JPH05117715A - 通電焼結方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼結型を交換することなく複数種類の焼結体
を製作可能にすると共に、焼結型の数量を大幅に削減
し、更には焼結型の２個の焼結空間を使用して焼結体を
交互に効果的に製作することを目的とする。 【構成】 焼結型20は凹部32を有する移動型24と、この
移動型24の凹部32内を２個の焼結空間22,23 に区画する
ように該凹部32内に突出する突出部30を有する固定型25
とを備えている。そして、移動型24は２個の焼結空間2
2,23 の並設方向に移動自在に設けられており、この移
動型22に移動用兼用加圧シリンダ38が連結されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焼結型の焼結空間に充
填された金属、炭化物、窒化物等の導電性の粉末原料を
加圧した状態で、電極を介して粉末原料に電圧を印加し
て加熱し焼結する通電焼結方法及び装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】導電性の粉末原料を通電焼結する通電焼
結装置には、従来、所謂ＥＤＣ法を利用したもの（特開
平２−125802号公報参照）と、所謂ＰＡＳ法を利用した
もの（「日経メカニカル」（株）日経マグローヒル社
1990年７月９日発行 P88 〜89参照）とがある。

【０００３】ＥＤＣ法を利用した通電焼結装置は、図７
に示すように、一対の側壁板1 間に、一対の電極2 及び
スペーサ3 、底壁板4,5を介在し、これらを締結具6 で
一体に締結して焼結型7 を構成すると共に、焼結型7 の
焼結空間8 に充填した粉末原料9 を加圧するパンチ10を
上側に備えたものである。そして、粉末原料9 を焼結す
る際には、パンチ10で粉末原料9 を加圧しておき、一対
の電極2 を介して粉末原料9 に10〜 500μ secの極く短
時間に大電流を流し、粉末の極く表層部或いは接触部の
みに溶融・気化を生じさせ、その他の部分の急冷特性を
保持したままで拡散を進めて焼結する。

【０００４】ＰＡＳ法を利用した通電焼結装置は、図８
に示すように、焼結空間11を有する一体構造形の焼結型
12の上下にパンチ13及び電極14を備えたものであって、
通電焼結時には上下のパンチ13により小さい加圧力で粉
末原料15を加圧して粉末間の抵触抵抗を大きくしてお
き、一対の電極14からパンチ13を介して粉末原料15に小
さい電流で大きな電力を供給し、放電圧力による粉末の
内部エネルギーを増大させることにより拡散を促進して
焼結するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前者の通電焼結装置
は、焼結体の種類と同数の型形状が必要であると共に、
焼結型7 が各部材を締結具6 により焼結合した組立式で
あるため、焼結型7 のセット、焼結体の取出し等の準備
作業に時間と人手を要すると云う問題がある。また後者
の通電焼結装置は、前者と同様に焼結体の種類と同数の
型形状が必要てある他、基本的には１回の焼結に１個の
焼結型12を必要とするため、焼結型12を複数個保有する
必要がある。

【０００６】本発明は、かかる従来の課題に鑑み、焼結
型を交換することなく複数種類の焼結体を製作可能にす
ると共に、焼結型の数量を大幅に削減し、更には焼結型
の２個の焼結空間を使用して焼結体を交互に効果的に製
作することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る方法は、焼
結型の焼結空間に充填された導電性の粉末原料を加圧
し、相対向する電極を介して粉末原料に電圧を印加して
加熱し焼結する通電焼結方法において、焼結型は凹部を
有する第１型と、この第１型の凹部内を２個の焼結空間
に区画するように該凹部内に突出する突出部を有する第
２型との内、少なくとも一方を２個の焼結空間の並設方
向に移動させ、前記２個の焼結空間に交互に粉末原料を
充填して焼結するものである。

【０００８】また本発明に係る装置は、焼結型の焼結空
間に充填された導電性の粉末原料を加圧し、相対向する
電極を介して粉末原料に電圧を印加して加熱し焼結する
通電焼結装置において、焼結型は凹部を有する第１型
と、この第１型の凹部内を２個の焼結空間に区画するよ
うに該凹部内に突出する突出部を有する第２型とを備
え、これら第１型と第２型との内、少なくとも一方を２
個の焼結空間の並設方向に移動自在に設け、この移動側
の型を加圧手段に連結したものである。

【０００９】

【作用】焼結型の２個の焼結空間の内、一方に粉末原料
を充填した後、移動側の型を加圧手段により移動させ、
その粉末原料を両型間で加圧する。そして、加圧状態で
電極を介して粉末原料に電圧を印加して加熱し焼結す
る。一方、移動側の型を移動させると、他方の焼結空間
が広がるので、その焼結空間内の焼結体を取外し、次の
粉末原料を充填する。その後、加圧手段により移動側の
型を反対方向へと移動させる。従って、２個の焼結空間
を交互に使用して焼結体を製作できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳述する。図
１及び図２は本発明の第１実施例を示す。図１及び図２
において、20は焼結型で、この焼結型20には導電性の粉
末原料21を充填する２個の焼結空間22,23 が形成されて
いる。この焼結型20は絶縁材料により構成された第１型
24及び第２型25と、各焼結空間22,23 の上面側に配置さ
れた２個の上電極26,27 と、両焼結空間22,23 の下面側
に配置された共通の下電極28とを備えている。

