JPS59145702A

JPS59145702A - 複層圧粉体の成形方法

Info

Publication number: JPS59145702A
Application number: JP1893183A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kano; 眞加納; Yasuji Sotozono; 保治外園; Shunsuke Suzuki; 俊輔鈴木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-02-09
Filing date: 1983-02-09
Publication date: 1984-08-21

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】この発明は、複数種の粉末を複層状態で圧粉成形するの
に好適な複層圧粉体の成形方法に関するものである。

従来、この種の複層圧粉体の成形方法としては、例えば
第１図に示すようなもの（特公昭５６−２０１２０号参
照）がある。すなわち、図におい”て、ｘ＋ｊべ′−ス
プレート、２は下パンチ固定部材３によりベースプレー
ト１に固定された下パンチ、４はダイスプラテン５に取
付けられ且つ下パンチ２に沿って昇降するダイス、６は
前記下パンチ２およびダイス４の上部に配設した多重粉
末供給ホッパである。また、７ａ、７ｂは多重粉末供給
ホッパ６内に収容した複数種（この場合は二種）の粉末
、８はスライド、９は上パンチ固定部材１０によりスラ
イド８に固定された上パンチである。

そして、粉末７ａ、７ｂを複層成形するに際しては、第
１［ｉ？（ａ）に示すように、下パンチ２の上端面とダ
イス４の上端面とがほぼ一致し且つ多重粉末供給ホッパ
６内に粉末７ａ、７ｂが供給された状態において、第１
図（ｂ）に示すように、ダイス４およびホッパ６を同時
に上昇させていくと、下バンチ２とダイス４との間に形
成される空間内に粉末７ａ、７ｂが重力により落下し、
上記空間内で粉末７ａ、７ｂが層状態で充填される。粉
末の充填後は多重粉末供給ホッパ６を移動させ、第１図
（Ｃ）に示すように上パンチ９を降下させ、第１図（ｄ
）に示すように下パンチ２と上パンチ９との間で粉末７
ａ、７ｂを圧粉成形するようにしていた。

しかしながら、このような従来の複層圧粉体の成形方法
にあっては、多重粉末供給ホッパ６を使用し、粉末充填
時にはダイス４と共に上記ホッパ６を上昇させる方法と
なっていたため、ホッパ６をダイス４と共に上昇させ且
つ粉末充填後は移動させる機構が必要となり、設備費が
高くつくと同時に生産性も低いなどの問題点があった。

この発明は、上記に例示した従来技術の問題点に着目し
てなされたもので、複数種の粉末を複層状態で圧粉成形
することが可能であり、各粉末の境界部分を明確にする
ことができると共に各粉末層の厚さを薄くすることもで
き、しかも設備費が低床で生産性にもすぐれた複層圧粉
体の成形方法を提供することを目的としている。

この発明は、成形型に設けた成形空間内に複数種の粉末
を入れて複層状態で圧粉成形する方法において、前記成
形型に粉末の位置決め手段を設け、順次供給する複数種
の粉末を前記位置決め手段により成形型内に複層状態に
充填し、この充填された粉末を圧粉成形するようにした
ことを特徴としている。

以下、この発明の実施態様を図面に基づいて詳細に説明
する。

第２図はこの発明の第一実施態様を示す図であって、粉
末の成形型は、下パンチ１１．ダイス１２、上パンチ１
３によって構成され、平面円形状の成形空間１４が形成
されている。そして、この成形型には、、粉末の位置決
め手段として、複数図示例の場合は大小２個の筒状枠一
体１５．１６を同心状に設けている。

そこで、複層圧粉体を成形するに際しては、前記成形空
間１４内に配設した筒状枠体１５，１６により形成され
た空間内に、三種類の粉末１７゜１８．１９を順次充填
し、その後上パンチ１３を降下させて第２図（Ｃ）に示
すような複層圧粉体２０を得る。

この複層圧粉体２０はその後焼成されるが、前記筒状枠
体１５，１６のいずれか一方または両方が紙製あるいは
樹脂製である場合には、焼成時に炭化あるいは消失する
。また、金属製である場合にはこの金属の種類および粉
末１７，１８．１９の種類にもよるか残留、溶融、拡散
あるいは合金化する。

また、成形空間１４内に粉末１７．１８．１９を充填し
た後筒状枠体１５．１６を除去し、次いで圧粉成形する
ことも可能である。

なお、図示例の場合には２個の筒状枠体１５゜１６を設
置し、三種類の粉末１７．．１８．１９を充填した場合
を示しているが、これらの個数および種類は適宜変更可
能であることはいうまでもない。

