JPH081270A

JPH081270A - プレス成形品の製造方法及び装置

Info

Publication number: JPH081270A
Application number: JP16072094A
Authority: JP
Inventors: Takeo Uehara; 武雄上原
Original assignee: YKK Corp; Yoshida Kogyo KK
Current assignee: YKK Corp
Priority date: 1994-06-21
Filing date: 1994-06-21
Publication date: 1996-01-09
Anticipated expiration: 2013-12-16
Also published as: JP2837630B2

Abstract

(57)【要約】【目的】プリフォーム成形が不要で、バリの発生が殆
んどなく、低加圧力で短時間に生産性よく、しかも低コ
ストで複雑な形状の成形品を一工程で製造できる方法及
び装置を提供する。【構成】成形品の基部の形状に対応する形状の空洞部
からなる第１成形部３と、該第１成形部と連通してその
側部に配設され、かつ成形品の突出部の形状に対応する
形状の空洞部からなる第２成形部４とを備えたダイ１の
上記第１成形部直上に、材料収容孔６を有するコンテナ
５を配し、該コンテナの材料収容孔に可塑性材料Ａを装
填し、該可塑性材料をコンテナの材料収容孔から上記第
１成形部に押し出し基部の成形を行うと共に、第２成形
部に塑性流動させて第２押圧装置（パンチ）８により突
出部の成形を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可塑性材料や超塑性金
属材料からプレス成形品、特に建築部品、自動車部品な
どの複雑な形状の成形品を製造するための方法及び装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】複雑な形状の部品の成形方法としては、
鍛造成形が良く知られている。鍛造は、素材を圧縮加工
することにより鋳造組織を破壊し、有害な欠陥部を圧着
して機械的性質を改善すると共に、目的の形状の製品を
作製する方法であり、種々の分野の製品、部品の製造に
多用されている。しかしながら、鍛造で部品を製造する
場合、部品形状に合わせてそれぞれのプリフォーム材が
必要となり、また鍛造加工に要する鍛造動力も大きなも
のが必要で、しかも成形に数工程を要するため金型数が
多くなると共に、バリが不可避的に生ずるためバリ取り
工程が必要であり、これらは生産性向上及び製造コスト
低減を阻害する大きな要因となっている。また、鍛造時
の衝撃音も大きくしかも繰り返し発生するため作業環境
を悪くしており、さらに鍛造は瞬時の加工のため鍛造品
に割れ、クラック、充填不良などの欠陥も生じ易く、ま
た残留応力が残り、使用時に寸法変化を起こしたり、表
面に引張応力が現れて疲労強度の低下、応力腐食などを
生じることがある、といった問題もある。

【０００３】例えば、コネクティングロッドのような代
表的な型鍛造成形は、図１６に示すような加工工程を経
て製造される。すなわち、まず図１６（Ａ）に示される
ような棒状の素材１００を図１６（Ｂ）に示すプリフォ
ーム１０１にプリフォーム成形し、次いで図１６（Ｃ）
に示すような形状の予備成形から図１６（Ｄ）に示すよ
うな仕上成形まで数工程で成形し、その後、成形品の周
囲に生じたバリ１０２を取り除き、図１６（Ｅ）に示す
ような最終製品のコネクティングロッド１０３を製造す
る。この一連の加工工程の工程上の問題点としては、バ
リが不可避的に生ずること、プリフォーム１０１は通常
ヘラ絞りによって成形されるためプリフォーム成形の時
間が長いこと、大きな加工成形力が必要であること、及
び予備成形から仕上成形まで数工程を要するため金型数
が多くなることなどが挙げられる。すなわち、加工成形
力は材料の受圧面積に比例するため、一工程で成形がで
きず、予備成形から仕上成形まで数工程で徐々に成形す
る必要がある。その結果、素材の高温暴露時間も長くな
り、結晶粒径の粗大化、物性低下といった問題がある。

