JPH0726094U - 粉末成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属やセラミックスなどの粉末を、その粉末
の性状などに起因するキャビティ内側壁との摩擦の影響
を受けることなく、均一かつ緻密に成形できるような粉
末成形装置を提案すること。 【構成】 ダイス（２），上パンチ（１），下パンチ
（３）およびダイス固定台（４）とから主として構成さ
れる粉末成形用金型と、この金型のキャビティ（５）内
に充填された成形用粉末を加圧成形するための機構とを
有する粉末成形装置において、ダイス（２）内周面と摺
動接触する前記下パンチ（３）の外周面に、潤滑剤が供
給される潤滑面（12）を形成し、この潤滑面（12）に潤
滑剤供給装置を配設したことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、粉末成形装置に関し、主として金属材料やセラミック材料の粉末 成形体を製造する際に用いられる粉末成形装置の改良技術である。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、金属材料やセラミック材料の粉末成形体は、上パンチ１，ダイス２， 下パンチ３およびダイス固定台４から主として構成される粉末成形用金型を具え る油圧式または機械式の装置を用い、図３に示すような成形工程にしたがって製 造される。

【０００３】 図３に示すように、まず、金属材料やセラミック材料などの成形用粉末６は、 ダイス２とその内側面2aに沿って摺動する下パンチ３とで形成される金型キャビ ティ５内に、手作業またはホッパーからの自動給粉機構により供給、充填される （図３(a),(b) 参照）。この成形用粉末６の充填に際しては、すりきり用ブレー ド７等を、ダイス２の上端面に沿って移動させることにより、粉末の充填上面を 整える（図３(c) 参照）。なお、成形用粉末６は、通常、バインダーとの混練に より数10〜数100 μｍの大きさの球状に造粒されている。

【０００４】 次に、前記金型キャビティ５内に充填された成形用粉末６は、前記下パンチ３ とダイス２の内側面2aに沿って下降する上パンチ１との両側からの加圧力により 、所定の形状に成形される（図３(d) 〜(f) 参照）。この加圧成形は、以下に説 明するようなプロセスを経て行われる。

【０００５】 ．上パンチ１が、下降して金型キャビティ５に充填された成形用粉末６に接 する（図３(d) 参照）。 ．この上パンチ１は、ダイス２の内側面2aに沿ってさらに下降し、このキャ ビティ５内成形用粉末６を一次圧縮する。 ．次いでこの上パンチ１は、ダイス固定台４ならびにダイス２と共に一緒に 下降しながら（下方に同一量移動し）、成形用粉末６の二次圧縮を行う。しかも この上パンチ１のみは、その後もさらに下降し、成形用粉末６を所定形状になる までの最終圧縮を行う（図３(e) 参照）。 ．その後、所定の最終形状に圧縮された成形体は、上パンチ１の上方への退 避と同時に、ダイス２の下方への移動によって金型内から取り出される（図３(f ) 参照）。 ．そして、成形体を取り出した後のダイス２は、上方に移動して再び初期の 位置に戻る（図３(g) 参照）。

【０００６】 ところで、上述した従来の成形技術の場合、成形用粉末の性状（流動性や粒度 分布等）や充填方法（シューの形状や充填速度等）などの影響から、金型キャビ ティ内での粉末の詰まり方，いわゆる充填状態が不均一となることが指摘されて いた。 そのため、従来の成形技術により得られる成形体は、密度の低下やその内部の 密度分布に乱れが生じ易く、例えばその後、焼成炉にて、バインダーを除去し焼 成することにより、金属粉末焼結体やセラミック焼結体とする場合に、焼成歪み を生じたり、またクラック等の欠陥を発生するという問題があった。

【０００７】 これに対し従来、金型キャビティ内での成形用粉末の充填状態を改善すること により、上記問題を克服する試みがなされた。例えば、特開平４−157102号公報 に開示の提案技術は、ダイス２に超音波加振装置を装着し、ダイス全体に超音波 振動を加えることにより、その振動を金型キャビティ内の成形用粉末に伝え、充 填の均一化、緻密化を促進させようとするものである。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来技術では、金属粉末やセラミック粉末を金型キャビテ ィ内に均一かつ緻密に充填させることはできるものの、これらの粉末を加圧成形 する場合に、成形用粉末の性状などによっては、成形用粉末と金型キャビティ内 側壁との摩擦抵抗が大きくなることが新たに指摘された。 そのため、この従来技術により得られる成形体は、密度の低下やその内部の密 度分布に乱れが生じ易いという問題があった。

【０００９】 この考案の目的は、従来技術が抱える上記問題を解決することにあり、特に、 金型キャビティ内に充填された金属粉末やセラミック粉末を、その粉末の性状な どに起因するキャビティ内側壁との摩擦の影響を受けることなく、均一にかつ緻 密に成形できるような粉末成形装置の新たな構成を提案することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的実現のために鋭意研究を重ねた結果、考案者は、ダイス内側の下パン チ摺動面を潤滑するための潤滑剤供給装置を粉末成形装置に配設することにより 、上記従来技術が抱える問題を効果的に解決することができることを見出し、こ の考案を完成した。

