JP6961895B2 - リング状焼結体の製造方法およびサイジング金型 - Google Patents

Description

本発明は、粉末冶金法で製造されるリング状焼結体の寸法矯正を行うサイジング金型に関する。より詳しくは、リング状焼結体の端面に対する外周面の直角度を向上させるサイジング金型に関する。

粉末冶金法で製造されるリング状焼結体の代表的な製品として、例えば、内接歯車式ポンプのアウターロータがある。そのアウターロータについては、焼結後にサイジング処理を施して寸法を矯正し、併せて、表層の空孔を潰すことが行われている。

そのアウターロータのサイジング処理に関する先行文献として、例えば、下記特許文献１、２がある。

特許文献１のサイジング方法は、上パンチによってダイのサイジング穴に押し込まれたリング状焼結体（環状ロータ）が下パンチの上端に接触した位置からダイを降下させながら上下のパンチによる焼結体の加圧を行うものである。

なお、焼結体の一般的な方法によるサイジングは、ダイが定位置に固定されたサイジング金型を用いて行われる。

また、リング状焼結体のサイジングについては、ストレート形状のコアロッドを採用してダイの外径サイジング部でリング状焼結体の外周面（外径面）を、コアロッドの外周の内径サイジング部でリング状焼結体の内周面（内径面）をそれぞれしごく方法が採られている。

従来のリング状焼結体用の一般的なサイジング金型を図８に示す。このサイジング金型１は、上下に貫通するサイジング穴２ａをもつダイ２と、サイジング穴の中央を上下に延びるコアロッド５と、ダイ２とコアロッド５の間の環状空間にリング状焼結体Ａを上側から押し込む筒状の上パンチ３と、リング状焼結体Ａを下側から支持する筒状の下パンチ４とを有する。

このサイジング金型１のダイ２とコアロッド５は定位置に固定されている。このサイジング金型１によるサイジングは、下パンチ４を、その下パンチ先端がダイ２の上面と面位置が揃うところまで上昇させる。

そして、この位置で下パンチ４上にリング状焼結体Ａを載せ、この後、下パンチ４を上パンチ３と同一速度で降下させながらリング状焼結体Ａを上パンチ３で押してダイ２のサイジング穴２ａに押し込む。これにより、リング状焼結体Ａの外側と内側がしごかれて内外径の寸法が矯正される。

ここで、ダイ２に形成されたサイジング穴２ａは、コアロッドの軸心と平行な傾斜の無いストレート部と、このストレート部の下端に連なる下側に向かって次第に径が小さくなる方向に傾斜したアプローチ部２Ａｐと、そのアプローチ部２Ａｐの下端に連なる外径サイジング部２Ｏｄｓとを有する。

また、コアロッド５の外周は、コアロッドの軸心と平行な傾斜の無い小径ストレート部と、その小径ストレート部の下端に連なる下側に向かって次第に径が大きくなる方向に傾斜したアプローチ部５Ａｐと、そのアプローチ部５Ａｐの下端に連なる内径サイジング部５Ｉｄｓとを有する。

アプローチ部２Ａｐと５Ａｐは、リング状焼結体を外径サイジング部２Ｏｄｓと内径サイジング部５Ｉｄｓに誘導する部位であり、実質的なサイジングには寄与しない。

外径サイジング部２Ｏｄｓは、ダイ２とコアロッド５の間の環状空間にリング状焼結体Ａが押し込まれたときに、そのリング状焼結体Ａの外周面を矯正する部分であり、内径サイジング部５Ｉｄｓは、ダイ２とコアロッド５の間の環状空間にリング状焼結体Ａが押し込まれたときに、そのリング状焼結体Ａの内周面を矯正する部分である。

リング状焼結体Ａの外周面を矯正するダイ２の外径サイジング部２Ｏｄｓは、傾斜をもたずにコアロッド５の軸心と平行に延びる形状とされ、リング状焼結体Ａの内周面を矯正するコアロッド５の内径サイジング部５Ｉｄｓも、傾斜をもたずにコアロッド５の軸心と平行に延びる形状とされている。また、ダイの外径サイジング部２Ｏｄｓの上端とコアロッドの内径サイジング部５Ｉｄｓの上端は同じ高さになっている。

特許文献２が開示しているサイジング金型は、リング状焼結体の内径側を矯正するコアロッドの内径サイジング部を上側の径が小さくなるテーパ形状にし、その内径サイジング部の上側から下に向かった所定長さ範囲でのサイジング代をゼロに設定している。

