JPS5932521B2 - 粉末から管を作る方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術的分野 本発明は粉末冶金（こ関し、特に管形製品を作る為の粉
末冶金法及び装置１こ関する。

背景技術 周知の如く多くの製品が粉末冶金法Ｉこより作られてお
り、これらの方法１こおいては、金属粉末が室温で粉末
粒子を凝集させるに充分な圧力で圧縮され、よって、上
記圧力が無くなった時１こその形を保つに充分な強度を
有する凝集体（かためられた物）が作られる。

多くの場合上記凝集体は、圧縮後、密度、均等性及び強
度を高める為）こ焼結される。

また、周知の如く粉末冶金法は、多くの場合金属を溶融
してインボッＨこ鋳造すること及び完成製品を作る（こ
要する寸法）こ近い寸法まで加工することを不要にする
ようないくつかの利益を与える。

また、溶融された合金の代りに金属粉末から製品を作る
ことは、しばしば、既知の溶融法ｔこよっては混合する
ことが困難または不可能である物を含有する金属成分、
例えば、金属酸化物の粉末及び元素金属の粉末を含む成
分から製品を作ることを可能にするのである。

粉末冶金ｔこより利益が与えられることが知られている
にもかかわらず、金属粉末を圧縮する（かためる）為に
現在知られている方法は、製品として要求されるすべて
の形及び寸法を作るｔこは完全に満足なもので）はない
。

管及びその他の管形製品のように複雑な形を金属粉末か
ら作ること１こ対しては、粉末を均等に圧縮して充分ｔ
こ均等で高密度の凝集体を得ることの困難性を始めとし
て種々な問題が呈される。

凝集体の均等性及び高密度は、完成製品１こ高強度が必
要とされる場合１こ一般１こ要求される。

さら１こ、完成製品に若干の多孔性が望まれる場合、例
えば、フィルターまたはベアリングの場合においても、
圧縮の均等性は、多孔度を制御する為１こ犬い１こ望ま
れるのである。

もちろん、圧縮の制菌は、通常圧縮圧の加え方及び分布
１こ対する制御を必要とする。

粉末冶金法１こおいては実際問題として、成形型内）こ
おいて圧力下Ｉこある金属粉末が真の液体のよう）こ行
動せず、従って、加えられた圧力は粉末全体１こ均等に
伝えられない。

かためられる粉末が真の液体のように行動し得ない理由
は、一般１こ型壁との間の摩擦及び粉末粒子間１こ生ず
る内部摩擦によるのである。

このような摩擦及び圧力分布の困難性は、潤滑剤の使用
１こより多少は緩和され得るが、型中で一端または両端
からの圧縮を行う通常の方法１こよる金属粉末の圧縮１
こよっては、凝集体の圧縮される方向Ｉこ沿う長さが、
圧縮体の最小断面寸法の約５倍以上である場合１こは、
一般１こ均等な高密度の凝集体が満足１こ作られ得ない
。

従来、短い管形凝集体、例えば、約ｌ：ｌまでの長さと
壁厚との比（Ｌ：Ｔ比）を有する中空円筒形凝集体は、
金属粉末を、中空円筒形成型と、同心（こ置かれた円筒
形心金との間１こ輪形空隙中１こ入れ、ついで、上記粉
末を上記空隙の一端または両端から圧縮すること）こよ
り作られた。

しかし、この上うｔこ管形圧縮体を端方向から圧縮する
こと）こよっては、Ｌ：Ｔ比が約５：１以上である場合
は均等な圧縮が行われ得ないことが一般１こ知られてい
る。

さら１こ、焼結されて冷間延伸されて管１こ作られる凝
集体ｔこ要求されるような、均等ｔこ高密度を有する管
形凝集体を作る１こは、このような一端または両端圧縮
法は、Ｌ：Ｔ比が５：１以上である場合１こは、全く不
満足である。

