JP2016043390A - Powder compact manufacturing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a powder compact manufacturing method capable of obtaining a compact with a stable quality by making uniform the degree of filling of powder into a die.SOLUTION: A powder compact is manufactured by implementing at least a filling step of supplying starting material powder to a die 90 having an upper surface that is an opening portion from above, and filling the interior of the die 90 with the starting material powder; and a pressurizing step of pressurizing the starting material powder filled into the die 90. In this case, in the filling step, the starting material powder is supplied by causing a powder box 10 which has a lower surface that is an opening surface and which accommodates therein the starting material powder to pass above the opening portion of the die 90. As the powder box 10, used is a box configured so that the volume distribution of zones 1 to 4 into which the internal space of the box is zoned in the direction crossing the passing direction is proportional to the volume distribution of zones if the internal space of the die 90 is zoned into the zones similarly to the zoning of the internal space of the box 10.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は,粉末を金型に詰めて加圧することにより成形品を製造する方法に関する。さらに詳細には,金型内への粉末の充填が均一に行われるようにして成形品の品質の安定化を図った粉末成形品の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a molded product by packing powder into a mold and pressing it. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a powder molded product in which the quality of the molded product is stabilized by uniformly filling the mold with the powder.

従来から,成形品の製造方法の1つとして,粉末を原材料とする金型成形圧縮法が用いられている。同法では,金型の内部に粉末を充填し,加圧して所望の形状の成形体を得る。多くの場合,原料の粉末は金属性で,加圧後の成形体は加熱による焼結工程を経て製品とされる。この金型成形圧縮法に関する従来技術として,特許文献1に記載されている技術が挙げられる。同文献の技術では,金型に対して上方の粉箱から粉末を供給するに際し,粉箱として,その供給口にシャッター機構を備えたものを使用している。そして,粉箱の供給口が金型の上部の開口部と合致した状態で初めてシャッター機構を開くこととしている。これにより,金型内への粉末の充填の均一化を図っている。   Conventionally, as one method for producing a molded product, a mold molding compression method using powder as a raw material has been used. In this method, a mold is filled with powder and pressed to obtain a molded body having a desired shape. In many cases, the raw material powder is metallic, and the pressed body is made into a product through a sintering process by heating. As a conventional technique related to this mold molding compression method, a technique described in Patent Document 1 can be cited. In the technology of this document, when powder is supplied from an upper powder box to a mold, a powder box having a shutter mechanism at its supply port is used. The shutter mechanism is opened only when the powder box supply port is aligned with the upper opening of the mold. In this way, the filling of the powder into the mold is made uniform.

特開2006-37219号公報JP 2006-37219 A

しかしながら,従来の金型成形圧縮法では,特に近年のダウンサイジング化とともに,金型内への粉末の均一な充填が困難になってきているという問題点があった。製造する成形品のサイズが小さければ当然に金型の内部空間も小さい。このことは,粉箱から金型へ移動する粉末の動きに対する壁効果の支配度が高いことを意味する。このため,粉末が静電気を帯びている場合に,粉末間での,また粉末と金型の壁面との間での静電気力が充填度合いに影響してしまう。特に,成形品1個分でなく多数個分の粉末を収容する大型粉箱を用いる場合には,粉末の静電気の帯電状況が毎回の供給で異なるので,充填度合いがまちまちとなり,品質のばらつきに繋がっていた。上記特許文献1の技術を持ってしても,この問題に対する十分な改善にはなっていなかった。   However, the conventional mold molding compression method has a problem that it has become difficult to uniformly fill the mold with powder, particularly with recent downsizing. If the size of the molded product to be manufactured is small, the internal space of the mold is naturally small. This means that the wall effect is highly governed by the movement of powder moving from the powder box to the mold. For this reason, when the powder is charged with static electricity, the electrostatic force between the powders and between the powder and the mold wall surface affects the filling degree. In particular, when using a large powder box that contains a large number of powders instead of a single molded product, the electrostatic charge of the powder varies with each supply, so the degree of filling varies and quality varies. It was connected. Even with the technique of the above-mentioned Patent Document 1, it has not been a sufficient improvement for this problem.

本発明は,前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,金型内への粉末の充填度合いを均一にして,安定した品質の成形品が得られるようにした粉末成形品の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, an object of the present invention is to provide a method for producing a powder molded product in which the degree of filling of the powder into the mold is made uniform and a molded product of stable quality can be obtained.

本発明の一態様における粉末成形品の製造方法は,上面に開口部を有する金型に上方から原料粉を供給して前記金型の内部を原料粉で充填する充填工程と,前記金型の内部に充填された原料粉を加圧する加圧工程とを少なくとも行うことにより粉末成形品を製造する方法であって,充填工程では,金型の開口部上を,下面が開口面となっており原料粉を内部に収容している粉箱が通過することで原料粉の供給を行うとともに,粉箱として,内部空間を通過の方向と交差する方向にゾーン分けした場合の各ゾーンの容積配分が,金型の内部空間を粉箱のゾーン分けと同様にゾーン分けした場合の各ゾーンの容積配分と比例しているものを用いる。   The method for producing a powder molded product according to one aspect of the present invention includes a filling step of supplying raw material powder from above into a mold having an opening on the upper surface and filling the inside of the mold with raw material powder; A method of manufacturing a powder molded product by performing at least a pressurizing step of pressurizing the raw material powder filled therein, and in the filling step, the lower surface is an opening surface on the mold opening. In addition to supplying the raw material powder by passing through the powder box containing the raw material powder inside, the volume distribution of each zone when the internal space is divided into zones crossing the direction of passage as a powder box , Use the one that is proportional to the volume distribution of each zone when the inner space of the mold is zoned in the same manner as the zoning of the powder box.

