JPS5913003A - 複合焼結機械部品の製造方法 - Google Patents
複合焼結機械部品の製造方法Info
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- JPS5913003A JPS5913003A JP57121813A JP12181382A JPS5913003A JP S5913003 A JPS5913003 A JP S5913003A JP 57121813 A JP57121813 A JP 57121813A JP 12181382 A JP12181382 A JP 12181382A JP S5913003 A JPS5913003 A JP S5913003A
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- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
- B22F7/062—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、複数個の圧粉体を接合して一箇の焼結部品
を作るいわゆる圧粉体接合法（ＧｒｅｅｎＡｓθθｍｂ
ｌｙ ）の改良に関するものである。
を作るいわゆる圧粉体接合法（ＧｒｅｅｎＡｓθθｍｂ
ｌｙ ）の改良に関するものである。
従来、鉄系金属粉末を圧縮して軸部を有する圧粉体（以
下インナーと呼ぶ。）゛と孔部を有する圧粉体（以下ア
ウターと呼ぶ。）を夫々成形し、軸部と孔部を嵌め合わ
せた状態で焼結することにより複雑な形状の機械部品を
得る製造方法にあって該インナーとアウターを嵌め合わ
せるには、インナーとアウターとの嵌め合い寸法差の締
め代を適宜設定し、アウターを加熱して該アウターの内
径を膨張させておいてインナーを挿入し、アウターの常
温収縮によレインナーとアウターの嵌め合いを得ていた
。 ゛ 然し乍ら、上記インナーとアウターの嵌め合い寸法差の
締め代の適切な設定は極めて困鹸であり、締め代が小さ
すぎる場合は接合強度が弱いことは勿論で□あるが、大
きすぎる場合は嵌合に際してより高温に加熱してアウタ
ーの内径を膨張させ゛なければならないので、高温加熱
によりアウ゛ター内径の表面が酸化現象を起こし、焼結
時の拡散接合に影響を与え金属拡散が不十分となりかえ
って接合強度が弱ぐなるという問題を有している′。□
而して、本発明は斯る従来の問題点に鑑み案出されたも
ので、インナーとアウターとの嵌め合い寸法差を接合径
の“０．４ ’１６以内の締ま″り嵌めに設定する゛と
共に１両者の嵌め合い全圧入により行なうことを特徴°
ど子るものセある。
下インナーと呼ぶ。）゛と孔部を有する圧粉体（以下ア
ウターと呼ぶ。）を夫々成形し、軸部と孔部を嵌め合わ
せた状態で焼結することにより複雑な形状の機械部品を
得る製造方法にあって該インナーとアウターを嵌め合わ
せるには、インナーとアウターとの嵌め合い寸法差の締
め代を適宜設定し、アウターを加熱して該アウターの内
径を膨張させておいてインナーを挿入し、アウターの常
温収縮によレインナーとアウターの嵌め合いを得ていた
。 ゛ 然し乍ら、上記インナーとアウターの嵌め合い寸法差の
締め代の適切な設定は極めて困鹸であり、締め代が小さ
すぎる場合は接合強度が弱いことは勿論で□あるが、大
きすぎる場合は嵌合に際してより高温に加熱してアウタ
ーの内径を膨張させ゛なければならないので、高温加熱
によりアウ゛ター内径の表面が酸化現象を起こし、焼結
時の拡散接合に影響を与え金属拡散が不十分となりかえ
って接合強度が弱ぐなるという問題を有している′。□
而して、本発明は斯る従来の問題点に鑑み案出されたも
ので、インナーとアウターとの嵌め合い寸法差を接合径
の“０．４ ’１６以内の締ま″り嵌めに設定する゛と
共に１両者の嵌め合い全圧入により行なうことを特徴°
ど子るものセある。
以下、本発明！図示する実験例に基づいて詳述 −。
する。
実験１ ゛ ・ ・ −“
先ず第１図では以下の条件下によるアウターに一定角度
をもつテーパーピンを挿入して該テーパーピンの上部を
