JP2601525B2 - A▲l▼基急冷凝固粉末の押出成形方法 - Google Patents

A▲l▼基急冷凝固粉末の押出成形方法

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JP2601525B2 JP24560688A JP24560688A JP2601525B2 JP 2601525 B2 JP2601525 B2 JP 2601525B2 JP 24560688 A JP24560688 A JP 24560688A JP 24560688 A JP24560688 A JP 24560688A JP 2601525 B2 JP2601525 B2 JP 2601525B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、Alを主成分としたAl基急冷凝固粉末の経済
性に優れた成形方法に関する。
(従来の技術) AlもしくはAl合金のAl基急冷凝固粉末の焼結押出材
は、溶製Al合金等には具備しない優れた機械的熱的性質
を有するため、かかる焼結押出材を用いて、高性能の機
械部品が製造されている。
焼結押出材は、通常、Al基急冷凝固粉末を冷間静水圧
加圧(CIPという)により等方向に圧縮成形した後、こ
の成形材を封缶脱ガス処理をして1〜3T/cm2×0.5Hr程
度の熱間静水圧加圧(HIPという)により加圧焼結した
後、この焼結材を素材外形を与えるために押出し加工し
て製造されていた。そして、焼結押出材は、冷間鍛造や
250〜400℃の温間鍛造により、所要の製品に近似した外
形を有する成形品に加工される。
Al基急冷凝固粉末の焼結材を得るのに、前記HIP等の
高級な処理を要するのは次の理由からである。すなわ
ち、Al基急冷凝固粉末は、空気アトマイズ法や水アトマ
イズ法により製造されるので、その表面には安定で不活
性なAl2O3被膜が強固に形成されている。従って、かか
る粉末の焼結材を得るには、Al原子がAl2O3被膜を通し
て拡散接合しなければならないため、強力な拡散接合条
件を与える必要があるからである。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、叙上の成形方法では、粉末原料から成
形完了まで5工程を要し生産性が悪く、また、主要工程
は相当高価な設備を要し、延いては成形品のコスト高を
招来していた。更に、HIP、押出、場合によっては成形
時に繰り返して250〜400℃に加熱されるため、急冷凝固
粉末のミクロ組織中の析出物や晶出物が肥大、成長し
て、機械特性が損われるという欠点があった。
本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、従来の
プロセスによって得られた成形品と同等の材料特性を保
持し、しかも低コストで生産性に優れたAl基急冷凝固粉
末の成形方法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 叙上の目的を達成するために講じられた本発明の特徴
とするところは、 コンテナの押出方向端部に設けられた押出孔が開口す
るコンテナ端面に成形金型を当接させて、前記押出孔と
成形金型に押出方向に沿って開設された成形孔とを連通
させ、 コンテナ内部に装填されたAl基急冷凝固粉末の圧縮成
形材を前記押出孔に押出し、同孔内の押出成形材に前記
成形孔に摺動自在に挿着された摺動金型の、コンテナ側
の端部に形成された押込型を圧入し、次いで、前記押出
しを継続して摺動金型を所定位置に後退させると共に押
出成形材を成形金型に押出して押出成形品として後、該
成形金型をコンテナより所定間隔離反させコンテナと成
形金型との間に切断用間隙を形成し、押出成形材と連続
の前記押出成形品を同間隙で切断し、該押出成形品を成
形金型に収容のまゝ成形金型を更に離反させて後、摺動
金型を摺動させ押出成形品を押出して成形金型外へ取出
す点にある。
(実施例) 以下、本発明方法を複数体シリンダライナの押出成形
を例として第1図〜第4図に基づき説明する。
第1図〜第4図は本発明実施例のための押出成形装置
の概要及び本発明方法の説明図であり、これらの図にお
