JP6294849B2 - 焼結体表面緻密化用サイジング金型とこれを用いた製造方法 - Google Patents

焼結体表面緻密化用サイジング金型とこれを用いた製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、焼結体表面緻密化用サイジング金型とこれを用いた製造方法に関するものである。
粉末冶金では、金属を主原料とする原料粉末を圧縮して圧粉体を形成した後、この圧粉体を加熱して焼結し、これにより所定形状の焼結体を成形することが知られている。このように原料粉末を圧縮成形した後、焼結する焼結体は製品形状の自由度が大で、比較的複雑な形状の製品を安価に製造することができる（例えば特許文献１）。
ところで、例えば各種歯車のように使用時にチェーンや他の歯車と接触して応力を受ける部品では、接触部分の摩耗や強度を高めるために、表面の気孔を低減して緻密化することが行われている。
一方、焼結時に変形して悪化した寸法精度を改善するために、焼結後にプレスで再圧縮するサイジングが行われている。
従来、緻密化の方法として、サイジング時に高圧をかけたり、仮焼結で焼結体を軟化した状態で再圧縮したり、また、転造やショットピーニング、冷間鍛造、熱間鍛造等が試みられてきた。
しかし、サイジング時に高圧をかけすぎると金型が破損し易くなる問題があり、仮焼結後再圧縮や転造、ショットピーニング、鍛造などは工程が増加してコストが嵩むという問題があった。
そこで、サイジング時に高圧をかけずに表面を緻密化する方法として、サイジング金型に段や突起やテーパーを付けたり、大きなしごき代を付けたり、コイニングしたりして表面緻密化が試みられてきた。（特許文献２，３，４，５）
特開２００７−３１８１４号公報 特開２０１０−２２９４３３号公報 米国特許第２５４２９１２号明細書 特開２００４−１０９０６号公報 特開平５−８５９９５号公報
上記特許文献２，３，４，５のように、金型に段や突起やテーパーを付ける方法は段や突起やテーパーの部分が摩耗し易いといった問題があり、しごき代を大きくしたり、コイニングしたりする方法はサイジング後の焼結体のバリが大きくなる問題があった。
また、焼結体のヤング率が金型のヤング率と同等であれば表面緻密化し難い問題があり、金型のヤング率を高くすると圧縮時金型が破損し易くなる問題があった。
そこで、本発明は、上記課題を解決するものであり、サイジングと同時に焼結体の表面緻密化を行う際、金型の摩耗・破損やサイジング後の焼結体のバリを防止することができる焼結体表面緻密化用サイジング金型及びその製造方法を提供することを目的とする。
請求項１の発明は、金属粉末の成形体を焼結した焼結体をストレート部で圧縮してサイジングする金型において、金型部材の上部にテーパー部が設けられ、前記金型部材の下部に前記ストレート部が設けられ、前記金型部材の上部の材質が、前記金型部材の下部の材質よりもヤング率が高く、前記金型部材の上部は、前記焼結体のヤング率より５０ＧＰａ以上高い材質で形成されていることを特徴とする。
請求項２の発明は、前記金型部材がダイであることを特徴とする。
請求項３の発明は、前記金型部材がコアロッドであることを特徴とする。
請求項４の発明は、前記金型部材の下部には、前記金型部材の上部のテーパー部と前記ストレート部との間に下部側テーパー部を設けたことを特徴とする。
請求項５の発明は、前記ダイの下部には、前記ダイの上部のテーパー部と前記ストレート部との間に下部側テーパー部を設けたことを特徴とする。
請求項６の発明は、前記コアロッドの下部には、前記コアロッドの上部のテーパー部と前記ストレート部との間に下部側テーパー部を設けたことを特徴とする。
請求項７の発明は、前記金型部材の上部は前記焼結体の抜出時に該焼結体が接触しない寸法に形成されていることを特徴とする。
請求項８の発明は、前記ダイの上部は前記焼結体の抜出時に該焼結体の外径スプリングバックによる膨張寸法より大きな寸法に形成されていることを特徴とする。
請求項９の発明は、前記コアロッドの上部は前記焼結体の抜出時に該焼結体の内径スプリングバックによる収縮寸法より小さい寸法に形成されていることを特徴とする。
請求項１０の発明は、前記金型部材の上部の材質にヤング率が３００ＧＰａ以上の材質を使用し、前記金型部材の下部の材質にヤング率が３００ＧＰａ未満の材質を使用したことを特徴とする。
請求項１１の発明は、前記金型部材の上部の材質に超硬合金を使用し、前記金型部材の下部の材質に鉄系工具鋼を使用したことを特徴とする。
請求項１２の発明は、前記焼結体のしごき代が前記金型部材の上部を基準として０．１ｍｍ以下であることを特徴とする。
請求項１３の発明は、前記金型部材の上部のテーパー部のアプローチ角が１０°未満であることを特徴とする。
請求項１４の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のサイジング金型を用い、サイジングと同時に前記焼結体の表面を緻密化することを特徴とする。
請求項１５の発明は、前記焼結体は前記金型部材の上部の前記テーパー部から前記金型部材の下部の前記ストレート部まで挿入する際に前記テーパー部によりサイジングされ、前記焼結体は前記金型部材の下部の前記ストレート部で上下からパンチで圧縮され、サイジングと同時に前記焼結体の表面を緻密化することを特徴とする。
請求項１６の発明は、サイジング前の前記焼結体のヤング率が２００ＧＰａ以上であることを特徴とする。
請求項１７の発明は、サイジング後の前記焼結体を加工しないことを特徴とする。
上記構成によれば、サイジングと同時に焼結体の表面緻密化を行う際、金型の摩耗・破損やサイジング後の焼結体のバリを防止することができる。
本発明の実施例１を示す金型の断面図である。 同上、焼結体をしごく前の金型の断面図である。 同上、ストレート部で焼結体を加圧している状態の金型の断面図を示す。 同上、焼結体を排出した状態の金型の断面図である。 同上、金型の断面図である。 本発明の実施例２を示す金型の断面図である。 本発明の実施例３を示す金型の断面図である。 本発明の実施例４を示す金型の断面図である。 本発明の実施例５を示す金型の断面図である。 本発明の実施例６を示す金型の断面図である。 本発明の実施例７を示す金型の断面図である。
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須条件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる焼結体表面緻密化用サイジング金型を採用することにより、従来にない焼結体表面緻密化用サイジング金型とこれを用いた製造方法が得られ、その焼結体表面緻密化用サイジング金型とこれを用いた製造方法を記述する。
以下、本発明の実施例１を添付図面を用いて詳述する。軸受や各種歯車などの製造物の製造方法の一例について説明する。製造物は、Ｆｅ系などの原料粉末を加圧成形して圧粉体を形成し、且つ、これを焼成して焼結体１を形成し、この焼結体１をサイジング（矯正）することにより形成され、この製造物は焼結体１からなる歯車である。尚、サイジング前の焼結体１のヤング率を２００ＧＰａ以上とすることができる。