上記態様における粉末成形品の製造方法では,充填工程にて,粉箱から供給された原料粉が金型内でゾーンを越えて移動するようなことがあまりない。このため,供給時に摩擦により原料粉が静電気を帯びることも少ない。これにより,金型内が原料分により均一に充填されることとなる。このため,出来上がる粉末成形品の品質にばらつきが少ない。   In the method for manufacturing a powder molded product in the above aspect, the raw material powder supplied from the powder box does not often move beyond the zone in the mold in the filling step. For this reason, the raw material powder is less likely to be electrostatically charged due to friction during supply. As a result, the inside of the mold is uniformly filled with the raw material. For this reason, there is little variation in the quality of the finished powder molded product.

本構成によれば,金型内への粉末の充填度合いを均一にして,安定した品質の成形品が得られるようにした粉末成形品の製造方法が提供されている。   According to this configuration, there is provided a method for manufacturing a powder molded product in which the degree of powder filling into the mold is made uniform, and a molded product of stable quality can be obtained.

実施の形態で対象とする金型の一例を示す部分切開斜視図である。It is a partial cutaway perspective view which shows an example of the metal mold | die made into object by embodiment. 図1の金型の平面図である。It is a top view of the metal mold | die of FIG. 図1の金型の断面図である。It is sectional drawing of the metal mold | die of FIG. 図1の金型に対して実施の形態で使用する粉箱の斜視図である。It is a perspective view of the powder box used by an embodiment to a metallic mold of Drawing 1. 図1の金型と図4の粉箱との関係を説明する平面図である。It is a top view explaining the relationship between the metal mold | die of FIG. 1 and the powder box of FIG. 図1の金型における各ゾーンごとのキャビティ容積を示すグラフである。It is a graph which shows the cavity volume for every zone in the metal mold | die of FIG. (比較例)大型の粉箱を用いた場合の個々の成形体の重量の変遷を示すグラフである。(Comparative example) It is a graph which shows the transition of the weight of each molded object at the time of using a large sized powder box. 別の実施の形態における金型と粉箱とを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the metal mold | die and powder box in another embodiment. 粉箱の形状設計の手順を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the procedure of the shape design of a powder box. 図8の金型の平面図である。It is a top view of the metal mold | die of FIG. 金型および粉箱への容積の割り付けを説明する斜視図である。It is a perspective view explaining allocation of the volume to a metallic mold and a powder box. 図8の金型に対して使用する粉箱の形状を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shape of the powder box used with respect to the metal mold | die of FIG.

以下,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。まず,本形態で成形品の製造に使用する金型の一例を,図1〜図3に示す。図1〜図3の金型90は,全体としては略円柱形状であり,上面に,円形の皿状凹部91が形成されている。皿状凹部91の直径は金型90の全体の直径よりやや小さい。そして,皿状凹部91の縁辺の3箇所に,皿状凹部91より深い坑状凹部92が形成されている。各坑状凹部92は,金型90の軸方向と平行にまっすぐに形成されており,その断面形状は,台形を円弧状にやや変形した形状である。皿状凹部91はもちろん坑状凹部92も有底であり,金型90を貫通してはいない。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. First, an example of the metal mold | die used for manufacture of a molded article by this form is shown in FIGS. 1-3. 1 to 3 has a substantially cylindrical shape as a whole, and a circular dish-shaped recess 91 is formed on the upper surface. The diameter of the dish-shaped recess 91 is slightly smaller than the overall diameter of the mold 90. In addition, a pit-shaped recess 92 deeper than the dish-shaped recess 91 is formed at three locations on the edge of the dish-shaped recess 91. Each pit-shaped recess 92 is formed straight in parallel with the axial direction of the mold 90, and its cross-sectional shape is a shape obtained by slightly deforming a trapezoid into an arc shape. The dish-shaped recess 91 as well as the pit-shaped recess 92 are bottomed and do not penetrate the mold 90.

金型90において,皿状凹部91および坑状凹部92がキャビティであり,その上面の全域が開口部93となっている。また,図3から分かるように,金型90の下面側から裏凹部94が形成されている。裏凹部94は,金型90をプレス装置に知り付けるため,および軽量化のための形状である。むろん,皿状凹部91,坑状凹部92ともに,裏凹部94とは繋がっていない。   In the mold 90, the dish-shaped recess 91 and the pit-shaped recess 92 are cavities, and the entire upper surface is an opening 93. Further, as can be seen from FIG. 3, a back recess 94 is formed from the lower surface side of the mold 90. The back recess 94 has a shape for knowing the mold 90 to the press device and for reducing the weight. Of course, neither the dish-shaped recess 91 nor the pit-shaped recess 92 is connected to the back recess 94.