加圧し、アウターや圧粉体が壊われる際の荷重と該圧粉
体の肉厚との関係における予備実ｉの結果を示している
。
先ず第１図では以下の条件下によるアウターに一定角度
をもつテーパーピンを挿入して該テーパーピンの上部を
加圧し、アウターや圧粉体が壊われる際の荷重と該圧粉
体の肉厚との関係における予備実ｉの結果を示している
。
内径 ２０■・・・・・肉厚 ３〜１０ｍ内径 ３０■
・・・・・・肉厚 ２〜１０ｍ〔テーパーピン〕、。
・・・・・・肉厚 ２〜１０ｍ〔テーパーピン〕、。
傾斜５゜
との実験結果からすると、例えばアウター圧粉体の肉厚
が５ｍで内径が３（ｌｕ＋と２０＋ａ＋である場合の破
壊荷重をみると内径３０■では約８５Ｋｇで破壊するの
に対し、内径２０■では約５５即で破壊する結果が得ら
れた。又、内径が同じ３０■であっても肉厚が大きくな
れば破壊荷重も比例して大きくなることがわかった。
が５ｍで内径が３（ｌｕ＋と２０＋ａ＋である場合の破
壊荷重をみると内径３０■では約８５Ｋｇで破壊するの
に対し、内径２０■では約５５即で破壊する結果が得ら
れた。又、内径が同じ３０■であっても肉厚が大きくな
れば破壊荷重も比例して大きくなることがわかった。
実験２
次に、第２図では上記と同じテーパーピンを用いてアウ
ターの内径を押し広げるのに必要な荷重と接合径即ち内
径を基準とした圧入代（チ）との関係を示す実験結果を
表わしている。”この第２図からみると、圧入代が大き
くなるにしたがい圧入荷重が比例して大きくなっている
。
ターの内径を押し広げるのに必要な荷重と接合径即ち内
径を基準とした圧入代（チ）との関係を示す実験結果を
表わしている。”この第２図からみると、圧入代が大き
くなるにしたがい圧入荷重が比例して大きくなっている
。
従って、圧入代が大きくなればインナーとアウターの接
合強度も大きくなる関係が盛り５立つことが明らかであ
る。
合強度も大きくなる関係が盛り５立つことが明らかであ
る。
依って、上記両図から推定すると例えば内径が３０ｍで
肉厚が５■のアウターの匹にテーパーピンを圧入する場
合は圧入代が、８５，９０μで破壊することとなり、・
実験結果でも圧入代が９０μでクラックが、発生した。
肉厚が５■のアウターの匹にテーパーピンを圧入する場
合は圧入代が、８５，９０μで破壊することとなり、・
実験結果でも圧入代が９０μでクラックが、発生した。
従って、アウターの圧粉体の肉厚や内径により破壊荷重
は異なるものの一定の嵌め合い寸法差までは圧入が可能
であることが判明した。即ち、アウターとインナーの嵌
め合い寸法差を接合径の０．４１以内の締まり嵌めに設
定すれば、アウターの孔内にインナーを圧入してもアウ
ターにクラックや破壊が生じないことが明らかにな？た
。
は異なるものの一定の嵌め合い寸法差までは圧入が可能
であることが判明した。即ち、アウターとインナーの嵌
め合い寸法差を接合径の０．４１以内の締まり嵌めに設
定すれば、アウターの孔内にインナーを圧入してもアウ
ターにクラックや破壊が生じないことが明らかにな？た
。
次に、第３図、では、内径が３０■で肉厚が５鱈のアウ
ターにインナーを従来の嵌合方法たる焼バ、メ式（黒丸
の実線）と本発明による嵌合、方法たる圧入式（白丸の
点線）で嵌合して焼結した場合に於いて、該焼バメ式と
圧入式では嵌め合一寸法差によって接合強、興がどのよ
うに異なるかを測定した。即ち焼５結体のアウタ一部を
材料試験機のベッドにスペーサーを介して固定し、イン
ナーに軸方向の負荷を作用させてインナーが抜は出され
る瞬間の荷重をもって接合強度として第３図に表わした
。
ターにインナーを従来の嵌合方法たる焼バ、メ式（黒丸
の実線）と本発明による嵌合、方法たる圧入式（白丸の
点線）で嵌合して焼結した場合に於いて、該焼バメ式と
圧入式では嵌め合一寸法差によって接合強、興がどのよ
うに異なるかを測定した。即ち焼５結体のアウタ一部を
材料試験機のベッドにスペーサーを介して固定し、イン
ナーに軸方向の負荷を作用させてインナーが抜は出され
る瞬間の荷重をもって接合強度として第３図に表わした
。
図から明らかな如く嵌め合い寸法、差がすきま、、嵌め
