JPH01268801A

JPH01268801A - 管状成形体を製造する方法および装置

Info

Publication number: JPH01268801A
Application number: JP63320344A
Authority: JP
Inventors: Kaad Flemming Hansen; フレミング　ハンセン　カード; Ola Pettersson; オラ　ペッターソン
Original assignee: CIPS KB
Current assignee: CIPS KB
Priority date: 1987-12-18
Filing date: 1988-12-19
Publication date: 1989-10-26
Also published as: SE460955B; EP0321430A1; ES2034397T3; EP0321430B1; DE3873293D1; US4880598A; SE8705053D0; DE3873293T2; SE8705053L; KR890009508A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、管状成形体をその製造に関連して処理する方
法、およびこの方法を実施する装置に関する。

本発明は、内燃機関用のシリンダ・ライナのような、薄
肉の中空円筒状成形体を形成する金属粉、末の冷間等圧
圧縮に関連する用途のため、とくに開発したものである
。但し、本発明がまた、所要の固有の強さを付与すべく
圧縮可能なその他の粉末材料、例えばセラミック材料、
と、非円筒状断面の成形体との双方に対しても応用可能
であることは、まさに冒頭から強調されるべきである。

従来の技術この種のＰＭラライ（粉末金属ライナ）の製造において
は、少なく共ある種度弾性の成形型が先ず金属粉末で満
たされ、次いで閉鎖され、粉末をいわゆる成形体または
「未加工物」に圧縮する等圧圧縮を受ける。圧縮の直後
、結果として生じた成形体は比較的低い強さを有し、所
望の最終強度を得るためにはそれを、軟焼鈍、予備焼結
または焼結のような、次の一つ以上の熱処理段階にかけ
なければならない。こうして得られた、単に圧縮された
粉末体よりも可成シ高い強さを有する焼結成形体は、破
壊しまたは損傷される危険性なしに処理し且つ相形する
ことができる。上述のＰＭライナの場合、上記の相形に
は、一般にライナの一方または双方の円周面を旋削する
ことが含まれ、従ってライナの円周壁は、肉厚の寸法公
差についての高度の要望を満たすことができる。

しかしその他の成形体については、上記の後処理に旋削
以外の作業、例えば研削、孔明は等が包含される。

ＰＭライナの製造に際しこの種の表面処理に頼らねばな
らない一つの理由は、成形型内に使用されるエジストマ
が暫時の使用後に摩耗し且つ変形され、それが今度はラ
イナにおける望ましくない寸法上の偏差を意味する、と
いうことである。別の理由は、寸法公差に寄せられる要
望がしばしば極めて強く、従って、圧縮中に粉末粒子が
成形型のエラストマ内に圧入され且つ圧縮完了後に成形
体の表面に望ましくない凹凸を形成するため、ライナの
後処理に頼らずに所望公差のライナを作ることは、全く
新しい完全な成形型を以てしても不可能である、という
ことである。

発明が解決しようとする問題点従ってここに説明した周知の技法の一つの欠点は、全て
の成形型またはその部品を一定の時間間隔を置いて交換
しなければならないが、それが可成シの損失をもたらす
、ということである。

上記に説明した周知の技法の別の欠点は、加工に用いた
工具が、焼結成形体の可成りな硬さのため、極めて急速
に摩耗する、ということである。

こ品として、約２００ｆｌの長さと約１００關の直径と
約２ｍの肉厚とを有する焼結したＰＭラライを旋削する
場合、使用した切削工具が１０　ｍ１ｎの旋削後、約０
．４ｍの摩耗を示す、ということが言えよう。仕上がっ
たＰＭラライの肉厚については寸法公差が露の数百分の
−の程度なので、切削工具のこのような摩耗がこの情況
下で可成シな問題を生ずることは明白である。

切削工具の摩耗を減少させるため、先ず、処理と相形と
の見地から容認できる表面加工前の強さに成形体を予備
焼結し、次いで加工を完了した後に最終の焼結を行うこ
と、が提言されている。しかし、この予備焼結技法は、
結果的なコストの増加と延引され九製造の時間とを伴う
付加的な加工段階をもたらすものである。焼結を完了し
た後の表面加工についての上述の技法と同様に、この技
法もまた、加工中に除去された材料を加工中に再利用で
きない限り、不利である。例えば、上述の諸寸法を有す
るＰＭライナを製造する場合、１０個の焼結ＰＭラライ
の表面加工は、はぼ、全ライナを作るに要する材料の量
に相当するだけの材料の量の除去を意味することが推定
されている。

焼結され若しくは予備焼結され九状態の成形体を加工す
る周知の技法の別の欠点は、円周壁内に軸線方向の通し
スリットを慣習的に備えるライナが、表面加工の結果と
して、若干の望ましくないひずみを示すことである。