図１〜図５はサイジング金型２を示し、同図に示すように、焼結体１のサイジングに用いるサイジング金型２は、上下方向を軸方向（プレス上下軸方向）としており、ダイ３、コアロッド４、下パンチ５及び上パンチ６を備えている。ダイ３は、ほぼ筒形状で、このダイ３内にほぼ柱形状のコアロッド４が同軸的に位置している。また、ダイ３は、前記焼結体１の外周面形状に対応した内周面７を有し、コアロッド４は、焼結体１の内周面形状に対応した外周面８を有する。下パンチ５は、ほぼ筒形状で、ダイ３及びコアロッド４間に下方から上下動自在に嵌合している。上パンチ６は、ほぼ筒形状で、ダイ３及びコアロッド４間に上方から上下動自在にかつ挿脱自在に嵌合するものである。尚、前記ダイ３及びコアロッド４が金型部材である。
前記ダイ３は断面形状が略一定のダイストレート部１１を有し、このダイストレート部１１の上部に上方に向かって拡大するダイテーパー部１２を有する。また、前記ダイ３は、ダイ３の上部であるダイ上部１３と、ダイ３の下部であるダイ下部１４とで材質が異なる。
また、同様に、前記コアロッド４は断面形状が略一定のコアストレート部２１を有し、このコアストレート部２１の上部に上方に向かって縮小するコアテーパー部２２を有する。また、前記コアロッド４は、コアロッド４の上部であるコアロッド上部２３と、コアロッド４の下部であるコアロッド下部２４とで材質が異なる。
この例では、前記ダイ３は、前記ダイテーパー部１２の高さ方向途中で前記ダイ３の軸方向と交差する平面方向において、ダイ上部１３とダイ下部１４に分かれ、これらダイ上部１３とダイ下部１４を一体に設けている。尚、ダイ上部１３は略一定厚さに形成されている。また、前記ダイテーパー部１２は、前記ダイ上部１３のダイ上部側テーパー部１５とこれに連続する前記ダイ下部１４のダイ下部側テーパー部１６とからなる。そして、前記ダイ上部側テーパー部１５と前記ダイストレート部１１とに間に、中間部たる前記ダイ下部側テーパー部１６が設けられ、ダイストレート部１１の内径ＮＳは、ダイ上部側テーパー部１５の下端１５Ｋの最小径ＮＫより小さい。
また、ダイ上部１３はダイ下部１４に一体に設けられているが、ネジなどの固定手段（図示せず）によりダイ上部１３をダイ下部１４に着脱自在に設けることができ、この場合、ダイ上部１３の交換を簡便に行うことができる。
また、同様に、前記コアロッド４は、前記コアテーパー部２２の高さ方向途中で前記コアロッド４の軸方向と交差する平面方向において、コアロッド上部２３とコアロッド下部２４に分かれ、これらコアロッド上部２３とコアロッド下部２４を一体に設けている。尚、コアロッド上部２３は略一定厚さに形成されている。また、前記コアテーパー部２２は、前記コアロッド上部２３のコア上部側テーパー部２５とこれに連続する前記コアロッド下部２４のコア下部側テーパー部２６とからなる。そして、前記コア上部側テーパー部２５と前記コアストレート部２１とに間に、中間部たる前記コア下部側テーパー部２６が設けられ、コアストレート部２１の外径ＧＳは、コア上部側テーパー部２５の下端２５Ｋの最大径ＧＫより大きい。
また、コアロッド上部２３はコアロッド下部２４に一体に設けられているが、ネジなどの固定手段（図示せず）によりコアロッド上部２３をコアロッド下部２４に着脱自在に設けることができ、この場合、コアロッド上部２３の交換を簡便に行うことができる。
前記ダイ上部１３及びコアロッド上部２３の材質は前記ダイ下部１４及びコアロッド下部２４の材質よりヤング率が高く、好ましくは前記ダイ上部１３及びコアロッド上部２３を、サイジング前の前記焼結体１のヤング率より５０ＧＰａ以上高い材料で形成する。尚、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４はダイ上部１３及びコアロッド上部２３より靱性が大きい。そして、サイジング前でヤング率が２００ＧＰａ以上の焼結体１のサイジングを行うことができる。さらに、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４は焼結体１よりヤング率が高い材質からなり、且つ０．２％耐力も焼結体１よりダイ下部１４及びコアロッド下部２４が大きい。尚、ダイ上部１３とコアロッド上部２３とは同一の材質のものを用いることができ、また、ダイ下部１４とコアロッド下部２４とは同一の材質のものを用いることができる。
また、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３の材質にヤング率が３００ＧＰａ以上の材質を使用し、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４の材質にヤング率が３００ＧＰａ未満の材質を使用する。また、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３には超硬合金が用いられ、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４には鉄系工具鋼を使用する。
ダイ上部１３及びコアロッド上部２３に使用する超硬合金としては、JIS規格のJIS B4053において、V10、V20、V30、V40、V50、HW-P01、HW-P10、HW-P20、HW-P30、HW-P40、HW-P50、HW-M10、HW-M20、HW-M30、HW-M40、HW-K01、HW-K10、HW-K20、HW-K30、HW-K40、HT-P01、HT-P10、HT-P20、HT-P30、HT-P40、HT-P50、HT-M10、HT-M20、HT-M30、HT-M40、HT-K01、HT-K10、HT-K20、HT-K30、HT-K40、HF-P01、HF-P10、HF-P20、HF-P30、HF-P40、HF-P50、HF-M10、HF-M20、HF-M30、HF-M40、HF-K01、HF-K10、HF-K20、HF-K30、HF-K40、HC-P01、HC-P10、HC-P20、HC-P30、HC-P40、HC-P50、HC-M10、HC-M20、HC-M30、HC-M40、HC-K01、HC-K10、HC-K20、HC-K30、HC-K40が例示され、これらのヤング率は400〜650GPa程度である。
また、超硬合金としては、CIS（超硬工具協会）規格019Dにおいて、VF-10、VF-20、VF-30、VF-40、VM-10、VM-20、VM-30、VM-40、VM-50、VM-60、VC-40、VC-50、VC-60、VC-70、VC-80、VU-40、VU-50、VU-60、VU-70、VU-80、RC-50、RC-60、RC-70、RC-80、RU-50、RU-60、RU-70、RU-80、NF-20、NF-30、NF-40、NM-40、NM-50、NM-60、NM-70、NC-60、NC-70、NC-80が例示され、これらのヤング率は440〜650GPa程度である。
