JP3617763B2 - Molding method for green compacts used as sintered materials - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結品の素材とされる圧粉体の成形方法に係り、特に異種粉末材料を複合させた圧粉体を成形する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、楕円状の板カム等の摺動部材は、その摺動面を形成する外周部(特に強い圧力を受けるカムトップ部)に高い耐摩耗性が要求される一方、内側の肉部の耐摩耗性はそれほど高くなくてもよく、よって、外周部と内側の肉部の材料を異ならせた複合構造としてコストダウンを図ることが行われている。複合構造の部材を製造するには粉末冶金法が製法上有利である。例えば、特開昭55−100903号、特開昭57−169003号および特開昭57−200503号には、金型のキャビティを仕切板等で分割し、各分割キャビティ内に異種粉末をそれぞれ充填し、次いで仕切板を除外して各粉末を接触させた後に圧縮して圧粉体を得る方法が開示されている。ところが、このような方法では、仕切板を要するとともに仕切板のセットや除外といった操作に手間がかかる不利な面があった。
【0003】
そこで、仕切板を用いない方法として、特開昭58−141895号には、互いに摺動する2つの金型のキャビティ内に異種粉末をそれぞれ充填し、一方の金型を動かして双方のキャビティを合わせることにより各粉末を接触させた後に圧縮する方法が開示されている。また、特開昭57−120601号には、複数種の粉末のうちの一部を予成形してその予成形体を金型のキャビティ内に挿入し、このキャビティ内に他の粉末を充填してから、予成形体と粉末とを圧縮する方法が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記の仕切板を用いない方法のうちの前者の方法にあっては、金型の構造が複雑化してコストがかかるとともに、2つの金型のキャビティどうしを合わせて最終的に形成するキャビティの精度が不安定になりやすく、その制御が難しいことが想定される。また、後者の方法では、2層構造の部材は形成することができるものの、3層以上の複雑な部材には適用しにくいといった欠点がある。
したがって本発明は、特殊な金型を要することなく、かつ複雑な層構造の部材であっても容易に圧粉体を得ることのできる圧粉体の成形方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、複数の予圧粉体をハンドリングが可能な密度に成形し、次いで、これら予圧粉体を、前記圧粉体を成形し得る成形型のキャビティ内にセットし、この後、前記複数の予圧粉体を押し型で圧縮して相互に接合させることを特徴としている。
【0006】
この方法によれば、はじめから圧粉体を成形する成形型のキャビティ内に粉末を充填せず、まず、成形すべき圧粉体を適宜に分割した形状の予圧粉体を、ハンドリングが可能な密度に成形する。ここで言うハンドリングが可能な密度とは、手に持って取り扱うことができ、その際に損壊しない状態を可能とする密度を指す。そして、これら予圧粉体を、圧粉体を成形し得る成形型のキャビティ内に組み合わせてセットする。この後、予圧粉体を本圧縮して隣接する予圧粉体どうしの接合を行わしめるとともに成形し、成形型から抜き出して圧粉体を得る。
【0007】
ここで、予め成形しておく予圧粉体の密度は、上記のようにハンドリングが可能であることが前提であるが、これに加えて、圧縮時に、隣接する予圧粉体どうしが接合され得るような密度が求められる。予圧粉体どうしの接合は、密度が低ければ低いほど十分になされるものであるが、密度が低すぎると、今度はハンドリングが不可能となってしまう。接合が可能な条件としては、密度比(同一組成の金属の真密度に対する成形体で得られた密度の比)が76%未満の場合と知られており、76%超の場合には、接合界面にクラックが生じる確率が高くなり好ましくない。したがって、予圧粉体の密度としては、密度比が76%未満で、なおかつハンドリングが可能な範囲内で選択され、その範囲としては、60〜75%の密度比が実現される密度が好適である。例えば、粉末がFe系の場合は4.7〜5.9g/cm3、Alの場合は1.6〜2g/cm3、Cu系の場合は5.3〜6.6g/cm3 が好適とされる。
