JPH01319603A

JPH01319603A - 粉末原料の冷間鍛造方法

Info

Publication number: JPH01319603A
Application number: JP15398488A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Abe; 聡安部; Yoichi Takahashi; 洋一高橋; Tomiharu Matsushita; 富春松下; Kenichi Aota; 健一青田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1988-06-21
Publication date: 1989-12-25

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、粉末原料の冷間鍛造方法に関し、その成形品
の割れ防止を図るものである。

（従来の技術）一般に鉄粉やアルミ粉などの粉末冶金では、圧粉成形し
た後、焼結によって強度を一部げ機械部品などに使用し
ている。

しかし、粉末の種類によっては焼結しないで、鍛造のみ
で必要な強度を満足する製品もある。たとえば、アルミ
粉末と純度の高い鉄粉を混合した磁性アルミ部品でば、
圧粉体を冷間鍛造することにより、面内異方性が大きく
なり、磁気特性が向上する。この場合は冷間加工により
ファイバー（鉄）の塑性流動が促進されるので冷間で割
れなく鍛造成形することが望まれている。

また、熱間加工すれば再結晶により組織が回復してしま
い強度上好ましくないことがある。すなわち、冷間加工
の場合、加工歪により強度が向上するため非熱処理材に
は有効である。

さらに、冷間鍛造のみですめば、加熱設備も不要で省エ
ネルギーによるコスＩ・低減効果が大きく、表面性状、
寸法精度も良好である。

（発明が解決しようとする課題）以」−のように、粉末原料を割れなく冷間鍛造する要望
は大きいが、第１０図のように、基部１２と、この基部
Ｉ２の端面から一体的に突出する突部７とを有する成形
品を粉末原料がら冷間鍛造する場合、突部７に割れが発
生するという問題がある。

すなわち、第１１図に示すように、粉末原料を圧縮して
円盤状の予備成形体４とし、これを成形型１の第一凹部
２に入れる。そして、この予備成形体４を第一・凹部２
の開口側からポンチ５により加圧することで、第１２図
に示すように、予備成形体４の一部を第一凹部２の底面
側に設けた第二凹部３内に押し出す。これにより、第一
凹部２内で基部１２を、第二凹部３内で突部７を鍛造成
形する。

ところが、予備成形体４の一部の第二凹部３内への材料
流れは一様でないため、突部７となる部分の端面１０に
は加圧力に直交する方向への引張応力が作用し、第６図
に示すように、成形品の突部７の端面８にはリング状の
割れ９が発生する。

そこで、第１２図に示すように、円盤状の予備成形体４
の底部側から、第二凹部３に向かって突出する予備成形
突部１１を一体的に予備成形しておけば、材料流れの不
均一の影響が小さくなり、予備成形部１１の端面ＩＯへ
の、加圧力作用方向に直交する方向の引張応力の作用は
小さくなる。

しかし、予備成形突部】１の加圧力作用方向に沿う外側
面１３に作用する引張応力は大きくなり、第１０図に示
すように突部７の外側面１３に割れ１４が生しるという
問題がある。

本発明は上記に鑑み、粉末原料を冷間鍛造して上記のよ
うな基部と突出部とを有する成形品を成形するに際し、
その突部に生じる割れの発生を防止することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段）本件第一発明の特徴とするところば、基部１２と、ごの
基部１２の端面から一体的に突出する突部７とを有する
成形品を粉末原料から冷間鍛造する方法であって、粉末
原料を圧縮して成形した予備成形体４を、成形型１の第
一凹部２に入れ、この予備成形体４を第一凹部２の開口
側から加圧して、予備成形体４の一部を第一凹部２の底
面側に設けた第二凹部３内に押し出すことで、第一凹部
２内で基部１２を、第二凹部３内で突部７を鍛造成形す
るに際し、第一凹部２の開口側から加圧すると同時に、
第二凹部３の底面側がら予備成形体４を加圧する点にあ
る。

本件第二発明の特徴とするところは、基部１２と、この
基部１２の端面から一体的に突出する突部７とを有する
成形品を粉末原料がら冷間鍛造する方法であって、粉末
原料を圧縮して成形した予備成形体４を、成形型工の第
一凹部２に入れ、この予備成形体４を第一凹部２の開口
側がら加圧して、予備成形体４の一部を第一凹部２の底
面側に設けた第二凹部３内に押し出すことで、第一凹部
２内で基部１２を、第二凹部３内で突部７を鍛造成形す
るに際し、予備成形体４の底面側がら、第二凹部３に向
かって突出する予備成形突部１１を一体的に予備成形し
、この予備成形突部１１は、前記加圧によってその加圧
方向に直交する断面が加圧当初から減面されるように、
底面に向かうに従いその断面積が小さくされると共に、
その突出量が突部端面に割れを生じない寸法とされてい
る点ある。