粉末から管を作る他の方法においては、がんが用いられ
る。

上記かん１こ粉末が入れられた後、がんがシールされる
。

ついで、がんは、中心心金を有する押出し機中１こ置か
れて、心金１こ押付けられ、よって、同時１こ押出され
たかんから作られた外皮を有する管が作られる。

ついで、管は外皮（かん）から取出されることを安する
が、この操作は面倒である。

また、均等圧縮法により管形凝集体を作ることが提案さ
れたこともあり、この方法ｆこおいては、粉末が可撓な
袋中１こ輪形ｔこ封入され、ついで、流体圧が粉末の内
側及び外側にある上記袋のすべての点（こ同時１こ加え
られる。

上記加圧流体は油、水またはガスであり得る。

可撓袋中での均等圧縮は、粉末に均等な圧縮を与え得る
が、このような方法は、一般に補足された空気を除去す
るのが困難であること及び充填及び圧縮の間）こ袋が撓
む為に精細な寸法公差を得ることが困難であること等の
数欠点を有する。

さらｌこ、伺フィートもの長い管を作る場合には、管の
大きな面積１こわたって同時１こ所要の圧力を与えるに
充分な力を得る必要から、望ましくない程大きくて高価
な装置が必要とされ、このことは、高い製造率が要求さ
れる場合１こおいて特１こ然りである。

さら１こ、粉末と加圧流体との間１こ液不透過性の封入
障壁を保つことが必要とされるのであるから、袋中の小
さな漏洩１こよっても粉末中への液の浸入が生じること
があり、よって、製作ｔこ支障が生じ得る。

金属粉末を圧縮する為の他の既知の方法としては、粉末
ローリング法及び段階的間欠圧縮法がある。

もちろん、これらの方法は明らか（こ、中空円筒形製品
の製造に適用することは極めて困難であるか、または全
く不可能である。

さら）こ、段階的間欠圧縮は、製品中の均等性の欠如を
招来する。

上述その他の困難及び欠点を克服せんとする多くの試み
がなされて来たが、本発明者の知る限りにおいては、産
業規模１こおける実用１こ対して完全に満足なものは一
つも存在しなかった。

ここに、金属粉末を圧縮して、均等な密度を有し寸法が
精細１こ制御された管形凝集体を作り得る新規な方法が
発見されたのであり、また、金属粉末を圧縮して長い管
形凝集体を作るの１こ特殊な利点を有する新規な装置が
提供される１こ至ったのである。

発明の総括 本発明によれば、上述の困難が排除され、特１こ、管の
製造において通常行われる押出し操作及び脱かん操作（
がんから管を取出す操作）が不要とされる。

本発面の方法においては、下降され得る回転心金が粉末
ホッパー中に置かね。

多数の成形型がホッパーの下に置かれて、ホッパー１こ
取付けられた虹彩（しぼり）式のシュート１こ係合され
一上記型が下降する心金１こ接触して作動して、圧縮さ
れた管を形成する。

好適実施例の説明 第１〜４図１こは管製造装置１０が示され、上記装置１
０は粉末ホッパー１２を有し、ホッパー１２はその底に
取付けられた虹彩（しぼり）式の可撓シュート１４を有
し、ホッパー１２内１こは内部スリーブ１６が置かれ、
スリーブ１６は、引下げられ得る回転心金１８を囲む。

ホッパー１２の下１こは多数の可動成形型２０が置かれ
、型２０は、内面２０Ａ及び２０Ｂを有し、シュート１
４１こ同軸心１こ取付けられ、保持体２２上１こ置かれ
る。

保持体２２は孔２４を有し、この孔を通って心金１８及
び作られた管２６が下方１こ下げられる。

心金１８及び型の内面２０Ｂは圧縮区域（かため区域）
４８を形成する。

心金１８は盾部（フランジ）２８を有する。

上記孔２４の周り１こは多数の焼結用コイル３０が置か
れる。

記号３２は、管２６を作るのに用いられる金属粉を示し
、記号４０は、装置１０の対称軸心を示す。

第５図は上記シュート１４の斜視図であり、図示の実施
例１こおいては、シュート１４はリム５４１こよりホッ
パー１２１こ取付けられる。

シュート１４は、多数の協力するスロット３６とピン３
８とからなる接合部を有し、よって、シュート１４の各
板４２が膨張収縮し、しかも、所要の閉鎖を保つことが
許される。

