JP2008272778A - 金型、該金型で成形された圧粉成形体および該金型を用いた圧粉成形体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ダイの表面粗さ管理を最大高さ(Ry)で管理するのではなく、粉末を高圧で圧縮成形する高圧成形用金型特有の側面圧と摩擦抵抗に起因するダイヘの負荷に基づいてダイの表面粗さを管理し、成形体圧縮時および抜き出し時の抜き出し力を低減させ、ダイや成形体にクラックを発生させない。
【解決手段】ダイのキャビティに粉末を充填し、該粉末をパンチで圧縮して成形体を形成する金型であって、前記パンチが摺接する前記キャビティを囲むダイの型面の表面粗さを、最大高さの山頂線に平行な切断レベル0.1μmでの負荷長さ率(tp)を基準長さに対して60%以上としていることを特徴とする金型
【選択図】図2
【解決手段】ダイのキャビティに粉末を充填し、該粉末をパンチで圧縮して成形体を形成する金型であって、前記パンチが摺接する前記キャビティを囲むダイの型面の表面粗さを、最大高さの山頂線に平行な切断レベル0.1μmでの負荷長さ率(tp)を基準長さに対して60%以上としていることを特徴とする金型
【選択図】図2
Description
本発明は金型、該金型で成形された圧粉成形体および該金型を用いた圧粉成形体の製造方法に関し、ダイと成形体との摩擦抵抗を低減させ、ダイの長寿命化と成形体の成形精度を上げるものである。
粉末を圧縮成形して成形体を製造する場合、通常、ダイとパンチからなる金型を用い、ダイに充填した粉末をパンチで圧縮して成形している。このように粉末を圧縮成形して成形した成形体は、その後、所要の温度で所要時間加熱して焼結されるが、この焼結後の寸法収縮による寸法のバラツキ低減を図るため焼結を行わない場合がある。また、圧粉磁心のように絶縁性被膜で被覆された鉄系磁性粉末の場合には、焼結により絶縁被覆が消失する恐れがあるため成形後に焼結は行われない。このように、圧縮成形後に焼結を行わない場合があるため、成形体の密度を飛躍的に向上させることが望まれている。
圧縮成形した成形体の密度を向上させるためには、成形時の成形面圧を高くする必要があるが、成形面圧を高くするとダイと成形体との間に発生する摩擦抵抗が大きくなり、圧縮時や成形後に成形体をダイから抜き出す時に、ダイや成形体にクラックが発生しやすいことが問題となる。そこで、ダイの内壁やパンチ外周には、摩擦抵抗を低下させるために潤滑剤が塗布されている。
圧縮成形した成形体の密度を向上させるためには、成形時の成形面圧を高くする必要があるが、成形面圧を高くするとダイと成形体との間に発生する摩擦抵抗が大きくなり、圧縮時や成形後に成形体をダイから抜き出す時に、ダイや成形体にクラックが発生しやすいことが問題となる。そこで、ダイの内壁やパンチ外周には、摩擦抵抗を低下させるために潤滑剤が塗布されている。
ダイの内壁に潤滑剤を塗布するものとして、例えば、本出願人は、特開2005−144515号公報の粉末成形方法を提供している。該粉末成形方法は、図7示すように、ダイ3に成形用粉末を充填し、上パンチ4を下方に移動させて成形用粉末を加圧成形する前に、潤滑剤供給部1から粉末状潤滑剤2を加熱されたダイ3の内壁3aに向けて噴出して均一に付着させている。このように、上パンチ4が慴接するダイ3の内壁3aに粉末状潤滑剤2を均一に付着させることで、上パンチ4とダイ3の内壁3aとの潤滑性を高め、上パンチ4とダイ3との焼き付きを防止しているものである。
前記のようにダイ内壁3aに粉末状潤滑剤2を付着させると、ダイ3と上パンチ4との摺動面の焼き付けを抑制には効果がある。
しかしながら、粉末を圧縮成形する場合成形面圧を高くすると、成形時に成形体とダイの内壁の摩擦抵抗が上がり、ダイへの側圧力が上昇する。また、成形体の抜き取り時にダイの内壁と成形体間の摩擦力が大きくなる。
成形時に発生する応力としては、成形圧力に起因する側圧力と、粉末とダイ、成形体とダイとが接触することにより生じる摩擦抵抗がある。また、成形体抜き出し時に発生する応力としては成形体とダイとの間で発生する摩擦抵抗がある。
