JPH0885801A

JPH0885801A - 焼結方法

Info

Publication number: JPH0885801A
Application number: JP22361494A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Takahashi; 裕高橋
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1994-09-19
Publication date: 1996-04-02

Abstract

(57)【要約】【目的】セラミック板からなる支持台上に成形体を載
せて焼結する場合に、焼結体の段階で、良好で安定した
直角度が得られるようにする。【構成】成形体１の材質は、焼結に伴い収縮を生じる
ものである。粉末成形後の成形体１の周面はテーパー面
となっている。その径の小さい側を下側にして成形体１
を支持台31上に載せ、焼結する。【効果】支持台31と成形体１との間の摩擦や焼結雰囲
気ガスの流通の関係上、成形体１は、下側よりも上側が
より大きく収縮する。これにより、焼結後の成形体１の
周面の直角度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉末冶金において成形
体をセラミック板などの支持台上に載せて焼結炉で焼結
する焼結方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉末冶金においては、例えば、金属を主
成分とする原料粉末を粉末成形プレスで圧縮して圧粉体
である成形体を成形し（粉末成形工程）た後、この成形
体を焼結炉で加熱して焼結する（焼結工程）ことが行わ
れる。この焼結炉としては、例えばメッシュベルト炉が
用いられる。このメッシュベルト炉に成形体を搬入する
とき、例えば金網上に成形体を並べて載せ、その金網を
メッシュベルト上に載せることが行われる。しかし、金
網は歪みやすく、成形体を金網上に直接載せると、金網
の歪みにより、焼結体となる成形体も歪みやすい。そこ
で、金網の歪みによる焼結体の変形を防止するために、
成形体をセラミック板などからなる支持台を介して金網
上に載せることも行われている。

【０００３】さらに、最終的な寸法精度を出すために、
焼結工程後、矯正プレスにより焼結体を再加圧する矯正
工程が行われることがある。しかし、特に焼結体が硬い
ものである場合、矯正工程により十分な寸法精度を確保
することが難しくなることがある。そこで、このような
場合、矯正前の焼結体の段階で、ある程度の寸法精度を
確保しておくことが望ましい。

【０００４】しかし、焼結工程において、成形体には、
材質に応じて収縮や膨脹が生じる。また、この収縮や膨
脹の度合は、成形体における支持台に接している下側と
上側とでも異なったものとなる。さらに、最初の粉末成
形工程においても、抜き出しなどの関係上、例えば、最
終製品において側面が柱面をなすべき場合でも、成形体
の側面はテーパー面に形成されたりする。

【０００５】このような事情があるのに対して、従来
は、成形体を支持台上に載せるにあたって、成形体の上
下の方向性に特に配慮はなされておらず、成形体は、手
作業などにより、上下の方向性を統一されることなく、
支持台上に載せられていた。その結果、焼結後の焼結体
の寸法のばらつきも大きくなっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、セラミ
ック板などからなる支持台上に成形体を載せて焼結を行
う場合、従来は、上下の方向性を統一したりすることな
く、成形体を支持台上に載せていたため、焼結工程時の
収縮や膨脹により、焼結後の焼結体の寸法のばらつきが
大きくなるという問題があった。

【０００７】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、焼結体の段階で良好で安定した寸法精度
が得られる焼結方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、前記
目的を達成するために、焼結により収縮する材質からな
る成形体を支持台上に載せ、焼結炉内で加熱して焼結す
る焼結方法において、成形体の両側のうち寸法がより不
足する側を下側にして成形体を支持台上に載せるもので
ある。

【０００９】請求項２の発明は、前記目的を達成するた
めに、焼結により膨脹する材質からなる成形体を支持台
上に載せ、焼結炉内で加熱して焼結する焼結方法におい
て、成形体の両側のうち寸法がより不足する側を上側に
して成形体を支持台上に載せるものである。

