JPH0631713A - 圧粉成形体の製造方法および装置 - Google Patents
圧粉成形体の製造方法および装置Info
- Publication number
- JPH0631713A JPH0631713A JP4193800A JP19380092A JPH0631713A JP H0631713 A JPH0631713 A JP H0631713A JP 4193800 A JP4193800 A JP 4193800A JP 19380092 A JP19380092 A JP 19380092A JP H0631713 A JPH0631713 A JP H0631713A
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- Japan
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- die wall
- compressed
- die
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- Pending
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】セラミックスまたは金属粉末の圧粉末の圧粉成
形体の製造において、従来の一軸成形と同じ量産性をも
ちながら製造された圧粉成形体の密度むらを少なくす
る。 【構成】セラミックス粉末または金属粉末をダイ壁内で
上下より加圧して圧粉成形体を作るときに、上下の加圧
面の変位量をダイ壁からの距離に応じて変化させる。加
圧開始時には加圧具２の加圧面は中央が引っ込み周辺が
突出した形状をしており、加圧過程においてこれらの相
互位置が変動して終了時には加圧面が同一平面になるよ
うする。これにより加圧面の変位量が中央部では大き
く、周辺部では小さくなり、その結果加圧面の応力分布
が均一化して、密度分布の均一化した円柱状圧粉成形体
が得られる。そのため加圧具が同心円柱状に分割され
て、それぞれが独立して稼働し、その速度が制御され
る。
形体の製造において、従来の一軸成形と同じ量産性をも
ちながら製造された圧粉成形体の密度むらを少なくす
る。 【構成】セラミックス粉末または金属粉末をダイ壁内で
上下より加圧して圧粉成形体を作るときに、上下の加圧
面の変位量をダイ壁からの距離に応じて変化させる。加
圧開始時には加圧具２の加圧面は中央が引っ込み周辺が
突出した形状をしており、加圧過程においてこれらの相
互位置が変動して終了時には加圧面が同一平面になるよ
うする。これにより加圧面の変位量が中央部では大き
く、周辺部では小さくなり、その結果加圧面の応力分布
が均一化して、密度分布の均一化した円柱状圧粉成形体
が得られる。そのため加圧具が同心円柱状に分割され
て、それぞれが独立して稼働し、その速度が制御され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば核燃料ペレット
のような焼結体の中間製作物であるセラミックスまたは
金属粉末の圧粉成形体の製造方法およびそれに使用され
る装置に関する。
のような焼結体の中間製作物であるセラミックスまたは
金属粉末の圧粉成形体の製造方法およびそれに使用され
る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスまたは金属の圧粉成形体
は、セラミックスあるいは金属の焼結体を製造するため
に製作される中間製作物である。圧粉成形体の製造方法
としては、一軸成形、射出成形、静水圧成形等、生産性
や目的とする焼結体の形状等によっていろいろな方法が
試みられているが、この中で一軸成形法は、製造方法が
単純で最も量産性に優れているため、量産技術として幅
広く適用されている。
は、セラミックスあるいは金属の焼結体を製造するため
に製作される中間製作物である。圧粉成形体の製造方法
としては、一軸成形、射出成形、静水圧成形等、生産性
や目的とする焼結体の形状等によっていろいろな方法が
試みられているが、この中で一軸成形法は、製造方法が
単純で最も量産性に優れているため、量産技術として幅
広く適用されている。
【０００３】しかし、一軸成形の場合、圧粉成形過程に
おけるダイ壁と粉末粒子との摩擦により円柱状の圧粉成
形体に作用する圧縮応力に分布が生じ、圧粉成形体内に
大きな密度差が生じることがある。そのため他の成形方
法の場合に比べて、焼結後の寸法安定性に影響を及ぼす
ような成形密度の不均一化が起こり易い。例えば、この
方法によって製造された円柱状成形体は、成形時に高応
力がかかった成形体の端部において高密度化しており、
そのため焼結後の形状は直径が端部で大きく中央部で小
さくなることが知られている。
おけるダイ壁と粉末粒子との摩擦により円柱状の圧粉成
形体に作用する圧縮応力に分布が生じ、圧粉成形体内に
大きな密度差が生じることがある。そのため他の成形方
法の場合に比べて、焼結後の寸法安定性に影響を及ぼす
ような成形密度の不均一化が起こり易い。例えば、この
方法によって製造された円柱状成形体は、成形時に高応