そのため、一般的に、ダイは表面粗さの最大高さ(Ry)で規定して、ダイを作製しているが、最大高さ(Ry)を小さくするには、ダイ表面を研磨する工程が必要となり、ダイの作製コストが高価となる問題がある。
しかしながら、粉末を圧縮成形する場合成形面圧を高くすると、成形時に成形体とダイの内壁の摩擦抵抗が上がり、ダイへの側圧力が上昇する。また、成形体の抜き取り時にダイの内壁と成形体間の摩擦力が大きくなる。
成形時に発生する応力としては、成形圧力に起因する側圧力と、粉末とダイ、成形体とダイとが接触することにより生じる摩擦抵抗がある。また、成形体抜き出し時に発生する応力としては成形体とダイとの間で発生する摩擦抵抗がある。
そのため、一般的に、ダイは表面粗さの最大高さ(Ry)で規定して、ダイを作製しているが、最大高さ(Ry)を小さくするには、ダイ表面を研磨する工程が必要となり、ダイの作製コストが高価となる問題がある。
さらに、最大高さ(Ry)の高さで規定しても、ダイの表面全体の面粗度が悪いと、高圧成形では、ダイと粉末および成形体との摩擦力が大きくなるため、成形時にはダイへ負荷される側面圧が大きくなり、ダイにクラック等の損傷が発生しやすくなる。かつ、成形体の抜き出し時に、成形体が抜き出さなくなり、ダイが破損したり、成形体にクラックが発生しやすくなる問題がある。
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、ダイの表面粗さ管理を最大高さ(Ry)で管理するのではなく、粉末を高圧で圧縮成形する高圧成形用金型特有の側面圧と摩擦抵抗に起因するダイヘの負荷に基づいてダイの表面粗さを管理し、成形体圧縮時および抜き出し時の抜き出し力を低減させ、ダイや成形体にクラックを発生させないことを課題としている。
前記課題を解決するために、本発明は、ダイのキャビティに粉末を充填し、該粉末をパンチで圧縮して成形体を形成する金型であって、
前記パンチが摺接する前記キャビティを囲むダイの型面の表面粗さを、最大高さの山頂線に平行な切断レベル0.1μmでの負荷長さ率(tp)を基準長さに対して60%以上としていることを特徴とする金型を提供している。
前記パンチが摺接する前記キャビティを囲むダイの型面の表面粗さを、最大高さの山頂線に平行な切断レベル0.1μmでの負荷長さ率(tp)を基準長さに対して60%以上としていることを特徴とする金型を提供している。
前記表面粗さの最大高さとは、山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定し、この値をμmで表したものである。
前記負荷長さ率(tp)とは、基準長さの粗さ曲線を山頂線に平行な切断レベルで切断したときに得られる切断長さの和の基準に対する比を百分率で表したものである。
前記負荷長さ率(tp)とは、基準長さの粗さ曲線を山頂線に平行な切断レベルで切断したときに得られる切断長さの和の基準に対する比を百分率で表したものである。
前記のように、本発明は、ダイのキャビテイに面する型面の表面粗さを、最大高さ(Ry)で管理するのではなく、最大高さの山頂から0.1μmの位置での負荷長さ率(tp)で管理している。これは、ダイの型面と粉末および粉末を圧縮して成形した成形体との接触は、ダイ型面の最大高さの山頂のみではなく、表面全体において前記最大高さの山頂から0.1μm程度の位置まで突出している山頂にも接触する。よって、単に最大高さ(Ry)を小さくして山頂線と谷底線との間隔を小さくするより、最大高さ位置より0.1μm下方に突出している山頂部分を平滑にすれば、最大高さ(Ry)を小さくする場合と同等以上にダイと成形体との摩擦抵抗を低減することができることによる。
前記負荷長さ率(tp)が前記基準長さに対して60%以上であれば、成形体圧縮時および抜き出し時の抜き出し力を低減させ、ダイや成形体にクラックを発生させないことは、本発明者が繰り返し実験により知見したものである。
前記のように60%以上としているのは、60%未満では前記摩擦抵抗の低減への寄与度が低く、成形体の抜き出し時に成形体およびダイの型面にクラックが発生する場合があることに因る。
前記のように60%以上としているのは、60%未満では前記摩擦抵抗の低減への寄与度が低く、成形体の抜き出し時に成形体およびダイの型面にクラックが発生する場合があることに因る。