従って本発明の目的は、上述の諸欠点を克服し、即ち工
具摩耗を大巾に防止し、加工中に除去された材料の再利
用を可能にさせ、成形型の長い寿命と、従って成形の更
に大きい寸法公差とを保証し、且つまたスリット付きラ
イナのひずみの問題を克服する技法を提供することにあ
る。

問題点を解決するための手段本発明によれば、この目的は、圧縮の直後且つ、焼結ま
たは予備焼結のような何等かの付加的な強化工種段階よ
シ前に成形体を処理し加工するととを可能にさせる技法
によシ達成される。

本発明によれば、この技法を実行する方法と、この方法
を実施する装置との双方が得られる。

本発明による方法は、成形体の一方の円周面に対応する
当接面から当接に必要な最小の間隔で前記成形体の前記
の一方の円周面を当接させる段階と、その後に、前記当
接面に対して確実に保持されるよう、前記間隔を埋める
ぺ〈苔干の変形を生じながら前記成形体が当接面に対し
て吸引されるように前記の一方の円周面と前記当接面と
の間の空間から真空排気する段階とを特徴とする。こう
して保持された成形体の他方の円周面はなるべくなら、
加工、例えば旋削、が容易なようにされることが望まし
い。

本発明の方法の一つの本質的な特徴は、当接面に対する
成形体の保持を保証するため、圧縮直後の状態または、
例えばある程度の加熱により、比較的わずかな範囲だけ
成形体の強さが増大された状態での成形体の変形性を利
用することに在る。

しかし現在は、次の加工中に除去される粉末を製造工種
中に再利用できるよう、圧縮直後に成形体を当接面へ固
く当接し吸引させることが望ましいと考えられる。

本発明の方法は更に、「未加工物」に対する一層大きい
寸法公差を可能にさせるという利点をもたらすものであ
るが、それは、所望の公差に対する次の未加工物の加工
が、先行技術の技法に固有の上述の諸問題の何れをも含
んでいないためである。

本発明の方法の別の利点は、高い硬さを有する焼結物の
加工よシも可成シ迅速に加工を行い得ることである。

本発明の方法を実施するため、本発明により更に装置が
提供されておシ、それによシ、いかなる破壊の危険もな
しに管状成形体を処理することができる。上記の装置は
、支持装置にして、成形体の一方の円周面に対応する当
接面と、支持装置の当接面に設けられた少なくとも一つ
の開口部と、支持装置内に設けられ一端で前記開口部に
連通し他端で真空源に接続可能な溝とを有し、それによ
シ、前記溝と前記開口部とを介し前記真空源によって生
起される当接面と成形体との間の真空排気によυ成形体
が当接面に対し確実に保持される位置に吸引されるよう
にした支持装置を特徴とするものである。その場合、支
持装置の当接面はなるべくなら、それに成形体を、当接
面と成形体の前記の一方の円周面との間の前記当接に必
要な最小の間隔で当接させ得るように寸法を定められる
ことが望ましい。

本発明のその他の諸特徴は、添付フレイムによシ明らか
となろう。

ここで本発明をその一実施例につき、ＰＭライナをその
内側の円筒状円周面で回転させる装置を示す添付図面に
関連して以下に更に詳細に説明する。

実施例および作用第１図に示す装置には細長い中空の支持シリンダ１の形
式の支持装置が含まれ、その円周面には多数の一様に分
布された貫通孔２が設けられている。シリンダ１は一端
３で、ターニング・センタ６と係合する外周のつかみ面
５を有する第一端壁４に接続される。シリンダ１はその
他端７で、支持センタ１０を受容する中央の円すい状凹
所９を有する第二端壁８によシ閉鎖される。

この装置は更に１第一端壁４の中央に配設され１つ接続
部１２により真空ポンプ１３に接続された旋回管１１を
含む。

図示の実施例においては、等圧的に圧縮された円筒状Ｐ
Ｍライナ１４（いわゆる「未加工物」）が、支持シリン
ダ１の外側の円筒状当接面１５とＰＭライナ１４の内側
の円筒状円周面１６との間のこの当接に必要な最小の間
隔で、シリンダ１に当接される。ＰＭライナ１４の当接
後、シール端壁１７がシリンダ１の他端７に取シ付けら
れて、０リング１８の介在によりライナ１４の対応端と
シールして係合する。０１Ｊング１８と共に類似の０リ
ング１９が順次ライナの対向端に取り付けられて、ライ
ナ１４とシリンダ１との間の空間をシールする。

第１図において、−点＠線は、シリンダ１の外側当接面
１５に設けられて開口部２間に蔦びる斜めの分配溝２０
を概略的に示す。この溝２０は、本発明が利用される場
合に生成される吸引力を分配するのに役立つ。上記に説
明した装置の用途と作動の態様とをここで、先行技術と
比較した本発明の利点を明確に示す若干の例を以て例示
する。

