JPS59110703A - 静水圧成形法 - 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〕 本発明は静水圧成形法に係り、特に、圧粉成形体の歩留
りの向上９寸法精度の向上を志向した静水圧成形法に関
するものである。

〔従来技術〕

複雑形状（凹凸部を有する形状）で多種小量品の生産は
、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、金型を使用しない粉末焼結が行な
われている。

この粉末焼結は、粉末をカプセル内へ充填し、このカプ
セルを介して前記粉末に静水圧を負荷して圧粉成形体を
成形しく以上の工程を、静水圧成形という）たのち、こ
の圧粉成形体を前記カプセルのまま焼結しくカプセルは
焼結時に消滅する）焼結体を作るものである。

ここで、従来の静水圧成形法と、その問題点を、段付シ
ャフトの例をとって説明する。

第１図は、凹凸部を有する形状品の一例として、段付シ
ャフトを示す斜視図、第２図は、第１図に係る段付シャ
フトの圧粉成形に供せられる、従来のカプセルを示す断
面図、第３図は、第２図に係るカプセルに粉末を充填し
た状態を示す断面図である。

図において、１は、段付部１ａを有する段付シャフト、
２は、射出成形あるいは真空成形によって製作した、段
付シャフト１と相似形状で収縮量を見込んだ寸法のゴム
またはプラスティック製のカプセル、３は、カプセル２
内に充填された粉末、４は、粉末３を充填したカプセル
２の開口部に装着した栓である。

まず、粉末３が、供給器（図示せず）を通り、その開口
部からカプセル２内へ充填され、前記開口部はシール装
置（図示せず）によって栓４をされる。

次に、圧力媒体が充満した圧力容器（図示せず）内へ前
記カプセル２を入れ、このカプセル２を介して粉末３に
所定の静水圧を負荷すると、前記カプセル２は、幾何学
形状をくずさず相似的に縮少し、所定形状の圧粉成形体
が成形されるものである。

以上説明した従来の静水圧成形法によれば、粉末３の充
填時に、段付シャフト１の如き凹凸部を有する形状に成
形したカプセル２では、その段付部２ａに、残存空気量
が多い部分、すなわち充填密度の低い部分が存在する。

このように充填密度の低い部分が存在すると、前記静水
圧を負荷した後の除圧時に、膨張する空によってカプセ
ル２が破断され、そこから圧力媒体が浸入して不良品と
なり、圧粉成形体の歩留りが低下するという欠点があっ
た。また、カプセル２が破断しないまでも、充填密度の
低い部分があって密度分布が不均一になると、圧粉成形
体の寸法精度が悪くなるという欠点もあった。

〔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、歩留シ
が高く、且つ寸法精度の優れた凹凸部を有する圧粉成形
体を成形することができる静水圧成形法の提供を、その
目的とするものである。

圧成形法において、その内部に粉末を充填した、凹凸部
が存在しない弾性体の筒状のカプセルにより、収縮量を
見込んだ寸法形状に塑性加工して成形した素形材に、前
記カプセルを介して静水圧を負荷することにより所定形
状の圧粉成形体を成形す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静水圧成形法の実施
に供せられるバッキング装置を示す略示図、第５図は、
第４図に係るバッキング装置によって粉末を充填したカ
プセルを示す断面図、第６図は、第５図に係るカプセル
から、簡易型によって成形した、段付シャフトの素形材
・を示す断面図、第７図は、静水圧成形装置と、これに
よって成形される素形材を併せて示す断面図である。

本実施例は、以下に説明する第１〜３工程からなるもの
である。

まず、第１工程は、カプセルに粉末を充填するバッキン
グ工程であシ、この工程を、第４，５図を使用して説明
する。

第４図において、５は、段付部などの急激な形状変化部
が存在しない、筒状の、弾性体に係る天然ゴムラテック
ス製のカプセル（二点鎖線はバッキング前、実線はバッ
キング後）、６は、その内壁面までカプセル５が膨張（
実線位置まで膨張）しても弾性変形領域にあるように、
その内径を定めた、排気孔６ａを穿設した、金属製のバ
ッキング容器、７は、排気孔６ａに接続された排気用回
路、８は、排気用回路７の途中に設けられたリーク・パ
ルプ、９は、排気用のバキューム・ポンプである。

