【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、寸法精度に優れる焼結部品を生産性良く製造することを可能ならしめる焼結部品のサイジング方法とサイジング金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄系焼結部品の中には、高精度であることと、焼結後に熱処理（焼入れ）がなされていることが要求されるものがある。例えば、内接歯車式ポンプのインナー、アウターの各焼結ロータや変速機の焼結歯車などにはその様な要求がなされる。
【０００３】
この２つの要求を満たすために、従来は、金属粉末の圧縮成形後に、焼結→油漬→サイジング（寸法矯正）→脱油→熱処理→ショットブラスティング→油漬の各工程を経ている。この方法では、サイジングを熱処理前に行って熱処理での寸法ばらつきを抑え、熱処理での寸法ばらつきを要求範囲に抑えることができなかったものについては、熱処理後に再度サイジングを行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
熱処理した焼結部品は、降伏点が高くなって弾性変形量が増大する。このため、熱処理での寸法ばらつきが大きくなると、再サイジングによる寸法矯正が思い通りにできず、寸法不良で部品を廃却せざるを得ないことがあった。
【０００５】
熱処理した焼結部品の寸法矯正をサイジングによって確実に、高精度に行うことができれば、前述の焼結〜２度目の油漬後の再サイジングまでの８工程を、焼結→熱処理→サイジング（寸法矯正）の３工程に減少させて量産性の大幅向上とコスト低減を図ることができる。また、場合によっては、焼結工程での冷却速度を速くして焼入れ効果を生じさせるシンターハードニング処理を行って焼結と熱処理の工程を統合したより好ましい焼結部品の製造技術を確立することもできる。
【０００６】
しかしながら、熱処理後のサイジングではサイジング前の寸法ばらつきが大きいと満足な部品精度が得られず、このことが、高精度と焼入れを共に必要とする焼結部品の製造工程削減、コスト削減を図る上での妨げとなっていた。
【０００７】
なお、特開平７−８０５４９号公報に、歯面をしごき加工するしごき加工面と、歯部の歯先面との間に微小クリアランスを形成するクリアランス成形面とをもつしごき型を用いて熱処理後に歯型寸法の矯正を行う技術が示されているが、熱処理した部品の外形側面の全体について寸法矯正が要求される場合には同公報の技術では対応できないし、材料の一部をクリアランス部に逃がしながら単にしごくだけでは、弾性変形の抑制も不充分になる。
【０００８】
そこで、この発明は、熱処理後の焼結部品についても高精度の外形寸法矯正を可能ならしめるサイジング方法とサイジング用金型を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、焼結部品を上下から加圧して外形側面のサイジング代が一定の部品を得る工程と、その後に部品の外形側面をサイジングする工程とを経る焼結部品のサイジング方法を提供する。
【００１０】
焼結部品を上下から加圧する工程において外形側面のサイジング代を一定させることは、加圧による焼結部品の側方への変形量を規制する方法で行える。
【００１１】
また、この方法は、ダイと上パンチおよび下パンチを用いて実施することができる。
【００１２】
上下の加圧とサイジングは、ダイに、サイジング穴とその穴の下部に連なるサイジング穴よりも大径のサイジング代付与穴を設け、焼結部品を前記サイジング代付与穴の内部において当該部品の外形側面がサイジング代付与穴の内面に拘束されるように上下のパンチで加圧し、その後、部品をサイジング穴に通して押し抜く方法を採ると、一連の工程の中で実施することができる。
【００１３】
この方法の実施に用いる焼結部品のサイジング用金型は、サイジング穴の下部にサイジング穴よりも大径のサイジング代付与穴を連ねて設けたダイと、このダイの中に対向して進入させる上パンチ及び下パンチを組み合わせて構成される。この発明においては、かかるサイジング用金型も併せて提供する。
【００１４】
【作用】
焼結部品を上下に圧縮すると、この部品が変形して部品の外形寸法が増加する。このとき、焼結部品の内部に存在する気孔が横長形状となるように押し潰される。この上下の圧縮による変形がその後に行うサイジングでの寸法矯正効果を高め、部品の寸法精度を安定させることを見出した。
【００１５】
上下の圧縮を予め行うと、部品に外形寸法を小さくする方向の力（収縮力）が働き、この力がサイジングで生じる弾性変形量を低減させ、それによって熱処理した部品についても優れた寸法精度が安定して得られると思われる。
【００１６】
なお、この発明の方法を、サイジング穴とサイジング代付与穴を有するダイと上下パンチを用いて実施すると、上下からの加圧、その後のサイジングの２モードを１アクションで実施することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の方法の実施形態を図１乃至図３に基づいて説明する。図１は、内接歯車式ポンプのインナーロータのサイジングに利用する金型の一例を示している。図中１はダイ、２はコア、３は上パンチ、４は下パンチである。
【００１８】
