JPS596302A - 粉末から管を作る方法及び装置 - 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】 技術的分野 本発明は粉末冶金に関し、特に管形製品を作る為の粉末
冶金法及び装置に関する。

背景技術 周知の如く多くの製品が粉末冶金法により作られており
、これらの方法においては、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
力が無くなった時に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に
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ゴットに鋳造すること及び完成製
品を作るに要する寸法に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、既知の溶融法に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。

粉末冶金に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
形及び寸法を作るに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
ることに対しては、粉末を均等に圧縮して充分に均等で
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
品に高強度が必要とされる場合に一般に要求される。さ
らに、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に大いに望まれるので
ある。もちろん、圧縮の制御は、通常圧縮圧の加え方及
び分布に対する制御を必要とする。粉末冶金法において
は実際問題として、成形型内において圧力Ｆにある金属
粉末が真の液体のように行動せず、従って、加えられた
圧力は粉末全体に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、一般に型壁との間の摩擦及び粉末粒子間に生ずる内
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、潤滑剤の使用に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によ
る金属粉末の圧縮によっては、凝集体の圧縮される方向
に沿う長さが、圧縮体の最小断面寸法の約５倍以上であ
る場合には、一般に均等な高密度の凝集体が満足に作ら
れ得ない。

従来、短い管形凝集体、例えば、約１：１までの長さと
壁厚との比（Ｌ：Ｔ比）ｆ：有する中空円筒形凝集体は
、金属粉末を、中空円筒形成形型と、同心に置かれた円
筒形心金との間の輪形空隙中に入れ、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により作
られた。しかし、このように管形圧縮体を端方向から圧
縮することによってでは、Ｌ：Ｔ比が約５＝１以上であ
る場合に均等な圧縮が行われ得ないことが一般に知られ
ている。さらに、焼結されて冷間延伸されて管に作られ
る凝集体に要求されるような、均等に高密度を有する管
形凝集体を作るには、このような一端または両端圧縮法
は、Ｌ：Ｔ比が５：１以上である場合には、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。上記かんに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に置
かれて、心金に押付けられ、よって、同時に押出された
かんから作られ念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要するが、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、この方法においては、粉末が可撓な袋
中に輪形に封入され、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に同時に加えられる。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、一般に捕捉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に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。さらに、何フィートもの長い管を作る場合には２管
の大きな面積にわたって同時に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
る場合において特に然りである。さらに、粉末と加圧流
体との間に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、袋中の小さな漏洩によっても粉末中
への液の侵入が生じることがあり、よって、製作に支障
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に、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。さらに、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ぜ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
業規模における実用に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
精細に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
凝集体を作るのに特殊な利点を有する新規な装置が提供
されるに至ったのである。

発明の総括 本発明によれば、上述の困難が排除され、特に、管の製
造において通常行われる押出し７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。

本発明の方法においては、下降され得る回転心金が粉末
ホツノ４−中に置かれ、多数の成形型がホツノ臂−の下
に置かれて、ホラ／４’−に取付けられた虹彩（しぼり
）式のシュートに係合され、上記型が下降する心金に接
触して作動して、圧縮された管を成形する。

好適実施例の説明 第１〜４図には管製造装置１０が示され、上記装置１０
は粉末ホラ・ヤ−１２を有し、ホラ・ヤ−１２はその底
に取付けられた虹彩（シばり）式の可撓シュート１４を
有し、ホッパー１２内には内部スリーブ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。

ホラ−ｆ　−１２の下には多数の可動成形型加が置かれ
、型加は、内面２ＯＡ及び２０Ｂを有し、シュート１４
に同軸心に取付けられ、保持体２２上に置かれる。保持
体２２は孔２４を有し、この孔を通って心金１８及び作
られた管あが下方に下げられる。

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は加部（フランツ）２８を有する。上記孔Ｕの
周りには多数の焼結用コイル（資）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、図示の実施例において
は、シュート１４はリム５４によりホラｙ＃　−１２に
取付けられる。シュー目４は、多数の協力するスロット
圀とビン関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、スロット凹とビン３８との係合の有様を示し、
第７図は、クユート１４の各個の板４２を示す。

