JPH07278605A - 粉末冶金による複雑形状品の製造方法 - Google Patents

粉末冶金による複雑形状品の製造方法

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JPH07278605A
JPH07278605A JP9576394A JP9576394A JPH07278605A JP H07278605 A JPH07278605 A JP H07278605A JP 9576394 A JP9576394 A JP 9576394A JP 9576394 A JP9576394 A JP 9576394A JP H07278605 A JPH07278605 A JP H07278605A
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powder
powder metallurgy
sintering
integrated
manufacturing
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JP9576394A
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Koichi Otake
功一 大竹
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HEIWA SANGYO KK
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 圧粉方向に対して横方向に複数の凹凸部を形
成した複雑形状焼結体を粉末冶金法により製造する方法
において、該焼結体形状の凹部形成部位もしくは凸部形
成部位(9)の少なくとも1部位を分離してそれぞれ
(8)(9)単独で圧粉成形及び1次焼結を行い、その
後これらを組み合せて2次焼結を行うことにより一体化
して上記焼結体形状を得ることを特徴とする粉末冶金に
よる複雑形状品の製造方法。 【効果】 本発明によれば、従来の粉末冶金法では製造
が不可能もしくは著しく困難な形状を有する製品並びに
そのような形状と材質や密度等とを併せた製品が既存の
設備で容易に製造することができコストダウン及び粉末
冶金の新たな分野を開拓できる等の顕著な効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は粉末冶金による複雑形状
品の製造方法に関し、特に圧粉成形では作り出すことの
できなかった形状もしくは作り出すことが極めて困難な
形状の焼結含油軸受や機械部品を得るものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般に
粉末冶金法は金属粉を金型内に充填しプレス機により圧
縮して所定形状とし、これを焼結炉で高温に保持して固
相拡散及び液相拡散を利用することで焼結し、この焼結
体をそのまま、もしくはサイジングにより寸法や密度を
調整した後後処理して所望の製品を製造している。
【0003】そして粉末冶金法における製品形状は第一
次成形、即ち最初の圧粉成形工程でほとんど決まってし
まう。そしてこの圧粉成形は主として上下からプレスで
加圧する二次元圧縮であるため、成形可能な形状には自
ずと限界がある。
【0004】例えば図1に示すような2段ギヤー(1)
形状を圧粉成形で作る場合、従来は特殊な金型を用い、
さらにプレス機にしても特殊な3段押プレス機が必要で
ある等、成形が複雑でコスト高となっていた。さらにこ
のようなギヤー(1)は通常鉄系材料で作られるが、そ
の内径部(2)に銅系軸受を設けた製品を得るには上記
圧粉成形だけでは不可能であって、最終工程で該内径部
(2)に軸受を圧入して製造していた。
【0005】またタイミングベルトを掛けるプーリは鼓
形状であるため圧粉成形でこの形状を作るのはやはり不
可能である。そこで従来は図2に示すようにプーリの一
方の鍔部(3)は本体と同時に鉄系材料で粉末冶金法に
より作り、他方の鍔部(4)は鉄板をカシメて取付けて
いた。しかし低強度の多孔質材に鉄板をカシメても強固
に固定できず、またカシメ荷重により内径に歪が発生し
たり、さらに最終工程で表面の防錆のためスチーム処理
を行うとカシメた鉄板がゆるんでしまうといった不具合
が発生していた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はこれら問題点を
解決するため種々検討した結果、上記のように粉末冶金