第６及び第７図はシュート１４の構造の詳細を示し、第
６図は、スロット３６とピン３８との係合の有様を示し
、第７図は、シュート１４の各個の板４２を示す。

第８図は成形型２０を示す。

各個の型２０は溝４４を有し、この溝は、型２０が保持
体２２上で振動される時１こシュート１４をその位置に
保つ役をする。

型２０は、その延長部４６に連結された適当な手段（流
体圧的、機械的、電気的等の手段）により駆動され得る
。

本発明及びその適用の仕方は、本発明の詳細な説明によ
り理解されるものと考える。

ここ１こ述べる装置及び方法は、金属粉から無縫管を連
続的に作る為のものである。

本発明は、他の方法により室温で圧縮し得る。

（かため得る）多くの金属粉混合物を満足に圧縮し得る
のであり、特１こ、ニッケル粉、コバルト粉、鉄粉、銅
粉、アルミニウム粉、マグネシウム粉、ニッケル銅合金
の粉末、柔軟な（ダクタイルな）ニッケルクロム合金の
粉末及び、金属と適当な柔軟性を有する合金との粉末混
合物のような柔軟な金属粉末の圧縮に対して有用である
。

金属粉末は金属特注を有し、また、金属粉末は金属酸化
物及び他の金属化合物、例えば、１酸化トリウム、酸化
アルミニウム、酸化マグネシウム、炭化シリコン、炭化
タングステン及び、酸化イツトリウムその他の金属分散
体を含み得る。

本発明は、粉末を正確な寸法で密度の均等な管形に圧縮
する（かためる）ことを特１こ満足に行い得るのであり
、さら１こ、極めて長い管形圧縮体（かためられたもの
）を実用的１こ作ることを可能１こするものである。

満足１こ圧縮され得る壁厚の範囲は、もちろん、粉末の
特性並び１こ型の移動及び置き方のいかん１こより若干
異なる。

さらに、本発明は他の断面形、例えば、楕円形、矩形、
六角形及び正方形の管形圧縮体の製作にも用いられ得る
。

ここに特に強調する１こ、本発明は固体表面間での圧縮
を行うものであり、従って、寸法公差の精細な制御が可
能１こされる。

操作ｆこおいては、まず（第１図）、心金１８が盾部２
８が保持体２２の上面と同面内１こ置かれるまでスリー
ブ１６中１こ上げられ、型２０はシュート１４ととも１
こ対称軸心４０から外方に一杯に拡げられる。

ホッパー１２中１こ入れられた粉末３２が、心金１８と
型２０との間ｌこ形成された圧縮区域４８を満たす。

さて、第２図において圧縮操作を始める為１こ、型２０
がともに駆動され、よって、粉末３２が圧縮区域４８内
で圧縮される。

同時に、心金１８が回転されて、ホッパー１２から引下
げられる。

回転する心金１８がホッパー１２から引下げられる時ｔ
こ、型２０が保持体２２上で振動して粉末３２を管形１
こ圧縮することと、追加の粉末３２が新しく作られて心
金１８上）こ乗った圧縮体の下降１こより空１こなった
圧縮区域４８中１こ流入するのを許すこととを交互（こ
行なう。

第３及び第４図は操作中の中間段階を示す。

型２０の運動は、管２６が適正に成形されるよう１こ心
金１８の下降速度と同期化される。

型の傾斜内面２０Ａは粉末３２を圧縮区域４８に向けて
送り、内１ｆｆ１２０Ａ及び２０Ｂの両者は粉末３２を
心金１８１こ向けて圧縮して無縫管２６を形成する。

心金１８はホッパー１２から引出され、これと同時１こ
作られた管２６も引出される。

型２０は、再び拡げられて次の粉末３２が圧縮区域４８
１こ向けて流れることを許し、ついで、型２０は再びせ
ばめられて粉末３２を圧縮する。

型２０の運動距離（往復動距離）を制御することにより
、作られる管２６の外径が容易に制却され、管２６の内
径は心金１８の直径１こより定められる。

粉末３２をホッパー１２内）こ保つと同時ｉこ型２０の
往復動を許す為）こ、シュート１４は可撓１こ作られホ
ッパー１２の下端１こ固定されて型の溝４４中１こ挿入
される。