さらに、筒状枠体１５，１６が位置ずれを生ずるおそれ
がある場合には、例えば、下パンチ１１の上面に環状溝
を設けて筒状枠体１５．１６の下端を挿し込む手段や、
筒状枠体１５，１６の下端番ご共通の底板を設ける手段
などを採用することができる。

第３図はこの発明の第二実施態様を示す図であって、粉
末の成形型は、下パンチ１１．ダイス１２、上バンチ１
３によって構成され、平面円形の成形空間１４か形成さ
れている。そして、この成形型には、粉末の位置決め手
段として、ダイス１２の外周部に電磁石２１を設けてし
洩る。

そこで、複層圧粉体を成形するに際しては、電磁石２１
に通電することによって、ダイス１２の全体を磁化させ
た後、強磁性粉末（例えば鉄系合金粉末）を前記成形空
間１４の内容積よりも少なく供給して前記ダイス１２の
内壁部分しこ前記強磁性粉末１９を吸着させ、次いで残
りの空間部分しこ強磁性粉末（例えば鉄系合金粉末）あ
るし）は非磁性粉末（例えばセラミック粉末）等の粉末
１７を充填し、その後電磁石２１に対する通電を遮断し
たのち、上パンチ１３を降下させること番こより、第３
図（ｃ）に示すような複層圧粉体２０を得る。

一方、ダイス１２および電磁石２１の構成を考慮するこ
とによって、まず最初にダイス１２の一部を磁化させる
ことも可能であり、この状態で強磁性粉末を供給してダ
イス１２の一部内壁磁化部分に前記強磁性粉末１９（第
３図（ｄ）参照）を吸着させ、次いでダイス１２の全体
を磁化させて別種の強磁性粉末１８（第３図（ｄ）参照
）を吸着させ、次いで最中６部の空間部分に強磁性また
は非磁性粉末１７（第３図（ｄ）参照）を充填したのち
、電磁石２１に対する通電を遮断し、上パンチ１３を降
下させることにより第３図（ｄ）に示すような複層圧粉
体２０を得る。

第４図はこの発明の第三実施態様を示す図セあって、粉
末の成形型は、下パンチ１１．ダイス１２、上パンチ１
３．コアロッド２２より形成され、平面環状形の成形空
間１４が形成されている。そして、この成形型において
は、粉末の位置決め手段として、コアロッド２２の上部
を永久磁石２３から形成している。

そこで、複層圧粉体を成形するに際しては、成形空間１
４内に強磁性粉末１７を所要量供給してコアロッド２２
の周囲に上記強磁性粉末１７を吸着させ、次いで別種の
強磁性粉末１８を所、要量供Ｊ　　　　　　　　給して
前記強磁性粉末１７の周囲に上記強磁性粉強磁性または
非磁性粉末１９を充填した後、上パンチ１３を降下させ
て第４図（Ｃ）に示すようなリング状の複層圧粉体２０
を得る。

なお、図示例の場合には三種の粉末１７゜１８．１９を
用いた場合を示しているが、適宜増減が可能である。

上記各実施態様においては、各複層成形体２０が平面概
略円形をなす場合を示しているが、千面略楕円形、矩形
、多角形などであってもよく、あるいはその他の形状で
あってもよい。

以下、この発明、の実施例についてエンジン用カムを例
にとって説明する。

エンジン用カムのうち、特にディーゼルエンジン用カム
は高い面圧を受けるので、耐摩耗性等の機械的性質の向
上が望まれている。このディーゼルエンジン用カムシャ
フトは、従来、鋳造法により製造された鋳鉄製のものが
使用されているが、鋳鉄製のカムシャフトはピッチング
により摩耗する欠点があるので、カムピースを焼結材で
製造する方法が開発されている。しかしながら、このカ
ムピースを１種類の高価な合金粉末で製作した場合には
著しくコスト高となる。また、耐摩耗性を向上させるた
めに硬度を高くすると靭性が低下するという問題点もあ
った。そこで、カムピースを二種以上の粉末から複層圧
粉成形して焼結する考え方があり、この発明はこの複層
圧粉成形体を得るのに適したものである。