【００１０】

【作用】請求項１の発明の焼結方法では、成形体を支持
台上に載せ、焼結炉内で加熱して焼結するとき、成形体
の両側のうち寸法がより不足する側を下側にして成形体
を支持台上に載せる。成形体は、焼結により収縮する材
質からなるが、支持台との間の摩擦や焼結雰囲気ガスの
流通の関係上、支持台に接している下側よりも上側がよ
り大きく収縮する。その結果、成形体の下側における寸
法の不足が補償されることになる。

【００１１】請求項２の発明の焼結方法では、逆に、成
形体が焼結により膨脹する材質からなり、したがって、
成形体の両側のうち寸法がより不足する側を下側にして
成形体を支持台上に載せる。成形体は、支持台に接して
いる下側よりも上側がより大きく膨脹するから、成形体
の上側における寸法の不足が補償されることになる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図９は、製造されるワーク１，２
を示している。これらワーク１，２は、それぞれオイル
ポンプなどで使用されるインナーローター１およびアウ
ターローター２である。インナーローター１は、外周に
歯３を有し、アウターローター２は、インナーローター
１の歯３に噛み合う歯４を内周に有している。なお、イ
ンナーローター１およびアウターローター２の一端面に
は、凹部からなるマーク５，６が形成されている。とこ
ろで、インナーローター１の歯３の大径Ｒおよびアウタ
ーローター２の歯４の小径ｒには十分な寸法精度が要求
される。図１０は、直角度A1，A2の説明図で、直角度A
1，A2は、基準平面Ｐと平行な方向におけるインナーロ
ーター１の大径r1の最大値と最小値との差あるいはアウ
ターローター２の小径r2の最大値と最小値との差であ
る。基準平面Ｐと完全に垂直ならば、直角度は０であ
る。本実施例のローター１，２の規格では、直角度A1，
A2は0.015mm 以下であり、０が望ましい。なお、直角度
は、各図において、誇張して表してある。

【００１３】前記ローター１，２は、焼結材であるが、
その組成は、Fe− 1.5Cu−４Ni− 0.5Mo− 0.8Ｃであ
る。これは、焼結後かなり硬くなる。また、焼結に伴い
収縮を生じる材質である。

【００１４】図４は、前記ローター１，２の製造に用い
る粉末成形プレスの金型の概略を示している。同図にお
いて、11はダイ、12は下パンチ、13はコアロッド、14は
上パンチである。ダイ11は、ワーク１，２の外周面を成
形するものである。下パンチ12は、筒状で、前記ダイ11
内に下方から上下摺動自在に嵌合され、ワーク１，２の
下端面を成形するものである。下パンチ12内に上下摺動
自在に嵌合されたコアロッド13は、上パンチ14内に下方
から上下摺動自在にかつ挿脱自在に嵌合され、ワーク
１，２の内周面を成形するものである。上パンチ14は、
筒状で、前記ダイ11内に上方から上下摺動自在にかつ挿
脱自在に嵌合され、ワーク１，２の上端面を成形するも
のである。

【００１５】また、図５は、前記ローター１，２の製造
に用いる焼結炉であるメッシュベルト炉の概略を示して
いる。このメッシュベルト炉は、搬送面がメッシュベル
ト21からなるメッシュベルトコンベヤー22を有している
とともに、このメッシュベルトコンベヤー22の搬送方向
に沿って並んだ装入部23、脱ろう部24、加熱部25、冷却
部26および取り出し部27を有している。

【００１６】さらに、図６において、30は金網、31は平
板状の支持台である。これらは、いずれも焼結工程で用
いるものである。前記支持台31の材質は、アルミナ、シ
リカ、酸化ジルコニウムなどのセラミックスであるが、
グラファイトなども可能である。また、ワーク１，２を
載せる支持台31の上面は、平面状に研磨されているが、
この上面の表面粗さはRz10〜40μm である。

