JPH03126804A - 焼結金属によるデュアルフォーム方法 - 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］ 本発明は焼結金属によるデュアルフオーム方法に係り、
より詳細には、金型成形におけるデュアルフオーム方法
において、モデル材の形状を金属粉を圧縮して得られる
圧粉体に転写し、これを焼結させることにより金型を製
造する方法に関する。

［従来の技術］ 従来から、板材の加工品は各種産業分野において広範に
用いられており、今日の工業の飛躍的進歩と消費社会の
進展に伴い、益々その利用範囲が拡大すると共に高い品
質が求められるようになっている。

一般に、板材のプレス加工は、製品に対する加工目的に
応した金型をプレス機械に取付けて剪断加工・曲げ加工
・深絞り加工等を行うか。

金型の製作には高精度な切削加工や複雑な熱処理技術等
が必要とされ、設備にかかる費用の中で金型の占める割
合か極めて大きい。

従って、金型を用いたプレス加工は製品の多量生産には
最適な加工法であるか、今日工業的にも要求か増大して
いる多品種少量生産においては敬遠される向きか多い。

この問題に対して、金型をより簡単に製作する代表的方
法として、低い温度で融解する金属を用いたデュアルフ
オーム法が開発されており、中小量生産の分野や材料の
成形性試験等に利用されている。

［発明か解決しようとする課８］ しかしながら、前記のデュアルフオーム法においては次
のような問題かある。

■金属の融解工程を伴うために製造工程か複雑化し、ま
た製造装置が高価になる。

■使用される融解金属も高価なものか多い。

■最終的に金型を構成する金属の硬度か低いため、コー
ナ一部の半径をあまり小さくとることかできない等、緻
密な加工には不適である。

■前記■の理由と共に金属の耐摩耗性か低いことから、
製作された金型は多量生産には向かない。

そして、このような問題から、前記のデュアルフオーム
法か実際に工業的に利用されることは少ない。

そこで１本発明は、多品種少量生産等の生産数量に適合
した品質の金型をより簡単な工程と９置でより低コスト
で製作てきる方法を提供することを目的として創作され
た。

［課題を解決するための手段］ 第一の発明は、金型成形におけるデュアルフオーム方法
において、被加工板材に対する成形形状と同一形状を有
するモデル板材の周縁部を２つの筒状コンテナの端部で
挟持し、各筒状コンテナの内壁面とモデル板材の表裏面
とで構成される両凹部に金属粉を充填し、筒状コンテナ
の内側に嵌合する圧縮用ラムで前記両凹部の金属粉を圧
縮し、圧縮成形された両圧粉体を両凹部から取出して焼
結させ、焼結により得られた２つの焼結成型体を被加工
板材に対する加工用金型とすることを特徴とした焼結金
属によるデュアルフオーム方法に係る。

第二の発明は、金型成形におけるデュアルフオーム方法
において、被加工板材に対する片面側の成形形状と同一
形状をその表面に形成したモデル型材の周縁部を筒状コ
ンテナの端部で圧接し、筒状コンテナの内壁面とモデル
型材の表面とで構成される凹部に金属粉を充填し、筒状
コンテナの内側に嵌合する圧縮用ラムで前記凹部の金属
粉を圧縮し、圧縮成形された圧粉体を凹部から取出して
焼結させ、焼結により得られたその焼結成型体を被加工
板材に対する一方の加工用金型とし、また、被加工板材
に対する前記片面に対応した他面側の成形形状と同一形
状をその表面に形成したモデル型材の周縁部を筒状コン
テナの端部で圧接し、以下、前記と同様にして得られた
焼結成型体を被加工板材に対する他方の加工用金型とす
ることを特徴とした焼結金属によるデュアルフオーム方
法に係る。

［作用］ 第一の発明について； モデル板材を２つの筒状コンテナで挟持した状態で、各
筒状コンテナの内壁面とモデル板材の表裏面で構成され
た両凹部に金属粉を充填し、各圧縮用ラムで充填された
金属粉を両側から圧縮することにより２つの圧粉体か製
造される。当然に、両圧粉体のモデル板材との圧接面に
は、モデル板材の表裏面の形状がそれぞれ転写されるこ
とになる。

