JPH04339597A - 粉末等方加圧成形型及びそれを用いた成形方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉末の等方加圧成形型
及びそれを用いた成形方法に関し、更に詳しくはリング
状等の中空状成形体を得るための等方加圧成形型及びそ
れを用いた粉末等方加圧成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックス等粉末の成形方法には、機
械プレス成形、静水圧プレス成形、ドライバック、鋳込
成形、押出成形、射出成形等各種の方法がある。従来、
リング形状や円筒状の中空成形体を得る場合は、例えば
、板状の成形体を形成して、その後いわゆる白加工によ
る外形加工や中心部の切削除去により所望のリング状成
形体とするか、あるいは、図３に断面説明図を示したよ
うな構造の加圧成形型２０を用い一工程で円筒体を得る
ことが行われていた。この加圧成形型２０を用いる方法
おいては、非多孔性の円筒内部型２３に外部及び上下部
に円筒状ゴム型２２及び円環状ゴム型２３及び２４を配
置して一体的に成形していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、白加工
では作業に長時間を要し、また、円筒体の一体的加圧成
形においては筒部が凹状となり形状精度が悪く、最終的
には白加工を要することになる。また、これらの方法で
は、成形のみで複雑な形状の中空環状体を得ることは困
難であった。本発明は、各種形状の成形体、特に中空成
形体を一体的に得ることを目的にし、複雑な形状であっ
ても均質で、歩留よく成形体を得ることができる等方加
圧成形、特に等方静水圧プレス成形における中空成形体
用の型について鋭意検討した結果、本発明を完成した。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定形
状部を包囲する圧力媒体透過性の周壁部からなる成形体
形状付与型と、該形状部内面に沿って配置された圧力伝
達可能で且つ圧力媒体非透過性である膜とから構成され
る粉末等方加圧成形型が提供される。

【０００５】また、底部及び上蓋を有する多孔質環状外
部型及び該外部型環状内に配置可能な内部型を所定位置
に配置して環状中空成形部を形成すると共に、圧力媒体
非透過性膜を少なくとも該多孔質環状外部型の内面に沿
って被着してなる粉末等方加圧成形型が提供される。

【０００６】更にまた、底部及び上蓋を有する多孔質環
状外部型及び該外部型環状内に配置可能な内部型を所定
位置に配置して環状中空成形部を形成すると共に、圧力
媒体非透過性膜を少なくとも該多孔質環状外部型の内面
に沿って被着してなり、該環状中空成形部に粉末を充填
して等方加圧して中空環状成形体を得ることを特徴とす
る粉末等方加圧成形方法が提供される。

【０００７】

【作　　用】本発明の粉末等方加圧成形型及びそれを用
いた成形方法は、上記のように構成することにより、成
形体形状付与型の周壁部を圧力媒体透過性とすることに
より、該形状付与型の周壁部で包囲形成された所定形状
部内を等方加圧媒体で加圧可能とし、更に周壁部内面に
沿って配置する膜を圧力媒体を透過することなく媒体圧
のみを伝達する圧力媒体非透過性膜として、所定形状部
内に充填された粉末を等方加圧力により加圧圧縮するこ
とができる。また、多孔質環状外部型においては、その
多孔質体の気孔を通じ環状成形部内を等方加圧媒体で加
圧可能となり、更に多孔質環状外部型の内周面に沿って
配置する膜は圧力媒体非透過性であり、媒体圧のみを伝
達して環状の中空成形部内に充填された粉末を等方加圧
力により加圧圧縮することになる。従って、所定形状部
及び環状中空成形部内の充填粉末を均一に緻密化し、均
質で所望の形状の成形体を得ることができる。また、成
形体形状付与型の所定形状部の内面及び多孔質外部型内
周面に圧力媒体非透過性膜を被着することにより、充填
された粉末が周壁部や、多孔質の外部型の気孔部へ進入
するのを防止し、離型時の破損等の発生を抑制して歩留
りよく成形体を容易に離型して得ることができる。

