JP4537823B2 - Powder molding method - Google Patents
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Description
この発明は、品質の安定した焼結部品を量産性良く製造するための粉末成形方法、具体的には、密度差の少ない粉末成形体を簡単な粉末成形装置を用いて効率良く成形することを可能にした粉末成形方法に関する。 The present invention, flour powder molding process for the manufacture of high mass productivity of sintered parts with stable quality, specifically, be formed efficiently with a simple powder molding apparatus with less powder compact density difference about powder powder molding method that enables.
焼結部品は、粉末成形体を焼結して作られる。その焼結部品の一例を図6に示す。例示の焼結部品20は、圧縮機用のベーンであり、一端に凹部21を有する。その凹部21は、側面21a、21aが湾曲しているので、この凹部21を粉末成形装置の金型で成形して設けるときには、成形後の型抜きのために、金型による原料粉末の圧縮を図のZ軸方向に向けて行う必要がある。
The sintered part is made by sintering a powder compact. An example of the sintered part is shown in FIG. The illustrated
その規制を受けるときには、図7に示すように、下パンチ2を下第1パンチ2aと下第2パンチ2bに分割した粉末成形装置を使用して凹部21を下第1パンチ2aで、凹部の両側の端面22を下第2パンチ2bで各々成形する方法が通常採られる。
When receiving the regulation, as shown in FIG. 7, the
キャビティ5に対する原料粉末の投入は、下記特許文献1などが開示しているような給粉装置を使用して行われる。その給粉装置が給粉を終了してキャビティ5上から初期位置に復帰するときに給粉ボックス(図示せず)によるいわゆる枡切りが行われ、キャビティ5内にすりきり一杯の原料粉末が残される。このときに凹部成形部と端面成形部を一体に形成したパンチを使用して原料粉末の成形を行うと、凹部21がある領域と無い領域の圧縮密度に差が生じて密度が均一な成形体が得られない。そこで、その不具合を無くし得る方法として図7の装置を用いた成形方法が採用される。
Feeding of the raw material powder into the
図7の粉末成形装置は、下第1パンチ2aと下第2パンチ2bの相対位置(上端位置)を調整して粉末成形体の各部の密度差を小さくすることができる。しかしながら、分割パンチを使用すると、パンチの位置調整の手間が増えて生産性に悪影響がでる。また、分割パンチを組み合わせた位置で粉末成形体にバリが発生する。さらに、焼結部品の形状によっては下第1パンチや下第2パンチに鋭角なエッジができ、パンチの強度も低下し易い。
パンチの位置調整をせずに各部の密度差が小さい凹部付粉末成形体を作れるようにする
と、成形体の成形効率を向上させて焼結部品の生産性を高めることが可能になる。また、
パンチを分割する必要がなくなるためバリのない粉末成形体を作ることも可能になり、分
割パンチを使用するときに起こるパンチの強度低下の問題も解決できる。この発明は、そ
の要求に応えた粉末成形方法を提供することを課題としている。
If it is possible to produce a powder molded body with a recess having a small density difference between the respective parts without adjusting the position of the punch, it becomes possible to improve the molding efficiency of the molded body and increase the productivity of the sintered part. Also,
Since it is not necessary to divide the punch, it is possible to produce a powder molded body without burrs, and the problem of punch strength reduction that occurs when using a divided punch can be solved. This invention has an object to provide a powdery powder molding method responded to the request.
上記の課題を解決するために、この発明においては、上パンチによって成形された凹部を上面に有する粉末成形体を、キャビティに充填した原料粉末を圧縮成形して得る粉末成形において、粉末成形装置のダイの上部にキャビティを横切る溝を設け、さらに、原料粉末を前記キャビティに投入する給粉ボックスに、前記溝に形状を対応させた粉末かきを設け、前記給粉ボックスを給粉後に前記ダイ上で前記溝に沿って移動させて前記粉末かきでキャビティに充填された原料粉末の一部をかき取るようにした。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, in powder molding obtained by compressing a raw material powder filled in a cavity, a powder molded body having a concave portion formed by an upper punch on the upper surface is provided. A groove across the cavity is provided at the top of the die, and further, a powder scraper having a shape corresponding to the groove is provided in a powder feeding box for feeding raw material powder into the cavity, and the powder box is fed onto the die after the powder feeding. And moved along the groove to scrape off a part of the raw material powder filled in the cavity with the powder scraper.
この給粉方法は、ダイに設ける溝の両側面とその面に対応させた粉末かきの両側縁をキャビティに投入される原料粉末の安息角を超えない角度で傾斜させて実施すると好ましい。 This powder feeding method is preferably carried out by inclining the both side surfaces of the groove provided in the die and the both side edges of the powder scraper corresponding to the surface at an angle not exceeding the repose angle of the raw material powder charged into the cavity.
