JP2009006374A - 大型高密度圧粉体の成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金型内壁に塗布された潤滑剤の脱離を生ずることなく粉末充填して高圧成形し、抜き取り圧力の増大やかじり等の成形不良を生じない成形方法を提供する。
【解決手段】内壁２ａに潤滑剤を塗布した深さ７０ｍｍ以上の大型キャビティ１内へ、粉箱４から粉末Ｐを充填して成形する大型高密度圧粉体の成形方法において、前記粉箱４の底面に、金型２の開口部形状と相似縮小された形状を有する粉末排出口４ａと開閉するシャッター５とを備え、前記金型２開口部の外接円径Ｄと粉末排出口４ａの外接円径Ｄ_０との差（Ｄ−Ｄ_０）を５ｍｍ以上、隙間係数ｆ＝２ｔ／｛Ｄ（１−Ｋ）ｔａｎθ｝＞１を満足する様に構成し、前記粉末排出口４ａと前記金型２の開口部の各中心を略一致させた状態で、キャビティ１内に粉末充填した後高圧成形する。ここで、ｔは前記粉末排出口と前記金型の上面との隙間、θは充填する粉末の安息角、Ｋ＝Ｄ_０／Ｄである。
【選択図】図１

Description

本発明は、金型の開口部内壁に潤滑剤を塗布した大型キャビティに、前記金型上部に設けられた粉箱から粉末を充填して圧縮成形する型潤滑成形法により大型高密度圧粉体を成形する方法に関する。

金型の開口部内壁と下パンチとからなるキャビティに、前記金型上部に設置され粉末を収納した粉箱から粉末を落下充填した後、上パンチを下降して高圧で圧縮成形し、前記金型の開口部内壁、上パンチ及び下パンチの形状に対応した高密度の圧粉体（以下、成形体ともいう）が得られる。この様な粉末の圧縮成形において、成形後の圧粉体の離型を容易にするため、粉末充填する前の金型の開口部内壁に潤滑剤を塗布する型潤滑成形法が知られている。

そこで、前記従来例に係る型潤滑成形法の理解を容易にするため、以下図６及び７に沿って参照しながら成形手順を説明する。図６は従来例に係る型潤滑成形法の成形手順を説明するための前工程図、図７は従来例に係る型潤滑成形法の成形手順を説明するための図６に続く後工程図である。

（１）先ず、上パンチ１６が上止点、下パンチ１３が下止点にある状態で、金型１２の開口部内壁１２ａと下パンチ１３とからなるキャビティ１１の金型内壁１２ａに、潤滑剤Ｓを塗布する（ステップ２１）。
（２）次いで、金型１２上部に配置された粉箱１４のキャビティ１１上部への移動に伴って、粉箱１４内に収納された粉末Ｐが下面の排出口から徐々に落下充填される（ステップ２２）。

（３）前記粉箱１４のキャビティ１１上部への移動が完了すると共に、前記キャビティ１１内に粉末Ｐが充満され粉箱１４からの粉末充填も終了する（ステップ２３）。
（４）そして、前記粉箱１４がキャビティ１１上部から元の位置に後退する（ステップ２４）。
（５）上パンチ１６の下降と下パンチ１３の上昇とによって、キャビティ１１内の粉末Ｐを高圧で圧荷する（ステップ２５）。
（６）圧荷完了後、上パンチ１６、下パンチ１３共に上昇させて、成形された圧粉体Ｐｃを金型１２から抜き取る（ステップ２６）。

ところが、大型高密度圧粉体の成形を行う場合、前記キャビティ深さＬが７０ｍｍ以上になると、前記ステップ２２において、金型開口部の上面近傍の内壁１２ａを通過する粉末量が多くなるため、前記金型内壁１２ａに塗布した潤滑剤Ｓが、充填落下する粉末Ｐの擦過によって脱離されて、成形後の圧粉体Ｐｃの金型１２からの抜き取り圧力が増大したり、あるいは抜き取った圧粉体Ｐｃの側面に「かじり」等の成形不良を生じ、連続して成形することが困難になる。

