JPH0671628A

JPH0671628A - 冷間静水圧プレス用成形型

Info

Publication number: JPH0671628A
Application number: JP23016692A
Authority: JP
Inventors: Shigekazu Takagi; 茂和高木; Tadanori Komoda; 忠典菰田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-03-15
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: JP3007488B2

Abstract

(57)【要約】【目的】冷間静水圧プレスにより成形体を得ても切削
代を極力少なくした成形体を得ることができる冷間静水
圧プレス用成形型を提供する。【構成】ゴム外筒３内に、底部２ｃと上部２ｂとこれ
らの間のテーパ部２ｄとからなる芯金２を設け、前記芯
金２の底部２ｃと前記ゴム外筒３の下部３ａとを係合す
るとともに、前記芯金２の上部２ｂとゴム外筒３の上部
３ｂとをゴム栓４で蓋をした構造の冷間静水圧プレス用
成形型１において、前記芯金２の上部２ｂとテーパ部２
ｄとの境界の成形用粉体と接触する部分をＲ形状とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に中空製品の成形に
好適に用いられる冷間静水圧プレス用成形型に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】冷間静水圧プレスによるセラミックスや
金属粉末の成形方法、特に中空製品の成形方法として、
芯金をセットしたゴム型の中に粉体を入れて密閉し、こ
れを冷間静水圧プレスし、得られた成形品を加工し所要
の形状体にする方法が知られている。図５は上述した従
来の成形方法で使用する冷間静水圧プレス用成形型の一
例の構成を示す図である。

【０００３】図５において、従来の冷間静水圧プレス用
成形型２１は、先端部に設けたゴム栓との取付部２２ａ
と、上部２２ｂと、底部２２ｃと、上部２２ｂと底部２
２ｃとの間のテーパ部２２ｄとからなり、上部２２ｂを
軽く面取りした円錐形状の芯金２２と、この芯金２２を
内部に設け、その下部２３ａと芯金２２の底部２２ｃと
を係合した例えば厚さ５ｍｍのゴム外筒２３と、中心部
に取付部２２ａとの取付穴２４ａを有し、芯金２２の上
部２２ｂとゴム外筒２３の上部２３ｂとを塞ぐ例えば厚
さ１８ｍｍの円板状のゴム栓２４とから構成されてい
る。

【０００４】上述した構成の成形型２１を使用して冷間
静水圧プレス成形するには、まず、成形型２１のゴム栓
２４を外した状態にして、芯金２２とゴム外筒２３との
空間部に成形用粉末を一定重量が基線にくるまでバイブ
レーターにより充填し、ゴム栓２４で蓋をして密閉す
る。次に、成形用粉末を充填した成形型２１を静水圧下
に投入して、所定の静水圧で加圧成形し、静水圧を除去
した後成形型２１の内部から成形品を取り出して成形体
を得ていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した従来の成形型２
１を使用して得た成形体は、冷間静水圧プレス成形時
に、成形体上部に焼成切れの原因となるせん断層３１が
発生することがあった。従って、成形体を仕上げ加工し
て焼成すると、図６に示すように、成形体上部にクラッ
クが発生する問題があった。そのため、図６に示すよう
にせん断層３１による焼成クラックが発生する部位を見
込んだ製品よりも大きな成形体を成形し、予め仕上げ加
工時にその部位を切断除去して焼成しているため、成形
用粉末の使用量が多くなる問題もあった。

