JPH0499204A - アルミニウム合金製回転ギヤポンプ用部品の製造法 - 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） この発明は、加熱され、急冷凝固されたアルミニウム合
金粉末を直接金型に充填して熱間鍛造するアルミニウム
合金製回転ギヤポンプ用部品の製造法に関するものであ
る。

（従来の技術〉 従来２回転ギヤポンプ用部品であるドリブンギヤやドラ
イブギヤはともに同種の鉄系材料よりなるものが多く用
いられている。

しかしながら、これら鉄系材料よりなる部品を用いた回
転ギヤポンプでは運転時における騒音及び動力損失の大
きいことが難点であった。

そこで本出願人は、さきに上記した騒音及び動力損失を
低減させるために、アルミニウム合金等の軽合金を用い
た回転ギヤポンプ用部品について提案しく特開昭６０−
４２８９８３号）、またアルミニウム合金を用いた部品
の場合に、軽金属製ポンプケースとの摺動特性を良好に
するために、急冷凝固されたアルミニウム合金粉末の押
出材や粉末成形体を熱間で鍛造する、いわゆる粉末鍛造
材を用いた回転ギヤポンプ用部品について提案した（特
開平２−１６９８８１号）。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記したようにこれまでの粉末押出法で
はニアネットシェイブ押出しができ、特性的に満足でき
ても、押出法であるために歩留りが低いというコスト上
の問題があった。即ち、粉末押出法では１ビレツトから
押出材を作製するとき、その頭部は密度上昇が不足し、
残留気孔があるために、除去しなければならず、またデ
イスカートと呼ばれる押しカスが生じるため、押出材の
歩留りは最大でも９０％どまりである。

しかも、得られた長尺の押出材を所定のギア厚さに切断
すると、切粉が発生し、ここでも歩留りが約１０％悪化
する。

更に、中空押出しは技術的に難しく、また外径精度は長
尺押出材の頭部と厚部を一定とすることが難しく、後の
加工しろを小さくすることが困難である。

又、粉末鍛造法の場合には、室温での粉末成形時にギヤ
のような形状のものを得る場合、ダイス壁との摩擦が大
きいので、ワックスを粉末に混合してダイスとの焼付防
止や成形性の向上を図っている。

しかし、脱ワツクスの雰囲気調整が難しいこと、混合工
程、脱ワツクス工程でコストが高くなるという問題があ
る。

〈課題を解決するための手段〉 本発明者は上記に鑑みて、精度よく、しかも低コストで
歩留りのよいアルミニウム合金製回転ギヤポンプ用部品
を得るべく、その製造法について検討した結果、この発
明に至ったものである。

即ち、この発明は加熱したアルミニウム合金粉末を直接
金型に充填して熱間鍛造することを特徴とするアルミニ
ウム合金製回転ギヤポンプ用部品の製造法を提供するも
のである。

〈作用〉 以下、この発明の詳細な説明する。

第１図は回転ギヤポンプの一例として内接型トロコイド
歯形ポンプの平面図を示したものである。

この回転ギヤポンプはドライブシャフト１によりドライ
ブギヤ（インナーローター）２が駆動され、その駆動に
つれてドリブンギヤ（アウターロークー）３が駆動する
のである。

このドリブンギヤ３はポンプケース４内に作られたスペ
ースに入っており、ドライブギヤ２、ドリブンギヤ３の
回転により流体が吸込口（図示せず）から吸い込まれ、
吐出口より吐出される。

先ず、アルミニウム合金粉末は表面に酸化皮膜が存在す
る。これはＨ２やＧＯなどのガスによっては還元するこ
とができない。しかも、その表面酸化皮膜は大気中の水
蒸気と反応して水酸化アルミニウムになったりして結晶
水を含んだり、吸着水を有している。

従って、粉末の加熱に際しては雰囲気の調整、特に水蒸
気量、即ち露点の管理が重要である。

露点の高い雰囲気で加熱したものの強度は低い。

又、酸素による酸化の影響も無視できないので加熱雰囲
気としては酸素のないＮ２、Ａｒ、　Ｈｅなどの不活性
ガスで一１０℃以下の露点の雰囲気が望ましい。

粉末の加熱は粉末の塑性変形のし易さ、またそれに伴う
酸化皮膜の破壊と粉末同士の結合の強さに関係している
ので、３００℃以上、望ましくは４００〜５３０℃での
加熱温度が必要である。

Ｓｉ、　Ｃｕ、　ＭｇなどＭの液相線温度を下げる元素
が入っているので、それ以上の温度での粉末の鍛造も不
可能ではないが、鍛造時に溶けた液滴が噴出したりする
ので、安全上問題がある。

また、３００℃以下では粉末は結合しにくい。

粉末の加熱は試作的には一定量の粉末をアルミニウム缶
に入れて雰囲気調整された加熱炉で加熱する。次いで、
この加熱粉末５をアルミニウム缶から第２図の鍛造金型
６内へ充填する方法がある。またロータリーキルンのよ
うな方式で連続的に加熱して鉄の粉末成形の自動給粉と
同じ方式により金型に充填する方法がある。