なお,図1では,金型90の一部を切開したものを示している。これは,内部に形成されている坑状凹部92の様子を見せるためである。むろん,実際の金型90は切開されていない。図2は金型90の平面図で,図3は金型90の断面図(図2中のA−A位置)である。この金型90により,皿状凹部91に由来する円板部と,坑状凹部92に由来する脚部とを有する形状の成形品が製造される。   In FIG. 1, a part of the mold 90 is cut out. This is to show the state of the pit-like recess 92 formed inside. Of course, the actual mold 90 is not incised. 2 is a plan view of the mold 90, and FIG. 3 is a sectional view of the mold 90 (position AA in FIG. 2). With this mold 90, a molded product having a shape having a disc portion derived from the dish-shaped recess 91 and a leg portion derived from the pit-shaped recess 92 is manufactured.

本形態では,以下の(1)→(2)→(3)の手順により成形品が製造される。
(1)充填工程
(2)加圧工程
(3)焼結工程
In this embodiment, a molded product is manufactured by the following procedure (1) → (2) → (3).
(1) Filling process (2) Pressurizing process (3) Sintering process

本形態の特徴は,上記の3つの工程のうちの(1)の充填工程にある。本形態の充填工程は,基本的には,擦り切り法による。すなわち,金型90とは別に粉箱を用い,製造する成形品の原料である粉末を,粉箱に収容しておく。粉箱は下面が開口面となっているものである。金型90の開口部93上を粉箱が通過することで,粉箱から金型90に粉末が供給される。供給された粉末により,金型90の皿状凹部91および坑状凹部92が充填される。この擦り切り法による金型90の充填の基本は,特許文献1に記載されている通りである(参考:特許文献1の図2)。   The feature of this embodiment is the filling step (1) among the above three steps. The filling process of this embodiment is basically based on a scraping method. That is, a powder box is used separately from the mold 90, and the powder that is the raw material of the molded product to be manufactured is stored in the powder box. The powder box has an open bottom surface. As the powder box passes over the opening 93 of the mold 90, the powder is supplied from the powder box to the mold 90. The supplied powder fills the dish-shaped recess 91 and the pit-shaped recess 92 of the mold 90. The basics of filling the mold 90 by this scraping method are as described in Patent Document 1 (reference: FIG. 2 of Patent Document 1).

ただし本形態においては,同文献で説明されているように粉箱の供給口が金型の上部の開口部と合致した状態で初めて粉末の供給を開始する必要はない。粉箱の移動により金型90の開口部93と粉箱の下面(供給口)とが部分的に重なり始めると直ちに粉末の供給が開始されるようにしてもよい。よって本形態では,特許文献1に記載されているような「シャッター機構」を粉箱の下面に設ける必要はない。本形態における充填工程の特徴は,後述するように粉箱の形状にある。   However, in this embodiment, as described in the same document, it is not necessary to start supplying the powder for the first time in a state where the supply port of the powder box matches the opening of the upper part of the mold. The powder supply may be started as soon as the opening 93 of the mold 90 and the lower surface (supply port) of the powder box start to partially overlap due to the movement of the powder box. Therefore, in this embodiment, it is not necessary to provide a “shutter mechanism” as described in Patent Document 1 on the lower surface of the powder box. The feature of the filling process in this embodiment is the shape of a powder box as will be described later.

充填工程に引き続く(2)の加圧工程では,金型90内に充填されている粉末を加圧する。すなわち,適当なプレス装置を用いて,上方から粉末に上パンチを押し当て,金型90を上向きに,上パンチを下向きに加圧する(参考:特許文献1の図1)。これにより,金型90内の粉末は,圧縮され,金型90のキャビティの形状の成形体となる。この成形体をそのまま利用できる用途においてはそのまま製品としてもよいが,多くの場合,この成形体は続く(3)の焼結工程を経て製品とされる。すなわち焼結工程では,加熱により,粉末同士が局所的な溶融により互いに固定され,成形体全体が1つの安定した形状の固形物となる。   In the pressurizing step (2) subsequent to the filling step, the powder filled in the mold 90 is pressurized. That is, using an appropriate press device, the upper punch is pressed against the powder from above, and the mold 90 is pressed upward and the upper punch is pressed downward (reference: FIG. 1 of Patent Document 1). As a result, the powder in the mold 90 is compressed into a molded body in the shape of the cavity of the mold 90. In applications where this molded body can be used as it is, it may be a product as it is, but in many cases, this molded body is made into a product through the subsequent sintering step (3). That is, in the sintering process, the powders are fixed to each other by local melting by heating, and the entire compact becomes a solid body having one stable shape.

続いて,本形態で使用する粉箱について説明する。本形態で金型90に対して使用する粉箱10を図4に示す。粉箱10は,ゾーン1〜4の4つのゾーンに区画される形状を有している。すなわち,ゾーンにより,長さ方向(図4中右上−左下方向)のサイズが違っている。高さ方向(図4中上下方向)のサイズは,どのゾーンでも同じである。幅方向(図4中左上−右下方向)のサイズについては後述する。   Next, the powder box used in this embodiment will be described. The powder box 10 used with respect to the metal mold | die 90 with this form is shown in FIG. The powder box 10 has a shape partitioned into four zones 1 to 4. That is, the size in the length direction (upper right-lower left in FIG. 4) differs depending on the zone. The size in the height direction (vertical direction in FIG. 4) is the same in any zone. The size in the width direction (upper left-lower right in FIG. 4) will be described later.

