JPS61223102A - 中空孔を有する焼結鋼部材の製造方法 - Google Patents
中空孔を有する焼結鋼部材の製造方法Info
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- JPS61223102A JPS61223102A JP6554085A JP6554085A JPS61223102A JP S61223102 A JPS61223102 A JP S61223102A JP 6554085 A JP6554085 A JP 6554085A JP 6554085 A JP6554085 A JP 6554085A JP S61223102 A JPS61223102 A JP S61223102A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は長手方向に貫通する単数又は複数の中1
空孔を有する金属焼結部材の製造法に関する。
空孔を有する金属焼結部材の製造法に関する。
金属材料全般、プラスチック、がム、セラさツク等の素
材分野で中空製品は普遍的に存在する。
材分野で中空製品は普遍的に存在する。
本発明の対象とする金属材料分野では旋削加工、熱間押
出、溶接等の手法で中空材は製造されている。一方プラ
スチック、シム、セラミックスにつダイスから押出して
中空材を得ることが試みられている。
出、溶接等の手法で中空材は製造されている。一方プラ
スチック、シム、セラミックスにつダイスから押出して
中空材を得ることが試みられている。
金属材料分野で棒鋼又は線材の中空材が長尺化すると、
機械旋削加工が不可能になシ、薄肉化すると熱間押出が
困難となること厚肉化すると溶接法が困難になる程任意
の形状の中空材を得ることがむづかしい現状でコスト的
に一中空材は高価である欠点がある。単一孔から複数孔
になるとコスト増加の傾向が顕著となる。とくに油孔付
ドリルと称されるドリル用素材は例えば10■φの外径
で孔径1.38■φの二つの孔が孔の中心間距離で5.
6mの間隔で3m長にわたって貫通することが要求され
る。同素材はJIS BKH該当の高速度鋼が用いられ
る。その製造法は70φxaooL程度の状態で、機械
旋削で穿孔後、等方鍛造法で30φ径に熱間で塑性加工
を行ないついで引抜法で10φ迄加工する方法が採用さ
れるが工数が長くその精度が厳しい為歩留も低く中空素
材の単価は非常に高い・粉末を原料として押出成形法で
中空材を製造する概念は前項で述べたようにセラミック
スやプラスチック)では汎用的に実施されているが金属
材料ではほとんどその例を見ないのが実情である。これ
は押出成形法に合致する原料粉末の必要特性と使用する
有機バインダーの選定、成形後め高密度化手法が開発さ
れていないことによる。
機械旋削加工が不可能になシ、薄肉化すると熱間押出が
困難となること厚肉化すると溶接法が困難になる程任意
の形状の中空材を得ることがむづかしい現状でコスト的
に一中空材は高価である欠点がある。単一孔から複数孔
になるとコスト増加の傾向が顕著となる。とくに油孔付
ドリルと称されるドリル用素材は例えば10■φの外径
で孔径1.38■φの二つの孔が孔の中心間距離で5.
6mの間隔で3m長にわたって貫通することが要求され
る。同素材はJIS BKH該当の高速度鋼が用いられ
る。その製造法は70φxaooL程度の状態で、機械
旋削で穿孔後、等方鍛造法で30φ径に熱間で塑性加工
を行ないついで引抜法で10φ迄加工する方法が採用さ
れるが工数が長くその精度が厳しい為歩留も低く中空素
材の単価は非常に高い・粉末を原料として押出成形法で
中空材を製造する概念は前項で述べたようにセラミック
スやプラスチック)では汎用的に実施されているが金属
材料ではほとんどその例を見ないのが実情である。これ
は押出成形法に合致する原料粉末の必要特性と使用する
有機バインダーの選定、成形後め高密度化手法が開発さ
れていないことによる。
使用する有機バインダーは少量で粉性が高く成形体の強
度が高く分散度が均一なものが要求される。且つ成形後
容易に除去が可能で有害な分解生成物を残留させないこ
とが必要である。熱可塑性や熱硬化性のプラスチックで
射出成形用として有用なバインダーはいくつか開示され
ている。例えば特開昭55−113511ではポリスチ
レン、ポリスチレン、アクリロニトリル・ブタジェン・
スチレン共重合体とシラン系カップリング又はチタン系
カップリング剤を併用する方法、特開昭55−1135
00にはシラン架橋型のポリアルケン樹脂を用いること
を特徴とするセラミックス粉末、又は金属粉末材料の射
出或は押出成形法、特開昭56−159248にはポリ