このように、本発明では、ダイの型面の表面粗さを、最大高さ(Ry)ではなく負荷長さ率(tp)で規定しているため、最大高さ(Ry)を小さくするためにダイ型面の研磨工程を簡略化することができ、最大高さ(Ry)で規定する場合と同等以上にダイと成形体との摩擦抵抗を低減させることができる。よって、ダイ作製費を抑えることができると同時に圧縮時や成形体抜き出し時のダイの破損や成形体のクラックを防止することができる。
前記ダイは高圧用である場合、超硬合金で形成していることが好ましい。なお、パンチは超硬合金、鉄または鉄系合金から形成してもよい。
前記ダイに充填してパンチで圧縮して成形する粉末としては、鉄(Fe)、鉄(Fe)−シリコン(Si)系合金、鉄(Fe)−窒素(N)系合金、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)系合金、鉄(Fe)−炭素(C)系合金、鉄(Fe)−ホウ素(B)系合金、鉄(Fe)−コバルト(Co)系合金、鉄(Fe)−リン(P)系合金、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)系合金、および鉄(Fe)−アルミニウム(Al)−シリコン(Si)系合金等が挙げられる。
前記粉末は表面は絶縁皮膜で被覆しており、該絶縁皮膜はリン酸処理によって形成されているか、リン酸鉄、リン酸マンガン、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム、酸化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物を塗布している。
前記粉末は表面は絶縁皮膜で被覆しており、該絶縁皮膜はリン酸処理によって形成されているか、リン酸鉄、リン酸マンガン、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム、酸化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物を塗布している。
前記のように表面粗さを管理したダイの型面に粉末潤滑剤の潤滑層が形成されていることが好ましい。該ダイ表面の潤滑層の厚さは限定されないが、0.5μm以上2μm以下とすることが好ましい。
前記粉末潤滑剤は、粉末金属石鹸、ポリエチレン、アミド系ワックス、ポリアミド、ポリプロピレン、アクリル酸エステル重合体、メタクリル酸エステル重合体、フッ素系樹脂および層状潤滑剤から選択される1種または複数種からなることが好ましい。かつ、これら粉末状潤滑剤の平均粒径は0.5〜1.5μm程度である。かつ、該粉末潤滑剤の平均粒子径は、前記ダイの型面の表面粗さの山頂線から谷底線までの最大高さより大としていることが好ましい。
特に、粉末金属石鹸を用いるのが好ましく、該粉末金属石鹸とは、アルカリ金属以外の金属と脂肪酸の化合物のことであり、脂肪酸としてはステアリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ヒマシ油脂肪酸などがあり、金属としてはアルミニウム、カルシウム、亜鉛、マグネシウムおよびバリウムなどがある。
前記粉末状潤滑剤からなる潤滑剤層の形成は、塗布する粉末状潤滑剤の種類に応じて、その融点よりも少し低い温度にダイを加熱しておき、この加熱したダイの型面に噴射ノズルから噴射して吹き付け、ダイの帯電付着作用によって粉末状潤滑剤を付着し、潤滑剤層を形成することが好ましい。
前記粉末状潤滑剤からなる潤滑剤層の形成は、塗布する粉末状潤滑剤の種類に応じて、その融点よりも少し低い温度にダイを加熱しておき、この加熱したダイの型面に噴射ノズルから噴射して吹き付け、ダイの帯電付着作用によって粉末状潤滑剤を付着し、潤滑剤層を形成することが好ましい。
本発明の金型は、前記ダイに対して下パンチ上面の成形面はキャビティの底面に配置している一方、前記上パンチを昇降させている。
前記上パンチの側面とダイとの前記型面となる内壁とは圧縮成形時の下降時及び成形後の上昇時に摺接するが、其の際も、前記ダイの型面を表面粗さを前記設定とすると、上パンチにもクラックが発生するのを抑制できる。