【００１１】下電極28は平面視矩形状の平板により構成
され、下支持板29を介して受台上に固定されている。こ
の下電極28上の一側縁にその長手方向に沿って第２型25
が配置されている。第２型25は長手方向の中央に突出部
30を一体に備えた平面視凸状であって、第２支持板31を
介して受台側に固定されている。第１型24は凹部32を有
する平面視コ字状であって、凹部32の一側の開放側が第
２型25によって閉塞されかつ該凹部32内がその内部に突
出する突出部30によって２個の焼結空間22,23 に区画さ
れるように、下電極28の上面で第２型25の一側に配置さ
れている。この第１型24はコ字状の第１支持板33に嵌着
されると共に、下電極28及び第２電極25に対して、２個
の焼結空間22,23 の並設方向（長手方向）に摺動自在に
設けられている。第１型24は固定側との間に摺動台34を
介して介在されたバネ35により、第１型24を第２型25に
押圧するように付勢され、また長手方向の一端の連結板
36を介して、移動用兼用の加圧手段37を構成する加圧シ
リンダ38に連結されている。

【００１２】２個の上電極26,27 は上支持板39,40 に夫
々取付けられ, また上支持板39,40は連結板41,42 を介
して各昇降シリンダ43,44 に連結されている。従って、
各上電極26,27 は各昇降シリンダ43,44 の伸縮により独
立して昇降自在である。また各上電極26,27 は可撓性リ
ード線45,46 等を介して通電スイッチ47,48 、充電スイ
ッチ49,50 、電源51、コンデンサ52,53 に接続されてい
る。なお、電源51、コンデンサ52,53 は下電極28にも接
続されている。

【００１３】上記構成の通電焼結装置を用いて焼結体54
を製作する場合、焼結型20に２個の焼結空間22,23 があ
るので、この焼結空間22,23 を交互に使用して粉末原料
21の通電焼結を行う。この時の動作を図３のａ〜ｃを参
照しながら説明する。図３のａは左側の焼結空間22での
通電焼結が完了した状態を示す。図３のａにおいて左側
の上電極26は昇降シリンダ43により昇降しており、右側
の上電極27は昇降シリンダ44により下降している。そし
て、加圧シリンダ38を収縮方向（ｄ矢示）に作動させ、
第１型24が左側に移動しているので、左側の焼結空間22
は広がっており、右側の焼結空間23は狭まっている。従
って、右側の焼結空間23に充填された粉末原料21は第１
型24と第２型25の突出部30との間で加圧された状態にな
っている。

【００１４】この状態において、右側の上・下電極27,2
8 を介して焼結空間22の粉末原料21に電圧を印加する。
即ち、充電スイッチ50を開き、通電スイッチ48を閉じる
と、コンデンサ53から上・下電極27,28 を介して粉末原
料21に電圧が印加される。すると粉末原料21に電流が流
れるので、粉末原料21を加熱し焼結できる。一方、左側
の焼結空間22に給粉装置55により上方から粉末原料21を
所定量だけ給粉する。

【００１５】そして、左側の給粉、右側の通電焼結が完
了すると図３のｂに示すように、昇降シリンダ43により
上電極26を下降させて左側の焼結空間22の上面を塞ぐと
共に、昇降シリンダ44により上電極26を上昇させて右側
の焼結空間23の上面を開放する。次に加圧シリンダ38を
伸長方向（ｅ矢示）に作動させ、第１型24を右方向に移
動させる。すると左側の焼結空間22の粉末原料21が第１
型24と第２型25の突出部30との間で圧縮され、また右側
の焼結空間23が広がってその中の焼結体54は自由にな
る。

【００１６】そこで、左側の焼結空間22の粉末原料21に
上・下電極26,28 から電圧を印加して通電焼結を行う。
一方、右側の焼結空間23の焼結体54を外部に取出し、こ
の焼結空間23に次の粉末原料21を給粉する。このように
すれば、第１型24が加圧シリンダ38の伸縮により移動で
きるので、加圧シリンダ38による第１型24の移動量を変
えただけで、焼結型20を交換することなく各種寸法の焼
結体54が製作可能であり、また焼結型20を種類数だけ準
備する必要がなく、その数量を大幅に低減できる。

【００１７】しかも、焼結型20は２個の焼結空間22,23
を有しており、その各焼結空間22,23 が第１型24の移動
により交互に開閉するので、焼結型20を装置本体から取
外すことなく交互に使用できる。従って、両焼結空間2
2,23 で給粉、加圧、通電焼結、焼結体54の取出しを交
互に連続的に行うことができると共に、一連の動作を自
動的に行う自動運転化も容易に可能であり、生産効率が
大幅に向上する。