【0008】
また、予圧粉体の密度を上記の値より低く設定しておき、その予圧粉体を圧縮成形した最終的な圧粉体を焼結する温度の約30〜65%程度の温度で脱ろうおよび仮焼結すると、予圧粉体の強度が高くなり、例えば予圧粉体を移送機械を用いて成形型に供給する際に好都合となる。仮焼結の温度が高い場合には強度が高まる反面、成形型で圧縮したときの接合が不十分となりやすい。例えば、鉄粉を主とする予圧粉体では、750℃程度を仮焼結の最高温度とするのが好ましい。
【0009】
本発明によれば、粉末を充填して圧縮する通常の成形型をそのまま流用することができるので特殊な成形型を必要とせず、しかも層を隔てるための仕切板をキャビティにセットする必要もない。また、層の数が多くて複雑な構造の圧粉体であっても、それに応じた形状の予圧粉体を組み合わせて圧縮することにより、目的とする圧粉体の成形が容易化する。さらに、予め予圧粉体を多量に作ってストックしておき、必要に応じて本圧縮して圧粉体を得るようにすれば、圧粉体を成形するたびに粉末の調整や充填を行う手間が省け、生産性の向上が図られる。
【0010】
さて、本発明における複数の予圧粉体は、本圧縮の際に変形し、かつ相互に接合されて所望の圧粉体形状に成形される。ここでその形状(特に圧縮方向からみた場合の平面形状)は、キャビティ内にセット可能であれば圧縮後の最終形状に近いものでなくともよく、ある程度ラフな形状であってかまわない。その場合、圧縮時には予圧粉体に大きな崩壊が伴うことがあるが、崩壊の過程を経て最終的に圧縮・成形される。しかしながら、勿論最終形状に近いものであれば有利であり、したがって、予圧粉体は、互いに組み合わせることにより本圧縮後の圧粉体の形状に相似するよう成形され、その組み合わせ状態で、キャビティ内にセットされることが好ましい。
【0011】
また、本発明における予圧粉体は、求められる特性が異なる部位別に、密度や形状を異ならせて成形される形態を特徴している。すなわち、例えば圧粉体が前述したような楕円状の板カムの素材である場合、予圧粉体を、高い耐摩耗性が要求される外周部と、それほど耐摩耗性を要求されない内側の肉部の2つとする。そして、外周部の予圧粉体を密度を高いものとし、かつ加工度が高まるように余肉部が大きい形状とし、一方、内側の肉部の予圧粉体の密度を低くする。このように複数の予圧粉体を部位に応じて成形し、組み合わせて本圧縮すれば、自動的に各部位の特性が求められるものとなり得る。
【0012】
さらに、本発明では、隣接する予圧粉体どうしの接合強度を高めるために、予圧粉体の互いの接合面が、互いに噛み合う凹凸面に形成されているか、もしくは少なくとも一方の接合面が凹凸面に形成されていることを好ましい形態としている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
(1)第1の実施形態
図1は、第1の実施形態に係る圧粉体1を示している。この圧粉体1は、自動車のエンジンに組み込まれる円筒状のバルブガイドの素材であり、焼結工程を経て製品とされる。製品であるバルブガイドとしては、端部2,2に高い耐久性が要求され、一方、中央部3は端部2,2よりも耐久性に劣っていてもよいとされている。以下に、この圧粉体1を成形する工程を説明する。
【0014】
「工程1−予圧粉体の成形」
図示せぬ所定の成形型により、図2に示す3つ1組の予圧粉体2a,3a,2aを成形する。これら予圧粉体2a,3a,2aは、圧粉体1の端部2,2に対応する円筒状の2つの端部2a,2aおよび中央部3に対応する円筒状の中央部3aであり、中央部3aの両端に端部2a,2aをそれぞれ同軸的に組み合わせることにより、圧粉体1に相似する形状となる。端部2a,2aおよび中央部3aは、圧縮後の圧粉体1における端部2,2および中央部3よりも軸方向長さがそれぞれ長く、かつ直径は僅かに小さく設定される。いずれの予圧粉体2a,3a,2aも、その密度比が60〜75%の範囲内になるように粉末が圧縮されて成形されてなり、ハンドリングが可能で、かつ後の本圧縮で互いに接合され得る密度を有している。しかしながらこの範囲内で、高い耐久性が要求される端部2a,2aの密度は高く、中央部3aの密度は端部2a,2aよりも低く設定される。また、このような密度の設定に加えて、粉末は端部2,2および中央部3に応じたものが選択される。なお、予圧粉体2a,3a,2aは本圧縮よりも圧力が低いので、粉末中への潤滑剤の添加を省略することができる。なお、圧粉体1は、後に焼結されるので、予圧粉体2a,3a,2aの粉末材料は同じものか、あるいは液相が生じる異種元素もしくは固相拡散する異種元素が望ましい。
