JP4174871B2

JP4174871B2 - 粉末圧延による重ね合わせ薄板成形方法

Info

Publication number: JP4174871B2
Application number: JP27309198A
Authority: JP
Inventors: 孝行岩崎; 昭博野村; 智俊望月
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2018-09-28
Also published as: JP2000096106A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属、セラミックス或いは樹脂等の粉末を圧延して板を成形する粉末圧延機を利用して重ね合わせて（積層して）薄板を成形する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、金属、セラミックス或いは樹脂等の粉末を圧延することにより粉末圧延板を製造することが実施されている。
【０００３】
図６、図７はその一例を示したもので、所要の圧延間隔４を隔てて横方向に平行に対で圧延ロール１，２を設けており、該圧延ロール１，２の上側外周面に接近して鉛直上方に延びる前後板３ａ，３ｂと、前記圧延ロール１，２の上側外周面に沿って圧延間隔４の最も小さくなっている位置の近傍まで入り込むように下端が細く形成された左右板３ｃ，３ｄとからなる箱状の粉末供給ホッパ３を設けている。５，６は圧延ロール１，２の軸である。
【０００４】
上記した従来の粉末圧延機では、圧延ロール１，２の対向面が下方に移動するように互に逆方向に回転させると、粉末供給ホッパ３内の粉末は圧延間隔４に向って自然に落下供給され、圧延ロール１，２により圧延されて粉末圧延板７が製造されるようになる。このようにして製造された粉末圧延板７は、必要に応じて加熱炉等により加熱されて焼結される。
【０００５】
また、図６に示すように、粉末供給ホッパ３の粉末と同時に、薄い板材２６を圧延間隔４に供給するようにすれば、粉末と板材２６との２層構造の粉末圧延板７が製造できる。
【０００６】
更にまた、図８に示すように、粉末供給ホッパ３内に仕切り２７を設けて、２種類の粉末Ａ，Ｂを仕切り２７の左右から供給すれば、粉末による２層構造の粉末圧延板７を製造することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図６、図７に示した従来の粉末圧延機による層構造の薄板成形方法においては、以下に示すような種々の問題を有していた。
【０００８】
図６〜図８に示した粉末圧延機のように、対の圧延ロール１，２を用いて粉末を圧延する場合には、圧延ロール１，２間で粉末を引き込む有効噛み込み角α（約５゜〜２０゜前後）が、圧延ロール１，２のロール径には関係なく常に略一定であることが知られている。またこの時、有効噛み込み角αが圧延ロール１，２の外周面と交わる点の相互間隔Ｌと粉末圧延板の厚さ寸法Ｓとの差、即ち有効圧下量Ｌ−Ｓが決まることになる。
【０００９】
従って一般的には、製造しようとする粉末圧延板７の厚さ寸法Ｓと密度が設定されると、圧延ロール１，２の圧延間隔４と圧延ロール１，２の径を選定することによって対処している。
【００１０】
上記から、粉末圧延板７を薄く製造しようとする場合には、圧延間隔４を小さく調節することになるが、単に圧延間隔４を小さくしたのでは前記有効圧下量Ｌ−Ｓが大きくなることによって密度と圧延荷重が増大し、ついには圧延不可能となる。
【００１１】
また、圧延ロール１，２の径が小さいものを用いると有効圧下量を小さくできることになるが、圧延ロール１，２が曲がってしまい、均一厚さの粉末圧延板７を製造することができない。
【００１２】
従って、従来の粉末圧延機では、粉末圧延板７の薄板を、所望の密度で製造するようなことはできず、また粉末を用いた重ね合わせ薄板を製造するようなことはできなかった。
【００１３】
本発明は、かかる従来の問題点を解決すべくなしたもので、粉末圧延板の薄板を所望の密度で製造することができるようにした粉末圧延機を利用して重ね合わせ薄板を成形する、粉末圧延による重ね合わせ薄板成形方法を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、対で設けた圧延ロールと、一方の圧延ロールの頂部と圧延間隔との間の圧延ロール外周面に下端が接近して粉末供給間隔を形成する堰板と、前記一方の圧延ロールの頂部と堰板との間の圧延ロール外周面上に粉末を供給する粉末供給装置と、堰板を振動させるバイブレータとを備えた粉末圧延機を利用し、