このように構成したバッキング装置のバッキング容器６
内にカプセル５をセツティングする（二点鎖線の状態）
。

リーク・バルブ８を閉めると、バキューム・ポンプ９が
稼動し、カプセ、ル５とバッキング容器６の内壁との間
に存在する空気が、排気用回路７を通り排気される。こ
のため、カプセル５とノくツキング容器６の内壁との間
は真空になり、カプセル５は弾性変形内で膨張してバッ
キング容器６の内壁に密着し、実線の状態になる。密着
状態が検知されると、供給器から粉末（いずれも図示せ
ず）が、その開口部からカプセル５内へ供給される。

そして必要重量の粉末が充填されると、カプセル５の前
記開口部に、シール装置によって栓（いずれも図示せず
）がされる。次いで、リーク・、＜ルブ８が開き、排気
用回路７へ空気が入シ、ノ（キューム・ポンプ９が停止
し、バッキング容器６内から、第５図に示すように、そ
の内部に粉末１０を充填し、開口部に栓１１を施したカ
プセル５が取出される。

次の第２工程は、簡易型によって素形材を成形する工程
である。

後述する第３工程での静水圧による収縮量を見込んだ寸
法形状の型を彫り込んだ、２つ割れの簡易型（図示せず
）によって、第５図に係るカプセル５を塑性加工（ただ
し、栓１１を取外しだ状態で塑性加工）シ、第６図に示
すような、段付シャフトの素形材１２を成形し、この成
形後、シール装置（図示せず）によって新しい栓１１Ａ
をする。

この工程では、圧粉成形を行なわないため、粉末１０の
充填密度は上昇しないが、加工力が極めて小さいので、
前記簡易型は、たとえば木型で十分である。また、縮型
でなくても部分型であってもよい。

最後の第３工程は、静水圧成形装置によって圧粉成形体
を成形する工程であり、この工程を第７図を使用して説
明する。

第７図において、１３は高圧容器、１４は高圧容器蓋、
１５は、圧力媒体流路１５ａを穿設した高圧容器底、１
６は、圧力媒体流路１５ａに接続された油圧回路、１７
は高圧発生装置である。

このように構成した静水圧成形装置の高圧容器１３内へ
、第６図に係る素形材１２をセツティングし、高圧容器
蓋１４を施してシールを行なう。

高圧発生装置１７をＯＮにすると、圧力媒体（図示せず
）が油圧回路１６を経て高圧容器１３内へ流入し、これ
と同時に、高圧容器１３内の空気は、高圧容器蓋１４に
設けられた空気抜き孔（図示せず）から出て、圧力媒体
と入れかわる。

空気抜きが終了すると、前記空気抜き孔が閉塞し、高圧
容器１３内の圧力媒体の圧力が、所定圧力まで昇圧する
。そして、素形材１２には静水圧１８が負荷され、この
素形材１２は、静水圧１８によって、幾何学形状をくず
さず相似的に縮少して所定形状の圧粉成形体が成形され
る。昇圧後、所定時間経過後、高圧発生装置１７はＯＦ
Ｆになり、高圧容器蓋１４が開き、圧粉成形体が取出さ
れる。

具体例を説明する。

段付シャフト１を焼結体で製作する場合を説明する。カ
プセル５は、たとえば、内径１０■、肉厚０．２　ｍｍ
　、全長１５０＋ｍｎの天然ゴムラテックス製の庇付円
筒である。このカプセル５を、その内径１４ｍｍφのバ
ッキング容器６内へセツティングし、第４図に係るバッ
キング装置によって、前記カプセル５内へ平均粒度４０
μｍのアトマイズ鉄粉を供給してこれを充填した。次に
、木型の簡易型（９） （図示せず）によって、前記アトマイズ鉄粉をバッキン
グしたカプセル５から、素形材１２を成形した。最後に
、この素形材１２を高圧容器１３内へセツティングし、
第７図に係る静水圧成形装置によって３０００　Ｋｇ　
ｆ　／　ｃ４の静水圧１８を負荷して、所望の圧粉成形
体を成形することができた。

このようにして成形した圧粉成形体のＡ部（段付部）、
Ｂ部（中間部）、０部（軸端部）の密度比ρ／ρ丁（た
だし、ρ：その部分での圧粉成形体の密度、ρＴ：真密
度）は、第８図のようになった。