の圧粉成形によっては成形不可能または成形困難な形状
の焼結体を製造する方法を開発したもので、圧粉方向に
対して横方向に複数の凹凸部を形成した複雑形状焼結体
を粉末冶金により製造する方法において、該焼結体形状
の凹部形成部位もしくは凸部形成部位の少なくとも1部
位を分離してそれぞれ単独で圧粉成形及び1次焼結を行
い、その後これらを組み合せて2次焼結を行うことによ
り一体化して上記焼結体形状を得ることを特徴とするも
のであり、この場合分割する部位が互いに異なった材料
特性を有する材料からなるのは有効である。
【0007】また本発明の他の一つは、鼓形状のプーリ
を粉末冶金法で製造するに当り、一方の鍔部と円筒状外
周面部とを一体化した外側部材と、他方の鍔部と上記円
筒状外周面部内に嵌合する円筒状突設部とを一体化した
凸部形成部材とに分割し、それぞれ単独で圧粉成形及び
1次焼結を行い、その後これらを嵌合して2次焼結を行
うことにより一体化して焼結体プーリを得ることを特徴
とした粉末冶金による鼓形状プーリの製造方法である。
【0008】また本発明の他の一つは、外周面に大径の
歯車と小径の歯車とを隣接して2段に形成した2段ギヤ
ーを粉末冶金法で製造するに当り、大径歯車形状の凸部
形成部材と、小径歯車と上記大径歯車の内径部に嵌合す
るボス部とを一体化した凹部形成部材とに分割し、それ
ぞれ単独で圧粉成形及び1次焼結を行い、その後これら
を嵌合して2次焼結を行うことにより一体化して焼結体
2段ギヤーを得ることを特徴とした粉末冶金による2段
ギヤーの製造方法である。
【0009】さらに本発明の他のものは、両端部で回転
軸を摺動保持し、中央部に該回転軸に接しない空隙を有
する含油軸受を粉末冶金法で製造するに当り、一方の端
部形状の内側凸部形成部材と、他方の端部と中央部とを
一体に形成した本体部材とを互いに嵌合可能な形状に分
割し、それぞれ単独で圧粉成形及び1次焼結を行い、そ
の後これらを嵌合して2次焼結を行うことにより一体化
して焼結含油軸受を得ることを特徴とした粉末冶金によ
る含油軸受の製造方法であり、この含油軸受において、
本体部材の外周に嵌合するカシメ用の外側凸部形成部材
を分割形成するのは有効である。
【0010】
【作用】本発明において上記複雑形状の凹部形成部位も
しくは凸部形成部位の少なくとも1部位を分割するの
は、いくつかの成形し易い部位に分割してそれぞれの部
位を別々に成形、焼結するためであり、その後これらを
元の形状に組み付け、さらに2次焼結してこれら焼結体
同士を一体に焼結するものである。
【0011】ここで本発明で使用する材料の一例を示す
と、通常機械部品もしくは鉄系含油軸受等の鉄系粉末冶
金部品の材料としては、鉄粉と銅粉との混合粉や鉄−銅
合金粉もしくはこれらに黒鉛粉を添加したもの、または
鉄粉と銅−すず合金粉との混合粉などがある。そしてこ
れらの1次焼結温度は一般に1000℃以上であるが、一方
鉄−すず−銅合金粉や特開昭62-270747 号公報に記載さ
れている銅を過飽和に含有した鉄−銅急冷凝固粉と微粒
のすず粉との混合粉の場合の1次焼結はより低温の 900
℃以下、より好ましくは 780〜850 ℃でよい。
【0012】また他の使用材料としては銅系含油軸受等
の銅系粉末冶金部品の材料として一般的な銅粉とすず
粉、亜鉛粉、鉛粉等との混合粉やこれらの合金粉があ
り、これらの1次焼結温度は約 730〜800 ℃程度であ
る。
【0013】そして各部位を組み付けて一体化する際の
2次焼結温度は組み付ける各部材の1次焼結温度が最低
のものの温度より若干高く設定する。即ち銅系部材を用
いて組み付けた場合の2次焼結温度は 750〜800 ℃程度
とし、鉄系部材だけで組み付けた場合には 850〜870 ℃
程度とする。
【0014】
【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。
【0015】(実施例1)図1の形状の2段ギヤーであ
ってさらにその内径に軸受を設けたものを以下のように
本発明法により製造した。過飽和に銅を含有した鉄−銅
急冷凝固粉(Fe− 8.5wt%Cu)または局部拡散鉄銅
合金粉(Fe− 8.5wt%Cu)と−350 メッシュのすず
粉とを該すず粉が0.9 wt%の配合比となるように混合
し、凸部形成部位及び凹部形成部位として図3の大ギヤ
ー部(5)(仕上り寸法:歯先径×歯厚=16mm×2mm)
とピニオン部(6)(仕上り寸法:外径×全長= 8.5mm
×4.5mm )の形状を別々に圧縮成形した後この圧粉体を