【０００６】本発明の目的は上述した課題を解消して、
冷間静水圧プレスにより成形体を得ても切削代を極力少
なくした成形体を得ることができる冷間静水圧プレス用
成形型を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の冷間静水圧プレ
ス用成形型は、ゴム外筒内に、底部と上部とこれらの間
のテーパ部とからなる芯金を設け、前記芯金の底部と前
記ゴム外筒の下部とを係合するとともに、前記芯金の上
部とゴム外筒の上部とをゴム栓で蓋をした構造の冷間静
水圧プレス用成形型において、前記芯金の上部とテーパ
部との境界の成形用粉体と接触する部分をＲ形状とした
ことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上述した構成において、芯金の上部とテーパ部
との境界の成形用粉体と接触する部分、すなわちせん断
層の発生する起点となる部分をＲ形状としたため、冷間
静水圧プレス成形時の締まりを均質化できるとともに、
せん断層の発生を分散することができる。その結果、焼
成後のせん断層の存在に起因するクラック発生を防止で
き、仕上げ加工で切削する部分を少なくでき、使用する
高価な原料の無駄をなくすことができる。

【０００９】また、ゴム栓の厚さを中心部から外周部に
向かって徐々に薄くなるテーパ形状とした場合は、高圧
での冷間静水圧プレス成形時のゴム栓の変形を、粉体の
多い外周部ほどたわみ易くすることができ、プレス後の
成形体の上面をほぼ平坦にすることができるため、さら
に切削代を小さくできて好ましい。なお、本発明におけ
る「テーパ形状」とは、中心部から外周部へ向かってゴ
ム栓の厚さが常に一定量ずつ減少するいわゆるテーパ形
状のほか、中心部がＲで外周部はほとんど厚さが変化せ
ず全体として中心部から外周部に向かって徐々に薄くな
る形状も含む概念をいう。

【００１０】さらに、芯金の底部に勾配いわゆるヌケ勾
配をつけた場合は加圧時の原料のすべりを良くするとと
もに、加圧圧力を抜く際に成形体の型からのスプリング
バックによる欠けをなくすことができるため好ましい。
さらにまた、ゴム栓の外周部にリブを設け、このリブに
ゴム外筒の上部を係合させた場合は、高圧での冷間静水
圧プレス成形時においてもゴム外筒がゴム栓からはずれ
なくなるとともに、これによりゴム栓全体の厚さを薄く
することができるため好ましい。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の冷間静水圧プレス用成形型の
一例の構成を示す図である。本例では、例えばジルコニ
アからなる中空の円筒形状の製品、例えばＮＣ旋盤など
に使用されるスリーブを成形するための成形型を示して
いる。図１において、本発明の冷間静水圧プレス用成形
型１は、先端部に設けたゴム栓との取付部２ａと、上部
２ｂと、底部２ｃと、上部２ｂと底部２ｃとの間のテー
パ部２ｄとからなる芯金２と、この芯金２を内部に設
け、その下部３ａと芯金２の底部２ｃとを係合したゴム
外筒３と、中心部に芯金２の取付部２ａとの取付穴４ａ
を有し、芯金２の上部２ｂとゴム外筒３の上部３ｂとを
塞ぐ円板状のゴム栓４とから構成され、これらの構成は
従来の成形型とかわりはない。

【００１２】本発明の冷間静水圧プレス用成形型１の特
徴は、芯金２の上部２ｂとテーパ部２ｄとの境界の成形
用粉体と接触する部分がＲ形状である点である。Ｒ形状
の曲率は、後述する実施例から明らかなように、３〜８
ｍｍ程度であると好ましい。このように、芯金２の上部
２ｂとテーパ部２ｄとの境界の部分をＲ形状とすること
により、この部分で発生していたせん断層の発生をせん
断応力の集中を分散することによりなくすことができる
ため、仕上げ加工で切削する部分をづくなくすることが
できる。なお、ここでいうＲ形状とは、必ずしも完全な
曲率を持ったものに限られず、Ｒ部分の大略の曲率を示
す概念をいう。

【００１３】また、図１に示す実施例では、ゴム栓４の
厚さを、中心部から外周部に向かって徐々に薄くなるテ
ーパ形状、すなわち、ゴム栓４の中心部をＲ形状とし外
周部はほとんど厚さが変化しないテーパ形状としてい
る。これにより、ゴム栓４の変形を粉体の多い外周部ほ
どたわみ易くすることができ、プレス後の成形体の上面
をほぼ平坦にすることができ、仕上げ加工時の切削代を
さらに少なくすることができるため好ましい。また、ゴ
ム栓４の中心部のＲ形状は、芯金２のＲ形状より大とし
ておくことが、静水圧加圧時にこの部分にせん断層によ
るクラックを防止する点でより好ましい。