ダイ下部１４及びコアロッド下部２４に使用する鉄系工具鋼としては、JIS規格の合金工具鋼(JIS G4404)において、SKS3、SKS31、SKS93、SKS94、SKS95、SKD1、SKD2、SKD4、SKD5、SKD6、SKD7、SKD8、SKD10、SKD11、SKD12、SKD61、SKD62、SKT3、SKT4、SKT6等、高速度工具鋼(JIS G4403)において、SKH2、SKH3、SKH4、SKH10、SKH40、SKH50、SKH51、SKH52、SKH53、SKH54、SKH55、SKH56、SKH57、SKH58、SKH59、その他に炭素工具鋼(JIS G4401)が例示され、これらのヤンク゛率は200〜230GPa程度である。
図２に示すように、焼結体１のバリの発生を防止するため、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３における焼結体１のしごき代Ｓは０．１ｍｍ以下、０．０１ｍｍ以上である。尚、ダイ３におけるしごき代Ｓは、焼結体１の外径寸法と上部側テーパー部１５の下端１５Ｋにおける内径寸法との差の２分の１である。また、コアロッド４におけるしごき代Ｓは、焼結体１の内径寸法と上部側テーパー部２５の下端２５Ｋにおける外径寸法との差の２分の１である。
さらに、前記上部側テーパー部１５，２５のアプローチ角θは１０°未満、０．０００１°以上である。このようにアプローチ角θを１０°未満とすることで、サイジング後の焼結体１のバリの発生や上部側テーパー部１５，２５の摩耗を抑えることができる。また、アプローチ角θを小さくすればするほど上部側テーパー部１５，２５が長くなりコストが上がり、設置が困難になるため、０．０００１°以上が好ましい。尚、添付の図面においては、理解を容易にするため、アプローチ角θを図中２０°で図示している。
次に、サイジング方法について説明する。まず、図２示すように、焼結体１を上部側テーパー部１５，２５の位置に配置し、焼結体１をストレート部１１，２１に押し込む。
この際、焼結体１が該焼結体１よりヤング率の高い上部側テーパー部１５，２５を通過することにより、しごかれてサイジングされ、焼結体１の外面及び内面が緻密化される。次に、ストレート部１１，２１において、焼結体１を上，下パンチ６，５により圧縮することにより、表面が緻密化して表面の空孔がほぼ消える。
即ち、高ヤング率の上部側テーパー部１５，２５では、焼結体１は、しごかれるのみで、圧縮はされず、しごかれることにより焼結体１は径方向に潰されながら塑性変形し、上下方向にも塑性変形して表面が緻密化されるが、表面の空孔は上下に伸びたようになって残る。この後、前記上部側テーパー部１５，２５よりヤング率の低いストレート部１１，２１において焼結体１が上，下パンチ６，５により圧縮されることにより、焼結体１の表面が緻密化され、空孔が消える。圧縮圧力は焼結体と金型の材質にもよるが、焼結体が鉄系で、下部金型が鉄系工具鋼の場合、１〜１４ｔ／ｃｍ２程度が好適である。１ｔ／ｃｍ２未満では、緻密化が不十分となり、１４ｔ／ｃｍ２を超えると鉄系工具鋼でも金型が破損する恐れがあり、焼結体のバリも大きくなる。より好ましくは４〜１０ｔ／ｃｍ２程度である。
さらに、上パンチ６が上方に後退した後、下パンチ５が上昇し、焼結体１を排出するが、この際、ストレート部１１，２１を抜けた焼結体１はスプリングバックにより、外径が拡大すると共に内径が縮小するが、後述するように上部側テーパー部１５，２５に焼結体１が接触しないため、ヤング率の高い上部側テーパー部１５，２５の摩耗及び損傷を防止できる。
上記のように上部側テーパー部１５，２５を設けるのは、焼結体１をしごく時に段や突起では段や突起の部分が集中的に摩耗するためであり、また、焼結体１をしごく時に段や突起では焼結体１の表層の肉が上，下パンチ６，５の移動方向に塑性変形してバリが発生し易くなるためである。
また、上部側テーパー部１５，２５を焼結体１のヤング率より５０ＧＰａ以上高い材質とすることで少ないしごき代Ｓで焼結体１を緻密化することができる。さらに、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３のヤング率の高い材質の上部側テーパー部１５，２５で、焼結体１を圧縮せずにしごくことで金型部材の破損を防止することができ、また、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３の上部側テーパー部１５，２５にヤング率が高く高硬度な材質を使用することでしごきによる金型の摩耗を抑えることができる。
また、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４のストレート部１１，２１にヤング率が低く高靭性な材質を使用することで圧縮による金型の破損を抑えることができる。
また、上部側テーパー部１５，２５のしごき部と下部のストレート部１１，２１の圧縮部に分けることで金型の摩耗した部分だけ交換でき、金型コストを抑えることができる。
そして、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４のストレート部１１，２１で焼結体１に圧縮を加えるのは、しごきだけでは表面緻密化が不十分なためである。
さらに、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３を抜出時に焼結体１に接触しない寸法とすることで焼結体１のバリを防止できる。この例では、ストレート部１１，２１を抜けた焼結体１がスプリングバックにより拡大した外径より、ダイ上部側テーパー部１５の下端１５Ｋの最小径ＮＫが大きく、ストレート部１１，２１を抜けた焼結体１がスプリングバックにより縮小した内径より、コア上部側テーパー部２５の下端２５Ｋの最大径ＧＫが小さければ、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３を抜出時に焼結体１に接触しない。一方、抜出時に焼結体１がダイ下部１４及びコアロッド下部２４の下部側テーパー部１６，２６に接触してもよい。尚、一般的にヤング率が高く、硬さの高い材質は靭性が低く金型が割れたり欠けたり破損しやすいが摩耗に強い。また、一般的にヤング率が低く、靭性の高い材質は硬さが低く金型が摩耗しやすいが破損に強い。また、一般的にしごき代Ｓが大きいと、焼結体１にバリが出やすく金型が破損しやすい。
