JPH06256806A

JPH06256806A - 等方加圧成形方法及びそれに用いる成形型

Info

Publication number: JPH06256806A
Application number: JP4692793A
Authority: JP
Inventors: Takao Fujikawa; 隆男藤川; Minoru Wakabayashi; 稔若林
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1993-03-08
Filing date: 1993-03-08
Publication date: 1994-09-13

Abstract

(57)【要約】【構成】蓋体を有する成形型内に成形用粉末を充填し
た後、該成形型を気密にシールした状態で流体圧力を作
用させて前記成形用粉末を等方加圧成形する方法におい
て、前記成形型内に成形用粉末を充填した後、蓋体で蓋
をし、次いで、該蓋体を成形型内に押し込むことによ
り、前記成形用粉末を成形型内で圧縮した後、成形型を
シールする。【効果】流体により等方加圧成形する前に、成形型の
蓋体を用いて粉末を加圧圧縮するので、流体による等方
加圧初期の粉末の収縮量が減少し、等方加圧初期に発生
する成形型の変形を抑制できる上に、しかも操作が簡単
である。よって、簡便な方法で、成形精度を向上させる
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体圧力を利用して粉
末を成形するいわゆる等方加圧成形方法及びそれに用い
られる成形型に関するものであり、特に成形精度に優れ
た等方加圧成形方法及びそれに用いられる成形型に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ゴム材料等の弾性体で構成された成形型
に、成形しようとする粉末を充填して、加圧された圧力
媒体により、該粉末に一様に等しい圧力を加えて成形を
行う等方加圧成形方法は、得られた成形体の密度が均一
であること、プレス成形では製造困難な長尺の丸棒の成
形が容易であること等から、セラミックス粉末や黒鉛粉
末、金属粉末の成形に利用されている。

【０００３】成形用粉末が充填される成形型として、図
６及び図７に示すようなものがある。これらはいずれも
湿式の等方加圧成形方法に用いられる成形型である。図
６に示す成形型１は、比較的厚肉のゴムで構成される円
筒状の成形用筒体２と、この筒体２の上下開口部をそれ
ぞれ閉塞する成形用蓋体３、３とから構成されている。
筒体２と蓋体３、３との各結合部分は、ビニールテープ
４でシールされている。図中、５は筒体２内に充填され
た成形用粉末である。

【０００４】また、図７に示す成形型６は、筒体７とし
て軟質のゴム材で構成されるゴムチューブを用いたもの
であり、筒体７の上下端部にゴム栓８を挿入した状態で
外周をゴムバンド９で縛ってシールされる。このような
弾性体で構成された成形型１、６に粉末５を充填した
後、成形型１、６を気密にシールした状態で、圧力媒体
（一般に液体）内に浸漬する。そして、圧力媒体たる流
体の圧力により成形用粉末５を等方的に加圧して成形す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に成形型
に充填された初期状態の粉末のかさ密度は低いため、加
圧初期に最密充填状態に変化して、粉末全体のみかけ体
積が大きく収縮する傾向にある。このため、次のような
問題が生じる。図６に示す成形型１を用いた場合、圧力
媒体により等方的に加圧されて成形型１全体が一様に収
縮するので、成形精度が高くなるはずであるが、成形型
１を構成するゴム材はある程度剛性を有し（ショア硬度
７０〜９０度程度）肉厚であるため、加圧初期において
成形型１は粉末５の収縮に追随して収縮できないのが実
情である。このため、成形型１は加圧初期に曲げ変形を
生じ、円筒状の成形体を成形しようとしても鼓状になる
など、成形精度が劣っている。例えば、一般に耐久性の
観点から多用されている硬質ウレタンゴムで図６に示す
成形型１を作成した場合、かかる成形型１を用いて得ら
れる成形体は図８に示すような鼓形の成形体１０とな
る。