【０００４】一方、素材として粉体材料を用いた粉末成
形においては、圧粉→焼結あるいは圧粉→押出といった
２段階の工程が必要であり、またドアノブ、コネクティ
ングロッド、アーム類のように直角曲げ部を有したり、
形状が複雑な製品の成形は困難である。また、粉末押出
法のように缶に封入した粉末を押出成形した場合、成形
体外周に缶材が積層される。そのため、実用上の成形品
とするためには、この積層皮膜の除去が必要であり、こ
れが生産性を低下させ、また製造コストを引き上げる要
因の一つとなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のよう
な従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その基
本的な目的は、ドアノブ、コネクティングロッド、ラッ
ク、レバー、シャフトなどの直角曲げ部を有したり、形
状が複雑な成形品を一工程の加工によって製造できる方
法及び装置を提供することにある。本発明の他の目的
は、プリフォーム成形が不要で、バリの発生が殆んどな
く、低加圧力で短時間に生産性よく、しかも低コストで
複雑な形状の成形品を製造できる方法及び装置を提供す
ることにある。本発明のさらに他の目的は、中実材及び
粉体材料のいずれの素材を用いても成形可能であり、特
に粉体材料を用いた場合に、従来の粉末押出法のように
異材の積層皮膜を生ずることがなく、材料歩留りよく複
雑な形状の成形品を製造できる方法及び装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明によれば、基部と該基部の側方に突設された
突出部とからなるプレス成形品の製造において、成形品
の基部の形状に対応する形状の空洞部からなる第１成形
部と、該第１成形部と連通してその側部に配設され、か
つ成形品の突出部の形状に対応する形状の空洞部からな
る第２成形部とを備えたダイの上記第１成形部直上に、
材料収容孔を有するコンテナを配し、該コンテナの材料
収容孔に可塑性材料を装填し、該可塑性材料をコンテナ
の材料収容孔から上記第１成形部に押し出し基部の成形
を行うと共に、第２成形部に塑性流動させて突出部の成
形を行うことを特徴とするプレス成形品の製造方法が提
供される。好適には、成形品の突出部の成形は成形パン
チによる鍛造成形により行われる。

【０００７】さらに本発明によれば、上記方法によって
基部と該基部の側方に突設された突出部とからなるプレ
ス成形品を製造するのに好適な装置も提供され、この装
置は、その基本的構成として、（ａ）成形品の基部の形
状に対応する形状の上部が開放された空洞部からなる第
１成形部と、該第１成形部と連通してその側部に配設さ
れ、かつ成形品の突出部の形状に対応する形状の上部が
開放された空洞部からなる第２成形部とを備えたダイ
と、（ｂ）上下方向に貫通する材料収容孔を有し、該材
料収容孔が上記ダイの第１成形部直上に位置し得るよう
に上記ダイの上に往復動自在に配設されたコンテナと、
（ｃ）該コンテナの材料収容孔内を摺動可能なように材
料収容孔に対応する断面形状を有し、上記ダイの第１成
形部の上方に昇降自在に配設された第１押圧装置と、
（ｄ）上記ダイの第２成形部の上部に昇降自在に配設さ
れた第２押圧装置とからなる。

【０００８】１つの他の態様においては、前記ダイの第
２成形部の第１成形部と近接した位置側部に、先端部が
第２成形部内に突出し得るように第２成形部長手方向に
対して直交する方向に絞り部材を可動自在に配設するこ
とができる。このような構成とすることにより、第１成
形部から第２成形部に流動する可塑性材料の断面積を変
化させながら第２成形部に塑性流動させることができ
る。また、別の態様においては、前記ダイの第２成形部
内に、一定の圧力以上の加圧力によって押動可能な加圧
装置を配設することができる。このような構成とするこ
とにより、第１成形部に押し出され第２成形部に流動す
る可塑性材料の先端に背圧を加えながら第２成形部に塑
性流動させることができる。

【０００９】

【発明の作用及び態様】本発明に係るプレス成形品の製
造方法及び装置は、側方押出法と圧縮成形法を複合した
成形法及び成形装置である。すなわち、成形品の基部の
形状に対応する形状の空洞部からなる第１成形部と、該
第１成形部と連通してその側部に配設され、かつ成形品
の突出部の形状に対応する形状の空洞部からなる第２成
形部とを備えたダイの上記第１成形部直上に、材料収容
孔を有するコンテナを配し、該コンテナの材料収容孔に
可塑性材料を装填し、該可塑性材料をコンテナの材料収
容孔から上記第１成形部に押し出し基部の成形を行うと
共に、第１成形部の側部に配された第２成形部に塑性流
動させて、突出部の成形を例えば圧縮成形又は成形パン
チによる鍛造成形により行う。このように側方押出と圧
縮（型鍛造）を複合することにより、プリフォームの成
形や曲げ工程が不要となり、直角曲げ部を有するものや
複雑な形状を有するものでも一工程で成形を行うことが
できると共に、成形品にバリも殆んど生じず、また加工
成形力も低くできる。すなわち、加圧力は受圧面積に比
例するので、成形品の基部と突出部を直接圧縮するより
も押出による加工力の方が小さく、また突出部の圧縮は
仕上成形の加圧力だけとなるため、全体的な加工成形力
を低くできる。また、従来の型鍛造法のような直接圧縮
では、成形品の突出部の組織は側方に、即ち短手方向に
流れるが、本発明のように側方押出法を採用した場合、
成形品の突出部の組織は長手方向に流線を描き、強度的
に大きくなる。このことは素材として中実材を用いた場
合だけでなく、粉体材料を用いた場合も同様で、粉末は
第１成形部から第２成形部にかけて流れ方向が変わり、
粉末同士の剪断作用で新生面接合となり、固化強度が高
くなる。また、粉末材料を直接成形加工できるので、従
来の粉末押出法のように異材皮膜を生ずることはなく、
直接成形体として製品化できる。