前記潤滑剤の塗布方法としては、工業的には（Ａ）潤滑剤を水あるいは有機溶剤に懸濁して噴霧する方法と、（Ｂ）潤滑剤を帯電させて静電塗布する方法がある。前記（Ａ）の塗布方法では、潤滑剤がキャビティ内部を直線的に噴射されるため、噴射位置からのデッドスペースに相当する金型内壁には塗布できない。従って、複雑形状を有する成形体の型潤滑には不向きである。一方、前記（Ｂ）の方法は、静電力でキャビティの開口部内壁に付着するため複雑形状に塗布可能である。

しかしながら、前記（Ｂ）の方法は、潤滑剤の開口部内壁への張り付き力が弱いという欠点を有する。そのため、潤滑剤の量を多くするか、金型を加熱して潤滑剤の一部を塗布する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）が、成形コストが増大するという問題点がある。また、潤滑剤を使用せず、金型内壁そのものに潤滑性を有する材質（セラミック等）を使用する方法も提案されている（特許文献４，５参照）が、セラミックは脆いので成形圧力に制約があり、高圧圧縮による高密度成形は不可能である。
特開２０００−２９０７０３号公報 特開２００１−２９４９０２号公報 特開２００１−３４２４７８号公報 特開平８−３３３１６６号公報 特開２００５−２６４２２２号公報

従って、本発明の目的は、大型キャビティの金型開口部内壁に潤滑剤を塗布した後、金型上部に設けられた粉箱を用いて粉末充填し高圧で圧縮成形する大型高密度圧粉体の成形方法において、前記金型内壁に塗布された潤滑剤の脱離を生ずることなく粉末充填して高圧成形し、成形後の圧粉体の金型からの抜き取り圧力の増大や、抜き取った圧粉体側面にかじり等の成形不良を生じさせない大型高密度圧粉体の成形方法を提供することを目的としている。

即ち、上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る鍛造金型が採用した手段は、金型の開口部内壁と下パンチとからなる深さ７０ｍｍ以上の寸法を有する大型キャビティの内壁に潤滑剤を塗布した後、前記金型上部に設けた粉箱から前記キャビティ内へ粉末を充填して高圧で圧縮成形する大型高密度圧粉体の成形方法において、前記粉箱の底面に、前記金型の開口部形状と相似でかつ縮小された形状を有する粉末排出口と、この粉末排出口を開閉するシャッターとを備え、前記金型開口部の外接円径Ｄと前記粉箱の粉末排出口の外接円径Ｄ_０との差（Ｄ−Ｄ_０）を５ｍｍ以上とするものである。

そして同時に、前記外接円径Ｄ、Ｄ_０と、前記粉箱の粉末排出口と前記金型の上面との隙間ｔと、充填する粉末の安息角θとによって定義される隙間係数ｆが次式（１）を満足する様に構成し、前記粉末排出口の中心と前記金型開口部の中心とを略一致させた状態で、前記シャッターを開いてキャビティ内に粉末充填した後、高圧成形することを特徴とするものである。
ｆ＝２ｔ／｛Ｄ（１−Ｋ）ｔａｎθ｝＞１ （１）
ここで、Ｋは次式（２）で定義される相似縮小比である。
Ｋ＝Ｄ_０／Ｄ （２）

本発明の請求項２に係る大型高密度圧粉体の成形方法が採用した手段は、前記キャビティにコア部が備えられ、このコア部が、成形された圧粉体に中空部を形成する様に構成された請求項１に記載の大型高密度圧粉体の成形方法において、前記粉箱の粉末排出口に、この粉末の排出を遮断し前記コア部の平断面形状と相似でかつ拡大された形状を有する粉末排出遮断部を備えると共に、前記相似縮小比Ｋの値を、前式（２）または、前記コア部平断面の外接円径Ｄ´と前記粉末排出遮断部の外接円径Ｄ_０´とにより定義される次式（３）の遮断部相似縮小比Ｋ´の何れか小さい方として、前記隙間係数ｆが前式（１）を満足する様に構成し、前記シャッターを開いて前記キャビティ内に粉末充填した後、高圧成形することを特徴とするものである。
Ｋ´＝Ｄ´／Ｄ_０´ （３）