【０００６】一方、図７に示す成形型６を用いた場合、
筒体７にゴムチューブを用いているので、加圧初期の低
圧力域でも成形用粉末５の収縮に追随して中央部が収縮
でき、成形体が鼓形となるのを防止できる。しかし、成
形型６において、一般に蓋体８、８には硬質のゴムが用
いられ、また、成形型６の内面で粉末５との摩擦力があ
るために、成形型６の上下端部は中央部程収縮できな
い。この結果、図９に示すような上下両端部の外径が中
央部の外径に比して大きい、いわゆる象の足現象を呈し
た成形体１１が得られる。

【０００７】鼓形の成形体１０や象の足現象を呈した成
形体１１では、最終製品とする前に加工が必要となり、
面倒である。本発明はこのような技術的背景に鑑みてさ
なされたものであり、その目的とするところは、いびつ
に変形した成形体が得られるのを防止し、成形精度に優
れた等方加圧成形方法及びそれに用いられる成形型を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の等方加圧成形方
法は、蓋体を有する成形型内に成形用粉末を充填した
後、該成形型を気密にシールした状態で流体圧力を作用
させて前記成形用粉末を等方加圧成形する方法におい
て、前記成形型内に成形用粉末を充填した後、蓋体で蓋
をし、次いで、該蓋体を成形型内に押し込むことによ
り、前記成形用粉末を成形型内で圧縮した後、成形型を
シールする。

【０００９】本発明の等方加圧成形方法に用いられる成
形型は、内部に成形用粉末が充填される弾性体製の容器
本体と、前記容器本体の開口部を閉塞する蓋体と、前記
容器本体の外形を保持し、且つ等方加圧成形の際に、前
記容器本体の周囲に圧力媒体を供給するための圧媒導入
口を有する保持体と、前記容器本体内に充填した成形用
粉末を前記蓋体を介して加圧する加圧手段とを備えてい
る。

【００１０】

【作用】成形型内に成形用粉末を充填した初期の状態で
は、成形型内における粉末のかさ密度が低い。流体圧力
により等方加圧する前に、加圧手段で蓋体を成形型内に
押し込んで、粉末を成形型内で圧縮すると、成形型内で
の粉末の充填状態が密になり、かさ密度が上昇する。従
って、かかる状態で流体圧力により等方加圧しても、加
圧初期においてかさ密度の上昇、すなわち粉末の収縮の
程度は、従来程大きくない。よって、加圧初期にそれ程
収縮できない成形型であっても、粉末の収縮に追随する
ことができる。すなわち、成形型は曲げ変形を生じたり
することはなく、成形体が鼓型となるのを防止できる。

【００１１】本発明の成形型は、成形用粉末が充填され
る容器本体の外形が保持体により保持されている。従っ
て、加圧手段により蓋体を容器本体内に押し込んでも、
弾性体製容器本体の変形が抑制されるので、粉末は容器
本体内にて圧縮される。すなわち、容器本体内における
かさ密度を上昇させることができる。

【００１２】

【実施例】まず、本発明の等方加圧成形方法に用いられ
る第１実施例の成形型を、図１に基づいて説明する。成
形型２０は、内部に成形用粉末１９が充填される有底円
筒状のゴム製容器本体２１と；該ゴム製容器本体２１の
上方開口部を閉塞するゴム製蓋体２２と；該ゴム製容器
２１の外形を保持する金属製の保持体２４と；加圧手段
２３とから構成されている。

【００１３】加圧手段２３は、蓋体２２の突出部２２ａ
を介して蓋体２２に一体的に取りつけられた押圧体２６
と、該押圧体２６のフランジに取りつけられた複数個の
締結具たるネジ２７とからなる。保持体２４の上方開口
部のフランジ２４ａには複数個のネジ穴２４ｂが設けら
れていて、このネジ穴２４ｂにネジ２７が締結されるよ
うになっている。保持体２４の大きさは、加圧時のゴム
製容器本体２１の変形を防止する観点から容器本体２１
の外径と同等で嵌合できる程度である方がよいが、容器
本体２１と保持体２４との間に多少の間隙があっても問
題はない。また、保持体２４の底面及び周面には、容器
本体２１及び容器本体２１内の成形用粉末１９を加圧す
るための圧力媒体を保持体２４内部に導入する圧媒導入
口２５が開設されている。