の３０μからしまシ嵌めの一６０μまでは圧入式でも焼
バメ式で略等しい抜き出し荷重即ち接合強度を示してい
る。
の３０μからしまシ嵌めの一６０μまでは圧入式でも焼
バメ式で略等しい抜き出し荷重即ち接合強度を示してい
る。
しかし、嵌め合い寸法差力５−６０μから一、１００μ
になると焼バメ式にあっては接合強度が、急激に低下す
るのに対し、圧入式は逆に僅かながら高く５ − なっている。
になると焼バメ式にあっては接合強度が、急激に低下す
るのに対し、圧入式は逆に僅かながら高く５ − なっている。
斯る現□象は前述の如く焼バメ式つまりアウターを加熱
して内径を膨張させてインナーを嵌゛め合わせ、る方、
法は、嵌め合い寸法差が大きくなるほど高温で加熱して
内径を膨張させなければならないので、高温加熱によっ
て表面が酸化し、焼結時に於仕る金属拡散が十分に行わ
れないためにインナーとアラ、ターの接合強度が逆に弱
くなるのである。
して内径を膨張させてインナーを嵌゛め合わせ、る方、
法は、嵌め合い寸法差が大きくなるほど高温で加熱して
内径を膨張させなければならないので、高温加熱によっ
て表面が酸化し、焼結時に於仕る金属拡散が十分に行わ
れないためにインナーとアラ、ターの接合強度が逆に弱
くなるのである。
これに対し、圧入式の場合にあっては、アウターを加熱
、する必要性が全くないばかりか、第２図で示す如く圧
入代つまり嵌め合い寸法差が大きくなるにしたがい圧入
荷重が増加するから、少なくともクラックや破壊が生ず
る値以下であれば焼結時に於いてア、ウターとインナー
の金属拡散が十分性われるので接合強度が強くなるので
ある。
、する必要性が全くないばかりか、第２図で示す如く圧
入代つまり嵌め合い寸法差が大きくなるにしたがい圧入
荷重が増加するから、少なくともクラックや破壊が生ず
る値以下であれば焼結時に於いてア、ウターとインナー
の金属拡散が十分性われるので接合強度が強くなるので
ある。
尚、本発明に係る方法によりインナーをアウターの孔Ｆ
圧入するには第４図に示す通常の型出し・面取形状では
圧入が困難であるから、第５図に示す如・くインカー１
の先端部外径をアウター０の内径よりも僅かに小さくす
ると共に、先端一定職を６一 テーパー状の段差を形成する構成とする。
圧入するには第４図に示す通常の型出し・面取形状では
圧入が困難であるから、第５図に示す如・くインカー１
の先端部外径をアウター０の内径よりも僅かに小さくす
ると共に、先端一定職を６一 テーパー状の段差を形成する構成とする。
第１図は、内径の異なる孔部を有する圧粉体にテーパー
ピンを挿入加圧し７た場合に於ける圧粉体の肉厚と破壊
荷重の関係を示すグラフ、第２図は圧入代と圧入荷重と
の関係を示すグラフ、第３図は複合圧粉体の嵌め合い寸
法差と接合強度との関係を示すグラフ、第４図は従来の
複合圧粉体夫々の面取形状を示す要部断面図、第５図は
本発明に供される複合圧粉体夫々の面取形状を示す要部
断面図である。 代理人 増 渕 邦 彦 ７− 第１図 ０．１ ０．２ ０・３（％）圧入代 第３図 −０−〇−王 嵌め合い１５氏Ｌ （）ｌ） 第４図 第５図 手１補正書 ５８６２９ 発明の名称 複合焼結機械部品の製造方法補正を
する者 事件との関係 出願 人 代表者 ｉ ｉ ÷ｉ 藤 代 理 人 補正命令の日付 （自発補正）補正により増加
する発明の数 Ｏ 補正の対象 明細書の全文 補正の内容 別紙のとおり 訂 正 明 細 書 発明の名称 複合焼結機械部品の製造方法特許請求の範
囲 １ 鉄系金属粉末を圧縮して軸部を有する圧粉体（以下
インナーと呼ぶ。）と孔部を有する圧粉体（以下アウタ
ーと呼ぶ。）をそれぞれ成形し、軸部と孔部を嵌め合わ
せた状態で焼結することにより複雑な形状の機械部品を
得るにあたり、軸部と孔部の嵌め合い寸法差を締まり嵌
めに、且つその締め代を、孔の内径寸法に対する割合（
％）で次の式から得られる値以下に設定すると共に、両
者の嵌め合いを圧入により行なうことを特徴とする複合
焼結機械部品の製造方法。 （（α２３Ｔ＋１ ）Ｄ＋１３．８）／３００但し、Ｄ
：孔の内径＋ｕ、 Ｔ ：孔の外側の肉厚ｌである。 発明の詳細な説明 この発明は、複数個の圧粉体を接合して一箇の焼結部品