（作　　用）本件第一発明では、予備成形体４は第一凹部２の開Ｄ　
（！１．！ｌから加圧されると同時に、第二凹部３の底
面側からも加圧されることで、突部７となる部分の端面
１０は第一凹部２から第二凹部３へ押し出される際に加
圧力を受け、押し出しの際の材料流れの不均一が是正さ
れ、その端面１０に作用する加圧方向と直交する方向の
引張応力は減少される。

本件第二発明では、予備成形突部１１は、鍛造の際の加
圧により、その加圧方向に直交する断面が減面されるこ
とにより、その内部の空隙等の欠陥原因が圧縮されて消
失し、引張応力を受けても割れの生じにくいものとなる
。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図乃至第４図は本件第一発明の実施例に係り、１は
成形金型で、上方開口の平面視円形の第一凹部２と、こ
の第一凹部２の底面中央に形成された平面視円形の第二
凹部３とを備える。

そして、粉末原料を圧縮して第３図示のビレント形状に
成形した予備成形体４は第１図示のように第一凹部２に
入れられる。そして、第２図示のように、加圧ポンチ５
によって第一凹部２の開口側から加圧される。また、成
形型１には第二凹部３の底面側からノックアウト兼用の
背圧付加用ポンチ６が挿入される。この背圧付加用ポン
チ６により予備成形体４を、前記加圧ポンチ５により加
圧すると同時に加圧する。

第１表ず。

ここで、形状■は、予備成形体４を円盤形状とし、その
直径し。を３０ｍｍ、高さ１）。を１０ｍｍとすると共
に、成形品形状を段付円柱状とし、基部１２の直径りを
３２ｍｍ、突部７の直径２を１０ｍｍ、全高さＨを１６
ｍｍ、突部７の高さｈを８ｍｍとしたものである。

形状■は、予備成形筒体４を四角柱状とし、その−辺の
長さし。を３０ｍｍ、高さＩＩｏを１０胴とすると共に
、成形品形状を段付四角柱状とし、基部１２の一辺の長
さＬを３２ｍｍ、突部７の一辺の長さ２を１０ｍｍ、全
高さＨを１６ｍｍ、突部７の高さｈを８ｍｍとしたもの
である。

材質Ａは鉄粉、材質Ｂはアルミ粉、材質Ｃは鉄粉とアル
ミ粉とを混合したもので鉄粉を２５重量％とじたもので
ある。

ρは背圧付加用パンチの平均面圧（ｋｇｆ／ｍｍ２）、
Ｙは変形抵抗（ひすみ０．５）　（ｋｇｆ／ｍｍ２）で
ある。

Ｏ印は割れが発生せずに正常な成形品が成形されたもの
を示し、Ｘ印は端面８に割れが発生したものを示し、＊
印は割れ発生はないがハリが発生したものを示す。

上記結果より、予備成形体４に背圧を作用させることで
、端面割れの発生防止を図れることがわかる。なお、背
圧が過大になると突部７が形成しにくくなると共にハリ
が発生するので、金型寿命、製品の品質等を考慮して背
圧値を定めるのがよい。

第５図乃至第７図は本件第二発明の実施例に係り、１は
成形金型で、上方開口の平面視円形の第一凹部２と、こ
の第一凹部２の底面中央に形成された第二凹部３とを備
える。

４は予備成形体で、粉末原料を圧縮して段付円柱形状に
成形したものである。この予備成形体４の底面中央から
は、予備成形突部１１が一体的に突出成形されている。

そして、予備成形体４は第一凹部２に、予備成形突部１
１は第二凹部３にそれぞれ入れられ、加圧ポンチ５によ
り、第一凹部２の開口側から加圧され、第一凹部２内で
基部１２が、第二凹部３内で突部７が成形される。

・　　以下に示す第２表は、上記構成により冷間鍛造し
た場合の、突部７の外側面１３の割れ発生状況を示す実
験結果である。ここで、第一凹部２の径Ｄｏ　＝３０＋
ｎ＋ｎ、第二凹部３の径ｄｏ　＝ＬＯｍｍ、第一凹部２
と第二凹部３の境界部周縁の図示曲率半径Ｒ。

−２胴とした。そして、予備成形体４の最大径をＤｍｍ
、予備成形突部１１の最小径をｄｍｍ、予備成形体４と
予備成形突部１１とを合わせた径直交方向高さをＨｍｍ
、予備成形突部１１の径直交方向高さをｈｍｍ、予備成
形体４と予備成形突部１１との境界部周縁の図示曲率半
径をＲｍｍとして表示してしする。

