JPH0518368A - 材質的に緻密化した歯形面を有する回転歯車ポンプの歯車部材の製造方法 - Google Patents

材質的に緻密化した歯形面を有する回転歯車ポンプの歯車部材の製造方法

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JPH0518368A
JPH0518368A JP19094991A JP19094991A JPH0518368A JP H0518368 A JPH0518368 A JP H0518368A JP 19094991 A JP19094991 A JP 19094991A JP 19094991 A JP19094991 A JP 19094991A JP H0518368 A JPH0518368 A JP H0518368A
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欣也 川瀬
Masato Otsuki
真人 大槻
Toru Kono
通 河野
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正昭 坂井
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/102Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member the two members rotating simultaneously around their respective axes

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転歯車ポンプの歯車部材における歯形面の
緻密化および健全化をはかる。 【構成】 急冷凝固Al−Si系合金粉末のプレス成形
体からなる圧粉体素材に熱間鍛造加工を施して回転歯車
ポンプの歯車部材を製造する方法において、上記熱間鍛
造加工時に、歯車部材の歯形面に延長して上下方向にフ
ランジ状捨て肉部を突出形成し、熱間鍛造加工後に上記
捨て肉部を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、熱間鍛造加工ままの
歯形面に、バレル研磨および/または寸法出し冷間矯正
鍛造加工を施すだけで実用に供することができる、歯形
面が材質的に緻密化した回転歯車ポンプの歯車部材の製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、回転歯車ポンプの歯車部材が、
図2に概略平面図で例示されるように、一対の被動歯車
部材1と駆動歯車部材2からなり、これらの歯車部材
が、例えば特開昭2−169881号公報に記載される
通り、急冷凝固Al−Si系合金粉末のプレス成形体か
らなる圧粉体素材に熱間鍛造加工を施すことにより製造
されていることも知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来方
法によって製造されたAl−Si系合金製歯車部材にお
いては、熱間鍛造時における歯形面1a,2aを構成す
る表面部の材料の流れが、きわめて小さく、歯形面形成
と同時に停滞した状態となってしまうことから、歯形面
表面部の緻密化が十分に行なわれず、このため、熱間鍛
造加工時に使用された潤滑剤がこれの空孔内に残留する
ことと相まって、歯形面から深さ約1mm程度に亘る材質
的に不健全な表面部をワイヤ線による放電加工を用いて
除去しているのが現状であり、この結果寸法精度の低下
並びに高コスト化が避けられないものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、熱間鍛造加工のままの状態で、
歯形面が緻密にして健全なAl−Si系合金製歯車部材
を製造すべく研究を行なった結果、急冷凝固Al−Si
系合金粉末のプレス成形体からなる圧粉体素材に熱間鍛
造加工を施して回転歯車ポンプの歯車部材を製造するに
際して、熱間鍛造加工時に、歯車部材の歯形面に延長し
て上下方向にフランジ状捨て肉部を突出形成するように
すると、歯形面を構成する材料に流れが生じ、最初に歯
形面を形成した材料が捨て肉部に移動し、歯形面表面部
には緻密な材料が供給されるようになり、この結果空孔
も著しく少なく、したがって潤滑剤の残留もない、健全
な歯形面が形成されるようになることから、実質的にこ
のままの歯形面で実用に供することが可能になるという
研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、急冷凝固Al−Si系合金粉末
のプレス成形体からなる圧粉体素材に熱間鍛造加工を施
して回転歯車ポンプの歯車部材を製造するに際して、上
記熱間鍛造加工時に、歯車部材の歯形面に延長して上下
方向にフランジ状捨て肉部を突出形成し、熱間鍛造後に
上記捨て肉部を除去することにより材質的に緻密化した
歯形面を有する歯車部材を製造する方法に特徴を有する
ものである。
【0006】なお、この発明の方法を実施するに際し
て、急冷凝固Al−Si系合金粉末は、重量%で(以下