【0015】
「工程2−成形装置への予圧粉体のセット」
工程1で得た3つの予圧粉体2a,3a,2aを、図3(a)に示すようにして成形装置にセットする。成形装置は、金型(成形型)4、上下のパンチ(押し型)5,6およびコアロッド7を備えており、まず、金型4、下パンチ6およびコアロッド7によって形成されるキャビティ8内に、端部2a、中央部3a、端部2aの順に、内部の空洞部をコアロッド7に通して挿入する。
【0016】
「工程3−本圧縮」
図3(b)に示すように、上パンチ5をキャビティ8内に下降させ、次いで、上下のパンチ5,6により予圧粉体2a,3a,2aを縦方向に圧縮する。予圧粉体2a,3a,2aはキャビティ8の形状にならって変形するとともに、互いに接合して圧粉体1とされる。なお、圧縮による接合強度を高めるために、予圧粉体2a,3a,2aの互いの接合面に、互いに噛み合う凹凸面を形成しておくか、もしくは少なくとも一方の接合面に凹凸面を形成しておくと好ましい。
この後、上パンチ5を上昇させ、さらに下パンチ6を上昇させて圧縮・成形された圧粉体1を金型4内から取り出す。このようにして得られた圧粉体1は、予圧粉体2a,3a,2aの粉末材料、密度または形状が反映されて中央部3よりも端部2,2の方が高い耐久性を有するものとなる。
【0017】
(2)第2の実施形態
次に、本発明を板カムの成形に適用した第2の実施形態を説明する。
図4は、板カムの素材となる圧粉体10を示している。板カムとしては、外周部11に高い耐摩耗性が要求され、一方、内側の内周部12は適度な強度が要求される。内周部12の中央には、カムシャフトが嵌合される円形の嵌合孔13が形成される。この嵌合孔13は、カムシャフトの回り止めとなるキー溝13aを有している。以下に、この圧粉体10を成形する工程を説明する。
【0018】
「工程1−予圧粉体の成形」
図示せぬ所定の成形型により、図5に示す2つ1組の予圧粉体11a,12aを成形する。これら予圧粉体11a,12aは、圧粉体10の外周部11に対応するリング状の外周部11aおよび内周部12に対応する内周部12aであり、外周部11aの中に内周部12aを入れた組み合わせ状態で、圧粉体10に相似する形状となる。内周部12aには嵌合孔13に対応する孔13bが形成されている。これら外周部11aおよび内周部12aの厚さは圧粉体10よりも厚く、かつ径方向の大きさは僅かに小さく設定される。いずれの予圧粉体11a,12aも、その密度比が60〜75%の範囲内になるように粉末が圧縮されて成形されてなり、ハンドリングが可能で、かつ後の本圧縮で互いに接合され得る密度を有している。しかしながらこの範囲内で、高い耐摩耗性が要求される外周部11aの密度は高く、内周部12aの密度は外周部11aよりも低く設定される。また、このような密度の設定に加えて、粉末は外周部11および内周部に12に応じたものが選択される。
【0019】
「工程2−成形装置への予圧粉体のセット」
工程1で得た2つの予圧粉体11a,12aを、図6(a)に示すように、金型(成形型)14、上下のパンチ(押し型)15,16およびコアロッド17を備えた成形装置にセットする。コアロッド17の外周面には、前記キー溝13aを形成するための凸条(図示略)が形成されている。セットの仕方は、まず、金型14、下パンチ16およびコアロッド17によって形成されるキャビティ18内に、内周部12aの空洞部をコアロッド17に通して挿入し、次いで外周部11aを内周部の周囲に置く。
【0020】
「工程3−本圧縮」
図6(b)に示すように、上パンチ15をキャビティ18内に下降させ、次いで、上下のパンチ15,16により予圧粉体11a,12aを圧縮する。予圧粉体11a,12aはキャビティ18の形状にならって変形するとともに、互いに接合して圧粉体10とされる。この後、上パンチ15を上昇させ、さらに下パンチ16を上昇させて圧縮・成形された圧粉体10を金型14内から取り出す。このようにして得られた圧粉体10は、予圧粉体11a,12aの粉末材料、密度または形状が反映されて内周部12よりも外周部11の方が高い耐摩耗性を有するものとなる。
【0021】
(3)第3の実施形態
