JPH0542399A - 粉末成形方法および金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 厚さに対する高さの比の大きな環状部を有す
る粉末成形品を加圧成形するについて、加圧前に金型に
充填する粉末の嵩密度を均等にして、製品の各部位を均
等な密度に加圧成形する。 【構成】 粉末成形品の環状部の中空部を形成するダイ
ス(1) のコアダイス(3),(4) を上方または下方に退避さ
せ、このコアダイス(3),(4) が占めるべき中空部を含む
粉末充填部(1a)に粉末Ｐを充填した後、コアダイス(3),
(4) をダイス(1)内の所定位置に進入・復帰させて、こ
の中空部に充填された粉末Ｐを、環状部の外周を形成す
る外ダイス(2) に向かう側方に押しやり、しかる後に、
パンチ(5)を圧下させて、環状部を有する粉末成形品を
加圧成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉末成形方法および金
型に関し、詳細には、厚さに対する高さの比の大きな環
状部を有する粉末成形品を加圧成形するに好適な粉末成
形方法および金型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属粉末やセラミックス粉末およ
びこれらの混合粉末等を加圧圧縮して、環状部を有する
粉末成形品や筒状の粉末成形品を成形する方法として
は、その概念説明図である〔図３〕に示すように、外ダ
イス(31a) とコアダイス(31b) とで画成されてなるダイ
ス(31)の粉末充填部(31c) にパンチ(32)を圧入させ、そ
の粉末充填部(31c) 内の粉末Ｐを加圧成形する方法が最
も一般的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、粉末成形法によ
る素形材は、その原材料粉末の組合せの自由度が高くて
多種多様の特性が付与できることで注目され、近年、そ
の開発が著しく進展し、例えば、軽量化の追求が厳しい
車両エンジン用の連結棒や、過酷な使用条件下に晒され
るエクストルーダのシリンダー等のライニング用スリー
ブ材等、広範囲の産業分野で用いられるようになってい
る。

【０００４】しかしながら、上記従来の粉末成形方法
で、厚さに対する高さの比の大きな環状部を有する連結
棒や、スリーブ材等の粉末成形品を加圧成形する場合、
成形品の各断面の密度が不均一となり、その平均密度を
所定の特性を得るために必要とされる値まで高め難いと
いう問題点がある。

【０００５】これは、例えば、〔図３〕に示すように、
厚さに対する高さの比の大きな筒状または環状の粉末充
填部(31c) 内に粉末Ｐを充填する場合、ダイス(31)の内
壁面と粉末Ｐとの間および粉末Ｐ同士の摩擦抵抗によっ
て、粉末充填部(31c) 内に粉末Ｐの架橋現象が生じ易
く、粉末Ｐを上下方向で均等な嵩密度に充填することが
非常に困難となる。加えて、この状態で粉末充填部(31
c) 内にパンチ(32)を圧入させると、ダイス(31)の内壁
面と粉末Ｐとの間の摩擦抵抗によって、粉末充填部(31
c) のパンチ(32)直下に大きな圧力が立って架橋現象が
助長され、その下方の粉末Ｐにパンチ(32)を介する加圧
力が及び難くなり、結果として、得られた成形品が不均
一な密度をもつものとなるからである。また、このこと
は、流動性の低いセラミックス粉末等の加圧成形におい
て顕著となる。

【０００６】本発明は、上記従来技術の問題点を解消す
べくなされたもので、厚さに対する高さの比の大きな環
状部を有する粉末成形品についても、加圧前に金型に充
填される粉末の嵩密度を均等なものとし得て、製品各部
位を均等な密度に加圧成形できる粉末成形方法および金
型の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成とされている。すなわち、本
発明に係る粉末成形方法は、厚さに対する高さの比の大
きな環状部を有する粉末成形品を加圧成形するに際し
て、粉末成形品の環状部の中空部を形成するダイスのコ
アダイス部を上方ないしは下方に退避させ、このコアダ
イス部が占めるべき中空部を含むダイスの粉末充填部に
粉末を充填した後、コアダイス部を上方ないしは下方か
ら所定の中空部に進入・復帰させて、この中空部に充填
された粉末を、環状部の外周面を形成する外ダイス部に
向かう側方に押しやり、しかる後にダイスのコアダイス
部と外ダイス部との間にパンチを圧下させて環状部を有
する粉末成形品を加圧成形するものである。