ダイ１には、焼結部品即ちインナーロータの外周面（外形側面）の寸法矯正を行うサイジング穴１ａと、その穴１ａよりも僅かに大径のサイジング代付与穴１ｂを上下に連ねて設けてある。
【００１９】
サイジング穴１ａとサイジング代付与穴１ｂの穴径差は、直径で０．２ｍｍ程度（半径で０．１ｍｍ程度）にするのが好ましい。
【００２０】
上パンチ３と下パンチ４は、サイジング対象のインナーロータの断面形状と同一断面形状を有するものにしてある。
【００２１】
この発明の方法によるサイジング工程では、図２（ａ）に示すように、先ず、焼結部品（前述のインナーロータなど）Ａを上死点にある下パンチ４上にセットする。そして、下パンチ４を降下させながら上パンチ３で焼結部品Ａをダイ１とコア２の間に押し込み、コア２によるワークの穴のサイジングを行う。焼結部品Ａは穴の無いものも考えられ、この時にはコア２は存在せず、穴のサイジングはなされない。
【００２２】
焼結部品Ａがサイジング代付与穴１ｂの中に完全に入り込んだら下パンチ４の動きを止め、この状態で上パンチ３をさらに押し下げて図２（ｂ）に示すように、焼結部品Ａを上下方向に加圧する。
【００２３】
この加圧によって焼結部品Ａが圧縮され、サイジング代付与穴１ｂとの隙間に材料が逃げてサイジング代付与穴１ｂの内面に拘束されるところまで焼結部品Ａが変形する。このときの変形量（外径寸法の増加量）は、サイジング代付与穴１ｂとの間の隙間の大きさによって決まり、これにより、焼結部品Ａの外形側面に一定のサイジング代Ｐ２が与えられる。
【００２４】
この後、上パンチ３を上昇させて退避させ、図２（ｃ）に示すように、下パンチ４で焼結部品Ａを突き上げてサイジング穴１ａによる外形側面のサイジングを行う。サイジングは、ダイ１と下パンチ４を相対移動させればよく、ダイ１を引き下げて行うこともできる。
【００２５】
図３に、押し込み、圧縮、サイジングの各行程における焼結部品Ａの形状変化の状況を模式化して示す。
焼結部品Ａを、図３（ａ）に示すようにダイ１の中に押し込んだ後、図３（ｂ）に示すようにサイジング代付与穴１ｂ内で上下に加圧すると、焼結部品Ａの内部に存在する気孔Ｂが横長形状となるように押し潰される。この後引き続いて図３（ｃ）に示す押抜きによるサイジングを行うと、焼結部品Ａの内部の気孔Ｂは縦長形状となる方向に変形する。また、サインジング穴１ａによってしごかれる表層部（外形側面の表層部）の気孔Ｂは縦長形状となるように変形するが、横長形状からの変形となるため、上下からの加圧を行わずに直接サイジングを行った場合に比べて縦長形状への変形の度合いは小さくなる。
【００２６】
上下からの加圧による外径増加で焼結部品Ａに径方向の収縮力が生じ、この状態でサイジングがなされるためサイジングによる弾性変形が小さく抑えられ、その結果、サイジングによる気孔Ｂの縦長形状への変形の度合いが小さくなると考えられる。
【００２７】
この方法によると、これまで熱処理前と熱処理後に２回行っていたサイジングを熱処理後の１回にして優れた寸法精度を得ることができる。例えば、内接歯車式ポンプ用のインナーロータについては、熱処理による寸法ばらつきを抑えるためのサイジングを熱処理前に実施しても熱処理により歯先部寸法に±９０μｍ程度の寸法ばらつきが生じ、このため、従来は、熱処理後に再度サイジングを行って±３０μｍの要求精度を得ていたが、この発明の方法では、事前のサイジングを省いて焼結後に熱処理した部品（寸法ばらつきは事前サイジングを行ったものよりも大きい）の寸法精度を、１回のサイジングで±２０μｍに高めることができた。
【００２８】
図４に、サイジング、熱処理、再サイジングを行った焼結部品と、熱処理後にこの発明の方法でサイジングを行った焼結部品（いずれも前述のインナーロータ）の外形寸法の仕上がり状態と、仕上がり度数を比較して示す。図４（ａ）は、サイジイングを２度行った従来法によるデータ、図４（ｂ）は、この発明の方法によるデータである。
【００２９】
従来法では、中間値４５．９２ｍｍに対して最大誤差が±０．０３ｍｍあり、また、全度数のうち誤差が±０．０１ｍｍある場合が多くを占めているのに対し、この発明の方法では、最大誤差が±０．０２ｍｍに納まっており、また、誤差が±０．０１ｍｍあるケースも非常に少なくなっている。
【００３０】
なお、図２に示すように、サイジング穴１ａとサイジング代付与穴１ｂを有するダイ１を使用すれば、上下からの加圧とその後のサイジングの２モードを１アクションで実施することができ、生産性のさらなる向上が図れるが、上下からの加圧とその後のサイジングを別行程で行っても発明の目的は達成される。
【００３１】
また、この発明の方法は、焼結後に熱処理した部品の寸法矯正に利用するとその有効性が特に顕著に現れるが、焼結のみを行った部品の寸法矯正にも利用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の方法および装置によれば、焼結部品の寸法精度を１回のサイジングによって高めることができ、高精度と熱処理が共に要求される焼結部品の製造において必要であった８工程を、焼結→熱処理→サイジングの３工程に減少させて生産性の向上、コスト低減を図ることが可能になる。
【００３３】
なお、サイジング穴とサイジング代付与穴を有するダイを用いて焼結部品の上下からの加圧とサイジングを連続的に行う方法は、２モードを１アクションで実施することができるため、生産性がより高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）この発明のサイジング金型の一例を示す図