【００１４】ゴム製容器本体２１及びゴム製蓋体２２を
構成するゴム材は、収縮の程度の観点から、同種又は類
似のものを用いる方が好ましい。容器本体２１と蓋体２
２との硬度、剛性が異なる場合、特に、蓋体２２の方が
本体２１を構成するゴム材よりも硬い場合、象の足現象
が発生するからである。従って、いずれも粉末１９の収
縮に追随できるように軟質で薄い方が好ましいが、加圧
時の耐久性及びハンドリング等の観点から、ある程度の
肉厚を要する。よって、具体的には、ショア硬度１０〜
３０度で厚み５〜５０ｍｍの軟質ゴムが用いられる。

【００１５】以上のような構成を有する成形型２０の容
器本体２１内に成形用粉末１９を入れ、振動により粉末
の上面をならして（以下、単に「振動充填して」とい
う）、ゴム製蓋体２２で蓋をした。図１はこのときの状
態を示している。次いで、押圧体２６に取りつけられて
いるネジ２７を、保持体２４のフランジ２４ａのネジ穴
２４ｂに締結することにより、ゴム製蓋体２２を容器本
体２１内に押し込む。容器本体２１は、蓋体２２が押し
込まれることにより周方向に膨張変形しようとするが、
保持体２４により、容器本体２１の周方向の膨張が阻止
される。このため、容器本体２１内の粉末１９は加圧状
態となる。図２は、粉末１９が容器本体２１内で加圧さ
れて圧縮された状態を示している。この加圧状態のまま
で成形型２０を気密にシールし、図３に示すように、成
形型２０を高圧容器３０の圧力媒体３１内に浸漬する。
そして、高圧容器３０を気密状態にした後、圧力媒体３
１により等方加圧成形を行う。圧力媒体３１は、保持体
２４の圧媒導入口２５から保持体２４と容器本体２１と
の間に入り込んで、容器本体２１及び成形用粉末１９を
加圧する。

【００１６】加圧手段２３による加圧圧力の好適な大き
さは、容器本体２１を構成するゴム材の剛性、成形用粉
末の初期の充填状態、成形用粉末の種類等に依存する。
例えば、振動充填時のかさ密度をある程度高くしておけ
ば、流体による等方加圧成形の初期の段階で粉末全体体
積の極端な収縮は起こらないため、加圧圧力はさほど高
くする必要はない。また、成形用粉末が造粒粒子の場合
にはある程度の加圧圧力を要するが（例えば、アルミナ
造粒粒子では２００ｋｇｆ／ｃｍ²程度）、未造粒粒子
の場合、蓋体２２部分の面圧換算で５０ｋｇｆ／ｃｍ²
程度であれば充分であり、粉末の種類によっては１０ｋ
ｇｆ／ｃｍ²以下でも本発明の効果が得られる。一般に
は、容器本体２１内部が、図２に示すような太鼓型にな
る程度まで加圧することが好ましい。

【００１７】このようにして、成形用粉末を加圧圧縮す
ることにより、振動充填時の比較的低いかさ密度を上昇
させ、最密充填状態に近い充填状態とすることができ
る。すなわち、かさ密度の低い振動充填状態からかさ密
度が高い最密充填状態までの変化、すなわち見かけの粉
末全体体積の大きな変化が、従来の方法では流体圧力に
よる等方加圧成形初期に起こっていたのに対し、本発明
の方法では、加圧手段で加圧圧縮したときに起こってい
る。よって、本発明の方法では、流体圧力による等方加
圧成形の際には、粉末全体の極端な体積変化は起こらな
いので、容器本体２１は充分に粉末１９の体積変化に追
随することができる。従って、成形体が従来のような鼓
形となることはない。また、蓋体２２は容器本体２１と
同程度の比較的軟質のゴム材で構成されているので、蓋
体付近も中央部とほぼ同程度に収縮することができ、従
来のような象の足現象の発生を抑制できる。よって、い
びつな変形がない成形体を得ることができる。すなわち
成形精度が高い。

