JPH0623404B2 - 低歪焼結方法 - Google Patents

低歪焼結方法

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JPH0623404B2
JPH0623404B2 JP30516387A JP30516387A JPH0623404B2 JP H0623404 B2 JPH0623404 B2 JP H0623404B2 JP 30516387 A JP30516387 A JP 30516387A JP 30516387 A JP30516387 A JP 30516387A JP H0623404 B2 JPH0623404 B2 JP H0623404B2
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敬三 田中
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低歪焼結方法、詳しくは焼結時に変形しやすい
薄肉リング状部品の変形歪を低減する焼結方法に関する
ものである。
〔従来の技術〕
焼結部品を焼結する際に発生する変形歪を防止するため
に、従来焼結治具としてセラミックボードを用い、その
上に焼結部品を載せて焼結する方法が一般的である(例
えば発明協会公開技報、公技番号84−3134号参
照)。この方法は、第12図(a)および(b)に示す
ように、焼結炉内のメッシュベルト4上に円板状のセラ
ミックボード1を置き、その上に焼結部品5を載せて加
熱することにより焼結を行うものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来の方法では、焼結部品と焼結治具(セラミック
ボード)の熱膨張率が異なるため、焼結の際両者の接触
面に摩擦抵抗を生じる。このような摩擦抵抗は、肉厚で
大型の焼結部品の場合、剛性が高いため問題となること
はないが、焼結部品が薄肉リング状で剛性の低い部品で
ある場合、大きな変寸が起こる。さらにこのような薄肉
リング状部品は、完全に平面ではなく、多くの場合ゆが
んでいるため、セラミックボード全面にわたり均等に接
触することがなく、リング状部品のある中心線上の部分
でのみ接触することがほとんどである。そして、この接
触部分だけが、焼結昇温時の熱膨張および降温時の収縮
の拘束を受ける。さらに昇温時と降温時では焼結部品の
剛性が後述のように異なるため、部品全体の変形量が昇
温時と降温時とで異なり、結果的に焼結後の部品は楕円
状に変形してしまい、部品の直径寸法精度や真円度が悪
化する問題が生じる。
上記の現象をさらに詳しく説明する。第13図は、前記
従来の方法で焼結した際の昇温時の熱膨張(第13図
(a))および降温時の収縮(第13図(b))のモデ
ルを示すものである。図中、黒矢印はその長さにより焼
結部品5の径方向の変化量の大きさを示し、白矢印はセ
ラミックボード1と焼結部品5との接触部に生じる摩擦
抵抗の方向を示す。この摩擦抵抗により以下の現象が起
こる。まず昇温時は、焼結部品5のセラミックボード1
との接触部で径方向の膨張が拘束され、それ以外の非接
触部では自由膨張する。一方、降温時には接触部で径方
向の収縮が拘束され、非接触部では自由収縮する。ここ
で、昇温時と降温時とで接触部に生じる摩擦抵抗の大き
さは同じであるが、焼結部品の剛性は異なり、降温時の
方が高い。これは、昇温時の焼結部品は圧粉成形体の状
態であり強度が非常に低いが、加熱焼結により焼結反応
が進み、降温時の部品の強度は高くなり、昇温時より剛
性が高くなるためである。このことから接触部では、昇
温時の膨張に比べて降温時における収縮の度合いが大き
く、非接触部では昇温時の膨張の方が大きいという傾向
を示す。これらのことから従来の方法に従って焼結され
た薄肉リング状部品は第14図のような形状変化を示
す。これは焼結部品5がX軸方向に焼結治具との接触部
を有する場合を示したもので、焼結後X軸方向に径が縮
小し、Y軸方向に伸びた楕円状となっている。
本発明者等は、このような問題点を解決するための手段
として、焼結部品を3点等配支持する突起部位を設けた
焼結治具を開発した(実願昭62−120791号)。
しかしながら、この焼結治具は従来の平板セラミックボ
ードに比べコスト高になることや、焼結の際の焼結部品
の位置決めを正確に行う必要があり、焼結工程の自動化
が困難である等の問題がある。
本発明は、以上のような問題点を考慮してなされたもの
であり、その目的とするところは、焼結部品の焼結によ
る変形歪を低減し、部品の直径寸法精度や真円度を向上
させ、しかも簡便な操作で行い得る焼結方法を提供する
ことである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の低歪焼結方法は、平板状の焼結治具上に、リン
