JPH0780072B2 - 冷間静水圧成形装置による金型成形方法 - Google Patents
冷間静水圧成形装置による金型成形方法Info
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- JPH0780072B2 JPH0780072B2 JP4976191A JP4976191A JPH0780072B2 JP H0780072 B2 JPH0780072 B2 JP H0780072B2 JP 4976191 A JP4976191 A JP 4976191A JP 4976191 A JP4976191 A JP 4976191A JP H0780072 B2 JPH0780072 B2 JP H0780072B2
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- molding
- punch
- cold isostatic
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックや金属粉を成
形し焼結することにより、複雑な形状をした大型部材あ
るいは高寸法精度を必要とする大型部材を製造する技術
に関する。
形し焼結することにより、複雑な形状をした大型部材あ
るいは高寸法精度を必要とする大型部材を製造する技術
に関する。
【０００２】
【従来の技術】粉末を金型成形しこれを焼結する方法
は、最終製品あるいはその形状に近い部材を製造する方
法として、古くから知られている。しかし、この方法は
もっぱら小物部品を製造する手段としてのみ用いられ、
たとえば断面寸法が数100cm2以上もあるような大型部品
の製造にはほとんど用いられていない。それは、粉末材
料を固化成形するためには１トン／cm2 以上の面圧をか
ける必要があり、そのためには数百トン以上のプレス機
械が必要になるからである。そこで従来はこのような複
雑形状の大型部材あるいは高寸法精度の大型部材は冷間
静水圧成形装置（ＣＩＰ、参考文献：The Internationa
l Journal of Powder Technology,July,1985）により単
純な形状の成形体を製造し、これを焼結収縮を見込み最
終製品寸法より若干大きい寸法に素地加工した後焼結す
ることにより製造していた。しかし、この方法には、加
工に時間とコストがかかるという欠点がある。
は、最終製品あるいはその形状に近い部材を製造する方
法として、古くから知られている。しかし、この方法は
もっぱら小物部品を製造する手段としてのみ用いられ、
たとえば断面寸法が数100cm2以上もあるような大型部品
の製造にはほとんど用いられていない。それは、粉末材
料を固化成形するためには１トン／cm2 以上の面圧をか
ける必要があり、そのためには数百トン以上のプレス機
械が必要になるからである。そこで従来はこのような複
雑形状の大型部材あるいは高寸法精度の大型部材は冷間
静水圧成形装置（ＣＩＰ、参考文献：The Internationa
l Journal of Powder Technology,July,1985）により単
純な形状の成形体を製造し、これを焼結収縮を見込み最
終製品寸法より若干大きい寸法に素地加工した後焼結す
ることにより製造していた。しかし、この方法には、加
工に時間とコストがかかるという欠点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は大型プレス機
械を使用せずに金型プレスを行なう方法を開発すること
を課題とする。
械を使用せずに金型プレスを行なう方法を開発すること
を課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者らは各種方法について研究を行なった結
果、ＣＩＰを用いて金型プレスを行なう方法を開発し、
この方法が非常に効果的であることを究明した。以下、
本発明を詳細に説明する。
に、本発明者らは各種方法について研究を行なった結
果、ＣＩＰを用いて金型プレスを行なう方法を開発し、
この方法が非常に効果的であることを究明した。以下、
本発明を詳細に説明する。
【０００５】
【作用】図１は本発明の装置を示すための概略正面断面
図である。簡単のため、金型、ＣＩＰとも軸対称とす
る。１はＣＩＰ容器、２はＣＩＰ用圧力媒体、３は充填
された粉末材料、４は上パンチ、５はダイス、６は下パ
ンチ、７は真空封入用の薄い袋、８は潤滑剤である。Ｐ
1 は上パンチ上面４−１に下方向に作用する力、Ｐ 2 は
上パンチ下面４−２の表面に上方向に働く力、Ｐ3 は上
パンチ加圧面４−３が粉末材料３を下方向に押し下げる
力である。
図である。簡単のため、金型、ＣＩＰとも軸対称とす
る。１はＣＩＰ容器、２はＣＩＰ用圧力媒体、３は充填
された粉末材料、４は上パンチ、５はダイス、６は下パ
ンチ、７は真空封入用の薄い袋、８は潤滑剤である。Ｐ
1 は上パンチ上面４−１に下方向に作用する力、Ｐ 2 は
上パンチ下面４−２の表面に上方向に働く力、Ｐ3 は上
パンチ加圧面４−３が粉末材料３を下方向に押し下げる
力である。