アルミニウムの場合、鉄に比べると温度が低いので使用
する管などのステンレスも十分使用に耐えることができ
る。

ただ、アルミニウム粉は粉塵爆発の恐れがあるのでアー
スをとるとか、防爆構造にするとかの安全上の配慮は必
要である。

第２図の製造工程における金型６はその内面に黒鉛、Ｍ
ｏ５ｔ、ＢＮなどの離型剤の１種を塗布してお（ことが
好ましい。また金型６の加熱温度は１５０℃以下では鍛
造品の表層部に気孔が残り、５００″Ｃ以上では焼付き
が激しいので１５０〜５００℃の範囲が適当である。鍛
造時の圧力としては４ｔｏｎ／Ｃｍ”以上が必要である
。第２図中、７．８．９は鍛造プレスにおける上パンチ
、下パンチおよびコアロッドである。

この発明で使用するアルミニウム合金粉末としては１０
０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷凝固した粉末、−４
２メツシユより細かいアトマイズ粉末、機械的合金化法
（メカニカルアロイング）で得た粉末を用いることがで
きる。

又、アルミニウム合金粉末の組成としては、■　Ｓｉ　
８〜４２％、Ｆｅ、　　Ｃｏ、Ｎｉ、　　Ｍｎ、　Ｃｒ
、　　Ｍｏのうちの１種以上が０．５〜１０％、残部Ｍ
■　Ｓｌ　８〜４２％、Ｃｕ、０．５〜５％、Ｍｇ０．
２〜２％、残部静 ■　Ｓｉ　８〜４２％、ＣｕＯ，５〜５％、Ｍｇ０．２
〜２％、Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉ、　Ｍｎ、　Ｃｒ、　Ｍ
ｏのうちの１種以上が０．５〜１０％、残部層 などがあるが、これらの限定されるものではない。

〈実施例〉 以下、この発明を実施例により詳細に説明する。

一４２メツシュの空気アトマイズ合金粉末（Ａ１−１７
％Ｓｉ　−５％Ｆｅ−２％Ｎｉ）　７５ｇを加熱装置（
図示せず）中のＭ缶に入れ、第１表に示す各種雰囲気中
で４５０℃、２時間の加熱を行なった。その後得られた
加熱粉末５を第２図に示すＭｏＳ２離型剤を塗った２０
０℃の金型６内に装入し、油圧プレスにて３０ｍｍ／ｓ
ｅｃの速度で圧力６ｔ／ｃｍ２にて外径８０φ、内接円
６０φ、高さ１５ｍｍの第１図の３に示すようなドリブ
ンギヤ形状に鍛造した。

尚、上記において、離型剤を用いない場合や離型剤が不
十分な時には表面に焼付きが生じた。

又、第１表に示す何れのガス雰囲気でもドリブンギヤ形
状の鍛造は可能で真密度に達しており、径方向の寸法は
±０．０５に納まっていた。

しかし、露点が高いと鍛造材の抗折力は低下した°　　
　　　　　第　１　表 （発明の効果） 以上説明したように、この発明の製造方法は工程が単純
であるため、ドリブンギヤやドライブギヤ、さらにはケ
ース、カバーなどの回転ギヤポンプ用部品の製造方法と
して最適であり、粉末の自動秤量ロボットによる装置い
取出し等を組み合わせることにより省力化が計れると共
に、高さ方向の寸法バラツキも減り、サイジングにより
径方向の精度をもっと高めることもできるし、後の仕上
げの機械加工の加工代も低下し、材料歩留りが飛躍的に
向上し、通常の鉄系焼結部品と同等の性能を備えている
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は内接型トロコイド歯形ポンプの平面図、第２図
はこの発明の回転ギヤポンプ用部品の製造に用いる鍛造
金型の断面図である。 １・・・ドライブシャフト　　２・・・ドライブギヤ３
・・・ドリブンギヤ　　　　４・・・ポンプケース５・
・・加熱粉末　　　　　　６・・・金型７・・・上パン
チ　　　　　　８・・・下バンチ９・・・コアロッド

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱したアルミウム合金粉末を直接金型に充填し
   て熱間鍛造することを特徴とするアルミニウム合金製回
   転ギヤポンプ用部品の製造法。
2. （２）アルミニウム合金粉末が１００℃／ｓｅｃ以上の
   冷却速度で急冷凝固した粉末である請求項（１）記載の
   アルミニウム合金製回転ギヤポンプ用部品の製造法。
3. （３）アルミニウム合金粉末が−４２メッシュより細か
   いアトマイズ粉末である請求項（１）記載のアルミニウ
   ム合金製回転ギヤポンプ用部品の製造法。
4. （４）アルミニウム合金粉末が機械的合金化法によって
   得た粉末である請求項（１）記載のアルミニウム合金製
   回転ギヤポンプ用部品の製造法。
5. （５）回転ギヤポンプ用部品がドリブンギヤ、ドライブ
   ギヤである請求項（１）〜（４）記載のアルミニウム合
   金製回転ギヤポンプ用部品の製造法。