JP2841986B2 - 中空部を有する粉末成形体の成形装置 - Google Patents

中空部を有する粉末成形体の成形装置

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JP2841986B2
JP2841986B2 JP3344733A JP34473391A JP2841986B2 JP 2841986 B2 JP2841986 B2 JP 2841986B2 JP 3344733 A JP3344733 A JP 3344733A JP 34473391 A JP34473391 A JP 34473391A JP 2841986 B2 JP2841986 B2 JP 2841986B2
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和幸 土岐
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/02Dies; Inserts therefor; Mounting thereof; Moulds
    • B30B15/022Moulds for compacting material in powder, granular of pasta form
    • B30B15/024Moulds for compacting material in powder, granular of pasta form using elastic mould parts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、中空部を有する粉末成
形体を成形するための成形装置に関する。
【0002】
【従来の技術】金属やセラミックスなどの成形粉末から
中空部を有する部品を形成する場合、従来より種々の方
法が行われている。例えば、(1)粉末にバインダとし
ての熱可塑性樹脂を加え、加熱して可塑性をもたせ、型
内に射出して成形する射出成形法、(2)セラミックス
粉末、解膠剤、焼結助剤及び水などからなるセラミック
ススリップを鋳型に流し込んで成形するスリップキャス
ティング法、(3)ゴム型内に粉末を充填し、密封して
から加圧流体を媒介として均等な圧力を加えながら加圧
成形するラバープレス法により中実状の粉末成形体を形
成した後、機械加工により中空部を形成する方法、
(4)金型内に粉末を充填し、これを中空部形成用の芯
部を有するパンチにより加圧成形する、いわゆるプレス
成形法などを挙げることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記(1)の
射出成形法では、バインダとして加えた成形体中の樹脂
を除去してから焼結する必要がある。この脱脂工程は、
樹脂の膨張等により成形体に欠陥が発生するのを防止す
るために、長時間かけてゆっくり昇温しながら行わなけ
ればならない。
【0004】また上記(2)のスリップキャスティング
法も同様に、水分を乾燥させる際に、水の表面張力によ
り成形体に欠陥が発生するのを防止するために、長時間
かけて徐々に水分を除去する必要がある。さらに、上記
(3)のラバープレス法では、ゴム型を介して成形体が
圧縮されるので、その形状や材質に起因するゴム型の不
均一な変形のために、成形体の外表面にうねりや凹凸な
どがしばしば発生する。このため、ラバープレス成形
後、成形体の表面に機械的な加工を施して、外形寸法精
度や表面平滑度を向上させる必要がある。また、中空部
を形成するための穴加工も必要である。
【0005】このように、上記(1)、(2)、(3)
の方法は、成形体の量産性があまり良いとはいえず、量
産性を考慮した場合上記(4)のプレス成形法が極めて
有利である。しかし、プレス成形法では、芯部が一体的
に形成されたパンチにより、金型本体に充填された粉末
を一方向に加圧するのみなので、均質な粉末成形体を形
成するのにどうしても限界があった。特に中空部形成用
の芯部が突出するパンチ形状では、該芯部の下側方部に
圧力が伝わり難く、この部分の成形体密度が低くなりや
すい。
【0006】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、均一密度の成形体を量産性良く形成することので
きる中空部を有する粉末成形体の成形装置を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の中空部を有する
粉末成形体の成形装置は、粉末が充填される型本体と、
該型本体に充填された粉末を加圧し、先端側に突出する