【００１８】さらに、同形同大の成形体を量産する場合
において、本発明の方法によれば充填する粉末量を重量
で管理することができ、得られる成形体の密度のばらつ
きを小さくすることができる。すなわち、振動充填で
は、充填時のばらつきをなくすために体積により粉末を
管理することになるが、このことは振動充填では充填時
のかさ密度のばらつきと相まって成形体の密度のばらつ
きの原因となる。これに対し、本発明の方法では、充填
後、蓋体を容器本体内に押し込むことにより粉末を圧縮
するので、充填直後の体積は関係なく、一定重量充填す
ればよいからである。

【００１９】次に、本発明の第２実施例に係る成形型を
図４に基づいて説明する。第２実施例の成形型４０は、
容器本体４１及び保持体４４として、いずれも上下開口
の筒体を用いた。そして、加圧手段４３には、容器本体
４１の上下両方向から加圧するように、上側押圧体４６
ａ、下側押圧体４６ｂ及びこれらとネジ４７の組合せを
用いている。上側押圧体４６ａは、ゴム製容器本体４１
の上方開口部を閉塞する上側蓋体４２ａと一体的に構成
されている。一方、下側押圧体４６ｂは、容器本体４１
の下方開口部を閉塞する下側蓋体４２ｂと別体に構成さ
れている。押圧体４６ａ、４６ｂのフランジには各々締
結具たる複数のネジ４７が取りつけられている。そし
て、保持体４４の上下開口部のフランジ４４ａ、４４ｂ
には、ネジ４７に対するネジ穴が設けられている。な
お、下側押圧体４６ｂ及び保持体４４には圧力媒体を保
持体４４内に導入するための圧媒導入口４５が開設され
ている。なお、図４中、４８は加圧状態のときにシール
部を形成するための凹部である。

【００２０】以上のような構成を有する成形型４０にお
いて、容器本体４１の下方開口部を下蓋体４２ｂで閉塞
し、さらに下側押圧体４６ｂに取りつけられたネジ４７
を保持体４４に緩く締結して、上方開口部から容器本体
４１内に成形用粉末３９を充填する。次いで、上蓋体４
２ａで容器本体４１の上方開口部を閉めた後、上側押圧
体４６ａ及び下側押圧体４６ｂをネジで保持体４４に締
結することにより、容器本体４１内の粉末３９を加圧す
る。かかる状態で、成形型４０を圧力媒体内に浸漬す
る。図５は、圧力媒体により加圧された状態の成形型４
０を示している。成形型４０が圧力媒体に浸漬される
と、圧力媒体が、保持体４４及び下側押圧体４６ｂの圧
媒導入口４５を通じて、保持体４４と容器本体４１及び
下側蓋体４２ｂとの間に入り込む。保持体４４内に入り
込んだ圧力媒体は、容器本体４１及び容器本体４１内の
粉末３９を加圧する。

【００２１】成形型４０では、加圧手段４３による加圧
を粉末３９の上下２方向から行うことになる。従って、
図１に示す一方向のみ加圧する成形型２０では、加圧手
段２３により容器本体２１内の粉末１９に均一に加圧で
きるのは、高さが直径の２倍程度までの円柱体が限度で
あったが、成形型４０を用いれば、長い円柱体であって
も容器本体４１内の成形用粉末３９を均一に加圧でき、
高精度で密度が均一な成形体を得ることができる。