を作るいわゆる圧粉体接合法（Ｑ ｒｅｅｎＡｓｓｅｍ
ｂｌｙ ）の改良に関するものである。 １− 金属粉末で軸部を有する圧粉体（インナー）と孔部を有
する圧粉体（アウター）をそれぞれ成形１αゝ し、軸部と孔部を嵌め合わせた状態で焼結することによ
り複雑な形状の焼結機械部品を作る方法において、イン
ナーとアウターを嵌め合わせる手段として、従来ｉ両者
の嵌め合い寸法差をマイナスに即ち締まり嵌め゛に設定
し、・・アろターを加熱してその孔の内径を膨張させた
状態でインナーと一合 ′させる、いわゆる焼き嵌め
によって嵌め合わせていた。 しかし、締め代が小さすぎる場合は勿論であるが、大き
すぎる場合も却ってインナーとアウターの焼結後の接合
強度が弱くなるため、両者の嵌め合い寸法差の適切な設
矩は極めて困難で、しかも狭い範囲に設定し加工しなけ
ればならなかった。 而して、本発明は斯かる従来の間′照点に鑑み案出され
たもので［、、インナーとアウターとの綱め合い寸法差
を締まり嵌め宝、且つその締め代を孔の内径寸法に対す
る割合（％）で次のだかや求められる値以下に設定する
と共に、両者：の−め合いを−２−
へへ圧入により行なうことを特徴とする
ものである。 （（α２３Ｔ＋１）Ｄ＋１３．８）／３００但し、Ｄ：
孔の内径−量、■：孔の外側の肉厚ａｍである。 ところで、本発明においては一般常識に反して未だ焼結
していない、従って強度の低いアウター圧粉体の孔部に
軸を圧入する訳であるから、圧入によるアウターの破壊
に十分な注意を払う必要がある。 そこで本発明の実験に先立ち、圧入とアウターの破壊と
の関係につき次の予備実験を行なった。 実験１ ′ 先ず、アトマイズ鉄粉に１．５％の銅粉と０７％の黒鉛
粉を′添加した混合粉を用いて、下記寸法の中空円筒形
の圧粉体それぞれを成形した。なお、各圧粉体の圧粉密
度は６．７０／ｃＪである。 □ パ内径゛： ２０１ｍ・・・・・・肉厚 ： ３
．’５’、’ １ ０ｅｗ・内径：３’（ｊｍ’ｇ＋
・・・・・・肉厚：２．３．５，１０１１軸方向の長さ
：５ｉｍ（各圧粉体共通）次に、これらの圧粉体を材料
試験機にかけ、そ−３＝ の内径の孔に挿入したテーパー角５°のテーパーピンに
荷重を加えて圧入してゆき、圧粉体が破壊する瞬間のテ
ーパーピンの圧入荷重を読み取り、これをその圧粉体の
圧入による破壊荷重とした。 第１図はこの実験で得られたデータをグラフ化して示し
たもので、■孔の直径が一定の場合は圧粉体の肉厚と破
壊荷重が近似的には一次の関係にあること；■圧粉体の
肉厚が一定の場合は孔の直径と破壊荷重がほぼ比例する
、即ち、原料および汁粉密度を等しくする中空円筒形の
圧粉体では、その破壊荷重を孔の円周で除した値（円周
の単位長さ当たりの強度）はほぼ一様の値を示すことを
表わしている。 なお、■の近似式を得られたデータから求めると、肉厚
Ｔｌｌ、内径Ｄｌｌにおける破壊荷重ＰｋｏはＰ ＝
０．２３ Ｄ・Ｔ＋Ｄ＋１３．８で表わされる。 実験２ 次に、前記各圧粉体の代表として内径３０Ｉｌ１１１゜
肉厚５＋ｕの圧粉体を選び、その孔に実験１で使用した
デーバーピンを圧入して内径を拡張する実験を行ない、
テーパーピンに負荷した荷重とその時の内径拡張量との
関係を求めた。 この内径拡張量は、インナーの軸部を圧入する際に必然
的に拡張されるべき量であるから、その意味で「圧入代
」と呼ぶこともできる。また、軸と孔との嵌め合いとい
う観点からは、締まり嵌めの場合における用Ｒ「締め代
」に相当する。 第２図はこの実験の結果を示したもので、その横軸は内
径拡張量（％）であるが、便宜上圧入代と表示しである
。そしてこのグラフは、テーパービンに負荷した圧入荷
重とそれによる内径拡張量（即ち圧入代）とは勾配３０
０の比例関係にあることを、従って両輪の一方の値から
伯の一方の値を推定できることを示している。 以上の予備実験の結果は、アウター圧粉体の孔部にイン
ナーを圧入する場合、内径拡張量（即ち圧入代または締
め代）をある限界内に設定すれば圧入荷重が破壊荷重を
越えず、従ってアウターの破壊やクラックは生じないこ
