JP2739412B2 - 縦横比の大きい物体の粉体成型方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の目的】この発明は縦横比の大きい、棒状、パイ
プ状、つば付きのパイプ状、コップ状等の成型物であっ
て、各部分において密度が均等なものを粉体の圧縮成型
により生産する手段を提供するのがその目的である。前
記したような形状の成型品を粉体の圧縮成型により生産
することはそれらが短小であれば従来から行われて来
た。しかしながら、従来の圧縮成型技術により生産され
るのは縦横比が２：１程度までであって、これを越える
ものを工業的に生産するには水その他の溶液や何等かの
媒質を併用する湿式押出法、スリップキャスティング
法、射出成型法などによるより外はなく、高圧粉体プレ
スの使用による粉末成型品の大量生産は不可能であっ
た。すなわち、高圧プレスによる従来の粉体成型方法は
一定断面積のウス穴に装入した粉体を上下から圧縮して
成型するものであり、パイプのような中空体を成型する
場合はコアロッドをウス穴の中心に挿入して使用し、予
定成型物の管壁に対応するウス穴の部分に粉体を装入す
るのであるが、いずれにせよウス穴の縦横比が大きいと
得られる成型物の均質性が急激に低下し、それに起因し
て局部的にムラの多い成型物しか得られないからであ
る。特に、焼結品を目的とする場合は焼結の際の高熱に
より各部が不規則的に変形するので、目的とする形状、
寸度のものを量産することができない。従来の粉体プレ
スにより成型した成型物、特に縦横比の大きい成型物が
均質性に欠けるのは粉体が大きいカサ比重をもち、かつ
粉体の流動摩擦抵抗が大きいためである。たとえば直径
５ｍｍ長さ１００ｍｍの棒状品を生産しようとする場
合、カサ比重が４であればウス穴への充填深さが４００
ｍｍであることを要するが、直径５ｍｍのウス穴に粉体
を４００ｍｍも均等な密度で装入することは至難であ
る。このためウス穴への装入完了時において粉体の層の
密度が長手にそう各部において不均等であり、このよう
な装入時の密度不均等性に起因し、成型物もまた均質性
に欠けることになるのである。この発明は、上述のよう
な粉体装入の際の密度不均等性を事実上解消する手段を
見出し、かくして縦横比の大きい成型物を量産する手段
を提供したものである。

