JPH031361B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 金属と金属合金との少なくとも一方から成る
粉末を、中心孔を有していない肉薄カプセル中に
充填し、 次に、該カプセルを閉鎖し、 該閉鎖カプセルを全体的に作用する等圧によつ
てプレスして該カプセル内の該粉末を圧縮し、 該閉鎖カプセルにマンドレルを中心刺通し、該
カプセルの内側から外側に向けて半径方向に該粉
末を圧縮してチユーブを得る、ことを特徴とする
チユーブを粉末治金製造する方法。

２ 該カプセルを閉鎖する前に該粉末を予備圧縮
することを含む、請求項１記載の方法。

３ 該カプセルに該粉末を充填する際に該粉末を
予備圧縮する、請求項２記載の方法。

４ 理論密度の少なくとも70％まで該粉末を予備
圧縮する、請求項２記載の方法。

５ 振動により該粉末を予備圧縮する、請求項２
記載の方法。

６ 超音波振動により該粉末を予備圧縮する、請
求項５記載の方法。

７ 該カプセルを冷間プレスする、請求項１記載
の方法。

８ 該カプセルを熱間プレスする、請求項１記載
の方法。

９ 該カプセルをプレスして該粉末を理論密度の
80乃至95％の平均密度まで圧縮する、請求項１記
載の方法。

１０ 該カプセルを熱間刺通する、請求項１記載
の方法。

１１ 該カプセルを600℃の温度で熱間刺通する、
請求項１０記載の方法。

１２ 該カプセルを1100乃至1200℃の温度で熱間
刺通する、請求項１０記載の方法。

１３ 該カプセルに該マンドレルを刺通するに先
立つて、該マンドレルを通過せしめるための中心
開口部が底部に形成されているカツプ状収容部に
該カプセルを入れる、請求項１記載の方法。

１４ 該マンドレルに潤滑剤を施して該カプセル
を刺通する、請求項１記載の方法。

１５ 該マンドレルにガラス潤滑剤を施して該カ
プセルを刺通する、請求項１４記載の方法。

１６ 該マンドレルにガラス繊維を施す、請求項
１５記載の方法。

１７ 該チユーブを更に処理する、請求項１記載
の方法。

１８ 該チユーブを押出する、請求項１７記載の
方法。

１９ 金属と金属合金との少なくとも一方から成
る粉末を、中心孔を有していない肉薄カプセル中
に充填し、次に該カプセルを閉鎖し、該閉鎖カプ
セルを全体的に作用する等圧によつてプレスして
該カプセル内の該粉末を圧縮し、該閉鎖カプセル
にマンドレルを中心刺通し、該カプセルの内側か
ら外側に向けて半径方向に該粉末を圧縮してチユ
ーブを得る、チユーブを粉末冶金製造する方法に
使用するカプセルにして、 薄い延性金属シート製外側ケシング、金属製カ
バー及び金属製底部から成り、該底部の周縁部は
中央部よりも厚い、ことを特徴とするカプセル。

２０ 該外側ケーシング、該カバー及び該底部が
相互に熔接によつて結合されている、請求項１９
記載のカプセル。

２１ 該カバーは該外側ケーシングと一体であ
る、請求項１９記載のカプセル。

２２ 該外側ケーシングの両端部は円錐台状であ
る、請求項１９記載のカプセル。

２３ 該カバーに結合される該外側ケーシングの
端部が半径方向内方に湾曲せしめられている、或
いは該カバーの周縁部が該外側ケーシングに向け
て湾曲せしめられている、請求項１９記載のカプ
セル。

２４ 該底部は10乃至30mmの厚さを有する比較的
厚い金属板から構成されており、該底部の中心領
域には内側或いは外側に形成された凹部が存在し
該中心領域の厚さは３乃至７mmである、請求項１
９記載のカプセル。