粉箱10は,金型90に対して決まった方向に移動させて使用されるものである。このことを図5により説明する。図5の平面図において,矢印Bが,金型90に対する粉箱10の移動方向である。この移動方向Bが,前述の粉箱10の長さ方向に相当する。この移動方向Bに対する金型90の配置も,決まっている。すなわち図5の例の場合,3つの坑状凹部92のうち2つが移動方向Bに対して平行に位置し,残る1つが移動方向Bと直行する方向(前述の粉箱10の幅方向)に最も端に位置するように配置される。このように配置された金型90のキャビティに対して,ゾーン1〜4は次のように定められている。   The powder box 10 is used by being moved in a fixed direction with respect to the mold 90. This will be described with reference to FIG. In the plan view of FIG. 5, the arrow B is the moving direction of the powder box 10 relative to the mold 90. This moving direction B corresponds to the length direction of the powder box 10 described above. The arrangement of the mold 90 with respect to the moving direction B is also determined. That is, in the case of the example of FIG. 5, two of the three pit-shaped recesses 92 are positioned parallel to the moving direction B, and the remaining one is in a direction perpendicular to the moving direction B (the width direction of the powder box 10 described above). It arrange | positions so that it may be located in the end. With respect to the cavity of the mold 90 arranged in this way, the zones 1 to 4 are defined as follows.

ゾーン1:幅方向に最も端に位置し,皿状凹部91のみが含まれ坑状凹部92を含まないゾーン。
ゾーン2:皿状凹部91と2つの坑状凹部92とを含むゾーン。
ゾーン3:幅方向に端でない位置にあり,皿状凹部91のみが含まれ坑状凹部92を含まないゾーン。
ゾーン4:幅方向に最も端(ただしゾーン1とは反対側)に位置し,1つの坑状凹部92と若干の皿状凹部91とを含むゾーン。
Zone 1: A zone which is located at the end in the width direction and includes only the dish-shaped recess 91 and does not include the pit-shaped recess 92.
Zone 2: A zone including a dish-shaped recess 91 and two pit-shaped recesses 92.
Zone 3: A zone that is not at the end in the width direction, includes only the dish-shaped recess 91, and does not include the pit-shaped recess 92.
Zone 4: A zone that is located at the extreme end in the width direction (however, opposite to zone 1) and includes one pit-like recess 92 and a few dish-like recesses 91.

ただし,この金型90の配置およびゾーン分けは,一例であり,これに限定される訳ではない。   However, the arrangement of the mold 90 and the zoning are examples, and the present invention is not limited to this.

このゾーン分けに対応して,粉箱10の各ゾーンのサイズは,次のように定められている。
幅方向サイズ:各ゾーンの幅に一致している。
長さ方向サイズ:粉箱10の各ゾーンの容積が,各ゾーンにおける金型90のキャビティの容積と比例するように長さが定められている。
Corresponding to this zoning, the size of each zone of the powder box 10 is determined as follows.
Width direction size: It matches the width of each zone.
Length direction size: The length is determined so that the volume of each zone of the powder box 10 is proportional to the volume of the cavity of the mold 90 in each zone.

上記の幅方向についての定めより,粉箱10の全幅は,金型90のキャビティが幅方向に対して占める全幅と一致していることになる。図5の例ではこれは,皿状凹部91の直径に等しい。また,長さ方向についての定めより,粉箱10の各ゾーンの容積が,各ゾーンにおける金型90のキャビティの容積と比例することが分かる。   According to the above-mentioned definition in the width direction, the full width of the powder box 10 coincides with the full width occupied by the cavity of the mold 90 in the width direction. In the example of FIG. 5, this is equal to the diameter of the dish-shaped recess 91. Moreover, it can be seen from the definition in the length direction that the volume of each zone of the powder box 10 is proportional to the volume of the cavity of the mold 90 in each zone.

上記の粉箱10の各ゾーンの長さ方向サイズの決定について,図6を用いてさらに説明する。図6のグラフは,金型90におけるゾーンごとのキャビティ容積を示している。各容積V1〜V4について,以下のことが言える。
ゾーン1の容積V1:深さの浅い皿状凹部91のみを含み,面積もさほど大きくないので,V1は小さい。
ゾーン2の容積V2:深さの深い坑状凹部92を2つ含むので,V2はV1に比べてかなり大きい。
ゾーン3の容積V3:皿状凹部91のみを含むが,面積が非常に大きいので,V3はV2よりもさらに大きい。
ゾーン4の容積V4:面積そのものはゾーン1より小さいが,坑状凹部92を1つ含むので,V4はV1よりは大きい。ただしV2ほどではない。
The determination of the size in the length direction of each zone of the powder box 10 will be further described with reference to FIG. The graph of FIG. 6 shows the cavity volume for each zone in the mold 90. The following can be said about each volume V1-V4.
The volume V1 of the zone 1 includes only the dish-shaped concave portion 91 having a shallow depth, and the area is not so large, so V1 is small.
Zone 2 volume V2: V2 is considerably larger than V1 because it includes two deep recesses 92.
The volume V3 of zone 3 includes only the dish-shaped recess 91, but V3 is larger than V2 because the area is very large.
Volume V4 of zone 4: Although the area itself is smaller than zone 1, it includes one pit-like recess 92, so V4 is larger than V1. However, it is not as high as V2.

むろんこの容積の大小関係も1つの例であり,皿状凹部91や坑状凹部92の深さや断面積の関係によっては上記と異なる大小関係となることもある。   Of course, this size relationship is also an example, and depending on the relationship between the depth of the dish-shaped recess 91 and the pit-shaped recess 92 and the cross-sectional area, the size may be different from the above.