中空部形成用の芯部、該芯部の外表面を覆うゴム膜、及
び該芯部の外表面と該ゴム膜との間の密閉空間に開口す
る加圧流体用通路を有するパンチと、該加圧流体用通路
に加圧流体を供給する流体加圧装置とを備えたことを特
徴とする。
【0008】
【作用】本発明の中空部を有する粉末成形体の成形装置
は、まず型本体に粉末を充填してから、この型本体に充
填された粉末を先端側に突出する中空部形成用芯部を有
するパンチで一方向に加圧して中空部を有する粉末成形
体とする。そして、このパンチによる一方向加圧を行い
ながら、流体加圧装置で加圧流体用通路に加圧流体を供
給して芯金とゴム膜との間の密閉空間に加圧流体を供給
しつつ、ゴム膜を弾性変形させ、該ゴム膜で中空部の内
側から多方向に粉末成形体を加圧する。このゴム膜によ
る加圧により、芯部の周囲にも均等に加圧力が伝わり、
またパンチによる一方向の加圧だけではどうしても加圧
力が伝わり難い芯部の下側方部にも十分に加圧力が伝わ
る。
【0009】したがって、極めて高均質な中空部を有す
る粉末成形体を形成することができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 (実施例)本実施例の中空部を有する粉末成形体の成形
装置は、軸孔11を有する円筒状の金型本体1と、軸孔
11の両端側からそれぞれ挿入可能な一対の上下パンチ
2、3と、流体加圧装置4とから構成されている。
【0011】上パンチ2は、先端側に突出する略円錐形
状の芯部21が一体的に形成された金属製の基体22
と、この基体22の先端面を覆うゴム膜23と、芯部2
1以外の基体22の先端面部分を覆うゴム膜23及び基
体22の側面をカバーする金属製の枠体24とから構成
されている。基体22の中心には一端が芯部21の先端
外表面に開口し他端が流体加圧装置4に接続された加圧
流体用通路22aが形成され、該加圧流体用通路22a
内には加圧流体25が供給される。なお、上パンチ2の
外径は金型本体1の軸孔11の内径と略等しく設定さ
れ、上パンチ2は軸孔11に密着にかつ摺動可能に嵌ま
り込むようになっている。この上パンチ2は、基体22
の先端面にゴム膜23を覆ってから、枠体24を基体2
2に嵌め込み、基体22と枠体24とをネジ26で固定
することにより作製することができる。
【0012】下パンチ3は上パンチ2と同じ構成であ
り、芯部31が一体的に形成され、加圧流体35が供給
された加圧流体用通路32aを有する基体32と、ゴム
膜33と、枠体34とから構成されている。流体加圧装
置4は流体加圧用ポンプ、流体貯槽、及び圧力開放弁を
備えている。
【0013】上記構成を有する成形装置を用いて中空部
を有する粉末成形体を成形した。まず、窒化珪素(平均
粒径0.2μm)96重量部、イットリア(平均粒径
0.2μm)2重量部、及びアルミナ(平均粒径0.1
μm)2重量部よりなるセラミックス原料粉末をエタノ
ール中で混合、粉砕した。乾燥した後、セラミックス原
料粉末に対して5重量%のPVA(ポリビニルアルコー
ル)を添加して造粒し、80μmのメッシュで篩い分け
したものを成形粉末5とした。
【0014】金型本体1の軸孔11の下端側から下パン
チ3を嵌め込むとともに、下パンチ3に下方へ移動しな
いように圧力を加えた状態で、軸孔11内に成形粉末5
を46g投入した。軸孔11の上端側から上パンチ2を
嵌め込むとともに、1000kgf/cm2 で加圧して
両端に中空部を有する粉末成形体を形成した。この上パ
ンチ2の加圧を行いながら、流体加圧装置4により加圧
流体用通路22a、32a内に加圧流体25、35を供
給して1000kgf/cm2 の圧力で60秒間加圧
し、芯部21、31とゴム膜23、33との間に加圧流
体25、35をそれぞれ供給しつつゴム膜23、33を
弾性変形させて粉末成形体を加圧した。成形後、流体加
圧装置4による加圧を開放し、上パンチ2を上昇させた
後、下パンチ3を上昇させ、粉末成形体6を金型本体1
から取り出した。
【0015】粉末成形体6の形状は、外径φ25mm、
長さ66mmで、この粉末成形体6の密度を測定したと
ころ、粉末成形体6の中央部A及び端部B(図3参照)
ともに1.47g/cm3 (45%TD)の密度で、差
はなかった。上記粉末成形体5を加工することなく、そ
のまま窒素雰囲気中、最高温度1760℃で5時間保持
して常圧焼結した。焼結体は全体に均一に収縮してお
り、本実施例により成形した粉末成形体6に密度ムラの
無かったことがこれによっても確認できた。そして、焼
結体の端面と外周側面とをそれぞれ約0.5mm研削す
るだけで、外径φ18.5mm、長さ50.5mmの両
端に中空部を有する製品を作製できた。 (比較例)上記実施例と同様に成形粉末5を準備した。