２５ 該カバーは10乃至30mmの厚さを有する比較
的厚い金属板から構成されており、該カバーの中
心領域には内側或いは外側に形成された凹部が存
在し該中心領域の厚さが減少せしめられている、
請求項１９記載のカプセル。

２６ 金属と金属合金との少なくとも一方から成
る粉末を、中心孔を有していない肉薄カプセル中
に充填し、次に該カプセルを閉鎖し、該閉鎖カプ
セルを全体的に作用する等圧によつてプレスして
該カプセル内の該粉末を圧縮し、該閉鎖カプセル
にマンドレルを中心刺通し、該カプセルの内側か
ら外側に向けて半径方向に該粉末を圧縮してチユ
ーブを得る、チユーブを粉末冶金製造する方法に
使用する装置において、 該粉末が充填され且つ閉鎖された該カプセルの
ためのカツプ状収容部と、該カツプ状収容部の中
心を通して且つ該カツプ状収容部の底部中央に形
成されている開口部内に移動せしめられる該マン
ドレルとを具備する、ことを特徴とする装置。

２７ 該マンドレルは高強度材料製の円錐状或い
は円錐台状の先端部を備え、該先端部は往復動自
在なシヤフトの自由端部に緩く取り付けられ且つ
周方向全体に渡つて該シヤフトの自由端部から半
径方向に突出している、請求項２６記載の装置。

２８ 該先端部の、該シヤフトの自由端部から半
径方向に突出している周縁部には丸みが付けられ
ている、請求項２７記載の装置。

２９ 該マンドレルの少なくとも該先端部には潤
滑剤が施されている、請求項２６記載の装置。

明細書 チユーブを粉末冶金製造するための方法並びに
これに使用するカプセル及び装置 本発明は、チユーブを粉末治金製造するための
方法、カプセルおよび装置に関するものである。

押出してチユーブを得るための金属および／ま
たは金属合金のチユーブ状素材を製造するには２
つの基本的方法が存在する： (a) 押出すべき素材の所望の外径と、中心配置さ
れた長手孔部（これは棒材料を相応に穿孔して
形成される）とを得るため圧延されもしくは鍛
造された棒材料を機械加工する； (b) 薄い延性金属シートよりなる円筒状の外側お
よび内側ケーシングを有するカプセルに金属お
よび／または金属合金から作成された粉末を充
填し、カプセルを閉鎖しかつこのカプセルに等
圧を加える。

後者の方法は極めて有利であることが証明さ
れている。粉末治金のチユーブ状素材もしくは
圧縮物を押出すことにより、高品質のチユーブ
を製造することができる。中心長手孔部を形成
するのに穿孔が必要とされないので、穿孔によ
り生ずる通常の材料損失を回避することができ
る。

本発明の目的は、押出しに必要な圧縮物をずつ
と少ない努力により同品質もしくは一層良好な品
質にしながら得る趣旨で、後者の方法を改善する
ことにある。

この特定の目的は、方法については請求の範囲
第１項の特徴部分により、また装置については請
求の範囲第２６項の特徴部分により、さらに押出
用のカプセルについては請求の範囲第１９項の特
徴部分により解決され、関連する各実施態様は基
本的な本発明の思想による有利な他の具体例に関
するものである。

好ましくは、カプセル内での粉末の予備圧縮
は、理論密度の約70％という粉末密度が得られる
よう超音波振動によつて行なわれる。カプセルを
閉鎖した際、このカプセルを全体的に作用する好
ましくは冷間−等圧に露出させて理論密度の約95
％まで粉末密度を増大させる。次いで、カプセル
を押出プレスのカツプ状収容部に位置せしめ、こ
こでマンドレルにより刺通て中心長手孔部を形成
する。この目的で、マンドレルの自由端部には極
めて耐性の材料、特に硬質金属もしくはセラミツ
クの先端部を設ける。この刺通操作により、粉末
は内側から外側方向へ半径方向にさらに圧縮さ
れ、これによりカプセル断面にわたり特に均一な
密度が得られる。好ましくはカプセルは、たとえ
ば600℃という高温度、或いは熱間加工温度もし
くは押出温度の範囲、すなわち約1100〜1200℃の
範囲の温度で刺通される。この場合、押出しはカ
プセルの刺通直後に行なうことができる。： 本発明は幾つかの予想外の利点を与える： 上記に既に説明したように、粉末充填されたカ
プセル中へのマンドレルの圧入はさらに内側から
の粉末の圧縮をもたらし、これによりカプセル断
面にわたる密度が均一にされる。

