JPH03247705A - 帯状焼結体の製造方法及び製造設備 - 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、粉末圧延によって圧粉した成形体を焼結して
帯状焼結体を製造する方法及び製造設備に関する。

［従来の技術］ 粉末原料から所定の形状をもった製品を得る方法として
、プレス成形を始めとして各種方法が従来から採用され
ている。なかでも、粉末圧延は、帯状の成形体を連続的
に効率よく製造する方法として量産化に適したものであ
る。

粉末圧延では、−船釣に、互いに水平或いは斜めに設け
られた一対の圧延ロールの上方に粉末原料を収容するホ
ンバーを配置し、このホンバーからロールギャップに粉
末原料を流し込み、圧延ロールで圧粉して帯状の成形体
としている。

このとき、ロールギャップに流し込まれた粉末原料は、
流動性があるため、圧延ロールの側方に流出しやすい。

そのため、ロールギャップのロール軸方向端部では粉末
原料の供給量が不足しがちな状態になり、製造された帯
状成形体の両端部に密度低下や板厚低下が生じる原因と
なる。また。

ロールギャップからの粉末原料の流出が著しい場合、成
形自体が不可能になることもある。

そこで、粉末原料の側方への流出を防止することが必要
であり、従来から種々の提案が行われている。たとえば
、一方の圧延ロールのバレル端部にフランジを設ける方
法、圧延ロールの両バレル端部に更に一対の押えロール
を配置する方法、圧延ロールを凹及び凸のカリバーロー
ルとする方法、サイド堰によって側方への粉末１基料の
流出を阻止する方法等か知られている。

しがしながら、こ九らの方法によっても、側方への粉末
原料の流出を完全に防止することは、実際的には困難で
ある。その結果、粉末圧延機から送り出された帯状成形
体の両端部には、密度低下。

板厚不足等の何等かの欠陥が発生することが避けられな
い。また、帯状成形体の両端部は、大なり小なり波打っ
た形状になる。

このため、圧延された帯状成形体から幅方向に均一な特
性をもつ帯状焼結体を得るためには、欠陥のある両端部
を除去した後で製品とする必要がある。このようなこと
から、帯状成形体を焼結した後で不均質な両端部を除去
し、製品とすることが従来から行われていた。

［発明が解決しようとする課！］ 欠陥が含まれている両端部を焼結体から除去するとき、
次のような問題がある。

密度の低い成形体の両端部は、圧延ロール間を通過する
ときに受ける力が充分に働かず、充分に圧粉された状態
になっていない３　ぞのため、両端部は極めて脆い状態
にあり、焼結段階での固化か始まる前に欠は落ちたり粉
末の脱落が生していた。

このような欠は落ちや脱落があると、帯状成形体の端部
は、−層不規則な形状になる。その結果、焼結後のトリ
ミング代が大きくなり、歩留りが大幅に低下する。また
、欠は落ちた成形体の小片や脱落した粉末が、焼結炉内
のトレイやベルト上で焼結されて焼き付き、　トレイ、
ベルト等の炉内部品を大きく損耗させる原因となってい
た。

また、焼結後に硬度が高くなる材料を製造する場合、　
トリミング作業にしようさ九る工具の損耗も大きなもの
であった。更に、　トリミングによって製品から分離さ
れた部分は、スクラップとして処理する以外に使用する
途はなく、粉末原料の有効使用率が低いものであった。

ところが、この種の粉末原料は、通常の塊状原料に比較
して通常高価な原料であり、この有効利用が図られてい
ないために、得られた焼結体のコストを上昇させること
になる。

そこで、本発明は、このような焼結体製造上の問題を解
消すべく案出されたものであり、焼結前の帯状成形体を
トリミングすることによって、　トリミング工具の損耗
や焼結炉内の部品の損耗等を防止すると共に、効率的で
コスト的にも優れた帯状焼結体の製造方法及び製造設備
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の製造方法は、その目的を達成するため、粉末原
料を粉末圧延機によって帯状成形体に圧延し、前記粉末
圧延機の出側に配置されたサイドトリマーによって前記
帯状成形体の両端部を連続的にトリミングし、次いで前
記帯状成形体を焼結することを特徴とする。

ここで、帯状成形体の搬送方向に治って配置したサイド
トリマーによって、前記帯状成形体の両端部から段階的
にトリミングすることができる。

また、トリミングによって帯状成形体から切り落とされ
た除去物を回収し、該除去物を解砕又は粒度調整して再
生粉末を得、該再生粉末を粉末原料の一部として粉末圧
延機１こ供紹することが好ましい。