粉箱10の各ゾーンの容積U1〜U4は,上記の容積V1〜V4と比例する関係にある。すなわち,加圧工程での圧縮を考慮した係数kを用いて,
U1 =k×V1
と表すことができる。容積U2〜U4についても同様である。
The volumes U1 to U4 of the zones of the powder box 10 are proportional to the volumes V1 to V4. That is, using the coefficient k that takes into account compression in the pressurization process,
U1 = k × V1
It can be expressed as. The same applies to the volumes U2 to U4.

また,図5から,各ゾーンの幅W1〜W4が決定される。さらに,図4中の粉箱10の高さ方向サイズをHとすると,各ゾーンの長さ方向サイズL1〜L4が定まる。すなわちゾーン1の長さL1について,
L1 =U1/(W1×H)
と表すことができる。長さL2〜L4についても同様である。粉箱10の形状は,こうして定められたものである。また,粉箱10の内部には,各ゾーンを仕切る仕切り板があってもよいが,なくてもよい。基本的にはそのような仕切り板はないものとする。
Further, the widths W1 to W4 of each zone are determined from FIG. Furthermore, when the height direction size of the powder box 10 in FIG. 4 is H, the length direction sizes L1 to L4 of each zone are determined. That is, for the length L1 of zone 1,
L1 = U1 / (W1 × H)
It can be expressed as. The same applies to the lengths L2 to L4. The shape of the powder box 10 is determined in this way. Moreover, although the partition plate which partitions off each zone may be inside the powder box 10, it does not need to be. Basically, there is no such partition plate.

また,上記より,粉箱10は基本的に,金型90への供給1回分の原料粉末を収容する小型のものである。このようにして決定された形状の粉箱10を用いることから,本形態では,供給時の粉箱10から金型90への移動の状況がいずれのゾーンでもあまり大きく違わない。特に,粉末が金型90のキャビティ内に入ってからゾーン間で移動することがほとんどない。これにより,金型90のキャビティ内のどこでもほぼ一様な充填状況が得られる。この状態で加圧工程に供されるので,出来上がりの製品の品質に部位によるばらつきがほとんどない。   In addition, as described above, the powder box 10 is basically a small-sized container that accommodates the raw material powder for one supply to the mold 90. Since the powder box 10 having the shape determined as described above is used, in this embodiment, the state of movement from the powder box 10 at the time of supply to the mold 90 is not significantly different in any zone. In particular, the powder hardly moves between the zones after entering the cavity of the mold 90. Thereby, a substantially uniform filling state can be obtained anywhere in the cavity of the mold 90. Since it is used in the pressurization process in this state, there is almost no variation in the quality of the finished product depending on the part.

さらに,粉箱10が小型であることから,加圧工程のプレス装置自体も小型のもので済むことはもちろん,多数の製品を製造する場合の製品間の品質のばらつきも少ない。このことを図7により説明する。図7は,大型の粉箱を用いて同一形状の成形体を連続的に成形した場合の,個々の成形体の重量の変遷を示すグラフである。図7のグラフでは,最初の成形体の重量G1に対し,後続の成形体の重量は徐々に低下している。そして,約30番目以降は重量G2付近でほぼ安定している。重量G2は重量G1に対して4〜5%程度軽く,これは小さい差とは言えない。   Furthermore, since the powder box 10 is small, the pressing device in the pressing process itself can be small, and there is little variation in quality among products when many products are manufactured. This will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a graph showing the change in the weight of each molded body when a molded body having the same shape is continuously molded using a large powder box. In the graph of FIG. 7, the weight of the subsequent molded body gradually decreases with respect to the weight G1 of the first molded body. And after about 30th, it is almost stable near the weight G2. The weight G2 is about 4 to 5% lighter than the weight G1, and this is not a small difference.

このような現象が生じる原因は,粉末が静電気を帯びることにあると考えられる。粉箱に粉末が収容されてから,実際に金型への供給が開始されるまでの間にはある程度の待ち時間がある。粉箱への粉末の収容の際にある程度の静電気が発生したとしても,その待ち時間の間に静電気は放電していると考えられる。このため,粉箱から最初に供給される粉末は,ほとんど静電気を帯びておらず流動性が高い。したがって,金型内での充填度が高い。これにより,この時期に得られる成形品は高密度なのである。   It is thought that the cause of this phenomenon is that the powder is charged with static electricity. There is a certain waiting time after the powder is stored in the powder box until the supply to the mold is actually started. Even if a certain amount of static electricity is generated when the powder is stored in the powder box, the static electricity is considered to have been discharged during the waiting time. For this reason, the powder first supplied from the powder box is hardly charged with static electricity and has high fluidity. Therefore, the filling degree in the mold is high. As a result, the molded product obtained at this time has a high density.