本発明の請求項１に係る大型高密度圧粉体の成形方法によれば、金型の開口部内壁と下パンチとからなる深さ７０ｍｍ以上の寸法を有する大型キャビティの内壁に潤滑剤を塗布した後、前記金型上部に設けた粉箱から前記キャビティ内へ粉末を充填して高圧で圧縮成形する大型高密度圧粉体の成形方法において、前記粉箱の底面に、前記金型の開口部形状と相似でかつ縮小された形状を有する粉末排出口と、この粉末排出口を開閉するシャッターとを備え、前記金型開口部の外接円径Ｄと前記粉箱の粉末排出口の外接円径Ｄ_０との差（Ｄ−Ｄ_０）を５ｍｍ以上とする。

同時に、前記外接円径Ｄ、Ｄ_０と、前記粉箱の粉末排出口と前記金型の上面との隙間ｔと、充填する粉末の安息角θとによって定義される隙間係数ｆが前式（１）を満足する様に構成し、前記粉末排出口の中心と前記金型開口部の中心とを略一致させた状態で、前記シャッターを開いてキャビティ内に粉末充填した後高圧成形するので、粉末充填深さの深い大型高密度圧粉体の型潤滑成形方法において、粉箱から落下する粉末が前記金型の開口部内壁の上部を擦過することが無いので、塗布された潤滑剤の脱離を防止し、かじりや割れの無い健全な粉末成形体を得ることが出来る。

また、本発明の請求項２に係る大型高密度圧粉体の成形方法によれば、前記キャビティにコア部が備えられ、このコア部が、成形された圧粉体に中空部を形成する様に構成された請求項１に記載の大型高密度圧粉体の成形方法において、前記粉箱の粉末排出口に、この粉末の排出を遮断し前記コア部の平断面形状と相似でかつ拡大された形状を有する粉末排出遮断部を備えると共に、前記相似縮小比Ｋの値を、前式（２）または、前記コア部平断面の外接円径Ｄ´と前記粉末排出遮断部の外接円径Ｄ_０´とにより定義される前式（３）の遮断部相似縮小比Ｋ´の何れか小さい方として、前記隙間係数ｆが前式（１）を満足する様に構成するものである。

そして上記構成の基に、前記シャッターを開いて前記キャビティ内に粉末充填した後高圧成形する結果、充填深さの深いキャビティを有する大型高密度圧粉体の型潤滑成形方法において、粉箱から落下する粉末が前記金型の開口部内壁やコア部外壁の上部を擦過することが無いので、塗布された潤滑剤の脱離を防止し、かじりや割れの無い健全な粉末成形体を得ることが出来る。

以下、本発明の実施の形態１に係る大型高密度圧粉体の成形方法を、添付図１〜４を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る大型高密度圧粉体の成形方法において、粉箱からキャビティへの粉末充填方法を説明するための充填前の状態を示す模式的断面図、図２は本発明の実施の形態１に係る大型高密度圧粉体の成形方法において、粉箱からキャビティへの粉末充填方法を説明するための充填後の状態を示す模式的断面図、図３は本発明の実施の形態１に係る大型高密度圧粉体の成形方法の手順を説明するための前工程図、図４は本発明の実施の形態１に係る大型高密度圧粉体の成形方法の手順を説明するための図３に続く後工程図である。