【発明の構成】以下、図示した粉体プレスによる実施例
につきこの発明方法を説明する。まず図１および図２を
参照すれば、１は粉体プレスの上下可動な上キネで、予
定成型物の頂面に対応する形状のパンチ面１１をもって
いる。２はウスで、予定成型物の長手主面の長さに対応
する深さのウス穴２１とウス穴２１から放射状に伸びる
複数の横溝２２を有している。前記した予定成型物には
図３〜図１０に例示したように種々のものがある。ま
た、ここで長手主面というのは図３、図４、図６〜図８
においては長手の外側面全体を指しており、図５、図１
０のようにつば部が張り出している場合は張出し部を除
いた長手外側面を指している。ただし、図９のような半
割りパイプの場合は図面上不可視である大きい凸筒面全
体を指し、可視の小径である凹筒面や半割りによる細い
縁面は長手であっても主面ではない。図１０のようなつ
ば付き半割りパイプの場合、つば部を除いた不可視の凸
筒面が長手主面である。なお、図１および図２に示すプ
レスは図３に示すような丸棒成型用の粉体プレスである
ことが理解されよう。３は下キネで、上キネ１の軸線Ｘ
にそい上下可動である。下キネ３のパンチ面３１は予定
成型物の底面に対応する形状をそなえ、図１のように下
キネ３がウス２に上昇進入した際、図示のようにパンチ
面３１がウス穴２１の底面を形成する。４は横キネで、
それぞれ対応する横溝２２に摺動自在に嵌設されてい
る。この発明によれば、ウス穴２１の深さ、横溝２２の
深さ、および横キネ４の高さはいずれも予定成型物の前
記した長手主面の長さに対応している。また、この発明
によれば、横キネ４のパンチ面４１はそのパンチ面４１
に対応する予定成型物の長手主面の形状に対応してい
る。さらにこの発明によれば、図２に示すように、すべ
ての横キネ４の前進ストロークの終点において、予定成
型物の長手主面に対応するウス穴２１の側壁面はそれら
のパンチ面４１が接続した連続面により形成される。以
上、この発明方法におけるプレスの構成につき説明し
た。この発明によれば、つぎに下キネのパンチ面３１を
ウス穴２１の底に位置させるとともに横キネ４を後退さ
せ、ついで、計算量の粉体をウス穴２１に装入する。な
お、「計算量」というのは予定成型物の重量とその粉体
のカサ比重から計算した粉体の容量である。つぎに、ウ
ス穴２１に粉体を装入するために上昇させておいた上キ
ネ１のパンチ面１１をウス穴２１の頂位に位置させ、し
かる後に横キネ４を前進させ、ウス穴２１中の粉体を圧
縮する。 以上でこの発明方法の説明を終わるが、このよ
うにしてウス穴２１に装入された計算量の粉体は予定成
型物の形状に圧縮成型されるので、ついで上キネ１を上
昇させかつ横キネ４を後退させた後下キネ３を図示の位
置から上昇させれば成型物がウス２の上方に排出され
る。なお、成型物の排出は下キネ３を図示の位置に固定
したままウス２を下降させることによっても行うことが
できる。すなわち、この発明によれば、各横キネ４のパ
ンチ面４１は、そのパンチ面に対応する予定成型物の長
手主面の部分の形状に対応し、かつ予定成型物の長手主
面に対応するウス穴の側壁面は、すべての横キネ４の前
進ストロークの終点において、それらの横キネのパンチ
面４１の連続面として形成される。それゆえ、粉体を圧
縮する横キネ４のストロークは予定成型物の長手主面の
全長と較べて非常に短小である。従って圧縮の際に発生
する粉体粒子の移動距離が小さく、かつ粉体は長手主面
の全長にわたって均等な圧力で圧縮されるので、成型後
における成型物の密度はその全長にわたって実質的に均
等になる。以下、この発明の若干の実施例につき説明す
る。すなわち、図１および図２の粉体プレスにおける予
定成型物は図３に示すような丸棒であり、４個の横キネ
のそれぞれのパンチ面４１はそれぞれ丸棒の長手主面で
ある円筒面を縦に４等分した部分筒面の形状を呈してい
る。なお、図中の１点鎖線ａは横キネ４の後退ストロー
ク終点におけるパンチ面４１の位置、ｂは同じく尾端の
位置を示している。図１および図２に示すプレスの例で
は予定成型物の長手主面を４分割した部分筒面を４個の
横キネがそれぞれ担当しているが、径が比較的大きい成
型物を対象とする場合は長手主面をたとえば６等分に分
割し、それらの部分筒面を６個の横キネにより担当する
ようにすることもできる。また、短いパイプの成型にお
いて中空部を形成するためウス穴にコアロッドを挿入す
ることはよく知られているので、図１および図２に示す
プレスにおいて図１１に示すコアロッド３２を用いるこ
とにより、図４に示すような長いパイプを成型できるこ
とが容易に了解されよう。図７に示す平角棒又は図８に
示す三角棒生産用のプレスは図示されていないが、平角
棒を対象とする場合、図１および図２における横キネの
パンチ面４１を平角柱の長手主面のそれぞれの寸度に対
応する平面とし、かつそれぞれ相対する２組の横キネの
前進ストロークおよび後退ストロークの各終点の位置を
違えることにより、平角棒が生産できる。図８の三角棒
を成型するには、３個の横キネを使用し、たがいに隣り
合う２個づつの横キネ相互間の角度をそれぞれ三角棒の
頂角に対応させればよい。図１１に示すのは図５に示す
ようなつば付きパイプ生産用のプレスの例で、上キネ１
および下キネ２のパンチ面はそれぞれ環状で、下キネ２
にはコアロッド３２が挿通されている。また、成型物５
のつば部５１を成型するため、ウス穴２にはつば部５１
と同径の中心孔をもつ上蓋２３が固定されている。な
お、図は充填された粉体の成型が終了した状態で描かれ
ている。図１２に示すのは図６に断面を示したコップ状
物生産用のプレスの例で、下キネ２のパンチ面が環状で
あること、コアロッド３２が下キネ２に挿通されている
こと、ウス２は上蓋２３をそなえることは図１１の例と
同様である。ただし、この例の上蓋２３の中心孔の径は
成型物５の直径に等しく設定されている。またコップ底
５２の部分を成型するため、上昇静止の際のコアロッド
３２の頂面の位置は横キネ４の頂面の下方に設定されて
いる。図１３に示したのは図９に示すような半割パイプ
生産用のプレスの例で、ウス２は予定成型物の凹筒面５
３および半割りの長手縁面５４に対応する面が軸線Ｘに
そって設けられている。横キネ４は２個で、それぞれ対
応する横溝２２に嵌挿されており、パンチ面４１は予定
成型物である半割パイプの長手主面を縦に２等分した分
割筒面に対応している。なお、図は横キネ４の後退スト
ロークの終点においてウス穴に粉体が挿入された状態と
して描かれており、予定成型物の長手主面の位置を示す
１点鎖線の位置に横キネのパンチ面４１が前進したと
き、半割パイプの長手主面に対応するウス穴の側面が形
成されるようになっている。なお、図１１および図１２
に示す実施例につき注釈すれば、図示のような中空品の
成型においては周知のようにウス２内にコアロッド３２
を挿入する必要があるが、コアロッド３２の挿入はウス
穴への粉体の装入前に行う必要がある。また、図１１の
ように予定成型物がつば５１つきのもの、あるいは図１
２のようにコップ底５２をそなえる場合、これらのつば
５１やコップ底５２の成型には上キネ１の移動による縦
方向の圧力が必要なので、そのためのウス穴の延長部を
構成するウス蓋２３をウス２に冠装固定する。これらの
つば５１やコップ底５２を成型するための上キネ１のス
トローク距離が横キネ４のストローク距離と大差がなけ
れば、それらの部分の成型物の密度は長手主面に対応す
る部分の密度と実質的にかわらない。