しかしながら,粉箱からの粉末の供給が開始されるということは,粉末が移動するということであり,摩擦により静電気が発生する。このために粉箱内の粉末には次第に静電気が溜まってくる。すると,粉末間の静電引力により粉末の流動性が低下するので,金型への充填度は低下していく。このために図7に示した結果となるのである。なお図7から,ある程度粉末の供給が進むと粉末の帯電が飽和し,その状態で安定すると考えられる。また,図7中200個目のところで一時的に重量が上がっているのは,その時点で粉末の供給を一旦休止したからである。休止中にある程度静電気が放電して帯電量が減少したものと考えられる。図7のような例でも,初期の成形品を排除すれば残りのもの同士でのばらつきは小さい。しかしそれでは必ず無駄が出てしまう。   However, when the supply of powder from the powder box is started, the powder moves, and static electricity is generated by friction. For this reason, static electricity gradually accumulates in the powder in the powder box. Then, the fluidity of the powder decreases due to the electrostatic attractive force between the powders, and the filling degree of the mold decreases. Therefore, the result shown in FIG. 7 is obtained. It can be seen from FIG. 7 that the powder charge is saturated when the supply of the powder proceeds to some extent, and is stable in that state. Further, the reason why the weight is temporarily increased at the 200th position in FIG. 7 is that the supply of the powder is temporarily stopped at that time. It is considered that the static electricity was discharged to some extent during the pause and the charge amount decreased. Even in the example as shown in FIG. 7, if the initial molded product is excluded, the variation between the remaining products is small. But that will always be a waste.

一方,本形態のように小型の粉箱10を使用すれば,毎回,図7中の最初の成形品ばかりが得られることになる。このため,品質のばらつきが少なく,無駄もでない製造が可能である。そしてこの効果は,単に粉箱を小型化したことのみにより得られるものではなく,前述の特殊な形状の粉箱10を使用して初めて得られるのである。単に小型化しただけの粉箱であっては,金型内での粉末のゾーン間移動が起きるからである。   On the other hand, if the small powder box 10 is used as in this embodiment, only the first molded product in FIG. 7 is obtained each time. For this reason, it is possible to manufacture with little variation in quality and without waste. This effect is not obtained simply by downsizing the powder box, but can be obtained only by using the powder box 10 having the special shape described above. This is because, in a powder box that is simply miniaturized, the powder moves between zones in the mold.

続いて,金型の形状に対して粉箱の具体的形状を設計する例を説明する。この説明例では,図8に示す金型80に対して,粉箱20を矢印Pの向きに移動させて粉末を供給するものとする。ただし,図8中における粉箱20は,設計途上での概念段階のものであり,粉箱20の確定した形状を示すものではない。   Next, an example of designing a specific shape of the powder box with respect to the shape of the mold will be described. In this example, it is assumed that the powder box 20 is supplied to the mold 80 shown in FIG. However, the powder box 20 in FIG. 8 is a conceptual stage in the course of design, and does not indicate a fixed shape of the powder box 20.

図8の金型80は,図1の金型90と以下の2点で異なる。第1に,金型80には,坑状凹部82が4箇所にあることである(金型90の坑状凹部92は3箇所)。第2に,金型80の皿状凹部81は,環状であることである(金型90の皿状凹部91は円形)。環状の皿状凹部81の内側には島部85がある。島部85の部分はキャビティではない。かかる金型80からは,環状の皿状凹部81に由来する穴の開いた円板部と,坑状凹部82に由来する4本の脚部とを有する形状の成形品が製造される。   The mold 80 in FIG. 8 differs from the mold 90 in FIG. 1 in the following two points. First, the die 80 has four pit-like recesses 82 (three pit-like recesses 92 of the die 90). Secondly, the dish-shaped recess 81 of the mold 80 is annular (the dish-shaped recess 91 of the mold 90 is circular). There is an island portion 85 inside the annular dish-shaped recess 81. The part of the island part 85 is not a cavity. From such a mold 80, a molded product having a shape having a disk portion with a hole derived from the annular dish-shaped concave portion 81 and four leg portions derived from the pit-shaped concave portion 82 is manufactured.

粉箱20の形状設計は,図9に示す手順で行われる。まず,金型80に対する粉箱の移動方向を決定する(ステップ1)。この決定には,絶対的な方法がある訳ではないが,後にゾーン分けするときに次の2点を満たすゾーン分けができるように移動方向を選択する。
1.1ゾーン内に,キャビティの状況が大きく異なる部位が含まれないこと。
2.全体でのゾーン数があまり多くないこと。
The shape design of the powder box 20 is performed according to the procedure shown in FIG. First, the moving direction of the powder box relative to the mold 80 is determined (step 1). Although there is no absolute method for this determination, the direction of movement is selected so that the following two points can be divided when zoning later.
1.1 Zones that do not have significantly different cavities.
2. The total number of zones is not very large.

ここでは,図10に示す金型80の平面図に対して,矢印Pのように移動方向を決定した。図10中の金型80は,4箇所の坑状凹部82が,右上,右下,左上,左下に位置するようにされている。これに対して移動方向Pは,図中水平方向に定められている。これは,ゾーン11〜ゾーン13の3つのゾーンに分けることを意図した移動方向である。すなわち,2箇所の坑状凹部82とその間の1箇所の皿状凹部81とを含むゾーン11,13と,島部85に隔てられた2箇所の皿状凹部81を含むゾーン12である。なお,図10中では,坑状凹部82に「足」の文字を,皿状凹部81に「リブ」の文字を当てている。そしてそれらを,移動方向Pに対する前後および左右で識別している。   Here, the moving direction is determined as indicated by an arrow P with respect to the plan view of the mold 80 shown in FIG. The mold 80 shown in FIG. 10 has four pit-like recesses 82 positioned at the upper right, lower right, upper left, and lower left. On the other hand, the moving direction P is determined in the horizontal direction in the figure. This is a moving direction intended to be divided into three zones, zone 11 to zone 13. That is, the zones 11 and 13 include two pit-like recesses 82 and one dish-like recess 81 therebetween, and the zone 12 includes two dish-like recesses 81 separated by an island 85. In FIG. 10, the letters “foot” are applied to the pit-shaped recess 82 and the letters “rib” are applied to the dish-shaped recess 81. They are identified by the front and rear and the left and right with respect to the moving direction P.