さらに、粉末充填されたカプセル中へのマンド
レルの圧入は１種の粉末の「気孔閉鎖」をもたら
し、カプセルの外側ケーシングに対応したカプセ
ルの内側ケーシングを設ける必要がなくなる。そ
の結果、如何なる場合にもカプセル材料の弱化を
もたらすような所要の熔接操作を行なわずに済
む。この種の弱化した部分は漏れの危険を伴う。

刺通すべきカプセルは、たとえばヨーロツパ特
許第20536号またはドイツ特許第2419014号各公報
に開示されたようなこれまで使用されているチユ
ーブ状カプセルと比較して、極めて減少したコス
トで製造することができる。

さらに本発明を用いることにより、増大した個
数のチユーブを押出すことも可能となる。欠点の
無い仕上製品の収率が増大する。

中心孔部を得るための粉末充填されたカプセル
へのマンドレルの圧入は、好ましくは垂直プレス
によつて行なわれ、ここでマンドレルまたは少な
くともマンドレル先端部には高度の同心性を得る
ようクリアランスを設ける。前記マンドレル先端
部は円錐状又は裁頭円錐状とすることができる。

以下、本発明によるカプセルおよび装置の図示
した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
図面において、 第１図は本発明によるカプセルの第１実施例の
略縦断面図であり、第２図は中心長手孔部を形成
するための装置のおける第１図のカプセルの配置
を示す略縦断面図であり、第３図は本発明による
カプセルの実施例に関する幾つかの縦断面図であ
り、第４図は中心孔部を形成する前の冷間−等圧
圧縮されたカプセルの断面にわたる密度を示す曲
線図であり、第５図は粉末充填されたカプセルに
中心孔部を形成するためのマンドレルの改変実施
例の縦断面図である。

第１図は、カプセル状の圧縮物を製造するため
の本発明により設計されまたは使用されるカプセ
ルの略縦断面図である。すなわち、このカプセル
はそれぞれ薄い延性金属シートから作成された外
殻８およびカバー９と、それより若干肉厚の底部
１４とを備え、この底部の周縁部１５は補強され
た設計を有しかつこの場合にはプリズム状に内方
向へ延在して、底部１４の内側領域１０が周辺領
域よりも薄い厚さを有するようにする。底部およ
びカバーはそれぞれ外側ケーシングに熔接される
（環状溶接部１２，２５）。さらに、このカバーは
外側ケーシング８の一体部分とすることもでき
る。この場合、好ましくは外側ケーシング８およ
びカバー９は深絞りによつて作成される。

図示した実施例において、カバー９と連携する
外側ケーシング８の端部を半径方向に絞つて半径
方向内方に延びる外周湾曲部１１を設け、その内
側縁部に沿つてカバー９を熔接する（熔接部１
２）。しかしながら第３図に破線で示したように、
カバー９′に湾曲周辺部１１′を設けて、この周辺
部を外側ケーシング８に突合せ熔接することも同
様に考えられる（第３図における溶接部１２′）。
図示した実施例においては、外側ケーシング８の
底部が最初に底板１４によつて閉鎖される。次い
で、カプセルに金属粉末を充填し、好ましくはそ
の間に金属粉末を超音波振動によつて圧縮する。
これにより、理論密度の約75％までの粉末密度が
得られる。次いでカプセルをカバー９によつて閉
鎖し、全体的に作用する冷間−等圧に露出して粉
末密度を理論密度の平均約95％まで増大させ、こ
のカプセル断面にわたる密度特性は第４図におけ
る曲線２４に対応する。これは、粉末密度が内側
から外側方向へ半径方向に増大することを意味す
る。この密度特性は、以下に説明するようにカプ
セルに対するその後の作用に対し極めて重要であ
る。第１図において、金属粉末の充填物を参照符
号３で示す。