前記上パンチの側面とダイとの前記型面となる内壁とは圧縮成形時の下降時及び成形後の上昇時に摺接するが、其の際も、前記ダイの型面を表面粗さを前記設定とすると、上パンチにもクラックが発生するのを抑制できる。
また、前記金型は成形圧が800MPa以上の成形に使用しているのが好ましい。該成形圧の上限は現在使用しえる粉末から考慮すると2GPaである。
このように成形圧を800MPa以上としているのは、前記絶縁被覆した粉末を用いた場合、金型で圧縮成形した後に焼結を行うと、絶縁皮膜が消失する恐れがあることによる。圧縮成形後に焼結を行わなくても高密度とすることができるように、圧縮成形時に高圧としている。よって、焼結しない圧粉磁心の成形に好適に用いることができる。
このように成形圧を800MPa以上としているのは、前記絶縁被覆した粉末を用いた場合、金型で圧縮成形した後に焼結を行うと、絶縁皮膜が消失する恐れがあることによる。圧縮成形後に焼結を行わなくても高密度とすることができるように、圧縮成形時に高圧としている。よって、焼結しない圧粉磁心の成形に好適に用いることができる。
さらに、前記金型で成形された圧粉成形体を提供している。
該成形体の粉末の密度は95%以上としている。
このように、成形体の成形密度を高密度とすると、圧粉磁心のような焼結しない成形体を作製することができると共に、成形後に焼結する場合でも寸法収縮によるバラツキを小さくすることがでるため寸法精度を向上させることができる。
圧粉成形体は、モータあるいはトランス等に適用できる。
さらにまた、本発明は、前記粉末を前記金型を用いて成形している圧粉成形体の製造方法を提供している。
該成形体の粉末の密度は95%以上としている。
このように、成形体の成形密度を高密度とすると、圧粉磁心のような焼結しない成形体を作製することができると共に、成形後に焼結する場合でも寸法収縮によるバラツキを小さくすることがでるため寸法精度を向上させることができる。
圧粉成形体は、モータあるいはトランス等に適用できる。
さらにまた、本発明は、前記粉末を前記金型を用いて成形している圧粉成形体の製造方法を提供している。
前述したように、本発明によれば、ダイの型面の表面粗さを、最大高さ(Ry)で管理するのではなく、該最大高さの山頂線と平行は切断レベル0.1μm位置での負荷長さ率(tp)で管理してダイを作製しているため、研磨工程を簡略化することができ、最大表面高さで規定する場合と同等以上にダイと成形体との摩擦抵抗を低減させることができる。よって、ダイの作製のコストを抑えることができると同時に圧縮時や成形体抜き出し時のダイの破損や成形体のクラックを防止することができる。
また、前記本発明の金型では高圧で粉末を圧縮成形できるため、焼結工程を経ることなく高密度成形体を得ることができ、高密度の圧粉磁心を得ることができる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1乃至図3に本発明の第1実施形態を示す。
図1乃至図3に本発明の第1実施形態を示す。
第1実施形態の粉末成形用金型10は、キャビティ11aを備えたダイ11と、上下パンチ12、13を備え、磁性粉末Pを圧縮して直方体形状の磁性圧粉成形体60を成形するものとしている。前記ダイ11および上下パンチ12、13は超硬合金で形成している。磁性粉末Pは、鉄の成分が98%以上の純鉄系の粉末に、リン酸処理を施して絶縁皮膜を設けた粉末からなる。前記高圧成形金型10での成形圧は800MPaの高圧としている。
前記上下パンチは12、13のうち下パンチ13はダイ11の下端を閉鎖するように固定している一方、上パンチ12を昇降させてダイ11のキャビティ11aに充填した磁性粉末Pを圧縮成形する構成としている。
上パンチ12の下面12aは磁性圧粉成形体60の上面60aの成形面すると共に、下パンチ13の上面13aは磁性圧粉成形体60の下面60bを成形面としている。
上パンチ12の下面12aは磁性圧粉成形体60の上面60aの成形面すると共に、下パンチ13の上面13aは磁性圧粉成形体60の下面60bを成形面としている。
前記ダイ11は、図1(B)に示すように、外形を円筒形状とし、貫通した中空部は断面矩形状のキャビティ11aとし、該キャビティ11aに面する内周面が型面11bとし、磁性圧粉成形体60の側周面60cの成形面となる。
