JPH10204503A - 粉末成形方法およびこの方法に用いるダイセット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 常温時にも温間粉末成形時にも、ダイセット
のプレートを円滑に作動させる。 【解決手段】 ダイセット１は、ベースプレート２、ダ
イプレート３およびヨークプレート４を有している。ダ
イプレート３およびヨークプレート４に両端を各々固定
したガイドロッド５がベースプレート２を摺動自在に貫
通している。ダイプレート３には、加熱された原料粉末
の温度低下を防止するためのヒーター33が設けてある。
ベースプレート２およびヨークプレート４にもヒーター
37，42を設け、両プレート２，４をダイプレート３とほ
ぼ同温度に加熱する。これにより、各プレート２，３，
４の熱膨張がほぼ同等になり、ガイドロッド５とベース
プレート２との間で干渉が生じるのを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形される原料粉
末を加熱する粉末成形方法およびこの方法に用いるダイ
セットに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】粉末冶金においては、
鉄などの金属を主成分とする原料粉末を粉末成形プレス
で圧縮して圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結炉で加熱
して焼結する。例えば環状の圧粉体を成形する場合、成
形用の金型部品として、圧粉体の外側面を形成するダイ
と、圧粉体の内側面を形成するコアロッドと、圧粉体の
一端面を形成する下パンチと、圧粉体の他端面を形成す
る上パンチとが用いられる。前記ダイ、コアロッドおよ
び下パンチは、例えば、これらを各々固定したプレート
をユニット化したダイセットに組み込まれる。このダイ
セットは、ダイを固定したダイプレートと、コアロッド
を固定したヨークプレートとに複数のガイドロッドの両
端部を各々固定し、下パンチを固定したベースプレート
に形成された貫通孔に前記ガイドロッドが摺動自在に貫
通させてある。そして、ウィズドロアル法の場合、ベー
スプレートがプレス本体のボルスタに固定され、ヨーク
プレートおよびダイプレートが下部ラムにより上下に駆
動される。

【０００３】ところで、前記圧粉体の成形に際して、例
えば特開平8-41501 号公報などに記載されているよう
に、原料粉末を加熱しておくと、同じ圧力で加圧して
も、圧粉体の密度および強度を高くでき、圧粉体の破損
を防止できるとともに、焼結前の機械加工も可能になる
などの利点がある。いわゆる温間粉末成形である。そし
て、従来の温間粉末成形では、上パンチおよびダイプレ
ートにヒーターを設けて加熱供給される原料粉末の温度
低下を防止するようにしており、下パンチおよびコアロ
ッドは、ダイプレートの余熱により加熱するようにして
いる。

【０００４】前述のように、従来の温間粉末成形では、
ダイセットにおいて、ダイプレートのみを加熱し、ベー
スプレートおよびヨークプレートは加熱せず、かつ、ダ
イプレートからの熱がベースプレートやヨークプレート
に十分伝わるわけではないため、成形時の加熱によりダ
イプレートが比較的大きく熱膨張するのに対して、ベー
スプレートおよびヨークプレートの熱膨張は小さい。そ
のため、ガイドロッドと各プレートとの位置関係が常温
を基準に設定されていたとすると、加熱が行われる成形
時においては、複数のガイドロッドの上端および下端、
それにベースプレートの貫通孔のピッチに相違を生じ、
その結果、プレートの円滑な作動性が損なわれる問題が
あった。一方、成形時の熱膨張の相違を見込んで、各プ
レートやロッドの寸法関係を設定したとすると、ダイセ
ットの組み立て時あるいは通常の常温での粉末成形時な
どにプレートを円滑に作動させられなくなる。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、常温時にも温間粉末成形時にも、ダイセ
ットのプレートを円滑に作動させられるようにすること
を目的とする。

【０００６】

【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、ガイドロッドにより相互に移動
自在に連結された複数のプレートに金型部品を各々設け
たダイセットを用い、前記プレートの相互の移動に伴
い、前記金型部品により原料粉末を圧縮して成形し、こ
のとき前記金型部品のうち圧粉体の外面を形成するダイ
を加熱手段により加熱する粉末成形方法において、前記
ダイ以外の金型部品を設けたプレートをダイを設けたプ
レートとほぼ同温度に加熱するものである。