ところで、本実施例のように、テーパー部１２，２２が、ヤング率の高い上部側テーパー部１５，２５とこれに連続するヤング率の低い下部側テーパー部１６，２６とからなるため、下部側テーパー部１６，２６において焼結体１がしごかれる場合もあれば、しごかれない場合もある。なぜなら、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４の金型材質はダイ上部１３及びコアロッド上部２３の金型材質よりもヤング率が小さいため、上部側テーパー部１５，２５でしごかれた焼結体１は塑性変形し、外径方向の寸法が小さくなると共に内径方向の寸法が大きくなっており、少なくとも下部側金型であるダイ下部１４及びコアロッド下部２４が上部側テーパー部１５，２５の下端１５Ｋ，２５Ｋと同じ寸法の場合（図１０の様に下部側テーパー部にテーパーが無く、すぐにストレート部１１，２１になっている場合）は、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４においては、焼結体１とダイ下部１４及びコアロッド下部２４が互いに弾性変形するだけでしごかれない。ここで、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４に下部側テーパー部１６，２６を設ける理由は、下部側テーパー部１６，２６で上，下パンチ６，５で圧縮する前に焼結体１をできるだけ弾性変形させて、ストレート部１１，２１に焼結体１が達した時には焼結体１を塑性変形する手前まで弾性変形させた状態、又は少し塑性変形した状態にすることで、そこから、上，下パンチ６，５の圧縮によって表面の空孔を塑性変形によって消滅させる時に上部側テーパー部１５，２５でしごかれた後の焼結体１の外径が大きくならない様に、また、同焼結体１の内径が小さくならない様にするためである。即ち、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４にテーパー部が無く、上部側テーパー部１５，２５の下端１５Ｋ，２５Ｋと同一径であると、圧縮時にダイ上部１３及びコアロッド上部２３と比較してダイ下部１４及びコアロッド下部２４のヤング゛率が小さいのでテーパー部１２，２２において焼結体１の外径が拡がってしまうと共に内径が縮まってしまう虞があるためである。
また、金型からの抜出す時にスプリングバックにより焼結体１の外径が大きくなるとと共に内径が小さくなると上部側テーパー部１５，２５で再びしごかれることになり、上部側テーパー部１５，２５が破損したり摩耗が大きくなったり焼結体１のバリが発生し易くなってしまう。これを防止するために、下部側テーパー部１６，２６を設けることが好ましい。
そして、下部側テーパー部１６，２６におけるしごき代Ｓ´は、上部側テーパー部１５，２５でしごかれた焼結体１が塑性変形し始める前後あたりに下部側テーパー部１６，２６のしごき代Ｓ´を設定することが好ましい。下部側テーパー部１６，２６で焼結体１を塑性変形させすぎるとバリが生じるし、弾性変形が少なすぎると抜出時に接触してダイ上部１３及びコアロッド上部２３が破損したり摩耗が大きくなったり焼結体１のバリが発生し易くなったりする。尚、下部側テーパー部１６，２６のしごき代Ｓ´は、図２に示すように、下部側テーパー部１６，２６の上端と下端の半径寸法の差である。
尚、抜出時に焼結体１が上部側テーパー部１５，２５に接触させないようにするためには、下部側テーパー部１６，２６のしごき代Ｓ´を大きくし、下部側テーパー部１６，２６で焼結体１をしごくことにより塑性変形させ、抜け出し時に、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３に接触しない寸法まで焼結体１の径方向の寸法を小さくすればよい。この場合、焼結体１の材質，大きさや、圧縮時に加える力等により、ダイ３及びコアロッド４の寸法を設定すればよい。
また、本発明例として実施例１のサイジング金型２を用いた試験と、比較例の金型を用いた試験を行った。
Figure 0006294849
表１において、上部のヤング率は、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３のヤング率であり、下部のヤング率は、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４のヤング率である。そして、しごき代Ｓ，金型上部のヤング率，焼結体１のヤング率を変更して試験を行った。
尚、アプローチ角θは全て５°、ストレート部１１，２１における上，下パンチ６，５により圧縮圧力は１０ｔ／ｃｍ２とした。また、焼結体１は、鉄系焼結体であって、相対密度９４％のものを使用した。そして、サイジング後の焼結体１について、緻密化有無は０〜０．３ｍｍ表面相対密度が９７％に達しているかどうかで評価し、バリの有無は０．５ｍｍ以上のバリの有無で評価した。評価の結果は、バリ有り緻密化有りで△、バリ無し緻密化有りで○、緻密化無しで×として表１に記載した。
上記の結果、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３のヤング率を、サイジング前の焼結体１のヤング率より５０ＧＰａ以上とすることで表面が緻密化することが判った。また、しごき代Ｓを０．１ｍｍ以下とすることでバリが防止できる。
Figure 0006294849
上記の結果、アプローチ角θを１０°未満とすることでバリが防止できることが判った。また、アプローチ角θは大きくなってもダイ上部１３及びコアロッド上部２３のヤング率が、サイジング前の焼結体１のヤング率より５０ＧＰａ以上でないと表面が緻密化しないことが判った。尚、バリ有りで評価△なのは、後で加工すればバリは除去でき、バリ取りの加工が入るのでコスト増となるが、製品として致命的な問題とはならないためである。
このように本実施例では、請求項１に対応して、金属粉末の成形体を焼結した焼結体１をストレート部１１，２１で圧縮してサイジングする金型において、金型部材の上部たるダイ上部１３及びコアロッド上部２３にテーパー部たる上部側テーパー部１５，２５が設けられ、金型部材の下部たるダイ下部１４及びコアロッド下部２４にストレート部１１，２１が設けられ、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３の材質が、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４の材質よりもヤング率が高く、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３は、焼結体１のヤング率より５０ＧＰａ以上高い材質で形成されているから、少ないしごき代Ｓで焼結体１を緻密化することができる。また、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３のヤング率の高い材質のテーパー部で圧縮せずにしごくことで金型の破損を防止できると共に、しごきによる金型の摩耗を抑えることができる。
一方、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４で焼結体１に圧縮を加えるのは、しごきだけでは表面緻密化が不十分なためであり、そのダイ下部１４及びコアロッド下部２４にダイ上部１３及びコアロッド上部２３と異なる材質で、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３よりヤング率が低く、高靱性な材料を使用することでストレート部１１，２１での圧縮による金型の破損を抑えることができる。
また、このように本実施例では、請求項２に対応して、金型部材がダイ３であるから、サイジングと同時に焼結体１の表面緻密化を行う際、ダイ３の摩耗及び損傷を防止することができる。
また、このように本実施例では、請求項３に対応して、金型部材がコアロッド４であるから、サイジングと同時に焼結体１の表面緻密化を行う際、コアロッド４の摩耗及び損傷を防止することができる。