実施例１第５図〜第７図はこの実施例において使用した粉末の成
形型を示す図であって、この成形型は、第５図（ａ）に
示すように、カムピースの外形および内形（第６図参照
）に対応した外形および中心孔１１ａを有する下バンチ
１１と、前記カムピースの外形に対応した内面形状を有
するダイス１２と、前記カムピースの外形および内形に
対応した外形および中心孔１３ａを有する上パンチ１３
と、前記カムピースの内形に対応した形状のコアロッド
２２とから構成され、カムピースの形状に対応し４た成
形空間１４が形成されている。そして、この成形型の成
形空間１４内には、粉末の位置決め手段として、第７図
に示すような、カムピースに略相似形の筒状枠体（厚さ
１０ＪＬｍの紙製）１５を配設している。

そこで、複層圧粉体を成形するに際しては、第５図（ａ
）に示す状態において、枠体１５とコアロッド２２とに
よって形成された空間内に、安価なＦｅ−１，５重量％
Ｃｕ−０，７重量％Ｃ粉末に潤滑材としてステアリン酸
亜鉛を０．７５重量％添加した混合粉末１７を充填し、
次いで枠体１５とダイス１２の内壁面とによって形成さ
れた空間内に、耐摩耗性のあるＦｅ−６，０重量％Ｃｒ
−０，７重量％Ｐ−０．５重量％Ｂ−２，５重量％Ｃ粉
末に同じ〈ステアリン酸亜鉛を０．７５重量％添加した
混合粉末１９を充填した。次いで、第５図（ｂ）に示す
ように、上パンチ１３を降下させ、下パンチ１１との間
で７ｔｏｎ／ａｍ２の圧力で加圧成形した。次に第５図
（ｃ）に示すように、上パンチ１３を上昇させた後ダイ
ス１２を降下させて複層圧粉体２０を得た。この複層圧
粉体２０は、第６図に示すように、粉末１７．１９が層
状態で圧粉成形されて、カムピースの形状をなすもので
あり、その後常法に従って焼成を行ったところ、粉末境
界面での亀裂がなく、内側部分が安価でかつ十分な靭性
を有すると共に外側部分が優れた耐摩耗性を有するカム
ピースを得ることができた。

実施例２この実施例２は、前記実施例１とほぼ同様であるが、こ
こでは枠体１５を取り除いたのち上パンチ１３を降下さ
せて加圧成形し、Ｎ２雰囲気中で６００°ＯＸ１時間加
熱して脱ろうし、真空中（１０−３Ｔｏｒｒ）で１１０
０℃×１時間加熱して焼成した。得られた焼結体を切断
して調べたところ、粉末１７部分と粉末１９部分との境
界部は第１Ｏ図に示すようにほとんど区別できないくら
いに成形されていた。また、粉末１７部分の硬度はＨＲ
Ｃ２０以下でかつ靭性にすぐれたものであり、粉末１９
部分の硬度はＨＲＣ４５以上で耐摩耗性にすぐれたもの
であった。

実施例３第８図はこの実施例において使用した粉末の成形型を示
す図であって、この成形型は、実施例１の場合と同様の
形状を有する各々下パンチ１１゜ダイス１２．上パンチ
１３．コアロッド２２とから構成され、さらに、粉末の
位置決め手段として、ダイス１２の外周部に電磁石２１
を設けたもので、ある圧粉成形に際しては、電磁石２１に通電してダイス１２
を磁化させ、この状態で、成形空間１４内に、耐摩耗性
のあるＦｅ−６，０重量％Ｃｒ−０，７重量％Ｐ−０．
５重量％Ｂ−２，５重量％Ｃ粉末にステアリン酸亜鉛を
０．７５重量％添加した混合粉末１９を前記成形空間Ｌ
４の容積の約半分未満供給し、ダイス１２の内壁面に吸
着させた。続いて、上記粉末１９とコアロッド２２とに
より形成された残りの空間内に、安価でかつ靭性の優れ
たＦｅ−１，５重量％Ｃｕ−０，７重量％Ｃ粉末にステ
アリン酸亜鉛を０．７５重量％添加した混合粉末１７を
供給し、次いで電磁石２１への通電を遮断した後、上パ
ンチ１３を降下させ、下パンチ１１との間で７　ｔｏｎ
　／　０ｍ２の圧力で加圧成形して複層圧粉体２０を得
た。次いで、この複層圧粉体２０を常法に従って焼成を
行ったところ、全体として靭性および耐摩耗性の優れた
カムピ”−スを得ることができた。

実施例４第９図はこの実施例において使用した粉末の成形型を示
す図であって、第８図に示す成形型における電磁石２１
をなくし、コアロッド２２の成形空間１４部分に永久磁
石２３を組込んだものである。なお、２４はキャップで
ある。