また、キャビティへの原料粉末投入は、吸い込み給粉法を用いて行うと好ましい。吸い込み給粉法とは、ダイとそのダイに挿入した下パンチをキャビティの容積が拡大される方向に相対移動させながらキャビティに原料粉末を投入する方法である。その吸い込み給粉による原料投入を、給粉ボックスに設けた吸気孔から給粉ボックス内に空気を吸い込みながら実施するとなお好ましい。 Moreover, it is preferable that the raw material powder is introduced into the cavity by using a suction powder feeding method. The suction powder feeding method is a method in which raw material powder is introduced into a cavity while relatively moving a die and a lower punch inserted in the die in a direction in which the volume of the cavity is enlarged. It is more preferable that the raw material input by the suction powder feeding is carried out while sucking air into the powder feeding box from an intake hole provided in the powder feeding box.
この発明は、上記の給粉方法で給粉を行って同一形状、同一寸法の粉末成形体を1ショ
ットで同時に複数個成形する粉末成形方法を提供する。その方法では、複数のキャビティを有する粉末成形装置のダイに、各キャビティの上部を横切る溝を設け、さらに、原料粉末を各キャビティに投入する給粉ボックスに各溝に形状を対応させた粉末かきを設け、各溝とそれぞれの溝に収納した粉末かきとの間の隙間寸法の差をキャビティに投入される原料粉末の平均粒径よりも小さくした給粉装置を使用して給粉を行い、前記給粉ボックスを給粉後に前記ダイ上で前記溝に沿って移動させて前記粉末かきで各キャビティに充填された原料粉末の一部をかき取り、しかる後に、各キャビティ内の原料粉末を圧縮成形する。なお、ここで言う原料粉末の平均粒径とは、ふるい法によって測定した粒径のヒストラグラム中、粒径の小さいほうから質量の和が総質量の50%に達する粒子の粒径を言う。
The present invention provides a powder molding method in which a plurality of powder molded bodies having the same shape and the same size are simultaneously molded in one shot by feeding with the above-mentioned powder feeding method. In this method, a powder molding machine die having a plurality of cavities is provided with a groove that crosses the top of each cavity, and a powder scraper that corresponds to the shape of each groove in a powder feeding box that feeds raw powder into each cavity. And using a powder feeding device in which the difference in the gap size between each groove and the powder shaving stored in each groove is smaller than the average particle diameter of the raw material powder charged into the cavity, After the powder feeding box is fed, it is moved along the groove on the die to scrape a part of the raw powder filled in each cavity with the powder scraper, and then compress the raw powder in each cavity. Mold. In addition, the average particle diameter of the raw material powder as used herein refers to the particle diameter of particles whose sum of masses reaches 50% of the total mass from the smaller particle diameter in the histogram of the particle diameter measured by the sieving method.
この発明の粉末成形方法では、給粉ボックスに粉末かきを設けてその粉末かきでキャビティに充填した原料粉末の一部を充填域の上部に溝ができるようにかき取る。そのかき取りによって端面形成部と凹部形成部の粉末充填量に密度差調整のための差をつけることができ、端面成形部と凹部成形部を一体に形成した段付上パンチを使用して密度差の小さい凹部付粉末成形体を成形することが可能になる。 In the powder molding method of the present invention, powder scraping is provided in a powder feeding box, and a portion of the raw material powder filled in the cavity is scraped off so that a groove is formed in the upper portion of the filling area. The scraping can make a difference for adjusting the density difference between the powder filling amounts of the end face forming part and the recessed part forming part, and the density is obtained using the stepped upper punch in which the end face forming part and the recessed part forming part are integrally formed. It becomes possible to form a powder compact with a recess having a small difference.
また、分割パンチを使わずに密度差を調整することができるので、分割パンチを使用したときに起こる生産性の低下、粉末成形体に対するバリの発生、パンチ強度低下の問題も解消できる。 In addition, since the density difference can be adjusted without using the divided punch, problems such as a decrease in productivity, a generation of burrs on the powder compact, and a decrease in punch strength can be solved.
なお、ダイに設ける溝の両側面と粉末かきの両側縁をキャビティに投入される原料粉末の安息角を超えない角度で傾斜させると、粉末かきで原料粉末に形成される溝の形が崩れずに保持されて成形体の密度のばらつきが起こり難くなる。 In addition, if the both sides of the groove provided on the die and both side edges of the powder shaving are inclined at an angle not exceeding the angle of repose of the raw material powder put into the cavity, the shape of the groove formed in the raw powder with the powder shaving will not collapse. Therefore, the density of the molded body is less likely to vary.