テトラメチレンフタレートのバインダー等がある。これ
らはいづれもグラスチックスを主体とするものであるが
、バインダーの除去が非常に困難で通常10m肉厚品で
は5〜b 発泡形状〈づれが頻発する。
度が高く分散度が均一なものが要求される。且つ成形後
容易に除去が可能で有害な分解生成物を残留させないこ
とが必要である。熱可塑性や熱硬化性のプラスチックで
射出成形用として有用なバインダーはいくつか開示され
ている。例えば特開昭55−113511ではポリスチ
レン、ポリスチレン、アクリロニトリル・ブタジェン・
スチレン共重合体とシラン系カップリング又はチタン系
カップリング剤を併用する方法、特開昭55−1135
00にはシラン架橋型のポリアルケン樹脂を用いること
を特徴とするセラミックス粉末、又は金属粉末材料の射
出或は押出成形法、特開昭56−159248にはポリ
テトラメチレンフタレートのバインダー等がある。これ
らはいづれもグラスチックスを主体とするものであるが
、バインダーの除去が非常に困難で通常10m肉厚品で
は5〜b 発泡形状〈づれが頻発する。
、〔問題点を解決するための手段〕
本発明は金属又は合金粉末を有機バインダーと蛛
混合混錬し、中空素材を成形後有機バインダーを除去し
、焼結法で圧密化することにより前記問題点を解決し中
空孔を有する金属焼結部材を得るものである。即ち本発
明は、水溶性の有機バインダーを主構成要素とし、メチ
ルセルロース(以下CMCと称す)を重量比で1.0〜
7.0%これに水を5.0〜is、os金含有、可塑剤
としてグリセリン “を1.0〜10.01分散
剤又は滑剤として、フックスエマルション:ステアリン
醸エマルジョン、マイクロクリスタラインの単独又は複
数を夫々5%以下で総量を1.0〜10.0チ含有する
ことを特徴とする。押出成形後の乾燥時に水分はほとん
ど除去され後続の真空、還元性、不活性ガス中等の非酸
化性雰囲気のいずれか中で300〜700℃の範囲で脱
バインダーが実施される。この際、真空Ar # N2
.H・等の雰囲気ではバインダーの分解生成物としてC
が0.3〜G、8−残留する。N2中で脱バインダーを
実施するとバインダーからのCの残留はほぼ解消できる
。従って製品中にCの存在を忌避する材料にはN2中の
脱バインダーが必要である残留するC値を予測してあら
かじめ原料粉末中のCを低減させることも可能であるが
精度良くc値を制御する為には、N2中の脱バインダー
が好ましい。
、焼結法で圧密化することにより前記問題点を解決し中
空孔を有する金属焼結部材を得るものである。即ち本発
明は、水溶性の有機バインダーを主構成要素とし、メチ
ルセルロース(以下CMCと称す)を重量比で1.0〜
7.0%これに水を5.0〜is、os金含有、可塑剤
としてグリセリン “を1.0〜10.01分散
剤又は滑剤として、フックスエマルション:ステアリン
醸エマルジョン、マイクロクリスタラインの単独又は複
数を夫々5%以下で総量を1.0〜10.0チ含有する
ことを特徴とする。押出成形後の乾燥時に水分はほとん
ど除去され後続の真空、還元性、不活性ガス中等の非酸
化性雰囲気のいずれか中で300〜700℃の範囲で脱
バインダーが実施される。この際、真空Ar # N2
.H・等の雰囲気ではバインダーの分解生成物としてC
が0.3〜G、8−残留する。N2中で脱バインダーを
実施するとバインダーからのCの残留はほぼ解消できる
。従って製品中にCの存在を忌避する材料にはN2中の
脱バインダーが必要である残留するC値を予測してあら
かじめ原料粉末中のCを低減させることも可能であるが
精度良くc値を制御する為には、N2中の脱バインダー
が好ましい。
強度の確保、焼結密度の向上にとって必要である。
平均粒径は5〜20μの範囲が好ましく、あまシ微細で
あると、脱バインダーが困難となる・またできるだけ充
填密度が高い粉末形状が望ましい。
あると、脱バインダーが困難となる・またできるだけ充
填密度が高い粉末形状が望ましい。
少く共30%以上の見I!4密度であることを必要であ
る。
る。
本発明を実施例により以下説明する。
実施例1
AI8I T15相当のC1,51%、SIo、41%
、 MnO,2% 、 Cr 4.03%、 W 11
.05 % 、 Mo O,8% 。
、 MnO,2% 、 Cr 4.03%、 W 11
.05 % 、 Mo O,8% 。
N5.1%、Co5.2%、残部鉄及び不可避的不純物
から成る水アトマイズ予備合金粉末を作成した。
から成る水アトマイズ予備合金粉末を作成した。
。 平均粒径は45μで02含有量は1800 pp
fflであった。該粉末の一部に黒鉛粉末を0.3s添
加後アトライター中で乾式混合粉砕し平均粒径15μと