次に、本発明をギヤの成形に適用した第2の実施形態を説明する。
図7は、ギヤの素材となる圧粉体20を示している。ギヤとしては、多数の歯21xを有する外周部21に高い耐摩耗性が要求され、一方、内側の内周部22には適度な耐震性が要求される。内周部22の中央には軸孔23が形成され、さらにこの軸孔23の周囲にはボス23xが形成される。以下に、この圧粉体20を成形する工程を説明する。
【0022】
「工程1−予圧粉体の成形」
図示せぬ所定の成形型により、図8に示す2つ1組の予圧粉体21a,22aを成形する。これら予圧粉体21a,22aは、圧粉体20の外周部21に対応するリング状の外周部21aおよび内周部22に対応する内周部22aであり、外周部21aの中に内周部22aを入れて組み合わせられる。外周部21aは単なるリング状で、歯21xに対応する部分は形成されていない。また、内周部22aには軸孔23に対応する孔23aが形成されているが、ボス23xに対応する部分は形成されていない。これら外周部21aおよび内周部22aの厚さは圧粉体20よりも厚く、かつ径方向の大きさは僅かに小さく設定される。いずれの予圧粉体21a,22aも、その密度比が60〜75%の範囲内になるように粉末が圧縮されて成形されてなり、ハンドリングが可能で、かつ後の本圧縮で互いに接合され得る密度を有している。しかしながらこの範囲内で、高い耐摩耗性が要求される外周部21aの密度は高く、内周部22aの密度は外周部21aよりも低く設定される。また、このような密度の設定に加えて、粉末は外周部21および内周部22に応じたものが選択される。
【0023】
「工程2−成形装置への予圧粉体のセット」
工程1で得た2つの予圧粉体21a,22aを、図9(a)に示すように、金型(成形型)24、上下のパンチ(押し型)25,26およびコアロッド27を備えた成形装置にセットする。金型24の内周面には、前記歯21xを形成するための内歯(図示略)が形成されている。また、上パンチ25には、前記ボス23xを形成するための凹所25aが形成されている。セットの仕方は、まず、金型24、下パンチ26およびコアロッド27によって形成されるキャビティ28内に、内周部22aの空洞部をコアロッド27に通して挿入し、次いで外周部21aを内周部22aの周囲に配する。
【0024】
「工程3−本圧縮」
図9(b)に示すように、上パンチ25をキャビティ28内に下降させ、次いで、上下のパンチ25,26により予圧粉体21a,22aを圧縮する。予圧粉体21a,22aはキャビティ28の形状にならって変形するとともに、互いに接合して圧粉体20とされる。この後、上パンチ25を上昇させ、さらに下パンチ26を上昇させて圧縮・成形された圧粉体20を金型24内から取り出す。このようにして得られた圧粉体20は、予圧粉体21a,22aの粉末材料、密度または形状が反映されて内周部22よりも外周部21の方が高い耐摩耗性を有し、かつ内周部22は適度な耐震性を有するものとなる。
【0025】
上記第1〜第3の実施形態によれば、粉末を充填して圧縮する通常の成形装置をそのまま流用することができ、しかも層を隔てるための仕切板をキャビティ内にセットすることなく複合構造の圧粉体(1,10,20)を成形することができる。また、予め予圧粉体を多量に作ってストックしておき、必要に応じて本圧縮して圧粉体を得るようにすれば、圧粉体を成形するたびに粉末の調整や充填を行う手間が省け、生産性の向上が図られる。さらに、予圧粉体の形状(圧縮方向からみた場合の平面形状)を、組み合わせ状態で圧粉体の最終形状に相似したものとしているので、本圧縮時の圧力を大幅に高くする必要がなく成形が容易となる。しかしながら、予圧粉体の形状はキャビティ内にセット可能であって、本圧縮により圧粉体の最終形状に成形される範囲であれば、ある程度ラフな形状であってかまわない。また、複数の予圧粉体を部位に応じて成形し、組み合わせて本圧縮するので、自動的に各部位の特性が求められるものとなる。
【0026】
なお、上記第1〜第3の実施形態では、いずれも横断面が円形で、中心に孔を有する圧粉体を成形するものであり、その孔を形成するためのコアロッド(7,17,27)を圧縮方向に沿って立てているが、コアロッドを圧縮方向に対して直交してセットする形式の成形装置にも適用できる。また、圧縮する際には、通常、被圧縮体(この場合予圧粉体)が圧縮により摺動する金型(4,14,24)の内面に潤滑剤を塗布するが、本発明の場合は、予圧粉体をハンドリングできることにより、その予圧粉体の表面にに潤滑剤を塗布することができる。これは、金型によっては、その内面に潤滑剤を塗布する作業が困難な場合もあるので、作業上有利となる。さらに、第2および第3の実施形態では、圧粉体を焼結したときに、内周部と外周部とが互いに締まり合う寸法変化が生じる粉末材料を選択すると、接合強度が増大して好ましい。
