
吸引される。なお、吸引装置による粉末の吸引は粉末の
成形が完了するまで継続して行われる。前記ダイホルダ
１８と分割ダイ１４とは、図２（Ａ）に示されるよう
に、下限位置に保持されており、下パンチ１５は型ベー
ス１２の第三貫通孔１２ｋ、分割ダイ１４の第二貫通孔
１４ｋ及び粉末侵入防止板１９の第一貫通孔１９ｋに収
納されている。

【００１８】この状態で、主昇降装置が動作して、先ず
ダイホルダ１８が分割ダイ１４に対して上動し、次にダ
イホルダ１８と分割ダイ１４とが一体で所定位置まで上
昇する（図２（Ｂ）参照）。このように、ダイホルダ１
８が分割ダイ１４に対して上動することにより、分割ダ
イ１４はダイホルダ１８によって半径方向内側に均等な
押圧力を受け、分割ダイ１４が閉じられる。また、ダイ
ホルダ１８と分割ダイ１４等の上昇に伴い下限位置の下
パンチ１５はその分割ダイ１４等から引き抜かれる。次
に、前記分割ダイ１４のキャビティＣに焼結用の粉末Ｈ
が充填される。

【００１９】前記キャビティＣに焼結用の粉末Ｈが充填
されると、図２（Ｃ）に示されるように、上パンチ２０
が粉末侵入防止板１９の第一貫通孔１９ｋから分割ダイ
１４の第二貫通孔１４ｋに挿入され、キャビティＣ内の
粉末が圧縮される。次に、図３（Ａ）に示されるよう
に、上パンチ２０が分割ダイ１４の第二貫通孔１４ｋ等
から引き抜かれ、さらに補助昇降装置が動作して分割ダ
イ１４がダイホルダ１８に対して上動する。これによっ
て、分割ダイ１４はダイホルダ１８から拘束力を受けな
くなり、一定寸法だけ半径方向外側に拡開する。

【００２０】次に、主昇降装置が動作して、図３（Ｂ）
に示されるように、ダイホルダ１８と分割ダイ１４等が
下限位置まで下降し、下パンチ１５が型ベース１２の第
三貫通孔１２ｋから分割ダイ１４の第二貫通孔１４ｋに
押し込まれる。これによって、キャビティＣ内の成形体
Ｈがその下パンチ１５によって外に押出され、粉末Ｈの
成形が終了する。

【００２１】このように、本実施の形態に係る粉末成形
型１０によると、分割ダイ１４を閉じる前に、吸引装置
によりその分割ダイ１４の隙間Ｓに侵入した粉末を吸引
することができるため、その分割ダイ１４を完全に閉じ
ることができる。このため、粉末の圧縮成形により成形
体Ｈの表面に密度が低い分割線が残留することがなく、
成形体Ｈの形状精度が向上する。なお、本実施の形態に
係る粉末の成形方法では吸引装置を常時動作させて、分
割ダイ１４の分割部１４ｃの周辺を吸引してるため、隙
間Ｓ及びその周辺は常に清潔な状態に保持される。

【００２２】また、型ベース１２の上面には分割ダイ１
４の分割部１４ｃの真下位置に粉末逃がし溝１２ｕが形
成されている。このため、その分割ダイ１４の隙間Ｓの
下部に入り込んだ粉末が吸引装置に吸引されなくても、
その粉末は自重で前記粉末逃がし溝１２ｕに落下するた
め、前記隙間Ｓに溜まることがない。また、分割ダイ１
４の上には粉末侵入防止板１９が載置されているため、
キャビティＣに焼結用の粉末Ｈを充填する際に、粉末が
分割ダイ１４の上にこぼれることがなく、分割ダイ１４
の上面から隙間Ｓに粉末Ｈが侵入することがない。