【０００８】また、本発明に係る粉末成形用の金型は、
外ダイスと柱状のコアダイスとにより環状部を形成し得
る粉末充填部を有するダイスと、このダイスの粉末充填
部に嵌入するパンチとを備えてなる粉末成形用の金型で
あって、前記コアダイスが、下方ないしは上方からダイ
ス内に向けて進退可能に設けられ、かつ、その先端面が
先端に向けて突出するコーン状に形成されてなるもので
ある。

【０００９】

【作用】本発明方法においては、粉末成形品の環状部の
中空部を形成するダイスのコアダイス部を上方ないしは
下方に退避させ、このコアダイス部が占めるべき中空部
を含むダイスの粉末充填部に粉末を充填し、すなわち、
充填断面積を広くして粉末に架橋現象が生じることを抑
制して充填した後、コアダイス部を上方ないしは下方か
ら所定の中空部に進入・復帰させて、この中空部に充填
された粉末を、環状部の外周面を形成する外ダイス部に
向かう側方に押しやり、しかる後にパンチを圧下させる
ので、厚さに対する高さの比の大きな環状部について
も、その上下方向の粉末の嵩密度を均等に高めて、パン
チの圧下による圧縮力の伝達を確かなものとし、各断面
で均等な密度の粉末成形品に加圧成形できる。

【００１０】本発明の金型では、粉末成形品の環状部の
中空部を形成するための柱状のコアダイスが、下方ない
しは上方からダイス内に向けて進退可能に設けられてあ
るので、粉末のダイスへの充填に際して、ダイス内から
退避して粉末の充填断面積を広め、充填される粉末に架
橋現象が生じることを抑制して、その充填密度を均等な
ものとさせることができる。また、コアダイスは、その
先端面を先端に向けて突出するコーン状に形成されてあ
るので、粉末の充填後に下方ないしは上方からダイス内
の所定位置に進入・復帰させられることで、当該コアダ
イスが位置すべき部位に充填された粉末を外ダイスに向
かう側方に押しやり、この外ダイスと柱状のコアダイス
とにより形成される環状部における上下方向の粉末の嵩
密度を均等に高めて、パンチの圧下に際する圧縮力の伝
達を確かなものとし、各断面で均等な密度の粉末成形品
に加圧成形できる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。〔図１〕は、本発明の１実施例の金型に
よる粉末成形品の加圧成形手順を説明するための断面図
である。なお、本実施例は自動車エンジン用の連結棒材
の製造に本発明を適用したものである。

【００１２】まず、本実施例の金型の構成について説明
すると、〔図１〕において、(1) はダイスであって、こ
のダイス(1) は、目的とする連結棒材の外郭形状を形成
する外ダイス(2) と、その大端部の中空部を形成する円
柱状の第１コアダイス(3) および小端部の中空部を形成
する円柱状の第２コアダイス(4) とを備えてなり、これ
ら外ダイス(2) と第１・２コアダイス(3),(4) との間に
製品の横断面形状と同形状の粉末充填部(1a)を形成した
ものである。

【００１３】また、このダイス(1) の第１・２コアダイ
ス(3),(4) は、その上端面を上方に向けて突出するコー
ン状に形成されると共に、当該ダイス(1) 本体の下底部
を貫通して上下方向に移動可能に設けられ、ここでは図
示を省略した駆動手段によって、下方からダイス(1) 内
の所定位置に向けて進退させられる。

【００１４】(5) はパンチであって、このパンチ(5)
は、その下部にダイス(1) の粉末充填部(1a)に嵌入する
加圧部(5a)を設けたもので、ここでは図示を省略したプ
レス装置の加圧ラムに取り付けられて (a)図に示すよう
にダイス(1) の直上方に位置して配される。

【００１５】次に、上記構成を具備する本実施例の金型
による連結棒材としての粉末成形品の加圧成形手順を
〔図１〕により説明する。

【００１６】まず、 (b)図に示すように、第１・２コア
ダイス(3),(4) をダイス(1) 内の所定位置から下方に向
けて移動退避させ、これら第１・２コアダイス(3),(4)
の占めるべき大端部および小端部の中空部を含むダイス
(1) の粉末充填部(1a)に所定量の粉末Ｐを充填する。こ
のとき、ダイス(1) 内の第１・２コアダイス(3),(4) と
外ダイス(2) との間に形成される環状の狭窄部が解消さ
れ、かつ、粉末Ｐの充填断面積が拡大されるので、粉末
Ｐを、架橋現象を生じさせることなく、容易に均等な嵩
密度でもって充填することができる。

