JPH09277096A - 静水圧下成形法 - Google Patents

静水圧下成形法

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JPH09277096A
JPH09277096A JP9688296A JP9688296A JPH09277096A JP H09277096 A JPH09277096 A JP H09277096A JP 9688296 A JP9688296 A JP 9688296A JP 9688296 A JP9688296 A JP 9688296A JP H09277096 A JPH09277096 A JP H09277096A
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JP
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pressure
molding
liquid
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pressure medium
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JP9688296A
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English (en)
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Susumu Mizunuma
晋 水沼
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 延性の低い高強度材料を成形加工する方法を
提供する。 【解決手段】 底部と側壁部とからなる筒状容器と、こ
の筒状容器の側壁部の内面を摺動する加圧パンチとから
構成される加圧容器内に液状圧力媒体を満たし、この液
状圧力媒体中に、被成形材料を充填した成形パンチを備
えた成形金型を浸漬し、加圧パンチを圧下して成形パン
チを圧下させつつ、液状圧力媒体を圧力容器外に流出さ
せて被成形材料を静水圧とともに成形加工する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】高合金鋼、金属間化合物など
の延性の低い高強度材料の成形加工法に関する。
【0002】
【従来の技術】延性の低い高強度材料を製品の形に成形
する方法として以下の3つの方法が一般的である。 (1)製品の形に鋳造する。 (2)延性のある高温で成形加工する。 (3)粉末を成形し焼結する。 これらの方法はそれぞれ一長一短があるが、機械部品な
どとして使用するために寸法精度が不足する場合が多く
切削加工などにより寸法精度を向上させるのが一般的で
ある。しかし、これらの材料は強度が高く、切削加工は
コスト高である。製造コストを下げるためには、上記
(1)〜(3)により粗形状の中間製品を製造してお
き、これを常温で冷間加工することにより最終製品にす
るのが望ましい。しかし、これらの材料は冷間での延性
が非常に低いので通常の手段ではこれは困難である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、常温延性の
低い材料を冷間加工する方法を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、低延性材料を
加工する方法に関し、以下の特徴を要旨とするものであ
る。底部と側壁部とからなる筒状容器と、この筒状容器
の側壁部の内面を摺動する加圧パンチとから構成される
加圧容器内に液状圧力媒体を満たし、この液状圧力媒体
中に、被成形材料を充填した成形パンチを備えた成形金
型を浸漬し、加圧パンチを圧下して成形パンチを圧下さ
せつつ、液状圧力媒体を圧力容器外に流出させて被成形
材料を、静水圧下で成形加工するものであり、また、上
記成形加工において、筒状容器の側壁と加圧パンチとの
間隙から液状圧力媒体を圧力容器外に流出させるもので
あり、更に、上記成形加工において、筒状容器の側壁
と、加圧パンチとの間に液状圧力媒体のシール装置を設
けると共に、筒状容器に液状圧力媒体の流出孔を設け、
この流出孔から液状圧力媒体を圧力容器外に流出させる
ものである。また、前記流出孔に液状圧力媒体流出調整
装置を設け、この液状圧力媒体流出調整装置により、圧
力容器外に流出させる液状圧力媒体の流出量を制御する
ものである。
【0005】このように構成することによって、加圧パ
ンチによる上下の金型への圧縮力と液状圧力媒体による
被圧縮材料の周辺からの圧縮力、即ち静水圧とが同時に
作用するため、延性の低い材料でも成形加工可能とな
る。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、これらの方法について図面
を用いて詳細に説明する。図1は本発明の静水圧下成形
方法に使用する装置を示す概略図である。圧力容器5
は、底部3と、側壁部4とからなる筒状容器1と、筒状
容器1の側壁4に摺動可能な液状圧力媒体加圧パンチ2
とからなる。この圧力容器5内には、水や油などの液状
圧力媒体6が満たされている。