【００２３】なお、本実施の形態では、ダイホルダ１８
と分割ダイ１４が共に主昇降装置で上下動し、分割ダイ
１４は補助昇降装置でダイホルダ１８に対して相対的に
上動できるようになっている。しかし、これらは相対的
にこのような動きをすれば良いのであって、例えばダイ
ホルダ１８を固定し、分割ダイ１４、型ベース１２、下
パンチ１５をダイホルダ１８に対して相対的に上下動さ
せるようにすることもできる。この場合の成形手順とし
ては、先ず型プレート１２と分割ダイ１４がダイホルダ
１８に対して下降する。このように、分割ダイ１４がダ
イホルダ１８に対して相対的に下降することにより、分
割ダイ１４はダイホルダ１８によって半径方向内側に閉
じられる。次に、ダイホルダ１８と分割ダイ１４、型プ
レート１２とが一体で所定位置まで上昇する。この際、
下パンチ１５は上昇しないので、型内から引き抜かれ
る。キャビティＣ内に粉末を充填し、圧縮成形した後、
型プレート１２が上動して分割ダイ１４を押し上げ、そ
の分割ダイ１４がダイホルダ１８に対して上動する。こ
れによって、分割ダイ１４はダイホルダ１８から拘束力
を受けなくなり、半径方向外側に拡開する。次に、下パ
ンチ１５が上昇し、キャビティＣ内の成形体が外に押出
され、成形が終了する。

【００２４】ここで、本実施の形態では前記吸引溝１８
ｍをダイホルダ１８側に形成する例を示したが、例えば
分割ダイ１４の外周面側に形成することも可能である。
また、本実施の形態では分割ダイ１４の隙間Ｓ周辺を吸
引することにより、その隙間Ｓ内の粉末を除去する例を
示したが、例えばその隙間Ｓに気体を吹き付けることに
より粉末を除去することも可能である。また、本実施の
形態に係る粉末成形型ではダイが分割されているため、
通常コーティング範囲が限定されるＰＶＤコーティング
等を施すことも出来、型寿命を向上させることが可能で
ある。

【００２５】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、この発明の実施の形態には請求の範囲に記載した
技術的事項以外に次のような技術的事項を有するもので
あることを付記しておく。 （１） 請求項１に記載の粉末成形型において、分割ダ
イの分割部の下に粉末逃がし溝が形成されている粉末成
形型。分割ダイの隙間に侵入した粉末が自重で粉末逃が
し溝に落下するため、粉末が隙間に溜まり難くなる。 （２） 請求項１に記載の粉末成形型において、分割ダ
イの上に粉末侵入防止板が載置されている粉末成形型。
キャビティに粉末を充填する際に、粉末が分割ダイ１４
の上にこぼれることがなく、分割ダイ１４の上面から隙
間に粉末が侵入しない。

【００２６】

【発明の効果】本発明によると、分割ダイを常に完全に
閉じることができるため、粉末を圧縮成形する際に、成
形体の表面に密度が低い分割線が残留することがなく、
成形体の形状精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は本発明の一の実施の形態に係る粉
末成形型の縦断面図、図１（Ｂ）は本発明の一の実施の
形態に係る粉末成形型の平断面図である。

【図２】図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の一の実
施の形態に係る粉末成形型を使用した粉末の成形方法の
各工程を表す縦断面図である。

【図３】図３（Ａ），（Ｂ）は本発明の一の実施の形態
に係る粉末成形型を使用した粉末の成形方法の各工程を
表す縦断面図である。

【図４】従来の粉末成形型を表す平面図である。

【符号の説明】

１４ 分割ダイ １４ｃ 分割部 １４ｋ 第二貫通孔（キャビティＣ） Ｓ 隙間 １８ ダイホルダ １８ｍ 吸引溝（通路） １８ｙ 横通路（通路）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼結用の粉末を圧縮して所定形状に成形
   する粉末成形型において、 円周方向に分割されており、中央に粉末が収納されるキ
   ャビティが形成される分割ダイと、 前記分割ダイを閉じた状態あるいは拡開が可能な状態に
   保持するダイホルダと、 前記分割ダイが閉じた状態でそのキャビティに収納され
   た粉末を圧縮するパンチと、 前記ダイホルダと分割ダイとの間に形成されており、前
   記分割ダイが拡開しているときにその分割ダイの分割部
   に形成された隙間と連通する通路と、 前記通路内の圧力を大気圧に対して変化させる圧力変動
   手段と、を有することを特徴とする粉末成形型。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の粉末成形型を使用する
   粉末の成形方法において、 分割ダイを閉じる前に、圧力変動手段により通路内の圧
   力を大気圧に対して変化させ、その分割ダイの分割部に
   形成された隙間に気体を流す粉末の成形方法。