した。この粉末にCMC(市販品名で5M400)を3
−、水8−1!イクロクリスタラインワックスした。こ
の混錬体をオーガシリンダ径50φの押出成形機を用い
て外径10φ、内径4φの中空材を成形し九〇成形時の
グリーン密度は51%で弱真空下で50℃2Hr乾燥し
た・この乾燥体をN2゜0、 I %rr真空中、Ar
雰囲気で100℃/Hrで500℃迄昇温後2Hr保持
し脱バインダーを行ったO これらの3種類の脱バインダ一体を10−’ %rrの
真空下で1180〜1240℃の節目で真廟焼結を行り
九。真空およびAr脱バインダー材は焼結温度が118
0℃で真密度に達し、この時のCは2、2 % 02は
40 ppmであった。一方町脱パイングー材は124
0℃焼結で真密度に達しこの時のCは1.51チ02は
60 ppmであった。脱バインダー材のC含有量は真
空脱バインダー材が2.6016゜Ar脱バインダー材
が2.54%.H2脱バインダー材に1.81−であっ
た。H2脱バインダー材の焼結体はバインダーからのC
残留は実質的になく真空Ar脱バインダー材のものは約
o、sss度のC残留があることが判明し丸。
fflであった。該粉末の一部に黒鉛粉末を0.3s添
加後アトライター中で乾式混合粉砕し平均粒径15μと
した。この粉末にCMC(市販品名で5M400)を3
−、水8−1!イクロクリスタラインワックスした。こ
の混錬体をオーガシリンダ径50φの押出成形機を用い
て外径10φ、内径4φの中空材を成形し九〇成形時の
グリーン密度は51%で弱真空下で50℃2Hr乾燥し
た・この乾燥体をN2゜0、 I %rr真空中、Ar
雰囲気で100℃/Hrで500℃迄昇温後2Hr保持
し脱バインダーを行ったO これらの3種類の脱バインダ一体を10−’ %rrの
真空下で1180〜1240℃の節目で真廟焼結を行り
九。真空およびAr脱バインダー材は焼結温度が118
0℃で真密度に達し、この時のCは2、2 % 02は
40 ppmであった。一方町脱パイングー材は124
0℃焼結で真密度に達しこの時のCは1.51チ02は
60 ppmであった。脱バインダー材のC含有量は真
空脱バインダー材が2.6016゜Ar脱バインダー材
が2.54%.H2脱バインダー材に1.81−であっ
た。H2脱バインダー材の焼結体はバインダーからのC
残留は実質的になく真空Ar脱バインダー材のものは約
o、sss度のC残留があることが判明し丸。
なお焼結後の収縮率は外径は21.6%内径は22、N
6でほぼ同心円状の中空素材が得られた。
6でほぼ同心円状の中空素材が得られた。
収縮率については、すべて真密度に到達している為、脱
バインダー雰囲気との有意差は認められ彦かりた。
バインダー雰囲気との有意差は認められ彦かりた。
なお前述の実施例1と同組成で通常焼結に使用されてい
る一Zoom・ahの水アトマイズ粉末を同線 吐 じバインダーと混錬した。混櫃体はほとんど粘性を示さ
ず水の添加量を151迄増加したが改善の傾向は認めら
れ彦かり喪。次にCMCを6%、マイクロクリスタツイ
ンワックスを4.O%迄増景して混錬体を作成した。押
出が可能な粘性は示したが脱バインダー後成形体が一部
崩壊し、ハンドリングが事実上不可能でありた。
る一Zoom・ahの水アトマイズ粉末を同線 吐 じバインダーと混錬した。混櫃体はほとんど粘性を示さ
ず水の添加量を151迄増加したが改善の傾向は認めら
れ彦かり喪。次にCMCを6%、マイクロクリスタツイ
ンワックスを4.O%迄増景して混錬体を作成した。押
出が可能な粘性は示したが脱バインダー後成形体が一部
崩壊し、ハンドリングが事実上不可能でありた。
実施例2
実施例1と同じアトライター粉砕後の粉末に同じ<Ct
o、agk添加し、CMC(市販品名6019H−4,
000)5−グリセリン6.5*水8%と加圧型ニーダ
−で15分間混錬したe 以後の工橙は実施例1と同一で、N2で脱バインダー後
、1240℃でIHr焼結した。焼結体の密度は8.2
1でほぼ真密度でありC含有量は1.52%、02は7
2 ppmであった。
o、agk添加し、CMC(市販品名6019H−4,
000)5−グリセリン6.5*水8%と加圧型ニーダ
−で15分間混錬したe 以後の工橙は実施例1と同一で、N2で脱バインダー後
、1240℃でIHr焼結した。焼結体の密度は8.2
1でほぼ真密度でありC含有量は1.52%、02は7
2 ppmであった。
実施例3
CG、891&、810.32%1Mn0.28−−C
r3.97% 、N5.98% 、 Me 5.12g
b、 Vl、92%で残部鉄および不可避的不純物から
なる水アトマイズ予備合金粉末を得た。この粉末中の0
2量は1700 ppmであった。この粉末にCを0.
