JP6918281B2 - 焼結部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、焼結部品の製造方法に関する。
本出願は、2017年3月7日出願の日本出願第２０１７−０４３１２７号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

自動車用部品や一般機械の部品などに利用される焼結部品として、特許文献１や特許文献２の焼結部品が知られている。これらの焼結部品の製造はそれぞれ、金属粉末を含有する原料粉末をプレス成形した成形体の所定の位置にドリルで穴あけ加工を施し、穴あけ加工を施した成形体を焼結することで行われている。特許文献１では、穴あけ加工にローソク型ドリルを用いており、特許文献２では、先端に円弧状の切れ刃を有するドリル（R-ドリル）を用いている。

特開２０１６−１１３６５８号公報 特開２０１６−１１３６５７号公報

本開示に係る焼結部品の製造方法は、
金属粉末を含む原料粉末をプレス成形して成形体を作製する成形工程と、
前記成形体にドリルを用いて穴を形成することで、前記穴の内周面と前記成形体の外側面との間の厚みが前記穴の径よりも小さい薄肉部を形成する穴あけ加工工程と、
前記穴あけ加工工程後、前記成形体を焼結する焼結工程とを備え、
前記穴あけ加工工程は、前記成形体の前記外側面における前記穴の軸方向全長に亘る領域を押圧した状態で行い、
前記成形体の前記外側面を押圧する領域の幅は、前記穴の径の１／３倍以上２倍以下である。

実施形態に係る焼結部品の製造方法の概略を示す斜視図である。 実施形態に係る焼結部品の製造方法において、ドリルの軸方向から成形体を見た平面図である。 実施形態に係るドリルの一例を説明する概略平面図である。 図３Ａのドリルを先端側から見た概略正面図である。 図３Ａのドリルの先端部を部分的に示す概略側面図である。

前記特許文献１の焼結部品は、円筒状に形成され、円筒の外周面と内周面とを貫通する貫通孔が円筒の端面近傍に形成されている。この焼結部品は、貫通孔の内周面と円筒の端面との間の厚みが貫通孔の径よりも小さい薄肉部を備える。特許文献２の焼結部品は、円筒状に形成され、円筒の外周面と内周面とを貫通する貫通孔が、貫通孔の内周面と円筒の端面との距離が貫通孔の径と同じ以上になる箇所に形成されている。これらの焼結部品の製造はそれぞれ、金属粉末を含有する原料粉末をプレス成形した成形体の所定の位置にドリルで穴あけ加工を施し、穴あけ加工を施した成形体を焼結することで行われている。前記特許文献１では、穴あけ加工にローソク型ドリルを用いており、前記特許文献２では、先端に円弧状の切れ刃を有するドリル（R-ドリル）を用いている。

《発明が解決しようとする課題》
ローソク型ドリルを用いることで、焼結部品と比較して低強度な（脆い）焼結前の成形体であっても薄肉部の外側面の亀裂を抑制し易い。しかし、ローソク型ドリルを用いても加工条件によっては薄肉部の外側面に亀裂が生じる場合があった。

そこで、薄肉部の外周面に亀裂などの疵のない焼結部品の製造方法を提供することを目的の一つとする。

《発明の効果》
本開示の焼結部品の製造方法は、薄肉部の外周面に亀裂などの疵のない焼結部品を生産性よく製造できる。

《本発明の実施形態の説明》
最初に本発明の実施態様の内容を列記して説明する。

（１）本発明の一態様に係る焼結部品の製造方法は、
金属粉末を含む原料粉末をプレス成形して成形体を作製する成形工程と、
前記成形体にドリルを用いて穴を形成することで、前記穴の内周面と前記成形体の外側面との間の厚みが前記穴の径よりも小さい薄肉部を形成する穴あけ加工工程と、
前記穴あけ加工工程後、前記成形体を焼結する焼結工程とを備え、
前記穴あけ加工工程は、前記成形体の前記外側面における前記穴の軸方向全長に亘る領域を押圧した状態で行い、
前記成形体の前記外側面を押圧する領域の幅は、前記穴の径の１／３倍以上２倍以下である。

