JP2006315028A - Method for compacting powder-compacting body, powder-compacted body and sintered machine part - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、主部の外周に欠け易い突部が設けられている粉末成形体を健全に製造するための成形方法と、その方法で得られる粉末成形体と、この成形体(圧粉体)を焼結して得られる焼結機械部品に関する。 The present invention relates to a molding method for soundly producing a powder molded body provided with protrusions that are easily chipped on the outer periphery of the main portion, a powder molded body obtained by the method, and this molded body (green compact). The present invention relates to a sintered machine part obtained by sintering.
既知の焼結機械部品の中に、図4に示すようなものがある。例示の焼結機械部品1は、カムシャフトなどとして使用する鍔付き部品であり、主部2の外周に突部5を備えている。主部2は、ボス部3の一端に鍔4を設けて構成されており、その鍔4の外周に突部5が径方向に突き出して設けられている。この鍔付き焼結機械部品は、突部5がセンサ突起として使用される。なお、類似の部品の中には動力伝達用センサ突起付きプーリなどもある。
Among the known sintered machine parts are those shown in FIG. The illustrated
前述の部品のセンサ用突部5などは特に、機能面からの設置規制を受け易く、寸法を大きくして機械的強度を高めることが許容されないことがある。また、この突部5は、成形用金型の構造上の制約により、金型のダイで成形しなければならないことがある。
In particular, the
図5に、粉末成形装置に用いられるダイセット方式の金型の一般的な構造を示す。例示の金型は、ダイ11と、3つに分けた下パンチ、すなわち、下第1パンチ12、下第2パンチ13、下第3パンチ14と、コア15と、上第1パンチ16と、上第2パンチ17を組み合わせて構成される。この金型は、構造上、装着可能なパンチの数が制限され、そのために、ダイ11に成形溝18を設けてその成形溝18で部品の突部5を成形する方法を採っている。
FIG. 5 shows a general structure of a die set mold used in a powder molding apparatus. The illustrated mold includes a
上述したように、主部の外周の一部分に形成する突部の成形をダイで行う場合、成形体をダイから取り出すいわゆる型抜き時に突部が欠け易い。その欠けは、突部の側面がダイに接触した部分の摩擦抵抗が突部の強度を上回ることによって起こる。粉末成形では、圧縮後の除圧時に、成形体にスプリングバックによる軸方向の応力が作用する。このとき、ダイに接触している成形体の主部の外周は、接触部に働く摩擦力で元の位置に残ろうとするので、主部の外周の突部に無理な力が加わってその突部が欠けたり、突部の根元に亀裂が生じたりする。 As described above, when the projection formed on a part of the outer periphery of the main portion is formed with a die, the projection is likely to be chipped at the time of so-called die cutting in which the molded body is taken out from the die. The chipping is caused by the fact that the frictional resistance of the portion where the side surface of the protrusion contacts the die exceeds the strength of the protrusion. In powder molding, an axial stress due to a spring back acts on the compact during pressure reduction after compression. At this time, since the outer periphery of the main part of the molded body that is in contact with the die tends to remain in the original position by the frictional force acting on the contact part, an excessive force is applied to the protrusion on the outer periphery of the main part, and the protrusion The part may be chipped or the base of the protrusion may crack.
ここで、下記特許文献1は、成形体の外側形状を成形するダイの内穴に、成形体の抜き出し側へ拡大する1/5000〜1/1000のテーパを付け、さらに、ダイの表面に摩擦係数の小さいコーティング層を設けることによって抜き出し時の摩擦抵抗を低減することを述べているが、同文献1が開示している方法では、上述した成形体外周の突部の欠けの問題を解消することができない。
Here, in
なお、上記の摩擦抵抗に対して、図4の鍔付き焼結機械部品1は、鍔4の側面4a(外周)に抜きテーパθを付けており、その抜きテーパθと同じ角度の抜きテーパθを突部5の側面5aにも付けている。これらの抜きテーパθを大きくすると、突部5の欠けを発生させずに成形体をダイから抜き出すことができるが、抜きテーパθを大きくすると製品の寸法面での要求仕様を満たせなくなることがあり、そのような理由によって小さな抜きテーパしか許容されないときには、抜きテーパの角度不足が原因で型抜き時に突部の欠けが発生し、製品の歩留まりが悪化する。また、実用上許容される歩留まりを実現できず、量産性やコスト面で有利な焼結部品の使用を断念せざるを得なくなることもある。
この発明は、主部の外周に欠け易い突部が設けられている粉末成形体を、型抜き時の突部の欠けを防止して健全に製造できるようにすること、および、それによって焼結機械部品の製造歩留まりを高めることを課題としている。 The present invention makes it possible to produce a powder molded body provided with protrusions that are easily chipped on the outer periphery of the main part by preventing chipping of the protrusions at the time of die-cutting and to produce them soundly, and thereby sintering. The challenge is to increase the manufacturing yield of machine parts.