3%添加後、アトライターで粉砕し平均粒径12μの微
細粉末を得た。この粉末にCMC(市販品名608H−
鐘体かも外径12.8φで2孔の穴径が1.8φでその
センター間距離が7.28■の押出成形を行りた。
r3.97% 、N5.98% 、 Me 5.12g
b、 Vl、92%で残部鉄および不可避的不純物から
なる水アトマイズ予備合金粉末を得た。この粉末中の0
2量は1700 ppmであった。この粉末にCを0.
3%添加後、アトライターで粉砕し平均粒径12μの微
細粉末を得た。この粉末にCMC(市販品名608H−
鐘体かも外径12.8φで2孔の穴径が1.8φでその
センター間距離が7.28■の押出成形を行りた。
成形後弱真空中で50℃X 2 Hr乾燥後、H2ガス
中で150℃/Hrの昇温速度で700℃迄昇温し、I
Hr間保持後炉冷した。これを1235℃X15Hrの
真空焼結を実施した焼結体密度はぼ100−の真密度で
あり、外径10.2φ2孔の穴径1.33■φ2孔のセ
ンター間距離が5.5−の中空素材が得られた木材を外
径5φ迄線引加工を行りた・2(1の減面比で中間焼鈍
を挿入しながら実施した。加工中に欠損は生ぜず、最終
製品として外径5.0■φ2孔の穴径0.65■φ2孔
のセンター間距離2.70■φのオイルホールドリル用
中′空素材を得ることができた。
中で150℃/Hrの昇温速度で700℃迄昇温し、I
Hr間保持後炉冷した。これを1235℃X15Hrの
真空焼結を実施した焼結体密度はぼ100−の真密度で
あり、外径10.2φ2孔の穴径1.33■φ2孔のセ
ンター間距離が5.5−の中空素材が得られた木材を外
径5φ迄線引加工を行りた・2(1の減面比で中間焼鈍
を挿入しながら実施した。加工中に欠損は生ぜず、最終
製品として外径5.0■φ2孔の穴径0.65■φ2孔
のセンター間距離2.70■φのオイルホールドリル用
中′空素材を得ることができた。
同様に1200℃焼入560℃(1+1 ) Hrの標
準的熱処理を実施した。硬さはHRC65,4で曲げ強
さは3701■3が得られた。この値は溶製法で作られ
た材料とほぼ等しい結果であった。
準的熱処理を実施した。硬さはHRC65,4で曲げ強
さは3701■3が得られた。この値は溶製法で作られ
た材料とほぼ等しい結果であった。
実施例4
平均粒径6μのカーがニル鉄粉に3%の純S量粉金型に
押出成形し、弱真空下で乾燥後、H2雰囲気中で500
℃迄昇温速度200℃/Hrで昇温し、IHr保持後炉
冷した。この材料を真空中で1450℃X IHrの焼
結を行なりた。密度は%.1 % 、 CO,31i、
023400ppfflでありた・ついで町中で100
0℃XIHrの磁気焼鈍を行ったOCは0.021迄低
下した磁気特性はHeが0.40e、Br1llOOG
aussμrrmx 1343 Gの特性が得られた。
押出成形し、弱真空下で乾燥後、H2雰囲気中で500
℃迄昇温速度200℃/Hrで昇温し、IHr保持後炉
冷した。この材料を真空中で1450℃X IHrの焼
結を行なりた。密度は%.1 % 、 CO,31i、
023400ppfflでありた・ついで町中で100
0℃XIHrの磁気焼鈍を行ったOCは0.021迄低
下した磁気特性はHeが0.40e、Br1llOOG
aussμrrmx 1343 Gの特性が得られた。
本実施例中では高速度工具鋼、P・−381軟質磁性材
について述べたが本発明これに限定されるものでなくス
テンレス鋼、一般構造用鋼他にも適用可能であることは
言うまでもない。
について述べたが本発明これに限定されるものでなくス
テンレス鋼、一般構造用鋼他にも適用可能であることは
言うまでもない。
上述のように、本発明によれば長手方向に貫通する単数
又は複数の中空孔を有する長尺の高密度化した金属焼結
部材を低コストで製造することができる。
又は複数の中空孔を有する長尺の高密度化した金属焼結
部材を低コストで製造することができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、長手方向に貫通する単数又は複数の中空孔を有する
金属焼結部材の製造法において、原料粉末として粒径が
50μ以下であり所望する最終製品の組成と実質的に一
致する合金粉末か所望する最終製品の構成元素の単独又
は複数の予備混合粉末を用い、該原料粉末と有機バイン
ダーを混合混練した後可塑性混練体とし、その後最終製
品と相似形の中空素材を押出成形し、次に該押出成形体
を真空、還元性、不活性ガス中等の非酸化性雰囲気のい
ずれか中で加熱により有機バインダーを除去し、引続い
て該脱バインダー後の押出成形体を各種焼結法のいずれ
か又はその組合せにより圧密化することを特徴とする中
空孔を有する金属焼結部材の製造法。 2、有機バインダーが水溶性であり、その総量が重量比
で1.0〜10.0%で、水が5.0〜15.0%であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の中空孔
を有する金属焼結部材の製造法。 3、有機バインダーが重量比で1.0〜7.0%のメチ
ルセルロースの1種であり、可塑剤としてグリセリンを
1.0〜10.0%、分散剤又は滑剤としてワックスエ