続いて,金型80におけるキャビティ各部の容積配分を算出する(図9中のステップ2)。すなわち図11に示すように,金型80の4箇所の坑状凹部82をC部(右後),D部(左後),E部(右前),F部(左前)とする。また,皿状凹部81のうち,移動方向Pに対し後方側の部分をJ部,前方側の部分をM部とする。各部の容積は,金型80の形状データから算出できる。   Subsequently, the volume distribution of each part of the cavity in the mold 80 is calculated (step 2 in FIG. 9). That is, as shown in FIG. 11, the four pit-shaped concave portions 82 of the mold 80 are defined as a C part (right rear), a D part (left rear), an E part (right front), and an F part (left front). In addition, in the dish-shaped recess 81, a rear portion with respect to the moving direction P is a J portion, and a front portion is an M portion. The volume of each part can be calculated from the shape data of the mold 80.

次に,算出した金型の各部の容積に対応して,粉箱20の各部分要素にの容積配分を割り付ける(図9中のステップ3)。ここでは,粉箱20を移動させたときの充填順序も考慮する。すなわち,上記のC部,D部,E部,F部,J部,M部に対応する,粉箱20における部分要素C1部,D1部,E1部,F1部,J1部,M1部の容積を決定する。この決定は,前ステップで算出したC部,D部,E部,F部,J部,M部の容積に,前述の圧縮係数kを掛けることによる。   Next, the volume distribution to each partial element of the powder box 20 is assigned corresponding to the calculated volume of each part of the mold (step 3 in FIG. 9). Here, the filling order when the powder box 20 is moved is also considered. That is, the volume of the partial elements C1, D1, E1, F1, J1, M1 in the powder box 20 corresponding to the above C part, D part, E part, F part, J part, M part. To decide. This determination is based on multiplying the volume of the C part, D part, E part, F part, J part, and M part calculated in the previous step by the compression coefficient k described above.

次に,粉箱20への粉末の収容のしやすさをも考慮して,各部分要素C1部,D1部,E1部,F1部,J1部,M1部をゾーンごとに再編する(図9中のステップ4)。個々では前述のゾーン分け(ゾーン11〜ゾーン12)に従う。すなわち,各部分要素が次のように各要素に属することとされる。
ゾーン11:D1部およびF1部のいずれも全部,J1部およびM1部のそれぞれ一部分ゾーン12:J1部およびM1部のそれぞれ一部分
ゾーン13:C1部およびE1部のいずれも全部,J1部およびM1部のそれぞれ一部分
Next, considering the ease of storing the powder in the powder box 20, the respective subelements C1, D1, E1, F1, J1, and M1 are reorganized for each zone (FIG. 9). Step 4). Individually, the above-mentioned zoning (zone 11 to zone 12) is followed. That is, each subelement belongs to each element as follows.
Zone 11: All of D1 and F1 parts, part of J1 and M1 part Zone 12: Part of J1 and M1 part Zone 13: All of C1 part and E1 part, J1 part and M1 part Each part of

つまり,J1部およびM1部は,この段階でさらに幅方向に分割される。これにより,粉箱20における各ゾーンごとの容積が決まる。本説明例においては,ゾーン11およびゾーン13の容積が比較的大きいこととなる。深さの深い坑状凹部82を2箇所ずつ含むからである。一方,ゾーン12の容積は小さい。深さの浅い皿状凹部81のみを含むからである。   That is, the J1 portion and the M1 portion are further divided in the width direction at this stage. Thereby, the volume for each zone in the powder box 20 is determined. In this example, the volumes of the zone 11 and the zone 13 are relatively large. This is because it includes two pit-like concave portions 82 each having a deep depth. On the other hand, the volume of the zone 12 is small. This is because only the dish-shaped recess 81 having a shallow depth is included.

最後に,前ステップで求めたゾーンごとの容積に基づき,粉箱20の具体的形状を決定する(図9中のステップ5)。ここでは,前述の粉箱10の場合と同様に,粉箱20の高さ方向サイズを一様とし,長さ方向サイズにより各ゾーンの容積配分を実現するようにした。その結果が図12である。   Finally, the specific shape of the powder box 20 is determined based on the volume for each zone obtained in the previous step (step 5 in FIG. 9). Here, as in the case of the powder box 10 described above, the height direction size of the powder box 20 is made uniform, and the volume distribution of each zone is realized by the length direction size. The result is shown in FIG.