特開２０１１−１０５９７０公報 特開２０１７−５２９９９公報

一般的なサイジング金型を用いて行うリング状焼結体のサイジングでは、上パンチから加えられる圧力のみで焼結体の押し込み、圧縮が行われる。

これが原因で、焼結体の上パンチに加圧された側と下パンチに加圧された側の密度、塑性変形量及び弾性変形量に差が生じる。

そのために、サイジング後の焼結体をダイから抜き出したときの焼結体の径方向スプリングバック量が焼結体の上パンチに加圧された側と下パンチに受けられた側とで異なったものになる。

焼結体は、上パンチに加圧される側が下パンチに受けられる側よりもきつく圧縮されるため、上パンチに加圧される側の径方向スプリングバック量が下パンチに受けられる側よりも大きくなる。

その結果、リング状焼結体Ａは、図９に示すように、一端側と他端側の内外径に差が生じ（上パンチに加圧される側の径が大きくなる）、外周面ｆｏと内周面ｆｉが端面ｆｅに対して傾く。その傾きは、リング状焼結体の用途によっては製品の性能を左右し、修正が必要になる。

例えば、車両の変速機に採用されるオイルポンプ用のアウターロータの中には、外周面の直角度（端面に対する直角度）に関し、高い精度が要求されるものがある。

その要求がある場合、サイジング後の製品について、外周面の直角度の全数検査を実施し、要求精度を満たさない製品は、機械加工して要求精度を確保する方法が採られていたが、全数検査と精度不備製品の外周面の機械加工は、製品の生産性を考えると好ましくないことから、特許文献２のサイジング金型が提案されている。

特許文献２のサイジング金型において、リング状焼結体の外周面を矯正する外径サイジング部は、傾斜をもたずにコアロッドの軸心と平行に延びるように形成されているが、リング状焼結体の内径面を矯正する内径サイジング部には、下側に向かって次第に径が大きくなる傾斜が設けられている。これにより、リング状焼結体の外周面の傾きが抑制され、その外周面の端面に対する直角度（以下では単に外周面の直角度と言う）が高まって機械加工による外周面の直角度修正が不要になっている。なお、特許文献２のサイジング金型において、コアロッドの内径サイジング部の上端は、ダイの外径サイジング部の上端と、同じ高さである。

本願の発明者は、リング状焼結体のサイジング金型について検討を加え、リング状焼結体の外周面の直角度については特許文献２のサイジング金型に勝る高精度が得られ、金型の製作も難しくならないもの（改良された金型）を見出した。

本発明は、その改良された金型を提供することを目的とする。

この発明の一態様に係るリング状焼結体のサイジング金型は、
上下に貫通するサイジング穴をもつダイと、
前記サイジング穴の中央を上下に延びるコアロッドと、
前記ダイと前記コアロッドの間の環状空間にリング状焼結体を上側から押し込む筒状の上パンチと、
前記ダイと前記コアロッドの間の環状空間に押し込まれる前記リング状焼結体を下側から支持する筒状の下パンチと、を有するサイジング金型であり、
前記サイジング穴の内周は、下側に向かって次第に径が小さくなる傾斜をもつアプローチ部と、そのアプローチ部の下端に連なり、傾斜をもたずに前記コアロッドの軸心と平行に延びる外径サイジング部とを有し、
前記コアロッドの外周は、下側に向かって次第に径が大きくなる傾斜をもつアプローチ部と、そのアプローチ部の下端に連なり、傾斜をもたずに前記コアロッドの軸心と平行に延びる内径サイジング部とを有し、
前記コアロッドの前記内径サイジング部の上端が、前記ダイの外径サイジング部の上端よりも下側に位置するように前記外径サイジング部と前記内径サイジング部とが形成され、
前記リング状焼結体の外周面の全体が前記外径サイジング部で拘束され、かつ、前記リング状焼結体の内周面の全体が前記内径サイジング部で拘束される位置まで、前記上パンチが前記リング状焼結体を押し込むことで前記リング状焼結体の寸法矯正を行なう、
リング状焼結体のサイジング金型である。