【００２２】なお、保持体として、金属製筒体に圧媒導
入口を開設したものを用いたが、加圧時の容器本体の変
形を充分阻止できる強度があれば、網状等の保持体を用
いることもできる。また、上記実施例はいずれもネジと
押圧体との組合せからなる加圧手段を備えた成形型を用
いて等方加圧成形を行ったが、本発明の等方加圧成形方
法はこれに限らない。例えば、成形型に取り外し可能な
加圧手段又は成形型とは別に用意した加圧手段（例えば
プレス機）により蓋体を容器本体内に押し込んだ後、シ
ールして流体による等方加圧を行ってもよい。加圧手段
を適宜選択することにより、蓋体と押圧体との接触面に
おける摩擦力が軽減でき、さらには蓋体を圧力媒体によ
り直接加圧することもできる。蓋体と加圧手段との摩擦
力を軽減することにより、摩擦力に起因する蓋体の歪み
が減小し、成形精度がさらに向上する。

【００２３】

【発明の効果】本発明の等方加圧成形方法では、流体に
より等方加圧成形する前に、成形型の蓋体を用いて粉末
を加圧圧縮するので、操作が簡単であると共に、流体に
よる等方加圧初期の粉末の収縮量が減少し、等方加圧初
期に発生する成形型の変形を抑制できる。よって、成形
体がいびつに変形するのを低減できる。すなわち、従
来、問題であった鼓形の成形体や象の足現象の発生を防
止できる。これにより、成形体の後加工が不要になり、
生産性が向上する。また、成形型内に充填する粉末量の
管理を重量により管理することができるので、同形同大
の成形体を量産する場合において、成形体の密度のばら
つきを小さくでき、生産管理の質向上に繋がる。

【００２４】本発明の成形型を用いれば、弾性体製成形
型であっても、内部の粉末を容易に加圧することができ
る。また、加圧手段が成形型に取りつけられているの
で、加圧手段による加圧操作を簡便に行える。特に、加
圧手段としてネジを用いた場合には、容易に加圧できる
だけでなく、加圧状態の維持も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の成形型を示す図であ
る。

【図２】第１実施例の成形型における加圧状態を示す図
である。

【図３】第１実施例の成形型を用いて等方加圧成形を行
った図である。

【図４】本発明の第２実施例の成形型を示す図である。

【図５】第２実施例の成形型を用いて等方加圧成形を行
った図である。

【図６】従来の成形型を示す図である。

【図７】従来の成形型を示す図である。

【図８】従来の問題点を説明するための図である。

【図９】従来の問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１９成形用粉末２０成形型２１容器本体２２蓋体２３加圧手段２４保持体２５導入口２６押圧体２７締結具３９成形用粉末４０成形型４１容器本体４２蓋体４３加圧手段４４保持体４５導入口４６押圧体４７締結具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蓋体を有する成形型内に成形用粉末を充
填した後、該成形型を気密にシールした状態で流体圧力
を作用させて前記成形用粉末を等方加圧成形する方法に
おいて、前記成形型内に成形用粉末を充填した後、蓋体で蓋を
し、次いで、該蓋体を成形型内に押し込むことにより、前記
成形用粉末を成形型内で圧縮した後、成形型を気密にシ
ールすることを特徴とする等方加圧成形方法。
【請求項２】成形型内部が太鼓型形状となるまで、蓋
体を成形型内に押し込むことを特徴とする請求項１に記
載の等方加圧成形方法。
【請求項３】内部に成形用粉末が充填される弾性体製
の容器本体と、前記容器本体の開口部を閉塞する蓋体と、前記容器本体の外形を保持し、且つ等方加圧成形の際
に、前記容器本体の周囲に圧力媒体を供給するための圧
媒導入口を有する保持体と、前記容器本体内に充填した成形用粉末を前記蓋体を介し
て加圧する加圧手段とを備えたことを特徴とする等方加
圧成形に用いられる成形型。