圧粉成形に際しては、成形空間１４内に、安価でかつ靭
性に優れたＦｅ−１，５重量％Ｃｕ−０，７重量％Ｃ粉
末にステアリン酸亜鉛を０．７５重量％添加した混合粉
末１７を前記成形空間１４の容積の約半分未満供給し、
永久磁石２３の外周部分に付着させた。続いて、この粉
末１７とダイス１２とにより形成された残りの空間内に
、＃摩耗性の優れたＦｅ−６，０重量％Ｃｒ−０，７重
量％Ｐ−０．５重量％Ｂ−２，５重量％Ｃ粉末にステア
リン酸亜鉛を０．７５重量％添加した混合粉末１９を供
給した後、上パンチ１３を降下させ、下パンチ１１との
間で７　ｔｏｎ　／　ｃｔｎ２の圧力で加圧成形して複
層圧粉体２０を得た。次で、この複層圧粉体２０を常法
に従って焼成を行ったところ、全体として靭性および耐
摩耗性い優れたカムピースを得ることができた。

以上説明してきたように、この発明によれば、成形型に
設けた成形空間内に複数種の粉末を入れて複層状態で圧
粉成形する方法において、前記成形型自体に粉末の位置
決め手段を設けると共に順次粉末を供給し、前記位置決
め手段により複層状態に充填された粉末を圧粉成形する
ようにしたから、複層状態にある各粉末の境界部分を明
確なものにすることができ、各粉末毎の特性を有効に発
揮させることが可能であり、所望の粉末層の厚さを薄く
シたり部分的に異なる粉末を積層したりすることも容易
に可能であり、複数種の粉末を複層状態で圧粉成形した
複層圧粉体を良好に得ることができ、しかも設備費が低
床で生産性に優れてい２などの著大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は従来の複層圧粉体の成形方法を
順次説明する断面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）はこの発明
の第一実施態様を示し、図（ａ）は成形型の縦断面図、
図（ｂ）は＠（ａ）のＩ−Ｉ線断面図、図（ｃ）は複層
圧粉体の縦断面図、第３図（ａ）〜（ｄ）はこの発明の
第二実施態様を示し、図（ａ）は成形型の縦断面図、図
（ｂ）は図（ａ）の■−■線断面図、図（Ｃ）は複層圧
粉体の縦断面図、図（ｄ）は複層圧粉体の変形例の平面
図、第４図（ａ）〜（Ｃ）はこの発明の第三実施態様を
示し、図（ａ）は成形型の縦断面図、図（ｂ）は図（ａ
）のｍ−ｍ線断面図、図（Ｃ）は複層圧粉体の縦断面図
、第５図（ａ）〜（Ｃ）はこの発明の実施例１において
使用した成形型の動作を順次説明する断面図、第６図は
第５図の成形型により作製した複層圧粉体の平面図、第
７図は第５図の成形型に配設した枠体の斜視図、第８図
および第９図は各々この発明の実施例３および実施例４
において使用した成形型の縦断面図、第１０図は実施例
２において得られた焼結体の境界部の顕微、鏡写真であ
る。１１・・・下パンチ、１２・・・ダイス、１３・・・上
パンチ、１４・・・成形空間、１５．１６・・・枠体、
１７．１８．１９・・・粉末、２０・・・複層圧粉体、
２１・・・電磁石、２３・・・永久磁石。特許出願人　　日産自動車株式会社代理人弁理士　小　　塩　　　豊第１図（ａ）　　　　　　　　　　　（ｂ）（ｃ）　　　　　　　　　　　（ｄ）第２図（２１）（ｂ）１６１５１７１８１９第３図（８）第４図（ａ）第６図第７図第８図手続補正書（方式）昭和５８年６月２０日特許庁長官　若杉和夫　殿１、事件の表示昭和５８年特　許願第１８９３１号３　補正をする者事件との関係　特許出願人６、　補正により増加する発明の数７、補正の対象１、明細書第１６頁８９行を次の通り補正する。「の境界部分の金属組織顕微鏡写真である。ｊ以上代理人弁理士　小　　塩　　　豊

Claims

【特許請求の範囲】

（１）成形型に設けた成形空間、内に複数種の粉末を入
れて複層状態で圧粉成形する方法において、前記成形型
に粉末の位置決め手段を設ける七共に順次粉末〜を供給
し、前記位置決め手段により複層状態に充填された粉末
を圧粉成形することを特徴とする複層圧粉体の成形方法
。