いて1が押出成形装置で、コンテナ2と成形金型5とか
らなる。
コンテナ2は押出ステム3を備え、押出方向端部には
押出孔4が設けられている。
一方成形金型5は成形孔6が押出方向に沿って開設さ
れており、該成形孔6には所望位置で固定自在でかつコ
ンテナ側の端部に円柱状の押込型8,8を有する摺動金型
7が摺動自在に挿着されている。
そして該成形金型5はコンテナ2に設けられた前記押
出孔4が開口するコンテナ端面10において、コンテナ2
と当接離反自在にかつ当接時に上記押出孔4と成形金型
5の成形孔6が連通するように設けられている。
云うまでもなく、成形金型5はこれに後述する押出成
形材12を押出し、所要形状に成形するための金型であ
り、例示の複数体シリンダライナ押出成形用の成形金型
5は、第5図に示すような2円連成形断面を有する成形
孔6と、同孔6にシリンダ成形用の一対の連立する円柱
状型(中子型)8,8を押込型とする摺動金型7を備える
と共に、シリンダ周囲にフランジを成形するためのフラ
ンジ型9が、コンテナ端面との当接面に凹設されてい
る。
次に叙上の押出成形装置1を用いて本発明方法を説明
すると、先ず、第1図に示すようにコンテナ2と成形金
型5を当接させた装置1において、コンテナ2に装填し
たAl基急冷凝固粉末の圧縮成形材11を押出ステム3によ
り押出孔4に押出す。12は押出された押出成形材であ
る。
尚、上記圧縮成形材11は、真比重の60〜80%の見掛け
比重に圧縮成形するのがよい。60%未満では粉末の固化
が不十分であり、取扱いが困難となる。一方、80%を越
えると、圧縮に際し高荷重を要し大形の装置が必要とな
り、また、成形に長時間を要する。更に、成形材の内部
の空隙部分が過少になり、押出し時の加熱によっても内
部空隙に残存した水分の除去が困難となって品質低下を
招来する。
圧縮成形材11の成形方法としては、等方向圧縮がなさ
れるCIPに限らず、通常のプレスによる一軸圧縮で充分
である。一軸圧縮は、簡単な設備で行うことができ、し
かも大形の成形材が容易に得られる利点を有する。尚、
圧縮成形は常温下で行えばよく、特に加熱を必要としな
い。また、Al基急冷凝固粉末をコンテナ2に直接装填
し、これを押出ステム31によって圧縮成形してもよい。
この場合、成形孔6には予め成形品を装入しておくとよ
い。
かくて圧縮成形された圧縮成形材11を前述のように押
出孔4に押出加工すると、該成形材11を構成する急冷凝
固粉末は押出し加工により強いせん断作用を受け、粉末
の外表面に形成されている数Å程度の不活性で安定なAl
2O3被膜が分断破壊され、またAl基地中の晶出物や析出
物も微細分断され、これらがAl基地中に均一に分散され
て高強度化が図られる。そして、基地の拡散接合による
一体化が容易に行われるのであり、前述の押出成形材12
はこの一体化状態となっている。
押出しに際して、押出比は5〜20とするのがよい。5
未満では、Al2O3被膜等の分断作用が不足し、一方20を
越えると押出荷重が過大となり、工業的生産に適さなく
なる。尚、好ましくは7〜12の範囲がよい。
押出温度は250〜480℃とするのがよい。250℃未満で
は、急冷凝固粉末の変形抵抗が大きくなり、大きな押出
荷重を必要とし、また、Al2O3被膜の分断破壊後の基地
の拡散接合が不十分となる。一方、480℃を越えると、
析出物の核の発生や成長が促進し、粗大析出物が生成
し、強度の低下を招来する。
かくて押出孔4に押出された押出成形材12に対して摺
動金型7を摺動させ押込型(円柱状型)8,8を第2図に
示すように圧入する。このように押込型を圧入させる
と、型の凸部により排除された材料は型の凹部や隅部を
よく充填する。特に例示の連立円柱状の押込型8,8のよ
うな圧入方向に深い凹凸を有する型の場合には好適であ
り、2つの円柱状型間が充分充填されて後、下記に述べ
るように円筒外形が成形されるので、併列円筒の接続凹
部が正確に成形されるのである。
押込型圧入の後は前記押出しを継続し、第3図のよう
に摺動金型7を所定位置に後退させると共に押出成形材
12を成形金型5に、すなわち同金型の成形孔6及びフラ
ンジ型9に押出し、押出成形品13を得る。
なおこの成形金型5による加工も前記押出孔4への押