上記の構成によれば、薄肉部の外周面に亀裂などの疵のない焼結部品が得られる。穴あけ加工工程時に成形体の外側面を押圧することで、ドリルにより穴を外周側に押し広げるような応力によって薄肉部が穴の外側に広がることを抑制できる。それにより、焼結部品に比べて脆い成形体であっても、成形体に亀裂などの疵が形成されることなく穴を形成し易い。そのため、薄肉部の外側面に疵のない成形体が得られる。焼結部品の表面性状は成形体の表面性状を実質的に維持するため、薄肉部の外側面に疵のない成形体を焼結することで、薄肉部の外側面に疵のない焼結部品が得られる。押圧する領域の幅が穴の径の１／３倍以上であることで、成形体の外側面に十分な押圧力を付加できる。上記幅が穴の径の２倍以下であることで、成形体の外側面に局所的に過度な押圧力が作用することを抑制できる。上記幅とは、穴の軸方向に直交し、かつ外側面に沿う方向の長さをいう。

（２）上記焼結部品の製造方法の一形態として、前記ドリルは、先端部に円弧状の切れ刃を有することが挙げられる。

上記の構成によれば、先端部に円弧状の切れ刃を有するドリルを用いることで、成形体に貫通孔を形成する際、穴の出口の周縁が欠ける所謂コバ欠けの発生を抑制できる。コバ欠けは、穴の底がドリルで切削されずに抜け落ちる際、底の近傍も一緒に崩れることで生じる。上記ドリルは切れ刃の形状が円弧上であるため、スラスト荷重自体が低い上、穴の底に作用するスラスト荷重が分散されて応力集中が少ないので、ドリルが貫通する間際まで成形体を切削でき、ドリルが貫通するより先に穴の底が崩れることを抑制できる。「円弧状の切れ刃」については、詳しくは後述する。

《本発明の実施形態の詳細》
本発明の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。

〔焼結部品の製造方法〕
実施形態に係る焼結部品の製造方法は、成形体を作製する成形工程と、成形体に貫通孔を形成する穴あけ加工工程と、穴あけ加工工程後、成形体を焼結する焼結工程とを備える。この焼結部品の製造方法の特徴の一つは、穴あけ加工工程において、所定の位置に穴を形成して所定の薄肉部を形成する際、穴を形成する加工対象面以外の特定の面のうち特定の箇所を押圧した状態で行う点にある。以下、適宜図１を参照して各工程の詳細を説明する。

［成形工程］
成形工程は、複数の金属粒子を含む原料粉末をプレス成形して成形体を作製する。この成形体は、後述の焼結を経て製品化される機械部品の素材である。

（原料粉末）
原料粉末は、金属粒子を複数有する金属粉末を主体として含有する。金属粉末の材質は、製造する焼結部品の材質に応じて適宜選択でき、代表的には、鉄系材料が挙げられる。
鉄系材料とは、鉄や鉄を主成分とする鉄合金のことをいう。鉄合金としては、例えば、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｐ，Ｂ，Ｎ，及びＣｏから選択される１種以上の添加元素を含有するものが挙げられる。具体的な鉄合金としては、ステンレス鋼、Ｆｅ−Ｃ系合金，Ｆｅ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｏ系合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｍｎ系合金，Ｆｅ−Ｐ系合金，Ｆｅ−Ｃｕ系合金，Ｆｅ−Ｃｕ−Ｃ系合金，Ｆｅ−Ｃｕ−Ｍｏ系合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｕ−Ｃ系合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｕ系合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃ系合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｒ系合金，Ｆｅ−Ｃｒ系合金，Ｆｅ−Ｍｏ−Ｃｒ系合金，Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ系合金，Ｆｅ−Ｍｏ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｃ系合金などが挙げられる。鉄系材料の粉末を主体とすることで、鉄系焼結部品が得られる。鉄系材料の粉末を主体とする場合、その含有量は、原料粉末を１００質量％とするとき、例えば９０質量％以上、更に９５質量％以上とすることが挙げられる。

鉄系材料の粉末、特に鉄粉を主体とする場合、合金成分としてＣｕ，Ｎｉ，Ｍｏなどの金属粉末を添加してもよい。Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏは、焼入れ性を向上させる元素であり、その添加量は、原料粉末を１００質量％とするとき、例えば０質量％超５質量％以下、更に０．１質量％以上２質量％以下とすることが挙げられる。また、炭素（グラファイト）粉などの非金属無機材料を添加してもよい。Ｃは、焼結体やその熱処理体の強度を向上させる元素であり、その含有量は、原料粉末を１００質量％とするとき、例えば０質量％超２質量％以下、更に０．１質量％以上１質量％以下とすることが挙げられる。