（ｂ）同上の金型の断面図
【図２】（ａ）〜（ｃ）この発明のサイジング方法の行程図
【図３】（ａ）〜（ｃ）図２の行程で生じる焼結部品内部気孔の変形状態を示す図
【図４】（ａ）（ｂ）焼結部品の寸法精度に関する評価結果の比較図
【符号の説明】
１ ダイ
１ａ サイジング穴
１ｂ サイジング代付与穴
２ コア
３ 上パンチ
４ 下パンチ
Ａ 焼結部品
Ｂ 気孔
Ｐ２ サイジング代[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sizing method and a sizing mold for a sintered component that enable a sintered component having excellent dimensional accuracy to be manufactured with high productivity.
[0002]
[Prior art]
Some iron-based sintered parts require high precision and heat treatment (quenching) after sintering. For example, such requirements are made for the inner and outer sintered rotors of the internal gear pump and the sintered gears of the transmission.
[0003]
In order to satisfy these two requirements, conventionally, after compression molding of a metal powder, the respective steps of sintering → oil immersion → sizing (dimensional correction) → deoiling → heat treatment → shot blasting → oil immersion have been performed. In this method, sizing is performed before the heat treatment to reduce dimensional variation in the heat treatment, and for those in which the dimensional variation in the heat treatment cannot be suppressed to a required range, sizing is performed again after the heat treatment.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The heat-treated sintered component has a higher yield point and an increased elastic deformation. For this reason, when the dimensional variation in the heat treatment becomes large, the dimensional correction by resizing cannot be performed as expected, and the component has to be discarded due to dimensional defects.
[0005]
If the sizing of the heat-treated sintered part can be reliably and accurately performed by sizing, the above-described eight steps from sintering to resizing after the second oil pickling are performed by sintering → heat treatment → sizing (size correction) ), The number of processes can be reduced to greatly improve mass productivity and reduce costs. In some cases, a sinter hardening process is performed to increase the cooling rate in the sintering process to produce a quenching effect, thereby establishing a more preferable sintered part manufacturing technology by integrating the sintering and heat treatment processes. You can also.