また、このように本実施例では、請求項４に対応して、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４には、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３のテーパー部たる上部側テーパー部１５，２５とストレート部１１，２１との間に下部側テーパー部１６，２６を設けたから、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４の材質はダイ上部１３及びコアロッド上部２３の材質よりもヤング率が小さいため、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３の上部側テーパー部１５，２５でしごかれた焼結体１は塑性変形して寸法が小さくなる。次に、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４の下部側テーパー部１６，２６では、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４と焼結体１とが互いに弾性変形する。そして、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４に下部側テーパー部１６，２６を設けることにより、ストレート部１１，２１で圧縮する前に焼結体１をできるだけ弾性変形させて、ストレート部１１，２１に焼結体１が達した時には塑性変形する手前まで弾性変形させた状態又は少し塑性変形した状態にすることで、そこから、焼結体１を圧縮することにより焼結体１の表面の空孔を塑性変形によって消滅させる時にダイ上部１３及びコアロッド上部２３の上部側テーパー部１５，２５でしごかれた後の焼結体１の外径が大きくならず、その内径が小さくならない。尚、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４に下部側テーパー部１６，２６が無く同じ径の場合、圧縮時にダイ上部１３及びコアロッド上部２３と比較してダイ下部１４及びコアロッド下部２４のヤング率が小さいため焼結体１の外径が広がり、内径が縮まる。そして、抜出す時に焼結体１の外径が広がり、内径が縮まると、焼結体１がダイ上部１３及びコアロッド上部２３に接触して再びしごかれることになり、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３が破損したり摩耗が大きくなったり焼結体１のバリが発生し易くなったりするが、これらの不具合をダイ下部１４及びコアロッド下部２４に下部側テーパー部１６，２６設けることにより防止することができる。
また、このように本実施例では、請求項５に対応して、前記ダイ３の下部たるダイ下部１４には、ダイ３の上部たるダイ上部１３のテーパー部たる上部側テーパー部１５とダイストレート部１１との間にダイ下部側テーパー部１６を設けたから、ダイ上部１３が破損したり摩耗が大きくなったり焼結体１にバリが発生したりすることを防止できる。
また、このように本実施例では、請求項６に対応して、コアロッド４の下部たるコアロッド下部２４には、コアロッド４の上部たるコアロッド上部２３のテーパー部たる上部側テーパー部２５とコアストレート部２１との間にコア下部側テーパー部２６を設けたから、コアロッド上部２３が破損したり摩耗が大きくなったり焼結体１にバリが発生したりすることを防止できる。
また、このように本実施例では、請求項７に対応して、金型部材の上部たるダイ上部１３及び／又はコアロッド上部２３は焼結体１の抜出時に該焼結体１が接触しない寸法に形成されているから、焼結体１の抜出時に該焼結体１がダイ上部１３及び／又はコアロッド上部２３に接触しないため、抜出時における焼結体１のバリの発生を防止できる。
また、このように本実施例では、請求項８に対応して、ダイ３の上部たるダイ上部１３は焼結体１の抜出時に該焼結体１の外径スプリングバックによる膨張寸法より大きな寸法に形成されているから、焼結体１の抜出時に該焼結体１がダイ上部１３に接触しないため、抜出時における焼結体１のバリの発生を防止できる。
また、このように本実施例では、請求項９に対応して、コアロッド４の上部たるコアロッド上部２３は焼結体１の抜出時に該焼結体１の内径スプリングバックによる収縮寸法より小さい寸法に形成されているから、焼結体１の抜出時に該焼結体１がコアロッド上部２３に接触しないため、抜出時における焼結体１のバリの発生を防止できる。
また、このように本実施例では、請求項１０に対応して、金型部材の上部たるダイ上部１３及びコアロッド上部２３の材質にヤング率が３００ＧＰａ以上の材質を使用し、金型部材の下部たるダイ下部１４及びコアロッド下部２４の材質にヤング率が３００ＧＰａ未満の材質を使用したから、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３が破損したり摩耗が大きくなったり焼結体１にバリが発生したりすることを防止できる。
また、このように本実施例では、請求項１１に対応して、金型部材の上部たるダイ上部１３及びコアロッド上部２３の材質に超硬合金を使用し、金型部材の下部たるダイ下部１４及びコアロッド下部２４の材質に鉄系工具鋼を使用したから、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３が破損したり摩耗が大きくなったり焼結体１にバリが発生したりすることを防止できる。
また、このように本実施例では、請求項１２に対応して、焼結体１のしごき代Ｓが金型部材の上部たるダイ上部１３及びコアロッド上部２３を基準として０．１ｍｍ以下であるから、しごき代Ｓを０．１ｍｍ以下とすることでサイジング後の焼結体１のバリの発生や金型部材の上部の摩耗を抑えることができる。
また、このように本実施例では、請求項１３に対応して、金型部材の上部たるダイ上部１３及びコアロッド上部２３の上部側テーパー部１５，２５のアプローチ角θが１０°未満であるから、アプローチ角θを１０°未満とすることでサイジング後の焼結体１のバリの発生やダイ上部１３及びコアロッド上部２３の摩耗を抑えることができる。
また、このように本実施例では、請求項１４に対応して、請求項１〜６のいずれか１項に記載のサイジング金型２を用い、サイジングと同時に焼結体１の表面を緻密化する製造方法であるから、表面が緻密化された焼結体１を製造することができる。
また、このように本実施例では、請求項１５に対応して、焼結体１は金型部材の上部たるダイ上部１３及びコアロッド上部２３の上部側テーパー部１５，２５から金型部材の下部たるダイ下部１４及びコアロッド下部２４のストレート部１１，２１まで挿入する際に上部側テーパー部１５，２５によりサイジングされ、焼結体１はダイ下部１４及びコアロッド下部２４のストレート部１１，２１で上下からパンチ５，６で圧縮され、サイジングと同時に焼結体１の表面を緻密化する製造方法であるから、表面が緻密化された焼結体１を製造することができる。
また、このように本実施例では、請求項１６に対応して、サイジング前の焼結体１のヤング率が２００ＧＰａ以上であるから、ヤング率が２００ＧＰａ以上の焼結体１の表面緻密化を行うことができる。
また、このように本実施例では、請求項１７に対応して、サイジング後の焼結体１を加工しない製造方法であり、サイジング時のバリの発生を抑制できるため、バリを除去する必要がなくなる。