出しと同様に加熱下で行うことも可能である。
以上のようにして成形金型5による成形後は、第4図
のように同金型5をコンテナ2より所定間隔離反させて
両者間に切断用間隙d1を形成し、該間隙d1にハンドソー
や回転刃等の切断工具を挿入して、あるいはレーザ光を
照射して押出成形材と連続の押出成形品13を切断する。
また、d1を設けることなくコンテナ2を水平方向に移動
させて、押出孔開口において押出材をせん断分離しても
よい。切断後は該押出成形品13を収容したまゝの成形金
型5を更に離反させて後、摺動金型7を摺動させ押出成
形品13を押出し取り出すのである。つまり成形金型5に
収容の押出成形品13はフランジ部の肉厚が厚く、シリン
ダ部が有底孔状態であり、該フランジ部及び他の仕上加
工必要部分に加工を施して第6図及び第7図に示すよう
な製品を得ることができる。
(発明の効果) 以上説明した通り、本発明の押出成形方法によれば、
押出によって、Al基急冷凝固粉末の表面に形成されてい
る不活性で安定なAl2O3被膜を分断し基地中に分散され
ると共に基地を拡散接合できるので、押出素材としてAl
基急冷凝固粉末の圧縮成形材を用いることができ、押出
素材の成形に高価な設備を要するHIP処理等を省略する
ことができ、生産設備のコスト軽減を図ることができ
る。
また押込型を押出孔中の押出成形材中に圧入成形する
方法を採用したので、同型の深い凹部、隅部等にも充分
材料充填がなされ、正確な形状の押出成形品が得られ
る。
更に押出成形品の切断に際し、該成形品を成形金型に
収容したまゝで切断するので成形品の外形を良好に保持
でき、その取出しも摺動金型による押し出しに依るもの
で非常に取出し易い。
更には、基急冷凝固粉末から押出成形品を得る間に、
多くの場合粉末の圧縮成形体の押出し時のみの加熱でよ
いから、このようにした場合は急冷凝固粉末の材料特性
を損うことなく、所期の押出成形品を得ることができ
る。
以上のように本発明によれば、コスト面及び品質面に
おいて優れた押出成形品を得ることができその工業的利
用価値は著大である。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明を実施するための装置と加工プ
ロセスを示す断面説明図であり、第1図は圧縮成形材の
コンテナにおける押出状態を、第2図は押出成形材中へ
押込型を圧入した状態を、第3図は成形金型における押
出成形状態を、第4図は押出成形品の切断用間隙の形成
状態を示し、第5図は複数体シリンダライナ押出成形用
成形金型の成形孔横断面形状例であり、第6図は実施例
の複数体シリンダライナの平面図、第7図は第6図A−
A線断面図である。 1……押出成形装置、2……コンテナ、3……押出ステ
ム、4……押出孔、5……成形金型、6……成形孔、7
……摺動金型、8……押込型、9……フランジ型、11…
…圧縮成形材、12……押出成形材、13……押出成形品。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コンテナの押出方向端部に設けられた押出
    孔が開口するコンテナの端面に成形金型を当接させて、
    前記押出孔と成形金型に押出方向に沿って開設された成
    形孔とを連通させ、 コンテナ内部に装填されたAl基急冷凝固粉末の圧縮成形
    材を前記押出孔に押出し、同孔内の押出成形材に前記成
    形孔に摺動自在に挿着された摺動金型の、コンテナ側の
    端部に形成された押込型を圧入し、次いで、前記押出し
    を継続して摺動金型を所定位置に後退させると共に押出
    成形材を成形金型に押出して押出成形品として後、該成
    形金型をコンテナより所定間隔離反させコンテナと成形
    金型との間に切断用間隙を形成し、押出成形材と連続の
    前記押出成形品を同間隙で切断し、該押出成形品を成形
    金型に収容のまゝ成形金型を更に離反させて後、摺動金
    型を摺動させ押出成形品を押出して成形金型外へ取出す
    ことを特徴とするAl基急冷凝固粉末の押出成形方法。
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