【００１０】本発明の成形法で用いる素材としては、超
塑性を有するような変形能の大きな材質は全て使用可能
であるが、特に特開平６−１７１７８号に記載されてい
る下記超塑性金属材料や急冷凝固金属粉末を有利に用い
ることができる。特開平６−１７１７８号に記載の超塑
性アルミニウム基合金は、特定の組成を有する合金材料
を急冷することによって、非晶質相、非晶質と微細結晶
質の混合相又は微細結晶質相からなるアルミニウム基合
金を作成し、これを所定温度で所定時間熱処理し、これ
に加工熱処理を施して結晶粒径及び金属間化合物の粒子
の大きさを調整して得られるものであり、平均結晶粒径
が０．００５〜１μｍのアルミニウム又はアルミニウム
の過飽和固溶体のマトリックス中に、マトリックス元素
（Ａｌ）とその他の合金元素との金属間化合物又はその
他の合金元素同士からなる金属間化合物の安定相又は準
安定相からなる平均粒子の大きさが０．００１〜０．１
μｍの粒子が均一に分散している超塑性アルミニウム基
合金材料であり、その合金系としては以下のような組成
のものが含まれる。

【００１１】（Ａ）Ａｌ_a Ｍ_1bＸ_e （ただし、Ｍ₁ ：Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＭｏから選ばれる少なくとも
一種の元素、Ｘ：Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｔｉ、
希土類元素及び希土類元素の集合体（Ｍｍ；ミッシュメ
タル）から選ばれる少なくとも一種の元素、ａ、ｂ、ｅ
は原子パーセントで７５≦ａ≦９７、０．５≦ｂ≦１
５、０．５≦ｅ≦１０）で示される組成を有する超塑性
アルミニウム基合金材料、（Ｂ）Ａｌ_a Ｍ_1(b-c)Ｍ_2cＸ
_e （ただし、Ｍ₁ ：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＭｏか
ら選ばれる少なくとも一種の元素、Ｍ₂ ：Ｖ、Ｃｒ及び
Ｗから選ばれる少なくとも一種の元素、Ｘ：Ｎｂ、Ｈ
ｆ、Ｔａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｔｉ、希土類元素及び希土類元素
の集合体（Ｍｍ；ミッシュメタル）から選ばれる少なく
とも一種の元素、ａ、ｂ、ｃ、ｅは原子パーセントで７
５≦ａ≦９７、０．５≦ｂ≦１５、０．１≦ｃ≦５、
０．５≦ｅ≦１０）で示される組成を有する超塑性アル
ミニウム基合金材料、（Ｃ）Ａｌ_a Ｍ_1(b-d)Ｍ_3dＸ_e
（ただし、Ｍ₁ ：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＭｏから
選ばれる少なくとも一種の元素、Ｍ₃ ：Ｌｉ、Ｃａ、Ｍ
ｇ、Ｓｉ、Ｃｕ及びＺｎから選ばれる少なくとも一種の
元素、Ｘ：Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｔｉ、希土類
元素及び希土類元素の集合体（Ｍｍ；ミッシュメタル）
から選ばれる少なくとも一種の元素、ａ、ｂ、ｄ、ｅは
原子パーセントで７５≦ａ≦９７、０．５≦ｂ≦１５、
０．５≦ｄ≦５、０．５≦ｅ≦１０）で示される組成を
有する超塑性アルミニウム基合金材料、及び（Ｄ）Ａｌ
_a Ｍ_1(b-c-d)Ｍ_2cＭ_3dＸ_e （ただし、Ｍ₁ ：Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＭｏから選ばれる少なくとも一種の
元素、Ｍ₂ ：Ｖ、Ｃｒ及びＷから選ばれる少なくとも一
種の元素、Ｍ₃ ：Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ及びＺ
ｎから選ばれる少なくとも一種の元素、Ｘ：Ｎｂ、Ｈ
ｆ、Ｔａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｔｉ、希土類元素及び希土類元素
の集合体（Ｍｍ；ミッシュメタル）から選ばれる少なく
とも一種の元素、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは原子パーセント
で７５≦ａ≦９７、０．５≦ｂ≦１５、０．１≦ｃ≦
５、０．５≦ｄ≦５、０．５≦ｅ≦１０）で示される組
成を有する超塑性アルミニウム基合金材料。