とを意味している。 そして圧入荷重が破壊荷重を越えない前提で両実験のデ
ータから計算すると、この限界は内径りに対する割合（
％）で、 （（０，２３Ｔ＋１＞Ｄ＋１３．８）／３００となる。 なお、この値にＤ／１００を乗じれば、締め代の絶対値
が得られる。締め代がこの値以下であれば、インナーを
圧入してもアウターの破壊やクラックは起こらず、安全
に嵌合できることが実験で確認された。 実施例 前述した予備実験の場合と同じく、アトマイズ、 鉄
粉に１．５％の銅粉と０７％の黒鉛粉を添加した混合粉
を用いて、圧粉密度６．７ Ｑ／ ｃＪ 、内径基準寸
法３０ｍｍ、肉厚５ｕ＋、長さ５Ｉｌ１１１の中空円筒
形の圧粉体を成形してアウターとし、同じく外径基準寸
法３０＋ｎｉ、長さ４Ｃ）＋ｍの円柱形の圧粉体を成形
してインナーとした。 次に、両者を一つずつ、所定の嵌め合い寸法差になるよ
う選択組み合わせた組を作り、嵌め合い寸法差を（−）
から（＋）まで段階的に異ならせた組の系列を２系列用
意した。ここに、（−）は両者の嵌め合いが締まり嵌め
（インナーの軸径がアウターの孔径より木きい嵌め合い
）であることを、また、（＋）は隙間嵌め（アウターの
孔径がインナーの軸径より大きい嵌め合い）であること
を意味している。 インナーとアウターの嵌合は、一方の系列の組は（本発
明の）圧入により嵌合させ、他の一方の系列の組は、比
較のために焼き嵌め（アウターの圧粉体を加熱しその内
径を膨張させた状態で嵌合させる）により嵌合させた。 これらの焼結は雰囲気にブタン変成ガスを用いた焼結炉
により、温度１１３０℃で３０分焼結してインナーとア
ウターを一体に接合させた。 次に、かくして得られた複合焼結体それぞれのの接合強
度を測定するため、焼結体のアウタ一部を材料試験機の
ベッドにスペーサーを介して固定して、インナーに軸方
向の荷重を徐々に負荷し、インナーとアウターとの接合
が破壊される瞬間の荷重を測定し、これをその複合焼結
体の接合強度とした。 第３図はこの試験結果をグラフ化して示したもので、図
中白丸の点線は圧入により暉め合わせた本発明の方式を
、黒丸の実線は、焼き嵌めにより嵌め合やせた従来の方
式を示している。 図から明らかなように、嵌め合い寸法差が隙間嵌めの３
０μから締まり嵌めの一６０μまでは、圧入式でも焼き
嵌め式でも略等しい抜き出し荷重即ち接合強度を示して
いるのに対して、嵌め合い寸法差が一６０μから一１０
０μになると、焼き嵌め式の場合は接合強度が急激に低
下し、一方、圧入式では、僅かながら更に向上している
。 この理由については、焼き嵌め式にあっては、締まり嵌
めにおける締め代が大きくなるほど高温で加熱して内径
をより大きく熱膨張させなければならケいので、高温加
熱によって表面が酸化してそれが焼結時における金属拡
散を妨げ、その結果イン古−とアラ２−の接合強度が弱
くなるものと考えられる。 これに対して、圧入式の場合は常温で処理するために上
述のような不具合は起こらない。また、締め代を従来よ
りも大きく取れるためにインナーとアウターがよく密着
した状態で焼結され、金属拡散が十分に行なわれる結果
接合強度が向上するものと考えられる。 なお、インナーをアウターの孔に圧入する場合第４図に
示す通常の型出し面取形状では圧入が困難であるから、
第５図に示す如くインナー１の先端部外径をアウターＯ
の内径よりも僅かに小さくするとともに、先端−足載を
テーパー状の段差をもつ構成とする。
。 以上詳述したように、本発明によれば従来より締め代の
許容範囲が広くなるために生産性が向上し、且つ、より
強固に接合された複合焼結体を得ることができる。 図面の簡単な説明 第１図は内径の異なる孔部を有声る圧粉体にテーパーピ
ンを挿入加圧した場合における圧粉体の肉厚と破壊荷重
の関係を示すグラフ、第２図は圧入代と圧入荷重との関
係を示すグラフ、第３図は複合圧粉体の嵌め合い寸竺差
と接合強シと９関係を示すグラフ、第４−は従事の複合
圧一体そむぞれの面取形状を示！要部断り図、第５図は
本発明に供さ終る複合圧粉体それぞりの面取形状を示す
要部断面図である。 代理人 増 渕 邦 彦
ピンを挿入加圧し７た場合に於ける圧粉体の肉厚と破壊
