JPS59107004A - 粉末充填法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は粉末充填法および装置に係り、特に、圧粉成形
体の高密度化および割れ防止を志向した静水圧を利用し
た粉末成形における粉末充填法および装置に関するもの
である。

〔従来技術〕

多種少量品の生産は、塑性加工や鋳造で実施すると加工
コストが高くなるので、これらに代って、して圧粉成形
体を成形しく取木の工程を、静水圧を利用した粉末成形
という）たのち、との圧粉成形体を焼結して焼結体を作
るものである。

ここで、従来の、粉末を弾性体容器内へ充填する粉末充
填法を説明する。

第１図は、従来の粉末充填法を説明するための略示断面
図である、この第１図において、ｌは、粉末４の供給器
、２は、その中へ粉末４を充填させる弾性体容器、３は
、この弾性体容器２を外側からサポートするサポーＩ・
用外筒である。

粉末４は、供給器１を通り、弾性体容器２内へ供給され
、その上部でシール装置（図示せず）によって栓をされ
る。この場合、粉末４の充填度を向上させるために、弾
性体容器２に超音波振動を負荷しながら粉末４を供給す
ることもある。しかし、弾性体容器２内に既存する空気
、あるいは供給時に巻き込む空気が粉末４と混在するこ
とは免れない。

このようにして充填された粉末４に、静水圧を負荷して
圧粉成形体を成形する方法を説明する。

第２図は、静水圧による圧粉成形の実施に供せられる静
水圧成形装置の一例を示す略示断面図である。この第２
図において、７は、その内部に高圧室７ａと、これに接
続する圧力媒体流路７ｂを有する高圧容器、２２は、圧
力媒体流路２２ａを有する高圧容器蓋、８は、高圧室７
ａへ圧力媒体（図示せず）を送シ込む油圧回路、９は、
静水圧６を生みだす増圧器、１０は、増圧器９の一次圧
を発生させる油圧ポンプである。

このように構成した静水圧成形装置の、圧力媒体（室温
成形時には圧力油、高温成形時にはアルゴン等の不活性
ガス）が充満した高圧容器７の高圧室７ａ内へ、前記粉
末充填法で充填した粉末４の入った、栓２ａでシールし
た弾性体容器２を入れる。ＩＪ　ＩＪ−フ弁（図示せず
）を閉め、油圧ポンプ１０．増圧器９を稼動させ、油圧
回路８を通して高圧拌器７の高圧室７ａ内へさらに圧力
媒体を送り込み、高圧室７ａ内に静水圧６を発生させる
。

これによシ弾性体容器２を介して粉末４に静水圧６を負
荷することにより、圧粉成形体を成形する。

第３図は、第１図に係る従来の粉末充填法で充填した粉
末に、静水圧を負荷している状態を示す模式図である。

この第３図から明らかなように、従来の粉末充填法で充
填したものでは、粉末４と残存する空気５に、周囲から
静水圧６が負荷する。

この状態では、あらゆる方向から静水圧６が負荷される
ため、残存している空気５の一部は粉末４の間を通って
押出され、弾性体容器２の内壁と圧粉成形された粉末４
との間に存在する。しかし、その他の残存した空気５は
、圧粉成形された粉末４０間に封入され、粉末４と同様
に圧縮される。

このだめ、圧粉成形体には、高圧になった空気が残存し
て密度が低下し、後工程で焼結する焼結体の密度も低く
、その結果、焼結体の強度低下をもたらすという欠点が
あった。またζ圧粉成形後の残存した空気がさらに高圧
の場合は、圧粉成形後の除圧時に、その空気が急激に膨
張し圧粉成形体が割れてしまうおそれもあった。

このように、従来の粉末充填法によれば、充填した粉末
４の中に空気５を残存させてしまい、圧粉成形体の密度
低下１割れの発生などをもたらすという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した従来技術の欠点を除去して、圧粉成
形体の高密度化および割れ発生の防止を可能とする、静
水圧を利用した粉末成形における粉末充填法、およびそ
の実施に直接使用される粉末充填装置の提供を、その目
的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明に係る粉末充填法の構成は、策属の粉末を弾性体
容器内へ充填し、この粉末に前記弾性体容器を介して静
水圧を負荷して圧粉成形体を成形する、静水圧を利用し
た粉末成形における前記粉末の充填法において、その一
部にノズルを形成し、前記個所にノズル側と連通ずるフ
ィルタを設けた、上部に供給口を有する弾性体容器を、
前記ノズルの外周に位置する・ように配設された加熱式
の封止装置を具備したサポート用外筒内へセツティング
し、前記弾性体容器内へ前記供給口から金属の粉末を供
給してその供給口を封止したのち、前記フィルタ、ノズ
ルを通して前記弾性体容器内の前記粉末粒子間に存在す
る空気を排出し、その容器内の真空度が所定値に達した
とき、前記封止装置によって前記ノズルを封止するよう
にしたものである。