そして、両圧粉体を両凹部から取出して加熱し、前記の
両圧粉体を構成する金属粉を焼結させる。

従って、両焼結体は、それぞれモデル板材の表裏面か転
写された焼結金型となり、これらを被加工板材に対する
一対の加工用金型として用いることかできる。

尚、前記の方法において、各筒状コンテナの内壁面とモ
デル板材の表裏面とで構成される両凹部への金属粉の充
填量を同量にしておくと、圧縮時のモデル板材の変形を
抑制でき、より忠実な転写が可能になる。

第二の発明について； この発明も、基本的には第一の発明と同様の手段で圧粉
体を製造し、加熱して焼結金型を得ることになるか、第
一の発明かモデル板材の両面を同時に転写して一対の焼
結金型を得ているのに対し、片面毎に独立した工程で焼
結金型を１造する。即ち、被加工板材に対する片面側の
酸形形状と同一形状をその表面に形成したモデル型材を
用いて圧粉体への転写し、焼結により片側の焼結金型を
製造し、また被加工板材に対する前記の面と対応した他
面側の成形形状と同一のモデル型材を用いて、同様の手
段で他方の焼結金型を製造する。

前記の第一の発明では、両凹部への金属粉の充填量の相
違や転写面の形状条件や圧縮条件によってはモデル板材
が変形して圧粉体への忠実な転写か妨げられることがあ
るが、この第二の発明ては、圧粉体の製造においてモデ
ル型材を用いているため、圧縮工程ての変形かなく忠実
な転写が可能になる。また、圧縮力を大きくとれるため
、圧粉体の密度を大きくして焼結金型の硬度を向上させ
ることかできる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

実施例１ この実施例では、被加工板材に半球面状の膨出部を形成
するための一対の金型を製造する場合を例にとる。

先ず、第１図に示すようなモデル板材ｌを形成する。こ
のモデル板材ｌの膨出部１ａを加工するための手段は任
意であるか、切削加工による場合には、銅や黄銅のよう
に加工性に優れた素材を用いることか望ましい。尚、モ
デル板材ｌの板厚ｔは本実施例で製造された金型でブレ
ス成形を行う被加工板材の厚さと同一とされる。

次に、第２図に示すように、このモデル板材ｌの周縁部
を２つの筒状コンテナ２，３て挟持すると、モデル板材
１の表裏面と筒状コンテナ２．３の内壁面によりモデル
板材ｌの両側に凹部か構成されるか、それぞれの凹部に
金属粉４．５を充填させ、更に圧縮用ラム６．７で凹部
の開口部を閉鎖する。具体的な手ｊ頓としては、片側毎
に前記の充填と閉鎖を行うことになる。

尚、本実施例では、金属粉４．５として鉱石還元粉であ
るヘガネス鉄粉ＮＧ１００を用いた。この鉄粉は、低価
格であると共に、強さ、耐摩耗性に優れた性質の焼結体
か得られるため、機械部品の主材料として広く利用され
ており、その上成分はＦｅ　（９８，９重量％）であり
、他にＣ（０，０１重量％）、５ｉｎ２（０，１６重量
％）等を含み、粘度は７５％か４３〜１４７ＪＬｍ、見
かけ密度は２．４ｇ／ｃｍ’である。

前記の充填と閉鎖が完了すると、次にそのアッセンブリ
装置を油圧プレス機にセットし両押し法て各圧縮用ラム
６．７をモデル板材ｌ側へ押圧する。

これにより、各凹部内の金属粉４，５は圧縮用ラム６．
７の押圧面で圧縮され、各凹部内で圧粉体が製造される
。当然に、圧縮時における金属粉４．５の移動が筒状コ
ンテナ２．３の内壁面とモデル板材ｌの表裏面で拘束さ
れるため、圧粉体は筒状固体となると共に、そのモデル
板材ｌとの圧接面にモデル板材ｌの表裏面の面形状が転
写されたものになる。