【０００７】則ち、温間粉末成形に際して、ダイ以外の
金型部品を設けたプレートもダイを設けたプレートとほ
ぼ同温度に加熱することにより、各プレートおよびガイ
ドロッドの寸法関係が常温を基準に設定されていたとし
ても、各プレートが同様に熱膨張するので、各プレート
およびガイドロッドの寸法関係が相対的に保たれ、各プ
レートは円滑に作動する。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明の粉末
成形方法に用いるダイセットであって、ガイドロッドを
固定したプレートと、前記ガイドロッドが摺動自在に貫
通したプレートとに金型部品を各々設けてなり、これら
プレートにそれぞれ加熱手段を設けたものである。

【０００９】そして、各プレートにそれぞれ設けられた
加熱手段により、各プレートがそれぞれ適温に加熱され
る。

【００１０】

【発明の実施形態】以下、本発明の粉末成形方法および
この方法に用いるダイセットの一実施例について、図面
を参照しながら説明する。まず、ダイセット１を含めた
粉末成形プレスの構成を図１により説明する。ダイセッ
ト１は、ベースプレート２と、このベースプレート２の
上方に位置するダイプレート３と、ベースプレート２の
下方に位置するヨークプレート４とを備えており、これ
らのプレート２，３，４をその四隅部に位置するガイド
ロッド５により互いに組み付けてある。これらのガイド
ロッド５は、鉛直なもので、上端部がダイプレート３に
固定されているとともに、下端部がヨークプレート４に
固定されており、ベースプレート２に固定されたガイド
ブッシュ６内の貫通孔７を上下摺動自在に貫通してい
る。これにより、ダイプレート３およびヨークプレート
４がベースプレート２に対して上下動自在に案内され
る。なお、前記各プレート２，３，４の材料は、例えば
鋼材であり、基本的に同等の材料である。

【００１１】前記ベースプレート２は、粉末成形プレス
本体のボルスタ11上に着脱可能に固定されるものであ
り、成形される圧粉体（例えば外歯ギヤ）Ｇの下端面を
形成する金型部品である筒状の下パンチ12が上面に受け
板13を介して固定されている。また、ヨークプレート４
は、プレス本体に設けられた下部ラム14に固定されてお
り、この下部ラム14により駆動されて上下動するもので
ある。そして、ヨークプレート４の上側には、圧粉体Ｇ
の内側面を形成する金型部品であるコアロッド15が螺着
されて固定されている。このコアロッド15は、ベースプ
レート２を貫通し、下パンチ12内に上下摺動自在に嵌合
している。前記ダイプレート３は、プレート本体16にダ
イホルダー17をダイホルダー押さえ18により固定してあ
り、このダイホルダー17に、圧粉体Ｇの内側面を形成す
る金型部品である筒状のダイ19が焼嵌されている。

【００１２】21は上パンチプレートで、この上パンチプ
レート21は、プレス本体の上部ラム22に固定されてお
り、この上部ラム22により駆動されて上下動するもので
ある。そして、上パンチプレート21の下側には、受け板
23および上パンチ押さえ24により、圧粉体Ｇの上端面を
形成する金型部品である筒状の上パンチ25が固定されて
いる。この上パンチ25は、前記ダイ19およびコアロッド
15間に挿脱自在にかつ上下摺動自在に嵌合するものであ
る。また、上パンチプレート21と前記ダイプレート３と
の芯合わせのために、このダイプレート３に立てて固定
されたガイドポスト26が上パンチプレート21に固定され
たガイドブッシュ27を上下摺動自在に貫通している。

【００１３】そして、前記上パンチ25には、これを加熱
する加熱手段であるバンドヒーター31が設けられている
とともに、このバンドヒーター31の通断電を制御するた
めの温度センサー（図示していない）が設けられてい
る。また、前記ダイプレート３のダイホルダー17には、
ダイ19を囲む数か所に組み込み孔32が上下方向に形成さ
れており、これらの組み込み孔32に、ダイ19を加熱する
加熱手段である棒状のカートリッジヒーター33がそれぞ
れ組み込まれ、押え板20により固定されている。これと
ともに、ダイホルダー17には、図５に示すヒーターコン
トローラー34によりカートリッジヒーター33の通断電を
制御するための温度センサー35（図２参照）が設けられ
ている。前記上パンチ25およびダイホルダー17に設けら
れたヒーター31，33は、成形される原料粉末の温度低下
を防ぐためのものである。