原料粉末は、潤滑剤を含有することが好ましい。原料粉末が潤滑剤を含有することで、原料粉末をプレス成形して成形体を作製する際に成形時の潤滑性が高められ、成形性が向上する。よって、プレス成形の圧力を低くしても、緻密な成形体を得易く、成形体の密度を高めることで、高密度の焼結部品を得易い。更に、原料粉末に潤滑剤を混合すると、成形体中に潤滑剤が分散することになるため、後工程で成形体に切削工具で切削加工する際に切削工具の潤滑剤としても機能する。従って、切削抵抗を低減したり、工具寿命を改善したりできる。

潤滑剤は、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウムなどの金属石鹸、ステアリン酸アミドなどの脂肪酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミドなどの高級脂肪酸アミドなどが挙げられる。潤滑剤は、固体状や粉末状、液体状など形態を問わない。潤滑剤の含有量は、原料粉末を１００質量％とするとき、例えば、２質量％以下、更に１質量％以下とすることが挙げられる。潤滑剤の含有量が２質量％以下であれば、成形体に含まれる金属粉末の割合を多くできる。そのため、プレス成形の圧力を低くしても、緻密で強度の高い成形体を得易い。更に、後工程で成形体を焼結した際に潤滑剤が消失することによる体積収縮を抑制でき、寸法精度が高く、高密度の焼結部品を得易い。潤滑剤の含有量は、潤滑性の向上効果を得る観点から、０．１質量％以上、更に０．５質量％以上が好ましい。

原料粉末は、有機バインダーを含有していない。原料粉末に有機バインダーを含有しないことで、成形体に含まれる金属粉末の割合を多くできるため、プレス成形の圧力を低くしても、緻密な成形体を得易い。更に、成形体を後工程で脱脂する必要もない。

原料粉末は、上述の金属粉末を主体とし、不可避的不純物を含むことを許容する。

上述した金属粉末は、水アトマイズ粉、還元粉、ガスアトマイズ粉などが利用でき、中でも、水アトマイズ粉又は還元粉が好適である。水アトマイズ粉や還元粉は、粒子表面に凹凸が多く形成されていることから、成形時に粒子同士の凹凸が噛み合って、成形体の保形力を高められる。一般に、ガスアトマイズ粉では、表面に凹凸の少ない粒子が得られ易いのに対し、水アトマイズ粉又は還元粉では、表面に凹凸が多い粒子が得られ易い。

金属粉末の平均粒径は、例えば２０μｍ以上、更には５０μｍ以上１５０μｍ以下とすることが挙げられる。金属粉末の平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定した体積粒度分布における累積体積が５０％となる粒径（以下、Ｄ５０とする。）のことである。金属粉末の平均粒径が上記範囲内であれば、取り扱い易く、プレス成形が行い易い。

（プレス成形）
プレス成形は、機械部品の最終形状に沿った形状に成形できる適宜な成形装置（成形用金型）を用いる。機械部品の形状は、中心に円形状の軸孔が形成される円筒状である場合が多い。この円筒状の機械部品の作製は、円筒の軸方向にプレス成形することで行われる。機械部品には、その外周面から軸孔に直交するように貫通する貫通孔（例えば、油孔に利用される）が形成されるものがある。この貫通孔は、成形体の成形時に一体に形成できないことから、後述する穴あけ加工工程により形成される。

ここでは、説明の便宜上、図１の上段図及び中段図に示すように、成形体１０の形状は円筒状としている。この成形体１０は、例えば、成形体１０の両端面を形成する円環状のプレス面を有する上下のパンチと、上下パンチの内側に挿通されて、成形体１０の内周面を形成する円柱状のコアロッドと、上下パンチの外周を囲み、成形体１０の外周面を形成する円形状の挿通孔が形成されたダイとを用いて形成できる。この成形体１０の軸方向両端面は上下のパンチでプレスされたプレス面、内周面と外周面とはダイとの摺接面であり、軸孔は成形時に一体に形成されている。

