JPH0230703A - 金型製造方法 - Google Patents

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、プラスチック射出成形用、真空成形用、プレ
ス成形用、ブロー成形用等に好適に利用される金型、特
には粉末成形体を焼結して得る金型の製造方法に関する
。

（従来の技術） 従来の金型製造方法としては、既知のようにＮＣ１放電
加工等の機械加工によって形状加工を行なうことにより
製造されるタイプと、予じめ製品相似形状型（マスター
モデル）を作り、同モデルから鋳造、溶射等により形状
を転写させて製造されるタイプとの両者に大別される。

前者のタイプは、その強度、寸法精度および表面品位に
おいて優れており、高圧成形用金型の主流となっている
。

処がこのような利点がある反面、その製作工程、製作時
間が長く掛り、コスト的にきわめて高くつく難点がある
。また後者のタイプでは、そのマスターモデルが加工容
易なもので製造される限りにおいては、型の製作時間は
短かくて済み、安価に製作可能であるが、溶射、鋳造の
容易な材料が型材となるため、その強度、表面品位等の
点において問題が残るのである。

上記のように従来の金型製造手段には、それぞれ一長一
短がある。そこで本発明者等は、先に本発明者等が提案
に係る特開昭６１−１０４０５号公報に開示された粉末
成形体の製造技術を、本発明の目的とする金型製造に利
用することを企図し、種々の実験、研究を重ねた結果、
以下のような結論が得られたのである。即ち、前記公報
に開示されたものは、その詳細は同号公報に滴るが、焼
結用粉末とバインダー、水または有機溶剤とから構成さ
れたスラリーを、そのスリット幅Ｓが、焼結用粉末の平
均粒子径をｄとした時、１０μｍ≦Ｓ≦３ｄとされたス
リットを有する成形型に注入加圧し、スラリー中の液分
を前記スリットから排出して粉体同志が接触し、かつ有
機バインダによって固形化した粉末成形体を作成する技
術である。この技術では、焼結用粉末を有するスラリー
が流動性に冨んでいるために低圧（１０００ｋｇｆ／ｃ
＋ｆｌ）でも容易に成形できるのである。このような低
圧においても粉末粒度を調整することにより、５％以内
の焼結収縮量で８０％以上の焼結密度を得ることができ
、高強度、高精度金型の製造を低容量のプレスで簡易に
製造可能であることが確認されたものである。

（発明が解決しようとする課題） 処で上述の技術をそのまま転用乃至利用することは次の
点において問題が生じる。即ち、上述の技術により製造
された金型は焼結体であり、焼結時には粉末間の焼結現
象に伴って不可避的に体積収縮を生じる。従って所望の
寸法の焼結体を得るためには、前取ってこの収縮分だけ
大きなマスターモデルを製作して置くことが必要である
。従って金型の寸法精度を支配する一番の要因は、この
収縮分の予想を如何に正確に行なうかである。上述した
従来技術では、この収縮率が場所によって大きくバラツ
キ、従って高精度の要求される金型へそのまま適用する
ことは不可である。特に目的の金型が高さ方向において
変化の大きな形状を有する場合には、収縮率の位置や場
所によるバラツキが大きく、しかも成形自体が困難乃至
不可能となる場合が生じ易いのである。本発明はかかる
問題点を解決するためになされたものであって、該成形
体における密度不均一を防ぎ、均一密度の成形体を得る
方法を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記した目的を達成するために、本発明においてはスラ
リーの脱液、加圧成形に際し、雌雄形状のマスターモデ
ルを用いることにより、各部均等の圧縮率を確保できる
ようにしたものであり、具体的には、焼結用粉末と有機
バインダと水または有機溶媒とが混合されたスラリーを
成形型に注入して加圧し、スラリー中の液分を脱液し、
粉体同志を接触させるとともにバインダを介して固形化
した成形体を得るとともに、該成形体を焼結して金型を
得るに当り、前記スラリーに対しての圧縮率が各部等し
くなるように、製品相位形状の転写面を有するモデルと
、その反転モデルとの間でスラリーを加圧成形すること
により、高さ方向の変化の大きな形状を有する高精度金
型を得ることにある。

