JPH0429480B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は冷間静水圧加圧方法に関する。

（従来の技術と問題点） 近年、金属、セラミツクス、カーボン等の焼結
体の製造にさいして、CIP法、ラバープレス法等
の静水圧加圧成形法（冷間静水圧加圧方法）が広
く採用されている。

これは次の理由に基づくからである。

１平方センチメートルあたり、１トン〜10ト
ンの圧力を加えることが可能で、成形密度を大
きくできるので焼結時の収縮が少ない。

型として、ゴムや軟性の樹脂を用い、水など
の流体で静水圧加圧を付与して成形するので、
型との摩擦の問題がなく、長尺物や大形成形品
の製造が可能である。

他の粉末成形法と異なり、多くの場合、樹脂
などのバインダを添加することなく成形が可能
で、バインダ除去のための仮焼が不要である。

斯る利点を有する冷間静水圧加圧法にも欠点が
あり、従来より多くの改良がなされ実用に供され
ている。

そのひとつは複雑な形状を有する部材の成形法
であり、もうひとつは量産小物部材の成形法であ
る。

複雑な部材の成形方法では、ゴム型に粉末原料
を詰め込んで封をし、全体を圧媒液体中に浸漬す
るという所漬ウエツトバツグ法がある。

例えば、ロウ材などでできた原型の表面に液状
のゴム原料を塗布し乾燥させた後、ロウ材を除去
して複雑形状のゴム型を作る方法がある。

しかし、この方法では次の問題のため複雑形状
の部材とくに薄肉部分を有する部材を成形するに
は限界がある。

すなわち、この方法ではゴム型の材質と肉厚は
成形体の強度と大きさにより選択する必要があ
る。

通常、ゴム型に粉末原料を充填し、静水圧プレ
ス成形を行うと、ゴム型が成形体の細孔中に押込
まれゴム型と成形体が固着した状態となり、ゴム
型の強度が成形体のそれよりも大きいと、減圧時
にゴム型が元の形状に戻ろうとする弾性力のため
に成形体が壊れるという現象が生じる。

このため、ゴム型は軟質のもので肉厚の薄いも
のの方が望ましいのである。

しかしながら、ゴム型が薄肉であると粉末原料
を充填するさい、均質に充填することが困難で、
充填密度を向上させようと詰込むとゴム型がイビ
ツになり、所期の複雑形状に成形するという目的
が達せられない。

量産小物部材の成形方法としては、ゴム型を圧
媒流体を入れる高圧容器内面に固定して、このゴ
ム型の内部に粉末原料を充填した後、ゴム型と高
圧容器内面で形成される隙間に圧媒流体を圧入し
て形成するドライバツク法があり、自動車エンジ
ンの点火プラグ等の成形に使用されている。

この方法は、粉末に作用する力が完全な静水圧
でないため、高圧容器の軸方向の端部に不要部分
が生じ、成形後この部分を除去する必要があり、
製品形状が制約されるし、多種形状の部材を中規
模生産するにはゴム型の交換に多大の時間を要
し、対応が困難である。

本発明は、前述した種々の静水圧プレス成形法
の利点を維持しつつその問題点を解決して更に広
範な用途に利用すべくなされたものである。

（問題点を解決するための手段） 静水圧プレス成形法で、粉末原料を加圧成形す
る場合、とくに複雑形状の部材を成形する場合、
最も注意しなければならないことは、型の材質お
よび肉厚であり、さらにこれらは成形体の強度と
大きさ、特に一番肉の薄い部分との兼ね合いで選
定しなければならない。

この理由のひとつは、前述の成形体とゴム材の
固着とこれに伴う減圧時の成形体の破損の問題で
ある。

更にひとつの理由は、静水圧プレス成形時の不
均一な変形を回避するためである。すなわち、静
水圧プレス成形時の圧縮による変形が一様であれ
ば、元の型の形状は製品の形状に対し、相似形状
であればよいが、型材があるために粉体に作用す
る力は必ずしも静水圧的とはならない。

とくに、型材の厚さが各部で異なる場合、この
傾向が大きい。この現象は加圧開始後の昇圧過程
で生じるものと考えられ、同質の材料でできた型
の場合、型の肉厚の薄い部分から圧縮される。

これらの理由から、型の材質としては軟質のも
のが望ましくかつ肉厚は破損しない限りにおいて
薄い方が好ましい。

斯る場合、前述のように粉末原料を充填するさ
いに、型がイビツにならずかつ十分な密度で均一
に充填することが不可欠となる。

本発明は、この相反する２つの条件を満足させ
つつ静水圧プレス成形法を実施するものである。

一方、ゴムなどの弾性材料はあまり薄肉になる
と保形性がなくなるため、このような材料ででき
た型や容器内に粉末原料を充填して、所定の形状
とすることが困難である。

このため剛性のあるケースの中にゴム型を入
れ、このケースにより保形するような配慮を行う
のが一般的であるが、しかし、この場合、あまり
複雑形状の成形には適用しがたいことになる。

本発明は、斯る観点から液体透過性を有する材
料からなる組立型の型内面に、液体非浸透過性を
有し加圧力で変形する被膜を形成し、この内部に
原料粉末を充填した後、型内部と外部との液密性
を保持せしめたまま型を組み立てて、全体を流体
圧媒中に浸漬した状態で圧媒を昇圧することによ
つて型の内面形状とほぼ相似形の外形を有する成
形体を得ることを特徴とする冷間静水圧加圧方法
を案出して、形状賦与性を向上したのである。

