JPH04191304A - 硬質材料の押出し方法 - 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、特に硬質材料からなる粉末に１種類以上のバ
インダーを混練した可塑性混練体を押出し成形する硬質
材料の押出し方法に関する。

【従来の技術】

周知のように、硬質材料の素材は、金属や金属の炭化物
、窒化物、酸化物、ほう化物等の硬質材料からなる粉末
を原料としており、硬質材料からなる製品はこれらの粉
末に１種類あるいは数種類のバインダーを混練すること
により結合させた後成形し、成形後に脱バインダー処理
、機械加工、焼結等の各処理を施して製造されている。 ところで、成形方法としては金型成形法、射出成形法、
ドクターブレード法等が知られているか、例えばドリル
やエンドミル等の工具の製造には長尺の成形材料を要す
るが故に、一般に押出し装置による押出し成形方法が用
いられている。 このような押出し成形方法は、原料粉末に１種類以上の
バインダーを混練して、この可塑性混練体を押出し成形
機により所定の断面形状を有するダイスから押し出して
種々の断面形状を有する長尺素材を成形して製造するも
のであるか、この押出し成形方法を円滑に遂行するため
には、種々に相互関係のあるパラメータを微妙に調整す
る必要があり、その最適条件には未知の部分が多い。 例えば、バインダーに関する技術に限っても、特公昭５
１−２６６５３号公報、特公昭６２−５９０７４号公報
、特公昭６３−４６０２６号公報、特公平１−２４７４
３号公報等の数多くの公報によって開示されている。 さらに、最近の傾向としては特公平１−２９８４１号公
報、特開昭６１−１０９９０８号公報、特開平１１５６
４０５号公報等に見られるように、ダイス部の形状か益
々複雑化してきている。 上記したように、ダイス部の形状が益々複雑化すると、
より可塑性の高い混線体か要求されるに至り、先のバイ
ンダーに関する技術にもあるように、その種類と量とは
益々増加して行く傾向になってきている。

【発明か解決しようとする課題】

確かに、上記したように原料粉末に混入するバインダー
の種類と量とを増すと、ダイス部における可塑性混練体
の流れか滑らかになるので押出し成形か容易に行えるよ
うになるか、その後工程において以下に説明するような
種々の解決すべき課題か生してくる。 先ず、その課題の第１は、脱バインダー時に一度に大量
のバインダーか流れ出すために、成形素材に割れか生し
る頻度か多くなり、製品の歩留りか低下してしまう。 このような成形素材の割れは、昇温速度を低速にするこ
とによって回避することか可能であるか、すると脱バイ
ンダー処理時間か長くなり生産性の低下を来すので経済
上好ましくない。 また、その課題の第２は、脱バインダー後の分解残渣か
多くなり、例えば素材か超硬合金の場合には、その焼結
組織内に遊離炭素相等の不良組織か生じ、製品品質にと
って好ましくないという問題も生じている。 さらに、その課題の第３は、焼結処理に際して収縮量や
その変形量か多くなり、研磨仕上げに際しての取代の増
加に基づく機械加工費の増大や寸法不良に基づく歩留り
の低下を来している。 従って、本発明はバインダーの種類や混入量を増すこと
なく、高能率てかつ品質の優れた押出し材料を押出すこ
とを可能ならしめる硬質材料の押出し方法の提供を目的
とする。

【課題を解決するための手段】

本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであって
、従って本発明に係る硬質材料の押出し方法の要旨は、
金属や金属の炭化物、窒化物、酸化物、ほう化物等の硬
質材料からなる粉末に、１種類以上のバインダーを混練
して可塑性混練体とした後、この硬質材料からなる可塑
性混練体を押出し成形する硬質材料の押出し方法におい
て、ダイスの押出し基側ては可塑性混練体を所定の温度
に加熱すると共に、ダイスの押出し先側ではダイスから
押出された押出し体を冷却することを特徴とする。

【作用】

本発明に係る硬質材料の押出し方法によれば、可塑性混
練体は所定の温度に加熱されるのて、加熱温度に応じて
流動性か増大し、可塑性混練体に混入するバインダー量
を少なくすることかできる。 そして、ダイスから押出される押出し成形素材は冷却さ
れるので、硬度が向上して押出された成形素材の曲げ変
形等の発生か防止される。