プレス成形の圧力は、例えば２５０ＭＰａ以上８００ＭＰａ以下が挙げられる。

［穴あけ加工工程］
穴あけ加工工程は、成形体１０にドリル２を用いて穴１２Ｇを形成することで薄肉部１１Ｇを形成する（図１中段図）。穴１２Ｇは、貫通孔又は止まり穴であり、ここでは貫通孔としている。本例の加工対象面は成形体１０の外周面及び内周面であり、穴あけ加工は外周面から成形体１０の中心軸に向かって行っている。薄肉部１１Ｇとは、穴１２Ｇの内周面１２Ｇｉと成形体１０の外側面１１Ｇｆ（端面）との間に形成される部位で、穴１２Ｇの内周面１２Ｇｉと成形体１０の外側面１１Ｇｆとの間の厚みＧｔが穴１２Ｇの径Ｇｄ（ドリル２の直径Ｄｄ）よりも小さい箇所である（図１中段右の断面図）。厚みＧｔは、穴１２Ｇの内周面１２Ｇｉと成形体１０の外側面１１Ｇｆとの間の長さが最も短い箇所の長さをいう。即ち、この穴あけ加工工程では、穴１２Ｇの形成により形成される薄肉部１１Ｇの厚みＧｔが、穴１２Ｇの径Ｇｄよりも小さくなる箇所に穴１２Ｇを形成する。図１中段図に示す成形体１０は、薄肉部１１Ｇ及び穴１２Ｇの形成前の円筒体であり、薄肉部１１Ｇ及び穴１２Ｇを二点鎖線で示している。図１中段右の成形体１０の断面図は、同中段左の全体斜視図の（Ｂ）−（Ｂ）切断線で切断した断面図である。

薄肉部１１Ｇの厚みＧｔは、Ｇｄ／５以上Ｇｄ／２以下（Ｄｄ／５以上Ｄｄ／２以下）とすることが好ましい。薄肉部１１Ｇの厚みＧｔが上記範囲であることで、薄肉部１１Ｇの外側面の損傷を抑制できる。薄肉部１１Ｇの外側面とは、成形体１０の外側面１１Ｇｆ（端面）における成形体１０の軸方向の穴１２Ｇの投影領域をいう。薄肉部１１Ｇの厚みＧｔは、穴１２Ｇの径Ｇｄにもよるが、例えば、０．０１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更には０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下が挙げられる。

薄肉部１１Ｇの外側面の表面性状は、プレス成形直後の状態が実質的に維持される。成形体１０に穴あけ加工を施しても、上述したように薄肉部１１Ｇの外側面の損傷を抑制し易いからである。薄肉部１１Ｇの外側面の表面性状は、後述の焼結後も実質的に維持される。

穴１２Ｇの径Ｇｄ（ドリル２の直径Ｄｄ）は、成形体１０の焼結により焼結部品１（図１下段図）のサイズが成形体１０よりも縮小することを考慮した上で、焼結部品１の穴１２Ｓの径Ｓｄが所定の範囲となるように適宜選択すればよい。穴１２Ｇの径Ｇｄ（ドリル２の直径Ｄｄ）は、例えば、０．２ｍｍ以上５０ｍｍ以下が挙げられる。

穴１２Ｇの軸方向の長さＧＬは、穴１２Ｇの径Ｇｄ（ドリル２の直径Ｄｄ）以上とすることができる。穴１２Ｇの径Ｇｄ（ドリル２の直径Ｄｄ）以上のように穴１２Ｇの長さＧＬの長い穴１２Ｇを形成する場合にも、上述した薄肉部１１Ｇの外側面の損傷抑制、生産性の向上、及びドリル２の寿命の低下抑制といった効果を奏することができる。穴１２Ｇの長さＧＬは、更に２Ｇｄ（２Ｄｄ）以上とすることができ、特に３Ｇｄ（３Ｄｄ）以上とすることができる。穴１２Ｇの長さＧＬは、凡そ１５Ｇｄ（１５Ｄｄ）以下が挙げられる。

この穴あけ加工は、成形体１０の外側面１１Ｇｆ（端面）を押圧した状態で行う。それにより、薄肉部１１Ｇの外側面に疵のない成形体１０を得られる。穴あけ加工時に成形体１０の外側面１１Ｇｆを押圧することで、ドリル２による穴１２Ｇを外周側に押し広げるような応力により薄肉部１１Ｇが外側に広がることを抑制できるからである。押圧対象面は、穴あけ加工の加工対象面（成形体１０の外周面）以外の面で、ここでは外周面に隣接する成形体１０の外側面１１Ｇｆ（端面）である。押圧する領域は、成形体１０の外側面１１Ｇｆにおける穴１２Ｇの軸方向の全長に亘る領域とすることが挙げられる。そうすれば、薄肉部１１Ｇの外側面における穴１２Ｇの軸方向の全長に亘って疵のない成形体１０を作製できる。