また、本発明の製造設備は、粉末原料を帯状成形体に圧
粉する粉末圧延機と、該粉末圧延機で圧延された帯状成
形体を焼結する連続焼結炉と、前記粉末圧延機と前記連
続焼結炉とを結び帯状成形体を連続的に前記連続焼結炉
に搬送する搬送ラインと、該搬送ラインの途中に設けら
れたサイドトリマーとを備えていることを特徴とする。

また、帯状成形体の両端部からトリミングを段階的に行
うように、搬送ラインに治って複数個のサイドトリマー
を配置しても良い。

［作用］ 粉末圧延機から送り出さ九た帯状成形体は、粉末原料か
圧粉された、いわゆるクリーンの状態にある。このグリ
ーンの帯状成形体は、単に原料粒子相互が物理的な力等
によって集合しているものであるため、僅かな力で容易
に分離或いは切断できる。そこで、本発明においては、
グリーン状態の帯状成形体に対してトリミングを行うこ
とにょって、　トリミング作業を容易にすると共に、成
形体から分離・脱落し易くしかも製品の一部とならない
欠陥を含む両端部が焼結炉に持ち込まれることがなくな
る。　　このトリミングは、粉末圧延機から焼結炉に帯
状成形体を連続的に搬送する場合、或いは帯状成形体を
一部コイル状に巻き取った後で焼結する場合の何れにお
いても行うことができる。すなわち、焼結前に両端部を
除去する限り、トリミングが容易に行われ、且つトラブ
ルを発生し易い両端部が焼結炉に持ち込まれることがな
くなる。また、焼結後の高硬度の焼結体を所定の最終形
状に仕上げるとき、作業負担が軽減される。

以下、図面を参照しながら、本発明を具体的に説明する
。

本発明に従った製造設備の一例を、第１図に概略的に示
す。この設備においては、粉末圧延機１と連続焼結炉２
が搬送ライン３で結ばれており、搬送ライン３の途中に
サイドトリマー４が配置されている。粉末圧延機１て圧
粉された帯状成形体５は、欠陥を含んだ両端部がサイド
トリマー４で切り落とされた後、連続焼結ｆ２に連続的
に送り込まれる。そして、連続焼結炉２て焼結さ九た後
、帯状焼結体６として搬出される。

サイドトリマー４としては、従来の鋼板製造ラインに組
み込まれているスリンター式を始めとして各種のものが
使用可能である。しかし、粉末原料が圧粉されただけの
帯状成形体５は、元来強度が小さなものである。そのた
め、応力が発生する方法でトリミングすると、帯状成形
体５にクランクや破断等が生じる。そこで、この点を考
慮して、帯状成形体５に対する荷重負荷が／ｌＸさい研
削に類似したトリミング方法が適している。

たとえば、帯状成形体５の両側に所定の間隔をもって１
組の円柱状の回転工具を配置し、この回転工具を帯状成
形体５の両端部に当ててトリミングする方法を採用する
ことができる。このとき、回転工具は、帯状成形体５を
円滑に連続焼結炉２に搬送する上から、粉末圧延機１が
ら帯状成形体５を押し出すような方向に回転させること
が好ましい。

また、帯状成形体５の端部からトリミングする量が大き
な場合には、２組以上の複数のサイドトリマー４を搬送
ライン３に治って直列的に配置し、最終的にトリミング
する量を複数回に分割して、それぞれのサイトドシマー
４で段階的にトリミングすることが好ましい。これによ
って、　１回にトリミングする量が小さくなり、帯状成
形体５に加わる荷重の増加が抑えられる。これに反し、
１回で過大なトリミングを行うと、研削荷重が大きくな
り、帯状成形体５に不要な応力が加わって、破断、亀裂
等の欠陥が発生し易くなる。

更に、１回にトリミングする帯状成形体５の端部からの
幅に比較して、回転工具の半径を大きくすることが好ま
しい、この半径が過小であると、工具に対する帯状成形
体５の噛込みが悪くなり、粉末圧延機１から帯状成形体
５を搬送するときの阻害要因となる。その結果、良好な
トリミングが行われないことは勿論として、帯状成形体
５の破断を引き起こすことにもなる。

回転工具としては、砥石を使用することかできる。しか
し、帯状成形体５は粉末原料を機械滴に圧粉したものに
過ぎないので、研削は元来極めて容易であり、ハイス等
の金属工具や超硬工具等を使用することが充分可能であ
る。これら金属工具や超硬工具は、砥石のように砥粒が
発生し、　トリミングによって帯状成形体５から分離さ
れた除去物に混入することが極めて少ない。この点で、
除去物を回収し粉末圧延の材料として再利用する場合に
は、砥石よりも好ましい工具といえる。