荷重の関係を示すグラフ、第２図は圧入代と圧入荷重と
の関係を示すグラフ、第３図は複合圧粉体の嵌め合い寸
法差と接合強度との関係を示すグラフ、第４図は従来の
複合圧粉体夫々の面取形状を示す要部断面図、第５図は
本発明に供される複合圧粉体夫々の面取形状を示す要部
断面図である。 代理人 増 渕 邦 彦 ７− 第１図 ０．１ ０．２ ０・３（％）圧入代 第３図 −０−〇−王 嵌め合い１５氏Ｌ （）ｌ） 第４図 第５図 手１補正書 ５８６２９ 発明の名称 複合焼結機械部品の製造方法補正を
する者 事件との関係 出願 人 代表者 ｉ ｉ ÷ｉ 藤 代 理 人 補正命令の日付 （自発補正）補正により増加
する発明の数 Ｏ 補正の対象 明細書の全文 補正の内容 別紙のとおり 訂 正 明 細 書 発明の名称 複合焼結機械部品の製造方法特許請求の範
囲 １ 鉄系金属粉末を圧縮して軸部を有する圧粉体（以下
インナーと呼ぶ。）と孔部を有する圧粉体（以下アウタ
ーと呼ぶ。）をそれぞれ成形し、軸部と孔部を嵌め合わ
せた状態で焼結することにより複雑な形状の機械部品を
得るにあたり、軸部と孔部の嵌め合い寸法差を締まり嵌
めに、且つその締め代を、孔の内径寸法に対する割合（
％）で次の式から得られる値以下に設定すると共に、両
者の嵌め合いを圧入により行なうことを特徴とする複合
焼結機械部品の製造方法。 （（α２３Ｔ＋１ ）Ｄ＋１３．８）／３００但し、Ｄ
：孔の内径＋ｕ、 Ｔ ：孔の外側の肉厚ｌである。 発明の詳細な説明 この発明は、複数個の圧粉体を接合して一箇の焼結部品
を作るいわゆる圧粉体接合法（Ｑ ｒｅｅｎＡｓｓｅｍ
ｂｌｙ ）の改良に関するものである。 １− 金属粉末で軸部を有する圧粉体（インナー）と孔部を有
する圧粉体（アウター）をそれぞれ成形１αゝ し、軸部と孔部を嵌め合わせた状態で焼結することによ
り複雑な形状の焼結機械部品を作る方法において、イン
ナーとアウターを嵌め合わせる手段として、従来ｉ両者
の嵌め合い寸法差をマイナスに即ち締まり嵌め゛に設定
し、・・アろターを加熱してその孔の内径を膨張させた
状態でインナーと一合 ′させる、いわゆる焼き嵌め
によって嵌め合わせていた。 しかし、締め代が小さすぎる場合は勿論であるが、大き
すぎる場合も却ってインナーとアウターの焼結後の接合
強度が弱くなるため、両者の嵌め合い寸法差の適切な設
矩は極めて困難で、しかも狭い範囲に設定し加工しなけ
ればならなかった。 而して、本発明は斯かる従来の間′照点に鑑み案出され
たもので［、、インナーとアウターとの綱め合い寸法差
を締まり嵌め宝、且つその締め代を孔の内径寸法に対す
る割合（％）で次のだかや求められる値以下に設定する
と共に、両者：の−め合いを−２−
へへ圧入により行なうことを特徴とする
ものである。 （（α２３Ｔ＋１）Ｄ＋１３．８）／３００但し、Ｄ：
孔の内径−量、■：孔の外側の肉厚ａｍである。 ところで、本発明においては一般常識に反して未だ焼結
していない、従って強度の低いアウター圧粉体の孔部に
軸を圧入する訳であるから、圧入によるアウターの破壊
に十分な注意を払う必要がある。 そこで本発明の実験に先立ち、圧入とアウターの破壊と
の関係につき次の予備実験を行なった。 実験１ ′ 先ず、アトマイズ鉄粉に１．５％の銅粉と０７％の黒鉛
粉を′添加した混合粉を用いて、下記寸法の中空円筒形
の圧粉体それぞれを成形した。なお、各圧粉体の圧粉密
度は６．７０／ｃＪである。 □ パ内径゛： ２０１ｍ・・・・・・肉厚 ： ３
．’５’、’ １ ０ｅｗ・内径：３’（ｊｍ’ｇ＋
・・・・・・肉厚：２．３．５，１０１１軸方向の長さ
：５ｉｍ（各圧粉体共通）次に、これらの圧粉体を材料
試験機にかけ、そ−３＝ の内径の孔に挿入したテーパー角５°のテーパーピンに
荷重を加えて圧入してゆき、圧粉体が破壊する瞬間のテ
ーパーピンの圧入荷重を読み取り、これをその圧粉体の
圧入による破壊荷重とした。 第１図はこの実験で得られたデータをグラフ化して示し
たもので、■孔の直径が一定の場合は圧粉体の肉厚と破
壊荷重が近似的には一次の関係にあること；■圧粉体の
肉厚が一定の場合は孔の直径と破壊荷重がほぼ比例する