【００１２】前記組成の合金材料は耐熱性に優れたもの
であって、高温においても粒成長が起こらず、加工熱処
理後、微細な結晶粒及び金属間化合物が得られ、高温強
度が高いなどの特性を有している。さらに、前記組成の
合金を熱処理及び加工熱処理（Thermo-Mechanical Trea
tment ：例えば圧延、押出など）することにより、円滑
な粒界移動又はすべりが起こる微細な結晶構造からなる
超塑性材料が得られ、これが比較的大きな歪速度でもっ
て大きな伸びを示す。熱処理の際の温度は、結晶化温度
（Ｔｘ）＋１００±５０℃が好ましく、時間は０．５〜
５時間が好ましい。また、加工熱処理の際の温度は、結
晶化温度（Ｔｘ）±１５０℃が好ましく、その際の時間
は０．１〜１時間が好ましい。なお、前記超塑性アルミ
ニウム基合金は、平均結晶粒径１μｍ以下の微細結晶質
からなる原材料を、前記平均結晶粒径及び金属間化合物
の平均粒子径に調整することによっても製造することが
できる。前記超塑性アルミニウム基合金を素材として用
いて本発明の方法により成形を行う場合、成形加工の際
の加熱温度は３５０〜６００℃、歪速度は１０^-2ｓ^-1以
上、好ましくは１０^-1ｓ^-1以上が適当であり、またその
際の流動応力は約２０〜１７０ＭＰａである。

【００１３】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例を説明しつつ本
発明についてさらに具体的に説明する。図１は本発明に
係る成形装置の一実施態様の要部を示しており、図中、
１はダイであり、該ダイ１の成形部２は、成形品の基部
の形状に対応する形状の上部が開放された空洞部からな
る第１成形部３と、該第１成形部３と連通してその側部
に配設され、かつ成形品の突出部の形状に対応する形状
の上部が開放された空洞部からなる第２成形部４とから
構成される。当然のことながら、上記第１成形部３及び
第２成形部４は、成形すべき最終製品の形状に対応した
形状に形成されており、また実際の成形加工において
は、各最終製品の形状に応じてそれに対応した形状の成
形部を有するダイが用いられる。

【００１４】前記ダイ１の上には、上下方向に貫通する
材料収容孔６を有するコンテナ５が、上記材料収容孔６
が前記ダイ１の第１成形部３直上に位置し得るように摺
動自在に配設されている。また、ダイ１の第１成形部３
の上方には、上記コンテナ５の材料収容孔６内を摺動可
能なように材料収容孔６に対応する断面形状を有する第
１押圧装置（ステム）７が昇降自在に配設され、一方、
第２成形部４の上方には第２押圧装置（パンチ）８が昇
降自在に配設されている。符号Ａは、前記した超塑性ア
ルミニウム基合金等からなる可塑性材料である。なお、
図示は省略されているが、ダイ１の第１成形部３及び第
２成形部４の下部には、従来の型鍛造におけるダイと同
様に成形後に成形品を取り出すためのエジェクタピンが
それぞれ上下動自在に配設されている。

【００１５】次に、図１に示す成形装置の作動について
図２乃至図４を参照しながら説明する。まず、図２に示
す配置状態でコンテナ５の材料収容孔６に可塑性材料Ａ
を装填する。材料装填後、コンテナ５が左側に移動し、
その材料収容孔６がダイ１の第１成形部３の真上に位置
した時に停止し、次いで第１押圧装置（ステム）７が下
降してコンテナ５の材料収容孔６に入り、可塑性材料Ａ
を圧縮する。可塑性材料Ａは、コンテナ５の材料収容孔
６からダイ１の第１成形部３に押し出されると共に、図
３に示すように、ダイ１とコンテナ５との間の空隙部か
ら左側に押し出され、第２成形部４に塑性流動する。そ
の後、図４に示すように、第１押圧装置（ステム）７が
完全に下降して成形品の基部を第１成形部３で成形する
と共に、第２押圧装置（パンチ）８が下降して成形品の
突出部を第２成形部４で圧縮成形する。成形終了後、第
１押圧装置７及び第２押圧装置８共に上昇し、コンテナ
５は図２に示す材料装填位置まで右側に移動し、エジェ
クタピン（図示せず）が上昇してダイ１より成形品を突
き出す。以上のような操作により、一つの工程で押出と
圧縮成形の複合した成形加工を行うことができる。