トリミングによって帯状成形体５から分離した除去物は
、小片状又は粉末状になる。なお、回転工具を使用した
トリミングにあっては、大半が粉末状の除去物となる３
　この除去物は、サイドトリマー４の近傍に配置した適
宜の吸引装置等の集塵機によって容易に回収することが
できる。このとき、回転工具を使用したトリミングで帯
状成形体５から分離された除去物は、そのほとんどが元
の粉末状態に戻るので、篩等を使用して粉度調整するこ
とによって、粉末圧延の原料として再利用で１− きるものとなる。また、小片状の除去物であっても、粒
子相互が単に物理的に集合したグリーンの状態にあるた
め、軽度の解砕処理によって元の粉末状態に戻すことが
できる。

［実施例］ 以下、本発明の詳細な説明する。

実施例１ 本実施例で採用した製造設備は、第２図及び第３図に示
すように、粉末圧延機１と連続焼結炉２とを結ぶ搬送ラ
イン３の途中にサイドトリマー４が配置されている。粉
末圧延機１で成形された帯状成形体５は、ピンチロール
７を通過した後、両端部の所定量がサイドトリマー４で
除去される。

トリミングされた帯状成形体５は、このままの状態で連
続焼結炉２に搬入され、連続的に焼結される。得られた
帯状焼結体６は、巻取り機８でコイル９に巻き取られる
。

サイドトリマー４は、帯状成形体５の両端部が通過する
位置に配置された円柱状の超硬工具１０゜１１を備えて
いる。これら超硬工具１０．１１は、１２ それぞれ駆動装置１２．１３に連結されている。

また、超硬工具１０．１１の下方に集塵ヘッド１４が配
置されており、超硬工具１０，１１で帯状成形体５から
分離された除去物を集塵装置１５に導いている。

符番１６は、連続焼結炉２の内部から外部にかけての周
回軌跡をとるスチールベルト１６である。

連続焼結炉２の内部で、帯状成形体５は、このスチール
ベルト１６の上面に載置された状態で搬送される。

粉末原料として、最大粒径１５０μｍ、平均粒径６０μ
ｍの鉄粉を使用した。また、板厚２　ｍ　ｍ。

板＠２００ｍｍ、　　密度比８５％の帯状成形体５が得
られるように、粉末圧延機１の操業条件を設定した。

粉末圧延機１から送り出された帯状成形体５を、３通り
の条件下で処理した後、連続焼結炉２に搬入した。

（Ａ　）粉末圧延機１からの帯状成形体５を、　トリミ
ングせずに、そのまま連続焼結炉２に搬入３ （Ｂ）半径１６ｍｍの超硬工具１０．．１１を毎分３０
００回転の速度で回転させて、端面から２０ｍｍの範囲
にある帯状成形体５の両端部を１−リミング （Ｃ）半径２５ｍｍの超硬工具１０．］１を毎分２００
０回転の速度で回転させて、端面から２０ｍｍの範囲に
ある帯状成形体５の両端部をトリミング なお、何れの条件（Ａ）〜（Ｃ）の下で処理された或い
は処理されなかった帯状成形体５も、連続焼結炉２で１
１００　’Ｃて焼結した後で、単重約２００ｋ　ｇのコ
イル９に巻き取った。

条件（Ａ＞を採用した場合、スチールベルト１６を交換
した直後にも拘らず、２００ｋｇの焼結体を製造した後
のスチールベルト１６の表面には、帯状成形体５の端部
から股落した粉末が硬く焼き付いていた。この焼付きの
ため、スチールベル）・１６は、これ以上の使用に耐え
られない状態にあった。

得られた帯状焼結体５の板幅方向に関する密度４ 比分布及び板厚分布を、第４図に示す２　第４図から明
らかなように、帯状ｆｆｅ結体６の両端面から約２０ｍ
ｍの領域で、密度比及び板厚共に低下している。そのた
め、このままで製品とすることができす、この２０　ｍ
　ｍの領域を以後の工程でトリミングする必要があった
。

条件（Ｂ）を採用した場合、得られた帯状焼結体６は、
板幅方向に均一な密度比分布及び板厚分布をもっていた
。しかし、製造開始後しばらくして、サイドトリマー４
近傍で帯状成形体５の円滑な送りができず、粉末圧延機
１の出側で帯状成形体５が破断し、製造ラインを止めさ
るをえない状態となった。

条件（Ｃ）を採用した場合、問題なく焼結を行うことが
でき、約２００ｋｇのコイル９を製造することができた
。また、製造後のスチールベルト１６を観察したところ
、ヘルド表面に対する粉末の焼付きをほとんど検出する
ことかできず、スチルベルト１６を含めて製造Ｂ　１ｍ
はそのままの状態で再稼働することができた。