グ状の焼結部品を載せて焼結する方法において、該リン
グ状の焼結部品に前記焼結治具と3点等配接触する突起
部位を設け、該突起部位の焼結治具に対する接触巾を、
該巾の両端と前記リング状の焼結部品の中心とでなす角
度が15度以下となるように構成したことを特徴とす
る。
本発明の低歪焼結方法は、上記のような焼結部品を、慣
用の焼結治具例えば円板状のセラミックボード上に突起
部位で接触するように載せ、これを焼結炉内のメッシュ
ベルト等の上に置き慣用の手順に従い、例えば雰囲気ガ
ス中加熱焼結するものである。
本発明に係るリング状の焼結部品に設ける突起部位は、
該部品を平板状の焼結治具上に載せた場合に、3カ所で
接触する部位であり、それらの各々は、該焼結治具と3
点等配接触する位置、即ち焼結治具と焼結部品との3カ
所の接触部の任意の2カ所と焼結部品の中心とのなす角
度が120゜またはそれに近くなるような位置に設けた
ものである。
また、それぞれの突起部位の焼結治具に対する接触巾
(リングの円周方向の接触巾)は、該巾の両端とリング
状の焼結部品の中心とでなす角度が15度以下となるよ
うに構成する。
そしてこれら焼結部品の突起部位は、焼結部品の粉末成
形時または再圧縮時に金型により一体成形することがで
きる。
また、このような突起部位は上記の条件を満たすもので
あれば、その形状等は特に限定されず、焼結部品自体の
径の大きさや肉厚等により適宜選択される。
〔作用〕
本発明の低歪焼結方法は、焼結部品に設けた3カ所の突
起部位と焼結治具とを接触させた状態で焼結するもので
ある。前記したように、焼結後のリング状焼結部品は焼
結治具との接触部において、径が焼結前より小さくな
り、非接触部では大きくなる傾向を示す。このため、本
方法によるリング状焼結部品の焼結後は、自身の突起部
位において径方向の寸法が小さくなり、それ以外の非接
触部では逆に大きくなる。また、各突起部位での焼結部
品の自重から受ける力は3点等配接触のため均等であ
り、摩擦抵抗が等しいため、前記3カ所の突起部位での
焼結部品の変形量は同一である。従って、焼結治具と3
点等配接触する突起部位を設けたリング状の焼結部品の
場合は、そのような突起を設けないリング状の焼結部品
に比較して直径寸法精度および真円度がより向上するの
であるが、更に突起部位の焼結治具に対する接触巾を小
さくする程、それらの精度は向上し、該接触巾の両端と
リング状の焼結部品の中心とでなす角度が15度以下に
なると、それらの精度は後述するように飛躍的に向上す
る。
〔実施例〕
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は
これに限定されるものではない。
第1図ないし第3図は、各々本発明に係るリング状の焼
結部品2の実施例を示すものであり、いずれも焼結治具
と3点等配接触する突起部位3を有しており、それぞれ
の例で突起部位3の幅が異なるものである。上記の焼結
部品2は、第4図に示すように、ダイ7、上ポンチ8お
よび下ポンチ9からなる慣用の金型6により金属粉末を
加圧成形して製造するが、このとき突起部位3も同時成
形する。また、この突起部位3の成形は、加圧成形後の
再圧縮時に行っても良い。
これらの焼結部品2を使用して本発明の方法に従って実
際に焼結した。これは第5図に示すように、上記した焼
結部品2を円板状にセラミックボード1上に載せ焼結炉
内で行うが、このとき焼結治具1と焼結部品2とは該部
品2の突起部位3で接触する。
なお、前記焼結部品2は鉄系材料からなり、その寸法は
外径99mm、内径93mm(肉厚 3mm)、高さ25mmであり、そ
の熱膨張率は1130℃で約 1.2%である。また、セラミッ
クボード1の熱膨張率は1130℃で約 0.3ないし 0.6%で
ある。また比較のために、従来のように、突起部位を設
けていない焼結部品も同様に焼結した。
各々の焼結部品の焼結後、該焼結部品の外径の最大値と
最小値との差を外径精度として表し、これにより直径寸
法精度を比較する。この結果を第6図に示すが、ここで
横軸の接触幅角度θは、第7図に示すように、焼結部品
2の突起部位3の焼結治具1に対する接触巾の両端と、
中心Oとでなす角度θである。これによると、従来の焼
結部品の場合、外径精度は1.2mmであるのに対し
て、前記接触巾角度θを小さくする程、外径精度は向上
し、本発明のθ≦15゜では0.28mmと飛躍的に向
上する。
また、このほかに真円度の測定も行ったが、従来のもの
が最大0.6 mmであるのに対し、θ=15゜の本発明の焼
結部品では最大0.18mmであり、この結果真円度について
も本発明の方が向上していることがわかる。
上記の結果を、第8図に示す本発明による焼結部品2の
形状変化と、前記した第14図に示す従来のものと比較