本発明のサイジング金型によれば、リング状焼結体の外周面のサイジングによる傾きが抑制され、その外周面が端面に対して高い直角度を有した面に仕上がる。

リング状焼結体のサイジング金型の一実施形態を示す断面図である。 図１のサイジング金型の要部の拡大断面図である。 図１のサイジング金型に含まれるコアロッドの先端側の端面図である。 図１のサイジング金型にサイジング対象のリング状焼結体をセットした状態を示す断面図である。 セット後のリング状焼結体が圧入終点まで押し込まれた状態を示す断面図である。 実施形態の金型でサイジングされたリング状焼結体の断面図である。 サイジングの評価試験に利用したアウターロータの外周面の直角度測定箇所を示す端面図である。 従来のリング状焼結体のサイジング金型の一例を示す断面図である。 図８のサイジング金型で矯正されたリング状焼結体の外周面と内周面の傾きを誇張して示した断面図である。

［本発明の実施形態の説明］
（１）この発明の一態様に係るリング状焼結体のサイジング金型は、
上下に貫通するサイジング穴をもつダイと、
前記サイジング穴の中央を上下に延びるコアロッドと、
前記ダイと前記コアロッドの間の環状空間にリング状焼結体を上側から押し込む筒状の上パンチと、
前記ダイと前記コアロッドの間の環状空間に押し込まれる前記リング状焼結体を下側から支持する筒状の下パンチと、を有するサイジング金型であり、
前記サイジング穴の内周は、下側に向かって次第に径が小さくなる傾斜をもつアプローチ部と、そのアプローチ部の下端に連なり、傾斜をもたずに前記コアロッドの軸心と平行に延びる外径サイジング部とを有し、
前記コアロッドの外周は、下側に向かって次第に径が大きくなる傾斜をもつアプローチ部と、そのアプローチ部の下端に連なり、傾斜をもたずに前記コアロッドの軸心と平行に延びる内径サイジング部とを有し、
前記コアロッドの前記内径サイジング部の上端が、前記ダイの前記外径サイジング部の上端よりも下側に位置するように前記外径サイジング部と前記内径サイジング部とが形成され、
前記リング状焼結体の外周面の全体が前記外径サイジング部で拘束され、かつ、前記リング状焼結体の内周面の全体が前記内径サイジング部で拘束される位置まで、前記上パンチが前記リング状焼結体を押し込むことで前記リング状焼結体の寸法矯正を行なう、
リング状焼結体のサイジング金型である。

このようにすると、前記内径サイジング部の上端が、前記外径サイジング部の上端よりも下側に位置するので、ダイとコアロッドの間の環状空間に押し込まれたリング状焼結体が上方に抜き出されるときに、ダイの外径サイジング部によってリング状焼結体の外周面が拘束された状態のまま、コアロッドの内径サイジング部によるリング状焼結体の内周面の拘束が、上側から下側に向かって時間差をもって解放されることとなる。

そのため、リング状焼結体の上側部分の圧縮応力を、リング状焼結体の内周側に効果的に解放することができ、リング状焼結体の上側部分のスプリングバック量が抑えられ、その結果、リング状焼結体の外周面のサイジングによる傾きを抑制することが可能となる。

（２）前記コアロッドのアプローチ部は、前記コアロッドの上端から前記傾斜が始まり、前記コアロッドの上端から前記内径サイジング部までの全域において前記傾斜をもつように形成することができる。

このようにすると、アプローチ部の上下方向の長さを無駄に長くする必要がなく、金型の上下方向寸法を小さくすることができる。

（３）前記コアロッドの上端から、前記コアロッドの内径サイジング部の上端（＝コアロッドのアプローチ部の下端）までの上下方向の距離を、前記リング状焼結体の上下方向の厚みの同等以下に設定すると好ましい。

このようにすると、コアロッドの上端から内径サイジング部までの距離が小さいので、リング状焼結体のサイジングを効率よく行なうことができる。

（４）前記ダイの前記外径サイジング部の上端から、前記コアロッドの前記内径サイジング部の上端までの上下方向の距離を、前記リング状焼結体の上下方向の厚みの１／４〜３／４倍の範囲に設定すると好ましい。

このようにすると、前記ダイの外径サイジング部の上端から、前記コアロッドの前記内径サイジング部の上端までの上下方向の距離が、前記リング状焼結体の上下方向の厚みの１／４〜３／４倍以上に設定されているので、リング状焼結体の外周面の傾き抑制効果を確保することができ、金型の軸方向寸法が無駄に大きくなることもない。

また、前記ダイの前記外径サイジング部の上端から、前記コアロッドの前記内径サイジング部の上端までの上下方向の距離が、前記リング状焼結体の上下方向の厚みの１／４〜３／４倍以下に設定されているので、リング状焼結体のサイジングを効率よく行なうことができる。