先ず、本発明の実施の形態１に係るキャビティと粉箱の構成について、図１を用いて説明する。本発明の実施の形態１に係るキャビティ１は、金型２に設けられた開口部内壁２ａと下パンチ３の上面３ａとにより形成される。そして、本発明の実施の形態１に係る大型高密度圧粉体の成形方法は、前記下パンチ３が下止点にあって粉末Ｐが充填される時の前記キャビティ１の深さＬが、７０ｍｍ以上の寸法を有する大型キャビティを用いた圧粉体の成型方法に関する。

そして、上記金型２の上部には、原料となる粉末Ｐを収納した粉箱４が設けられている。この粉箱４は、収納した粉末Ｐをキャビティ１に落下充填する時は、図１の如く前記キャビティ１の直上に位置しているが、粉末充填完了後はキャビティ１の直上外に後退している。また、この粉箱４の底面には、前記金型２の開口部形状と相似でかつ縮小された形状を有する粉末排出口４ａが開口されると共に、この粉末排出口４ａの下部にはシャッター５が設けられている。

このシャッター５は、左右に開閉可能に構成され、図１の如く閉じられた時は、粉箱４に収納した粉末Ｐが前記粉末排出口４ａから落下するのを防ぎ、図２の如く開かれた時は、前記粉末Ｐが粉末排出口４ａからキャビティ１内に落下充填するように構成されている。従って、このシャッター５の開閉によって、粉末充填の開始及び停止を制御とすることが出来る。

そして今、理解を容易にするため、前記金型２の開口部及び粉箱４に設けた粉末排出口４ａを平面視した際の形状が円形の場合を例に取って以下説明する。上述したような粉末充填方法において、先ず、前記金型２の開口部の径Ｄと、前記粉箱４の粉末排出口４ａの径Ｄ_０との差（Ｄ−Ｄ_０）を５ｍｍ以上とすることが肝要である。この差（Ｄ−Ｄ_０）が５ｍｍ未満であると、前記排出口４ａから落下した粉末が金型２の開口部内壁２ａの上部を擦過して、この開口部内壁２ａに塗布された潤滑剤Ｓを脱離させてしまうからである。

また、図２の如く粉末充填した際、前記粉箱４の粉末排出口４ａと前記金型２の上面との隙間をｔ、前記粉箱４の粉末排出口４ａとこの粉末排出口４ａから排出された粉末Ｐが安息角θによって形成される斜面が金型２の開口部内壁２と接する点との距離をｈとすれば、前記キャビティ１内の金型２の上面まで十分に粉末Ｐを充填するには、次式（４）を満足することが必要である。
ｔ＞ｈ （４）
ここで、上記ｔとｈの比を隙間係数ｆと定義すれば、上式（４）は次式（５）の如く書き換えられる。
ｆ＝ｔ／ｈ＞１ （５）

一方、図２より、上記ｈは次式（６）の如く求められる。
ｈ＝｛（Ｄ−Ｄ_０）／２｝ｔａｎθ
＝｛Ｄ（１−Ｋ）／２｝ｔａｎθ （６）
ここで、Ｋは次式（２）で定義される相似縮小比である。
Ｋ＝Ｄ_０／Ｄ （２）

前式（６）を前式（５）に代入して、隙間係数ｆは次式（１）の如く求められる。
ｆ＝２ｔ／｛Ｄ（１−Ｋ）ｔａｎθ｝＞１ （１）
即ち、前記粉箱４の粉末排出口４ａと前記金型２の上面との隙間ｔ、前記金型２の開口部の径Ｄ、前記粉箱４の粉末排出口４ａの径Ｄ_０及び粉末Ｐの安息角θとにより上式（１）で定義される隙間係数ｆが、１を越えるように構成された粉箱であることが、前記キャビティ１内の金型２の上面まで十分に粉末Ｐを充填する上で好ましい。

前式（２）で定義される相似縮小比Ｋは、この値が小さいと粉末Ｐが前記粉末排出口４ａから排出する単位時間当たりの排出量が少ないので充填に時間を要し、この値が大きいと金型２の開口部内壁２ａに塗布された潤滑剤を脱離させるので、０．７〜０．９５の範囲であるのが好ましい。