上記の課題を解決するため、この発明においては、主部の外周に径方向に突出した突部を有する粉末成形体の成形方法であって、原料の粉末を金型に投入し、この粉末を圧縮成形した後、成形体を金型から抜き出し、その抜き出しを、前記突部の抜きテーパを主部の抜きテーパよりも大きくして行う方法を採る。 In order to solve the above problems, in the present invention, there is provided a molding method of a powder molded body having a projecting portion projecting radially on the outer periphery of a main portion, the raw material powder is put into a mold, and the powder is After compression molding, the molded body is extracted from the mold, and the extraction is performed by making the extraction taper of the protrusion larger than the extraction taper of the main part.
かかる成形方法で得られる粉末成形体は、主部とその主部の外周に設けられた突部が共に抜きテーパを有し、突部の抜きテーパが主部の抜きテーパよりも大きいものになる。この発明は、その粉末成形体も併せて提供する。 In the powder molded body obtained by such a molding method, the main portion and the protrusions provided on the outer periphery of the main portion both have a drawing taper, and the drawing taper of the protrusion is larger than the drawing taper of the main portion. . The present invention also provides the powder compact.
なお、この発明の成形方法は、以下に列挙する粉末成形体に適用すると特に大きな効果を期待できる。
(1)前記突部が主部の抜き出し側端面の外周縁部の一部分に突出して設けられている粉末成形体。
(2)前記突部の抜き出し方向の肉厚Thと径方向の肉厚Tlの比が、Tl/Th≧0.5に設定された粉末成形体。肉厚Thと肉厚Tlは最大部寸法を比較する。
(3)前記主部の抜き出し側端面の外周縁部の突部設置領域を含めた全周長さLと、突部設置領域の外周縁部の合計長さLtの比が、Lt/L≦1/2、より好ましくはLt/L≦1/3に設定された粉末成形体。なお、突部設置領域の外周縁部の合計長さLtとは、突部が複数個設置される場合、全ての突部設置領域の周縁部長さを加算した値を言う。
(4)前記主部に抜きテーパを有する鍔部が含まれ、その鍔部の外周に抜きテーパを有する突部が径方向に突出して設けられ、その突部の抜きテーパが前記鍔部の抜きテーパよりも大きい粉末成形体。
The molding method of the present invention can be expected to have a particularly great effect when applied to the powder compacts listed below.
(1) A powder molded body in which the protrusion protrudes from a part of the outer peripheral edge of the extraction side end surface of the main part.
(2) A powder molded body in which the ratio of the thickness Th in the extraction direction of the protrusion to the thickness Tl in the radial direction is set to Tl / Th ≧ 0.5. The wall thickness Th and the wall thickness Tl are compared in maximum dimension.
(3) The ratio of the total circumferential length L including the protrusion installation area of the outer peripheral edge of the extraction side end surface of the main part to the total length Lt of the outer peripheral edge of the protrusion installation area is Lt / L ≦ Powder molded body set to 1/2, more preferably Lt / L ≦ 1/3. In addition, the total length Lt of the outer periphery part of a protrusion installation area means the value which added the peripheral part length of all the protrusion installation areas, when two or more protrusions are installed.
(4) The main portion includes a collar portion having a draft taper, and a projection having a draft taper is provided on the outer periphery of the collar portion so as to project in the radial direction. Powder compact larger than the taper.
この発明は、前記(1)〜(4)のいずれかの構成を有する金属粉末で形成された成形体を焼結して得られる焼結機械部品も同時に提供する。 The present invention also provides a sintered machine part obtained by sintering a molded body formed of a metal powder having any one of the constitutions (1) to (4).
この発明の成形方法では、主部の外周に設ける突部の抜きテーパを主部の抜きテーパよりも大きくして成形体を金型から抜き出すので、型抜き時に突部に作用する応力が突部の抜きテーパと主部の抜きテーパを同一にした場合に比べて小さくなる。 In the molding method of the present invention, the protrusion taper provided on the outer periphery of the main part is made larger than the taper taper of the main part so that the molded body is extracted from the mold. Compared to the case where the punching taper of the main part and the punching taper of the main part are made the same.