粉末供給装置により振動する堰板の粉末供給間隔を通して圧延間隔に粉末を供給すると共に、他方の圧延ロールと堰板との間に板材を供給し、圧延間隔を通過する過程で、板材と粉末による２層構造の薄板を成形することを特徴とする粉末圧延による重ね合わせ薄板成形方法、に係るものである。
【００１５】
本発明は、対で設けた圧延ロールと、圧延間隔の上方に下端部が位置し、その下端部と圧延ロール外周面との間に粉末供給間隔を形成する堰板と、堰板を振動させるバイブレータとを備えた粉末圧延機を利用し、
振動する堰板の両側から異なる種類の粉末を供給し、圧延間隔を通過する過程で、異なる種類の粉末による２層構造の薄板を成形することを特徴とする粉末圧延による重ね合わせ薄板成形方法、に係るものである。
【００１６】
堰板は、圧延間隔の上部において両圧延ロールの外周面との間に夫々粉末供給間隔を形成して粉末を供給できるよう２枚配置されて振動されるようにしても良い。
【００１７】
２枚の振動する堰板の間に板材を供給し、圧延間隔を通過する過程で、板材とその両側の粉末とからなる３層構造の薄板を成形するようにしても良い。
【００１８】
上記本発明の粉末圧延による重ね合わせ薄板成形方法によれば、一方の圧延ロールの頂部と圧延間隔との間の圧延ロール外周面に下端が接近して粉末供給間隔を形成するようにした堰板を設け、該堰板をバイブレータで振動させるようにし、一方の圧延ロールと堰板との間に粉末を供給すると共に、他方の圧延ロールと堰板との間に板材を供給するようにしているので、一方の圧延ロール上に供給された粉末は、振動する堰板の下端の粉末供給間隔を通って少量ずつ確実に圧延間隔上に供給されるようになり、よって、粉末と板材からなる２層構造の薄板を安定して成形できる。
【００１９】
また、１枚の堰板の両側から、あるいは２枚設けた堰板の互いに反対側から異なる種類の粉末を供給することで、異なる種類の粉末による２層構造の薄板を安定して成形できる。
【００２０】
更に、２枚設けた堰板の互いに反対側から粉末を供給し、堰板の相互間に板材を供給することで、板材の両側に粉末が一体化された３層構造の薄板が成形できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１、図２は、本発明の方法を実施する粉末圧延機の一例を示したものである。図１、図２に示す粉末圧延機では、一対の圧延ロール１，２を、所要の圧延間隔４を保持するよう横方向に平行に設け、一方の圧延ロール（図１では左側の圧延ロール１）の頂部と圧延間隔４との間の外周面に下端が接近して粉末供給間隔８を形成するようにした堰板９の上端を固定部材２４に固定する。図１における左右の圧延ロール１，２は、同一高さで設けられていても或いは上下に高さが異なっていても良い。また堰板９も垂直に設けられていても或いは所要の角度で傾いていても良い。
【００２３】
更に、上記堰板９を、堰板９の面と直角の方向に振動させるようにしたバイブレータ１０を設ける。バイブレータ１０は、その振動数と振幅とを調節し得るようにした振動調節器１８に接続されている。
【００２４】
前記一方の圧延ロール１の頂部と堰板９との間には、上側から粉末を一定量ずつ供給できるようにしたコンベヤ等の粉末供給装置１１を設ける。粉末供給装置１１は、コンベヤ以外の種々の方式のものも採用することができる。
【００２５】
更に、前記圧延ロール１，２には、圧延ロール１，２の軸５，６に設けたスリップリング１２を介して電源１３を接続しており、該電源１３にて圧延ロール１，２間に電流を流すことにより、必要に応じて粉末（例えば金属）を溶融温度以下に加熱しながら圧延を行うことによって、圧密あるいは焼結された薄板１４を成形できるようになっている。電源１３としては直流、交流のいずれも使用することができる。
【００２６】
上記圧延ロール１，２による薄板１４の圧延時に圧延部となる圧延間隔４の近傍には、窒素ガス等の不活性ガスを吹き付けて粉末の酸化を防止し、これによって粉末（例えば金属粒子）の接着性を高めるようにした酸化防止装置１５を設けている。酸化防止装置１５としては、上記不活性ガスを吹き付けるようにした装置に代えて、水素などの還元性ガスを吹き付けるようにしたり、或いは圧延ロール１，２及び粉末供給装置１１等の全体を密閉容器（図示せず）で包囲し、該密閉容器を真空発生装置に接続して真空を保持させるようにしてもよいし、不活性ガス雰囲気としてもよい。
【００２７】
図１、図２に示した堰板９は、その下端が圧延ロール１の外周面における圧延間隔４に近付いた位置になるように設けられている。
【００２８】
更に、堰板９は、粉末の安定供給のためにバイブレータ１０の振動によって曲り変形させるために、堰板９の上部に折曲げ変形部１６を備えた構成としている。
【００２９】
図１における折曲げ変形部１６は、厚板とした堰板９の表面に圧延ロール１，２の軸方向に延びる溝からなる薄肉部１７を設けることにより曲り易くした場合を示している。