この押圧には、成形体１０の外側面１１Ｇｆにおける所定の領域を押圧する押圧部材３（図２）と、押圧部材３に所定の荷重を付加する荷重付加機構（図示略）とを用いることが挙げられる。図２は、ドリル２（図１中図）の軸方向から成形体１０を見た平面図である。押圧部材３は、成形体１０を押圧する押圧面と、押圧面に対向配置されて荷重付加機構の荷重を受ける荷重受け面とを備える。押圧部材３の横断面形状は、押圧面と荷重受け面とが同じ幅の矩形状などでもよいが、押圧面の幅よりも荷重受け面の幅が大きいＴ字状や逆台形状などであることが好ましい。そうすれば、荷重付加機構により押圧部材３に対して荷重を付加し易く、押圧部材３により成形体１０の外側面１１Ｇｆに押圧力を付加し易い。ここでは、押圧部材３の横断面形状はＴ字状としている。押圧部材３における成形体１０の外側面１１Ｇｆとの接触面のうち、押圧部材３の角部は、Ｒ面取り加工を施していることが好ましい。そうすれば、押圧部材３で成形体１０の外側面１１Ｇｆを押圧した際、押圧部材３の角部で成形体１０の外側面１１Ｇｆが傷付くことを抑制できる。図２では、説明の便宜上、角部のＲ面を誇張して示している。荷重付加機構には、例えば、油圧シリンダや電動シリンダなどが利用できる。その他、押圧部材３に錘を載せることで成形体１０に押圧力を付加してもよい。

押圧幅Ｗ（押圧面の幅）は、成形体１０の外側面１１Ｇｆを押圧する領域の幅をいい、穴１２Ｇの軸方向に直交し、かつ外側面１１Ｇｆに沿う方向の距離をいう。押圧幅Ｗは、Ｇｄ×１／３≦Ｗ≦Ｇｄ×２を満たすことが挙げられる。押圧幅ＷをＧｄ×１／３以上とすることで、成形体１０の外側面１１Ｇｆに十分な押圧力を付加できる。押圧幅ＷをＧｄ×２以下とすることで、成形体１０の外側面１１Ｇｆに局所的に過度な押圧力が作用することを抑制できる。押圧幅Ｗは、更にＧｄ×４／９以上を満たすことが好ましく、Ｇｄ×１／２以上、Ｇｄ×２／３以上、特にＧｄ×１以上を満たすことが好ましい。押圧幅Ｗは、更にＧｄ×１．８以下を満たすことが好ましく、特にＧｄ×１．５以下を満たすことが好ましい。押圧幅Ｗの中央は、穴１２Ｇの中心を通り薄肉部１１Ｇの厚みＧｔ方向に平行な仮想線Ｃを採ったとき、この仮想線Ｃ上に位置することが好ましい。即ち、仮想線Ｃから押圧幅Ｗの両端までのそれぞれの長さＬは、同じ長さ（押圧幅Ｗ／２）であることが好ましい。

（ドリル）
使用するドリル２は、適宜選択できるが、先端部２０に円弧状の切れ刃２１を有するドリル（以下、R-ドリル）を好適に利用できる（図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ）。図３Ａはドリル２の概略平面図であり、図３Ｂはドリル２を先端側から見た概略正面図であり、図３Ｃはドリル２の先端部２０を部分的に示す概略側面図である。R-ドリルは、穴１２Ｇを広げるよう応力が成形体１０に作用し難い。その上、貫通孔を形成する場合、貫通孔の出口の周縁にコバ欠けが生じ難い。ドリル２は、その軸方向に沿った先端部２０の長さｈが円弧の半径Ｒに等しい。先端部２０とは、切れ刃２１の先端（頂点）から外周コーナ２３までの部分である。

〈切れ刃の形状〉
ドリル２は、図３Ａに示すように、チゼルエッジを通り切れ刃２１の両外端（外周コーナ２３）を結ぶ直線を対角線とする長方形を採り、その長方形の短辺に沿った方向から見たとき、切れ刃２１の投影形状が円弧状である。このドリル２を回転させてドリル２の回転軸に直交する方向から切れ刃２１を見たとき、切れ刃２１の回転軌跡が円弧状に見える。切れ刃２１を形成する先端部２０の投影輪郭を構成する円弧の中心角αは、例えば１３０°以上であり、好ましくは１３５°以上１８０°以下、より好ましくは１５０°以上である。この例では、上記円弧の中心角αが１８０°である。一方、切れ刃２１を形成する円弧の半径Ｒは、例えばドリル２の直径Ｄｄの０．４倍以上０．６倍以下であり、好ましくはドリル径Ｄｄの０．５倍、即ちドリル径Ｄｄの半径（ｄ／２）と同等である。
この例では、切れ刃２１の形状が半円状であり、上記円弧の中心角αが１８０°で、かつ、円弧の半径Ｒがドリル径Ｄｄの半径に等しい。ドリル２の直径Ｄｄは、特に限定されないが、例えば１．０ｍｍ以上２０．０ｍｍ以下である。ここでいう「ドリルの直径（ドリル径）」とは、切れ刃が形成される部分（所謂、刃部）の外径寸法のことである。