（５）前記コアロッドの軸心と平行な方向に対する前記ダイのアプローチ部の傾斜角と、前記コアロッドの軸心と平行な方向に対する前記コアロッドのアプローチ部の傾斜角とを、いずれも５°以下に設定することができる。

このようにすると、ダイおよびコアロッドのアプローチ部で、リング状焼結体を内径サイジング部と外径サイジング部の間に誘導するときに、リング状焼結体の姿勢が安定する。

（６）前記内径サイジング部によるサイジング代と、前記外径サイジング部によるサイジング代とを、それぞれ半径で０．０３ｍｍ以下に設定することができる。
このような大きさのサイジング代にすることで、安定したサイジングを行なうことができる。

前記ダイとコアロッドは定位置に固定され、そのダイとコアロッドとの間の環状空間にリング状焼結体が上パンチによって押し込まれ、リング状焼結体の全域が前記外径サイジング部と前記内径サイジング部との間に押し込まれた位置、即ち、リング状焼結体の外周面の全体が前記外径サイジング部で拘束され、かつ、前記リング状焼結体の内周面の全体が前記内径サイジング部で拘束された位置で上パンチによる押し込みを完了するものになっている。

前記ダイのアプローチ部とコアロッドのアプローチ部は、上パンチに加圧されてダイとコアロッドとの間の環状空間に押し込まれるリング状焼結体の押し込み方向移動をガイドする部分であって、これらのアプローチ部は、実質的なサイジングには寄与しない。

前記外径サイジング部とは、ダイに設けられた穴のうち、リング状焼結体の外周面のサイジングが実質的になされる領域を言う。この外径サイジング部は、サイジング代が一定したストレート穴になっている。ここで言う、ストレート穴は、コアロッドの軸心に対して内周が平行で傾斜の無い面になっている穴である。

前記ダイのアプローチ部は、サイジング代が無くてダイの穴の入口にセットされたリング状焼結体を外径サイジング部に誘導する部分を言う。このアプローチ部のアプローチ角は、大きすぎるとリング状焼結体のガイド効果が不安定になるので５°以下に設定するのがよい。

コアロッドのアプローチ部も、上述したように、リング状焼結体の内周面の実質的サイジングには寄与しない。従って、このアプローチ部のアプローチ角（コアロッドの軸心と平行な面に対する傾き角）は、ダイのアプローチ部と同じ理由から５°以下、好ましくは３°程度がよい。

また、コアロッドのアプローチ部は、リング状焼結体の内周面のサイジングに寄与しないため、アプローチ部の軸直角断面の形状と寸法は、リング状焼結体の内周面の軸直角断面の形状・寸法に正確に合致させる必要がない。このため、コアロッドの製造が難しくならない。

コアロッドの外周面の軸直角断面形状は、リング状焼結体の内周面と相似形にする必要がある。この要求に対し、サイジングするリング状焼結体の中には、周方向の各部において内径変化を生じているものがある。例えば、内接歯車式ポンプのアウターロータや遊星歯車機構の内歯車などは、内径側に歯と歯底を有している。

このようなリング状焼結体のサイジングにおいて、コアロッドのテーパが付される外周面の軸直角断面での形状と寸法を焼結体の内周面の軸直角断面形状と形状に正確に合致させることが要求されると、コアロッドの製造が極めて難しくなる。本発明のサイジング金型のコアロッドであれば、テーパのアプローチ部がサイジング精度に影響を及ぼさないものになっているので上記の問題も解消される。

ダイの外径サイジング部の上端からコアロッドの内径サイジング部の上端までの上下方向の距離は、サイジング対象のリング状焼結体の厚み（軸方向寸法）の１／４〜３／４倍程度に設定するのがよい。

その長さが短か過ぎると、コアロッドのアプローチ部をダイの穴のアプローチ部よりも長くすることによる効果が薄れ、また、その長さが無駄に長くなると、金型の軸方向寸法が大きくなって製造規制を受けたりする。

このように構成されたサイジング金型は、リング状焼結体の外周側のサイジングが内周側のサイジングに先行してなされる。

また、圧入終点まで押し込まれたリング状焼結体を金型から抜き出す際に、焼結体の金型からの解放（拘束の解除）が、外周側に先行して内周側から進行する。しかも、その解放は、リング状焼結体の内周側の上端から下に向かって時間差をもって進行する。これらのことが有効に作用してリング状焼結体の外周面の直角度が高まる。