（作　用） 本発明の上記した技術的手段によれば、成形型内に注入
されたスラリー中の液分は、同スラリーの加圧により、
成形型から絞り出され、スラリー中の液分が充分に脱液
されると、スラリー中の粉体同志は接触し、バインダに
よる結合を介して固形化され、所期の粉末成形体が得ら
れる。このさい前記成形体内の密度の不均一性は、その
後の焼結時における寸法収縮の不均一性に直接つながり
、従ってマスターモデルに加える収縮分は平均化され、
後の金型における寸法精度を左右する大きな因子となる
のである。上記した密度不均一の要因の１つとして、成
形時における加圧量の場所による差があげられる。即ち
、先にも述べたように、成形型内に注入されたスラリー
中の液分は同スラリーの加圧により成形型に形成された
スリット（空隙）から絞り出されるが、この加圧時に、
同スラリー中の液分が少なくなるにつれ、粉末の横方向
への移動は少なくなり、従って高さ方向において大きな
変化のある型形状では、平板面で加圧したさいには、そ
の位置、場所によって加工量に差が生じ、成形後の粉体
密度に当然差を生じることになる。そして高さ方向の位
置、場所による差が大きくなると、既に高密度となった
粉末域が障害となって、それ以上の加圧圧縮が不可能と
なり、このため密度差は更に顕著化するのである。そこ
で本発明においては、これらの原因を考慮し、製品相似
形状の転写面を有するモデルと、該モデルの反転モデル
との間においてスラリーの加圧成形を行なうことにより
、各部均等な圧縮率をもつ粉末成形体が得られ、これを
焼結処理することによって、その高さ方向に大きな変化
を持つ形状を有する金型でも、これをきわめて高精度に
得ることが可能となるのである。

（実施例） 本発明方法の適切な実施例の１つを第１図、第２図及び
第１表に亘って説示する。

先ず本発明において用いるスラリーについて説明する。

即ち、このスラリーは焼結用金属粉末と、有機バインダ
と水、またはアルコール等の有機溶剤とが混合されて調
製されたものであり、その焼結用金属粉末としては、例
えばカーボニル法、ガスアトマイズ法等によって製作さ
れた各種金属粉末を使用でき、同粉末に添加される有機
バインダとしては、例えばアクリル樹脂系、酢酸セルロ
ース系、熱硬化性樹脂系のものが使用できる。

次に本発明において使用する成形枠について説明する。

この成形枠としては、先に説示した特開昭６１−１０４
０５号公報において開示された成形枠と同様のもの、即
ち、焼結用金属粉末の平均粒子径をｄとした時、スリッ
トの幅Ｓが１０μ翔≦Ｓ≦３ｄとされた線状のスリット
が形成されたものを使用する。このさいスリット幅Ｓを
１０μｍ以上とするのは、１０μｍ未満のスリットを形
成することは、通常の機械的加工手段では困難であり、
またコスト高の要因となるからである。一方スリット幅
Ｓが３ｄ以下に制限されるのは、３ｄを越えると金属粉
末が当該スリットから流出して成形困難となるからであ
る。前記成形枠の具体例を第１図について説示する。図
示の成形枠１において、その外枠４の内部底面には、製
品相似形状の転写面５Ａを有するモデル５ａが配設され
、外枠４の上部開口には加圧プランジャ６が、前記モデ
ル５ａの反転モデル５ｂとともに嵌合されたものであり
、このさい前記外枠４は軸方向に適宜分割されており、
対向する分割面相互間にそのスリット幅Ｓを、１０μｍ
≦Ｓ≦３ｄとされたスリット３が形成され、また加圧プ
ランジャ６と外枠４との各型面との間にも同様にスリッ
ト３が形成され、これらのスリット３は成形室から見れ
ば線状となっている。