【0027】
なお、本発明は、複数の予圧粉体を組み合わせ、これを圧縮・成形して圧粉体を得る方法であり、上記第1〜第3の実施形態は、その方法および部材を具体化した例である。本発明により成形される部材は上記各実施形態に限定されるものでは勿論なく、いかなる圧粉体にも適用は可能である。そのような部材の例を、以下に説明する。
【0028】
図10(a)はリング状のバルブシートであり、図示せぬバルブフェースが密着する座面部30と、その他の部分の主部31とに分けられて予圧粉体が成形される。この場合、座面部30が高い耐摩耗性を有するように予圧粉体が設定される。
図10(b)は回動自在に設けられるラチェット爪であり、爪部40と、軸受部41と、その他の部分の主部42とに分けられて予圧粉体が成形される。この場合、爪部40には高い耐摩耗性が要求され、また、軸受部に41には潤滑油の保持機能を有するように多孔質が要求され、さらに主部42には高い強度が要求される。したがって、これら部位となる各予圧粉体は、各特性を満足し得るよう設定される。
図10(c)は軸受であり、軸が摺動する内面部50と、その他の部分の主部51とに分けられて予圧粉体が成形される。この場合、内面部50が高い耐摩耗性を有するように予圧粉体が設定される。
図10(d)はボールベアリングのレースであり、多数のボールが摺動する内面部60と、これよりも外側の外面部61とに分けられて予圧粉体が成形される。この場合、内面部60が高い耐摩耗性を有するように予圧粉体が設定される。
図10(e)は板カムであり、高い圧力を受けるトップ部70と、その他の部分のボトム部71とに分けられて予圧粉体が成形される。この場合、トップ部70が高い耐摩耗性を有するように予圧粉体が設定される。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の予圧粉体をハンドリングが可能な密度に成形し、次いで、これら予圧粉体を押し型で圧縮して相互に接合させることにより所望の圧粉体を成形することを特徴とするから、特殊な金型を要することなく、かつ複雑な層構造の部材であっても容易に圧粉体を得ることのできるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る圧粉体の斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る予圧粉体の斜視図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係る圧粉体を成形する工程を順に示す断面図である。
【図4】本発明の第2の実施形態に係る圧粉体の斜視図である。
【図5】本発明の第2の実施形態に係る予圧粉体の斜視図である。
【図6】本発明の第2の実施形態に係る圧粉体を成形する工程を順に示す断面図である。
【図7】本発明の第3の実施形態に係る圧粉体の斜視図である。
【図8】本発明の第3の実施形態に係る予圧粉体の斜視図である。
【図9】本発明の第3の実施形態に係る圧粉体を成形する工程を順に示す断面図である。
【図10】本発明を適用して成形することのできる部材の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1,10,20…圧粉体、
2a,3a,11a,12a,21a,22a…予圧粉体、
4,14,24…金型(成形型)、
5,15,25…上パンチ(押し型)、
6,16,26…下パンチ(押し型)、
8,18,28…キャビティ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming a green compact used as a material for a sintered product, and more particularly to a method for forming a green compact in which different powder materials are combined.