また、本発明に係る粉末充填装置の構成は、金属の粉末
を弾性体容器内へ充填し、この粉末に前記弾性体容器を
介して静水圧を負荷して圧粉成形体を成形する、静水圧
を利用した粉末成形に使用される粉末充填装置において
、少なくとも、その一部にノズルを形成し、前記個所に
ノズル側と連通ずるフィルタを設けた、上部に供給口を
有する弾性体容器と、前記ノズルの外周に位置するよう
に配設された加熱式の封止装置を具備し、前記弾排出す
る真空ポンプとを具備せしめるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を実施例によって説明する。

第４図は、本発明の一実施例に係る扮末充填法の実施に
供せられる粉末充填装置の一例を示す略示断面図、第５
図は、第４図におけるサポート用外筒の底部近傍の詳細
を示す拡大断面図である。

図において、１は、粉末４の供給器、２人は、その一部
に係る底部にノズル２ｂを形成し、前記底部中央に、ノ
ズル側と連通ずるフィルタに係る多層構造のフィルタ１
１が設けられている弾性体容器、３Ａは、その内部に弾
性体容器２人を収納することができる、２つ割れのサポ
ート用外筒であって、このサポート用外筒３Ａのノズル
挿入穴３ａの周囲に、黒鉛リング１６ａと高周波加熱コ
イル１６ｂとからなる加熱式の封止装置１６が、またフ
ィルタ１１の真空ポンプ側に係る流体回路挿入穴３ｂの
周囲に、電磁石１２がそれぞれ配設されている。１７は
、前記加熱式の封止装置１６へ高周波電流を供給する高
周波発振装置、１３は、前記電磁石１２へ電流を送る電
源である。

１４は、前記サポート用外筒３Ａの流体回路挿入穴３ｂ
に、前記ノズル２ｂのフランジ部を抱え込むようにして
挿入された、２つ割れの流体回路、１５は、弾性体容器
２人内の空気を、前記フィルタ１１．ノズル２ｂ、“流
体回路１４を通して排出することができる真空ポンプで
あり、この真空ポンプ１５は、前記流体回路１４と一体
になって上下方向へ移動可能である。２０は、弾性体容
器２人のノズル２ｂの７ラン２部と、流体回路１４の端
面との間に介挿されているシールリング、２１は、サポ
ート用外筒３Ａの側面に近接して配置された超音波振動
用ヘッドである。

このように構成した粉末充填装置によって、粉末を充填
する方法を説明する。

まず、サポート用外筒３Ａを開いて、その中に弾性体容
器２Ａをセツティングし、シールリング２０を介在させ
て流体回路１４を装着する。電源１３をＯＮにする。

次に、粉末４が供給器１を通して弾性体容器２人内へ供
給口に係る上部開口から供給される。

供給された粉末４の少量はフィルタ１１を通過するが、
電磁石１２によって完全に吸着され、流体回路１４側へ
運ばれることはない。弾性体容器２人内への粉末４の供
給が終了すると、ノール装置（図示せず）によって弾性
体容器２人の前記上部開口に栓（図示せず）が装着され
て封止される。

続いて真空ポンプ１５が、駆動すると同時に、超音波振
動用ヘッド２１が作動して、粉末４に振動を与え、充填
度を高めながら、弾性体容器２人内に残存している空気
がフィルタ１１．流体回路１４を経て排出される。弾性
体容器２人内の真空度が所定値に達すると、真空ポンプ
１５．超音波振動用ヘッド２１．電源１３の作動が停止
し、高周波発生装置１７が作動して、加熱コイル１６ｂ
を介して黒鉛リング１６ａが加熱され、この熱によって
弾性体拝器２八〇ノズル２ｂが加熱されて溶は始める。

続いて流体回路１４が、真空ポンプ１５とともに下方へ
移動して、前記ノズル２ｂに矢印方向の力が加えられる
と、ノズル２　ｂが引伸ばされ縮径して、弾性体容器２
人が封止され、粉末４の充填が完了する。

このようにして粉末４を充填した弾性体容器２Ａは、従
来と同様にして、第２図に係る静水圧成形装置によって
静水圧を負荷され、圧粉成形される。

具体例を説明する。

天然ゴム・ラテックス製の弾性体容器２Ａを、第４図で
説明した如くセツティングし、前記弾性体容器２人内へ
、供給器１を通して、平均粒径４０μｍのアトマイズ鉄
粉４を供給し、真空度１０””Ｔｏｒｒで封止した。

次に、前記鉄粉を充填した弾性体容器２人を、第２図の
静水圧成形装置内にセツティングし、前詰鉄粉に静水圧
を負荷することにより圧粉成形し、これを焼結して焼結
体（１０喘φ×長さ１８０ｍｍ）を製作した。