該型面11bの表面には、粉末樹脂剤を塗布して潤滑層15を形成し、該潤滑層15に沿って前記上パンチ12が摺接して、キャビティ11aに充填した磁性粉末Pを圧縮成形しており、該上パンチ12の摺接時に型面11bには側圧力Nが負荷される。
該型面11bの表面には、粉末樹脂剤を塗布して潤滑層15を形成し、該潤滑層15に沿って前記上パンチ12が摺接して、キャビティ11aに充填した磁性粉末Pを圧縮成形しており、該上パンチ12の摺接時に型面11bには側圧力Nが負荷される。
図2にダイ11の型面11bの表面粗さを示す。
超硬合金で形成しているダイ11は、その型面11bを平滑面となるように作製しているが、研磨無しでは図2に示すような表面性状となり、算術平均粗さ(Ra)が0.2a程度で、山部の最大高さ(Ry)は8μm程度となっている。この最大高さ(Ry)とは、抜き取り部分の山頂線G1と谷底線G2との間隔を、粗さ曲線の縦倍率の長さで測定したものである。
超硬合金で形成しているダイ11は、その型面11bを平滑面となるように作製しているが、研磨無しでは図2に示すような表面性状となり、算術平均粗さ(Ra)が0.2a程度で、山部の最大高さ(Ry)は8μm程度となっている。この最大高さ(Ry)とは、抜き取り部分の山頂線G1と谷底線G2との間隔を、粗さ曲線の縦倍率の長さで測定したものである。
ダイ11の型面11bの表面粗さの管理は、最大高さ(Ry)の山頂11iの山頂線G1に平行な切断レベルUを0.1μmとして仮定して、該切断レベルUでの負荷長さ率(tp)を基準長さに対して60%を指標としている。
即ち、前記切断レベルUに山頂11jを有する部分および切断レベルUから最大高さの山頂11iの間に山頂を有する部分の合計長さが基準長さに対して60%以上あるか否かで管理し、60%以上を有するようにダイ型面11bを作製している。
前記負荷長さ率(tp)の測定は、JIS B 0601の規定に準拠して行い、基準長さHの粗さ曲線を切断レベルUで得られる切断長さI1、I2・・・Inの和Ipの基準に対する比を百分率で表したもの、即ちtp=(Ip/H)×100で表したものである。なお、基準長さHは0.8mm、評価長さは4mmとしている。
即ち、前記切断レベルUに山頂11jを有する部分および切断レベルUから最大高さの山頂11iの間に山頂を有する部分の合計長さが基準長さに対して60%以上あるか否かで管理し、60%以上を有するようにダイ型面11bを作製している。
前記負荷長さ率(tp)の測定は、JIS B 0601の規定に準拠して行い、基準長さHの粗さ曲線を切断レベルUで得られる切断長さI1、I2・・・Inの和Ipの基準に対する比を百分率で表したもの、即ちtp=(Ip/H)×100で表したものである。なお、基準長さHは0.8mm、評価長さは4mmとしている。
前記のように、ダイ11の型面11bの表面粗さを、最大高さ(Ry)の山頂線G1に平行な0.1μmでの切断レベルUにおいて負荷長さ率(tp)が基準長さに対して60%以上であれば研磨工程を簡略化することができる。
潤滑層15は粉末潤滑剤で形成し、本実施形態ではステアリン酸亜鉛からなる微粒子金属石鹸を用い、その平均粒子径を0.8μmとしている。該粒子の平均粒子径はダイ型面11bの最大高さ(Ry)よりも大とし、かつ、該潤滑層15の平均厚さは0.5〜2μm程度としている。
前記潤滑層15は、ダイ11を粉末潤滑剤の溶融温度より若干低い温度で予め加熱しておき、粉末潤滑剤を噴射ノズルよりダイ型面11bの全面に均一に塗布して形成している。
前記潤滑層15は、ダイ11を粉末潤滑剤の溶融温度より若干低い温度で予め加熱しておき、粉末潤滑剤を噴射ノズルよりダイ型面11bの全面に均一に塗布して形成している。
次に、前記高圧成形用金型10を用いて磁性圧粉成形体の成形方法について説明する。
下パンチ13を、図1に示すように、予めダイ11のキャビティ11aの底面に固定する。ついで、下パンチ13で底面を塞いだダイ11のキャビティ11a内に磁性粉末Pを充填した後、上パンチ12を下降させ、磁性粉末Pを充填しているキャビティ11a内にゆっくりと押し込んでいき、磁性粉末Pを磁性圧粉成形体60の形状に整える。その後、図3に示すように、上パンチ12を下降させ、磁性粉末Pを上パンチ下面12a、下パンチ上面13a、ダイの型面11bで圧縮して磁性圧粉成形体60を形成する。