【０００８】以下、本発明について更に詳しく説明する
。本発明における成形体形状付与型の周壁部を構成する
圧力媒体透過性とは、周壁部外からの圧力媒体による加
圧力を、所定形状部に伝達することができるような構成
をいい、例えば、周壁部に１または２以上の穿設孔を設
けてもよく、また、周壁部を多孔質体で形成してもよい
。一方、本発明の多孔質環状外部型は、等方加圧媒体の
流体を透過可能な気孔を有し、一般的には、通常の多孔
質体を用いることにより形成される。本発明の成形体形
状付与型の周壁部及び多孔質環状外部型を構成する材質
は、特に制限されるものでなく、セラミック、金属、樹
脂等の各種材料を用いることができ、また、各種材料の
複数を組み合わせて用いてもよい。また、環状外部型の
多孔質体の気孔率も特に制限されるものでない。成形体
形状付与型の周壁部の圧力媒体透過性の構成及び材質ま
たは、多孔質環状外部型を構成する材質及び気孔率は、
充填する粉末の種類、等方加圧条件、また、後述する該
型の内周面に被着する圧媒体非透過性膜の種類により適
宜選択することができる。特に、環状成形体を得る多孔
質環状外部型においては、等方静水圧プレス成形におけ
る条件下で、外部型が破壊することがないように、強度
及びヤング率等機械的物性も勘案して選択するのが好ま
しい。

【０００９】本発明の多孔質環状外部型において、その
多孔質の孔構造は加圧側から中空環状成形部方向に連通
するように形成されていればよい。即ち、所望の形状の
中空環状成形体を形成するように外部型と内部型とを配
置した状態で、外部型の内周面と外周面とが連通するよ
うに形成すればよい。このような孔構造を有するように
構成配置することにより、所定形状部に充填された粉末
に静水圧等方媒体圧を伝達することができる。本発明の
多孔質環状外部型に用いる多孔質体は、特別に製造され
たものでなく公知のものを使用することができ、市販の
多孔質体を上記のように適宜条件に合わせて選択配置す
ることができる。

【００１０】本発明の成形体形状付与型の形状は、特に
制限されず所定形状部をその内部に包囲形成すればよく
、そのほかの外形等は特に制限されるものでない。また
、多孔質環状外部型の形状も、内部型がその内径内に配
置でき所望の中空環状成形部が形成されるように環状で
中空に形成されていればよく、外形及び内形共に特に限
定されない。この場合、外部型の底部及び／または上蓋
は、外部型の側面部と連続して一体的に形成されていて
もよいし、また、それぞれ別々に分離できるように形成
されていてもよい。例えば、円筒体の上下において中空
部分に張り出すように所定の幅で底部または上蓋が形成
されていてもよいし、円筒体と底部及び上蓋の各円環状
板を組合わせて形成してもよい。外部型の内形状は、所
望の中空成形体の外形に合わせて形成すればよい。例え
ば、リング状、円筒状の成形体であれば、外部型はその
断面がコの字型を有するような円環状体とすればよい。 また、外形も特に制限されるものでないが、取扱上円筒
体が好ましい。更にまた、等方媒体圧が均等となるよう
に、内周面が複雑な形状の場合、均一な厚みを持つよう
にその形状に合わせて外形を形成することも好ましい。

【００１１】本発明における内部型は、上記外部型の内
部に配置して所望の成形体の内部形状を形成するように
構成すればよい。また、内部型は、外部型との大きさ等
の関係は特別な制限はない。所望の成形体の厚みに応じ
、本発明の粉末等方加圧成形型における環状成形部を構
成するように、外部型と内部型との間隔及び配置等を選
択すればよい。この場合、外部型が底部、上蓋及び側部
が一体的に形成されている場合には、その底部及び上蓋
の間に収容配置できるように構成し、また、底部及び／
または上蓋が分離されて構成されている場合には、外部
型と内部型との各側部の上下にそれぞれ接するように配
置して構成すればよい。また、内部型の内部は中空であ
っても、或いは密に形成されていてもよい。本発明の内
部型は、多孔質体または非多孔質体のいずれでもよく、
材質等は特に制限されるものでない。

【００１２】本発明においては、上記形状付与型の周面
及び上記多孔質環状外部型の内周面に沿って圧力媒体非
透過性膜を被着させる。上記形状付与型の圧力媒体透過
性周壁部の内周面及び上記外部型の内面に被着する圧力
媒体非透過性膜は、透過性周壁部の透過部分または外部
型の多孔質の気孔を透過した媒体の媒体圧を成形部内の
粉体に伝達すると共に、透過媒体が成形部内の充填粉体
に進入するのを防止する。また、上記の圧力媒体非透過
性膜は、上記多孔質環状外部型の内面のみでなく外部型
及び内部型により形成される成形部の全周面に被着させ
てもよいし、また、外部型内面の他に、外部型における
分離されて構成された底部及び上蓋と側部との接面部、
及び外部型の底部及び上蓋と内部型との接面を被覆する
ようにしてシール部に膜を被着させてもよい。成形部の
全周面に膜を被着する場合は、成形体の離型がより容易
となり歩留りも向上し、作業性も良好となり、より好ま
しい。