また、キャビティへの原料粉末投入を吸い込み給粉法で行うと、空気の閉じ込みを防止して投入を確実に迅速に行うことができる。給粉ボックスに設けた吸気孔から給粉ボックス内に空気を吸い込みながら吸い込み給粉を実施すると給粉ボックス内が負圧になることによる原料粉末の給粉時の密度ばらつきを小さくできる。 In addition, when the raw material powder is charged into the cavity by the suction powder feeding method, the air can be prevented from being trapped and the charging can be performed quickly and reliably. If suction powder feeding is carried out while sucking air into the powder feeding box from the suction hole provided in the powder feeding box, the density variation during powder feeding of the raw material powder due to negative pressure in the powder feeding box can be reduced.
このほか、この発明の粉末成形方法では、各キャビティへの給粉を、各溝とそれぞれの溝に収納する粉末かきとの間の隙間寸法の差をキャビティに投入される原料粉末の平均粒径よりも小さくした給粉装置を使用して行うので、各粉末かきによる原料粉末のかき取り量に殆ど差がつかず、重量差、寸法差の小さい粉末成形体を同時に複数個成形して生産性を高めることが可能になる。 In addition, in the powder molding method of the present invention, the average particle size of the raw material powder charged into the cavities is the difference in gap size between each groove and the powder scraper housed in each groove. Since it uses a smaller powder feeder, there is almost no difference in the scraping amount of the raw material powder by each powder scraping. Can be increased.
以下、添付図面に基づいてこの発明の粉末成形方法の実施形態を説明する。図1は、図6の焼結部品20を製造するときに使用する粉末成形装置の金型を表している。図中1はダイ、2はベースプレート(図示せず)で保持した下パンチ、3はプレス機の上ラムで駆動する上パンチ、4は給粉装置の給粉ボックスである。下パンチ2は、断面が長方形で上端が平坦な単純な形のパンチである。また、上パンチ3は下面3aから下方に垂下する凸部3bを有し、下面3aで焼結部品20用の粉末成形体の端面22を、凸部3bで凹部21をそれぞれ成形する。
Hereinafter, embodiments of the powder molding method of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a mold of a powder molding apparatus used when manufacturing the
給粉ボックス4は、ダイ1上をスライドして初期位置(待機点)からキャビティ5上に移動し、ホース6を通してホッパ(図示せず)から送り込まれる原料粉末Aをキャビティ5に投入する。その投入は、吸い込み給粉法を用いて行うと好ましい。
The
この発明の粉末成形方法では、上パンチ3を凸部3bのついた段付パンチにして粉末成形体の片側の端面を、その面に形成される凹部も含めて上パンチ3で成形する。また、粉末成形装置のダイ1にキャビティ5の上部を横切る溝7を設け、給粉ボックス4には溝7に対応させた粉末かき8を設ける。溝7に挿入する粉末かき8は、給粉ボックス4の少なくとも前端(図1〜図3、図5の右側)下部に設ける。この粉末かき8は、図1〜図3あるいは図5に示すように、給粉ボックス4の後部側(図1〜図3、図5の左側)にも設けるのがよい。この後部側の粉末かき8は、原料粉末Aが溝7から漏れるのを防止する。従って、必須ではないが、実用上は極めて好ましいものといえる。
In the powder molding method of the present invention, the
溝7は、粉末成形体に設ける凹部21の形状に近似させた溝が粉末成形時の圧縮量のばらつきが小さく抑えられて好ましい。また、この溝7の両側面7aと粉末かき8の両側縁は、原料粉末Aの安息角以下の角度αで傾斜させておくのがよい。こうすると、かき取りによって原料粉末に形成された溝の形が崩れ難くなる。溝の形が崩れると給粉不足になる部分と給粉過剰になる部分ができて成形体の各部の密度がばらつくが、形成した溝の形が保持されれば、溝形状の崩れに起因した密度のばらつきは発生しない。
The
ここで、溝7の形状を粉末成形体に設ける凹部の形状と等しくすると角度αが原料粉末Aの安息角を超える場合にも、角度αは安息角以下の角度に設定するとよい。
Here, when the shape of the
粉末かき8は、給粉ボックス4の前壁の下縁に垂下させて取り付けている。溝7と相似形にしたこの粉末かき8を給粉ボックス4と一緒に移動させ、キャビティ5に投入した原料粉末Aの上側部分の一部をこの粉末かき8によってかき取る。