水素雰囲気焼却炉にて 850℃で30分間の1次焼結を実施
した。
【0016】そして通常のCu−10wt%Sn合金粉を、
図3のように円筒形で、仕上り寸法が内径×外径×全長
= 2.5mm× 3.7mm× 4.5mmとなるような形状に圧縮成形
し、この圧粉体を水素雰囲気炉にて 770℃で30分間の1
次焼結を行って軸受部(7)を製造した。次にこれら大
ギヤー部(5)、ピニオン部(6)及び軸受部(7)の
各焼結体を図3のように嵌め合わせて、再び上記水素雰
囲気炉にて 790℃で30分間2次焼結して2段ギヤーを製
造した。この組み合せギヤーの各部材の接合面での接合
強度は使用上全く問題のない強度であった。
【0017】このように本発明法であれば従来製造が困
難であった図1に示す複雑形状の2段ギヤーが、容易に
成形できる単純形状のギヤーに分割して製造できるので
製造コストが低減する。また1次焼結と2次焼結の温度
は接近しているので同じ焼結炉が使用できる利点もあ
る。
【0018】(実施例2)図4に示す鼓形状で外周面部
に歯部を有するプーリを以下のように本発明法により製
造した。粉末冶金用の還元鉄粉と、同じく電解銅粉及び
アトマイズすず粉とを混合し、Fe− 7.2wt%Cu−
1.8wt%Snの組成となる混合粉を用いて、図4に示す
2部品をそれぞれ別々に圧縮成形と1次焼結を行った。
即ち一方の鍔部と円筒状外周面部とを一体化した外側部
材として仕上り寸法が鍔部外径×全長=16mm×12.5mmの
歯部一体型鍔部材(8)と、他方の鍔部と上記円筒状外
周面部内に嵌合する円筒状突設部とを一体化した凸部形
成部位としての鍔部外径×全長=16mm×10mmの鍔部材
(9)を成形し、それぞれ水素雰囲気焼結炉にて 850℃
で30分間の1次焼結を実施した。
【0019】これら焼結体を図4に示すように嵌合して
組み付け、同じ焼結炉により 870℃で30分間の2次焼結
を行って一体化した。このような本発明によるプーリは
2部材の接合強度も大きく防錆スチーム処理を行っても
何ら問題はなかった。また従来の図2に示す鉄板カシメ
法とは異なり内径の歪も発生しなかった。
【0020】(実施例3)図5に示す形状の含油軸受を
以下のように本発明法により製造した。実施例1に示す
鉄系粉末により仕上り寸法が外径×全長= 5.8mm×1.7m
m の外側凸部形成部位としてのカシメ用ハウジング(1
0)形状を圧縮成形し、これを水素雰囲気炉中で 850℃
で30分間の1次焼結を実施した。
【0021】またCu−10wt%Sn合金粉を用いて仕上
り寸法が外径×内径×全長= 2.2mm× 1.5mm×2mmの内
側凸部形成部位としての端部軸受(11)形状及び仕上り
寸法が外径×内径×全長= 4.4mm(3.2mm) × 15.mm(2.2
mm) ×6mmの段付本体軸受(12)形状をそれぞれ圧縮成
形し、これらをそれぞれ水素雰囲気炉中 780℃で30分間
1次焼結した。
【0022】その後上記部品を図5に示すように嵌合し
て組み付け、再び水素雰囲気炉中で790 ℃で30分間の2
次焼結を実施して、これら3部材を一体に結合した。こ
のような複雑形状の軸受は、形状の上からばかりでなく
部位によって使用する材料も異なるので一層1回での成
形は不可能であるが、本発明によれば形状別、材料別に
成形し易いように分割してあるので容易に製造可能であ
る。
【0023】(実施例4)図6に示す形状の含油軸受を
以下のように本発明法で製造した。Cu−10wt%Sn合
金粉を用いて仕上り寸法が外径×内径×全長=8mm×
(2mm×3.5mm)×3.5mm の内側凸部形成部位としての上
端部軸受(13)形状、及び仕上り寸法が外径×内径×全
長= 3.5mm×(2mm×2.1mm)×6mmの段付本体軸受(1
4)形状をそれぞれ圧縮成形し、これらをそれぞれ水素
雰囲気炉にて 770℃で30分間の1次焼結を行った。
【0024】その後これらを図6のように嵌合して組み
付け、同じ水素雰囲気炉で 790℃で30分の2次焼結を行
って両者を一体に結合して中央部に内部空間の拡がった
形状のキャプスタン用の軸受を製造した。本発明法によ
れば従来の成形方法では製造不可能な形状の軸受が簡単
に得ることができる。
【0025】(実施例5)図7に示すような円筒ボス付
ギヤ(15)とその軸(16)の両部材が一体となった機械
部品を本発明法により製造した。このような形状は、従
来圧粉成形は不可能であった。先ずステンレス粉からな
る仕上り寸法が歯先径×ボス部内径×全長= 4.5mm×2.