また、このように本実施例では、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の製造方法で製造された製造物であり、表面が緻密化された焼結体１からなる製造物が得られる。
また、実施例上の効果として、ネジなどの固定手段（図示せず）によりダイ上部１３及びコアロッド上部２３をダイ下部１４及びコアロッド下部２４に着脱自在に設けることができ、この場合、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３の交換を簡便に行うことができる。また、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４は焼結体１よりヤング率が高い材質からなり、且つ０．２％耐力も焼結体１よりダイ下部１４及びコアロッド下部２４が大きいから、ストレート部１１，２１におけるサイジングを確実に行うことができる。尚、上述したように前記ダイ上部１３及びコアロッド上部２３を、サイジング前の前記焼結体１のヤング率より５０ＧＰａ以上高い材料とすることが好ましく、また、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４は、サイジング前の前記焼結体１のヤング率より３０ＧＰａ以上高い材料とすることが好ましい。
図６は本発明の実施例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略して詳述すると、この例では、ダイ下部１４のダイ下部側テーパー部１６の上部に平面リング状の凹部３１を形成し、この凹部３１にダイ上部側テーパー部１５を有するリング状のダイ上部１３Ａを固定して設けている。また、コアロッド下部２４のコア下部側テーパー部２６の上部に平面リング状の凹部３２を形成し、この凹部３２にコア上部側テーパー部２５を有するリング状のコアロッド上部２３Ａを固定して設けている。
したがって、ヤング率の高いダイ上部１３及びコアロッド上部２３のコストを抑えることができる。
このように本実施例では、上記実施例１と同様な作用・効果を奏する。
また、この例では、ダイ上部側テーパー部１５を有するダイ上部１３Ａをリング状に形成し、そのダイ上部１３Ａをダイ下部１４の凹部３１に設け、コア上部側テーパー部２５を有するコアロッド上部２３Ａをリング状に形成し、そのコアロッド上部２３Ａをコアロッド下部２４の凹部３２に設けたから、ダイ上部１３Ａ及びコアロッド上部２３Ａの材料費を削減することができる。
図７は本発明の実施例３を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略して詳述すると、この例では、上記実施例２において、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３を、交換手段を用いて交換可能に設けている。
具体的には、リング状のダイ用ホルダー３３を用い、このダイ用ホルダー３３の下面をダイ上部１３の上面に当てた状態で、ダイ用ホルダー３３を固定手段たるネジ３４によりダイ下部１４の上面に固定することにより、ダイ下部１４にダイ上部１３を固定しており、ネジを外すことによりダイ上部１３を交換することができる。
また、リング状のコアロッド用ホルダー３５を用い、このコアロッド用ホルダー３５の下面をコアロッド上部２３の上面に当てた状態で、コアロッド用ホルダー３５を固定手段たるネジ３６によりコアロッド下部２４の上面に固定することにより、コアロッド下部２４にコアロッド上部２３を固定しており、ネジ３６を外すことによりコアロッド上部２３を交換することができる。
このように本実施例では、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。
また、この例では、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３をダイ下部１４及びコアロッド下部２４に着脱自在に固定する交換手段たるホルダー３３，３５を備えるから、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３の効果を簡便に行うことができる。
図８は本発明の実施例４を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略して詳述すると、この例では、ダイ下部側テーパー部１６を設けておらず、ダイ上部側テーパー部１５とダイストレート部１１との間に、ダイ下部１４の内周上側角部をＲ面取りして湾曲部３７を形成しており、ダイ上部側テーパー部１５の下端１５Ｋの内径よりダイストレート部１１の内径が小さい。尚、湾曲部３７は前記下端１５Ｋから湾曲している。
また、コア下部側テーパー部２６を設けておらず、コア上部側テーパー部２５とコアストレート部２１との間には、コアロッド下部２４の外周上側角部をＲ面取りして湾曲部３８を形成しており、コア上部側テーパー部２５の下端２５Ｋの内径よりコアストレート部２１の内径が大きい。尚、湾曲部３８は前記下端２５Ｋから湾曲している。尚、この例では湾曲部３７，３８が中間部である。
このように本実施例では、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４の湾曲部３７，３８においては、焼結体１と中間部たる湾曲部３７，３８が互いに弾性変形するだけで焼結体１がしごかれることがなく、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。
図９は本発明の実施例５を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略して詳述すると、この例では、ダイ３にダイ下部側テーパー部１６を設けておらず、ダイ下部１４に内周上端角部４１を設け、この内周上端角部４１の上面４１Ａは左右方向に形成されている。
また、コアロッド４にコア下部側テーパー部２６を設けておらず、コアロッド下部２４に外周上端角部４２を設け、この外周上端角部４２の上面４２Ａは左右方向に形成されている。尚、この例では内周上端角部４１及び外周上端角部４２が中間部である。
このように本実施例では、ダイ下部１４及びコアロッド下部２４の内周上端角部４１及び外周上端角部４２においては、焼結体１と中間部たる内周上端角部４１及び外周上端角部４２が互いに弾性変形するだけで焼結体１がしごかれることがなく、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。
図１０は本発明の実施例６を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略して詳述すると、この例では、下部側テーパー部１６，２６を設けておらず、テーパー部１２，２２の全体をダイ上部１３及びコアロッド上部２３に設けている。即ち、テーパー部１２，２２は上部側テーパー部１５，２５からなり、上部側テーパー部１５，２５の下端１５Ｋ，２５Ｋの径がストレート部１１，２１の径と等しい。