上述したように、突部の抜きテーパを主部の抜きテーパよりも大きくすると、主部の抜きテーパ面(テーパを付けた側面。以下も同じ)と突部の抜きテーパ面に働く摩擦抵抗に差が生じてスプリングバックによる応力が主部の抜きテーパ面で受圧されるようになり、そのため、突部に働く応力が主部と突部の抜きテーパに差が無い場合に比べて小さくなり、それによって突部の欠けが防止される。 As described above, if the draft taper of the protrusion is made larger than the draft taper of the main part, the friction resistance acting on the draft taper surface of the main part (tapered side surface; the same applies to the following) and the draft taper surface of the protrusion is also achieved. The difference is caused and the stress due to the spring back is received by the main taper surface, so the stress acting on the protrusion is smaller than when there is no difference in the main and protrusion taper, Thereby, chipping of the protrusion is prevented.
このように、この発明では、主部の抜きテーパ面と突部の抜きテーパ面に働く摩擦抵抗に差を生じさせ、スプリングバックによる応力を主部の抜きテーパ面で受圧して突部を保護するので、主部の抜きテーパ面と突部の抜きテーパ面の設置領域の割合によって効果の度合いが左右される。そこで、主部の抜き出し側端面の外周縁部の突部設置領域を含めた全周長さLと、外周縁部の突部設置領域の合計長さLtの関係について調査し、Lt/L≦1/2、より好ましくはLt/L≦1/3の条件を満たす場合に特に良い効果が得られることを確認した。 As described above, according to the present invention, the friction resistance acting on the taper surface of the main part and the taper surface of the protrusion is made different, and the stress due to the spring back is received by the main taper surface of the main part to protect the protrusion. Therefore, the degree of the effect depends on the ratio of the installation area of the main tapered taper surface and the projecting tapered taper surface. Therefore, the relationship between the total circumferential length L including the protruding portion installation area of the outer peripheral edge of the extraction side end surface of the main portion and the total length Lt of the protruding edge installation region of the outer peripheral edge is investigated, and Lt / L ≦ It was confirmed that a particularly good effect was obtained when the condition of 1/2, more preferably Lt / L ≦ 1/3 was satisfied.
また、この発明は、突部の抜き出し方向の肉厚Thと径方向の肉厚Tlの比が、Tl/Th≧0.5に設定された粉末成形体や、主部の鍔部の外周に径方向に突出した突部が径方向に突出して設けられ、その突部の抜きテーパが前記鍔部の抜きテーパよりも大きい粉末成形体の成形に利用すると特に効果的であることも確認した。 Further, according to the present invention, the ratio of the thickness Th in the extraction direction of the protrusion to the thickness Tl in the radial direction is set to Tl / Th ≧ 0.5, or on the outer periphery of the flange portion of the main part. It has also been confirmed that it is particularly effective when a projecting portion projecting in the radial direction is provided projecting in the radial direction and the projecting taper of the projecting portion is larger than the projecting taper of the flange portion.