成分組成に関する%は重量%を示す)、 Si:12〜30%、 FeおよびNiのうちの1種または2種:1〜10%、
を含有し、さらに必要に応じて、 Cu:1〜5%、 Mg:0.3〜2%、 のうちの1種または2種、を含有し、残りがAlと不可
避不純物からなる組成、並びに、ガスアトマイズにより
形成された−30〜+350メッシュの粒度、をもつの
が望ましい。
【0007】この場合、Si成分には、耐摩耗性を向上
させる作用があり、したがってその含有量が12%未満
では所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、
一方その含有量が30%を越えると強度が低下するよう
になることから、その含有量を12〜30%とした。
【0008】また、FeおよびNi成分には、AlやS
iと金属間化合物を形成して、耐熱性、高温強度、およ
び耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が1
%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その
含有量が10%を越えると靭性が低下するようになるこ
とから、その含有量を1〜10%とするのがよい。
【0009】さらに、CuおよびMg成分には、時効硬
化により強度を一段と向上させる作用があるので、必要
に応じて含有されるが、その含有量が、それぞれCu:
1%未満およびMg:0.3%未満では所望の強度向上
効果が得られず、一方その含有量が、それぞれCu:5
%およびMg:2%を越えると靭性が低下するようにな
ることから、その含有量は、それぞれCu:1〜5%、
Mg:0.3〜2%とするのがよい。
【0010】また、粉末粒度に関し、不活性ガスや空気
などを用いたガスアトマイズにより粒度を−30〜+3
50メッシュにすると、アトマイズによる急冷凝固によ
って粉末中の初晶Siが10μm以下の微細粒となって
素地中に均一分散するようになり、この粉末中のSiの
微細化によって歯車部材は高強度とすぐれた耐摩耗性を
具備するようになるのである。
【0011】つぎに、同じく圧粉体素材の理論密度比
は、その値が65%未満では取扱上破損が生じ易く、一
方その値が85%を越えると、内部に存在する水分や空
気などのガス抜きが困難になることから、65〜85%
とするのがよい。
【0012】また、同じく熱間鍛造加工は、300℃以
上、望ましくは粉末の再結晶温度以上で、液相生成温度
以下の範囲内の所定の温度で行なうのがよく、これによ
って緻密化が十分に進行し、99%以上の理論密度比を
もった歯車部材の製造が可能となる。
【0013】さらに、捨て肉部除去後の歯車部材には、
バレル研磨および/または寸法出し冷間矯正鍛造が施さ
れ、かつ歯車部材の歯形面以外の上下面には寸法出しの
ための切削加工が施されて製品とされるものである。
【0014】
【実施例】つぎに、この発明の方法を実施例により具体
的に説明する。原料粉末として、それぞれ表1に示され
る成分組成、並びに空気アトマイズによる急冷凝固によ
り粒度を−30〜+350メッシュとしたAl−Si系
合金粉末A〜Jを用い、被動歯車部材を製造するため
に、これより2〜8 ton/cm2 の範囲内の所定の圧力で
それぞれ表2に示される理論密度比、並びに外径:80
mm×短径(中心から山部までの径×2):51mm×長径
(中心から谷部までの径×2):68mmの平面寸法をも
った所定厚さのプレス成形体からなる圧粉体素材を形成
し、ついでこの圧粉体素材に、上下パンチの内周面先端
部に高さ:10mm×直径方向幅:3mmの切欠きを形成し
た鍛造金型を用い、同じく表2に示される条件で熱間鍛
造加工を施して、図1に1部切欠き概略正面図で示され
るように歯形面1aを同一面として上下方向に伸びたフ
ランジ状捨て肉部1bを有する歯車部材1を形成し、引
続いて前記歯車部材から前記捨て肉部1bを除去し、表
面をバレル研磨し、寸法出しのための冷間矯正鍛造を施
し、さらに歯形面を除く上下面および外周面を切削加工
することにより本発明法1〜10を実施し、いずれも外
径:80mm×短径:50mm×長径:67mm×厚さ:15
mmの寸法をもった回転歯車ポンプの歯車部材の一方であ
る被動歯車部材を製造した。
【0015】また、捨て肉部を形成しない以外は同一の
条件で従来法1〜10を行ない、同じく被動歯車部材を
製造した。
【0016】ついで、この結果得られた各種の被動歯車
部材について、理論密度比を測定すると共に、歯形面の
適宜個所10ケ所の硬さ(ロックウェルBスケール)を
測定し、この結果を、最高値、最低値、および平均値と
して表2に示した。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【発明の効果】表2に示される結果から明らかな通り、
本発明法1〜10で製造された被動歯車部材は、いずれ
も歯形面における硬さのバラツキがきわめて小さく、こ
のことは、緻密にして健全な歯形面が形成されているこ
とを示し、一方従来法1〜10で製造された被動歯車部
材は、いずれも歯形面における硬さのバラツキが大き