冷間−等圧プレスされたカプセルを次いで第２
図には詳細に示されていないプレスのカツプ状収
容部分に位置せしめ、ここにマンドレル４，５を
中心移動させて、中心カプセル孔部２６を形成す
ることができる。マンドレル４，５はカツプ状収
容部分１の底部における中心開口部２と連携し、
マンドレル４，５がこの開口部中へ移動して上記
のカプセル穴部を形成することができる。マンド
レル４，５の圧入運動を第２図には矢印２７′で
示す。カプセルの幾何学的長手軸線２７の近傍で
粉末が少なくとも圧縮されるという事実により、
マンドレル４，５は粉末充填されたカプセル中へ
比較的容易に圧入される。これにより、粉末は内
側から外側方向へさらに半径方向に圧縮されて、
中心内側穴部２６の近傍で「気孔閉鎖」を伴う。
これにより、ほぼ一定もしくは均一の粉末密度が
チユーブ状圧縮物の断面にわたつて得られる。上
記の「気孔閉鎖」により、薄い延性金属シートよ
りなる内側ケーシングの熔接は必要でなくなる。
上記装置により上記方法にしたがつて作成された
圧縮物は、常法で直接に押出して仕上チユーブを
形成することができる。

さらに第２図から明らかなように、マンドレル
４，５の圧入は底部１４を介して行なわれ、これ
により薄い肉厚の内側領域１０が破壊される。こ
の操作に際し、カプセルおよびその内部に含まれ
た金属粉末３はさらに軸線方向の圧縮力を受け
て、特にそれぞれ円弧状カバー１１もしくは１
１′の近傍にて僅かなカプセルの変形をもたらし、
ここで粉末はそれぞれ外側ケーシングもしくはカ
バーの対応の変形により逃げることができる。

マンドレルはシヤフト４とこのシヤフト４の自
由端部に配置された先端部５とで構成され、この
先端部は第２図に示した実施例においては円錐状
である。先端部５をシヤフト４に緩く取付け、こ
れにより一方では高度の同心性が得られかつ他方
ではマンドレルを出発位置まで後退させる（矢印
２７′とは反対方向）前に先端部５を外すことが
可能となり、したがつてマンドレルの後退が先端
部５によつて阻害されない。この手段は、先端部
５の外周（第２図および第５図に示される）がシ
ヤフト４を越えて半径方向に突出する際に特に有
利である。

先端部５は高強度の材料、特に熱加工工具用の
鋼材、硬質金属またはセラミツクから作成され
る。第２図および第５図によれば、それぞれ先端
部５もしくは５′は、シヤフト４に対面しかつそ
こから僅かに突出するその周縁部１３もしくは１
３′にて丸味をつける。第５図に示した実施例に
おいて、先端部５′は第２図に示した実施例にお
ける先端部５の円錐状設計とは異なる裁頭円錐状
の設計である。

先端部５もしくは５′および必要に応じシヤフ
ト４には好ましくは潤滑剤を施こし、特にガラス
繊維ストツキング６を先端部５もしくは５′およ
び必要に応じシヤフト４に取付ける。いわゆる
「熱間刺通」の場合、すなわち穴部２６を高温度
で作成する場合には、ガラス潤滑剤が特に有利で
ある。一般に、先端部５もしくは５′にのみガラ
ス繊維キヤツプを設ければ充分である。しかしな
がら、刺通操作の直後に押出しを行なうことが望
ましければ、好ましくはシヤフト４にも潤滑剤、
たとえばガラス繊維層を設ける。