【００１８】更に上・下電極26,27,28間で粉末原料21に
通電すると共に、第１型24と第２型25の突出部30との間
で粉末原料21を加圧するため、通電方向と垂直方向に加
圧することができ、粉末原料21のピンチ効果に対しても
圧力低下を招くことがなく、通電中における粉末原料21
内の圧力分布を均一に保持できる。図４は本発明の第２
実施例を示し、焼結型20の上部に１個の上電極26を設
け、この上電極26を移動シリンダ56に連結して、第１型
24上で両焼結空間22,23 にわたって平行に移動できるよ
うにしたものである。

【００１９】即ち、上電極26は第１型24上を摺動自在で
あって、上支持板39、連結板41を介して移動シリンダ56
のピストンロッド57に連結されると共に、摺動台58との
間に介装されたバネ59により第１型24側に付勢されてい
る。従って、上電極26は移動シリンダ56の伸縮により各
焼結空間22,23 の上面を交互に開閉できる。なお、この
場合、上電極26を右側に焼結空間23上に移動させた時、
ピストンロッド57が左側の焼結空間22上を通らないよう
な位置に移動シリンダ56を配置しておく必要がある。

【００２０】図５及び図６は本発明の第３の実施例を示
し、第１型24と第２型25とを上下に配置し、第１型24を
中央に凹部32を有する矩形枠状に構成すると共に、第２
型25を下電極28と突出部30とから構成したものである。
突出部30は絶縁材料により構成されており、下電極28の
中央上面に固定されている。この場合も加圧シリンダ38
によって第１型24を移動させることにより、図１及び図
２の場合と同様に、２個の焼結空間22,23 で交互に焼結
できる。

【００２１】なお、各実施例では、第１型24が移動する
形式のものを例示したが、第１型24を固定して第２型25
を移動させても良いし、両者を移動させるようにしても
良い。さらに、各実施例では、加圧手段を移動用と兼用
しているが、これを別個に設けてもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る方法は、焼結型は凹部を有
する第１型と、この第１型の凹部内を２個の焼結空間に
区画するように該凹部内に突出する突出部を有する第２
型との内、少なくとも一方を２個の焼結空間の並設方向
に移動させ、前記２個の焼結空間に交互に粉末原料を充
填して焼結するものである。

【００２３】また本発明に係る装置は、焼結型が凹部を
有する第１型と、この第１型の凹部内を２個の焼結空間
に区画するように該凹部内に突出する突出部を有する第
２型とを備え、これら第１型と第２型との内、少なくと
も一方を２個の焼結空間の並設方向に移動自在に設け、
この移動側の型を移動用兼用加圧手段に連結したもので
ある。

【００２４】従って、かかる本発明によれば次のような
顕著な効果を得ることができる。 移動側の型の移動量を変えることにより、焼結型を
交換することなく複数種類の焼結体を製作でき、型数量
を大幅に削減できる。 焼結型の２個の焼結空間を使用して交互に焼結体を
製作できるため、稼働率が良くなり生産効率が大幅に向
上する。 移動側の側壁面体を移動させることにより焼結型を
開閉できるため、焼結後の焼結体の取出しが容易である
と共に、その後、直ちに焼結型を構成できる。 焼結型を容易に開閉できるため、一連の動作を自動
化して無人運転が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す構成図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】本発明の第１実施例を示す動作説明図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す構成図である。

【図５】本発明の第３実施例を示す構成図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ矢視図である。

【図７】従来のＥＤＣ法による通電焼結装置の斜視図で
ある。

【図８】従来のＰＡＳ法による通電焼結装置の斜視図で
ある。

【符号の説明】

20 焼結型 21 粉末原料 22 焼結空間 23 焼結空間 24 第１型 25 第２型 26 上電極 27 上電極 28 下電極 37 加圧手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼結型の焼結空間に充填された導電性の
   粉末原料を加圧し、相対向する電極を介して粉末原料に
   電圧を印加して加熱し焼結する通電焼結方法において、
   焼結型は凹部を有する第１型と、この第１型の凹部内を
   ２個の焼結空間に区画するように該凹部内に突出する突
   出部を有する第２型との内、少なくとも一方を２個の焼
   結空間の並設方向に移動させ、前記２個の焼結空間に交
   互に粉末原料を充填して焼結することを特徴とする通電
   焼結方法。
2. 【請求項２】 焼結型の焼結空間に充填された導電性の
   粉末原料を加圧し、相対向する電極を介して粉末原料に
   電圧を印加して加熱し焼結する通電焼結装置において、
   焼結型は凹部を有する第１型と、この第１型の凹部内を
   ２個の焼結空間に区画するように該凹部内に突出する突
   出部を有する第２型とを備え、これら第１型と第２型と
   の内、少なくとも一方を２個の焼結空間の並設方向に移
   動自在に設け、この移動側の型を加圧手段に連結したこ
   とを特徴とする通電焼結装置。