【００１６】前記したような装置においては、上型にス
テム及び成形パンチを取り付け、上型の昇降によってス
テムと成形パンチが同時に昇降できるようにし、それに
よって押出と圧縮成形を同時に行うようにすることもで
きる。また、エジェクタピンの昇降を上型又はコンテナ
の移動と連動させることもできる。例えば、ステムと成
形パンチが上昇位置にあるとき、エジェクタピンもその
上端がダイの成形部の空洞部内に突出した上昇位置にあ
り、ステムと成形パンチが下降したときにエジェクタピ
ンも下降し、ステムと成形パンチが上昇するまでエジェ
クタピンの上端面が第１成形部及び第２成形部の底面と
同一面にある下降位置に維持されるようにすることもで
きる。また、前記したいずれの構成によっても、材料装
填・成形を連続的に、しかも自動的に行えるようにする
ことができる。

【００１７】図５は、前記実施態様の変形例を示し、変
断面の側方押出を行える成形装置を示している。前記図
１に示す装置で成形した成形品の例は、例えば図９に示
すアーム２０であり、このアーム２０は、第１成形部３
で成形された基部２１と該基部２１の一側部から突設さ
れるように第２成形部４で成形された突出部２２とから
なり、突出部２２の中間部２３と先端部２４は等しい断
面積を有する。ところが、図１０に示すようなコネクテ
ィングロッド３１の場合、基部３１の一側部に突設され
た突出部３２の先端部３４の断面積は中間部３３の断面
積よりも大きい。このような突出部の断面積が変化して
いるような製品を成形する場合、変断面の側方押出を行
うことが好ましい。この変断面の側方押出を行える成形
装置の例が図５に示されている。

【００１８】図５に示す成形装置は、ダイ１ａの表面部
に第１成形部（コンテナ５により隠れている）と第２成
形部４ａとからなる成形部２ａが形成されていることは
前記した図１に示す装置と同様であるが、第２成形部の
第１成形部と近接した位置両側部に対向して一対の絞り
部材９ａ，９ｂが配設されている点において前記した実
施態様とは異なる。絞り部材９ａ，９ｂは、それらの先
端部が第２成形部２ａ内に突出し得るように、第２成形
部長手方向に対して直交する方向に可動自在に配設され
ている。この成形装置により図１０に示すようなコネク
ティングロッド３１を成形する場合、基本的な作動は前
記図１に示す装置と同様であるが、第１押圧装置（図示
せず）によって材料収容孔６内の可塑性材料が第１成形
部（図示せず）内に押し出され、さらにダイ１とコンテ
ナ５の空隙部から第２成形部４ａに押し出されるとき
に、絞り部材９ａ，９ｂは、その先端が第２成形部４ａ
の両側面と同一面にある当初の収縮位置から、可塑性材
料の所定量が塑性流動した後に第２成形部４ａ内に所定
距離だけ突出するように移動し、第２成形部４ａ内への
可塑性材料の流動量を制限する。このように、絞り部材
９ａ，９ｂの作動によって第２成形部４ａ内への可塑性
材料の流動量を変化させることにより、製品形状により
近い押出状態で成形できるため、第２押圧装置（パン
チ）８ａによる変形量を減らすことができ、しかも加工
効率よく成形を行うことができる。

【００１９】図６乃至図８は本発明の成形装置の別の実
施態様を示し、第２成形部に流動する可塑性材料の先端
に背圧を加えながら塑性流動させる側方押出を適用した
装置であり、特に粉体材料の成形に適している。図６乃
至図８に示す成形装置の基本構成は、前記した各実施態
様の場合と同様であり、第１成形部３ｂと第２成形部４
ｂとからなる成形部２ｂを有するダイ１ｂの上に、材料
収容孔６を有するコンテナ５が摺動自在に配設され、ま
た第１成形部３ｂの上方には第１押圧装置（ステム）７
が昇降自在に配設され、一方、第２成形部４ｂの直上に
は第２押圧装置（パンチ）８ａが昇降自在に配設されて
いる。本装置の特有の構成は、ダイ１ｂの前側部分に、
第２成形部４ｂにおける押出方向と同一方向に上記第２
成形部４ｂと連通する通路１０が設けられ、該通路１０
の開口端部にシリンダ１２が嵌合され、該シリンダ１２
のロッド１３先端に固定された押圧部１４が一定の押圧
力によって第２成形部４ｂと通路１０との間を摺動する
ように配設され、上記シリンダ１２、ロッド１３及び押
圧部１４によって押し出される材料先端に背圧を加える
加圧装置１１が構成されている点にある。なお、押圧部
１４の断面形状は第２成形部４ｂの断面形状と同一か又
は近似して形成されている。