く、これは歯形面における鍛造時の材料の流れが小さ
く、この結果歯形面表面部には多くの空孔が存在するよ
うになることを示し、製品とするためにはこの不健全な
歯形面表面部の除去を行なわなければならないことを示
すものである。
【0021】上述のように、この発明の方法によれば、
熱間鍛造ままの状態で、緻密にして健全な歯形面を有す
る回転歯車ポンプの歯車部材を製造することができ、し
たがって実質的に歯形面の機械的加工を必要とすること
なく、必要に応じてバレル研磨を施す程度で、実用に供
することができるので、歯形面に高い寸法精度を確保す
ることができるほか、コスト面での有用性にも大なるも
のがあるなど工業上有用な効果がもたらされるのであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法の実施態様を示す被動歯車部材の1部
切欠き概略正面図である。
【図2】回転歯車ポンプの構成部材である被動歯車部材
と駆動歯車部材を例示する概略平面図である。
【符号の説明】
1 被動歯車部材 1a 歯形面 1b フランジ状捨て肉部 2 駆動歯車部材 2a 歯形面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂井 正昭 新潟県新潟市小金町3−1 三菱マテリア ル株式会社新潟製作所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 急冷凝固Al−Si系合金粉末のプレス
    成形体からなる圧粉体素材に熱間鍛造加工を施して回転
    歯車ポンプの歯車部材を製造するに際して、 上記熱間鍛造加工時に、歯車部材の歯形面に延長して上
    下方向にフランジ状捨て肉部を突出形成し、 熱間鍛造加工後に上記捨て肉部を除去すること、 を特徴とする材質的に緻密化した歯形面を有する回転歯
    車ポンプの歯車部材の製造方法。
  2. 【請求項2】 捨て肉部除去後の歯車部材にバレル研磨
    および/または寸法出し冷間矯正鍛造を施すことを特徴
    とする上記請求項1記載の回転歯車ポンプの歯車部材の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 急冷凝固Al−Si系合金粉末が、重量
    %で、Si:12〜30%、FeおよびNiのうちの1
    種または2種:1〜10%を含有し、残りがAlと不可
    避不純物からなる成分組成を有することを特徴とする上
    記請求項1記載の回転歯車ポンプの歯車部材の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 急冷凝固Al−Si系合金粉末が、重量
    %で、Si:12〜30%、FeおよびNiのうちの1
    種または2種:1〜10%を含有し、さらにCu:1〜
    5%およびMg:0.3〜2%のうちの1種または2種
    を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる成分組成
    を有することを特徴とする上記請求項1記載の回転歯車
    ポンプの歯車部材の製造方法。
  5. 【請求項5】 急冷凝固Al−Si系合金粉末が、ガス
    アトマイズにより形成され、かつ−30〜+350メッ
    シュの粒度を有することを特徴とする上記請求項、1,
    3、または4記載の回転歯車ポンプの歯車部材の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 圧粉体素材が65〜85%の理論密度比
    を有することを特徴とする上記請求項1記載の回転歯車
    ポンプの歯車部材の製造方法。
  7. 【請求項7】 熱間鍛造加工が、300℃以上または粉
    末の再結晶温度以上で、液相生成温度以下の範囲内の所
    定温度で行なわれることを特徴とする上記請求項1記載
    の回転歯車ポンプの歯車部材の製造方法。
  8. 【請求項8】 熱間鍛造加工後の歯車部材が99%以上
    の理論密度比を有することを特徴とする上記請求項1記
    載の回転歯車ポンプの歯車部材の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6089843A (en) * 1997-10-03 2000-07-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Sliding member and oil pump
CN102950436A (zh) * 2012-10-27 2013-03-06 富莱茵汽车部件有限公司 一种耐腐蚀输油泵用齿轮制备方法
CN110653580A (zh) * 2019-11-06 2020-01-07 江阴市恒润环锻有限公司 一种海上风电法兰的加工方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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