【００１３】被着される圧力媒体非透過性膜としては、
上記のように媒体圧を成形部内の粉体に伝達し、且つ、
透過媒体の成形部内粉体への進入を防止できるものであ
ればよく、特に制限されるものでない。例えば、弾性を
有するプラスチック、合成樹脂またはゴム状の弾性体を
用いるのが好ましく、圧力媒体に対して破断することな
く、伸縮性のあるものであればよい。通常は、伸縮性の
高いゴム状の膜を用いることができる。例えば、市販の
ゴムラテックスを塗布して被着してもよい。また、上記
の外部型において、それぞれ分離して構成された側部と
底部または上蓋との接面部、及び、外部型底部または上
蓋と内部型との接面部は、形状部に粉末を充填した後そ
れぞれ接着シールする。この場合の接着シールは、例え
ば、圧力媒体非透過性膜として市販のゴムラテックスを
用いる場合であれば、接着シール剤として同種のゴムラ
テックスを塗布し接着してもよい。また、一般に用いら
れる接着剤を用いて接着シールしてもよい。

【００１４】次に、上記した外部型、内部型及び圧力媒
体非透過性膜より構成される粉体加圧成形型を用いる本
発明の粉体加圧成形方法を、圧力媒体非透過性膜として
非透水性膜を用いて行う等方静水圧加圧成形方法につい
て、図面に基づき説明する。なお、簡便のため中空状成
形体として円筒体及びリング体を例に説明するが、本発
明は複雑形状にも適用でき、下記図面による説明に制限
されるものでない。また、圧力媒体透過性の周壁部を有
する成形体形状付与型も同様に、構成して、成形体を得
ることができる。

【００１５】図１は円筒成形体のための成形型の縦断面
説明図である。図１において、先ず、外部型の多孔質環
状側部型２及び内部型３を円筒状の成形部７を形成する
ように配置すると共に、その底部部分に円環状多孔質底
部型４を装着する。この時、外部型の多孔質環状側部型
２及び円環状多孔質底部型４の内周面に非透水性膜を予
め被着するのが好ましい。上記のようにして形成された
成形部に粉末を充填して、成形部と側部型２上に円環状
多孔質底部型４と同様の円環状多孔質で、予め非透水性
膜を被着した円環状上蓋型５を装着して、粉末を充填し
た成形部７を包囲密封して静水圧加圧成形型１を組立て
た。この場合、内部型３の成形部側周面に非透水性膜を
被着してもよい。上記のように組立てられた成形型１を
等方静水圧プレス機に設置して等方加圧圧縮して、円筒
状の成形体を得ることができる。

【００１６】図２は、リング状成形体にための成形型の
縦断面説明図及びそのＡ−Ａ線断面説明図である。図２
の成形型１０において、上記の図１の円筒成形型と同様
にして、外部型の多孔質円筒状側部型１２、円板状内部
型１３、外部型を構成する多孔質底部型１４と多孔質上
蓋型１５、及び非透水性膜１６を配置、被着及び装着し
て、粉末を充填した成形部１７を包囲し密封して組立て
られた成形型１０を等方静水圧プレス機に設置して加圧
して、リング形状の成形体を得ることができる。

【００１７】本発明の等方加圧は、圧力媒体として水、
油、気体等の流体を用いて、通常の等方加圧プレス機を
用いて行うことができる。本発明で用いる粉末の種類及
びその平均粒径等は、特に限定されるものでなく、金属
、セラミック、プラスチック等のいずれの粉末も好適に
用いることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例に基づき詳細に説明す
る。但し、本発明は下記実施例により制限されるもので
ない。 実施例 図２に示したリング成形体用の成形型を用いて中空状成
形体の成形を実施した。多孔質環状外部型を構成する外
径１６５ｍｍφ、内径１４５ｍｍφ、高さ１０ｍｍで、
表１に示した材質、平均孔径及び強度の多孔質円筒状側
部型、側部型と同材質でそれぞれ外径１６５ｍｍφ、内
径８０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円環状多孔質の底部型及び
上蓋型、また、外径１００ｍｍφ、高さ１０ｍｍで、Ｓ
ＵＳ製の非多孔質円板状内部型を用いた。