【００２０】次に、図６乃至図８に示す成形装置の作動
について説明する。まず、図６に示すように、加圧装置
１１の押圧部１４先端がダイ１ｂの第１成形部３ｂと第
２成形部４ｂの接続部に位置している状態でコンテナ５
の材料収容孔６に合金粉末Ｂを充填し、次いで図７に示
すように、第１押圧装置（ステム）７を下降させて材料
収容孔６内の合金粉末Ｂを第１成形部３ｂに圧縮させる
と、合金粉末は仮焼結状態となる。さらに第１押圧装置
（ステム）７を下降させると、所定の圧力まで圧縮され
た合金粉末Ｂはシリンダ１２のシリンダ圧に抗して押圧
部１４を押動し、第２成形部４ｂに流動し、図８に示す
ような状態まで圧縮される。このように、合金粉末は圧
粉と同時に側方への流れ方向変化で剪断を受け、粉末の
摩擦による新生面接合ができ、固化強度の高い成形品が
得られる。成形終了後、第１押圧装置７及び第２押圧装
置８ｂを上昇させた後、コンテナ５を右側に移動させ、
成形品を取り出す。なお、第２成形部に押し出される材
料先端に背圧を加える加圧装置としては、前記装置のよ
うなシリンダ型式のものだけでなく、例えば軟質の塊状
充填物を第２成形部４ｂに充填し、第２成形部に押し出
される粉体材料が該塊状充填物を摩擦力に抗して押動す
るような構成としてもよい。また、第１成形部３ｂの底
面に凸部を設けることにより、デッドメタルと呼ばれる
不動部を無くし、材料歩留りを良くし、また固化接合力
を向上させることも可能となる。さらに、前記のような
加圧装置を設けたことにより、第２成形部で成形される
突出部の長さを任意に調整することも可能になる。

【００２１】図９乃至図１５は本発明による成形品の幾
つかの例を示し、図９はアーム２０、図１０はコネクテ
ィングロッド３０を示し、これらについては既に説明し
たとおりである。図１１及び図１２はドアノブ４０，５
０の２つの成形例を示しており、それぞれ角状の基部４
１，５１と該基部の側部に突設された突出部４２，５２
とからなる。図１３はラック６０の成形例であり、円柱
状の基部６１の側部に突設された突出部６２の上表面に
は歯６３が形成されており、この歯は成形パンチにより
鍛造成形される。図１４はシャフト７０の成形例を示
し、基部７１の両側部に突出部７２，７２が形成されて
いる。従って、このような成形例の場合、ダイの第１成
形部の両側に第２成形部を設け、コンテナは側方押出方
向に対して直交する方向からダイの第１成形部に接近す
るように構成すればよい。図１５も同様に円柱状の基部
８１の両側部に突出部８２，８２が形成されたレバー８
０の成形例を示している。

【００２２】以下、本発明による効果を具体的に確認し
た実施例のうち幾つかの例を示すが、本発明が下記実施
例に限定されるものでないことはもとよりである。

【００２３】実施例１Ａｌ₈₈Ｎｉ₈ Ｍｍ_3.5 Ｚｒ_0.5 （ａｔ％）の組成の合金
をガスアトマイズによって中心粒径１０μｍからなる粉
末を得た。これらの粉末は、微細なＡｌマトリックス相
と金属間化合物相とからなるものであった。上記の粉末
を外径５０ｍｍ（肉厚１ｍｍ）の金属カプセル（銅製）
に入れ、４００℃で３時間熱処理を行った。その後、２
００ＭＰａでプレスし、押出用ビレットを作成した。こ
の段階で結晶化が進み、平均結晶粒径は０．１〜０．３
μｍのＡｌマトリックス相と０．０５μｍ以下の金属間
化合物相とに調整されていた。これを押出比１０、３６
０℃で押出すことによりφ１５ｍｍの押出棒を得た。こ
の段階で結晶粒及び金属間化合物の粒径は、前記押出用
ビレットのものと変化はみられなかった。得られた押出
棒を適当な長さに切断し、これを図１に示すコンテナ５
の材料収容孔６に装填し、ダイ１に形成された第１成形
部３上に移動させ配置した。配置後、押出棒を５５０℃
まで加熱し、コンテナ直上に設置された第１押圧装置７
により、流動応力６０ＭＰａ、歪速度１０⁰ ｓ^-1にて押
し出し、加工を行なった（図２参照）。押出加工によ
り、押出棒は、第１成形部３から第２成形部４へ膨出し
（図３参照）、これを上記と同様の条件（加熱温度５５
０℃、流動応力６０ＭＰａ、歪速度１０⁰ ｓ^-1）で第２
押圧装置８により第２成形部４への成形加工を行った
（図４参照）。以上の成形加工により、図９に示すプレ
ス成形品を作製した。このようにして得られたプレス成
形品の組織を調べた結果、前記押出用ビレットのものと
ほとんど変化は見られなかった。また、得られたプレス
成形品の強度を調べた結果、８２０ＭＰａであった。比
較のため、前記押出棒の強度を調べた結果、８５０ＭＰ
ａであった。以上のように、本発明のプレス成形品の製
造方法により、組織の粗大化を防止し、急冷凝固材料が
持つ優れた特性を維持することができることが分かる。