[0002]
[Prior art]
For example, a sliding member such as an elliptical plate cam is required to have high wear resistance at the outer peripheral portion (particularly a cam top portion that receives a strong pressure) that forms the sliding surface, while the inner flesh portion is resistant to wear. Abrasion does not have to be so high. Therefore, cost reduction is being achieved as a composite structure in which materials of the outer peripheral portion and the inner meat portion are different. The powder metallurgy method is advantageous in terms of manufacturing method for producing a member having a composite structure. For example, in Japanese Patent Laid-Open Nos. 55-100903, 57-169003 and 57-200003, the mold cavity is divided by a partition plate or the like, and each divided cavity is filled with a different type of powder. Then, a method is disclosed in which a compact is obtained by excluding the partition plate and bringing the powders into contact with each other and then compressing them. However, such a method has a disadvantage in that it requires a partition plate and takes time and effort to set and remove the partition plate.
[0003]
Therefore, as a method that does not use a partition plate, Japanese Patent Laid-Open No. 58-141895 describes that cavities of two molds that slide with each other are filled with different types of powder, and one mold is moved to move both cavities. A method is disclosed in which the powders are brought into contact and then compressed after being brought together. Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-120601 discloses that a part of a plurality of types of powders is preformed, the preform is inserted into a cavity of a mold, and another powder is filled in the cavity. Since then, a method of compressing a preform and a powder has been disclosed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the former method that does not use the partition plate, the mold structure is complicated and expensive, and the accuracy of the cavity finally formed by combining the cavities of the two molds is high. Is likely to become unstable and difficult to control. In the latter method, a member having a two-layer structure can be formed, but there is a drawback that it is difficult to apply to a complicated member having three or more layers.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for forming a green compact that can easily obtain a green compact even with a member having a complicated layer structure without requiring a special mold.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in order to achieve the above-mentioned object, and a plurality of pre-compressed powders are molded to a density that can be handled, and then these pre-compressed powders are molded molds that can form the green compacts. It is characterized in that it is set in a cavity, and thereafter, the plurality of pre-pressed powders are compressed with a pressing die and joined together.
[0006]
According to this method, it is possible to handle a pre-compacted powder having a shape obtained by appropriately dividing the compact to be molded without first filling the cavity of the molding die for molding the compact from the beginning. Mold to density. The density that can be handled here refers to a density that can be handled by hand and that does not break down. Then, these pre-compressed powders are set in combination in a cavity of a mold that can form the green compact. Thereafter, the pre-pressurized powder is subjected to main compression, the adjacent pre-pressurized powders are joined to each other and molded, and then extracted from the mold to obtain the green compact.
[0007]
Here, the density of the pre-compacted powder to be preliminarily formed is premised on handling as described above, but in addition to this, adjacent pre-compressed powders can be joined together during compression. High density is required. The lower the density, the better the bonding between the preloaded powders. However, if the density is too low, handling becomes impossible this time. It is known that the density ratio (ratio of the density obtained by the molded body to the true density of the metal having the same composition) is less than 76% as a condition for joining. The probability that a crack will occur at the interface increases, which is not preferable. Therefore, the density of the pre-pressed powder is selected within a range in which the density ratio is less than 76% and can be handled, and a density that realizes a density ratio of 60 to 75% is preferable as the range. . For example, if the powder is 3, Cu-based 1.6~2g / cm in the case when the Fe-based 4.7~5.9g / cm 3, Al preferably 5.3~6.6g / cm 3 It is said.