先に述べたように、一般的な金型によるサイジングでは、上パンチに加圧される焼結体の上側が下パンチに受けられる下側よりもきつく圧縮されることから、上側の径方向スプリングバック量が下側よりも大きくなるが、実施形態のサイジング金型によれば、環状空間に押し込まれたリング状焼結体が上方に抜き出されるときに、ダイの外径サイジング部によってリング状焼結体の外周面が拘束された状態のまま、コアロッドの内径サイジング部によるリング状焼結体の内周面の拘束が、上側から下側に向かって時間差をもって解放されることとなり、リング状焼結体の上側部分の圧縮応力がリング状焼結体の内周側に効果的に解放される。

そのために、リング状焼結体の上側部分のスプリングバック量が抑えられ、これによりリング状焼結体の外周面のサイジングによる傾きが抑制される。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るサイジング金型の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれ等の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許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。

図１に示したサイジング金型１は、内接歯車ポンプのアウターロータを矯正するものであって、上下に貫通するサイジング穴２ａをもつダイ２と、サイジング穴２ａの中央を上下に延びるコアロッド５と、ダイ２とコアロッド５の間の環状空間にリング状焼結体Ａを上側から押し込む筒状の上パンチ３と、ダイ２とコアロッド５の間の環状空間に押し込まれるリング状焼結体Ａを下側から支持する筒状の下パンチ４とを有する。

図１の６は、ダイ１を保持するダイプレート、７は、下パンチ４を支持する昇降可能な下パンチプレートである。

ダイ２のサイジング穴２ａの内周は、下側に向かって次第に径が小さくなる傾斜をもつアプローチ部２Ａｐを穴の入口部に有する。また、そのアプローチ部２Ａｐの下端に連なり、傾斜をもたずにコアロッド５の軸心と平行に延びる外径サイジング部２Ｏｄｓを有する。

図示のアプローチ部２Ａｐは、アプローチ角θ（図２参照）を約３°に設定した穴であり、ダイの上端から長さＬの範囲に設けられている。このプローチ部２Ａｐは、リング状焼結体Ａを（図４、図５参照）サイジング穴２ａの入口から前記環状空間の下側、即ち、外径サイジング部２Ｏｄｓに向かって誘導する働きをする部分であり、実質的なサイジングには寄与しない。

アプローチ部２Ａｐの長さ（ダイ２の上面からの上下方向寸法）Ｌは、例示の金型では６．０ｍｍに設定されている。

アプローチ部２Ａｐに連なる外径サイジング部２Ｏｄｓは、内周面がコアロッドの軸心に対して平行な傾斜の無い面になっている。この外径サイジング部２Ｏｄｓは、サイジング代の一定したストレート穴である。この外径サイジング部２Ｏｄｓにより、リング状焼結体Ａの外周面ｆｏ（図６参照）の実質的なサイジング（しごきによる矯正）がなされる。

外径サイジング部２Ｏｄｓによるサイジング代は、半径で０．０３ｍｍ以下、好ましくは、０．０１ｍｍ〜０．０１５ｍｍ程度に設定される。

コアロッド５の外周は、先端（上端）側が、下側に向かって次第に径が大きくなる傾斜をもつアプローチ部５Ａｐとして構成され、そのアプローチ部５Ａｐの下側に、アプローチ部５Ａｐに続く内径サイジング部５Ｉｄｓを有するものになっている。内径サイジング部５Ｉｄｓは、外周がコアロッド５の軸心と平行な傾きの無い面になっている。

アプローチ部５Ａｐは、リング状焼結体Ａをコアロッド５の上端部から前記環状空間の下側（内径サイジング部５Ｉｄｓ）に向かって誘導する働きをする部分であり、実質的なサイジングには寄与しない。図示のアプローチ部５Ａｐは、上端から内径サイジング部５Ｉｄｓに至る全域が傾斜をもったアプローチ部となっており、そのため、コアロッド５の上下方向の長さは無駄に長くならない。

コアロッド５の上端から、コアロッドの内径サイジング部５Ｉｄｓの上端までの上下方向の距離（＝アプローチ部５Ａｐの上下方向の長さ）は、リング状焼結体Ａの上下方向の厚みの同等以下に設定されている。例示のケースではリング状焼結体Ａの上下方向厚み１３．６ｍｍに対し、コアロッド５の上端から内径サイジング部５Ｉｄｓの上端までの距離Ｌ１は、１３．０ｍｍになっている。このように、距離Ｌ１が比較的短いのでリング状焼結体Ａのサイジングを効率よく行なうことができる。