下パンチ13を、図1に示すように、予めダイ11のキャビティ11aの底面に固定する。ついで、下パンチ13で底面を塞いだダイ11のキャビティ11a内に磁性粉末Pを充填した後、上パンチ12を下降させ、磁性粉末Pを充填しているキャビティ11a内にゆっくりと押し込んでいき、磁性粉末Pを磁性圧粉成形体60の形状に整える。その後、図3に示すように、上パンチ12を下降させ、磁性粉末Pを上パンチ下面12a、下パンチ上面13a、ダイの型面11bで圧縮して磁性圧粉成形体60を形成する。
前記磁性粉末Pの圧縮成形時には磁性粉末Pを圧縮成形し、上パンチ12の速度は20m/sと、成形圧は800MPaとしている。
ダイ11の型面11bは磁性粉末Pの圧縮成形時に磁性粉末Pおよび上パンチ12により側面圧が負荷され、圧縮成形後の磁性圧粉成形体60の取り出し時にも圧粉成形体60と上パンチ12とにより側面圧が負荷される。
前記ダイ型面11bに負荷される側面圧は、図2に示すダイ型面11bの最大高さ(Ry)の山頂11iに最大に負荷され、該山頂11iの表面の潤滑層15の摩擦抵抗が大きくなるが、最大高さの山頂11iから0.1μm程度の位置まで突出している山頂11jにも負荷され、これらの部分の表面の摩擦抵抗が発生する。
しかしながら、前記最大高さ(Ry)から0.1μmのラインにおける負荷長さ率(tp)が基準長さに対して60%以上とし、型面11bの60%以上の面で前記側面圧に対する応力を分散しているため、全体として摩擦抵抗を低減できる。
前記ダイ型面11bに負荷される側面圧は、図2に示すダイ型面11bの最大高さ(Ry)の山頂11iに最大に負荷され、該山頂11iの表面の潤滑層15の摩擦抵抗が大きくなるが、最大高さの山頂11iから0.1μm程度の位置まで突出している山頂11jにも負荷され、これらの部分の表面の摩擦抵抗が発生する。
しかしながら、前記最大高さ(Ry)から0.1μmのラインにおける負荷長さ率(tp)が基準長さに対して60%以上とし、型面11bの60%以上の面で前記側面圧に対する応力を分散しているため、全体として摩擦抵抗を低減できる。
このように、本発明の高圧成形用金型10は、ダイ11のキャビティ11aに面する型面11bの表面粗さを、最大高さ(Ry)で管理するのではなく、最大高さの山頂から0.1μmの位置での負荷長さ率(tp)で管理し、最大高さ位置より0.1μmの間に位置する山部を基準長さに対して60%以上となるようにダイ型面11bを製作している。
よって、最大高さ(Ry)を小さくする場合と同等以上にダイ11と磁性圧粉成形体60との摩擦抵抗を低減することができる。
従って、ダイ11の作製のコストを抑えることができる。かつ、圧縮時や磁性圧粉成形体60の抜き出し時に、ダイ11に発生する摩擦抵抗を低減できるため、ダイ11の破損や磁性圧粉成形体60のクラックの発生を防止することができる。
よって、最大高さ(Ry)を小さくする場合と同等以上にダイ11と磁性圧粉成形体60との摩擦抵抗を低減することができる。
従って、ダイ11の作製のコストを抑えることができる。かつ、圧縮時や磁性圧粉成形体60の抜き出し時に、ダイ11に発生する摩擦抵抗を低減できるため、ダイ11の破損や磁性圧粉成形体60のクラックの発生を防止することができる。
このように、前記高圧成形用金型10を用いて、磁性圧粉成形体60を高密度に成形できるため、圧粉磁心のような焼結しない成形体を高密度に作製することができる。また、成形後に焼結する場合でも寸法収縮によるバラツキを小さくすることがでるため寸法精度を向上させることができる。
図4乃至図6は本発明の第2実施形態を示す。
第2実施形態の高圧成形金型100は分割ステータコア20の成形用である。
第1実施形態との相違点は、分割ステータコア20は成形面に段を有するため、図4に示すように、上パンチ12を上第1分割パンチ40と上第2分割パンチ50とに分割している。ダイ11は第1実施形態と同様に型面11bと同様に表面粗さを管理して作製している。
第2実施形態の高圧成形金型100は分割ステータコア20の成形用である。