【０００６】作業手順を以下に示す。まず、ダイス５に
下パンチ６をセットし、粉末材料３を充填する。このと
き金型を置いている台を振動させると、粉末材料を均一
に充填することができる。その後上パンチ４を挿入して
セットする。このとき粉末材料６がダイス５およびパン
チ４，６に接触する部分に潤滑剤８を塗布しておけば粉
末成形体の密度は均一になりやすい。また、上パンチ４
とダイス５が摺動する面にも潤滑剤８を塗布しておく
と、加圧成形時の摺動が容易になる。この一体となった
金型を弾塑性材料の袋７に入れた後真空に引く。この真
空パックされた金型をＣＩＰ容器内に装入し、通常のＣ
ＩＰと同様に加圧する。このとき、粉末材料３は加圧力
Ｐ3 ＝Ｐ1 −Ｐ2 で圧縮される。ＣＩＰにより適当な時
間加圧した後、金型をＣＩＰから取り出し、袋を取り除
いた後粉末成形体を取り出す。このようにして製造され
た粉末成形体は通常に焼結すことにより、さらにち密化
される。このとき焼結により寸法が収縮するので、金型
のキャビティ寸法はその分を見込んで製品寸法より大き
くしておくのが普通である。
下パンチ６をセットし、粉末材料３を充填する。このと
き金型を置いている台を振動させると、粉末材料を均一
に充填することができる。その後上パンチ４を挿入して
セットする。このとき粉末材料６がダイス５およびパン
チ４，６に接触する部分に潤滑剤８を塗布しておけば粉
末成形体の密度は均一になりやすい。また、上パンチ４
とダイス５が摺動する面にも潤滑剤８を塗布しておく
と、加圧成形時の摺動が容易になる。この一体となった
金型を弾塑性材料の袋７に入れた後真空に引く。この真
空パックされた金型をＣＩＰ容器内に装入し、通常のＣ
ＩＰと同様に加圧する。このとき、粉末材料３は加圧力
Ｐ3 ＝Ｐ1 −Ｐ2 で圧縮される。ＣＩＰにより適当な時
間加圧した後、金型をＣＩＰから取り出し、袋を取り除
いた後粉末成形体を取り出す。このようにして製造され
た粉末成形体は通常に焼結すことにより、さらにち密化
される。このとき焼結により寸法が収縮するので、金型
のキャビティ寸法はその分を見込んで製品寸法より大き
くしておくのが普通である。
【０００７】
【実施例】図２に示す形状の大型の浅い容器を以下の方
法で製作した。容器の寸法はｄ1 ＝700mm ，ｄ2 ＝500m
m ，ｈ1 ＝100mm ，ｈ2 ＝50mm，であった。粉末材料は
平均粒径１ミクロンのアルミナを平均粒径 100ミクロン
のスプレー造粒粉にしたものであり、造粒に用いた結合
剤は水＋ＰＶＡであった。
法で製作した。容器の寸法はｄ1 ＝700mm ，ｄ2 ＝500m
m ，ｈ1 ＝100mm ，ｈ2 ＝50mm，であった。粉末材料は
平均粒径１ミクロンのアルミナを平均粒径 100ミクロン
のスプレー造粒粉にしたものであり、造粒に用いた結合
剤は水＋ＰＶＡであった。
【０００８】図３に使用した金型の主要部の形状を示し
た。実験によりこの造粒粉を成形焼結するときの焼結収
縮率は20％であることがわかっているので、金型寸法は
Ｄ1 ＝840mm ，Ｄ2 ＝600mm ，Ｈ1 ＝120mm ，Ｈ＝2 60
mmとした。ＣＩＰ条件は、圧力媒体：水、圧力：200 MP
a 、加圧時間：５分とした。潤滑剤８として、粉末材料
に直接接触するキャビティ部分はステアリン酸亜鉛の水
との混合液、その他の部分は比較的粘度の低いグリース
を使用した。真空封入用袋は肉厚５mmのＮＢＲゴム型を
使用した。真空引き時間はロータリーポンプによる２分
間とした。
た。実験によりこの造粒粉を成形焼結するときの焼結収
縮率は20％であることがわかっているので、金型寸法は
Ｄ1 ＝840mm ，Ｄ2 ＝600mm ，Ｈ1 ＝120mm ，Ｈ＝2 60
mmとした。ＣＩＰ条件は、圧力媒体：水、圧力：200 MP
a 、加圧時間：５分とした。潤滑剤８として、粉末材料
に直接接触するキャビティ部分はステアリン酸亜鉛の水
との混合液、その他の部分は比較的粘度の低いグリース
を使用した。真空封入用袋は肉厚５mmのＮＢＲゴム型を
使用した。真空引き時間はロータリーポンプによる２分
間とした。
【０００９】ＣＩＰによる加圧の後に金型からゴム型を
取り除き、次に 100トンプレス装置内にダイス５を固定
し、下パンチ６をフリーにした状態で上パンチ４をプレ
スにより押し下げ、粉末成形体３をダイス５から取り出
した。これを昇温速度10℃／Hr、均熱時間20時間、降温
速度10℃／Hrの条件で大気加熱炉で焼結したところ、ゆ
がみが少なく高密度のほぼ予想どうりの寸法の焼結体容
器が得られた。
取り除き、次に 100トンプレス装置内にダイス５を固定
し、下パンチ６をフリーにした状態で上パンチ４をプレ
スにより押し下げ、粉末成形体３をダイス５から取り出
した。これを昇温速度10℃／Hr、均熱時間20時間、降温
速度10℃／Hrの条件で大気加熱炉で焼結したところ、ゆ
がみが少なく高密度のほぼ予想どうりの寸法の焼結体容
器が得られた。
【０００１０】
【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
大型プレス機械を用いずに断面寸法が数100cm2以上もあ