コアロッドの内径サイジング部５Ｉｄｓの上端は、ダイの外径サイジング部２Ｏｄｓの上端よりも下側にある。前記外径サイジング部２Ｏｄｓの上端から内径サイジング部５Ｉｄｓの上端までの上下方向の距離は、コアロッドのアプローチ部５Ａｐの上下方向長さＬ１からダイのアプローチ部２Ａｐの長さＬを差し引いた長さとなる。

例示の金型では、長さＬ１が１３．０ｍｍであるので、長さＬ１とＬの差（Ｌ１−Ｌ）は７．０ｍｍである。その長さの差は、リング状焼結体Ａの厚み（軸方向寸法）の約半分となっているが、その長さの差は特に限定されない。リング状焼結体の外周面の傾き抑制と金型の長さ短縮についてよりよい効果を期待するなら、リング状焼結体Ａの上下方向の厚みの１／４〜３／４倍の範囲に設定するとよい。

アプローチ部５Ａｐは、内径サイジング部５Ｉｄｓの近くの一部分が０．０１ｍｍにも満たない微小なサイジング代を有している。このサイジング代は、リング状焼結体Ａを内径サイジング部５Ｉｄｓに無理なく移動させるために付されたものであって、実質的なサイジングに寄与するものではない。

従って、アプローチ部５Ａｐのアプローチ角θ１（図２参照）と軸直角断面の形状、寸法は、高精度を必要としない。

例示の金型でのアプローチ角θ１は、３°に設計されているが、リング状焼結体Ａの押し込み時のガイド機能が損なわれなければ、設計値から多少ずれても差し支えない。

このように、アプローチ部５Ａｐの軸直角断面における形状、寸法は、多少ラフでよいので、コアロッド５の製作は、困難なく実施できる。アプローチ角θ１、θのどちらも、５°以下が好ましく、５°以下では、特にリング状焼結体Ａの安定した誘導が期待できる。

前記内径サイジング部５Ｉｄｓは、外周面がコアロッド５の軸心Ｃと平行な面（軸心Ｃに対して傾きの無い面）になっている。内径サイジング部５Ｉｄｓのサイジング代は、外径サイジング部２Ｏｄｓと同じく、半径で０．０３ｍｍ以下、好ましくは半径で０．０２ｍｍ以下、より好ましくは、０．０１ｍｍ〜０．０１５ｍｍ程度に設定される。

この内径サイジング部５Ｉｄｓとダイ２の外径サイジング部２Ｏｄｓとの間にリング状焼結体Ａの全域が押し込まれた位置でダイ２とコアロッド５との間の環状空間に対する押し込みを完了する。

前記ダイ２とコアロッド５は、定位置に固定して使用される。下パンチ４は昇降自在であり、外径サイジング部２Ｏｄｓに挿入された先端が、押し込み完了位置からダイ２の上面と面一になるところまで上昇させることができる。

このように構成されたリング状焼結体のサイジング金型１によるサイジングは、図４に示すように、下パンチ４を、その下パンチの上面がダイ２の上面と面一になるところまで上昇させ、この状態で下パンチ４の上面にリング状焼結体Ａを載せ、上パンチ３を降下させてその上パンチ３でリング状焼結体Ａをダイ２とコアロッド５との間に押し込む。

上パンチ３がリング状焼結体Ａの上端に当たった位置から下パンチ４を上パンチの動きに同調させて降下させ、リング状焼結体Ａの全域がダイ２の外径サイジング部２Ｏｄｓとコアロッド５の内径サイジング部５Ｉｄｓとの間に押し込まれた図５の位置で押し込む。

図５の位置では、リング状焼結体Ａの外周面の全体がダイの外径サイジング部２Ｏｄｓによって拘束され、なおかつ、リング状焼結体Ａの内周面の全体がコアロッドの内径サイジング部５Ｉｄｓによって拘束され、この位置で加圧を完了する。

そこで、上パンチ３を上昇させながら下パンチ４でリング状焼結体Ａを突き上げて金型から押し出す。

かかる金型でのリング状焼結体Ａの矯正は、リング状焼結体Ａをダイ２とコアロッド５との間の環状空間に押し込むときに、外径サイジング部２Ｏｄｓによるリング状焼結体Ａの外周側のサイジングが先行して起こる。