そして、上記実施例と同様の金型本体1の軸孔11の下
端側から芯部の外表面がゴム膜で覆われていない従来の
下パンチを嵌め込むとともに、下パンチに下方へ移動し
ないように圧力を加えた状態で、軸孔11内に成形粉末
5を46g投入した。軸孔11の上端側から同じく芯部
の外表面がゴム膜で覆われていない従来の上パンチを嵌
め込むとともに、1000kgf/cm2 で加圧した。
成形後、上パンチを上昇させてから、下パンチを上昇さ
せて粉末成形体を金型本体1から取り出した。
【0016】粉末成形体の形状は、外径φ25mm、長
さ66mmで、この粉末成形体の密度を上記実施例と同
様に測定したところ、粉末成形体の中央部Aでは1.4
3g/cm3 (43.5%TD)の密度で、粉末成形体
の端部Bでは1.45g/cm3 (44.2%TD)の
密度で、両者に差があるとともに、いずれも上記実施例
のものと比べて低密度だった。
【0017】またこの粉末成形体を加工することなく、
そのまま窒素雰囲気中、最高温度1760℃で5時間保
持して常圧焼結した。焼結体は不均一に収縮しているた
め、仕上げの加工代が大きくなり、外径φ17.5m
m、長さ49.5mmの大きさのものしか得られなかっ
た。なお、上記実施例では、両端に中空部を有する粉末
成形体を形成する例について説明したが、一端側のみが
開口する軸孔を有する型本体に粉末を充填してから、上
パンチで加圧成形することにより、一端側のみに中空部
を有する粉末成形体を形成することができる。また、芯
部の形状を変更することにより、一端開放型の管等を形
成することも可能である。
【0018】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の成形装置に
よれば、プレス加工と同様の量産性を有しながら、極め
て高均質な中空部を有する粉末成形体を形成できる。し
たがって、外形寸法精度の優れた焼結体を得ることがで
きる。また焼結後の加工代も小さくなるので、原料費の
低減にもつながる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の中空部を有する粉末成形体の成形装
置の成形前の状態を説明する断面図である。
【図2】本実施例の中空部を有する粉末成形体の成形装
置の成形中の状態を説明する断面図である。
【図3】本実施例の中空部を有する粉末成形体の成形装
置により形成した粉末成形体の正面図である。
【符号の説明】
1は金型本体、2、3はパンチ、4は流体加圧装置、5
は成形粉末、6は粉末成形体、21、31は芯部、22
a、32aは加圧流体用通路、23、33はゴム膜、2
5、35は加圧流体である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−6530(JP,A) 特開 平4−272805(JP,A) 特開 昭62−11606(JP,A) 特開 昭61−63399(JP,A) 特開 平3−126505(JP,A) 特開 昭63−2598(JP,A) 特開 昭64−42233(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B28B 3/00 102 B28B 7/32

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉末が充填される型本体と、 該型本体に充填された粉末を加圧し、先端側に突出する
    中空部形成用の芯部、該芯部の外表面を覆うゴム膜、及
    び該芯部の外表面と該ゴム膜との間の密閉空間に開口す
    る加圧流体用通路を有するパンチと、 該加圧流体用通路に加圧流体を供給する流体加圧装置と
    を備えたことを特徴とする中空部を有する粉末成形体の
    成形装置。
JP3344733A 1991-12-26 1991-12-26 中空部を有する粉末成形体の成形装置 Expired - Fee Related JP2841986B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102431828B1 (ko) * 2021-08-09 2022-08-11 김원식 세라믹 분말을 이용한 성형품의 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102431828B1 (ko) * 2021-08-09 2022-08-11 김원식 세라믹 분말을 이용한 성형품의 제조방법

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