粉末Ｐをこの様にしてキャビティ１に充填し、前記粉箱４が前記キャビティ１上部から後退した後は、金型２の上面を越える所定量以上の粉末Ｐがキャビティ１に充填されている。従って、キャビティ１内に所定量の粉末Ｐを充填することにより成形体の質量を安定させるため、粉末Ｐをキャビティ１内に充填した後、適当な摺り切り具により金型２の上面を摺り切って不要な粉末Ｐを除去することが肝要である。そのため、前記粉箱４の底面と金型２の上面とは隙間を空けて、前記摺り切り具による摺り切りが出来るような粉箱４の構造とする。

しかしながら、前記粉末排出口４ａと前記金型２の上面との隙間ｔが５ｍｍを越えると、前記シャッター５と金型２の上面との隙間が大きくなり過ぎ、余分な粉末Ｐを落下させて充填効率の低下を招く上、前記粉箱４の移動に支障を来たすことになるため、前記隙間ｔは５ｍｍ以下の値とするのが好ましい。

次に、上述した様な構成からなる粉末充填方法を用いた本発明に係る大型高密度圧粉体の成形方法について、以下図３，４に示した成形工程に沿って、図１，２も参照しながら説明する。
（１）先ず、上パンチ６が上止点、下パンチ３が下止点にある状態で、金型２の開口部内壁２ａと下パンチ３の上面３ａとからなるキャビティ１の開口部内壁２ａに、潤滑剤Ｓを塗布する（ステップ１１）。

（２）金型２の上部に設けられた粉箱４を前記キャビティ１上部へ前進させ、前記粉箱４とキャビティ１を平面視した際、前記粉末排出口４ａの中心と前記金型２の開口部の中心とを略一致させた状態に位置決めする（ステップ１２）。ここで、「各中心を略一致させた状態」とは、前記各中心のずれを１０ｍｍ以内に心合わせすることを意味する。この中心のずれが１０ｍｍを越えると、粉箱４から落下充填する粉末Ｐがキャビティ１外に飛散したり、キャビティ１内に充填された粉末Ｐに充填不足を生じることがあるためである。
（３）次いで、前記粉箱４のシャッター４ａを開けて、前記キャビティ１内に粉末Ｐを落下充填し、粉末Ｐがキャビティ１に充満された時点で前記シャツター４ａを閉じる（ステップ１３）。

（４）そして、前記粉箱４をキャビティ１上部から元の位置に後退させつつ、図示しない摺り切り具によってキャビティ１上面を摺り切って、不要な粉末を除去してキャビティ１への所定の粉末充填量を確保する（ステップ１４）。
（５）上パンチ６の下降と下パンチ３の上昇とによって、キャビティ１内の粉末Ｐを高圧で圧荷する（ステップ１５）。
（６）圧荷完了後、上パンチ６、下パンチ３共に上昇させて、高密度成形された圧粉体Ｐｃを抜き取る（ステップ１６）。

上記の如く、本発明の実施の形態１においては、理解を容易にするため、前記金型２の開口部及び粉箱４に設けた粉末排出口４ａを平面視した際の形状が円形の場合を例に取って説明したが、前記金型２の開口部及び粉末排出口４ａを平面視した際の形状が円形以外の形状、例えば矩形や多角形、楕円等の形状である場合は、前記Ｄを金型２の開口部の外接円径、前記Ｄ_０を粉箱４の粉末排出口４ａの外接円径に置き換えれば、上記実施の形態１で説明した内容と全く同一となる。

従って、本発明の実施の形態１に係る大型高密度圧粉体の成形方法によれば、前記粉箱４の底面に、前記金型２の開口部形状と相似でかつ縮小された形状を有する粉末排出口４ａと、この粉末排出口４ａを開閉するシャッター５とを備え、前記金型２の開口部の外接円径Ｄと、前記粉末排出口４ａの外接円径Ｄ_０との差（Ｄ−Ｄ_０）を５ｍｍ以上とすると共に、前記径Ｄ、Ｄ_０と、前記粉末排出口４ａと前記金型２の上面との隙間ｔと、充填する粉末Ｐの安息角θとによって定義される隙間係数ｆが前式（１）を満足する様に構成し、前記粉末排出口４ａの中心と前記金型２の開口部の中心とを略一致させた状態で、前記シャッター５を開いてキャビティ１内に粉末充填した後高圧成形する。