【００１１】 すなわち、この考案は、ダイス，上パンチ，下パンチおよびダイス固定台とか ら主として構成される粉末成形用金型と、この金型のキャビティ内に充填された 成形用粉末を加圧成形するための機構とを有する粉末成形装置において、 ダイス内周面と摺動接触する前記下パンチの外周面に、潤滑剤が供給される潤 滑面を形成し、この潤滑面に潤滑剤供給装置を配設したことを特徴とする粉末成 形装置である。

【００１２】

【作用】

この考案にかかる粉末成形装置の特徴は、金型ダイス内周面と摺動接触する下 パンチ外周面に、潤滑剤を供給するための潤滑面を設けると共に、この潤滑面に は別に付帯して設けた潤滑剤供給装置を配設した点にある。このような構成では 、下パンチ外周面に設けた該潤滑面に潤滑剤が供給されているので、成形体を脱 型する際の下パンチの上昇に伴って、その潤滑面を介してダイス内周面に潤滑剤 を供給することができるようになる。

【００１３】 すなわち、ダイス内周面と摺動接触する下パンチ潤滑面が潤滑されているため に、ダイス内周面の潤滑が自動的に果されることになるから、加圧成形過程にお ける原料粉末とダイス内壁面との摩擦抵抗を大幅に低減させることができ、成形 体内部での圧力伝達性が向上する。その結果、密度分布が小さく均一でかつ緻密 な成形体を、より低い加圧力にて成形することができるようになり、しかも、焼 成時に歪みを生じたり、またクラック等の欠陥を発生することもなくなる。

【００１４】 この考案において採用する潤滑剤供給手段は、下パンチ外周面に設けた潤滑面 に潤滑剤を供給することができる機構であればよく、また粉末成形装置のどの位 置に配設してもよい。例えば、図１に示すように、潤滑剤貯蔵タンク11に貯蔵さ れた潤滑剤を、潤滑剤供給ポンプ10により供給パイプ９を通じ、ダイス固定台４ の内側と下パンチ３との間に液密に介挿させた潤滑剤染み込みフィルター８に供 給できるように構成し、このフィルター８から対面して摺動接触する下パンチの 前記潤滑面12に潤滑剤を浸透させるような構成としたものなどが好適に用いられ る。

【００１５】 また、下パンチ外周面に設けた潤滑面は、成形体を脱型する際に、潤滑剤供給 装置，とくに前記フィルター８から供給された潤滑剤を保持しながら、ダイス内 側の下パンチ摺動面を効率よく潤滑できるような構造であればよい。例えば、図 １に示すように、下パンチ外周面に潤滑剤を保持するための溝を設けたものなど が考えられる。

【００１６】 なお、この考案の粉末成形装置に好適に用いられる潤滑剤は、液体状の潤滑剤 であればよく、例えば、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛，ステアリン酸ナトリ ウムなどの固体を四塩化炭素等の有機溶剤に溶かしてなる液体状の潤滑剤を用い ることができる。

【００１７】

【実施例】 （実施例１） 図１に示すこの考案にかかる粉末成形装置を用いて、フェライト粉末を成形し た例について以下に説明する。 この粉末は、１μｍのフェライト粉末をバインダーとともに 250μｍの大きさ に造粒したものであり、それの成形体は、表１に示すような異なる成形圧力にて 、外径16mm，高さ８mmの円形形状に成形したものである。 粉末成形装置は、図１(a) に示すような粉末成形用金型と潤滑剤供給装置、お よび図示しない油圧式または機械式プレス機構とから主として構成されたものを 用いた。すなわち、上記粉末成形用金型は、ダイス２，上パンチ１，下パンチ３ およびダイス固定台４とから主として構成され、この下パンチ３は、ダイス２の 内側面2aに沿って上下方向に摺動可能に装着されており、この下パンチ３とダイ ス２とでキャビティ５が形成される。このキャビティ５の上方には、上パンチ１ が同軸上に配設され、この上パンチ１は、下パンチ３と同様に、ダイス２の内側 面2aに沿って上下方向に摺動可能に装着される。そして、キャビティ５内には、 所定の組成に調整し、フェライト粉末が充填される。 さらに、ダイス固定台４の内側と前記下パンチ３のとくにその潤滑面に挟まれ た位置に、潤滑剤染み込みフィルター８が配設され、そしてこのフィルター８に は、潤滑剤貯蔵タンク11に貯蔵された潤滑剤を、潤滑剤供給ポンプ10により供給 パイプ９を通じて供給する機構を有する潤滑剤供給装置が、粉末成形用金型に付 帯して設けられている。 このような構成において、前記フィルター８に供給された潤滑剤は、キャビテ ィ５を形成する際に、下パンチ３の外周面に設けた潤滑面12を形成する。そして 、図１(b) に示すように、加圧成形後に成形体を脱型する際には、下パンチが上 昇するにつれて、その潤滑面12を介してダイス内側面2aを潤滑し、次の成形のた めの金型潤滑が行われるようになっている。