型２０が動く時ｔこ、シュート１４は型２０の運動に従
って膨張収縮する。

図示例においては（第５図、第６図及び第７図）、シュ
ート１４は多数の相連結された滑り板４２を有し、各板
４２は、二つの反対方向に曲げられた端部５０及び５２
を有し、５０と５２とは蛇形）こ（Ｓ字形）こ）連結さ
れる。

外方端部５０は二つのピン３８を有し、３８は内方端部
５２中に作られた二つの協力スロット３６中に係合する
。

板のヘリ５４はシュート１４をホッパー１２の下部１こ
取付けられ、シュート１４の下部は型２０の溝４４中］
こ嵌合する。

このよう１こ、摺動ピン３８とスロット３６とからなる
接合手段を用いることにより、シュート１４が成形型２
０の運動１こ応して自由１こ膨張収縮することが可能に
される。

コイル３０は、作られた管２６を焼結して、その物理的
性質及び形態性を高める。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の縦断面図、第２図は本発明１こ
よる操作の最初の段階を示す断面図、第３図は本発明に
よる操作の次の段階を示す断面図、第４図は本発明によ
る操作のさら１こ次の段階を示す断面図、第５図は虹彩
式シュートの斜視図、第６図は第５図の６−６線による
部分断面図、第７図は上記シュートを構成する各板の斜
視図、第８図は成形型の斜視図である。 １０・・・・・・装置、１２・・・・・・ホッパー、１
４・・・・・・シュート、１６・・・・・・内部スリー
ブ、１８・・・・・・心金、２０・・・・・・成形型、
４８・・・・・・圧縮区域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属粉末から管を作る方法ｌこおいて、（ａ）
   粉末をホツバポ中１こ入れ； （ｂ） ホッパー中１こ置かれた心金を、粉末に接触
   させつつ回転し； （Ｃ） 心金の周り１こ置かれた多数の成形型を収縮
   して、心金と上記型との間で粉末を圧縮することにより
   管部分を成形し； （ｄ） 心金及び作られた管部分を引出し；（ｅ）
   型を膨張して追加の粉末が圧縮区域中１こ入ることを
   許し； （ｆ） 所望長さの連続管が作られるまで上記（ｃ）
   から（ｅ）までの操作を繰返す； ことからなる方法。 ２ さら］こ、作られた管を焼結する操作を含む特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３ 粉末から管を作る為の装置ｔこおいて、粉末ホッパ
   ー、ホッパー中に置かれた心金、心金を回転する為及び
   ホッパーから引出す為の手段、心金を囲む管成形型及び
   上記型を膨張収縮する為の手段を有し、上記型と心金と
   はそれらの間ｔこ管圧縮区域を形成し、さらｔこ、上記
   ホッパーと型との間に置かれた可撓手段及び上記心金を
   引出す為の孔を有し、上記孔が上記子線区域の後（こ置
   かれるよう１こ構成された装置。 ４ 上記可撓手段は、上記ホッパー及び型）こ係合され
   た虹彩式のシュートであり、上記シュートは、上記型の
   運動に呼応して容量を変える特許請求の範囲第３項記載
   の装置。 ５ 焼結用コイルが、上記孔を囲んで設けられる特許請
   求の範囲第３項記載の装置。 ６ 上記ホッパー内１こ、心金を囲むスリーブが設けら
   れる特許請求の範囲第３項記載の装置。 ７ 上記心金は盾部を有する特許請求の範囲第３項記載
   の装置。 ８ 上記型は、上記孔を有する保持体上１こ可摺動に置
   かれる特許請求の範囲第３項記載の装置。