例１試験に際しては、約１０Ｃ１１０１の直径と約２００ｎ
の長さと約２ｆＩＥの肉厚とを有するＰＭライナを加工
ｔｉは処理することを必要とした。成形体はうん鉄粉末
（重量で３％）と黒鉛粉末（重量で１．９％）とを鉄粉
末に添加した混合物で作られ、４００　ＭＰｌｌの圧力
で冷間等圧圧縮を受けた。シリンダ１０当接面１５とラ
イナ１４の内側円周面１６との間のすきまは当初、シリ
ンダの全周にわた。？０．０５ｍであった。ライナの外
側円周面２１を加工し始める前に、約０．４ｆｌの、ラ
イナ１４の外側円周壁２１の肉厚の変動があった。

圧縮された後、焼結していないライナ１４がシリンダ１
上に置かれ、ライナ１４とシリンダ１との間の空間をシ
ールするためにシール端壁１７が取り付けられた。その
後真空ボンデ１３が、接続部１２と旋回管１１とシリン
ダ１の内部と開口部２とを経由して前記空間を真空排気
し始めた。開口部２における圧力降下は約０．９５　ｂ
ａｒと測定された。この結果としてライナ１４は、０．
０５ｍの前記間隔を埋めるべく若干の変形を生じながら
、シリンダ１の当接面１５に対して確実に吸引された。

ここに保持されたライナ１４の外側円周面２１はその後
、９００ｒｐｍというシリンダ１とライナ１４との回転
速度で、１回転当たり０，６田の送シを以て加工された
。旋削を完了した後、肉厚の変動は約０．０５ｍと測定
されたが、これは一連の寸法公差を満足するものである
。加工を完了し九後、ライナ１４はシリンダ１から外さ
れ、所望の強さを得るために焼結された。

例２切れ刃の摩耗を研究するために試験が行われ、そこでカ
ーバイド・チップが６５ｋｍの距離を加工し、焼結して
いないＰＭライナ１４から４２ゆを超える粉末材料を切
削した。旋削を完了した後、測定可能な切れ刃の摩耗は
全く認められなかった（摩耗は０．０１圏であった）、
。

例６２Ｍライナ１４の内側円周面１６とシリンダ１の当接面
１５との間の間隔またはすきまの大きさの重要性を評価
するために、１０８．５ｍの外径と１０４．１ｍの内径
と約０．４鴎の肉厚変動とを有するライナを用いて試験
が行われた。シリンダ１の当接面１５の直径は１０４Ｂ
であった。各々が２ｆｉの直径を有する６２個所の一様
に分布された開口部があった。圧力降下は０．９５　ｂ
ａｒであった。旋削中、回転速度は９００ｒｐｍ、送り
は１回転当たり０．３ｍであった。旋削後、相対的なね
じれは全く認められなかった。その後、今度は代シに１
０４．３ｍとなった（即ちすきまが０．１５ｆｉに増大
した）ＰＭツライ１４の内径以外は前と変わらない／４
’ラメタを以て新しい試験が行われた。この新しい試験
では、旋削を完了した後、ライナ１４とシリンダ１との
間に相対的なねじれが認められた。

このねじれは、内側円周面１６と当接面１５との間の摩
擦および吸引力を超過した切削力の接線成分によるもの
であった。

例４開口部２の寸法の重要性を評価するため、例１および例
６の諸試験に対応して、但し各々が５露の直径を有する
わずかに１０個所の開口部を用いて、試験が行われた。

旋削後、ライナ１４の内側円周面１６の残留変形と共に
、前記面が開口部２に当接した個所にわずかな相対的ね
じれが認められた。

上述の寸法を有するシリンダライナ１４については、上
記の語例から、２Ｍライナ１４の内側円周面１６とシリ
ンダ１の外側当接面１５との間のすきまが０．１１１１
以下、望ましくは約０．０５ｍ、であるべきものと思わ
れる。更に開口部２の直径は５ｆｉ未満、望ましくは２
ｆｉ未満、であるべきものと思われる。更にまた、当接
面１５内に形成されて開口部２間に延伸する分配溝２０
がライナ１４のより均等な保持を得るのに確実に役立ち
、またライナ１４とシリンダ１との間の摩擦を確実に増
大させることが立証されている。

第１図に示す実施例および例１〜例４に示す諸数値が例
示の目的のみを以て提示されたものであり、何れにせよ
、添付フレイムに定義されているような本発明を限定す
るものと考えてはならないことはとくに指摘されるべき
である。