【００１８】 上述したような機構を有する粉末成形装置を用いて、フェライト粉末の粉末成 形体を成形するに際に、まず、成形用粉末６の充填量が所定量になるように、下 パンチ３を作動させてそれの位置を調整した。 次に、ホッパーからの自動給粉により、成形用粉末６をキャビティ５内に供給 して充填した後、充填した成形用粉末６の上面を、すりきり用ブレード７等を用 いて自動すりきりし、ダイス２の上端面に沿って整えた。 その後、上パンチ１を下方に下降させ成形用粉末６上面に接する位置に持ち来 したのち、ダイス２の内側面2aに沿って摺動させ上パンチ１と下パンチ３とによ り、所定形状に加圧成形した。

【００１９】 上述のようにして成形した成形体の密度、およびこの成形体を焼成した後の， 図４に示すような外形の寸法差によるコア内部の密度分布、ならびに図５に示す ような断面に発生するクラックの有無とを評価した。なお、比較例として、潤滑 剤供給装置を配設しない粉末成形装置を用いて、上記と同様にして成形したフェ ライト粉末の成形体を評価した。その結果を表１に示す。

【００２０】 表１に示す結果から明らかなように、この考案の粉末成形装置によれば、潤滑 剤供給装置を配設しない比較例に比べて、同じ成形圧力でも高密度の成形体を成 形することができることが判った。このことにより、この考案によれば、緻密な 成形体をより低い加圧力にて成形することができることを確認できた。 また、この考案の粉末成形装置によれば、焼成後の外形寸法差を、比較例の場 合に比べて半分以下に低減させることができる。このことにより、この考案によ れば、コア内部の密度分布を小さく均一にできることを確認できた。 さらに、この考案によれば、断面に発生しやすいクラックもなくなり、欠陥の ない成形体，焼成体を安定して製造できるようになった。

【００２１】

【表１】 ＊１：図４参照

【００２２】 （実施例２） 図２に示すこの考案にかかる粉末成形装置を用いて、ＥＥＲ型形状のコアを成 形した例について説明する。 原料粉末の充填重量，上・下パンチの各ストロークを一定にして、同一密度の 成形体を成形すること以外は、実施例１と同様の原料および成形手順にて、JIS C-2514に定めるEER35Aの成形体を製造した。

【００２３】 この実施例においては、成形時に要した圧力を評価すると共に、焼結コアの断 面に発生するクラックの有無について評価した。なお、比較例として、潤滑剤供 給装置を配設しない粉末成形装置を用いて、上記と同様にして成形したフェライ ト粉末の成形体を評価した。その結果を表２に示す。

【００２４】 表２に示す結果から明らかなように、この考案の粉末成形装置によれば、より 低い成形圧力にて、同一形状，同一密度の成形体を欠陥なしに製造することがで きることを確認できた。

【００２５】

【表２】

【００２６】

【考案の効果】

以上説明したようにこの考案によれば、粉末成形に際し、ダイス内側面が下パ ンチ摺動面によって潤滑されるので、加圧成形過程における原料粉末とダイス内 壁面との摩擦抵抗を大幅に低減することができる。 これにより、密度分布が小さく均一でかつ緻密な成形体を、より低い加圧力に て成形することができ、ひいては、焼成時に歪みを生じたり、またクラック等の 欠陥を発生することなく、緻密な焼結体を容易に製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例にかかる粉末成形装置を示す
概略図であり、(a) 粉体の充填直前の状態、(b) 脱型直
後の状態を示す図である。

【図２】この考案の実施例にかかる他の粉末成形装置を
示す概略図であり、(a) 粉体の充填直前の状態、(b) Ａ
−Ａ′断面の構造を示す図である。

【図３】一般的な粉末成形工程の一例を示す図である。

【図４】外形寸法の変化により密度分布を評価する方法
を示す説明図である。

【図５】(a) コアに発生するクラックを調べるための円
形形状コアを示す概略図、(b) ABCD断面のクラック発生
状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 上パンチ ２ ダイス 2a ダイス内側面 ３ 下パンチ ４ ダイス固定台 ５ 金型キャビティ ６ 成形用粉末 ７ すりきり用ブレード ８ 潤滑剤染み込みフィルター ９ 供給パイプ 10 潤滑剤供給ポンプ 11 潤滑剤貯蔵タンク 12 潤滑面 13 クラック

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイス，上パンチ，下パンチおよびダイ
   ス固定台とから主として構成される粉末成形用金型と、
   この金型のキャビティ内に充填された成形用粉末を加圧
   成形するための機構とを有する粉末成形装置において、 ダイス内周面と摺動接触する前記下パンチの外周面に、
   潤滑剤が供給される潤滑面を形成し、この潤滑面に潤滑
   剤供給装置を配設したことを特徴とする粉末成形装置。