このように本実施例では、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。
図１１は本発明の実施例７を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略して詳述すると、この例では、ダイ上部１３の内周上側角部をＲ面取りして湾曲部５１を形成し、ダイ上部１３の内周下側角部（下端１５Ｋ）をＲ面取りして湾曲部５２を形成し、また、ダイ下部１４のダイ下部側テーパー部１６の内周上側角部をＲ面取りして湾曲部５３を形成し、ダイ下部１４のダイ下部側テーパー部１６の内周下側角部をＲ面取りして湾曲部５４を形成している。即ち、湾曲部５３はダイ下部１４の上面とダイ下部側テーパー部１６との間に設けられ、湾曲部５４はダイ下部側テーパー部１６とストレート部１１との間に設けられている。
また、コアロッド上部２３の外周上側角部をＲ面取りして湾曲部６１を形成し、コアロッド上部２３の外周下側角部（下端２５Ｋ）をＲ面取りして湾曲部６２を形成し、また、コアロッド下部２４のコア下部側テーパー部２６の外周上側角部をＲ面取りして湾曲部６３を形成し、コアロッド下部２４のコア下部側テーパー部２６の外周下側角部をＲ面取りして湾曲部６４を形成している。即ち、湾曲部６３はコアロッド下部２４の上面とコア下部側テーパー部２６との間に設けられ、湾曲部６４はコア下部側テーパー部２６とストレート部２１との間に設けられている。
そして、この例では、ダイ上部１３の最小径ＮＫは、下端側の湾曲部５２の最小径となる箇所であり、コアロッド上部２３の最大径ＧＫは、下端側の湾曲部６２の最大径となる箇所である。
尚、この例では、ダイ上部１３におけるしごき代Ｓは、焼結体１の外径寸法と上部側テーパー部１５の下部の湾曲部５２の内径寸法（最小径ＮＫ）との差の２分の１である。また、コアロッド上部２３におけるしごき代Ｓは、焼結体１の内径寸法と上部側テーパー部２５の下部の湾曲部６２の外径寸法（最大径ＧＫ）との差の２分の１である。
このように本実施例では、上記各実施例と同様な作用・効果を奏し、抜出時に焼結体１がダイ上部１３及びコアロッド上部２３に当たらないようにすることができる。
尚、この例では、抜出時にダイ上部１３及びコアロッド上部２３に、スプリングバックにおり焼結体１が折衝する可能性がある場合には、湾曲部５２，６２を設けることにより、ダイ上部１３及びコアロッド上部２３の破損を防止できる。さらに、湾曲部５２，５３，５４，６２，６３，６４を設けることにより、焼結体１をスムーズに押込及び抜出することができる。
尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものでは無く、種々の変形実施が可能である。例えば、上部側テーパー部と下部側テーパー部のアプローチ角を同じにしたが、上部側テーパー部のアプローチ角を１０°以下とし、下部側テーパー部のアプローチ角を上部側テーパー部のアプローチ角と異なるものにしてもよい。また、実施例では、ダイ上部とコアロッド上部の両者をダイ下部とコアロッド下部よりヤング率の高い材質のものとしたが、ダイ上部とコアロッド上部の一方をダイ下部とコアロッド下部の一方よりヤング率の高い材質のものともよく、この場合、ダイ上部とコアロッド上部の他方をダイ下部とコアロッド下部の他方と一体に形成し、即ち同一材質のもので形成すればよく、この際、ダイとコアロッドの他方にもテーパー部を設けることが好ましく、このテーパー部もアプローチ角を１０°未満とする。さらに、図１１の実施例７は、実施例１の金型に湾曲部５１，５２，５３，５４，６１，６２，６３，６４を設けた例であるが、実施例２〜６の金型に湾曲部５１，５２，５３，５４，６１，６２，６３，６４を設けるようにしてもよく、図１０の実施例６では、ダイ下部及びコアロッド下部には湾曲部３７，３８を設ければよい。また、ヤング率の高い材質の例として超硬合金を挙げているが、現時点で比較的コストが安く、一定の靭性があるため選定しているに過ぎない。コスト等を無視すればハイパーダイヤモンド、ロンズデーライト、ダイヤモンド、ダイヤモンド焼結体、ヘテロダイヤモンド、超硬度ナノチューブ、ｃ−ＢＮ等の超硬合金を上回るヤング率の材質でも良いし、技術革新によって超硬合金よりもヤング率が高く、比較的コストが安く、一定の靭性がある材質が発明されればそれを使用すれば良い。
１ 焼結体
２ サイジング用金型
３ ダイ（金型部材）
４ コアロッド（金型部材）
５ 下パンチ
６ 上パンチ
１１ ダイストレート部
１２ ダイテーパー部
１３，１３Ａ ダイ上部（金型部材の上部）
１４ ダイ下部（金型部材の下部）
１５ ダイ上部側テーパー部
１６ ダイ下部側テーパー部
２１ コアストレート部
２２ コアテーパー部
２３，２３Ａ コアロッド上部（金型部材の上部）
２４ コアロッド下部（金型部材の下部）
２５ コア上部側テーパー部
２６ コア下部側テーパー部
Ｓ しごき代

Claims (17)

  1. 金属粉末の成形体を焼結した焼結体をストレート部で圧縮してサイジングする金型において、
    金型部材の上部にテーパー部が設けられ、前記金型部材の下部に前記ストレート部が設けられ、
    前記金型部材の上部の材質が、前記金型部材の下部の材質よりもヤング率が高く、前記金型部材の上部は、前記焼結体のヤング率より５０ＧＰａ以上高い材質で形成されていることを特徴とする焼結体表面緻密化用サイジング金型。
  2. 前記金型部材がダイであることを特徴とする請求項１記載の焼結体表面緻密化用サイジング金型。
  3. 前記金型部材がコアロッドであることを特徴とする請求項１記載の焼結体表面緻密化用サイジング金型。
  4. 前記金型部材の下部には、前記金型部材の上部のテーパー部と前記ストレート部との間に下部側テーパー部を設けたことを特徴とする請求項１記載の焼結体表面緻密化用サイジング金型。
  5. 前記ダイの下部には、前記ダイの上部のテーパー部と前記ストレート部との間に下部側テーパー部を設けたことを特徴とする請求項２記載の焼結体表面緻密化用サイジング金型。
  6. 前記コアロッドの下部には、前記コアロッドの上部のテーパー部と前記ストレート部との間に下部側テーパー部を設けたことを特徴とする請求項３記載の焼結体表面緻密化用サイジング金型。
  7. 前記金型部材の上部は前記焼結体の抜出時に該焼結体が接触しない寸法に形成されていることを特徴とする請求項４記載の焼結体表面緻密化用サイジング金型。
  8. 前記ダイの上部は前記焼結体の抜出時に該焼結体の外径スプリングバックによる膨張寸法より大きな寸法に形成されていることを特徴とする請求項５記載の焼結体表面緻密化用サイジング金型。
  9. 前記コアロッドの上部は前記焼結体の抜出時に該焼結体の内径スプリングバックによる収縮寸法より小さい寸法に形成されていることを特徴とする請求項６記載の焼結体表面緻密化用サイジング金型。
  10. 前記金型部材の上部の材質にヤング率が３００ＧＰａ以上の材質を使用し、前記金型部材の下部の材質にヤング率が３００ＧＰａ未満の材質を使用したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の焼結体表面緻密化用サイジング金型。