The powder shaving 8 is attached to the lower edge of the front wall of the
図2に落し込み給粉法の動作を、図3に吸い込み給粉法の動作をそれぞれ示す。図2の落し込み給粉法では、ダイ1を下パンチ2に対して予め上昇させておいてこのダイ1上で給粉ボックス4を初期位置からキャビティ5上にスライドさせる。その過程で給粉ボックス4内の原料粉末Aがキャビティ5内の空気を押し出しながらキャビティ5内に落ち込む。
FIG. 2 shows the operation of the dropping powder feeding method, and FIG. 3 shows the operation of the suction powder feeding method. In the dropping powder feeding method of FIG. 2, the
一方、図3の吸い込み給粉法では、ダイ1上で給粉ボックス4を初期位置からスライドさせ、この給粉ボックス4が給粉開始点に到達したら下パンチ2とダイ1をキャビティ5の容積が拡大する方向に相対移動させ、その動作を継続してダイ1と下パンチ2とによって作り出されるキャビティ5に原料粉末Aを吸い込む。この方法は、原料粉末Aの充填がスムーズに確実になされ、落とし込み給粉法よりも重量、寸法の安定した粉末成形体が得られる。また、この方法で給粉中に給粉ボックス4に設けた吸気孔9から給粉ボックス4内に空気を導入すると、給粉ボックス4の内圧が負圧になることがなく、原料粉末Aの流動性の悪化が防止されて充填量のばらつきが抑制される。
On the other hand, in the suction powder feeding method of FIG. 3, the
図2の落し込み給粉、図3の吸い込み給粉のどちらも、給粉ボックス4をキャビティ5上から初期位置に復帰させるときに、給粉ボックス4でいわゆる枡切りを行って余剰粉末を回収する。また、このときに同時に溝7内を移動する粉末かき8によってキャビティ5に充填された原料粉末Aの一部をかき取り、その原料粉末Aの上部に溝7を延長した形の溝を生じさせる。その溝の深さを変えると成形体の凹部形成領域の圧縮比が変化し、従って、分割パンチを使わずに凹部形成領域の圧縮比を他の領域の圧縮比とほぼ等しくすることができ、分割パンチを使用するときの問題が発生しない。
In both the drop powder feeding shown in FIG. 2 and the suction powder feeding shown in FIG. 3, when the
図4は、この発明の粉末成形方法の実施形態である。例示の方法では、使用する粉末成形装置のダイ1に2組のキャビティ5を設け、各キャビティ5に投入した原料粉末Aをそれぞれ下パンチ2と上パンチ3で圧縮して同一仕様(同一形状、同一寸法)のベーン用粉末成形体を同時に2個成形する。
FIG. 4 shows an embodiment of the powder molding method of the present invention. In the illustrated method, two
キャビティ5、5は、給粉ボックス4が進退する方向と直角方向に並べて設けている。そして、各キャビティ5の上部を横切る2組の溝7をダイ1に設け、さらに、給粉ボックス4に、その給粉ボックス4が粉末投入位置から復帰するときに各溝7の内部を移動してキャビティ5に充填された原料粉末Aの一部を溝7の形状に対応した形にかき取る粉末かき8と、給粉ボックス4の後部側において原料粉末の溝7からの漏れを防止する粉末かき8をそれぞれ2組設けている(図4は、給粉ボックスの前側の粉末かきのみを開示)。
The
給粉ボックス4は、内部を2部屋に仕切り、それぞれの部屋に独立したホース6(図4参照)や図5に示すような分岐管10を経由してホッパから原料粉末Aを送り込み、各部屋に流入した原料粉末が互いに仕切られた2つのキャビティに別々に投入されるようにしておくと原料粉末の偏在を抑制することができる。
The
ダイ1に設けた2組の溝7、7と、各溝7に挿入した粉末かき8、8は、基本的にはそれぞれが同一寸法となるようにし、さらに、許容誤差を例えば、0.05mm以下にして各溝7に挿入した粉末かき8と溝7底との間の隙間寸法L1とL2の差(L1−L2)が原料粉末Aの平均粒径よりも小さくなるようにしており、2箇所の給粉部における枡切り後の原料粉末の残り方が同一になり、各キャビティ5に充填される粉末量が均一になる。
The two sets of
このために、得られる粉末成形体の重量と高さに大きな差がつかず、規格を満たす粉末成形体を複数個取りして効率よく成形することが可能になる。なお、給粉を図3の吸い込み給粉法で行うと、同時成形して得られる粉末成形体の重量差と高さの差が十分に小さくなる。 For this reason, there is no great difference in the weight and height of the obtained powder compact, and it is possible to efficiently mold a plurality of powder compacts that meet the standards. In addition, if powder feeding is performed by the suction powder feeding method of FIG. 3, the difference in weight and height between the powder compacts obtained by simultaneous molding is sufficiently small.