〈切れ刃のすくい角〉
切れ刃２１のすくい角は、例えば０°以上であり、好ましくは０°超１０°以下、より好ましくは５°以上８°以下である。切れ刃２１のすくい角は、図３Ｃに示すように、チゼルエッジを通り切れ刃２１の両外端（外周コーナ２３）を結ぶ直線を対角線とする長方形を採り、その長方形の長辺に沿った方向から見たとき、軸に平行な面Ｐと切れ刃２１を構成するすくい面２２とがなす角度γのことである。この例では、切れ刃２１のすくい角が７°である。

複数のドリルを使用してもよい。例えば、穴１２Ｇの入口側の加工と出口側の加工とで異なるドリルを使用してもよい。具体的には、穴１２Ｇの入口側の加工をローソク型ドリルで行ない、穴１２Ｇの出口側の加工を上述のR-ドリルで行ってもよい。ローソク型ドリルは、穴１２Ｇの入口の周縁にコバ欠けが生じ難い。ローソク型ドリルとは、先端部の中央がろうそく形状で、先端部において中央と切れ刃の両外端（外周コーナ）とを結ぶ直線同士の間の角度（ドリル後方側）が所定の角度であり、中央と外端との間に凹部（例えば、円弧状）が形成されているドリルをいう。所定の角度としては、例えば、１４０°以上２２０°以下程度が挙げられる。このローソク型ドリルは、公知のものを利用できる。

（加工条件）
ドリル２の回転数や送り速度は、薄肉部１１Ｇの厚みＧｔ及び穴１２Ｇのサイズ（径Ｇｄ、長さＧＬ）に応じて適宜設定すればよい。ドリル２の回転数や送り速度は、量産に適した程度に早くできる。ドリル２の回転数は、例えば、４０００ｒｐｍ以上、更には６０００ｒｐｍ以上、特に１００００ｒｐｍ以上とすることができる。ドリル２の送り速度は、例えば、７００ｍｍ／ｍｉｎ以上、更には８００ｍｍ／ｍｉｎ以上、１６００ｍｍ／ｍｉｎ以上、特に２０００ｍｍ／ｍｉｎ以上とすることができる。

［焼結工程］
焼結工程では、上述の切削加工した成形体１０を焼結する。この焼結には、適当な焼結炉（図示略）を用いることが挙げられる。焼結の温度は、成形体１０の材質に応じて焼結に必要な温度を適宜選択することができ、例えば、１０００℃以上、更に１１００℃以上、特に１２００℃以上が挙げられる。焼結時間は、凡そ２０分以上１５０分以下が挙げられる。

この焼結により、焼結部品１が得られる（図１下図）。図１下段右の焼結部品１の断面図は、同下段左の全体斜視図の（Ｃ）−（Ｃ）切断線で切断した断面図である。この焼結部品１は、穴１２Ｓが形成され、穴１２Ｓの内周面１２Ｓｉと焼結部品１の外側面１１Ｓｆとの間の厚みＳｔが穴１２Ｓの径Ｓｄよりも小さい薄肉部１１Ｓを備える。薄肉部１１Ｓの外側面１１Ｓａには、亀裂などの損傷が生じていない。薄肉部１１Ｓの外側面１１Ｓａとは、焼結部品１の外側面１１Ｓｆ（端面）における焼結部品１の軸方向の穴１２Ｓの投影領域（図１下段左の全体斜視図においてハッチングで示す）をいう。焼結部品１のサイズは焼結により成形体１０に比較して縮小するが、焼結部品１の薄肉部１１Ｓの厚さＳｔ、穴１２Ｓの径Ｓｄ、及び穴１２Ｓの軸方向の長さＳＬの関係は、成形体１０の薄肉部１１Ｇの厚さＧｔ、成形体１０の穴１２Ｇの径Ｇｄ、及び穴１２Ｇの軸方向の長さＧＬの関係と同様である。焼結部品１の薄肉部１１Ｓの厚さＳｔ、穴１２Ｓの径Ｓｄ、及び穴１２Ｓの軸方向の長さＳＬはそれぞれ、成形体１０の薄肉部１１Ｇの厚さＧｔ、成形体１０の穴１２Ｇの径Ｇｄ、及び穴１２Ｇの軸方向の長さＧＬに依存するからである。