次に本発明による金型製造工程を゛概説する。製品図面
からモデル５ａ、５ｂを別途製作し、モデル５ａはこれ
を成形枠１における外枠４の底部に装設し、またモデル
５ｂは加圧プランジャ６に取付けるようにする。一方、
混合、混練、脱液処理して調製されたスラリーを成形枠
１内に注型し、加圧プランジャ６、モデル５ｂを加圧押
込み、スラリーを加圧することにより、スラリー中の液
分は成形枠１例のスリット３から排出され、スラリー中
の粉末同志が接触するまで加圧脱液するのであり、この
状態になれば、粉末同志は粒子間に存在するバインダを
含んだ溶媒を介して固形化され上下のモデル５ｂ、　５
ａを介して各部均密に圧縮された粉末成形体２が得られ
ることになる。この粉末成形体２を成形枠１より脱型後
、乾燥処理し、更に必要に応じては分割し、その後、既
知の焼結処理に付し、第２図に例示するような金型２ａ
、または金型２ａの一部が得られることになる。

次に具体的な実施例を必要数値、条件とともに掲げて説
示する。

（１）別掲第１表において試料Ｎα１〜４に示した各種
焼結用粉末を用いて、所要のスラリーを調製した。

（２）前記調整スラリーを第１図に示した成形枠１（内
径φ５０ｍｍ）に注入し、スラリー注型後、モデル５ｂ
を下端に有する加圧プランジャ６により、１５０　ｋｇ
／ｃｓｌ！で加圧した。このさい型全体を９０″Ｃに加
熱し、加圧機に設置して熱間加圧する。

（３）充分に加圧脱液後、粉末成形体２を成形枠１より
離型し、乾燥炉に入れて乾燥処理を施した。

（４）乾燥処理された粉末成形体を、第１表に示した焼
結条件（同表成形圧力）下で焼結炉により焼結させて、
第２図に示す金型２ａを得た。

（５）焼結後、得られた金型２ａにおける第２図各矢印
で示した各箇所の寸法収縮率を測定し、その最大値と最
小値の差を、第１表における寸法収縮差欄における本発
明法に記載した。従来法に示された数値は同様数値であ
るが、この場合は第４図に示した本発明法と異なり、第
３図に示すように成形枠１の底部にモデル５ａを配し、
加圧プランジャ６の平坦な下面により加圧成形を行なう
従来技術を用いた場合を示し、両数値の比較で明瞭なよ
うに、本発明方法により得られる金型の方が高い寸法精
度のもとに製作可能となったものである。

（次　　　　　葉） に開示された優れた粉末成形体の成形技術を活用し、か
つ同技術における金型製作上の難点を解消し、高精度の
焼結金型を正確容易にかつ効率的に生産可能とする点に
おいて大きな利点を持つものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法実施例の縦断正面図、第２図は同金
型１例の正面図、第３図は従来法の焼結金型製作説明図
、第４図は本発明方法による製作説明図である。 １−成形枠、２・−粉末成形体、３−スリット、４−外
枠、５Ａ−転写面、５ａ、５ｂ−マスターモデル、６−
加圧プランジャ、２ａ−金型。 特許出願人　　株式会社　神戸製鋼所 第　　１ 表 （発明の効果） 本発明の金型製造手段によれば、粉末成形体を焼結して
金型を得るに当り、雌雄形状のマスターモデルを用い、
各部属縮率が均等になるように粉末成形体を加圧成形す
ることにより、高さ方向に変化の大きな形状を有する粉
末成形体でも、各部均一な圧縮密度下に成形でき、従っ
てこの粉末成形体を焼結することにより、寸法収縮のバ
ラツキが小さく高精度の焼結金型が確実に得られる点に
おいてきわめて有利であり、特開昭６１−１０４０５号
第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼結用粉末と有機バインダと水または有機溶媒と
   が混合されたスラリーを成形型に注入して加圧し、スラ
   リー中の液分を脱液し、粉体同志を接触させるとともに
   バインダを介して固形化した成形体を得るとともに、該
   成形体を焼結して金型を得るに当り、前記スラリーに対
   しての圧縮率が各部等しくなるように、製品相似形状の
   転写面を有するモデルと、その反転モデルとの間でスラ
   リーを加圧成形することにより、高さ方向の変化の大き
   な形状を有する高精度金型を得ることを特徴とする金型
   製造方法。