例えば、図2の落し込み給粉法で給粉を行って作られる粉末成形体と図3の吸い込み給粉法で給粉を行って作られる粉末成形体の各部の重量分布を調べた結果、落し込み給粉法を採用したものは、30個の試料のうち約4割が重量中央値±0.15gから外れたのに対し、吸い込み給粉法を採用したものは、30個の試料のすべてが重量中央値±0.15g内におさまった。 For example, as a result of examining the weight distribution of each part of the powder molded body made by supplying powder by the dropping powder feeding method of FIG. 2 and the powder molded body made by feeding powder by the suction powder feeding method of FIG. About 40% of the samples using the drop powdering method deviated from the median weight ± 0.15 g, whereas those using the suction powdering method were 30 samples. All were within the median weight ± 0.15 g.
また、左右のキャビティで同時に形成される2個の粉末成形体(目標重量15g)の重量の平均値(30個の平均値)の差を調べたところ、落し込み給粉法を採用した場合の差が0.29gであったのに対し、吸い込み給粉法を採用した場合の差は0.032gであり、その差が極端に小さかった。 Moreover, when the difference of the average value (average value of 30 pieces) of two powder compacts (target weight 15 g) formed simultaneously in the left and right cavities was examined, the drop powder feeding method was adopted. While the difference was 0.29 g, the difference when the suction powder feeding method was adopted was 0.032 g, and the difference was extremely small.
さらに、左右のキャビティで同時に形成される粉末成形体の高さ(全長)の差を調べたところ、落し込み給粉法を採用したものは、右側のキャビティで形成したものの中に長さの目標値±0.07mmを上回ったものが、また、左側のキャビティで形成したものの中に目標値±0.07mmを下回ったものがそれぞれあり、しかも、左右のキャビティで成形された粉末成形体の長さの平均値の差が0.06mmあった。これ対し、吸い込み給粉法を採用したものは、左右のキャビティで形成した粉末成形体のどちらにも長さの目標値±0.07mmを超えたものがなく、左右のキャビティで成形された粉末成形体の長さの平均値の差も0.01mmと非常に小さかった。 Furthermore, when the difference in height (overall length) of the powder compacts formed simultaneously in the left and right cavities was examined, those using the drop powder feeding method are the target lengths among those formed in the right cavities. There are those that exceed the value ± 0.07 mm, and those that are formed with the cavity on the left side that are less than the target value ± 0.07 mm, and the length of the powder molded body formed with the left and right cavities. The difference in average value was 0.06 mm. On the other hand, those using the suction powder feeding method do not have any powder molded body formed with the left and right cavities exceeding the target length of ± 0.07 mm, and the powder formed with the left and right cavities. The difference in the average value of the lengths of the molded bodies was also as small as 0.01 mm.
1 ダイ
2 下パンチ
3 上パンチ
3a 下面
3b 凸部
4 給粉ボックス
5 キャビティ
6 ホース
7 溝
7a 側面
8 粉末かき
9 吸気孔
10 分岐管
20 焼結部品
21 凹部
22 端面
A 原料粉末
DESCRIPTION OF
Claims (1)
末成形方法であって、複数のキャビティを有する粉末成形装置のダイに、各キャビティの
上部を横切る溝を設け、さらに、原料粉末を各キャビティに投入する給粉ボックスに各溝
に形状を対応させた粉末かきを設け、各溝とそれぞれの溝に収納した粉末かきとの間の隙
間寸法の差をキャビティに投入される原料粉末の平均粒径よりも小さくした給粉装置を使
用して給粉を行い、前記給粉ボックスを給粉後に前記ダイ上で前記溝に沿って移動させて
前記粉末かきで各キャビティに充填された原料粉末の一部をかき取り、しかる後に、各キ
ャビティ内の原料粉末を圧縮成形することを特徴とする粉末成形方法。 A powder molding method for simultaneously molding a plurality of powder molded bodies having recesses formed by an upper punch on an upper surface thereof, wherein a die for a powder molding apparatus having a plurality of cavities is provided with a groove crossing the upper part of each cavity, The powder feed box that puts the raw material powder into each cavity is provided with powder shaving corresponding to the shape of each groove, and the gap size difference between each groove and the powder shaving stored in each groove is thrown into the cavity Powdering is performed using a powdering device smaller than the average particle size of the raw material powder, and the powdering box is moved along the groove on the die after powdering to each cavity with the powder scraper. A powder molding method characterized by scraping a part of the filled raw material powder and then compressing the raw material powder in each cavity.
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