【００１４】また、前記ベースプレート２の周辺部に
は、複数の組み込み孔36が上下方向に形成されており、
これらの組み込み孔36に、ベースプレート２を加熱する
加熱手段である棒状のカートリッジヒーター37がそれぞ
れ組み込まれている。これらのカートリッジヒーター37
は、ベースプレート２の均等な加熱のためには、コアロ
ッド15を中心とする円周上に等間隔で配置するのがよ
い。これとともに、ベースプレート２の周辺部に上下方
向に形成された組み込み孔38（図３参照）に、図５に示
すヒーターコントローラー34によりカートリッジヒータ
ー37の通断電を制御するための温度センサー39が設けら
れている。さらに、前記ヨークプレート４には、複数の
組み込み孔41が放射状に形成されており、これらの組み
込み孔41に、ヨークプレート４を加熱する加熱手段であ
る棒状のカートリッジヒーター42がそれぞれ組み込まれ
ている。これらのカートリッジヒーター42は、ヨークプ
レート４の均等な加熱のためには、コアロッド15を中心
として等間隔で放射状に配置するのがよい。さらに、ヨ
ークプレート４に放射状に形成された組み込み孔43（図
４参照）に、図５に示すヒーターコントローラー34によ
りカートリッジヒーター42の通断電を制御するための温
度センサー44が設けられている。なお、ベースプレート
２でヒーター37を軸方向に配し、ヨークプレート４でヒ
ーター42を放射状に配しているのは、これらのプレート
２，４の厚さの関係であり、このようにプレート２，４
の寸法や形状に合わせてヒーター37，42を配することに
より、プレート２，４の不均一な熱変形によるその作動
性の低下をより確実に防止できる。

【００１５】つぎに、前記ダイセット１を用いた温間粉
末成形方法について説明する。この方法はウィズドロア
ル法であり、ベースプレート２およびこれに設けられた
下パンチ12は固定であって、ガイドロッド５を案内とし
て、ベースプレート２に対してダイプレート３およびヨ
ークプレート４が上下動する。

【００１６】そして、上パンチ25がダイ19から上へ抜け
た状態で、図示していない給粉装置により原料粉末がダ
イ19内に充填される。ついで、図１（ａ）に示すよう
に、上パンチ25が下降してダイ19およびコアロッド15間
に嵌合するとともに、ダイプレート３およびヨークプレ
ート４とともにダイ19およびコアロッド15が下降するこ
とによって、ダイ19およびコアロッド15間で両パンチ1
2，25により原料粉末が圧縮されて圧粉体Ｇが成形され
る。その後、図１（ｂ）に示すように、上パンチ25が上
昇してダイ19およびコアロッド15間から抜けるととも
に、ダイ19およびコアロッド15が下降することによっ
て、下パンチ12により圧粉体Ｇがダイ19およびコアロッ
ド15間から抜き出される。

【００１７】このような成形に際して、ダイ19内に供給
される原料粉末を、給粉装置において 150℃程度に加熱
し、圧縮、成形を行うことにより、圧粉体Ｇの密度、強
度が高められる。なお、原料粉末の温度は、温度センサ
ー34（図５参照）の検出する温度に基づいてヒーター3
1，33の通断電が制御されることにより、適温に保たれ
る。

【００１８】これとともに、成形に際しては、ベースプ
レート２に設けられたヒーター37によりベースプレート
２が加熱されるとともに、ヨークプレート４に設けられ
たヒーター42によりヨークプレート４が加熱される。こ
れらの加熱は、温度センサー39，44（図３，４参照）の
検出する温度に基づいてヒーター37，42の通断電が制御
されることにより調整され、ベースプレート２およびヨ
ークプレート４の温度は、ダイプレート３の温度とほぼ
同等に保たれる。