ところで、各凹部へ充填される金属粉４と金属粉５の量
が異なると、圧縮時にそれぞれの金属粉４，５の移動量
が異なり、中立面（金属粉が移動しない而）がモデル板
材１の面からズした位置になって、モデル板材ｌに変形
が生じてしまうことがある。そして、この場合には、そ
の変形後の形状が各圧粉体に転写されてしまうため、目
的とするモデル板材ｌの忠実な転写ができなくなる。こ
の不具合については、各凹部へ充填する金属粉４と金属
粉５の量を同一にすると、中立面をモデル板材ｌの近傍
に設定することができ、モデル板材１の変形を抑制して
、忠実な転写を確保できることが実験的に確認された。

以上のようにして両凹部で圧粉体が製造されることにな
るが、前記の装置を油圧プレス機から取外して分解する
と、第３図に示すような形状の圧粉体８，９が得られる
。即ち、圧粉体８の端面には第１図に示したモデル板材
ｌのＳ１面が転写されており、圧粉体９の端面には第１
図に示したモデル板材１のＳ２面が転写されていること
になる。

次に、この圧粉体８．９を水素雰囲気中において１１０
０℃で１時間還元を行って焼結し、焼結成型体８゛、９
”とする、尚、当然のことであるが１元時間は圧粉体８
．９の大きさによって選択されるべきである。

以上の工程によって、２つの焼結成型体８°、９°が得
られるが、これらの焼結成型体８′、９°の形状は圧粉
体８．９と殆ど同一であり収縮等の現象は見られない。

従って、第６図に示すように、プレス機械に対して焼結
成型体８′、９°を下側金型及び上側金型としてセット
し、被加工板材１０をプレス加工すると、同板材ｌＯの
所定部に第１図のモデル板材１の膨出部１ａと同一の形
状が形成されることになる。

実」り生ｌ この実施例においては、金型となる２つの焼結成型体の
製造工程が独立している。

先ず、実施例１におけるモデル板材ｌの表面と裏面に相
当する形状の面をそれぞれ銅または黄銅のブロック材に
形成し、それらをモデル型材１１．１２とする。

そして、第４図及び第５図に示すように、それらのモデ
ル型材１１．１２における前記の形成面に対してそれぞ
れ筒状コンテナ２−１．２−２の端部な圧接させ、モデ
ル型材１１．１２と筒状コンテナ２−１．２−２の内壁
面で構成される凹部にそれぞれ金属粉４．５を充填する
。次に、実施例１と同様に、それぞれの筒状コンテナ２
−１．２−２に圧縮用ラム６−１゜６−２を嵌合させた
各アッセンブリ装置を油圧プレス機にセットし、金属粉
４，５を圧縮する。

これにより、金属粉４，５は凹部内で圧縮されて、第３
図に示したものと同様の圧粉体８゜９となり、その圧粉
体８．９のモデル型材１１．１２との圧接面にはモデル
型材１１．１２の面に形成されていた形状が転写される
。

以下、装置から圧粉体８．９を取出し、実施例１の場合
と同様の条件で焼結させると、一対の焼結成型体８′、
９°が得られ、当然にこれらの焼結成型体８°、９”は
実施例１のものと同様の形状となる。

従って、第６図に示すように、プレス機械に対してそれ
らの焼結成型体８°、９゛を下側金型及び上側金型とし
てセットし、被加工板材ｌＯをプレス加工すると、実施
例１の場合と同様に、同板材ｌＯの所定部に第１図のモ
デル板材１の膨出部１ａと同一の形状が形成されること
になる。