すなわち,本形態における粉箱の設計方法は,上面に開口部を有する金型に上方から原料粉を供給して前記金型の内部を原料粉で充填するための,下面が開口面となっている粉箱の設計方法であって,前記金型の内部空間を複数の部位に分割した各分割要素の容積配分を算出する容積配分算出過程と,前記容積配分算出工程で算出された容積配分に基づき,前記粉箱が原料分の供給のために前記金型を移動する方向と交差する方向のゾーンごとの容積配分を決定するゾーン容積配分決定過程と,前記ゾーン容積配分決定過程で決定されたゾーンごとの容積配分を実現するように,前記粉箱における各ゾーンごとの寸法要素を決定する形状決定過程とを有している。   That is, the powder box design method in this embodiment is such that the lower surface is an opening surface for supplying raw material powder from above to a mold having an opening on the upper surface and filling the inside of the mold with raw material powder. And a volume distribution calculation process for calculating a volume distribution of each divided element obtained by dividing the internal space of the mold into a plurality of parts, and a volume distribution calculated in the volume distribution calculation step. Based on the zone volume allocation determination process for determining the volume allocation for each zone in the direction intersecting the direction in which the powder box moves the mold to supply the raw material, and the zone volume allocation determination process. A shape determining process for determining a dimensional element for each zone in the powder box so as to realize volume distribution for each zone.

以上詳細に説明したように本形態によれば,粉箱10,20として,供給対象たる金型80,90の,ゾーンごとの必要供給量に応じた容積をゾーンごとに有する形状のものを用いている。これにより,金型内への粉末の充填度合いが均一になるようにした。したがって,成形品の部位ごとの品質のばらつきが小さく,かつ多数の成形品間での品質のばらつきも小さい粉末成形品の製造方法が実現されている。   As described in detail above, according to the present embodiment, the powder boxes 10 and 20 have a shape having a volume corresponding to a required supply amount for each zone of the molds 80 and 90 to be supplied for each zone. ing. As a result, the degree of powder filling in the mold was made uniform. Therefore, a method for producing a powder molded product has been realized in which the variation in quality of each part of the molded product is small and the variation in quality among a large number of molded products is also small.

なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,本実施の形態では,粉箱10,20における各ゾーンごとの容積配分を,各ゾーンの長さ方向サイズを調整することで実現している。しかしこれに限らず,各ゾーンの高さ方向サイズの調整により実現してもよいし,長さ方向サイズと高さ方向サイズとの両方を調整して実現してもよい。つまり,長さ方向サイズと高さ方向サイズとの少なくとも一方がゾーンにより異なっていればよいのである。ただし,粉箱の全体高さを抑えプレス機の小形化に対応するためには,粉箱の高さ方向サイズを一律として,長さ方向サイズのみにより容積配分を実現する本形態の手法が最も有利である。高さ方向サイズの小さいゾーンを設けるということは,その部分がデッドスペースになるからである。   Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, in the present embodiment, volume distribution for each zone in the powder boxes 10 and 20 is realized by adjusting the lengthwise size of each zone. However, the present invention is not limited to this, and may be realized by adjusting the height direction size of each zone, or may be realized by adjusting both the length direction size and the height direction size. That is, it is sufficient that at least one of the length direction size and the height direction size is different depending on the zone. However, in order to reduce the overall height of the powder box and cope with the downsizing of the press machine, the method of this embodiment that realizes volume distribution only by the length direction size, with the height direction size of the powder box uniform. It is advantageous. Providing a zone with a small size in the height direction is because that portion becomes a dead space.

また,本形態の粉箱10,20では,移動方向の後端側を平坦面として,前端側を凹凸にすることで各ゾーンの長さ方向サイズを実現した。しかしこれに限らず,前端側を平坦面として後端面側に凹凸を設けて同様に各ゾーンの長さ方向サイズを実現してもよい。もちろん,前端面側と後端面側との両方を凹凸面にしてもよい。   In the powder boxes 10 and 20 of this embodiment, the size in the length direction of each zone is realized by making the rear end side in the moving direction a flat surface and making the front end side uneven. However, the present invention is not limited to this, and the length in the length direction of each zone may be realized in the same manner by providing unevenness on the rear end surface side with the front end side being a flat surface. Of course, both the front end face side and the rear end face side may be uneven.

1〜4,11〜13 ゾーン
10,20 粉箱
80,90 金型
93 開口部
1-4, 11-13 Zone 10, 20 Powder box 80, 90 Mold 93 Opening

Claims (1)

上面に開口部を有する金型に上方から原料粉を供給して前記金型の内部を原料粉で充填する充填工程と,前記金型の内部に充填された原料粉を加圧する加圧工程とを少なくとも行うことによる粉末成形品の製造方法において,
前記充填工程では,
前記金型の開口部上を,下面が開口面となっており原料粉を内部に収容している粉箱が通過することで原料粉の供給を行うとともに,
前記粉箱として,内部空間を通過の方向と交差する方向にゾーン分けした場合の各ゾーンの容積配分が,前記金型の内部空間を前記粉箱のゾーン分けと同様にゾーン分けした場合の各ゾーンの容積配分と比例しているものを用いることを特徴とする粉末成形品の製造方法。
A filling step of supplying raw material powder from above into a mold having an opening on the upper surface and filling the inside of the mold with raw material powder; and a pressurizing step of pressurizing the raw material powder filled in the mold; In a method for producing a powder molded product by performing at least
In the filling step,
On the opening of the mold, the lower surface is an open surface and the raw material powder is supplied by passing through the powder box containing the raw material powder inside.
As the powder box, the volume distribution of each zone when the internal space is zoned in the direction intersecting the direction of passage is the case where the internal space of the mold is zoned in the same manner as the zoning of the powder box. What is proportional to the volume distribution of a zone is used, The manufacturing method of the powder molded product characterized by the above-mentioned.
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