マンドレルまたはそれぞれのシヤフト４を、第
２図には詳細に図示されていないプレスの案内ス
リーブ７の内部で長手方向に移動するよう支持す
る。好ましくは、マンドレル４，５はそれ自体公
知の方法で液圧駆動される。

第３図は粉末カプセルの可能な改変を図示して
いる。周辺湾曲したカバー９′を有する実施例に
ついては、第１図の実施例を参照して既に説明し
た通りである。

代案として、このカバーは比較的厚い硬質プレ
ート９″とすることができ、これを外側ケーシン
グ８の関連外周部に熔接する（環状熔接部２８）。

第１図の底部の代案としては、底部１４をプレ
ート２１もしくはプレート２３で構成することが
でき、後者はその外側に中心凹部１９を備え、こ
れにより底部の厚さはこの領域で相応に減少す
る。この実施例の効果に関し、これは第１図に示
したものと同等であるが、ただし凹部１９を外側
に設けたのに対し、第１図の実施例ではこれを内
側に設けた点で相違する。

底部１４に対するさらに他の代案は比較的厚い
環状部１６を特徴とし、その中心開口部を肉薄の
プレート１７によりカプセル内側で閉鎖し、その
結果全体的な形状は外側凹部１９を備えた底板２
３と同様になる。プレート１７はカプセル内側に
おけるリング１６の端面に熔接される（熔接部２
９）。

外側ケーシング８の端部１８は円錐状に傾斜し
た設計である。これによりカツプ状収容部１の内
部に設けられた自由空間は、カプセルの刺通に際
し、その対応の膨張によつて満たされる。カプセ
ルはこの自由空間中へ膨張することができる。円
錐状に傾斜した端部１８は仕上圧縮物ではもはや
目に見えなくなる。

勿論、底部１４はカバー９もしくは９′と同様
に外側ケーシング８と同じ金属シートで作成する
ことができる。しかしながら、カプセルの密封性
に関し、肉厚カバーを熔接するのがより簡単かつ
安全であることが判明した。しかしながら、この
場合にはカバーの中心領域をマンドレル４，５に
よる一層容易な破壊および刺通の目的で、できる
だけ肉薄とすべきである。したがつて、第３図に
おけるカバー９′はさらにそれぞれ底板２２，２
３または第１図の底板と同様な形状を有すること
が有利である。

さらに、カプセルとマンドレル（特にマンドレ
ル先端部５もしくは５′）の両者における異なる
直径の領域間の移行部は全て丸味をつけ、或るい
は漸次変化する形状を有することにも注目すべき
である。

以下、本発明の利点を２つの実施例により説明
する。

外径222mm、長さ700mmかつ肉厚２mmの２個のカ
プセルに、それぞれ無銹性18／８型粉末を充填し
た。一方のカプセルは厚さ30mmの底板により１端
部を閉鎖し、このプレートの中心領域は約25mmの
深さの凹部を備える。この凹部の直径は104mmと
した。したがつて、凹部近傍におけるプレートの
厚さは５mmであり、かつ刺通用マンドレルによつ
て刺通せねばならなかつた。

他方のカプセルには10mmの均一厚さの底板を設
けた。これら両カプセルを4000バールの冷間−等
圧にかけた。

1150℃まで加熱した後、これらのカプセルを垂
直プレス内で刺通した。得られた圧縮物は良好な
内表面を示し、かつ４mm未満の中心穴部の偏心度
を示した。

刺通した後、両圧縮物を押出して、次の寸法を
有するチユーブを形成した：140×120mmおよび
142×15mm。これらのチユーブは良好な内表面お
よび良好な外表面の品質と、均一な構造と、良好
な機械的性質とを示した。