力がかかった成形体の端部において高密度化しており、
そのため焼結後の形状は直径が端部で大きく中央部で小
さくなることが知られている。
【０００４】そこで従来は、乾式一軸成形の範囲内で、
ダイ壁と粉末粒子間の摩擦力を低減するいろいろな方法
が試みられてきた。潤滑剤を使用する方法では、ダイ壁
に潤滑剤を塗布したり、粉末に内部潤滑剤を混入する方
法が試みられているが（例えば特開昭54-50514号）、こ
れらの方法では、高い成形圧力や、比表面積が非常に大
きい粉末を使用する場合には、密度均一化に対する効果
が不充分である。
ダイ壁と粉末粒子間の摩擦力を低減するいろいろな方法
が試みられてきた。潤滑剤を使用する方法では、ダイ壁
に潤滑剤を塗布したり、粉末に内部潤滑剤を混入する方
法が試みられているが（例えば特開昭54-50514号）、こ
れらの方法では、高い成形圧力や、比表面積が非常に大
きい粉末を使用する場合には、密度均一化に対する効果
が不充分である。
【０００５】また、粉末成形時に粉末に振動を与え、粉
末粒子とダイ壁との摩擦力を静止摩擦力ではなく動摩擦
力にすることにより、摩擦力の低減を図る方法がある
（特開昭63-92408号）。しかし、この方法では、加える
振動エネルギーが振動を与える成形装置の大きさに依存
するため、成形体の大きさによっては摩擦力を低減でき
るような充分な振動を与えることができない場合があ
る。また、振動を与える時間により一軸成形の最大の利
点である成形効率が低下する。
末粒子とダイ壁との摩擦力を静止摩擦力ではなく動摩擦
力にすることにより、摩擦力の低減を図る方法がある
（特開昭63-92408号）。しかし、この方法では、加える
振動エネルギーが振動を与える成形装置の大きさに依存
するため、成形体の大きさによっては摩擦力を低減でき
るような充分な振動を与えることができない場合があ
る。また、振動を与える時間により一軸成形の最大の利
点である成形効率が低下する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記状況に
対処してなされたものであって、セラミックス粉末また
は金属粉末の圧粉成形体を製造する場合に、従来の乾式
一軸成形と同じ量産性をもち、しかも製造された圧粉成
形体の密度むらが少なくなるようにすることを目的とす
るものである。
対処してなされたものであって、セラミックス粉末また
は金属粉末の圧粉成形体を製造する場合に、従来の乾式
一軸成形と同じ量産性をもち、しかも製造された圧粉成
形体の密度むらが少なくなるようにすることを目的とす
るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を解決
するためになされたもので、セラミックス粉末または金
属粉末をダイ壁内で上下より加圧して成形する圧粉成形
体の製造方法において、上下の加圧面の変位量をダイ壁
からの距離に応じて変化させることを特徴とする。ま
た、本発明は上記製造方法に使用される装置に関するも
ので、ダイ壁および上下からの加圧具からなる圧粉成形
体製造装置において、該加圧具の加圧面の凹凸形状が加
圧過程で変化するようになっていることを特徴とする。
するためになされたもので、セラミックス粉末または金
属粉末をダイ壁内で上下より加圧して成形する圧粉成形
体の製造方法において、上下の加圧面の変位量をダイ壁
からの距離に応じて変化させることを特徴とする。ま
た、本発明は上記製造方法に使用される装置に関するも
ので、ダイ壁および上下からの加圧具からなる圧粉成形
体製造装置において、該加圧具の加圧面の凹凸形状が加
圧過程で変化するようになっていることを特徴とする。
【０００８】
【作用】前述したように、成形体内の密度の不均一化
は、粉末加圧面の応力分布によって生ずる。そしてこの
応力分布が生ずるのは、粉末圧縮過程で粉末が圧縮した
ときに発生する粉末とダイ壁との摩擦力に起因し、この
応力分布は粉末加圧面の加圧過程における変位量と共に
大きくなると考えられる。したがって、加圧面の応力分
布は、粉末加圧面の変位量をダイ壁からの距離に応じて
変化させる、すなわち粉末とダイ壁との摩擦力が大きい
ダイ壁に近いところでは変位量を小さくし、粉末とダイ
壁との摩擦力が小さいダイ壁から遠いところでは変位量
を大きくすることによって均一化することができる。
は、粉末加圧面の応力分布によって生ずる。そしてこの
応力分布が生ずるのは、粉末圧縮過程で粉末が圧縮した
ときに発生する粉末とダイ壁との摩擦力に起因し、この
応力分布は粉末加圧面の加圧過程における変位量と共に
大きくなると考えられる。したがって、加圧面の応力分
布は、粉末加圧面の変位量をダイ壁からの距離に応じて
変化させる、すなわち粉末とダイ壁との摩擦力が大きい
ダイ壁に近いところでは変位量を小さくし、粉末とダイ
壁との摩擦力が小さいダイ壁から遠いところでは変位量
を大きくすることによって均一化することができる。
【０００９】本発明の圧粉成形体の製造装置では、加圧
具の加圧面の凹凸形状が加圧過程で変化するようになっ
ており、この凹凸形状の変化によって粉末加圧面の変位