  11. 前記金型部材の上部の材質に超硬合金を使用し、前記金型部材の下部の材質に鉄系工具鋼を使用したことを特徴とする請求項１０記載の焼結体表面緻密化用サイジング金型。
  12. 前記焼結体のしごき代が前記金型部材の上部を基準として０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の焼結体表面緻密化用サイジング金型。
  13. 前記金型部材の上部のテーパー部のアプローチ角が１０°未満であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の焼結体表面緻密化用サイジング金型。
  14. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のサイジング金型を用い、サイジングと同時に前記焼結体の表面を緻密化することを特徴とする製造方法。
  15. 前記焼結体は前記金型部材の上部の前記テーパー部から前記金型部材の下部の前記ストレート部まで挿入する際に前記テーパー部によりサイジングされ、前記焼結体は前記金型部材の下部の前記ストレート部で上下からパンチで圧縮され、サイジングと同時に前記焼結体の表面を緻密化することを特徴とする請求項１４記載の製造方法。
  16. サイジング前の前記焼結体のヤング率が２００ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１４又は１５記載の製造方法。
  17. サイジング後の前記焼結体を加工しないことを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の製造方法。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT517989B1 (de) * 2015-12-14 2019-01-15 Miba Sinter Austria Gmbh Verfahren zum Oberflächenverdichten und Kalibrieren eines Sinterbauteils
JP6961895B2 (ja) * 2017-10-17 2021-11-05 住友電工焼結合金株式会社 リング状焼結体の製造方法およびサイジング金型
CN109262196B (zh) * 2018-10-16 2021-04-23 内蒙古第一机械集团股份有限公司 一种粉末冶金摩擦片内齿齿根的滑压强化方法
US11707786B2 (en) * 2020-04-17 2023-07-25 PMG Indiana LLC Apparatus and method for internal surface densification of powder metal articles

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2542912A (en) * 1945-12-08 1951-02-20 Ford Motor Co Process and apparatus for coining sintered articles
US3848453A (en) * 1970-08-04 1974-11-19 Alusuisse Die for shaping metals
US4111031A (en) * 1977-09-09 1978-09-05 General Motors Corporation Powder metal crown gear forming process
DE3834996A1 (de) * 1988-10-14 1990-04-19 Danfoss As Formwerkzeug und verfahren zu dessen herstellung
JP3018643B2 (ja) 1991-09-30 2000-03-13 日立化成工業株式会社 フッ素含有ジアミノベンゼン化合物及びフッ素含有芳香族ジアミン化合物の製造法
DE19626565A1 (de) * 1996-07-03 1998-01-08 Schloemann Siemag Ag Walzgerüst zum Walzen von Walzbändern
US6168754B1 (en) * 1999-02-17 2001-01-02 Federal-Mogul World Wide, Inc. Method and apparatus for densifying powder metal preforms
JP4166041B2 (ja) 2002-06-03 2008-10-15 株式会社椿本チエイン 焼結スプロケット及びその製造方法
DE10300630B4 (de) * 2003-01-10 2005-03-24 Daimlerchrysler Ag Formpresseinrichtung
JP2006334622A (ja) * 2005-06-01 2006-12-14 Nippon Tungsten Co Ltd 金型とその使用方法
JP2007031814A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Mitsubishi Materials Pmg Corp 焼結部品とその製造方法
US8220153B2 (en) * 2006-05-26 2012-07-17 Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. Production method for complex bearing
JP2011047005A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 Ntn Corp 軸受スリーブの製造方法及び流体軸受装置
WO2010106909A1 (ja) * 2009-03-19 2010-09-23 Ntn株式会社 焼結金属軸受、およびこの軸受を備えた流体動圧軸受装置
JP5276491B2 (ja) * 2009-03-25 2013-08-28 住友電気工業株式会社 焼結体の表面緻密化方法
JP2011047001A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 Kyocera Corp プレス成形用金型およびプレス成形方法
DE102010009800B3 (de) 2010-03-01 2011-06-16 Gkn Sinter Metals Holding Gmbh Verfahren zum Hochgenauigkeitskalibrieren eines Bauteils
KR20130096478A (ko) * 2012-02-22 2013-08-30 대한소결금속 주식회사 소결제품 외면 치밀화 장치
US9744582B2 (en) * 2014-04-30 2017-08-29 Fca Us Llc Wear tolerance indicator for stamping dies

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