、即ち、原料および汁粉密度を等しくする中空円筒形の
圧粉体では、その破壊荷重を孔の円周で除した値（円周
の単位長さ当たりの強度）はほぼ一様の値を示すことを
表わしている。 なお、■の近似式を得られたデータから求めると、肉厚
Ｔｌｌ、内径Ｄｌｌにおける破壊荷重ＰｋｏはＰ ＝
０．２３ Ｄ・Ｔ＋Ｄ＋１３．８で表わされる。 実験２ 次に、前記各圧粉体の代表として内径３０Ｉｌ１１１゜
肉厚５＋ｕの圧粉体を選び、その孔に実験１で使用した
デーバーピンを圧入して内径を拡張する実験を行ない、
テーパーピンに負荷した荷重とその時の内径拡張量との
関係を求めた。 この内径拡張量は、インナーの軸部を圧入する際に必然
的に拡張されるべき量であるから、その意味で「圧入代
」と呼ぶこともできる。また、軸と孔との嵌め合いとい
う観点からは、締まり嵌めの場合における用Ｒ「締め代
」に相当する。 第２図はこの実験の結果を示したもので、その横軸は内
径拡張量（％）であるが、便宜上圧入代と表示しである
。そしてこのグラフは、テーパービンに負荷した圧入荷
重とそれによる内径拡張量（即ち圧入代）とは勾配３０
０の比例関係にあることを、従って両輪の一方の値から
伯の一方の値を推定できることを示している。 以上の予備実験の結果は、アウター圧粉体の孔部にイン
ナーを圧入する場合、内径拡張量（即ち圧入代または締
め代）をある限界内に設定すれば圧入荷重が破壊荷重を
越えず、従ってアウターの破壊やクラックは生じないこ
とを意味している。 そして圧入荷重が破壊荷重を越えない前提で両実験のデ
ータから計算すると、この限界は内径りに対する割合（
％）で、 （（０，２３Ｔ＋１＞Ｄ＋１３．８）／３００となる。 なお、この値にＤ／１００を乗じれば、締め代の絶対値
が得られる。締め代がこの値以下であれば、インナーを
圧入してもアウターの破壊やクラックは起こらず、安全
に嵌合できることが実験で確認された。 実施例 前述した予備実験の場合と同じく、アトマイズ、 鉄
粉に１．５％の銅粉と０７％の黒鉛粉を添加した混合粉
を用いて、圧粉密度６．７ Ｑ／ ｃＪ 、内径基準寸
法３０ｍｍ、肉厚５ｕ＋、長さ５Ｉｌ１１１の中空円筒
形の圧粉体を成形してアウターとし、同じく外径基準寸
法３０＋ｎｉ、長さ４Ｃ）＋ｍの円柱形の圧粉体を成形
してインナーとした。 次に、両者を一つずつ、所定の嵌め合い寸法差になるよ
う選択組み合わせた組を作り、嵌め合い寸法差を（−）
から（＋）まで段階的に異ならせた組の系列を２系列用
意した。ここに、（−）は両者の嵌め合いが締まり嵌め
（インナーの軸径がアウターの孔径より木きい嵌め合い
）であることを、また、（＋）は隙間嵌め（アウターの
孔径がインナーの軸径より大きい嵌め合い）であること
を意味している。 インナーとアウターの嵌合は、一方の系列の組は（本発
明の）圧入により嵌合させ、他の一方の系列の組は、比
較のために焼き嵌め（アウターの圧粉体を加熱しその内
径を膨張させた状態で嵌合させる）により嵌合させた。 これらの焼結は雰囲気にブタン変成ガスを用いた焼結炉
により、温度１１３０℃で３０分焼結してインナーとア
ウターを一体に接合させた。 次に、かくして得られた複合焼結体それぞれのの接合強
度を測定するため、焼結体のアウタ一部を材料試験機の
ベッドにスペーサーを介して固定して、インナーに軸方
向の荷重を徐々に負荷し、インナーとアウターとの接合
が破壊される瞬間の荷重を測定し、これをその複合焼結
体の接合強度とした。 第３図はこの試験結果をグラフ化して示したもので、図
中白丸の点線は圧入により暉め合わせた本発明の方式を
、黒丸の実線は、焼き嵌めにより嵌め合やせた従来の方
式を示している。 図から明らかなように、嵌め合い寸法差が隙間嵌めの３
０μから締まり嵌めの一６０μまでは、圧入式でも焼き
嵌め式でも略等しい抜き出し荷重即ち接合強度を示して
いるのに対して、嵌め合い寸法差が一６０μから一１０
０μになると、焼き嵌め式の場合は接合強度が急激に低
下し、一方、圧入式では、僅かながら更に向上している
。 この理由については、焼き嵌め式にあっては、締まり嵌
めにおける締め代が大きくなるほど高温で加熱して内径