[0008]
Further, the density of the pre-pressed powder is set lower than the above value, and dewaxing is performed at a temperature of about 30 to 65% of the temperature at which the final green compact obtained by compression-molding the pre-pressed powder is sintered. Pre-sintering increases the strength of the pre-pressurized powder, which is convenient when, for example, the pre-pressurized powder is supplied to the mold using a transfer machine. When the pre-sintering temperature is high, the strength is increased, but on the other hand, bonding when compressed with a mold tends to be insufficient. For example, in the pre-compressed powder mainly composed of iron powder, it is preferable to set the maximum temperature for pre-sintering at about 750 ° C.
[0009]
According to the present invention, a normal mold for filling and compressing powder can be used as it is, so no special mold is required, and there is no need to set a partition plate for separating layers in the cavity. . Further, even if the green compact has a large number of layers and has a complicated structure, the compacting of the target green compact is facilitated by combining and compressing the pre-compressed powder having a corresponding shape. In addition, if a large amount of pre-compressed powder is prepared and stocked in advance and then compressed as necessary to obtain a compact, the effort to adjust and fill the powder each time the compact is formed. Can be saved and productivity can be improved.
[0010]
Now, the plurality of pre-compacted powders in the present invention are deformed during the main compression and are joined to each other to be formed into a desired green compact shape. Here, the shape (particularly, the planar shape when viewed from the compression direction) does not have to be close to the final shape after compression as long as it can be set in the cavity, and may be somewhat rough. In this case, the pre-compacted powder may be largely collapsed during compression, but is finally compressed and molded through the process of collapse. However, of course, it is advantageous if it is close to the final shape. Therefore, the pre-compacted powder is shaped so as to resemble the shape of the compact after the main compression by combining with each other, and in the combined state, it is placed in the cavity. It is preferably set.
[0011]
In addition, the pre-pressurized powder according to the present invention is characterized in that it is molded with different densities and shapes for each part having different required characteristics. That is, for example, when the green compact is a material of an elliptical plate cam as described above, the pre-pressed powder is divided into an outer peripheral portion that requires high wear resistance and an inner meat portion that does not require so much wear resistance. Two of these. Then, the pre-pressed powder in the outer peripheral portion is made to have a high density and a shape having a large surplus portion so that the degree of processing is increased, while the density of the pre-pressed powder in the inner meat portion is reduced. In this way, if a plurality of pre-compressed powders are formed according to a part, combined and subjected to main compression, the characteristics of each part can be automatically obtained.
[0012]
Furthermore, in the present invention, in order to increase the bonding strength between adjacent preloaded powders, the bonding surfaces of the preloaded powders are formed as uneven surfaces that mesh with each other, or at least one of the bonding surfaces is formed into a rugged surface. It is preferred that it is formed.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1) First embodiment Fig. 1 shows a
[0014]
"Step 1-Molding of pre-pressed powder"
A set of three pre-pressurized powders 2a, 3a, 2a shown in FIG. 2 is formed by a predetermined mold (not shown). These pre-compacted powders 2a, 3a, 2a are two cylindrical end portions 2a, 2a corresponding to the
[0015]
"Step 2-Setting the pre-loaded powder to the molding equipment"
Three pre-pressurized powders 2a, 3a, 2a obtained in
[0016]
"Step 3-Main compression"
As shown in FIG. 3 (b), the
Thereafter, the
[0017]
(2) Second embodiment Next, a second embodiment in which the present invention is applied to the formation of a plate cam will be described.
FIG. 4 shows a green compact 10 as a material for the plate cam. As a plate cam, the outer peripheral portion 11 is required to have high wear resistance, while the inner
[0018]
"Step 1-Molding of pre-pressed powder"
A set of two pre-compressed powders 11a and 12a shown in FIG. 5 is formed by a predetermined mold (not shown). These pre-compacted powders 11a and 12a are a ring-shaped outer peripheral part 11a corresponding to the outer peripheral part 11 of the green compact 10 and an inner peripheral part 12a corresponding to the inner
[0019]
"Step 2-Setting the pre-loaded powder to the molding equipment"
As shown in FIG. 6 (a), the two pre-pressurized powders 11a and 12a obtained in
[0020]
"Step 3-Main compression"
As shown in FIG. 6B, the
[0021]
(3) Third embodiment Next, a second embodiment in which the present invention is applied to gear molding will be described.