して説明する。図中、2および5が焼結後の形状を表
し、2′および5′が焼結前の形状を表す。本発明のも
のは、3点等配接触する突起部位3で接触し、この部分
の径が均等に小さくなり、それ以外の部分では均等に大
きくなっており、焼結部品全体にわたり特に径が大きく
なったり、小さくなったりしている部分がない。これに
対し従来のものは、多くの場合ある中心線でのみ接触す
る(ここではX軸方向)ため、この部分で径が小さくな
り、それ以外の部分(特にY軸方向)では大きくなり、
X軸方向とY軸方向の径の差が著しく大きくなってい
る。これらのことから、本発明による焼結部分の直径寸
法精度および真円度は向上したものである。
さらに本発明による焼結部品は、上記した第1図ないし
第3図のものに限定されず、様々な突起部位の形状を採
り得る。その例を第9図ないし第11図に示す。それぞ
れ、第9図はリング状部品2の肉厚より狭い突起部位3
を設けたもの、第10図はカマボコ型の突起部位3を設
けたものであり、そして第11図は半球型の突起部位3
を設けたものである。
〔発明の効果〕
本発明の低歪焼結方法は、以上詳しく説明したように、
リング状焼結部品に焼結治具と3点等配接触する突起部
位を設け、該突起部位の焼結治具に対する接触巾を、 該巾の両端とリング状の焼結部品の中心とでなす角度が
15度以下となるように構成したことにより焼結治具と
の摩擦抵抗等の影響を受けやすい剛性の低い焼結部品で
あっても、その焼結部品の直径寸法精度や真円度を向上
させることを可能とした。
また本方法は、焼結部品自体の有する突起部位で焼結治
具と接触するため、焼結の際特別の位置決め等を行う必
要がない。従って、従来の平板状のセラミックボードを
焼結治具として使用でき、焼結工程の自動化も可能であ
る。また、一枚の大きなセラミクボード上に多数の焼結
部品を載せて同時に焼結することもでき、生産性の向上
を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)および(b)、第2図(a)および(b)
並びに第3図(a)および(b)は、本発明に係る焼結
部品の実施例を示すものであり、各々(a)は平面図そ
して(b)は正面図を示し、 第4図は、本発明に係る焼結部品の製造工程を説明する
断面図、 第5図は、本発明の方法による焼結状態を示す斜視図、 第6図は、突起部位の接触幅角度と外径精度の関係を示
すグラフ、 第7図は、突起部位の接触幅角度の説明図、 第8図は、本発明の方法による焼結部品の形状変化を示
す説明図、 第9図(a)および(b)、第10図(a)および
(b)並びに第11図(a)および(b)は、本発明に
係る焼結部品の他の実施例を示すものであり、各々
(a)は平面図そして(b)は(a)のI−I′線断面
図を示し、 第12図(a)および(b)は、従来の焼結方法を示す
ものであり、(a)は平面図そして(b)は縦断面図を
示し、 第13図(a)は、従来の焼結方法による焼結昇温時の
焼結部品の熱膨張を示す模式図、第13図(b)は、従
来の焼結方法による焼結降温時の焼結部品の収縮を示す
模式図、および 第14図は、従来の焼結方法による焼結部品の形状変化
を示す説明図である。 図中、 1……焼結治具、2……焼結部品 3……突起部位

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平板状の焼結治具上に、リング状の焼結部
    品を載せて焼結する方法において、該リング状の焼結部
    品に前記焼結治具と3点等配接触する突起部位を設け、
    該突起部位の焼結治具に対する接触巾を、該巾の両端と
    前記リング状の焼結部品の中心とでなす角度が15度以
    下となるように構成したことを特徴とする低歪焼結方
    法。
JP30516387A 1987-12-02 1987-12-02 低歪焼結方法 Expired - Lifetime JPH0623404B2 (ja)

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DE10033845A1 (de) 2000-07-12 2002-01-24 Aloys Wobben Turm aus Spannbeton-Fertigteilen
JP4844918B2 (ja) * 2005-10-03 2011-12-28 株式会社ピーエス三菱 プレキャストコンクリート板を使用した鋼・コンクリート合成床版の構築方法
DE102008016828A1 (de) 2008-04-01 2009-10-15 Wobben, Aloys Verfahren zur Herstellung von Betonfertigteilen

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