第８図は成形型加を示す。各個の型加は溝４４を有し、
この溝は、型加が保持体ｎ上で振動される時にシュート
１４をその位置に保つ役をする。型加は、その延長部４
６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。

ここに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、特に、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
ッケル鋼合金の粉末、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。金属粉末は金属特性を有し、また、金属
粉末は金属酸化物及び他の金属化合物、例えば、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）ことを特に満足に行い得るのであり、
さらに、極めて長い管形圧縮体（かためられたもの）を
実用的に作ることを可能にするものである。満足に圧縮
され得る壁厚の範囲は、もちろん、粉末の特性並びに型
の移動及び置き方のいかんにより若干異なる。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に、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
にされる。

操作においては、まず（第１図）、心金１８が溝部あが
保持体−の上面と同面内に置かれるまでスリーブ１６中
に上げられ、ＩＪ、２ｏはシュート１４とともにダ称軸
心４０から外方に一杯に拡げられる。ホッノｆ　　１２
中に入れられた粉末３２が、心金１８と型頭との間に形
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に、型Ｉ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、ホラＡ−１
２から引下げられる。

回転する心金１８がホッパ−１２から引下げられる時に
、Ｗ２Ｏが保持体ｎ上で振動して粉末３２を管形に圧縮
することと、追加の粉末３２が新しく作られて心金１８
上に乗った圧縮体の下降により空になった圧縮区域招中
に流入するのを許すこととを交互に行なう。

゛第３及び第４図は操作中の中間段階を示す。型頭の運
動は、管あが適正に成形されるように心金１８の下降速
度と同期化される。

型の傾斜内面２ＯＡは粉末３２を圧縮区域４８に向けて
送り、内面２ＯＡ及び２０Ｂの両者は粉末３２を心金１
８に向けて圧、縮して無縫管拠を成形する。心金１８は
ホラ／４’　−１２から引出され、これと同時に作られ
た管％も引出される。型頭は、再び拡げられて次の粉末
３２が圧縮区域４８に向けて流れることを許し、ついで
、型頭は再びせばめられて粉末３２を圧縮する。型頭の
運動距離（往復動距離）を制御することにより、作られ
る管あの外径が容易に制御され、管あの内径は心金１８
の直径により定められる。

粉末３２をホラ／母御１２内に保つと同時に型頭の往復
動を許す為に、シュート１４は可撓に作られホラ・＃　
−１２の下端に固定されて型の溝Ｉ中に挿入される。型
頭が動く時に、シュート１４は型頭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かた端部（資）及び５
２を有し、父と５２とは蛇形に（Ｓ字形に）連結される
。外方端部（資）は二つのビン羽を有し、関は内方端部
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をホツノ母−１２の下部
に取付けられ、シュート１４の下部は型頭の溝必中に嵌
合する。

このように、摺動♂ン謔とスロットあとからなる接合手
段を用いることにより、シュート１４が成形型加の運動
に応じて自由に膨張収縮することが可能にされる。

コイル園は、作られた管がを焼結して、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図は本発明によ
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
操作のさらに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ｆｉ、　＋２・み・ホッノ母−１１４・・
・シュート、１６・・内部スリーブ、１８・・・心金、
加・・成形型、４８・・・圧縮区域。 出願人代理人　　猪　　股　　　清

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）金属粉末から管を作る方法において、（ａ）　　粉
   末をホラ／４’−中に入れ；（ｂ）　　ホッパー中に置
   かれた心金を、粉末に接触させつつ回転し； （ｃ）　　心金の周りに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に入ることを許
   し； （ｆ）　　所望長さの連続管が作られるまで上記（Ｃ）
   から（Ｑ）までの操作を繰返す； ことからなる方法。 ２）さらに、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において、粉末ホッパ９
   ．−、ホツ／’Ｐ−中に置かれた心金、心金を回転する
   為及びホッパ９−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に管圧縮区域を形成し、さらに、
   上記ホッパ９−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、上記孔が上記圧縮区域の後
   に置かれるように構成された装置。 ４）上記可撓手段は、上記ホッパクー及び型に係合され
   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９−内に、心金を皿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）上記心金は肩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に可摺動に置か
   れる特許請求の範囲第３項記載の装置。