【００２４】実施例２Ａｌ_88.5Ｎｉ₈ Ｍｍ_3.5 （ａｔ％）の組成の合金をガス
アトマイズによって中心粒径１３μｍからなる粉末を得
た。これらの粉末は、平均結晶粒径は０．１〜０．２μ
ｍ、金属間化合物の平均粒径は０．０３μｍ以下であっ
た。上記の粉末をコンテナの材料収容孔及びダイの第１
成形部に充填し、コンテナ直上に配された第１押圧装置
により押出を行った。この際、第１成形部と連続的に形
成された第２成形部内には可動可能な押出部を設置し
た。この押出部は、前記第１成形部に充填された粉末の
第２成形部への進入を初期の段階では前進して防ぎ、第
２成形部における成形を行なう際には後退し、第１押圧
装置による押圧力に相反する力で押圧することによりプ
レス成形品を作製するものである。まず、材料収容孔及
び第１成形部に充填された粉末は、６００℃の温度まで
加熱され、第１押圧装置により加圧され、焼結または仮
焼結状態となる。次に、前記焼結体を、第１押圧装置と
押圧部とにより加圧力をコントロールし、材料に塑性流
動を起こさせることによりプレス成形品を作製する。こ
の際の流動応力は約６０ＭＰａであり、歪速度は１０⁰
ｓ^-1である。このようにして得られたプレス成形品の組
織を調べた結果、前記粉末の場合の組織とほとんど変化
はみられなかった。また得られたプレス成形品の強度を
調べた結果、８４０ＭＰａであった。比較のため、前記
実施例１と同様に比較材を作製した。その結果、Ａｌ
_88.5Ｎｉ₈ Ｍｍ_3.5 の押出棒の強度は８７０ＭＰａであ
った。以上のように、本発明のプレス成形品の製造方法
により、組織の粗大化を防止し、急冷凝固材料が持つ優
れた特性を維持することができることが分かる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明のプレス成形品の
製造方法及び装置によれば、側方押出と圧縮成形（型鍛
造）とを複合化したプロセスにより成形を行うものであ
るため、以下のような効果・利点が得られる。（イ）プリフォームの成形や曲げ工程が不要となり、一
工程で複雑な形状の成形品の成形を行うことができ、ま
た成形品にバリも生じない。その結果、加工サイクルの
時間が短くなり、また金型数が少なくなると共に、材料
も節減でき、従って生産性が大巾に向上すると共に製造
コストが低減する。（ロ）加圧力は受圧面積に比例するので、成形品の基部
と突出部を直接圧縮するよりも押出による加工力の方が
小さく、また突出部の圧縮は仕上成形の加圧力だけとな
るため、全体的な加工成形力を低くできる。その結果、
小型プレスが使用可能になると共に加工動力が軽減され
るので、設備の小型化、低コスト化を図ることができ
る。

【００２６】（ハ）従来の型鍛造法のような直接圧縮で
は、成形品の突出部の組織は側方に、即ち短手方向に流
れるが、本発明のように側方押出法を採用した場合、成
形品の突出部の組織は長手方向に流線を描き、強度的に
大きくなる。このことは素材として中実材を用いた場合
だけでなく、粉体材料を用いた場合も同様で、粉末は第
１成形部から第２成形部にかけて流れ方向が変わり、粉
末同士の剪断作用で新生面接合となり、固化強度が高く
なる。また、粉末材料を直接成形加工できるので、従来
の粉末押出法のように異材皮膜を生ずることはなく、直
接成形体として製品化できる。（ニ）第２成形部の第１成形部との接続部近傍に絞り部
材を設け、第２成形部内への可塑性材料の流動量を変化
させることにより、製品形状により近い押出状態で成形
できるため、第２押圧装置（パンチ）による変形量を減
らすことができ、しかも加工効率よく成形を行うことが
できる。（ホ）第１成形部から第２成形部に押し出される材料先
端に背圧を加える加圧装置を設けることにより、粉体材
料の成形にも有利に適用され、固化強度の高い成形品が
得られ、また成形品の突出部の長さを任意に調整するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形装置の一実施例の要部斜視図であ
る。