以下、この発明の実施の形態を添付図面の図1乃至図3に基づいて説明する。図1に示した焼結機械部品1は、ボス部3の一端外周に鍔4を設けて主部2を構成した鍔付き機械部品であり、鍔4の外周に径方向に突出した突部5を備えている。鍔4の側面4aと突部5の側面5aにはそれぞれ図2に示す抜きテーパが付けられており、鍔4の抜きテーパθ2は突部5の抜きテーパθ1よりも小さい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3 of the accompanying drawings. The
鍔4の抜きテーパθ2と突部5の抜きテーパθ1の差Δθ(=θ1−θ2)は、突部5の保護効果を十分に得るために、下限を0.2°程度にするのがよい。また、突部5の抜きテーパθ1は、部品の寸法面での要求仕様を満たすために3°以下、より好ましくは2°以下にするのがよい。
The difference Δθ (= θ1−θ2) between the draft taper θ2 of the flange 4 and the draft taper θ1 of the
さらに、図2における突部5の抜き出し方向の肉厚Thと径方向の肉厚Tlの比を、Tl/Th≧0.5にするのが好ましく、また、鍔4の抜き出し側端面の外周縁部の突部設置領域を含めた全周長さLと、突部設置領域の外周縁部の合計長さLt(Ltはl1〜lNを加算した値)の比も、Lt/L≦1/2、より好ましくはLt/L≦1/3に設定するのがよい。
Further, the ratio of the thickness Th in the extraction direction and the thickness Tl in the radial direction of the
−実施例1−
以下に、発明の効果の確認試験結果を記す。試験は、図3の焼結機械部品1(図のそれは車のエンジンに使用される動力伝達用センサ突起付きプーリ)の成形を、抜きテーパの大きさや抜きテーパの差などを変えて実施し、そのときの突部5の破損状況を調べた。図3の焼結機械部品1は、質量比でFe96.4%−Cu2%−C0.8%−潤滑剤0.8%の混合粉を、室温下で面圧600MPaの圧力を加えて成形した。
Example 1
The results of confirming the effect of the invention will be described below. The test was carried out by molding the
その成形を、先ず、突部5の抜きテーパθ1を鍔4の抜きテーパθ2との間に差をつけずに変化させて行った。このときの突部5の抜き出し方向の肉厚Thと径方向の肉厚Tlの比は、Tl/Th=0.5、また、鍔4の抜き出し側端面の外周縁部の突部設置領域を含めた全周長さLと、突部設置領域の外周縁部の合計長さLtの比Lt/L=1/24とした。上記の各条件でのテスト回数をN=5として成形を行った結果を表1に示す。
The molding was first performed by changing the draft taper θ1 of the
この表1からわかるように、このテストでは抜きテーパが3°以下で鍔4と突部5の抜きテーパに差がない場合には突部の破損が避けられない。なお、鍔4と突部5の抜きテーパを共に3°にしたものは、製品の要求寸法を満足させることができなかった。このように、健全な成形のためにはテーパを大きくとる必要があり、製品の寸法、形状の制約となる。突部破損の形態の一つの例として、例えば、図4の焼結機械部品は、主部の一部である鍔4や突部5をダイで成形する際に、この鍔4や突部5が上パンチによる上加圧のみで成形される場合には特に、上面側の成形密度に比べて下面側の成形密度が低くなる傾向にあり、そのために、下面側の強度が低くなって型抜き時に突部の下面側のエッジなどに欠けが生じ易い。その欠けは、図4の焼結機械部品の場合、鍔4の下面側の外周エッジ等にも生じることがある。
As can be seen from Table 1, in this test, if the draft taper is 3 ° or less and there is no difference in the draft taper between the flange 4 and the
−実施例2−
鍔4と突部5の抜きテーパに差をつけ、その他の条件は実施例1と同じにして成形を行った。その結果を表2に示す。
-Example 2-
Molding was performed with the difference between the punch taper of the flange 4 and the
この結果に、鍔4と突部5の抜きテーパに差をつけることの有効性が良く現れている。なお、その抜きテーパの差をつけても鍔4の抜きテーパがゼロであると、表2の結果からわかるように鍔4の破損が起こる。
As a result, the effectiveness of making a difference in the draft taper of the flange 4 and the
−実施例3−
鍔4の抜きテーパθ2と突部5の抜きテーパθ1の組み合わせ、及び鍔4の抜き出し側端面の外周縁部の突部設置領域を含めた全周長さLと、突部設置領域の外周縁部の合計長さLtの比Lt/Lをいろいろと変化させて成形を行った。他の条件は実施例1と同じである。この試験の結果を表3に示す。
Example 3
Combination of the taper taper θ2 of the flange 4 and the taper taper θ1 of the
なお、表3中の○は突部の破損無し、△は一部破損有りを示す。テーパθ1、θ2を同じにした場合に比べ全て良好な結果であったが、特に、Lt/Lの値が小さくなるほど抜きテーパ差を大きくした方がよいことが、この表3の結果に現れている。 In Table 3, ◯ indicates that the protrusion is not damaged, and Δ indicates that there is partial damage. The results are all good compared to the case where the taper θ1 and θ2 are the same. In particular, it is better to increase the extraction taper difference as the value of Lt / L becomes smaller. Yes.
1 焼結機械部品
2 主部
3 ボス部
4 鍔
4a 側面
5 突部
5a 側面
11 ダイ
12 下第1パンチ
13 下第2パンチ
14 下第3パンチ
15 コア
16 上第1パンチ
17 上第2パンチ
18 成形溝
θ、θ1、θ2 抜きテーパ
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