【００１７】続いて、 (c)図に示すように、第１・２コ
アダイス(3),(4) を下方からダイス(1) 内の所定位置に
進入・復帰させる。このとき、ダイス(1) 内の第１・２
コアダイス(3),(4)の占めるべき部位に充填された粉末
Ｐは、その部位に下方から進入・復帰してくる第１・２
コアダイス(3),(4) のコーン状の上端面に沿って外周方
向に均等に押し退けられ、すなわち、これら第１・２コ
アダイス(3),(4) と外ダイス(2) とにより形成される大
端部および小端部それぞれの環状部に押しやられて、こ
れら環状部における粉末Ｐの嵩密度を均等に高める。

【００１８】そして、 (d)図に示すように、プレス装置
によってパンチ(5) をダイス(1) の粉末充填部(1a)内に
圧下させて、所期の連結棒材としての粉末成形品に加圧
成形するのである。なお、この加圧成形の時点では、ダ
イス(1) の粉末充填部(1a)内に充填された粉末Ｐは、圧
縮力の伝達が良好な均等な嵩密度とされているので、パ
ンチの圧下によって所定の特性を得るに必要とされる密
度値まで容易かつ均等に圧縮される。

【００１９】以上に述べた金型および加圧成形手順に
て、ＳｉＣ_p 粉末とＡｌ粉末との混合粉末を原料粉末と
して用い、高さ／厚さ比の大きな環状の大端部および小
端部を有する自動車エンジン用の連結棒材を加圧成形し
たところ、得られた連結棒材は、密度分布が良好で、平
均密度も所期の値を十二分に満足するものであった。ま
た、本例の金型では、その加圧手段として用いるプレス
装置は、コアダイスを駆動するためのノックアウト機構
を備えるものであれば、極一般的なプレス装置にて充分
その目的を達成できる。

【００２０】〔図２〕は、本発明の別の実施例の金型に
よる粉末成形品の加圧成形手順を説明するための断面図
である。なお、本実施例はシリンダのライニング用のス
リーブ材の製造に本発明を適用したもので、コアダイス
を上方からダイス内に向けて進退させる金型構成を採っ
た点以外は、前述した実施例と基本的構成は同様であ
り、ここでは重複する点の説明は省略し差異点のみを要
約して説明する。

【００２１】まず、本実施例の金型の構成について説明
すると、〔図２〕において、(11)はダイスであって、こ
のダイス(11)は、円筒状の外ダイス(12)を備える一方、
製品としてのスリーブ材の中空部に対応する位置の本体
の中央下底部に、円形の貫通穴(11a) を上下方向に設け
たものである。

【００２２】(13)はコアダイスであって、このコアダイ
ス(13)は、下端面を下方に向けて突出するコーン状に形
成された円柱状の主体部(13a) と、その上端部に形成さ
れた外ダイス(12)の内径より大きな径の円盤状の押盤部
(13b) とからなるもので、ここでは図示を省略したプレ
ス装置の加圧ラムに取り付けられて (a)図に示すように
ダイス(11)の直上方に位置して配され、このプレス装置
の加圧ラムによって上方からダイス(11)内の所定中心位
置に向けて進退できるものとされている。また、このコ
アダイス(13)は、ダイス(11)内で下限まで下降したと
き、その下端部をダイス(11)本体の貫通穴(11a) に嵌入
させて、この貫通穴(11a) を閉塞する。

【００２３】(14)はパンチであって、このパンチ(14)
は、製品としてのスリーブ材の横断面形状と同断面形状
の円筒状のもので、コアダイス(13)の主体部(13a) 上に
上下動自由に外挿され、コアダイス(13)の押盤部(13b)
を介して加圧ラムの圧下力を受けて、ダイス(11)の外ダ
イス(12)とコアダイス(13)の主体部(13a) との間に嵌入
するものとされている。

【００２４】(15)は粉末回収箱であって、この粉末回収
箱(15)は、ダイス(11)本体の貫通穴(11a) 直下に位置す
る下面に着脱可能に取り付けられ、その上部に貫通穴(1
1a)の下端を閉塞する上蓋(15a) を設けたものである。
また、この粉末回収箱(15)の上蓋(15a) は、上方から一
定以上の応力が付加されたとき、下方に向けて回動して
貫通穴(11a) 下端の閉塞を解くものとされている。