【００１７】つぎに、前記ローター１，２の製造につい
て説明する。まず、粉末成形プレスにおいて、圧粉体と
してワーク（成形体）１，２が成形される（粉末成形工
程）。このとき、まずダイ11内に原料粉末が充填され
る。ついで、この原料粉末がダイ11内で両パンチ12，14
の加圧により圧縮されて成形される。こうして、成形さ
れたワーク（成形体）１，２は、下パンチ12によりダイ
11から抜き出され、さらに払い出される。ところで、こ
の成形に際して、抜き出しなどの関係上、ワーク１，２
の周面は、上パンチ12側へ向かって径が大きくなるテー
パー面に形成される。また、上パンチ12により、ワーク
１，２の上端面にはマーク５，６が形成される。

【００１８】その後、ワーク（成形体）１，２は、メッ
シュベルト炉で加熱されて焼結される（焼結工程）。そ
の際、図６に示すように、ワーク（成形体）１，２は、
金網30上に並べて載せた各支持台31上にそれぞれ載せ
る。このとき、図１（ａ）あるいは図２（ａ）に示すよ
うに、ワーク（成形体）１，２は、周面のテーパー面の
径の小さい側が下側になるように、すなわち、マーク
５，６のある端面が下側になるように支持台31上に載せ
る。そして、このように支持台31を介してワーク（成形
体）１，２を載せた金網30を装入部23においてメッシュ
ベルト21上に載せる。支持台31上に載ったワーク１，２
は、金網30とともにメッシュベルトコンベヤー22により
搬送され、加熱部25において焼結される。焼結の済んだ
ワーク（焼結体）１，２の載った支持台31は、金網30と
ともに取り出し部27において順次取り出される。

【００１９】その後、ワーク（焼結体）１，２を矯正プ
レスにより再加圧して、所定寸法に仕上げる（矯正工
程）。

【００２０】ところで、前記焼結工程に際しては、ワー
ク１，２と支持台31との間に摩擦抵抗があり、また、焼
結雰囲気ガスがワーク１，２における支持台31側の下側
よりも上側を通りやすいことにより、ワーク１，２は、
支持台31に接している下側よりも上側がより大きく収縮
する。これに対して、粉末成形後のワーク（成形体）
１，２は、当初径の小さい側が下側になるように支持台
31上に載せられていたので、図１（ｂ）あるいは図２
（ｂ）に示すように、焼結に伴い、ワーク１，２の周面
の直角度が改善されることになる。これに対して、もし
図３（ａ）に示すように、粉末成形後のワーク（成形
体）１，２を径の大きい側が下側になるように支持台31
上に載せたとすると、図３（ｂ）に示すように、焼結に
伴い、ワーク１，２の周面の直角度が悪化してしまうこ
とになる。

【００２１】こうして、焼結工程後のワーク（焼結体）
１，２の段階で、良好で安定した寸法精度が得られるこ
とになる。したがって、焼結工程後の矯正工程における
ワーク１，２の変形量を小さくできる。これは、特に焼
結体が硬い場合に有利であり、焼結体が硬い場合でも、
完成した製品において、十分な寸法精度を確保できる。

【００２２】図７および図８は、各種の焼結方法による
実際の結果を示している。図７はインナーローター１の
大径Ｒの直角度、図８はアウターローター２の小径ｒの
直角度を示している。これら直角度は、マーク５，６の
ある面を基準にしたものである。そして、「成形体」
は、焼結前の成形体であるワーク１，２の直角度を示し
ている。また、「焼結体」は、焼結後の焼結体であるワ
ーク１，２の直角度を示しているが、そのうち、「金
網」は、金網30上にワーク１，２を直接載せた場合、
「支持台（マーク上）」は、マーク５，６のある面を上
にしてワーク１，２を支持台31上に載せた場合、「支持
台（マーク下）」は、マーク５，６のある面を下にして
ワーク１，２を支持台31上に載せた場合すなわち前記実
施例の場合である。さらに、「完成品」は、矯正工程を
経た最終的なワーク１，２の直角度を示している。これ
は、従来の方法によるものである。なお、破線の水平線
は、直角度の規格上の上限値を示している。そして、複
数の標本における直角度の分布を３角形で示してある
が、中間の頂点は、標本平均ｍの値、上下の頂点は、そ
れぞれｍ＋３σ、ｍ−３σ（σは標本標準偏差）の値を
示している。なお、ｍ−３σ＜０の場合は、これを０と
して表示してある。