【００１４】さらに、図１に示す実施例では、芯金２の
底部２ｃの原料粉末と接する面をその高さを外周部へ行
くほど低くした勾配いわゆるヌケ勾配をつけているた
め、成形体を型から取り出す際のスプリングバックによ
る欠けをなくすことができる。さらに、ゴム栓４の外周
部にリブ４ｂを設け、このリブ４ｂにゴム外筒３の上部
３ａを係合させているため、冷間静水圧プレスによる成
形時にゴム外筒３がゴム栓４からはずれなくなるととも
に、これによりゴム栓４全体の厚さを薄くすることがで
きる。

【００１５】図２は本発明の冷間静水圧プレス用成形型
の他の例の構成を示す図である。本例では、内径が均一
で外形が２段となる円筒形状のスリーブや、円筒形状ス
リーブの外径を削り込む必要のある形状を成形するため
の成形型を示している。図２に示す例において、図１に
示す成形型と同じ部材には同じ符号を付し、その説明を
省略する。図２に示す例で図１に示す例と異なる点は、
ゴム栓４のテーパ形状と２段の外径の製品を得るための
ゴム外筒３の形状である。すなわち、図２に示すゴム栓
４のテーパ形状は、図１に示す例と異なり、中心部から
外周部へ向かってゴム栓４の厚さが常に一定量ずつ減少
するいわゆるテーパ形状となっている点である。２段形
状のスリーブを作製する際は、このようなテーパ形状の
ゴム栓４を使用する方が好ましい。

【００１６】以下、実際の例について説明する。実施例１本発明における上部２ｂとテーパ部２ｄとの境界のＲ形
状の影響を調べるため、曲率Ｒを種々変化させて焼成ク
ラックの有無を調べた。まず、平均粒径０．４μm の部
分安定化ジルコニア粉末１００重量部に、水を１５０重
量部と、さらに有機バインダー１重量部とを加えた後、
アトライターにて約１時間混合粉砕して２０μm の櫛通
しをして得たものを、スプレードライヤにて平均径６０
μm に造粒した部分安定化ジルコニア粉末を成形用粉末
として準備した。

【００１７】次に、図３にゴム栓４の詳しい寸法を示す
図１に示す形状で、上部２ｂとテーパ部２ｄとの境界部
に以下の表１に示すようなＲをつけた先端部を含む上部
２ｂの直径が５４ｍｍの円錐状の芯金２と、直径をＤ
１、最大厚さをｔ１、最小厚さをｔ２とし、表１に示す
ようなＤ１／ｔ１とｔ１／ｔ２の比を有し、芯金取付部
近傍の中心部にＲをつけ、ゴム外筒３の上部３ｂと接す
るリブ４ｂの厚みを３ｍｍとなるように構成したゴム栓
４と、ゴム外筒３とからなる成形型１を使用して、準備
したジルコニアからなる成形用粉末を冷間静水圧下でプ
レス成形し、焼成して、焼成時のクラックの有無を調べ
た。結果を表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１の結果から、Ｒ６の芯金２とＤ１が１
４６ｍｍで、Ｄ１／ｔ１＝７、ｔ１／ｔ２＝２．１のゴ
ム栓４を使用した成形型１を使用して得た成形体からは
焼成クラックが発生しないのに対し、Ｒ２の条件ではゴ
ム栓４の形状を変えても焼成クラックの発生をなくすこ
とはできず、Ｒ３以上が好ましいことがわかった。ま
た、本例において、ｔ１寸法の最大値はＤ１／ｔ１＝６
以上、好ましくは７以上であると好ましいことがわかっ
た。ただし、成形用粉末の使用量は増大した。さらに、
本例において、ｔ１／ｔ２の値は１．６〜２．１である
が、最大２．６まで十分使用可能であることもわかっ
た。ただし、２．６にすると冷間静水圧プレス時にゴム
栓４の外れがある場合があった。