この焼結体の密度ρと真空度ρＴとの比、すなわち密度
比ρ／ρＴは、前記静水圧に対して、第６図に示すよう
な関係になった。

第６図は、静水圧による圧粉成形における静水圧と、焼
結体の密度比との関係の一例を示す静７Ｊ（圧−密度比
線図である。

この第６図において、横軸には静水圧ｐを、縦軸には密
度比ρ／ρＴをそれぞれ目盛ってあり、１８は、本実施
例の粉末充填法で充填した場合の密度比を、１９は、従
来の粉末充填法で充填した場合の密度比を、それぞれ示
す。たとえば、静水圧ｐ＝３０００に２ｆ／ｃｍ２の場
合、本実施例の密度比０．９７に対して従来の密度ｈｒ
　ｏ、　ｓ　ｓであって、従来に比べて焼結体の密度比
が約１０％向上したことがわかる。また、圧粉成形体に
、残存する空気がないため、圧粉成形後に割れを生ずる
ことはなく、その歩留りはほぼ１００％であった。

以上説明した実施例によれば、圧粉成形体の高密度化が
可能となシ、シたがって焼結体の高密度猿 化がはかれ、焼結体の高密度（特に、耐衝撃性の向上）
を達成することができる。また、圧粉成形：ソの割れを
抑止できるので、圧粉成形体の歩留り・はぼ１００％に
改善されるという効果もある。

なお、本実施例においては、フィルタ１１の真空ポンダ
１５側に電磁石１２を配設し、フィルタ１１、電磁石１
２からなるフィルタ群によって、排出空気中へ粉末４が
混入するのを完全に防止するようにしたが、電磁石１２
はなくても実用上差支えないものである。

まだ、本実施例においては、弾性体容器２人か“ら空気
の排出中に、超音波振動用ヘッド２１によってサポート
用外筒３Ａに超音波を負荷することにより、粉末４の充
填度の向上、空気の排出促進を行なうようにしだが、超
音波を負荷しなくても実用上差支えないものである。

さらに、本実施例においては、ノズル２ｂを、弾性体容
器２人の底部に形成するようにしたが、その形成位置は
底部に限らず、たとえば側面に形成するようにしてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、圧粉成形体
の高密度化および割れ発生の防止を可能とする、静水圧
を利用した粉末成形における、粉末充填方法およびその
実施に直接使用される粉末充填装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の粉末充填法を説明するための略示断面
図、第２図は、静水圧による圧粉成形の実施に供せられ
る静水圧成形装置の一例を示す略示断面図、第３図は、
第１図に係る従来の粉末充填法で充填した粉末に、静水
圧を負荷している状態を示す模式図、第４図は、本発明
の一実施例に係る粉末充填法の実施に供せられる粉末充
填装置の一例を示す略示断面図、第５図は、第４図にお
けるサポート用外筒の底部近傍の詳細を示す拡大断面図
、第６図は、静水圧による圧粉成形における静水圧と、
焼結体の密度比との関係の一例を示す静水圧゛−密度比
線図である。 ２人・・・弾性体容器、２ｂ・・・ノズル、３Ａ・・・
ザボート用外筒、４・・・粉末、６・・・静水圧、１１
・・・フィルタ、１２・・・電磁石、１５・・・真空ポ
ンプ、１６・・・封止装置、２１・・・超音波振動用ヘ
ッド。 代理人　弁理士　福田幸作 （ほか１名） 第　ｌ　国 第　２　口 第　４　目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属の粉末を弾性体容器内へ充填し、この粉末に前
   記弾性体容器を介して静水圧を負荷して圧粉成形体を成
   形する、静水圧を利用した粉末成形における前記粉末の
   充填法において、その一部にノズルを形成し、前記個所
   にノズル側と連通ずるフィルタを設けた、上部に供給口
   を有する弾性体容器を、前記ノズルの外周に位置するよ
   うに配設された加熱式の封止装置を具備したザポート用
   外筒内へセツティングし、前記弾性体容器内へ前記供給
   口から金属の粉末を供給してその供給口を封止したのち
   、前記フィルタ、ノズルを通して前記弾性体容器内の前
   記粉末粒子間に存在する空気を排出し、その容器内の真
   空度が所定値に達したとき、前記封止装置によって前記
   ノズルを封止するようにしたことを特徴とする粉末充填
   法。 ２、　金属の粉末を弾性体容器内へ充填し、この粉末に
   前記弾性体容器を介して静水圧を負荷して圧粉成形体を
   成形する、静水圧を利用した粉末成形に使用される粉末
   充填装置において、少なくとも、その一部にノズルを形
   成し、前記個所にノズル側と連通ずるフィルタを設けた
   、上部に供給口を有する弾性体容器と、前記ノズルの外
   周に位置するように配設された刃口熱式の封止装置を具
   備し、前空気を排出する真空ポンプとを具備したことを
   特徴とする粉末充填装置。 ３、　フィルタの真空ポンプ側に、電磁石を配設したも
   のである特許請求の範囲第２項記載の粉末充填装置。 ４、サポート用外筒の側面に、超音波振動用ヘッドを設
   けたものである特許請求の範囲第２項記載の粉末充填装
   置。