１５ この条件（Ｃ）の下で製造された帯状焼結体の板幅方向
に関する密度比分布及び板厚分布を、第５図に示す。第
５図から明らかなように、？ｉＦ状焼結体の板幅方向全
域にわたり、密度比及び板厚共に均一であった。そのた
め、得られた帯状焼結体は、　トリミングを施す必要な
く、このままで製品とすることができた。

また、集塵装置１５に回収されたトリミングの除去物を
１５０μｍの篩で分級したところ、回収物の約９０％は
、１５０μｍ以下の粉末状であった。この回収粉末を、
このままで粉末圧延機１に装入される粉末原料として再
利用することができた。

実施例２ 実施例１と同様にし５て、粉末圧延によって帯状成形体
を製造し、端面から２０ｍｍの領域にある帯状成形体の
両端部をトリミングした。

使用したサイドトリマーとしては、実施例１と同じ半径
１６ｍｍの超硬工具を装着したものを搬送ラインに治っ
て２組直列に配置した。そして、１６− １粗目の超硬工具て１２　ｍ　ｍ、２粗目の超硬工具で
８ｍｍ、合計２　Ｑ　ｍ　ｍのトリミングを段階的に行
った。その結果、１粗目だけの超硬工具を配置した場合
［前掲の条件（Ａ）に相当］には帯状成形体の送りを円
滑に行うことができなかったものが、超硬工具の２段配
置によって帯状成形体を円滑に連続焼結炉に送り込むこ
とができた。また、得られた帯状焼結体も、第５図の場
合と同様に均一な密度分布及び板厚分布をもつものであ
った。

し発明の効果コ 以上に説明したように、本発明においては、焼結前のグ
リーンの状態にある帯状成形体をトリミングしているの
で、トリミングを容易に行うことができると共に、板幅
方向に関して密度比及び板厚が均一化した帯状焼結体が
製造される。そのため、この帯状焼結体を、そのままで
製品として出荷することも可能となる。しかも、帯状成
形体から剥離して連続焼結炉の内部に落下する小片や粉
末等もないため、これらの焼付きによって炉内部品が損
耗することもなくなる。このよう（二　本発明は、粉末
焼結を実用化する上で多大の効果を梵揮するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本開明に従った設備構成の一例を示し・、第２
図は本発明の第１実施例で使用した製造設備を示し、第
３図は第２図の設備を側面からみた図、第４図はトリミ
ングをせずに焼結した場合の焼結体の板幅方向に関する
密度比分布及び板厚分布を表したグラフ、第５図はトリ
ミングした帯状成形体を焼結して得られた帯状焼結体の
板幅方向に関する密度比分布及び板厚分布を表したグラ
フである。 １・・・粉末圧延機　　　　　２・・・連続焼結炉３・
・・搬送ライン　　　　　４・・・サイドトリマー５・
・・帯状成形体　　　　　６・・・帯状焼結体７・・・
ビンチロール　　　　８・・・巻取り機９・・・コイル
　　　　　　　１ｏ、１１・・・超硬工具１２．１３・
駆動装置　　１４・・・集塵ヘンド１５・・・集塵装置
　　　　　］−６・スチールベルト特開平 ３ ２４７７０５　（６）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉末原料を粉末圧延機によって帯状成形体に圧延
   し、前記粉末圧延機の出側に配置されたサイドトリマー
   によって前記帯状成形体の両端部を連続的にトリミング
   し、次いで前記帯状成形体を焼結することを特徴とする
   帯状焼結体の製造方法。
2. （２）請求項１記載のトリミングが、帯状成形体の搬送
   方向に沿って配置したサイドトリマーによって、前記帯
   状成形体の両端部から段階的に行われることを特徴とす
   る帯状焼結体の製造方法。
3. （３）請求項１記載のトリミングによって帯状成形体か
   ら切り落とされた除去物を回収し、該除去物を解砕又は
   粒度調整して再生粉末を得、該再生粉末を粉末原料の一
   部として粉末圧延機に供給することを特徴とする帯状焼
   結体の製造方法。
4. （４）粉末原料を帯状成形体に圧粉する粉末圧延機と、
   該粉末圧延機で圧延された帯状成形体を焼結する連続焼
   結炉と、前記粉末圧延機と前記連続焼結炉とを結び帯状
   成形体を連続的に前記連続焼結炉に搬送する搬送ライン
   と、該搬送ラインの途中に設けられたサイドトリマーと
   を備えていることを特徴とする帯状焼結体の製造設備。
5. （５）請求項４記載のサイドトリマーが、帯状成形体の
   両端部からトリミングを段階的に行うように、搬送ライ
   ンに沿って複数個配置されていることを特徴とする帯状
   焼結体の製造設備。