量を調節することができる。したがってこの装置を使う
ことによって、粉末加圧面の変位量をダイ壁からの距離
に応じて変化させることができる。加圧面の凹凸形状を
変化させるためには、加圧面を分割し、それぞれ独立に
可動速度を制御するようにすればよい。
具の加圧面の凹凸形状が加圧過程で変化するようになっ
ており、この凹凸形状の変化によって粉末加圧面の変位
量を調節することができる。したがってこの装置を使う
ことによって、粉末加圧面の変位量をダイ壁からの距離
に応じて変化させることができる。加圧面の凹凸形状を
変化させるためには、加圧面を分割し、それぞれ独立に
可動速度を制御するようにすればよい。
【００１０】
（実施例１）本実施例においては、圧粉成形体製造のた
めの粉末として、比表面積が異なる数種類の二酸化ウラ
ン粉末を使用した。図１に本実施例に使用した圧粉成形
体の製造装置の断面図を示す。通常の円柱状の乾式一軸
成形装置では、粉末の上下の加圧棒（上下パンチ）が一
つの円柱であり、加圧面は、粉末加圧の全過程を通じて
一つの平面であるのに対し、本実施例で用いた装置で
は、１個の円柱状パンチ２ａおよび複数の中空同心円柱
状パンチ２ｂからなるパンチ２を使用し、加圧面の形状
を粉末１が圧密化するとともに徐々に変化させた。すな
わち、粉末充填時には図１に示すように加圧面を凹面と
し、徐々に各パンチの可動速度を制御して加圧終了時に
は図２に示すように加圧面が一つの平面となるようにし
た。このようにして粉末のダイ壁近傍における軸方向変
位を小さくし、粉末とダイ壁との摩擦の低減を図った。
このとき、比表面積が大きい粉末ほどダイ壁との摩擦力
が大きくなるので、比表面積が大きい粉末ほどダイ壁近
傍での加圧面の変位量を小さくした。なお、成形全過程
を通して、上パンチから加えられる圧力と下パンチから
加えられる圧力は等しくなるようにした。また、ダイ壁
およびパンチ部にはそれぞれ潤滑剤としてステアリン酸
を塗布することにより、粉末１、パンチ２、ダイ３相互
の摩擦力を低減し、粉末のパンチ、ダイ間への目詰まり
を防止した。
めの粉末として、比表面積が異なる数種類の二酸化ウラ
ン粉末を使用した。図１に本実施例に使用した圧粉成形
体の製造装置の断面図を示す。通常の円柱状の乾式一軸
成形装置では、粉末の上下の加圧棒（上下パンチ）が一
つの円柱であり、加圧面は、粉末加圧の全過程を通じて
一つの平面であるのに対し、本実施例で用いた装置で
は、１個の円柱状パンチ２ａおよび複数の中空同心円柱
状パンチ２ｂからなるパンチ２を使用し、加圧面の形状
を粉末１が圧密化するとともに徐々に変化させた。すな
わち、粉末充填時には図１に示すように加圧面を凹面と
し、徐々に各パンチの可動速度を制御して加圧終了時に
は図２に示すように加圧面が一つの平面となるようにし
た。このようにして粉末のダイ壁近傍における軸方向変
位を小さくし、粉末とダイ壁との摩擦の低減を図った。
このとき、比表面積が大きい粉末ほどダイ壁との摩擦力
が大きくなるので、比表面積が大きい粉末ほどダイ壁近
傍での加圧面の変位量を小さくした。なお、成形全過程
を通して、上パンチから加えられる圧力と下パンチから
加えられる圧力は等しくなるようにした。また、ダイ壁
およびパンチ部にはそれぞれ潤滑剤としてステアリン酸
を塗布することにより、粉末１、パンチ２、ダイ３相互
の摩擦力を低減し、粉末のパンチ、ダイ間への目詰まり
を防止した。
【００１１】この成形装置により製作したＵＯ2 圧粉成
形体を焼結し、焼結後の試料の直径を測定したところ、
軸方向の直径変動量が従来の一軸成形装置を用いた場合
に比べ小さくなった。これは、本実施例の成形装置を用
いて製造される圧粉成形体内の密度分布が、従来の一軸
成形装置を用いて製造される圧粉成形体内の密度分布よ
り均一化されていることを示している。
形体を焼結し、焼結後の試料の直径を測定したところ、
軸方向の直径変動量が従来の一軸成形装置を用いた場合
に比べ小さくなった。これは、本実施例の成形装置を用
いて製造される圧粉成形体内の密度分布が、従来の一軸
成形装置を用いて製造される圧粉成形体内の密度分布よ
り均一化されていることを示している。
【００１２】（実施例２）本実施例においては、図３に
示すような最外周部の加圧面に傾斜部を持つパンチを使
用し、図４に示すような形状のＵＯ2 の圧粉成形体を製
作し、焼結後の試料（以下ペレットと呼ぶ）の直径を測
定した。その結果、ペレットの軸方向の直径変動量が、
従来の一軸成形装置を用いた場合に比べて小さくなっ
た。本実施例の装置を用いることによって焼結後のペレ
ット直径を精度よく制御できるので、従来ペレットの直
径変動のために必要であった焼結ペレット外周部の研削
量を低減することができる。
示すような最外周部の加圧面に傾斜部を持つパンチを使
用し、図４に示すような形状のＵＯ2 の圧粉成形体を製
作し、焼結後の試料（以下ペレットと呼ぶ）の直径を測
定した。その結果、ペレットの軸方向の直径変動量が、
従来の一軸成形装置を用いた場合に比べて小さくなっ
た。本実施例の装置を用いることによって焼結後のペレ
ット直径を精度よく制御できるので、従来ペレットの直