その結果、粉末充填深さの深い大型高密度圧粉体の型潤滑成形方法において、粉箱４から落下する粉末Ｐが前記金型２の開口部内壁２ａの上部を擦過することが無いので、前記
金型２の開口部内壁２ａに塗布された潤滑剤Ｓの脱離を防止し、かじりや割れの無い健全な粉末成形体を得ることが出来る。

次に、本発明の実施の形態２に係る大型高密度圧粉体の成形方法を、添付図５を参照しながら説明する。図５は本発明の実施の形態２に係る大型高密度圧粉体の成形方法において、粉箱からキャビティへの粉末充填方法を説明するための充填前の状態を示す模式的断面図である。但し、本発明の実施の形態２が上記実施の形態１と相違するところは、キャビティの構成に相違があり、これに伴って粉箱の粉末排出口にも相違が生ずるが、これらの相違以外は上記実施の形態１と全く同構成であるから、上記実施の形態１と同一のものに同一符号を付して、以下その相違する点について説明する。

即ち、上記実施の形態１のキャビティ１は、金型２の開口部内壁２ａと下パンチ３の上面３ａとから構成される一方、前記粉箱４の底面に、前記金型２の開口部形状と相似でかつ縮小された形状を有する粉末排出口４ａを備えているのに対し、本実施の形態２のキャビティ１にはコア部７が備えられ、このキャビティ１が、金型２の開口部内壁２ａと下パンチ３の上面３ａとコア部外壁７ａとから構成される一方、前記粉箱４の粉末排出口４ａに、この粉末Ｐの排出を遮断し前記コア部７の平断面形状と相似でかつ拡大された形状を有する粉末排出遮断部４ｂを備えている。

この様な構成において、前記コア部７の平断面の外接円径Ｄ´と前記粉末排出遮断部４ｂの外接円径Ｄ_０´とによって、次式（３）の遮断部相似縮小比Ｋ´が定義される。そして、前式（１）における相似縮小比Ｋの値を、前式（２）で求められるＫまたは次式（３）で求められる遮断部相似縮小比Ｋ´の何れか小さい方として、前記隙間係数ｆが前式（１）を満足する様に構成し、前記シャッターを開いて前記キャビティ内に粉末充填した後高圧成形するのである。
Ｋ´＝Ｄ´／Ｄ_０´ （３）

以上、本発明の実施の形態２に係る大型高密度圧粉体の成形方法によれば、粉末充填深さの深いキャビティを用いた大型高密度圧粉体の型潤滑成形方法において、粉箱から落下する粉末が前記金型の開口部内壁やコア部外壁の上部に衝突することが無いので、塗布された潤滑剤の脱離を防止し、かじりや割れの無い健全な粉末成形体を得ることが出来る。

次に、深さ５０〜１００ｍｍの寸法を有するキャビティにおいて、金型開口部の外接円径Ｄ、粉箱の粉末排出口の外接円径Ｄ_０、粉箱の粉末排出口と前記金型の上面との隙間ｔを種々変更し、金型の開口部内壁に潤滑剤としてステアリン酸カルシウムを塗布（塗布量：１ｍｇ／ｃｍ^２）し、本発明に係る実施の形態１あるいは２で説明した粉箱から前記キャビティ内へ３００ＮＨ粉末（安息角：１８度）を落下充填した後、温度１３０℃に加熱しつつ圧力１２ｔｏｎ／ｃｍ２で圧縮成形した実施例につき、以下説明する。