マルジョンを5%以下、ステアリン酸エマルジョン5%
以下、マイクロクリスタライン5%以下でこれらの総量
が重量比で1.0〜10.0%、水が5.0〜15.0
%であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
中空孔を有する金属焼結部材の製造法。 4、金属焼結部材の合金組成が重量比でC0.4〜4.
5%、Cr30%以下、Ni3%以下、W+2Mo1.
0〜20.0%、Co20%以下、V20%以下、脱酸
剤としてのSi、Mn等が2%以下、残部Feおよび不
可避的不純物からなることを特徴とする特許請求の範囲
第1〜3項記載のいずれかの中空孔を有する金属焼結部
材の製造法。 5、中空孔を有する金属焼結部材が高速度工具鋼からな
る中空パンチ用又は油孔付ドリル用素材であることを特
徴とする特許請求の範囲第1〜4項記載のいずれかの中
空孔を有する金属焼結部材の製造法。 6、焼結後の密度を97%以上とし、焼結後実質的に中
空孔の状態を存続させながら鍛造、圧延、引抜加工等の
塑性加工を行ない、高密度化と所望する最終形状を得る
ことを特徴とする特許請求の範囲第1〜5項記載のいず
れかの中空孔を有する金属焼結部材の製造法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6554085A JPS61223102A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 中空孔を有する焼結鋼部材の製造方法 |
US07/057,636 US4769212A (en) | 1985-03-29 | 1987-06-04 | Process for producing metallic sintered parts |
US07/211,269 US4913737A (en) | 1985-03-29 | 1988-06-03 | Sintered metallic parts using extrusion process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6554085A JPS61223102A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 中空孔を有する焼結鋼部材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61223102A true JPS61223102A (ja) | 1986-10-03 |
JPH0220685B2 JPH0220685B2 (ja) | 1990-05-10 |
Family
ID=13289949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6554085A Granted JPS61223102A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 中空孔を有する焼結鋼部材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61223102A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011138422A3 (de) * | 2010-05-05 | 2012-03-15 | Gühring Ohg | Pulvermetallurgischer stahl |
CN104524869A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-04-22 | 西安建筑科技大学 | MgO/Fe-Cr-Ni多孔复合过滤材料及其制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS4931167A (ja) * | 1972-07-19 | 1974-03-20 | ||
JPS5665905A (en) * | 1979-10-31 | 1981-06-04 | Daido Steel Co Ltd | Production of sintered filter |
JPS597762A (ja) * | 1982-07-04 | 1984-01-14 | Kazuo Otsu | 内燃機関用強制送風方式によるオゾン発生装置 |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP6554085A patent/JPS61223102A/ja active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS4931167A (ja) * | 1972-07-19 | 1974-03-20 | ||
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JPH0220685B2 (ja) | 1990-05-10 |
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