【0007】この圧力容器5内には、被成形材料7を上
下から加圧成形する上成形金型8と下成形金型9とから
なる成形金型が浸漬設置されている。このような装置に
おいて、上下の成形金型の間に成形材料7を配置した成
形金型を圧力容器5の液状圧力媒体に浸漬した後、液状
圧力媒体加圧パンチ2を圧して、圧力容器内の液体を圧
縮しながら、圧力容器内の液状媒体6を容器外に流出さ
せると、加圧パンチは次第に下降し、成形金型の上成形
金型8に接触し、次いで上成形金型8と圧力容器内の液
状圧力媒体とを同時に圧縮しながら下降する。これによ
って上下の金型の間に配置された被成形材料7が圧縮成
形される。
【0008】この圧縮成形では上下の金型による圧縮力
と液状圧力媒体による被圧縮材料の周辺からの圧縮力、
即ち静水圧とが同時に作用するため、延性の低い材料で
も成形加工可能となる。この例においては、圧力容器内
の液状圧力媒体は、筒状容器の側壁4と圧力容器5の液
状圧力媒体加圧パンチ2との間の摺動間隙10から流出
する。従って、この間隙は、成形の際に液状媒体からの
圧縮力が被圧縮体に十分及ぶような流出速度となるよう
調整する必要がある。即ちこの間隙10が大きすぎると
流出が速くなり、液状媒体からの圧縮力が小さくなり、
またこの間隙が小さすぎると液状圧力媒体加圧パンチ2
の下降が遅くなり、効率的ではない。
【0009】好ましくは、この隙間10は0.1mm〜
0.05mm程度にとることが実用的である。また、この
流出速度は液状圧力媒体の粘性にも影響されるため、間
隙の大きさと併せて選定することが好ましい。間隙から
流出させるこの実施例の場合、グリースのような粘性の
高いものとするのが好ましい。
【0010】図2は、本発明の他の実施例を示す装置の
概要図である。この例においては、圧力容器5の筒状容
器1の側壁4と、液状圧力媒体加圧パンチ2との間の摺
動間隙10にシール装置が設けられ、筒状容器の側壁に
液状圧力媒体の流出孔12が設けられている。このよう
な装置において、上下の成形金型の間に成形材料7を配
置した成形金型を圧力容器5の液状圧力媒体に浸漬した
後、液状圧力媒体加圧パンチ2を圧して、圧力容器内の
液体を圧縮しながら、圧力容器内の液状媒体6を流出孔
12から圧力容器5外に流出させると、加圧パンチは次
第に下降し、成形金型の上成形金型8に接触し、次いで
上成形金型8と圧力容器内の液状圧力媒体とを同時に圧
縮しながら下降する。これによって上下の金型の間に配
置された被成形材料7が圧縮成形される。
【0011】流出孔12は、筒状容器の底部、側壁部の
いづれに設けても良く、必要に応じて複数設けても良
い。しかしながら、成形の際に液状圧力媒体からの圧縮
力が被圧縮体に十分及ぶような流出速度となるようその
孔の大きさ、数を選定する必要がある。即ちこの孔12
の径、或いは数が大きすぎると流出が速くなり、液状媒
体からの圧縮力が小さくなり、またこの孔の径、或いは
数が小さすぎると液状圧力媒体加圧パンチ2の下降が遅
くなり、効率的ではない。
【0012】流出速度を制御するために、好ましくは、
この流出孔に流出制御装置13を設けるものである。流
出制御装置としては例えば、圧力調整弁或いは流量調整
弁を使用できる。圧力調整弁を使用する場合には、圧力
媒体加圧パンチ3の下降速度を十分高速に設定して大き
な加圧力を負荷しておけば、上成形金型8と液状圧力媒
体4に必要な一定の圧力をかけることができる。また、
流量調整弁を使用する場合には、液状圧力媒体加圧パン
チ3に十分な圧力を負荷しておけば一定速度で降下し、
必要な圧力を上成形金型と、液状圧力媒体とに及ぼすこ
とができ、被成形材の成形が可能となる。
【0013】以上のように、図1、図2の実施例で説明
したように、本発明の方法によれば静水圧を付加した状
態で材料の加圧成形ができるので、従来では不可能であ
ったような延性の低い材料でも大きな加工が可能にな
る。なお、被成形材としては、板、塊状のものが好適に
使用できる。さらに、この方法は、少なくとも上金型と
下金型を備え、材料を成形する場合に広く適用できる。
【0014】図3は、この方法を、押出し成形に適用し
た例を示したものである。成形金型は、押出し上金型
(パンチ)8、下方に押し出し孔を備えた押出し下金型
(コンテナ)14、とからなり、架台15上に支持され
ている。また、金型内には被成形材料7が充填されてい
る。圧力媒体加圧パンチ2を加圧し、同時に流体排除用
の調整弁11により流体を排除させながら、液状圧力媒
体6と押出し上金型(パンチ)8を下降圧縮し、押出し
成形加工を静水圧下で行うことができる。
【0015】このように、金型として押出し加工金型以
外に、たとえば、図4に示したせん断加工金型、図5に
示した半密閉型鍛造金型、図6に示した密閉型すえ込み
金型、図7に示した中空材押出し金型など多くの加工金
型を適用することができ、押出し成形以外に、せん断成
形、半密閉型鍛造成形、密閉型すえ込み成形、中空材の
押出し成形など多くの成形加工に適用できる。
【0016】
【実施例】
〔実施例1〕TiAl合金は、金属間化合物の一種であ
り熱間強度や高温での耐腐食性は優れているが、常温で
の延性はほとんどない。Ti−47%Al−3%Cr合
金は、高温延性を改善した材料であるが、常温延性も若