【００２５】次に、上記構成を具備する本実施例の金型
によるスリーブ材としての粉末成形品の加圧成形手順を
〔図２〕により要約して説明する。

【００２６】まず、 (a)図に示すように、コアダイス(1
3)およびパンチ(14)を、ダイス(11)の上方に位置させた
状態で、ダイス(11)の外ダイス(12)で画成された円柱状
の空間内に所定量の粉末Ｐを充填する。次いで、 (b)図
に示すように、プレス装置の加圧ラムによってパンチ(1
4)をダイス(11)内に向けて下降させる一方で、パンチ(1
4)を自由降下させる。そして、加圧ラムによりコアダイ
ス(13)を下降させ続けることで、このコアダイス(13)の
進入経路上に充填された粉末Ｐを、そのコーン状の下端
面に沿って外周方向に均等に押しやって、このコアダイ
ス(13)とダイス(11)およびパンチ(14)によって画成され
た円筒部の粉末Ｐの嵩密度を均等に高め、続く降下によ
って、(c) 図に示すように、コアダイス(13)の主体部(1
3a) の下端部で貫通穴(11a) を閉塞すると共に、このコ
アダイス(13)の押盤部(13b) を介する加圧ラムの圧下力
にてパンチ(14)を圧下させて、所期のスリーブ材として
の粉末成形品に加圧成形するのである。

【００２７】一方、コアダイス(13)によってダイス(11)
の貫通穴(11a) 内に押し込まれた余剰の粉末Ｐは、その
圧力上昇によって粉末回収箱(15)の上蓋(15a) を回動・
開放させ、この粉末回収箱(15)内に流下して回収され
る。

【００２８】なお、パンチ(14)の圧下による加圧成形の
時点では、ダイス(11)とコアダイス(13)との間の粉末Ｐ
は、圧縮力の伝達が良好な均等な嵩密度とされているの
で、〔図１〕に示した実施例の場合と同様に、パンチの
圧下によって所定の特性を得るに必要とされる密度値ま
で容易かつ均等に圧縮される。

【００２９】以上に述べた金型および加圧成形手順に
て、ＳｉＣ_p 粉末とＡｌ粉末との混合粉末を原料粉末と
して用い、高さ／厚さ比の大きな円筒状のスリーブ材を
加圧成形したところ、得られたスリーブ材は、密度分布
が良好で、平均密度も所期の値を十二分に満足するもの
であった。また、本例の金型では、その加圧手段として
用いるプレス装置は、ノックアウト機構を備えない簡単
な構成のプレス装置にて充分その目的を達成できる。

【００３０】なお、以上に述べた前者の実施例では、環
状部を２か所に有する連結棒材を製造するものとし、後
者の実施例では、円筒状のスリーブ材を製造するものと
したが、これらは一例であって、本発明はこれに限定さ
れるものでないことは言うまでもなく、厚さに対する高
さの比の大きな環状ないし筒状部を１か所以上に有する
粉末成形品の加圧成形に適用して優れた効果を得ること
ができる。

【００３１】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る粉末
成形方法および金型によれば、厚さに対する高さの比の
大きな環状部を有する粉末成形品についても均等な密度
に加圧成形することができ、得られた粉末成形品を所期
の特性を有する安定した品質のものとすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の金型による粉末成形品の加
圧成形手順を説明するための断面図である。

【図２】本発明の別の実施例の金型による粉末成形品の
加圧成形手順を説明するための断面図である。

【図３】従来の環状部を有する粉末成形品の加圧成形方
法の概念説明図である。

【符号の説明】

(1) --ダイス (1a)--粉末充填部 (2) --外ダイス (3) --第１コアダイス (4) --第２コアダイス (5) --パンチ (5a)--加圧部 Ｐ -- 粉末

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚さに対する高さの比の大きな環状部を
   有する粉末成形品を加圧成形するに際して、粉末成形品
   の環状部の中空部を形成するダイスのコアダイス部を上
   方ないしは下方に退避させ、このコアダイス部が占める
   べき中空部を含むダイスの粉末充填部に粉末を充填した
   後、コアダイス部を上方ないしは下方から所定の中空部
   に進入・復帰させて、この中空部に充填された粉末を、
   環状部の外周面を形成する外ダイス部に向かう側方に押
   しやり、しかる後にダイスのコアダイス部と外ダイス部
   との間にパンチを圧下させて環状部を有する粉末成形品
   を加圧成形することを特徴とする粉末成形方法。
2. 【請求項２】 外ダイスと柱状のコアダイスとにより環
   状部を形成し得る粉末充填部を有するダイスと、このダ
   イスの粉末充填部に嵌入するパンチとを備えてなる粉末
   成形用の金型であって、前記コアダイスが、下方ないし
   は上方からダイス内に向けて進退可能に設けられ、か
   つ、その先端面が先端に向けて突出するコーン状に形成
   されてなることを特徴とする粉末成形用の金型。