径変動のために必要であった焼結ペレット外周部の研削
量を低減することができる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
および装置によれば、密度むらの少ない圧粉成形体を製
造することができる。特に、比表面積が大きく圧粉成形
時にダイ壁との摩擦力が大きい粉末の場合でも、ダイ壁
近傍での粉末の軸方向の移動を少なくすることよってダ
イ壁との摩擦力を低減し、圧粉成形時の成形体内の応力
分布を均一化することができる。その結果、圧粉成形体
の焼結後の形状を精度よく制御することができる。
および装置によれば、密度むらの少ない圧粉成形体を製
造することができる。特に、比表面積が大きく圧粉成形
時にダイ壁との摩擦力が大きい粉末の場合でも、ダイ壁
近傍での粉末の軸方向の移動を少なくすることよってダ
イ壁との摩擦力を低減し、圧粉成形時の成形体内の応力
分布を均一化することができる。その結果、圧粉成形体
の焼結後の形状を精度よく制御することができる。
【図１】本発明の実施例１における圧粉成形体の製造装
置の断面図。
置の断面図。
【図２】本発明の実施例１における粉末加圧終了時にお
ける圧粉成形体の製造装置の断面図。
ける圧粉成形体の製造装置の断面図。
【図３】本発明の実施例２における圧粉成形体の製造装
置の断面図。
置の断面図。
【図４】本発明の実施例２において製作した圧粉成形体
の外観図。
の外観図。
１…ＵＯ2 粉末、２…パンチ、２ａ…円柱状パンチ、２
ｂ…中空同心円柱状パンチ、３…ダイ。
ｂ…中空同心円柱状パンチ、３…ダイ。
Claims (2)
- 【請求項１】 セラミックス粉末または金属粉末をダイ
壁内で上下より加圧して成形する圧粉成形体の製造方法
において、上下の加圧面の変位量をダイ壁からの距離に
応じて変化させることを特徴とする圧粉成形体の製造方
法。 - 【請求項２】 ダイ壁および上下からの加圧具からなる
圧粉成形体製造装置において、該加圧具の加圧面の凹凸
形状が加圧過程で変化するようになっていることを特徴
とする圧粉成形体の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4193800A JPH0631713A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 圧粉成形体の製造方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4193800A JPH0631713A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 圧粉成形体の製造方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0631713A true JPH0631713A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16313988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4193800A Pending JPH0631713A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 圧粉成形体の製造方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0631713A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1731246A1 (de) * | 2005-06-11 | 2006-12-13 | SMS Meer GmbH | Vorrichtung zum Herstellen einer Vielfalt von Formteilen aus Pulver. |
| JP2011079024A (ja) * | 2009-10-07 | 2011-04-21 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 成形体の成形方法 |
-
1992
- 1992-07-21 JP JP4193800A patent/JPH0631713A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1731246A1 (de) * | 2005-06-11 | 2006-12-13 | SMS Meer GmbH | Vorrichtung zum Herstellen einer Vielfalt von Formteilen aus Pulver. |
| JP2011079024A (ja) * | 2009-10-07 | 2011-04-21 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 成形体の成形方法 |
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