る大型部品を最終製品の形状寸法に近い形に成形出来る
ようになったのでその工業的効果は大きい。
大型プレス機械を用いずに断面寸法が数100cm2以上もあ
る大型部品を最終製品の形状寸法に近い形に成形出来る
ようになったのでその工業的効果は大きい。
【図１】本発明の装置の概略断面正面図である。
【図２】本発明の方法で成形した容器の斜視図である。
【図３】図２の容器を成形するための金型主要部の概略
断面正面図である。
断面正面図である。
１…ＣＩＰ容器 ２…ＣＩＰ用圧力媒体 ３…充填された粉末材料 ４…上パンチ ５…ダイス ６…下パンチ ７…真空封入用の袋 ８…潤滑剤
Claims (2)
- 【請求項１】 ダイスとこのダイスに内接する形状の上
パンチおよび下パンチからなる金型セット内のキャビテ
ィに粉末材料を充填し、この金型全体を弾性あるいは塑
性変形能の大きい袋で真空封入し、次いでこの袋を冷間
静水圧成形容器内に浸漬して加圧成形することを特徴と
する冷間静水圧成形装置による金型成形方法。 - 【請求項２】 ダイスとパンチが構成するキャビティ内
面、および成形中に可動パンチがダイス内面と摺動する
部分に潤滑剤を塗布する請求項１記載の成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4976191A JPH0780072B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 冷間静水圧成形装置による金型成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4976191A JPH0780072B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 冷間静水圧成形装置による金型成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04284999A JPH04284999A (ja) | 1992-10-09 |
| JPH0780072B2 true JPH0780072B2 (ja) | 1995-08-30 |
Family
ID=12840169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4976191A Expired - Lifetime JPH0780072B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 冷間静水圧成形装置による金型成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0780072B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015108891A1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | United Technologies Corporation | System and method for preventing powder depletion/contamination during consolidation process |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017075376A (ja) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | 住友電工焼結合金株式会社 | 摺動部材表面の改質方法 |
-
1991
- 1991-03-14 JP JP4976191A patent/JPH0780072B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015108891A1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | United Technologies Corporation | System and method for preventing powder depletion/contamination during consolidation process |
| US10675685B2 (en) | 2014-01-14 | 2020-06-09 | Raytheon Technologies Corporation | Method for preventing powder depletion/contamination during consolidation process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04284999A (ja) | 1992-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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