【実施例】

本発明に係る実施例を、第１図乃至第３図を参照しなか
ら以下に説明する。 第１実施例 この第１実施例を、押出し装置の主要部側面断面図の第
１図と、加熱温度に対する可塑性混練体の粘性係数変化
説明図の第２図とに基づいて以下に説明する。 即ち、押出しの原料となる可塑性混練体は、混入した総
バインダー量６％から１％おきに１１％までのそれぞれ
をパラメータとし、横軸に可塑性混練体の温度（単位：
°Ｃ）をとり、また縦軸に可塑性混練体の粘性係数（単
位；１０２ポアズ）をとった第２図において示すように
、一般に可塑性混練体の温度か高温になるほど、この可
塑性混練体の粘性係数か小さくなる傾向かある。 例えば、混入した総バインダー量か７％の場合を例とし
て説明すると、４５〜６０°Ｃにかけて可塑性混練体の
粘性係数か急激に低下し、温度６０℃以上では粘性係数
か１５００ポアズ以下となって十分な可塑性を存する一
方、温度４５°Ｃ以下では粘性係数か２５００ポアズ以
上となって十分な非可塑性、つまり硬度を存している。 従って、発明者等は加熱すれば可塑性混練体の可塑性が
増大して押出しか容易になることを見出して、以下に説
明する硬質材料の押出し方法およびその装置を開発する
に至ったものである。 以下、本発明に係る押出し装置の主要部の構成を、第１
図に基づいて説明すると、図中に示す符号ｌは外周回り
に面状発熱体３か外装され、かつピストンロッド２ａに
より往復動されるピストン２が内設されてなるシリンダ
であり、このシリンダ１のピストン２の反対側、つまり
同図における下側には以下に説明する構成になるダイス
４が装着されている。 なお、上記面状発熱体３はより高温度に加熱する必要の
ある可塑性混練体の加熱に用いられるものであって、可
塑性混練体の種類によっては必ずしも必要としないもの
である。 上記ダイス４の詳細は、押出し幕開４ｅかラッパ状であ
って、次第に内径か小さくなり、次いて同内径となるそ
の押出し先側４ｆ端に開口する押出孔４ｈを有している
。そして、ダイス４の押出し幕開４ｅの外周には、前記
シリンダｌを貫通して連通ずる熱水供給管６から供給さ
れる熱水Ｈｗ（白矢印で示す）を、反対側から貫通して
連通ずる熱水排出管７に通す熱水用溝４ａか周設されて
いる。 また、このダイス４の押出し先側４ｆの外周には。 この外周に外嵌されている筒状のダイスカバー５を貫通
して連通ずる冷水供給管８から供給される冷水Ｃｗ（黒
矢印で示す）を、このダイスカバー５を反対側から貫通
して連通ずる冷水排出管９に通す冷水用溝４ｂが周設さ
れている。 また、熱水Ｈｗや冷水Ｃｗの混合と漏洩を防止するため
、ダイス４の外周に周設された熱水用溝４ａ挟む位置に
おいて０−リング溝４Ｃが周設され、この０−リング溝
４Ｃに０−リング４ｄが嵌着される一方、上記ダイスカ
バー５の先端側の内周にも０−リング溝５ａが周設され
、この０−リング溝５ａに０−リング５ｂか嵌着される
と共に、このダイスカバー５の基端側はソール部材を介
してダイス４に螺刻されているテーパネジに螺着されて
なる構成になっている。 以下、上記構成になる押出し装置の使用態様を説明する
と、従来ては１１％ものバインダーを混入する必要のあ
った原料粉末に、７％のバインダーを混入・混練した可
塑性の混線体Ｗ。をシリンダｌに装入し、面状発熱体３
に通電し、熱水用溝４ａに所定の温度の熱水Ｈｗを通水
すると共に、冷水用溝４ｂに冷水Ｃｗを通水して、この
混線体Ｗ。の温度を６０℃に加熱しながら、ダイス４か
ら押出される前に４５°Ｃに冷却しながらピストン２を
ダイス４側に摺動させて押出し素材Ｗ、を押出した。 この押出し素材Ｗ１は、その温度か６ｏ″Ｃては、第２
図に示すように、可塑性域にあって曲げ変形か生じるが
、冷却による硬度の向上によりこの押出し素材Ｗ１には
曲げ変形が認められなかった。 このように、混入するバインダー量が少ない可塑性混練
体Ｗ０でも押出し得るということは、混入するバインダ
ー量を多くすることにより可塑性を高くして押出す従来
の押出し方法に比較して、押出し素材Ｗ１の割れ発生頻
度の低下による製品の歩留りの向上、脱バインダー処理
時間の短縮による生産性の向上を可能ならしめ、また脱
バインダー後の分解残渣の減少により焼結組織への悪影
響が少なくなるため、内部品質の優れた押出し製品の製
造を可能ならしめるものである。 さらに、押出し素材Ｗ１の焼結処理に際しての収縮量の
程度やその変形量を少な（し得ることにもなり、研磨仕
上げに際しての取代の減少に基づく機械加工費の削減や
寸法不良の減少に基づく歩留りの向上を期待することが
可能になる。 第２実施例 この第２実施例を、押出し装置の主要部側面断面図の第
３図を参照しなから、第１実施例と構成上相違する点に
ついてだけ以下に説明する。 即ち、この押出し装置は、ダイス４の押出孔４ｈの内周
に螺旋溝４ｇを周設する一方、押出しダイス４の押出し
幕開の先端に接し、かっ押出孔４ｈの中心に遊嵌する一
対のスパイラル状のピン１１を有すると共に、複数の貫
通穴１０ａを有する円板状のピンベースｌＯかシリンダ
ｌ内に配設されてなる構成になっている。 上記構成に係る説明から良く理解されるように、この構
成になる押出し装置は、油穴付ドリル素材を押出し成形
する、周知の構成になるものである。 従来方法によってこのように複雑な形状の素材を押し出
す場合には、ビンベース１０に起因する押出し抵抗の増
大により、ビンベース１０か破損したりピン１１か変形
変形したりする他、押出し不能になる等の事態を招いて
いたか、この実施例では加熱と冷却による押出し幕開４
ｅにおける可塑性混練体Ｗ０の可塑性の向上と、押出し
素材Ｗ１の硬度の向上とが同時に得られ、曲げ変形の少
ない押出し素材Ｗ１を支障なく押出し成形し得た。 このことは、さらに複雑な押出し素材Ｗ１の押出しを可
能ならしめることを示唆するものである。