【図２】図１に示す成形装置の作動を説明する断面図で
あり、材料装填前の状態を示す。

【図３】図１に示す成形装置の作動を説明する断面図で
あり、材料押出時の状態を示す。

【図４】図１に示す成形装置の作動を説明する断面図で
あり、最終成形段階の状態を示す。

【図５】本発明の成形装置の他の実施例の要部斜視図で
ある。

【図６】本発明の成形装置のさらに他の実施例の作動を
説明する断面図であり、材料装置前の状態を示す。

【図７】本発明の成形装置のさらに他の実施例の作動を
説明する断面図であり、圧粉時の状態を示す。

【図８】本発明の成形装置のさらに他の実施例の作動を
説明する断面図であり、最終成形段階の状態を示す。

【図９】本発明により成形された成形品の一例を示す斜
視図である。

【図１０】本発明により成形された成形品の他の例を示
す斜視図である。

【図１１】本発明により成形された成形品の別の例を示
す斜視図である。

【図１２】本発明により成形された成形品のさらに別の
例を示す斜視図である。

【図１３】本発明により成形された成形品のさらに他の
例を示す斜視図である。

【図１４】本発明により成形された成形品のさらに別の
例を示す斜視図である。

【図１５】本発明により成形された成形品のさらに他の
例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂダイ、２，２ａ，２ｂ成形部、
３，３ｂ第１成形部、４，４ａ，４ｂ第２成形
部、５コンテナ、６材料収容孔、７第１押圧
装置（ステム）、８，８ａ，８ｂ第２押圧装置（パ
ンチ）、９ａ，９ｂ絞り部材、１０通路、１
１加圧装置、１２シリンダ、１３ロッド、
１４押圧部、２１，３１，４１，５１，６１，７
１，８１基部、２２，３２，４２，５２，６２，７
２，８２突出部、Ａ可塑性材料、Ｂ合金粉末

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基部と該基部の側方に突設された突出部
とからなるプレス成形品の製造において、成形品の基部
の形状に対応する形状の空洞部からなる第１成形部
（３，３ｂ）と、該第１成形部と連通してその側部に配
設され、かつ成形品の突出部の形状に対応する形状の空
洞部からなる第２成形部（４，４ａ，４ｂ）とを備えた
ダイ（１，１ａ，１ｂ）の上記第１成形部直上に、材料
収容孔（６）を有するコンテナ（５）を配し、該コンテ
ナの材料収容孔に可塑性材料（Ａ，Ｂ）を装填し、該可
塑性材料をコンテナ（５）の材料収容孔（６）から上記
第１成形部（３，３ｂ）に押し出し基部の成形を行うと
共に、第２成形部（４，４ａ，４ｂ）に塑性流動させて
突出部の成形を行うことを特徴とするプレス成形品の製
造方法。
【請求項２】第１成形部から第２成形部に流動する可
塑性材料の断面積を変化させながら第２成形部に塑性流
動させる請求項１に記載の方法。
【請求項３】第１成形部に押し出され第２成形部に流
動する可塑性材料の先端に背圧を加えながら第２成形部
に塑性流動させる請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】第２成形部に塑性流動された可塑性材料
に、成形パンチにより成形品の突出部の鍛造成形を行う
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】可塑性材料が超塑性金属材料であり、該
超塑性金属材料が超塑性を示す温度で押出・成形を行う
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】基部と該基部の側方に突設された突出部
とからなるプレス成形品を製造する装置であって、（ａ）成形品の基部の形状に対応する形状の上部が開放
された空洞部からなる第１成形部（３，３ｂ）と、該第
１成形部と連通してその側部に配設され、かつ成形品の
突出部の形状に対応する形状の上部が開放された空洞部
からなる第２成形部（４，４ａ，４ｂ）とを備えたダイ
（１，１ａ，１ｂ）と、（ｂ）上下方向に貫通する材料収容孔（６）を有し、該
材料収容孔（６）が上記ダイ（１，１ａ，１ｂ）の第１
成形部（３，３ｂ）直上に位置し得るように上記ダイの
上に往復動自在に配設されたコンテナ（５）と、（ｃ）該コンテナ（５）の材料収容孔（６）内を摺動可
能なように材料収容孔に対応する断面形状を有し、上記
ダイ（１，１ａ，１ｂ）の第１成形部（３，３ｂ）の上
方に昇降自在に配設された第１押圧装置（７）と、（ｄ）上記ダイ（１，１ａ，１ｂ）の第２成形部（４，
４ａ，４ｂ）の上部に昇降自在に配設された第２押圧装
置（８，８ａ，８ｂ）とからなるプレス成形品の製造装
置。
【請求項７】前記ダイ（１ａ）の第２成形部（４ａ）
の第１成形部と近接した位置側部に、先端部が第２成形
部（４ａ）内に突出し得るように第２成形部長手方向に
対して直交する方向に絞り部材（９ａ，９ｂ）が可動自
在に配設されている請求項６に記載の装置。
【請求項８】前記ダイ（１ｂ）の第２成形部（４ｂ）
内に、一定の圧力以上の加圧力によって押動可能な加圧
装置（１１）が配設されている請求項６又は７に記載の
装置。