【００３０】
前記堰板９は、その下端と圧延ロール１の外周面との間に形成される粉末供給間隔８を調節できるようになっている。
【００３１】
図１では、堰板９の上端に固定された連結材２０に、調節ねじ２１を備えたボルト部２２を回転可能に取付け、且つ前記調節ねじ２１が螺合するようにしたナット２３を固定部材２４に取付けることにより間隔調節装置２５を構成している。図１の間隔調節装置２５では、ボルト部２２を回して調節ねじ２１をナット２３にねじ込むようにすると、前記堰板９の下端を圧延ロール１の外周面から離して粉末供給間隔８を大きくすることができ、また、調節ねじ２１をナット２３から抜き出すようにすると、前記堰板９の下端を圧延ロール１の外周面に近付けて粉末供給間隔８を小さくすることができる。
【００３２】
尚、図１では堰板９と固定部材２４との間に間隔調節装置２５を接続配置した場合について例示したが、間隔調節装置２５を、バイブレータ１０と該バイブレータ１０を支持する固定部材との間に配置するようにしても良い。
【００３３】
図１、図２中１９は前記圧延ロール１，２の端面における圧延間隔４の上部近傍に配置した押圧板であり、該押圧板１９はシリンダなどの押圧装置１９Ａによって圧延ロール１，２の端面に押し付けられ、これにより圧延ロール１，２の端面側から粉末が漏れて落下するのを防止するようにしている。又、前記圧延ロール１，２の下流側に、薄板１４の焼結を行うための加熱炉等を設けるようにしても良い。
【００３４】
図１、図２について、本発明の重ね合わせ薄板成形方法の一例を説明する。
【００３５】
まず、粉末を圧延成形することについて説明すると、圧延ロール１，２の圧延間隔４を形成しているロール表面が下向きに移動するように圧延ロール１，２を互いに逆方向（矢印方向）に回転させると共に、粉末供給装置１１により一方の圧延ロール１と堰板９との間に粉末を定量的に供給する。
【００３６】
圧延ロール１上に供給された粉末は、圧延ロール１と堰板９の下端との間に形成される粉末供給間隔８を通って圧延ロール１，２の圧延間隔４に供給されて圧延される。
【００３７】
この時、図１の間隔調節装置２５を調節することにより、堰板９による粉末供給間隔８を設定して、圧延間隔４に供給する粉末の供給量を調節する。
【００３８】
更に、バイブレータ１０によって堰板９を所定の振動数で振動させると、前記粉末供給間隔８を小さく設定した状態においても、微量の粉末を確実に圧延間隔４に安定して供給できるようになる。従って、薄板１４を安定して成形できるようになる。この時、堰板９は、図１に示すように薄肉部１７を形成した折曲げ変形部１６を備えているので、厚板で構成するようにした堰板９においても容易に振動させることができる。なお、粉末が粉末供給間隔８を通って安定して確実に供給されるように、振動調節器１８により堰板９を振動させる振動数と振幅とを調節することができる。
【００３９】
上記によれば、微量の粉末を圧延間隔４に供給できるようになり、圧延ロール１，２間に供給される粉末のレベルＸが、圧延間隔４の最も狭い位置と、有効噛み込み角αと圧延ロール１，２の外周面との交点との高さＨ以内になるように供給量を調節すると、有効圧下量Ｌ−Ｓが任意に調節できることになる。
【００４０】
また、上記において必要に応じて前記圧延時に、電源１３により圧延ロール１，２間に電流を流して加熱圧延を行ったり、酸化防止装置１５による不活性ガスの吹き付けにより酸化を防止させるようにすると、固化強度が優れた薄板１４を製造することができる。
【００４１】
上述した薄板１４の成形過程において、図１に示すように、他方の圧延ロール２と堰板９との間から圧延間隔４に向けて可撓性のある薄い板材（例えば金属板）２６を通せば、板材２６と粉末からなる重ね合わせ（２層構造）の薄板１４を得ることができる。板材２６としては、通常の圧延されたフィルム或いはシート等のように密度が高い材料、或いは焼結材のように密度が比較的小さい材料等を利用することができる。
【００４２】
図３は重ね合わせ薄板成形方法の他の例を示す簡略図、図４は重ね合わせ薄板成形方法の更に他の例を示す簡略図、図５は重ね合わせ薄板成形方法の更に他の例を示す簡略図である。
【００４３】
図３に示す例では、圧延ロール１，２の圧延間隔４の上部に堰板９を配置し、その両側から異なる種類の粉末Ａ，Ｂを供給することで、粉末による２層構造の薄板１４を得るようにしたものである。
【００４４】
図４に示す例では、圧延ロール１，２の上部における圧延間隔４を挟んだ位置に、各圧延ロール１，２の外周面との間に粉末供給間隔８を形成するようにした２枚の堰板９ａ，９ｂを配置している。堰板９ａ，９ｂは夫々バイブレータ１０ａ，１０ｂによって振動されるようにしている。そして、圧延ロール１と堰板９ａの間に或る種類の粉末Ａを供給し、一方、圧延ロール２と堰板９ｂの間に粉末Ａとは異なる種類の粉末Ｂを供給する。このようにしても、粉末による２層構造の薄板１４を得ることができる。