【発明の効果】

以上詳述したように、本発明に係る硬質材料の押出し方
法によれば、可塑性混練体は所定の温度に加熱されるの
で、加熱温度に応して流動性か増大するため混入するバ
インダー■を少なくし得、そしてダイスから押出される
押出し成形品は冷却されてその変形等が防止されるので
、従来の場合に比較して成形素材の割れ発生頻度か少な
くなり、製品の歩留りか向上すると共に、脱バインダー
処理時間か短縮され生産性の向上か可能になり、また脱
バインダー後の分解残渣の減少により不良組織を誘因す
る原因か減少し、内部組織の優れた製品の製造か可能に
なるのに加え、焼結処理に際しての収縮量やその変形量
か減少し、研磨仕上げに際しての取代の減少に基づく機
械加工費の低減や寸法不良の減少に基づく歩留りの向上
か可能になる結果、生産性の向上と品質の向上とに対し
て極めて多大な効果を期待することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る押出し装置の主要部
側面断面図、第２図は加熱温度に対する可塑性混練体の
粘性係数変化説明図、第３図は本発明の第２実施例に係
る押出し装置の主要部側面断面図である。 ｌ・・・シリンダ、２・・・ピストン、２ａ・・・ピス
トンロッド、３・・・面状発熱体、４・・・押出しダイ
ス、４ａ・・・熱水用溝、４ｂ−・・冷水用溝、４ｃｍ
０−リング溝、４ｄ・・・０−リング、４ｅ・・・押出
し幕開、４ｆ・・・押出し先側、４ｇ・・・螺旋溝、４
ｈ−・・押出孔、５・・・ダイスカバー、５ａ・・・Ｏ
−リング溝、５ｂ−・・０−リング、６・・・熱水供給
管、７・・・熱水排出管、８・・・冷水供給管、９・・
・冷水排出管、１０・・・ビンベース、１０ａ・・・貫
通穴、１１−・・ピン、Ｃｗ＝−冷水、ｆｈｔ・・・熱
水、Ｗ　ｏ　””可塑性混練体、Ｗ、・・・押出し素材
。 特許出願人　株式会社神戸製鋼所 代理人　弁理士　金　丸　章　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金属や金属の炭化物、窒化物、酸化物、ほう化物等
   の硬質材料からなる粉末に、１種類以上のバインダーを
   混練して可塑性混練体とした後、この硬質材料からなる
   可塑性混練体を押出し成形する硬質材料の押出し方法に
   おいて、 ダイスの押出し基側では可塑性混練体を所定の温度に加
   熱すると共に、ダイスの押出し先側ではダイスから押出
   された押出し体を冷却することを特徴とする硬質材料の
   押出し方法。