第２表一部記第２表におイテ、ケースＣ，Ｄ、Ｅ、■１、■の
各場合、すなわち、予備成形突部１１が加圧ポンチ５に
よる加圧によって、その加圧方向に直交する断面が加圧
当初から減面されるように、底面に向かうに従いその断
面積が小さくされている場合は、側面の割れの発生がな
かった。これは、その減面加工によって内部の空隙等の
欠陥原因が圧縮されて消失し、引張応力を受けても突部
外側面に割れの生じにくいものとなることによる。但し
、ケースＥの場合のように、ｈ寸法に比べてＲ寸法が大
きくなると、予備成形突部を成形しないケースＡの場合
と近似するため、突部端面に割れを生しるので、予備成
形突部１１の突出量は端面に割れを生じない寸法とする
ことを要する。

よってｈ≦Ｒ＜　３ｈとすることが好ましい。

第８図、第９図及び以下の第３表は、本件第２発明の異
なった実施例に係り、前記実施例との相違は、予備成形
体４と予備成形突部１１とを段付四角柱状とし、段付四
角柱状の成形品を成形した点にある。この予備成形突部
１１の一辺の長さをＬｍｍ、予備成形突部１１の一辺の
長さをｎｍｍ、全高さをＨ胴、予備成形突部１１の高さ
をｈ　ｍｍ、予備成形体４と予備成形突部１１との境界
部周縁の図示曲率半径をＲｍｍとしている。

この場合にも、前記実施例と同様の結果が得られた。

すなわち、予備成形突部１１の加圧方向に直交する断面
が、加圧当初から減圧されるケースＣ，Ｄでは側面割れ
がなかった。但し、予備成形突部１１の突出量が大きす
ぎると、前記同様に端面割れが生じるので、やばり、ｈ
≦Ｒ＜３ｈとすることが好ましい。

第３表】　２（発明の効果）粉末原料から成形した予備成形体を成形型内で冷間鍛造
することで、基部と突部とを有する成形品を成形する場
合、本件第一発明によれば、予備成形体は成形型の第一
凹部の開口側と第二凹部の底面側とから同時に加圧され
ることにより、突部となる部分の端面に生じる加圧直交
方向引張応力が減少され、突部端面に割れが発生するの
が防止される。

また、本件第二発明によれば、予備成形体から予備成形
突部を突出させておくことで突部端面の割れが防止され
、また、突部となる部分は減面加工によって空隙等の欠
陥が消失し、突部側面に割れが発生ずるのが防止される
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本件第一発明の実施例に係る鍛造工
程を示す断面図、第３図は同予備成形体の側面図、第４
図は成形品の側面図、第５図は本件第二発明の実施例に
係る鍛造方法を示す断面図、第６図は同成形型の寸法を
示す図、第７図は同予備成形体と予備成形突部との寸法
を示す図、第８図は本件第２発明の異なった実施例に係
る予備成形体と予備成形突部の平面図、第９図は同側面
図、第１０図は成形品の斜視図、第１１図及び第１２図
は従来例に係る成形工程を示す断面図、第１３図及び第
１４図は異なった従来例に係る成形工程を示す断面図で
ある。１・・・成形型、２・・・第一凹部、３・・・第二凹部
、４・・・予備成形体、７・・・突部、１１・・・予備
成形突部、１２・・・基部。特　許　出　願　人　　株式会社神戸製鋼所第７７図第７３図第７２図第７４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基部１２と、この基部１２の端面から一体的に突
出する突部７とを有する成形品を粉末原料から冷間鍛造
する方法であって、粉末原料を圧縮して成形した予備成
形体４を、成形型１の第一凹部２に入れ、この予備成形
体４を第一凹部２の開口側から加圧して、予備成形体４
の一部を第一凹部２の底面側に設けた第二凹部３内に押
し出すことで、第一凹部２内で基部１２を、第二凹部３
内で突部７を鍛造成形するに際し、第一凹部２の開口側
から加圧すると同時に、第二凹部３の底面側から予備成
形体４を加圧することを特徴とする粉末原料の冷間鍛造
方法。
（２）基部１２と、この基部１２の端面から一体的に突
出する突部７とを有する成形品を粉末原料から冷間鍛造
する方法であって、粉末原料を圧縮して成形した予備成
形体４を、成形型１の第一凹部２に入れ、この予備成形
体４を第一凹部２の開口側から加圧して、予備成形体４
の一部を第一凹部２の底面側に設けた第二凹部３内に押
し出すことで、第一凹部２内で基部１２を、第二凹部３
内で突部７を鍛造成形するに際し、予備成形体４の底面
側から、第二凹部３に向かって突出する予備成形突部１
１を一体的に予備成形し、この予備成形突部１１は、前
記加圧によってその加圧方向に直交する断面が加圧当初
から減面されるように、底面に向かうに従いその断面積
が小さくされると共に、その突出量が突部端面に割れを
生じない寸法とされていることを特徴とする粉末原料の
冷間鍛造方法。