（Ａ）キャビティにコア部を有しない場合
先ず、表１は、粉箱の粉末排出口と前記金型の上面との隙間ｔを５ｍｍに保持し、（Ｄ−Ｄ_０）を３０〜０ｍｍの範囲、かつキャビティの充填深さＬを５０〜１００ｍｍの範囲に変化させたときの粉末充填の状況及び粉末成形体のかじりの有無をまとめたものである。比較例−１〜７は充填深さＬが５０ｍｍの場合であって、この場合は（Ｄ−Ｄ_０）が５ｍｍ未満でも粉末充填状況も良好で、成形体のかじりも生じなかった。即ち、比較例−１〜７は元来砂箱からの粉末の落下距離が小さいため、本発明が適用されるまでも無く、キャビティ内壁に塗布された潤滑剤の脱離が生じない本発明の対象外の結果を示すものである。

実施例−８〜比較例−１４は、充填深さＬ＝７０ｍｍとして隙間係数ｆと外接円の寸法差（Ｄ−Ｄ_０）を種々変えた場合の結果を示している。隙間係数ｆは何れも１を越える条件であるが、（Ｄ−Ｄ_０）が５ｍｍ未満である比較例−１２〜１４において、成形体にかじりを生じる結果となった。実施例−１５〜実施例−２２も、充填深さＬ＝１００ｍｍとして隙間係数ｆと外接円の寸法差（Ｄ−Ｄ_０）を種々変えた場合、上記と同様な結果が得られた。

次に、表２の比較例−２３〜２９は、隙間ｔ＝１ｍｍ一定で（Ｄ−Ｄ_０）を３０〜０ｍｍの範囲に変化させた場合の結果を示し、実施例−２６のみが充填状況も良好で、成形体のかじりも生じなかった。比較例−２３〜２５ではｆ＜１のため粉末の充填不足を生じる一方、比較例−２７〜２９では、（Ｄ−Ｄ_０）＜５ｍｍのためキャビティ内壁に塗布された潤滑剤の一部が脱離し、成形体にかじりを生じた。逆に、比較例−３０〜実施例−３４は、（Ｄ−Ｄ_０）＝３０ｍｍ一定で隙間ｔを１〜５ｍｍの範囲に変化させた場合であり、実施例−３４以外は、隙間ｔ＞５ｍｍ、隙間係数ｆ＞１の何れも満足しないため、粉末の充填不足を生じた。

（Ｂ）キャビティにコア部を有する場合
表３はキャビティにコア部を有する場合の実施例を示し、この場合の相似縮小比Ｋは、表中右側欄に示したＫ（式（２）から求めた値）及びＫ´（式（３）から求めた値）の何れか小さい方の値を採用している。（Ｄ−Ｄ_０）＜５ｍｍとした比較例−３９〜４１では、成形体にかじりを生じたが、その他の実施例では粉末充填状況、成形体のかじり共に問題なかった。

以上説明した通り、本発明に係る大型高密度圧粉体の成形方法によれば、金型開口部の外接円径Ｄと、前記粉箱の粉末排出口の外接円径Ｄ_０との差（Ｄ−Ｄ_０）を５ｍｍ以上とすると共に、隙間係数ｆが前式（１）を満足する様に構成して、前記粉末排出口の中心と前記金型開口部の中心とを略一致させた状態で、前記シャッターを開いてキャビティ内に粉末充填した後高圧成形するので、粉末充填深さの深い大型高密度圧粉体の型潤滑成形方法において、粉箱から落下する粉末が前記金型の開口部内壁の上部に衝突することが無いので、塗布された潤滑剤の脱離を防止し、かじりや割れの無い健全な粉末成形体を得ることが出来る。