例えば、本発明は、金属粉末、等圧圧縮、あるいは中空
円筒状成形体に限定されるものではない。

従ってその技法は、例えばセラミック粉末や、図に示し
た以外の成形体にも応用可能である。

更に１例えば、その内側円周面を加工することが望まし
ければ、成形体の保持をその外側円周面で行うこともで
き、その場合には代りに支持装置をスリーブとして設計
すれば良く、その中へ、成形体の外側円周面とスリーブ
の内側円周面との間のわずかなすきまを以て成形体を挿
入することができる。

終わりに臨み、さもなければ硬い不透過性の当接面に開
口部２を使用する代りに、全当接面１５に多孔性材料を
使用することが提案されているということも述べる必要
がある。更に詳述すると、一般に約１０〜１５％の多孔
率を有する焼結した多孔性の粉末金属（ＰＭ）材料また
はその他何れかの適当な七ツミツク材料で支持シリンダ
１全体を製造することが提案されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は粉末金属（ＰＭ）ライナをその内側円筒状円周
面で回転させる本発明による装置を示す。１・・・・・・支持装置、２・・・・・・開口部、１３
・・・・・・真空源、１４・・・・・・管状成形体、１
５・・・・・・当接面、１６・・・・・・（一方の）円
周面、１８・・・・・・第一環状シール面、１９・・・
第二環状シール面、２０・・・・・・分配溝、２１・・
・・・・（他方の）円周面。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粉末を圧縮することにより管状の形状に形成され
た管状成形体（１４）を製造する方法において、前記成
形体（１４）の一方の円周面（１６）に対応する当接面
（１５）から当接に必要な最小の間隔で前記成形体（１
４）の前記の一方の円周面（１６）を当接させる段階と
、前記当接面（１５）に対して確実に保持されるよう、
前記間隔を埋めるべく若干の変形を生じながら前記成形
体（１４）が前記当接面（１５）に対して吸引されるよ
うに前記の一方の円周面（１６）と前記当接面（１５）
との間の空間から真空排気する段階とを特徴とする方法
。
（２）特許請求の範囲第１項に記載の方法において、成
形体（１４）が、焼結のような、更に何等かの強化熱処
理を施される前に当接面（１５）に当接され且つそれに
対して吸引される段階を特徴とする方法。
（３）特許請求の範囲第１項または第２項に記載の方法
において、当接面（１５）を通気性（２）を備えるよう
にさせる段階と、それを介して前記真空排気を行う段階
とを特徴とする方法。
（４）特許請求の範囲第１項から第３項の何れか一つの
項に記載の方法において、前記当接面に対する前記成形
体の前記保持中、前記成形体（１４）の他方の円周面（
２１）を加工し易いように保つ段階を特徴とする方法。
（５）特許請求の範囲第４項に記載の方法において、成
形体（１４）の前記の他方の円周面（２１）の、旋削や
研削のような回転加工のため、前記保持中に成形体（１
４）を回転させる段階を特徴とする方法。
（６）管状成形体（１４）を処理する装置において、支
持装置（１）にして、成形体（１４）の一方の円周面（
１６）に対応する当接面（１５）と、支持装置（１）の
当接面（１５）に設けられた少なくとも一つの開口部（
２）と、支持装置（１）内に設けられ一端で前記開口部
（２）に連通し他端で真空源（１３）に接続可能（１１
），（１２）な溝とを有し、それにより、前記溝と前記
開口部（２）とを介し前記真空源（１３）によつて生起
される当接面（１５）と成形体（１４）との間の空間の
真空排気により成形体（１４）が当接面（１５）に対し
確実に保持される位置に吸引されるようにした支持装置
（１）を特徴とする装置。
（７）特許請求の範囲第６項に記載の装置において、支
持装置（１）の当接面（１５）が、それに成形体（１４
）を、当接面（１５）と成形体（１４）の前記の一方の
円周面（１６）との間の前記当接に必要な最小の間隔で
当接させ得るように寸法を定められることを特徴とする
装置。
（８）特許請求の範囲第６項または第７項に記載の装置
において、支持装置（１）の当接面（１５）が、前記空
間をシールするため成形体（１４）にその両端でシール
して係合するようにされた第一および第二環状シール部
材（１８），（１９）により軸線方向に画定されること
を特徴とする装置。
（９）特許請求の範囲第６項から第８項の何れか一つの
項に記載の装置において、支持装置（１）の当接面（１
５）に、複数の開口部（２）と、当接面（１５）の前記
開口部（２）間に形成された分配溝（２０）とがあるこ
とを特徴とする装置。
（１０）特許請求の範囲第６項から第８項の何れか一つ
の項に記載の装置において、支持装置（１）、少なくと
もその当接面（１５）、が多孔性材料、例えば焼結した
粉末材料、から成ることを特徴とする装置。