【００２３】図７および図８から明らかなように、イン
ナーローター１についてもアウターローター２について
も、金網30上にワーク１，２を直接載せた場合、およ
び、径の大きい側が下側になるようにワーク１，２を支
持台31上に載せた場合よりも、径の小さい側が下側にな
るようにワーク１，２を支持台31上に載せた場合の方
が、直角度は良好になっており、そのばらつきもより小
さくなっている。

【００２４】なお、前記実施例では、ワーク１，２の材
質が焼結に伴い収縮を生じるものであったが、逆に、ワ
ーク１，２の材質が焼結に伴い膨脹を生じるものである
場合には、図１１（ａ）に示すように、径の大きい側が
下側になるようにワーク１，２を支持台31上に載せれば
よい。ワーク１，２は、焼結に伴い、支持台31に接して
いる下側よりも上側がより大きく膨脹するから、図１１
（ｂ）に示すように、焼結後の直角度が改善されること
になる。

【００２５】さらに、本発明は、前記実施例に限定され
るものではなく、種々の変形実施が可能である。例え
ば、前記実施例では、ワークがオイルポンプなどで使用
されるインナーローターおよびアウターローターであっ
たが、本発明は、もちろん他のワークにも適用できる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、焼結により収
縮する材質からなる成形体を支持台上に載せて焼結する
焼結方法において、成形体の両側のうち寸法がより不足
する側を下側にして成形体を支持台上に載せるので、焼
結時、成形体の上側が下側よりも大きく収縮することに
より、焼結体の段階で良好で安定した寸法精度が得られ
る。

【００２７】請求項２の発明によれば、焼結により膨脹
する材質からなる成形体を支持台上に載せて焼結する焼
結方法において、成形体の両側のうち寸法がより不足す
る側を上側にして成形体を支持台上に載せるので、焼結
時、成形体の上側が下側よりも大きく膨脹することによ
り、焼結体の段階で良好で安定した寸法精度が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焼結方法の一実施例を示す側面図で、
ワークはインナーローターである。

【図２】本発明の焼結方法の一実施例を示す一部を断面
にした側面図で、ワークはアウターローターである。

【図３】対照例を示す側面図であり、ワークはインナー
ローターである。

【図４】前記実施例に用いる粉末成形プレスの金型の断
面図である。

【図５】前記実施例に用いる焼結炉の側面図である。

【図６】同上金網上に支持台を介してワークを載せた状
態の側面図である。

【図７】直角度を示すグラフで、ワークはインナーロー
ターである。

【図８】直角度を示すグラフで、ワークはアウターロー
ターである。

【図９】インナーローターおよびアウターローターの平
面図である。

【図１０】直角度の説明図である。

【図１１】本発明の焼結方法の他の実施例を示す側面図
で、ワークはインナーローターである。

【符号の説明】

１ワーク（成形体）２ワーク（成形体） 31 支持台

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼結により収縮する材質からなる成形体
を支持台上に載せ、焼結炉内で加熱して焼結する焼結方
法において、成形体の両側のうち寸法がより不足する側
を下側にして成形体を支持台上に載せることを特徴とす
る焼結方法。
【請求項２】焼結により膨脹する材質からなる成形体
を支持台上に載せ、焼結炉内で加熱して焼結する焼結方
法において、成形体の両側のうち寸法がより不足する側
を上側にして成形体を支持台上に載せることを特徴とす
る焼結方法。