（実施例） 本発明の構成を詳述すると、液体透過性を有
し、かつある程度の剛性を有する材料、たとえ
ば、多孔性の焼結金属やセラミツクス、黒鉛など
の材料からなる組立て型の内面に、ゴムあるいは
樹脂などの弾性を有し、かつ液体を通さないシー
ル性のある材料をコートし、その型の内部に粉末
原料を充填した後、型内部を外部から液密にした
状態となるように型を組み立てて、全体を流体中
に浸漬して、多孔性材料の孔部から流体を流入さ
せて内部の弾性体被膜を外側の多孔性材料からな
る型から剥離させて内部の粉体を圧縮成形する。

型内部に塗布する弾性材料としては、液状の状
態で塗布した後、乾燥、加熱、冷却などにより溶
融硬化させる方法が便利であることから、生ゴ
ム、シリコンゴムなどのゴムやポリエチレン、ポ
リスチレンなどの樹脂が使用できる。

塗布にさいしては、素地である型本体が液体透
過性を有する多孔性であるため、ピンホールを生
じ易いので、必要に応じて真空中で硬化させた
り、多層塗りするなどの方法を使用する。

また、これら被膜と型材との密着性と離型性の
調整には、型材の内面に、タルクやBNなどの離
型材（剤）を適度の量だけ塗布する方法が便利で
ある。

さらに、粉末の充填にさいしては、充填密度を
あげておくことが、表面のシワの発生防止や寸法
の制御性の観点から好ましく、振動充填のほか若
干粉体を押込むように充填することが望ましい。

ここで、図面を参照して実施例を詳述すると、
１は組立型てあり、型本体２と蓋３とからなり、
いずれも気孔率16％の黒鉛材料からなつており液
体透過性を有し、型本体２の内面は第２図で示す
如く角星形形状とされ、この内面にはゴム被膜層
が形成されている。すなわち、液体非浸透性を有
し、加圧力で変形する被膜５が形成されている。

型本体２の開口縁は符号２Ａで示す如く丸味を
有し、被膜５が薄くなつて破れ易いのを防止して
おり、丸味２Ａの外周にはＯリング溝２Ｂが同心
円上で形成されている。

また、Ｏリング溝２Ｂにはシール材としてＯリ
ング４が嵌合され、型本体２と蓋３との合せ面を
シール（液密）するとともに、合せ面に前述と同
様な被膜５Ａが形成され、型内面に原料粉末６を
充填した状態で型本体２と蓋３とをボルト・ナツ
ト手段７で締上げている。

すなわち、型本体２の内面および蓋との合せ面
である上面部に液密性の被膜５を形成した後に、
被膜５の内部に粉末６を充填し、Ｏリング溝２Ｂ
にＯリング４を嵌合した後に、被膜５Ａを有する
蓋３を合わせ、ボルト・ナツト手段７で両者を締
上げると、粉末の充填された空間はＯリングによ
り液密にシールされる。

そこで、全体を静水圧プレス装置（CIP）の圧
力媒体（水などの液体）の中に浸漬して圧力を加
える。

すると、圧力媒体は黒鉛の透過孔の中に浸透し
てその圧力は内面の被膜５，５Ａに作用して内部
の粉末を第３図に示す如く液圧媒８による等方圧
力Ｆで圧縮することになる。

所定の加圧が終了した後、減圧し、ボルト・ナ
ツト手段７を緩めて被膜５，５Ａに覆われた成形
体を取り出すのである。

このとき、被膜５，５Ａが成形体に固着してい
る場合には加熱して除去することになる。

なお、加圧、減圧を急速に行うと型１の内外に
圧力差を生じて型を破損することがあるので、ゆ
つくりとした圧力操作を行うか、型１の一部に細
径の貫通孔を形成しておくこともできる。

（発明の効果） 以上の詳細した通り、本発明によれば、従来、
静水圧プレス法では成形が困難と考えられていた
ような複雑形状の成形体の製造が可能となり、静
水圧プレス法（冷間静水圧加圧方法）の利用分野
が拡大できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の使用する組立型の一例を示して
おり、第１図は立体断面図、第２図は第１図Ａ−
Ａ線の断面図、第３図は成形段階の断面図であ
る。 １……組立型、２……型本体、３……蓋、５，
５Ａ……被膜、６……粉末。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体透過性を有する材料からなる組立型の型
   内面に、液体非浸透過性を有し圧媒による等方圧
   力で変形する被膜を形成し、この内部に原料粉末
   を充填した後、型内部と外部との液密性を保持せ
   しめたまま型を組み立てて、全体を流体圧媒中で
   浸漬した状態で圧媒を昇圧することによつて該圧
   媒による等方圧で被膜を変形して、型の内面形状
   とほぼ相似形の外形を有する成形体を得ることを
   特徴とする冷間静水圧加圧方法。 ２ 組立型が型本体とこの型本体に合わされる液
   体透過性を有する蓋とからなり、その合わせ面に
   も液体非浸透性を有し圧媒による等方圧力で変形
   する被膜を形成し、組立て時に型を締め付けて型
   の内部と外部との液密性を確保することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の冷間静水圧加圧
   方法。 ３ 型内面に離型剤を塗布した後に被覆をコーテ
   イングすることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の冷間静水圧加圧方法。 ４ 型に原料粉末を充填する際に該粉末を押詰め
   こむことを特徴とする特許請求の範囲第１項から
   第３項のいずれかに記載の冷間静水圧加圧方法。 ５ 型の材料が多孔性の焼結品材料であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項のい
   ずれかに記載の冷間静水圧加圧方法。