［用途］
実施形態に係る焼結部品の製造方法は、各種の一般構造用部品（スプロケット、ローター、ギア、リング、フランジ、プーリー、軸受けなどの機械部品などの焼結部品）の製造に好適に利用できる。

〔作用効果〕
実施形態に係る焼結部品の製造方法によれば、以下の効果を奏することができる。

（１）薄肉部１１Ｓの外周面に亀裂などの疵のない焼結部品１が得られる。穴あけ加工工程時に成形体１０の外側面１１Ｇｆを押圧することで、ドリル２により穴１２Ｇを外周側に押し広げるような応力によって薄肉部１１Ｇが穴１２Ｇの外側に広がることを抑制できる。それにより、焼結部品１に比べて低硬度で脆い成形体１０であっても、成形体１０に亀裂などの疵が形成されることなく穴を形成し易い。そのため、薄肉部１１Ｇの外側面に疵のない成形体１０が得られる。焼結部品１の表面性状は成形体１０の表面性状を実質的に維持するため、薄肉部１１Ｇの外側面に疵のない成形体１０を焼結することで、薄肉部１１Ｓの外側面１１Ｓａに疵のない焼結部品１が得られる。

（２）焼結部品１の生産性を向上できる。穴あけ加工の際、成形体１０の薄肉部１１Ｇｔが穴１２Ｇの外側へ広がることを抑制できることで、成形体１０の加工スピードを早くし易いからである。

（３）ドリル２の寿命の低下を抑制できる。上述のように穴あけ加工時間を短縮できることから、ドリル２の加工負荷を低減し易いからである。

《試験例１》
成形体に穴あけ加工を施して、貫通孔が形成されることで薄肉部が形成された成形体を作製し、薄肉部の外側面への亀裂などの疵の有無を確認した。

〔試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−６〕
試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−６の成形体は、上述の焼結部品の製造方法で説明した成形工程と穴あけ加工工程とを経て作製した。

［成形工程］
水アトマイズ鉄粉（Ｄ５０：１００μｍ）と、水アトマイズ銅粉（Ｄ５０：３０μｍ）と、炭素（黒鉛）粉（Ｄ５０：２０μｍ）と、潤滑剤としてエチレンビスステアリン酸アミドとを用意し、これらを混合して原料粉末を準備した。

続いて、原料粉末を図１に示すような円筒状の成形体１０が得られる所定の成形用金型に充填し、６００ＭＰａのプレス圧力でプレス成形して、厚み：７ｍｍ（内径：２０ｍｍ、外径：３４ｍｍ）、軸方向の長さ２０ｍｍの成形体を作製した。この成形体の密度は、６．９ｇ／ｃｍ^３であった。この密度は、サイズと質量から算出した見かけ密度とした。

［穴あけ加工工程］
次に、成形体にドリルを用いて３つの貫通孔を形成することで、３箇所に薄肉部を形成した。貫通孔の形成は、成形体の外周面から成形体の中心軸に向かって穴あけ加工することで行った。貫通孔の径Ｇｄは３．２ｍｍ、貫通孔の長さＧＬは７ｍｍ、薄肉部の厚みＧｔは１．５ｍｍとした。貫通孔の形成箇所は、成形体の外周面の周方向に３等分する箇所とした。その際、形成する３つの貫通孔の隣接する貫通孔同士の間の略中央をチャックで把持して行った。

この穴あけ加工は、図２に示すような押圧部材３を用いて、成形体の外側面を押圧した状態で行った。押圧長さは、貫通孔の長さＧＬと同じ７ｍｍ（貫通孔の全長に亘る長さ）とした。押圧幅（ｍｍ）及び押圧力（ｋｇ）は、表１に示す通り、種々変更した。押圧幅は、成形体の外側面を押圧する領域の幅をいい、貫通孔の軸方向に直交し、かつ外側面に沿う方向の距離とした。押圧幅の中央の位置は、貫通孔の中心を通り薄肉部の厚み方向に平行な仮想線を採ったとき、この仮想線上とした。