【００４５】
図５に示す例では、図４に示す例と同様に、２枚の堰板９ａ，９ｂを用いて、粉末を各堰板９ａ，９ｂと圧延ロール１，２外周面との間に供給し、同時に堰板９ａ，９ｂの相互間に薄い板材（例えば金属板）２６を供給する。すると板材２６を中心とした３層構造の薄板１４を成形することができる。この場合、板材２６の表裏面の粉末は同一種類としたり、異なる種類とすることができる。
【００４６】
このように、図１〜図５に示す粉末圧延機を利用することにより複数積層された重ね合わせ薄板を自由に成形することができる。
【００４７】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、堰板の取付け方法、取付け位置などは種々変更し得ること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の粉末圧延による重ね合わせ薄板成形方法によれば、一方の圧延ロールの頂部と圧延間隔との間の圧延ロール外周面に下端が接近して粉末供給間隔を形成するようにした堰板を設け、該堰板をバイブレータで振動させるようにし、一方の圧延ロールと振動する堰板との間に粉末を供給すると共に、他方の圧延ロールと堰板との間に板材を供給するようにしているので、一方の圧延ロール上に供給された粉末は、振動する堰板の下端の粉末供給間隔を通って少量ずつ確実に圧延間隔上に供給されるようになり、よって、粉末と板材からなる２層構造の薄板を安定して成形できるという効果がある。
【００４９】
また、１枚の堰板の両側から、あるいは２枚設けた堰板の互いに反対側から異なる種類の粉末を供給することで、異なる種類の粉末による２層構造の薄板を安定して成形できる効果がある。
【００５０】
更に、２枚設けた堰板の互いに反対側から粉末を供給し、堰板の相互間に板材を供給することで、板材の両側に粉末が一体化された３層構造の薄板が成形できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の重ね合わせ薄板成形方法を実施する粉末圧延機の一例を示す概略側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【図３】本発明の重ね合わせ薄板成形方法の他の例を示す簡略図である。
【図４】本発明の重ね合わせ薄板成形方法の更に他の例を示す簡略図である。
【図５】本発明の重ね合わせ薄板成形方法の更に他の例を示す簡略図である。
【図６】従来の粉末圧延機の一例を示す概略側面図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】従来の粉末圧延機の他の例を示す概略切断側面図である。
【符号の説明】
１，２圧延ロール
４圧延間隔
８粉末供給間隔
９（９ａ，９ｂ）堰板
１０（１０ａ，１０ｂ）バイブレータ
１１粉末供給装置
１４薄板
２６板材

Claims

対で設けた圧延ロールと、一方の圧延ロールの頂部と圧延間隔との間の圧延ロール外周面に下端が接近して粉末供給間隔を形成する堰板と、前記一方の圧延ロールの頂部と堰板との間の圧延ロール外周面上に粉末を供給する粉末供給装置と、堰板を振動させるバイブレータとを備えた粉末圧延機を利用し、
粉末供給装置により振動する堰板の粉末供給間隔を通して圧延間隔に粉末を供給すると共に、他方の圧延ロールと堰板との間に板材を供給し、圧延間隔を通過する過程で、板材と粉末による２層構造の薄板を成形することを特徴とする粉末圧延による重ね合わせ薄板成形方法。
対で設けた圧延ロールと、圧延間隔の上方に下端部が位置し、その下端部と圧延ロール外周面との間に粉末供給間隔を形成する堰板と、堰板を振動させるバイブレータとを備えた粉末圧延機を利用し、
振動する堰板の両側から異なる種類の粉末を供給し、圧延間隔を通過する過程で、異なる種類の粉末による２層構造の薄板を成形することを特徴とする粉末圧延による重ね合わせ薄板成形方法。
堰板は、圧延間隔の上部において両圧延ロールの外周面との間に夫々粉末供給間隔を形成して粉末を供給できるよう２枚配置されて振動されることを特徴とする請求項２記載の粉末圧延による重ね合わせ薄板成形方法。
対で設けた圧延ロールと、圧延間隔の上部において両圧延ロールの外周面との間に夫々粉末供給間隔を形成して粉末を供給できるよう２枚配置された堰板と、堰板を振動させるバイブレータとを備えた粉末圧延機を利用し、
２枚の振動する堰板の間に板材を供給し、圧延間隔を通過する過程で、板材とその両側の粉末とからなる３層構造の薄板を成形することを特徴とする粉末圧延による重ね合わせ薄板成形方法。