3mm ×5.8mm の円筒ボス付ギヤ(15)形状を圧縮成形
し、同じくステンレス粉からなる仕上り寸法が外径×全
長= 1.6mm×3.1mm の軸(16)形状を圧縮成形した。そ
してこれらを水素雰囲気炉中で1030℃で30分間の1次焼
結を行った後、図7に示すように組み合わせ、1050℃で
30分間の2次焼結を実施して一体化した。この部品の接
合部の強度は十分であった。このように従来粉末冶金で
は一体型の成形が不可能であった機械部品も本発明によ
れば製造可能となる。
【0026】
【発明の効果】このように本発明によれば、従来の粉末
冶金法では製造が不可能もしくは著しく困難な形状を有
する製品並びにそのような形状と材質や密度等とを併せ
た製品が既存の設備で容易に製造することができコスト
ダウンが実現し、及び粉末冶金の新たな分野を開拓でき
る等の顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】2段ギヤーの一例を示す側断面図である。
【図2】プーリの一例を示す側断面図である。
【図3】本発明法を2段ギヤーに適用した例を示す側断
面図である。
【図4】本発明法をプーリに適用した例を示す側断面図
である。
【図5】本発明法を含油軸受に適用した例を示す側断面
図である。
【図6】本発明法を他の含油軸受に適用した例を示す側
断面図である。
【図7】本発明を機械部品に適用した例を示す側断面図
である。
【符号の説明】
1 2段ギヤー 2 内径部 3 一方の鍔部 4 他方の鍔部 5 大ギヤー部 6 ピニオン部 7 軸受部 8 歯部一体型鍔部材 9 鍔部材 10 カシメ用ハウジング 11 端部軸受 12 段付本体軸受 13 上端部軸受 14 段付本体軸受 15 円筒ボス付ギヤ 16 軸

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧粉方向に対して横方向に凹凸部を形成
    した複雑形状焼結体を粉末冶金により製造する方法にお
    いて、該焼結体形状の凹部形成部位もしくは凸部形成部
    位の少なくとも1部位を分離してそれぞれ単独で圧粉成
    形及び1次焼結を行い、その後これらを組み合せて2次
    焼結を行うことにより一体化して上記焼結体形状を得る
    ことを特徴とする粉末冶金による複雑形状品の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 分割する部位が互いに異なった材料特性
    を有する材料からなる請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 鼓形状のプーリを粉末冶金法で製造する
    に当り、一方の鍔部と円筒状外周面部とを一体化した外
    側部材と、他方の鍔部と上記円筒状外周面部内に嵌合す
    る円筒状突設部とを一体化した凸部形成部材とに分割
    し、それぞれ単独で圧粉成形及び1次焼結を行い、その
    後これらを嵌合して2次焼結を行うことにより一体化し
    て焼結体プーリを得ることを特徴とした粉末冶金による
    鼓形状プーリの製造方法。
  4. 【請求項4】 外周面に大径の歯車と小径の歯車とを隣
    接して2段に形成した2段ギヤーを粉末冶金法で製造す
    るに当り、大径歯車形状の凸部形成部材と、小径歯車と
    上記大径歯車の内径部に嵌合するボス部とを一体化した
    凹部形成部材とに分割し、それぞれ単独で圧粉成形及び
    1次焼結を行い、その後これらを嵌合して2次焼結を行
    うことにより一体化して焼結体2段ギヤーを得ることを
    特徴とした粉末冶金による2段ギヤーの製造方法。
  5. 【請求項5】 両端部で回転軸を摺動保持し、中央部に
    該回転軸に接しない空隙を有する含油軸受を粉末冶金法
    で製造するに当り、一方の端部形状の内側凸部形成部材
    と、他方の端部と中央部とを一体に形成した本体部材と
    を互いに嵌合可能な形状に分割し、それぞれ単独で圧粉
    成形及び1次焼結を行い、その後これらを嵌合して2次
    焼結を行うことにより一体化して焼結含油軸受を得るこ
    とを特徴とした粉末冶金による含油軸受の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項5の含油軸受において、本体部材
    の外周に嵌合するカシメ用の外側凸部形成部材を分割形
    成する粉末冶金による含油軸受の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008004362A1 (fr) * 2006-07-05 2008-01-10 Mitsubishi Electric Corporation Dispositif d'ajustement du réglage de distribution
EP1617104A3 (en) * 2004-07-16 2008-06-04 Petroliam Nasional Berhad Combined pulley and starter gear for an engine
JP2011088410A (ja) * 2009-10-26 2011-05-06 Silver Roi:Kk 成形用超硬部材と該部材搭載の成形機
JP2016069669A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 日立化成株式会社 複合焼結機械部品の製造方法
CN108799459A (zh) * 2018-08-13 2018-11-13 广东盈峰材料技术股份有限公司 一种粉末冶金的皮带轮结构以及制造方法

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