【００２０】実施例２実施例１と同様に部分安定化ジルコニア粉末を成形用粉
末として準備し、図２にゴム栓４の詳しい寸法を示す図
２に示す形状で、上部２ｂとテーパ部２ｄとの境界部に
以下の表２に示すようなＲをつけた先端部を含む上部２
ｂの直径が２６ｍｍの円錐状の芯金２と、直径をＤ２、
最大厚さをｔ３、最小厚さをｔ４とし、表２に示すよう
なＤ２／ｔ３とｔ３／ｔ４の比を有し、芯金取付部から
外周部へ向かって徐々に薄くなるテーパ形状で、リブ４
ｂの厚みを３ｍｍとしたゴム栓４と２段の外径を有する
ゴム外筒３とからなる成形型１を使用して、実施例１と
同様に焼成時のクラック発生の有無を調べた。結果を表
２に示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】表２の結果から、Ｒ６の芯金２とＤ２が９
０ｍｍで、Ｄ２／ｔ３＝５、ｔ３／ｔ４＝１．５〜２．
３のゴム栓４を使用した成形型１を使用して得た成形体
からは焼成クラックが発生しないのに対し、Ｒ２の条件
ではゴム栓４の形状を変えても焼成クラックの発生をな
くすことはできず、Ｒ３以上が好ましいことがわかっ
た。また、本例において、ｔ３の寸法の最大値はＤ２／
ｔ３＝４以上であると好ましいことがわかった。ただ
し、成形用粉末の使用量は増大した。さらに、本例にお
いて、ｔ３／ｔ４の最適値は１．５〜２．３までである
と好ましいことがわかった。ただし、２．３にすると冷
間静水圧プレス時にゴム栓４の外れがある場合があっ
た。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、芯金の上部とテーパ部との境界の成形用粉体
と接触する部分、すなわちせん断層の発生する起点とな
る部分をＲ形状としたため、冷間静水圧プレス成形時の
締まりを均質化できるとともに、せん断層の発生を分散
することができる。その結果、焼成後のせん断層の存在
に起因するクラック発生を防止でき、仕上げ加工で切削
する部分を少なくでき、使用する高価な原料の無駄をな
くすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷間静水圧プレス用成形型の一例の構
成を示す図である。

【図２】本発明の冷間静水圧プレス用成形型の他の例の
構成を示す図である。

【図３】図１に示す成形型の実施例１における寸法を説
明するための図である。

【図４】図２に示す成形型の実施例２における寸法を説
明するための図である。

【図５】従来の冷間静水圧プレス用成形型の一例の構成
を示す図である。

【図６】従来の冷間静水圧プレス用成形型の欠点を説明
するための図である。

【符号の説明】

１冷間静水圧プレス用成形型２芯金３ゴム外筒４ゴム栓

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゴム外筒内に、底部と上部とこれらの間
のテーパ部とからなる芯金を設け、前記芯金の底部と前
記ゴム外筒の下部とを係合するとともに、前記芯金の上
部とゴム外筒の上部とをゴム栓で蓋をした構造の冷間静
水圧プレス用成形型において、前記芯金の上部とテーパ
部との境界の成形用粉体と接触する部分をＲ形状とした
ことを特徴とする冷間静水圧プレス用成形型。
【請求項２】前記ゴム栓の厚さを、中心部から外周部
に向かって徐々に薄くなるテーパ形状とした請求項１記
載の冷間静水圧プレス用成形型。
【請求項３】前記芯金の底部に勾配をつけた請求項１
記載の冷間静水圧プレス用成形型。
【請求項４】前記ゴム栓の外周部にリブを設け、この
リブに前記ゴム外筒の上部を係合させた請求項１記載の
冷間静水圧プレス用成形型。