干向上している。しかし、それでも通常の円柱圧縮試験
では5%の圧縮率でクラックが生じた。そこで、Ti−
47%Al−3%Crの円柱圧縮試験片について図1の
方法で下記の条件で静水圧下で圧縮を行った。
【0017】圧力容器内径:50mmφ 被成形材料:10mmφ×10mm高さ 圧力媒体流体:水 静水圧:400MPa (圧力調整弁で調整) この条件下で圧力媒体加圧パンチで加圧したが、加圧力
は323.2トンであった。その結果、20%の圧下率
でもクラックは発生せず良好な延性を示した。 〔実施例2〕実施例1と同じくTi−47%Al−3%
Crの円柱圧縮試験片について図2の方法で下記の条件
で静水圧下で圧縮を行った。
【0018】圧力容器内径:50mmφ 被圧縮材料:10mmφ×10mm高さ 圧力媒体流体:グリース+10%グラファイト 圧力媒体加圧パンチ圧縮力:330トン 圧下速度は、5mm/sec であった。この場合もやはり、
圧下率20%でクラックは発生していなかった。 〔実施例3〕Ti−47%Al−3%Crの円柱圧縮試
験片について図3の方法で下記の条件で静水圧下で押出
しを行った。
【0019】圧力容器内径:50mmφ 被圧縮材料:10mmφ×10mm高さ ダイス出口径:5mmφ 圧力媒体流体:水 圧力媒体加圧パンチ圧縮力:330トン 圧下速度は流量調整弁で5mm/sec 一定とした。
【0020】本条件は延伸が4と非常に大きな塑性変形
であったが、クラックは認められなかった。なお、静水
圧の付加がない場合は延伸が1.5でもクラックが発生
した。
【0021】
【発明の効果】本方法によれば、非常に延性の低い材料
でも高静水圧下で加工できるので、多くの高強度材料を
冷間で加工成形し、精度よく低コストで製品にすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の静水圧下成形法を実施する一実施例の
装置を示す概念図。
【図2】本発明の静水圧下成形法を実施する他の実施例
の装置を示す概念図。
【図3】本発明の静水圧下成形法を押出し加工に適用し
た例を説明する装置を示す概念図。
【図4】本発明の静水圧下成形法を適用するせん断加工
用の金型の例を示す図。
【図5】本発明の静水圧下成形法を適用する半密閉型鍛
造加工用金型の例を示す図。
【図6】本発明の静水圧下成形法を適用する密閉型据込
み加工用金型の例を示す図。
【図7】本発明の静水圧下成形法を適用する中空材押出
し加工用金型の例を示す図。
【符号の説明】
1…筒状容器 2…圧力媒体加圧パンチ 3…底部 4…側壁部 5…圧力容器 6…液状圧力媒体 7…被成形材料 8…上成形金型 9…下成形金型 10…圧力媒体加圧パンチと筒状容器の側壁部との間の
隙間(クリアランス) 11…シール装置(パッキン) 12…流出孔 13…液状圧力媒体流出制御装置(圧力調整弁あるいは
流量調整弁) 14…押出し用下金型コンテナ 15…架台

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 底部と側壁部とからなる筒状容器と、こ
    の筒状容器の側壁部の内面を摺動する加圧パンチとから
    構成される加圧容器内に液状圧力媒体を満たし、この液
    状圧力媒体中に、被成形材料を充填した成形パンチを備
    えた成形金型を浸漬し、加圧パンチを圧下して成形パン
    チを圧下させつつ、液状圧力媒体を圧力容器外に流出さ
    せて被成形材料を成形加工することを特徴とする静水圧
    下成形法。
  2. 【請求項2】 筒状容器の側壁と加圧パンチとの間隙か
    ら液状圧力媒体を圧力容器外に流出させることを特徴と
    する請求項1記載の静水圧下成形方法。
  3. 【請求項3】 筒状容器の側壁と、加圧パンチとの間に
    液状圧力媒体のシール装置を設けると共に、筒状容器に
    液状圧力媒体の流出孔を設け、この流出孔から液状圧力
    媒体を圧力容器外に流出させることを特徴とする請求項
    1記載の静水圧下成形方法。
  4. 【請求項4】 流出孔に液状圧力媒体流出調整装置を設
    け、この液状圧力媒体流出調整装置により、圧力容器外
    に流出させる液状圧力媒体の流出量を制御することを特
    徴とする請求項3記載の静水圧下成形方法。
JP9688296A 1996-04-18 1996-04-18 静水圧下成形法 Withdrawn JPH09277096A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015104754A (ja) * 2013-12-03 2015-06-08 株式会社デンソー 鍛造装置
JP2017064793A (ja) * 2016-12-22 2017-04-06 株式会社デンソー 鍛造装置
CN110695203A (zh) * 2019-10-23 2020-01-17 浙江亿金电器有限公司 一种带银片的触头加工模具以及成型工艺
CN114433768A (zh) * 2022-01-17 2022-05-06 武汉理工大学 低塑性材料室温应力增塑成形工艺

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Effective date: 20030701