第８図は、第７図に係る静水圧成形装置によって成形し
た圧粉成形体の一例について、その各部分の、静水圧と
密度比との関係を示す静水圧−密度比線図である。

この第８図から明らかなように、３０００Ｋｑｆ／ｃｒ
ｔｔの静水圧で成形した圧粉成形体の密度比は約０．８
７に達し、Ａ、Ｂ、Ｃ各部の密度比の差は小さく、密度
分布はほぼ均一であった。その結果、寸法精度は、従来
の静水圧成形法で成形した圧粉成形体（１０） よりも向上した。まだ、圧粉成形体の歩留りは、はぼ１
００％であった。

以上説明した実施例によれば、段付部などの急激な形状
変化部がない、同筒状のカプセル５内へ粉末１０（アト
マイズ鉄粉）を充填するようにしたので、従来のような
充填密度の低い部分がなくなった。したがって、第７図
に係る静水圧成形装置によって静水圧１８を負荷した後
の除圧時に、空気の膨張によってカプセル５が破断する
ようなことはなくなり、圧粉成形体の歩留りがほぼ１０
０％まで向上するという効果があった。ｔ　ｆＣ＜、：
’各部の密度分布がほぼ均一になったので、寸法精度の
優れた圧粉成形体が得られるようにかった。

なお、本実施例においては、バッキング容器６内へカプ
セル５をセツティングし、このカプセル５を弾性変形領
域内で膨張させた状態で、粉末１０を充填させるように
したが、弾性変形を与えず、そのままの状態で粉末１０
を充填するようにしてもよい。しかし本実施例のように
カプセル５を予め膨張させてから充填するようにすれば
、力（１１） プセル５をバッキング容器６から取出したとき、そのカ
プセル５が弾性収縮して、粉末１０の充填密度がさらに
高くなるという利点がある。

さらに、本実施例においては、素形材１２の成形に簡易
型を使用するようにしたが、この簡易型を使用する代り
に、ロール成形などによって素形材１２を成形するよう
にしてもよい。

また、本実施例においては、粉末１０として、アトマイ
ズ鉄粉を使用したが、金属の酸化物（たとえば、アルミ
ナ）、炭化硅素々どの粉末であってもよい。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、歩留りが高
く、且つ寸法精度の優れた凹凸部を有する圧粉成形体を
成形することができる静水圧成形法を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、凹凸部を有する形状品の一例として、段付シ
ャフトを示す斜視図、第２図は、第１図に係る段付シャ
フトの圧粉成形に供せられる、従来（１２） のカプセルを示す断面図、第３図は、第２図に係るカプ
セルに粉末を充填した状態を示す断面図、第４図は、本
発明の一実施例に係る静水圧成形法の実施に供せられる
バッキング装置を示す略示図、第５図は、第４図に係る
バッキング装置によって粉末を充填したカプセルを示す
断面図、第６図は、第５図に係るカプセルから、簡易型
によって成形した、段付シャフトの素形材を示す断面図
、第７５・・・カプセル、６・・・バッキング容器、６
ａ・・・排気孔、９・・・バキューム・ポンプ、１０・
・・粉末、１２・・・素形材、１３・・・高圧容器、１
７・・・高圧発生装置、１８・・・静水圧。 代理人　弁理士　福田幸作 、（ほか１名） （１３） 第１図 第２図　　　　　　　第３図 第４図 第５図　　　　　　　　第６２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粉末をカプセル内へ充填し、このカプセルを介して
   前記粉末に静水圧を負荷することによって、凹凸部を有
   する圧粉成形体を成形する静水圧成形法において、その
   内部に粉末を充填した、凹凸部が存在しない弾性体の筒
   状のカプセルにより、収縮量を見込んだ寸法形状に塑性
   加工して成形した素形材に、前記カプセルを介して静水
   圧を負荷することにより所定形状の圧粉成形体を成形す
   ることを特徴とする静水圧成形法。 ２゜排気孔を有するバッキング容器内へカプセルをセツ
   ティングし、前記排気孔からバッキング容器内壁と前記
   カプセルとの間に存在する空気を排気することによって
   、前記カプセルを前記バッキング容器内壁に密着させた
   状態で、前記カプセル内へ粉末を充填するようにしだも
   のである特許請求の範囲第１項記載の静水圧成形法。