第1実施形態との相違点は、分割ステータコア20は成形面に段を有するため、図4に示すように、上パンチ12を上第1分割パンチ40と上第2分割パンチ50とに分割している。ダイ11は第1実施形態と同様に型面11bと同様に表面粗さを管理して作製している。
前記高圧成形金型100で成形する分割ステータコア20は、円環状に配置してステータ(図示せず)を形成するもので、図4および図5に示すように、上下面20a、20bを上下パンチ12、13で成形する成型面としている一方、側周面20cをダイ11の内周面からなる型面11bで成形している。また、ティース部21と鍔部23の上下面21a、21bを平面としている一方、該上下面21a、21bとバックヨーク部22の上下面22a、22bとは上下に段差を有している。
上パンチ12は、上パンチ下面12aの成形面に設けている段差部12eの境界位置で、成形面と直交方向に上パンチ12を分割して上第1分割パンチ40、上第2分割パンチ50とに分割している。この上第1分割パンチ40の下面40aが分割ステータコア20のバックヨーク部上面22aを成形すると共に、上第2分割パンチ50の下面50aがティース部および鍔部上面21aを成形するようにしている。
上第1、第2分割パンチ40、50の対向する割面40b、50b間に40〜150μmのクリアランスCを設け、該割面40b、50bに夫々潤滑層41、51を設け、これら潤滑層41、51の対向面を当接させ、クリアランスCをほぼ塞いでいる。前記潤滑層41、51はダイの型面11bに塗布している粉末潤滑剤と同様の粉末樹脂剤を塗布している。
上第1、第2分割パンチ40、50の対向する割面40b、50b間に40〜150μmのクリアランスCを設け、該割面40b、50bに夫々潤滑層41、51を設け、これら潤滑層41、51の対向面を当接させ、クリアランスCをほぼ塞いでいる。前記潤滑層41、51はダイの型面11bに塗布している粉末潤滑剤と同様の粉末樹脂剤を塗布している。
下パンチ13は、前記のように、ダイ11のキャビティ11aの底面に配置しており、下パンチ13の上面13aを成形面とし、分割ステータコア20のバックヨーク部下面22b、ティース部および鍔部下面21bを成形するため段差部13eを有している。該段差部13eで、下パンチ13も上パンチ12と同様、下第1パンチ70と下第2分割パンチ80とに分割しており、割面70a、80aに潤滑層71、81を塗布している。
キャビティ11aの断面形状は、図6(A)に示すように、分割ステータコア20の上下面20a、20bの形状としており、複数の角部11dを有している。該複数の角部11dの中で成形時にダイ11の引張強度以上の引張応力が負荷される角部11hでは、該角部11hの先端からダイ11の外周端にかけての分割ライン11eで上パンチ12の摺動方向にダイ11を分割している。キャビティ11a側から外周端にかけた分割ライン11eの途中には、1つの屈曲部11fを設けており、該屈曲部11fの角度αを90度している。
次に、前記高圧成形用金型10を用いて磁性圧粉成形体の成形方法について説明する。
下パンチ13を予めダイ11のキャビティ11aの底面に固定してキャビティ11a内に磁性粉末Pを充填し、ついで、上第1、第2分割パンチ40、50の下面40a、50aを下降させ、磁性粉末Pを充填しているキャビティ11a内に押し込んでいく。下面40a、50aが磁性粉末Pに接触した時点で、上第1、第2分割パンチ40、50は割面40a、50aの潤滑層41、51を摺接させて独立して下降して、段差部12eを形成し、同様に、下第1、第2分割パンチ70、80も、割面70a、80aの潤滑層71、81を摺接させて独立して動作して、段差部13eを形成し、磁性粉末Pを分割ステータコア20の形状に整える。その後、上第1、第2分割パンチ40、50を独立して下降させて磁性粉末Pを分割ステータコア20の形状に圧縮成形する。
前記構成とすると、成形圧が高圧になる場合であっても、上第1、第2分割パンチ40、50の対向する割面40b、50b間にクリアランスCを設け、該割面40b、50bに夫々潤滑層41、51を設けているため、上第1、第2分割パンチ40、50同士の摩擦抵抗を低減させて、上第1、第2分割パンチ40、50の相手攻撃性を低下させることができ、分割パンチの金型寿命を延ばすことができる。