本発明の実施の形態１に係る大型高密度圧粉体の成形方法において、粉箱からキャビティへの粉末充填方法を説明するための充填前の状態を示す模式的断面図である。 本発明の実施の形態１に係る大型高密度圧粉体の成形方法において、粉箱からキャビティへの粉末充填方法を説明するための充填後の状態を示す模式的断面図である。 本発明の実施の形態１に係る大型高密度圧粉体の成形方法の手順を説明するための前工程図である。 本発明の実施の形態１に係る大型高密度圧粉体の成形方法の手順を説明するための図３に続く後工程図である。 本発明の実施の形態２に係る大型高密度圧粉体の成形方法において、粉箱からキャビティへの粉末充填方法を説明するための充填前の状態を示す模式的断面図である。 従来例に係る型潤滑成形法の成形手順を説明するための前工程図である。 従来例に係る型潤滑成形法の成形手順を説明するための図６に続く後工程図である。

符号の説明

Ｐ：粉末， Ｐｃ：圧粉体（成形体）， Ｓ：潤滑剤
Ｄ：金型開口部の外接円径， Ｄ_０：粉箱の粉末排出口の外接円径，
Ｄ´：コア部平断面の外接円径， Ｄ_０´：粉末排出遮断部の外接円径，
Ｌ：キャビティ深さ， ｔ：粉箱の粉末排出口と前記金型の上面との隙間
ｈ：粉箱の粉末排出口とこの粉末排出口から排出された粉末が安息角θによって形成される斜面が金型の開口部内壁に接する点との距離， θ：安息角，
１：キャビティ，
２：金型， ２ａ：金型内壁，
３：下パンチ， ３ａ：下パンチ上面，
４：粉箱， ４ａ：粉末排出口， ４ｂ：粉末排出遮断部，
５：シャッター， ６：上パンチ，
７：コア部， ７ａ：コア部外壁，
１１〜１６：大型高密度圧粉体の成形工程を示すステップ

Claims (2)

1. 金型の開口部内壁と下パンチとからなる深さ７０ｍｍ以上の寸法を有する大型キャビティの内壁に潤滑剤を塗布した後、前記金型上部に設けた粉箱から前記キャビティ内へ粉末を充填して高圧で圧縮成形する大型高密度圧粉体の成形方法において、前記粉箱の底面に、前記金型の開口部形状と相似でかつ縮小された形状を有する粉末排出口と、この粉末排出口を開閉するシャッターとを備え、前記金型開口部の外接円径Ｄと前記粉箱の粉末排出口の外接円径Ｄ_０との差（Ｄ−Ｄ_０）を５ｍｍ以上とすると共に、前記外接円径Ｄ、Ｄ_０と、前記粉箱の粉末排出口と前記金型の上面との隙間ｔと、充填する粉末の安息角θとによって定義される隙間係数ｆが次式（１）を満足する様に構成し、前記粉末排出口の中心と前記金型開口部の中心とを略一致させた状態で、前記シャッターを開いてキャビティ内に粉末充填した後、高圧成形することを特徴とする大型高密度圧粉体の成形方法。
   ｆ＝２ｔ／｛Ｄ（１−Ｋ）ｔａｎθ｝＞１ （１）
   ここで、Ｋは次式（２）で定義される相似縮小比である。
   Ｋ＝Ｄ_０／Ｄ （２）
2. 前記キャビティにコア部が備えられ、このコア部が、成形された圧粉体に中空部を形成する様に構成された請求項１に記載の大型高密度圧粉体の成形方法において、前記粉箱の粉末排出口に、この粉末の排出を遮断し前記コア部の平断面形状と相似でかつ拡大された形状を有する粉末排出遮断部を備えると共に、前記相似縮小比Ｋの値を、前式（２）または、前記コア部平断面の外接円径Ｄ´と前記粉末排出遮断部の外接円径Ｄ_０´とにより定義される次式（３）の遮断部相似縮小比Ｋ´の何れか小さい方として、前記隙間係数ｆが前式（１）を満足する様に構成し、前記シャッターを開いて前記キャビティ内に粉末充填した後、高圧成形することを特徴とする大型高密度圧粉体の成形方法。
   Ｋ´＝Ｄ´／Ｄ_０´ （３）
   
   
   

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