例示の金型では、リング状焼結体Ａの外周側が下から７ｍｍの位置までサイジングされたところからコアロッド５による内周側の実質的なサイジングが開始され、それまでは、内周側はコアロッド５による拘束がなされておらず、自由状態となっている。

また、押し込み終点まで押し込まれたリング状焼結体Ａを金型から抜き出すときには、ダイの外径サイジング部２Ｏｄｓによってリング状焼結体Ａの外周面が拘束された状態のまま、コアロッドの内径サイジング部による拘束の解除が上側から下側に向かって時間差を生じて起こり、このために、上側部分の圧縮応力の解放が効果的に進行する。

その結果、サイジング後のスプリングバックによる焼結体の外周面の傾きが抑えられ、端面に対する外周面の直角度が向上する。

図１のサイジング金型を用いて矯正されたリング状焼結体Ａの外周面ｆｏ及び内周面ｆｉの状況を図６に示す。このように、外周面ｆｏは、端面ｆｅに対する直角度が良好な面になる。

図１の実施形態のサイジング金型１と、ダイの外径サイジング部２Ｏｄｓのサイジング代＝０．０３ｍｍ、コアロッドの内径サイジング部がストレートでその内径サイジング部５Ｉｄｓのサイジング代＝０．０２ｍｍの図８に示した従来の一般的なサイジング金型を用いて、鉄系粉末で形成された外径Ｄ＝２９．５ｍｍ、歯先径ｄ１＝１７．１８ｍｍ、歯底径ｄ２＝２４．５ｍｍ、厚み＝１３．５ｍｍ、歯数ｎ＝６、密度：６．７ｇ／ｃｍ^３の、図７に示した内接歯車ポンプ用焼結アウターロータのサイジングを行った。サイジング荷重は約２６ｔｏｎとした。

実施形態のサイジング金型１は、ダイ２の、図１、図２に示したアプローチ部２Ａｐの長さＬ：６．０ｍｍ、外径サイジング部２Ｏｄｓのサイジング代が０．０３ｍｍに設定され、さらに、コアロッド５の図１、図２に示したアプローチ部５Ａｐの長さＬ１：１３．０ｍｍ、内径サイジング部５Ｉｄｓのサイジング代＝０．０２ｍｍとなっている。

試験は、実施形態のサイジング金型１と従来のサイジング金型のどちらについてもｎ＝３０個の試料の矯正をそれぞれ行った。そして、サイジング後の試料の外周面の直角度を円筒形状測定機（東京精密製、商品名:ロンコム）を用いて調べた。

各サイジング金型で矯正した試料の外周面の直角度は、図７のＡ〜Ｄの４箇所（９０°等分点）で測定を行なった。

外周面の直角度は、長さ１０ｍｍ当たりの振れの上限規格が０．０１５ｍｍの場合の工程能力指数Ｃｐを求めて評価した。

そのＣｐ値は、従来金型ではＭａｘ：０．５９、Ｍｉｎ：１．６７であった。これに対し、実施形態の金型のＣｐ値は、Ｍａｘ：２．６７、Ｍｉｎ：５．８３であり、本願発明を特徴づけるサイジング金型によれば、従来金型に比べて、格段に優れた外周面の直角度が得られることを確認した。

この工程能力指数Ｃｐは、１よりも小さい場合には製品の全数検査が要求される。従来は、その要求を満たせないために全数検査を行って規格値を満たさない製品については外径面の機械加工を実施していたのである。

これに対し、実施形態のサイジング金型で矯正を行った試料は工程能力指数Ｃｐが１を充分に上回っており、そのために、全数検査が不要になり、外周面の機械加工を省くことが可能になっている。

参考までに、前記特許文献２が提案しているサイジング金型の実施形態品の外周面の直角度に関するＣｐ値は、同文献の段落００７４に記載されている通り、Ｍａｘ：１．８９、Ｍｉｎ：２．１０である。この発明の実施形態のサイジング金型は、リング状焼結体の外周面の直角度については特許文献２のサイジング金型よりもさらに優れた効果が得られている。

なお、この発明の実施形態のサイジング金型は、リング状焼結体Ａを金型から抜き出すときに金型による拘束の解除が内周側の上側から下側に向かって時間差を生じて起こることから、サイジング後のリング状焼結体の内周面（内接歯車のアウターロータについては歯面）の直角度は時間差による解放の影響を受けて外周面よりも傾いたものになる。