他の構成および作用効果は第1実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
下パンチ13を予めダイ11のキャビティ11aの底面に固定してキャビティ11a内に磁性粉末Pを充填し、ついで、上第1、第2分割パンチ40、50の下面40a、50aを下降させ、磁性粉末Pを充填しているキャビティ11a内に押し込んでいく。下面40a、50aが磁性粉末Pに接触した時点で、上第1、第2分割パンチ40、50は割面40a、50aの潤滑層41、51を摺接させて独立して下降して、段差部12eを形成し、同様に、下第1、第2分割パンチ70、80も、割面70a、80aの潤滑層71、81を摺接させて独立して動作して、段差部13eを形成し、磁性粉末Pを分割ステータコア20の形状に整える。その後、上第1、第2分割パンチ40、50を独立して下降させて磁性粉末Pを分割ステータコア20の形状に圧縮成形する。
前記構成とすると、成形圧が高圧になる場合であっても、上第1、第2分割パンチ40、50の対向する割面40b、50b間にクリアランスCを設け、該割面40b、50bに夫々潤滑層41、51を設けているため、上第1、第2分割パンチ40、50同士の摩擦抵抗を低減させて、上第1、第2分割パンチ40、50の相手攻撃性を低下させることができ、分割パンチの金型寿命を延ばすことができる。
他の構成および作用効果は第1実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
なお、本発明は、前記実施形態は限定されず、本発明の特許請求の範囲内の種々の形態が含まれるものである。
本発明の高圧成形用金型は、モータやトランスに好適に用いられるものであり、該分割ステータは自動車用モータのステータ等として好適に用いられる。
10 高圧成形用金型
11 ダイ
11a キャビティ
11b 型面
12 上パンチ
12a 上パンチ下面
13 下パンチ
13a 下パンチ上面
15 潤滑層
60磁性圧粉成形体
60a 上面
60b 下面
60c 側周面
tp 負荷長さ率
Ip 切断長さの和
G1 山頂線
H 基準長さ
U 切断レベル
P 磁性粉末
11 ダイ
11a キャビティ
11b 型面
12 上パンチ
12a 上パンチ下面
13 下パンチ
13a 下パンチ上面
15 潤滑層
60磁性圧粉成形体
60a 上面
60b 下面
60c 側周面
tp 負荷長さ率
Ip 切断長さの和
G1 山頂線
H 基準長さ
U 切断レベル
P 磁性粉末
Claims (4)
- ダイのキャビティに粉末を充填し、該粉末をパンチで圧縮して成形体を形成する金型であって、
前記パンチが摺接する前記キャビティを囲むダイの型面の表面粗さを、最大高さの山頂線に平行な切断レベル0.1μmでの負荷長さ率(tp)を基準長さに対して60%以上としていることを特徴とする金型。 - 成形圧が800MPa以上の成形に使用している請求項1に記載の金型。
- 請求項1または請求項2に記載の金型で成形された圧粉成形体。
- 前記粉末を請求項1または請求項2に記載の金型を用いて成形している圧粉成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007117344A JP2008272778A (ja) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | 金型、該金型で成形された圧粉成形体および該金型を用いた圧粉成形体の製造方法 |
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CN114126784A (zh) * | 2019-07-25 | 2022-03-01 | 京瓷株式会社 | 成形模具及其制造方法 |
-
2007
- 2007-04-26 JP JP2007117344A patent/JP2008272778A/ja not_active Withdrawn
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