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、図３〜図１
０に例示したような各種形状の縦横比の大きい粉体成型
物であって、その各部が均質なものが容易に量産され、
従ってこれらの成型物は高温下でも変形が避けられるの
で、成型物の焼結による多様な粉末冶金製品の量産化に
寄与するところが多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明方法において使用されるプレスの一
例の縦断面図で、図２のＢ−Ｂ断面に対応する。

【図２】 同じ例の横断面図で、図１のＡ−Ａ断面に対
応する。

【図３】 この発明方法により生産される成型物の一例
で丸棒の斜視図。

【図４】 同じく他の一例でパイプの斜視図。

【図５】 同じくつば付きパイプの斜視図。

【図６】 同じくコップ状物の縦断面図。

【図７】 同じく平角棒の斜視図。

【図８】 同じく三角棒の斜視図。

【図９】 半割パイプの斜視図。

【図１０】 つば付き半割パイプの斜視図。

【図１１】 この発明方法において使用されるプレスの
例の縦断面図。

【図１２】 同じく他の例の縦断面図。

【図１３】 同じく他の例の縦断面図。

【符号の説明】

Ｘは軸線、１は上キネ、１１はパンチ面、２はウス、２
１はウス穴、２２は横溝、３は下キネ、３１はパンチ
面、４は横キネ、４１はパンチ面である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下可動で予定成型物の頂面に対応する形
   状のパンチ面を有する上キネと、 予定成型物の長手主面の長さに対応する深さのウス穴お
   よびウス穴から放射状に伸びる複数の横溝を有するウス
   と、 上キネの軸線にそい上下可動で予定成型物の底面に対応
   する形状のパンチ面を有し、ウスに上昇進入してそのパ
   ンチ面がウス穴の底面を形成する下キネと、 対応する前記横溝にそれぞれ摺動自在に嵌設した横キネ
   とを有し、 前記ウス穴の深さ、横溝の深さ、および横キネの高さは
   それぞれ予定成型物の長手主面の長さに対応し、 各横キネのパンチ面はそのパンチ面に対応する予定成型
   物の長手主面の部分の形状に対応し、 すべての横キネの前進ストロークの終点において、予定
   成型物の長手主面に対応するウス穴の側壁面をそれらの
   横キネのパンチ面が接続した連続面により形成するよう
   にした粉体プレスにおいて、下キネのパンチ面をウス穴
   の底に位置させるとともに横キネを後退させ、計算量の
   粉体をウス穴に装入し、上キネのパンチ面をウス穴の頂
   位に位置させ、ついで横キネを前進させることによりウ
   ス穴中の粉体を圧縮する粉体成型方法。