しかしながら、内接歯車式ポンプの場合、インナーロータの直径もサイジングにより一端側の直径（歯先径と歯底径）が他端側の直径よりも大きくなる傾向があり、そのインナーロータの直径が大きい側がアウターロータの内径の大きい側に収まるようにインナーロータとアウターロータを組み合わせることで内周面の直角度の低下を補うことが可能である。

また、アウターロータの内径については外径ほど厳しい直角度が要求されない。従って、内周面が内径サイジング部のテーパの影響を受けても特に問題は生じない。

１ サイジング金型
２ ダイ
２ａ サイジング穴
２Ａｐ アプローチ部
２Ｏｄｓ 外径サイジング部
３ 上パンチ
４ 下パンチ
５ コアロッド
５Ａｐ アプローチ部
５Ｉｄｓ 内径サイジング部
６ ダイプレート
７ 下パンチプレート
Ｃ コアロッドの軸心
Ａ リング状焼結体（アウターロータ）
ｆｏ 外周面
ｆｉ 内周面
θ ダイのアプローチ部のアプローチ角
θ１ コアロッドのアプローチ部のアプローチ角
Ｌ ダイのアプローチ部の軸方向長さ
Ｌ１ コアロッドのアプローチ部の軸方向長さ

Claims (6)

1. 上下に貫通するサイジング穴をもつダイと、
   前記サイジング穴の中央を上下に延びるコアロッドと、
   前記ダイと前記コアロッドの間の環状空間にリング状焼結体を上側から押し込む筒状の上パンチと、
   前記ダイと前記コアロッドの間の環状空間に押し込まれる前記リング状焼結体を下側から支持する筒状の下パンチと、を有するサイジング金型であり、
   前記サイジング穴の内周は、下側に向かって次第に径が小さくなる傾斜をもつアプローチ部と、そのアプローチ部の下端に連なり、傾斜をもたずに前記コアロッドの軸心と平行に延びる外径サイジング部とを有するサイジング金型を使用し、
   前記コアロッドの外周は、下側に向かって次第に径が大きくなる傾斜をもつアプローチ部と、そのアプローチ部の下端に連なり、傾斜をもたずに前記コアロッドの軸心と平行に延びる内径サイジング部とを有し、
   前記コアロッドの前記内径サイジング部の上端が、前記ダイの外径サイジング部の上端よりも下側に位置するように前記外径サイジング部と前記内径サイジング部とが形成され、
   前記コアロッドのアプローチ部が、前記コアロッドの上端から前記傾斜が始まり、前記コアロッドの上端から前記内径サイジング部までの全域において前記傾斜をもつように形成され、
   前記コアロッドの軸心と平行な方向に対する前記コアロッドのアプローチ部のうちの前記内径サイジング部に連なる部分の傾斜角を、５°以下に設定し、
   前記内径サイジング部によるサイジング代を、半径で０．０１ｍｍ以上０．０３ｍｍ以下に設定し、
   前記リング状焼結体の外周面の全体が前記外径サイジング部で拘束され、かつ、前記リング状焼結体の内周面の全体が前記内径サイジング部で拘束される位置まで、前記上パンチが前記リング状焼結体を押し込むことで前記リング状焼結体の寸法矯正を行なう、
   リング状焼結体の製造方法。
2. 前記コアロッドの上端から、前記コアロッドの前記内径サイジング部の上端までの上下方向の距離を、前記リング状焼結体の上下方向の厚みの同等以下に設定した請求項１に記載のリング状焼結体の製造方法。
3. 前記ダイの前記外径サイジング部の上端から前記コアロッドの前記内径サイジング部の上端までの上下方向の距離を、前記リング状焼結体の上下方向の厚みの１／４〜３／４倍の範囲に設定した請求項１又は請求項２に記載のリング状焼結体の製造方法。
4. 前記コアロッドの軸心と平行な方向に対する前記ダイのアプローチ部のうちの前記外径サイジング部に連なる部分の傾斜角を、５°以下に設定した請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のリング状焼結体の製造方法。
5. 前記外径サイジング部によるサイジング代を、半径で０．０１ｍｍ以上０．０３ｍｍ以下に設定した請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のリング状焼結体の製造方法。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載のリング状焼結体の製造方法に用いられるサイジング金型。

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