[0006]
However, in sizing after heat treatment, if the dimensional variation before sizing is large, satisfactory component accuracy cannot be obtained, which is necessary to reduce the manufacturing process and cost of sintered components that require both high accuracy and quenching. In the way.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-80549 discloses that after heat treatment using an ironing die having an ironing surface for ironing the tooth surface and a clearance molding surface for forming a minute clearance between the tooth tip surface of the tooth portion. Although a technique for correcting the tooth mold dimensions is shown, when dimensional correction is required for the entire outer side surface of the heat-treated part, the technique disclosed in the publication cannot cope with the problem, and a part of the material is added to the clearance part. Simply squeezing while escaping also results in insufficient suppression of elastic deformation.
[0008]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a sizing method and a sizing mold that enable highly accurate external dimension correction of a sintered component after heat treatment.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, a sintered part is subjected to a step of pressing a sintered part from above and below to obtain a part having a constant sizing margin on the outer side, and a step of sizing the outer side of the part thereafter. Provide a method for sizing a bonded part.
[0010]
In the step of pressing the sintered part from above and below, the sizing margin on the outer side surface can be made constant by a method of regulating the amount of deformation of the sintered part to the side due to the pressing.
[0011]
Also, this method can be performed using a die and an upper punch and a lower punch.
[0012]
Upper and lower pressurization and sizing are performed by providing a sizing hole and a sizing allowance hole having a larger diameter than the sizing hole connected to the lower part of the hole in the die, and sintering the sintered part inside the sizing allowance hole. When a method of pressing the upper and lower punches so that the side surface is constrained by the inner surface of the sizing allowance providing hole, and then pushing out the component through the sizing hole is employed, it can be performed in a series of steps.
[0013]
A die for sizing a sintered part used in the implementation of this method is a die provided with a sizing allowance hole having a diameter larger than the sizing hole below the sizing hole, and is made to face the die in a facing manner. It is configured by combining an upper punch and a lower punch. In the present invention, such a sizing mold is also provided.
[0014]
[Action]
Compressing the sintered part up and down deforms the part and increases the external dimensions of the part. At this time, the pores existing inside the sintered component are crushed so as to have a horizontally long shape. It has been found that the deformation due to the vertical compression enhances the dimensional correction effect in the sizing performed thereafter, and stabilizes the dimensional accuracy of the part.
[0015]
If compression is performed in advance, a force (shrinkage force) in the direction of reducing the external dimensions acts on the part, and this force reduces the amount of elastic deformation caused by sizing, and as a result, excellent dimensional accuracy can be obtained even for parts that have been heat treated. It seems to be stable.
[0016]
When the method of the present invention is carried out using a die having a sizing hole and a sizing allowance hole and an upper and lower punch, two modes of pressurization from above and below and then sizing can be performed in one action.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the method of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows an example of a mold used for sizing an inner rotor of an internal gear pump. In the figure, 1 is a die, 2 is a core, 3 is an upper punch, and 4 is a lower punch.
[0018]
The die 1 is provided with a sizing hole 1a for correcting the dimension of the outer peripheral surface (outer side surface) of the sintered component, that is, the inner rotor, and a sizing allowance hole 1b slightly larger in diameter than the hole 1a. is there.
[0019]
The hole diameter difference between the sizing hole 1a and the sizing allowance hole 1b is preferably about 0.2 mm in diameter (about 0.1 mm in radius).
[0020]
The upper punch 3 and the lower punch 4 have the same sectional shape as the sectional shape of the inner rotor to be sized.
[0021]
In the sizing step according to the method of the present invention, as shown in FIG. 2A, first, a sintered part (such as the above-described inner rotor) A is set on the lower punch 4 at the top dead center. Then, the sintered part A is pushed between the die 1 and the core 2 by the upper punch 3 while lowering the lower punch 4, and sizing of the work hole by the core 2 is performed. The sintered part A may have no hole. At this time, the core 2 does not exist and the hole is not sized.
[0022]
When the sintered part A has completely entered the sizing allowance hole 1b, the movement of the lower punch 4 is stopped. In this state, the upper punch 3 is further depressed to remove the sintered part A as shown in FIG. Press up and down.
[0023]
This pressurization causes the sintered part A to be compressed, and the material escapes into the gap between the sizing allowance hole 1b and the sintered part A is deformed to the point where it is restrained by the inner surface of the sizing allowance hole 1b. The amount of deformation (the amount of increase in the outer diameter) at this time is determined by the size of the gap between the sizing allowance hole 1b and the sizing allowance P2 is given to the outer side surface of the sintered part A. .