ドリルは、図３Ａに示すような先端部に円弧状の切れ刃を有するR-ドリルを利用した。R-ドリルは、ドリルの直径Ｄｄが３．２ｍｍであり、切れ刃を形成する先端部の投影輪郭を構成する円弧の中心角αが１８０°で、かつ、円弧の半径Ｒが１．６ｍｍ（ドリルの直径Ｄｄの１／２倍）である。また、切れ刃のすくい角が７°である。このR-ドリルは、住友電工ハードメタル株式会社製のドリル（型番：ＭＤＷ０８００ＧＳ４、材質：超硬合金）の先端部の切れ刃を研磨加工して作製した。

ドリルの回転数、及びドリルの送り速度（入口送り速度と本送り速度）は、表１に示す通り種々変更した。入口送り速度は、入口近傍（成形体の外周面から３ｍｍ）を削るまでの速度をいい、本送り速度は、それ以降出口が開口するまでの速度をいう。

［亀裂の評価］
各貫通孔を形成することで形成された各薄肉部の外側面の表面観察及び磁粉探傷検査により、亀裂の有無を確認した。磁粉探傷検査は、磁粉が充填された蛍光液に漬けた成形体を磁化させて、紫外線灯（ブラックライト）で紫外線を照射することで行った。亀裂は、筋状に光って見える。結果を表１に示す。表１の「有」は、３箇所の外側面のうち、１箇所でも亀裂が形成されていたことを示し、表１の「無」は、３箇所の外側面の全てに亀裂が形成されていないことを示す。

表１に示すように、試料Ｎｏ．１−２〜Ｎｏ．１−４の成形体はいずれも、薄肉部の外側面に亀裂などの疵が形成されなかった。試料Ｎｏ．１−１，Ｎｏ．１−５，Ｎｏ．１−６の成形体は薄肉部の外側面に亀裂が形成された。この結果から、成形体の外側面における貫通孔の全長に亘る領域を特定の幅で押圧すれば、亀裂のない成形体を作製できることがわかった。特に、試料Ｎｏ．１−２〜Ｎｏ．１−４の条件では、亀裂のない成形体を安定して作製できる。

ローソク型ドリル（菱高精機株式会社製 ＺＨ３４２−ＶｉＯ φ：３．２ｍｍ）を利用して、成形体の外側面を押圧しなかった点を除いて、試料Ｎｏ．１−１などと同様にして成形体に貫通孔を形成した。その場合、試料Ｎｏ．１−２〜Ｎｏ．１−４に比較して、亀裂のない成形体を安定して作製することができなかった。

なお、本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 焼結部品
１０ 成形体
１１Ｇ、１１Ｓ 薄肉部
１１Ｇｆ、１１Ｓｆ、１１Ｓａ 外側面
１２Ｇ、１２Ｓ 穴
１２Ｇｉ、１２Ｓｉ 内周面
２ ドリル
２０ 先端部
２１ 切れ刃
２２ すくい面
２３ 外周コーナ
３ 押圧部材

Claims (6)

1. 金属粉末を含む原料粉末をプレス成形して成形体を作製する成形工程と、
   前記成形体にドリルを用いて穴を形成する穴あけ加工工程と、
   前記穴あけ加工工程後、前記成形体を焼結する焼結工程とを備え、
   前記成形体は、
   前記穴が形成される加工対象面と、
   前記加工対象面以外の押圧対象面と、を有し、
   前記押圧対象面は、前記穴の外周側に位置する面であり、
   前記穴あけ加工工程は、前記押圧対象面における前記穴の軸方向全長に亘る領域を押圧した状態で行うことで、前記穴の内周面と前記押圧対象面との間の厚みが前記穴の径よりも小さい薄肉部を形成し、
   前記成形体の前記押圧対象面を押圧する領域の幅は、前記穴の径の１／３倍以上２倍以下であり、
   前記押圧する領域の幅の中央は、仮想線上に位置し、
   前記仮想線は、前記穴の中心を通り前記薄肉部の厚み方向に平行な直線であり、
   前記薄肉部の厚みは、前記穴の内周面と前記押圧対象面との間の長さが最も短い箇所の長さである、
   焼結部品の製造方法。
2. 前記ドリルは、先端部に円弧状の切れ刃を有する請求項１に記載の焼結部品の製造方法。
3. 前記薄肉部の厚みが前記穴の径の１／５倍以上１／２倍以下である請求項１又は請求項２に記載の焼結部品の製造方法。
4. 前記薄肉部の厚みが０．０１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の焼結部品の製造方法。
5. 前記穴の径が０．２ｍｍ以上５０ｍｍ以下である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の焼結部品の製造方法。
6. 前記穴の軸方向の長さが前記穴の径以上である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の焼結部品の製造方法。

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