以上のように、この実施例てはモデル型材ｌｌ、１２を
用いて両圧粉体８．９を独立に製造しているため、実施
例１てみられたように、金属粉４，５を圧縮する工程で
モデル板材ｌか変形して忠実な転写かできなくなるよう
な不具合か発生しない。また、金属粉４．５の圧縮力か
大きいはど圧粉体８，９の密度が高くなり、焼結成型体
８’　、９’の硬度を向上させることかてきるか、モデ
ル型材１１．１２を用いたことによって金属粉４．５に
対する圧縮力を大きく設定することが可能になり、より
高硬度でｍｓな形状の金型を得ることが可能になる。

［発明の効果］ 本発明の焼結金属によるデュアルフオーム方法は以上の
構成を有していることにより、次のような効果を奏する
。

請求項（１）の発明は、簡単でコストのかからない製造
装置と製造工程で多品種少量生産にも適したプレス加工
用金型の製造を可能にする。

また、金属粉の組成を選択することにより金型の硬度や
ｆＦＩＳ耗性を向上させることができ、被加工板材に対
する緻密な形状の加工か可能て、且つ製品の多量生産に
も用いることが可能な金型な製造できるという効果を有
している。

更に、この発明は、１つのモデル板材を用いるたけで、
同時に一対の金型を得ることかできるという利点も有し
ている。

請求項（２）の発明は、請求項（１）の発明における圧
粉体の製造工程において、モデル板材の変形を抑制し、
より忠実な形状転写を特徴とする 請求項（３）の発明は、独立した工程てそれぞれの金型
を製造することになるか、圧粉体の製造工程において変
形を生じないモデル型材を用いていることにより、圧縮
力を大きく設定でき、忠実な形状転写を可能にする共に
より高硬度で緻密な形状の金型の製造を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図はモデル板材の断面図、第２図は金属粉の圧縮工
程における装置の断面図、第３図は一対の圧粉体の斜視
図、第４図及び第５図は金属粉の圧縮工程における装置
の断面図、第６図はプレス機械に焼結成型体（金型）を
セットした際の断面図を示す。 １・・・モデル板材　２，３・・・筒状コンテナ４．５
・・・金属粉　６，７・・・圧縮用ラム８．９・・・圧
粉体 ８“、９′・・・焼結成型体（金型） １０・・・被加工板材　１１．１２・・・モデル型材特
許出願代理人　弁理士　永井利和

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金型成形におけるデュアルフォーム方法において
   、 被加工板材に対する成形形状と同一形状を有するモデル
   板材の周縁部を２つの筒状コンテナの端部で挟持し、各
   筒状コンテナの内壁面とモデル板材の表裏面とで構成さ
   れる両凹部に金属粉を充填し、筒状コンテナの内側に嵌
   合する圧縮用ラムで前記両凹部の金属粉を圧縮し、圧縮
   成形された両圧粉体を両凹部から取出して焼結させ、焼
   結により得られた２つの焼結成型体を被加工板材に対す
   る加工用金型とすることを特徴とした焼結金属によるデ
   ュアルフォーム方法。
2. （２）各筒状コンテナの内壁面とモデル板材の表裏面と
   で構成される両凹部への金属粉の充填量を同量とした請
   求項（１）の焼結金属によるデュアルフォーム方法。
3. （３）金型成形におけるデュアルフォーム方法において
   、 被加工板材に対する片面側の成形形状と同一形状をその
   表面に形成したモデル型材の周縁部を筒状コンテナの端
   部で圧接し、筒状コンテナの内壁面とモデル型材の表面
   とで構成される凹部に金属粉を充填し、筒状コンテナの
   内側に嵌合する圧縮用ラムで前記凹部の金属粉を圧縮し
   、圧縮成形された圧粉体を凹部から取出して焼結させ、
   焼結により得られたその焼結成型体を被加工板材に対す
   る一方の加工用金型とし、また、被加工板材に対する前
   記片面に対応した他面側の成形形状と同一形状をその表
   面に形成したモデル型材の周縁部を筒状コンテナの端部
   で圧接し、以下、前記と同様にして得られた焼結成型体
   を被加工板材に対する他方の加工用金型とすることを特
   徴とした焼結金属によるデュアルフォーム方法。