[0024]
Thereafter, the upper punch 3 is raised and retracted, and as shown in FIG. 2C, the sintered part A is pushed up by the lower punch 4 to size the outer side surface by the sizing hole 1a. The sizing may be performed by moving the die 1 and the lower punch 4 relatively, and the die 1 may be pulled down.
[0025]
FIG. 3 schematically shows the state of the shape change of the sintered part A in each of the indentation, compression, and sizing steps.
After the sintered part A is pushed into the die 1 as shown in FIG. 3 (a) and then pressed vertically in the sizing allowance hole 1b as shown in FIG. 3 (b), the sintered part A Is crushed so that the pores B existing inside the inside become horizontally long. Thereafter, when sizing by punching shown in FIG. 3C is performed, the pores B inside the sintered part A are deformed in a direction in which the pores B become vertically elongated. The pores B of the surface layer (surface layer on the outer side surface) squeezed by the signing hole 1a are deformed to have a vertically long shape, but are deformed from a horizontally long shape. The degree of deformation to a vertically long shape is smaller than that in the case where sizing is performed directly.
[0026]
Increasing the outer diameter by applying pressure from above and below generates a radial contraction force on the sintered part A, and sizing is performed in this state, so that elastic deformation due to sizing is reduced, and as a result, the longitudinal shape of the pores B due to sizing It is thought that the degree of deformation to becomes smaller.
[0027]
According to this method, excellent dimensional accuracy can be obtained by changing the sizing which has been performed twice before and after the heat treatment to one time after the heat treatment. For example, for an inner rotor for an internal gear pump, even if sizing for suppressing dimensional variation due to heat treatment is performed before heat treatment, the heat treatment causes a dimensional variation of about ± 90 μm in the tooth tip size. Conventionally, sizing was performed again after heat treatment to obtain the required accuracy of ± 30 μm. However, according to the method of the present invention, a part heat-treated after sintering without prior sizing (the dimensional variation is smaller than that of the pre-sized one) Dimensional accuracy) could be increased to ± 20 μm by one sizing.
[0028]
FIG. 4 shows the finished state of the external dimensions of the sintered part subjected to sizing, heat treatment, and resizing, and the sintered part sized by the method of the present invention after heat treatment (both of the above-described inner rotors), and the degree of finish. Are shown in comparison. FIG. 4A shows data according to the conventional method in which sizing is performed twice, and FIG. 4B shows data according to the method of the present invention.
[0029]
In the conventional method, the maximum error is ± 0.03 mm with respect to the intermediate value of 45.92 mm, and the error is often ± 0.01 mm in all the frequencies, whereas in the method of the present invention, , The maximum error is within ± 0.02 mm, and there are very few cases where the error is ± 0.01 mm.
[0030]
As shown in FIG. 2, if a die 1 having a sizing hole 1a and a sizing allowance hole 1b is used, two modes of pressurization from above and below and subsequent sizing can be carried out in one action. Although the performance can be further improved, the object of the invention can be achieved even if the pressing from the upper and lower sides and the subsequent sizing are performed in separate steps.
[0031]
When the method of the present invention is used for dimensional correction of a component heat-treated after sintering, its effectiveness is particularly remarkable, but it can also be used for dimensional correction of a component subjected to only sintering.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the method and apparatus of the present invention, the dimensional accuracy of a sintered part can be increased by one sizing, and it is necessary to manufacture a sintered part that requires both high precision and heat treatment. Eight steps are reduced to three steps of sintering → heat treatment → sizing, thereby improving productivity and reducing costs.
[0033]
In addition, the method of continuously performing pressurization and sizing from above and below of the sintered component using a die having a sizing hole and a sizing allowance hole can perform two modes in one action, thereby increasing productivity. Increase more.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is a view showing an example of a sizing mold of the present invention. FIG. 2 (b) is a cross-sectional view of the same mold. FIG. 2 (a) to FIG. 2 (c) are process diagrams of a sizing method of the present invention. 2 (a) to 2 (c) are views showing deformation states of pores inside a sintered part which occur in the process of FIG. 2; FIGS. 4 (a) and 4 (b) are comparison figures of evaluation results regarding dimensional accuracy of sintered parts; Description】
Reference Signs List 1 die 1a sizing hole 1b sizing allowance hole 2 core 3 upper punch 4 lower punch A sintered part B pore P2 sizing allowance