FIG. 7 shows a green compact 20 that is a material of the gear. As the gear, high wear resistance is required for the outer
[0022]
"Step 1-Molding of pre-pressed powder"
A set of two precompressed powders 21a and 22a shown in FIG. 8 is formed by a predetermined mold (not shown). These pre-compacted powders 21a and 22a are a ring-shaped outer peripheral part 21a corresponding to the outer
[0023]
"Step 2-Setting the pre-loaded powder to the molding equipment"
As shown in FIG. 9 (a), the two preloaded powders 21a and 22a obtained in
[0024]
"Step 3-Main compression"
As shown in FIG. 9B, the
[0025]
According to the first to third embodiments, it is possible to use a normal molding apparatus that fills and compresses powder as it is, and without having to set a partition plate for separating layers in the cavity. The green compact (1, 10, 20) can be formed. In addition, if a large amount of pre-compacted powder is prepared and stocked in advance and then compressed as necessary to obtain a compact, the effort to adjust and fill the powder each time the compact is formed Can be saved and productivity can be improved. In addition, the shape of the pre-compressed powder (planar shape when viewed from the compression direction) is similar to the final shape of the green compact in the combined state, so there is no need to significantly increase the pressure during main compression. Becomes easy. However, the shape of the pre-pressed powder can be set in the cavity, and may be a rough shape to some extent as long as it is within the range that can be formed into the final shape of the green compact by the main compression. In addition, since a plurality of pre-compressed powders are molded according to the part, combined and subjected to main compression, the characteristics of each part are automatically obtained.
[0026]
In each of the first to third embodiments, a green compact having a circular cross section and having a hole in the center is formed, and core rods (7, 17, 27 for forming the hole) are formed. However, the present invention can also be applied to a molding apparatus in which the core rod is set orthogonally to the compression direction. Further, when compressing, a lubricant is usually applied to the inner surface of the mold (4, 14, 24) on which the object to be compressed (pre-pressurized powder in this case) slides by compression. Since the preloaded powder can be handled, a lubricant can be applied to the surface of the preloaded powder. This is advantageous in terms of operation because depending on the mold, the operation of applying the lubricant to the inner surface may be difficult. Furthermore, in the second and third embodiments, it is preferable to select a powder material that causes a dimensional change in which the inner peripheral portion and the outer peripheral portion are tightened when the green compact is sintered, which increases the bonding strength. .
[0027]
The present invention is a method of obtaining a green compact by combining a plurality of pre-compressed powders and compressing and molding them, and the first to third embodiments are examples in which the method and members are embodied. It is. The member molded by the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied to any green compact. Examples of such members are described below.
[0028]
FIG. 10A shows a ring-shaped valve seat, which is divided into a
FIG. 10B shows a ratchet claw that is rotatably provided. The preloaded powder is formed by being divided into a
FIG. 10C shows a bearing, which is divided into an
FIG. 10D shows a ball bearing race, in which a pre-loaded powder is formed by being divided into an
FIG. 10E shows a plate cam, which is divided into a
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of pre-compacted powders are molded to a density that can be handled, and then the pre-compacted powders are compressed with a pressing die and bonded together to form a desired compact. Therefore, it is possible to easily obtain a green compact without using a special mold and even a member having a complicated layer structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a green compact according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a pre-loaded powder according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view sequentially illustrating steps of molding a green compact according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of a green compact according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view of a pre-pressurized powder according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views sequentially showing steps of forming a green compact according to the second embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 7 is a perspective view of a green compact according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view of a pre-pressurized powder according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view sequentially illustrating steps of molding a green compact according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing an example of a member that can be molded by applying the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 10, 20 ... green compact,
2a, 3a, 11a, 12a, 21a, 22a ... pre-pressed powder,
4, 14, 24 ... Mold (molding die),
5,15,25 ... Upper punch (push type),
6, 16, 26 ... lower punch (push type),
8, 18, 28 ... cavity.
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