をより大きく熱膨張させなければならケいので、高温加
熱によって表面が酸化してそれが焼結時における金属拡
散を妨げ、その結果イン古−とアラ２−の接合強度が弱
くなるものと考えられる。 これに対して、圧入式の場合は常温で処理するために上
述のような不具合は起こらない。また、締め代を従来よ
りも大きく取れるためにインナーとアウターがよく密着
した状態で焼結され、金属拡散が十分に行なわれる結果
接合強度が向上するものと考えられる。 なお、インナーをアウターの孔に圧入する場合第４図に
示す通常の型出し面取形状では圧入が困難であるから、
第５図に示す如くインナー１の先端部外径をアウターＯ
の内径よりも僅かに小さくするとともに、先端−足載を
テーパー状の段差をもつ構成とする。
。 以上詳述したように、本発明によれば従来より締め代の
許容範囲が広くなるために生産性が向上し、且つ、より
強固に接合された複合焼結体を得ることができる。 図面の簡単な説明 第１図は内径の異なる孔部を有声る圧粉体にテーパーピ
ンを挿入加圧した場合における圧粉体の肉厚と破壊荷重
の関係を示すグラフ、第２図は圧入代と圧入荷重との関
係を示すグラフ、第３図は複合圧粉体の嵌め合い寸竺差
と接合強シと９関係を示すグラフ、第４−は従事の複合
圧一体そむぞれの面取形状を示！要部断り図、第５図は
本発明に供さ終る複合圧粉体それぞりの面取形状を示す
要部断面図である。 代理人 増 渕 邦 彦
Claims (1)
- １ 鉄系金属粉末を圧縮して軸部を有する圧粉体と孔部
を有する圧粉体をそれぞれ成形し、軸部と孔部を嵌め合
わせた状態で焼結するととＫより複雑な形状の機械部品
を得るにあたり、軸部と孔部の嵌め合い寸法差を接合径
の０．４チ以内の締まり嵌めに設定すると共に、両者の
嵌め合いを圧入により行なうことを特徴とする複合焼結
機械部品の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57121813A JPS5913003A (ja) | 1982-07-13 | 1982-07-13 | 複合焼結機械部品の製造方法 |
| US06/511,493 US4539197A (en) | 1982-07-13 | 1983-07-07 | Process for making sintered composite mechanical parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57121813A JPS5913003A (ja) | 1982-07-13 | 1982-07-13 | 複合焼結機械部品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5913003A true JPS5913003A (ja) | 1984-01-23 |
| JPS6257682B2 JPS6257682B2 (ja) | 1987-12-02 |
Family
ID=14820559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57121813A Granted JPS5913003A (ja) | 1982-07-13 | 1982-07-13 | 複合焼結機械部品の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JPS5913003A (ja) |
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- 1982-07-13 JP JP57121813A patent/JPS5913003A/ja active Granted
-
1983
- 1983-07-07 US US06/511,493 patent/US4539197A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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