【００１９】上記の外部型を構成する側部型内周面、底
部型及び上蓋型の各一表面上と、内部型の側周面に、表
１に示したビニール系及びゴム系の非透水性膜をそれぞ
れ塗布して被着形成した。上記の側部型１２、内部型１
３及び底部型１４を図２のように組立て、形成された成
形部１７に、平均粒径７０μｍの成形助剤を含んだ窒化
珪素の噴霧乾燥粉末を８０ｇ充填した後、上蓋型１５を
装着し、静水圧プレス成形型１０を組立てた。この成形
型１０を等方静水圧プレス機に設置し、７ｔ／ｃｍ２　
の静水圧で３０秒圧縮成形した。その結果、ビニール系
及びゴム系の非透水性膜を用いた試料は、いずれも被着
性はほぼ良好であり、外部型の材質、強度等の条件によ
らず、等方静水圧加圧時の伸縮性も特に問題がないこと
が判った。また、多孔質環状外部型においては静水圧プ
レスによる変形や破壊の発生がなく、十分に適用可能で
あることも分かった。上記のような結果、非透水性膜と
してビニール系及びゴム系を用い、試料Ｎｏ．１〜６で
得られた成形体について、各成形体の形状精度を外径真
円度、内径真円度及び平面度で測定した。その結果を表
１に示した。次いでそれらの成形体を、大気中、５００
℃で１時間仮焼した後、窒素雰囲気として７００℃／時
間で昇温して、１７００℃で１時間焼成して内径１００
ｍｍφ、外径１３０ｍｍφのリング形状の焼成体を得た
。得られた各焼成体の形状精度を成形体と同様に測定し
た。その結果を表１に示した。

【００２０】

【表１】

【００２１】比較例 外部型の多孔質円筒状側部型の替わりに、内部型と同一
の非多孔質材料を用い、多孔質円環状の底部型及び上蓋
型の替わりにゴム材を用いた以外は実施例と同様に成形
型を組立て、等方静水圧プレス成形した。成形後、離型
の際にスプリングバック力により膨張した成形体は、非
多孔質外部型から離型することができなかった。

【００２２】上記の実施例及び比較例より、多孔質外部
型を用いて等方静水圧プレスで一体的に成形した中空形
状のリング体は、外観上の欠陥が無く、また形状精度も
高いものであり、本発明の多孔質外部型及び圧力媒体非
透過性膜が、中空状成形体を一体的に得るのに効果的で
あることが分かる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の等方静水圧成形を含む粉末等方
加圧成形型及びそれを用いた成形方法は、中空状成形体
を一体的に得ることができ、且つ得られる成形体の形状
精度も高く、離型時の破損等も少なく歩留りも高く、工
業上有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の円筒状成形型の縦断面説明図

【図２】本発明の実施例のリング状成形型の縦断面説明
図及びそのＡ−Ａ線断面説明図

【図３】従来法の円筒状成形型の縦断面説明図

【符号の説明】

１、１０、２０　　成形型 ２、１２　　多孔質環状側部型　　　　　　　　　　２
２　　非多孔質環状側部型 ３、１３、２３　　内部型 ４、１４　　多孔質円環状底部型　　　　　　　　２４
　　ゴム底部型 ５、１５　　多孔質円環状上蓋型　　　　　　　　２５
　　ゴム上蓋型 ６、１６　　圧力媒体非透過性膜 ７、１７、２７　　成形部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　所定形状部を包囲する圧力媒体透過性
   の周壁部からなる成形体形状付与型と、該形状部内面に
   沿って配置された圧力伝達可能で且つ圧力媒体非透過性
   である膜とから構成される粉末等方加圧成形型。
2. 【請求項２】　　該形状付与型が多孔質体からなる請求
   項１記載の粉末等方加圧成形型。
3. 【請求項３】　　底部及び上蓋を有する多孔質環状外部
   型及び該外部型環状内に配置可能な内部型を所定位置に
   配置して環状中空成形部を形成すると共に、圧力媒体非
   透過性膜を少なくとも該多孔質環状外部型の内面に沿っ
   て被着してなる粉末等方加圧成形型。
4. 【請求項４】　　底部及び上蓋を有する多孔質環状外部
   型及び該外部型環状内に配置可能な内部型を所定位置に
   配置して環状中空成形部を形成すると共に、圧力媒体非
   透過性膜を少なくとも該多孔質環状外部型の内面に沿っ
   て被着してなり、該環状中空成形部に粉末を充填し等方
   加圧して中空環状成形体を得ることを特徴とする粉末等
   方加圧成形方法。