【００１９】したがって、ダイプレート３、ベースプレ
ート２およびヨークプレート４は、同等に熱膨張し、各
プレート２，３，４およびガイドロッド５の寸法関係が
常温を基準に設定されていたとしても、各プレート２，
３，４およびガイドロッド５の寸法関係が相対的に保た
れる。つまり、各ガイドロッド５の鉛直性が保持される
とともに、ガイドロッド５とベースプレート２の貫通孔
７との同軸性も保持される。したがって、温間粉末成形
時においても、ダイプレート３およびヨークプレート４
は円滑に作動する。もちろん、ダイセット１の組み立て
時、あるいは、通常の粉末成形を行うときなど、常温時
にも、ダイプレート３およびヨークプレート４は円滑に
作動する。また、各プレート２，３，４にそれぞれヒー
ター33，37，42を設けたので、各プレート２，３，４の
温度を容易に的確に制御できる。

【００２０】なお、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、ダイセット１においてガイドロッド５
により連結されたプレートがベースプレート２とダイプ
レート３とヨークプレート４との３枚になっていたが、
プレートの枚数はそれに限るものではない。例えば下パ
ンチが下第１パンチと下第２パンチとに分割されている
場合などで、ガイドロッドにより連結されたプレートが
４枚以上になる場合は、各プレートにそれぞれヒーター
を設けて、各プレートをほぼ同温度に調温すればよい。

【００２１】また、前記実施例では、ウィズドロアル法
を例に採って説明したが、本発明は、ウィズドロアル法
以外の成形方法にも適用できる。さらに、前記実施例で
は、プレートを加熱する加熱手段をカートリッジヒータ
ーとしたが、加熱手段は、それに限るものではなく、バ
ンドヒーターあるいはシート状ヒーターなども用いるこ
とができ、さらには、オイルによる熱交換を利用したも
のなど、非電気的な加熱手段を用いることもできる。プ
レートの形状などに応じて適当な加熱手段を選定すれば
よい。

【００２２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ガイドロッド
により相互に移動自在に連結された複数のプレートに金
型部品を各々設けたダイセットを用いて成形を行い、こ
のとき前記金型部品のうちのダイを加熱手段により加熱
する粉末成形方法において、ダイ以外の金型部品を設け
たプレートをダイを設けたプレートとほぼ同温度に加熱
するので、各プレートの熱膨張を均等にでき、したがっ
て、常温時にも温間粉末成形時にも、ダイセットのプレ
ートを円滑に作動させられる。

【００２３】請求項２の発明のダイセットによれば、各
プレートにそれぞれ加熱手段を設けたので、各プレート
の温度を容易に的確に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粉末成形方法およびこの方法に用いる
ダイセットの一実施例を示す断面図で、中心線より左側
の（ａ）は加圧時を示し、右側の（ｂ）は抜き出し時を
示している。

【図２】同上ダイプレートの平面図である。

【図３】同上ベースプレートの平面図である。

【図４】同上ヨークプレートの平面図である。

【図５】同上ブロック図である。

【符号の説明】

１ ダイセット ２ ベースプレート（プレート） ３ ダイプレート（プレート） ４ ヨークプレート（プレート） ５ ガイドロッド 12 下パンチ（金型部品） 15 コアロッド（金型部品） 19 ダイ（金型部品） 25 上パンチ（金型部品） 33 カートリッジヒーター（加熱手段） 37 カートリッジヒーター（加熱手段） 42 カートリッジヒーター（加熱手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガイドロッドにより相互に移動自在に連
   結された複数のプレートに金型部品を各々設けたダイセ
   ットを用い、前記プレートの相互の移動に伴い、前記金
   型部品により原料粉末を圧縮して成形し、このとき前記
   金型部品のうち圧粉体の外面を形成するダイを加熱手段
   により加熱する粉末成形方法において、前記ダイ以外の
   金型部品を設けたプレートをダイを設けたプレートとほ
   ぼ同温度に加熱することを特徴とする粉末成形方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の粉末成形方法に用いるダ
   イセットであって、ガイドロッドを固定したプレート
   と、前記ガイドロッドが摺動自在に貫通したプレートと
   に金型部品を各々設けてなり、これらプレートにそれぞ
   れ加熱手段を設けたことを特徴とするダイセット。