JPS6144104A - 焼結鍛造部材の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、焼結鍛造部材の製造方法に関し、詳しくは、
焼結鍛造法による焼結鍛造部材の製造において、対象と
する焼結鍛造部材の各部位における要求強度に適合させ
て圧粉成形体の形状を調整することによって、焼結鍛造
部材各部の機能を満足するとともに、必要にして最少の
重量にて焼結鍛造部材を製造することのできる焼結鍛造
部材の製造方法にかかる。

〔従来の技術〕

最近、省資源・省エネルギ的な金属部材の製造方法とし
て、全屈粉末を焼結処理後に熱間鍛造して焼結体の表面
部に内在する空孔を圧潰して焼結部材の強度を向上し、
展伸された素材を熱間鍛造した鋼部材に匹敵する強度を
確保するものとして、焼結鍛造法が広く通用されている
。

特に、近年においては、自動恵部品、事務機械部品、農
業機械部品等の金属部材が焼結鍛造法により製造されて
いる。

さて、従来の焼結鍛造法においては、粉末冶金用金属粉
末原料を圧粉成形して圧粉成形体を形成する工程と、圧
粉成形体を加熱焼結する工程と、加熱焼結された焼結体
を高温にて熱間鍛造する工程とによって、焼結鍛造部材
が製造されている。

ところで、従来の焼結鍛造法により製造する焼結鍛造部
材においては、通常、製造する焼結鍛造部材全体を真密
度もしくは真密度に近い密度とするように圧粉成形体の
形状を設定しているため、焼結鍛造された焼結鍛造部材
全体が、均一かつ真密度に近い密度となるように製造さ
れていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のような従来の技術の現状に鑑み、本発明が解決し
ようとする問題点は、従来の焼結鍛造法により製造され
た焼結鍛造部材においては、要求強度の比較的低い部位
の密度もほぼ真密度となるように製造されていることか
ら、対象とされる焼結鍛造部材の機能に対して単体とし
ての重量が過大となり、その対象とされる焼結鍛造部材
が組込まれた構造体全体の重量も過大となるばかりでな
く、対象とされる製品焼結鍛造部材の過大重量に相当す
る量だけ粉末冶金用金属粉末原料を多量に消費すること
となっていることにある。

従って、本発明の技術的課題とするところは、焼結鍛造
法による焼結鍛造部材の製造において、対象とする焼結
鍛造部材の各部位における要求強度に適合させて圧粉成
形体の形状をｉＭｔｌすることによって、焼結鍛造部材
各部の機能を充分に満足するとともに、必要にして最少
の重量にて焼結鍛造部材を製造することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の従来の技術における問題点に鑑みて、本発明にお
いて、従来の技術の問題点を解決するための手段は、粉
末冶金用金属粉末原料を圧粉成形して圧粉成形体を形成
する工程と、 前記圧粉成形体を、焼結反応が充分に進行する温度範囲
にて加熱焼結する工程と、 加熱焼結された焼結体を高温にて熱間鍛造することによ
り焼結鍛造部材とする工程とからなる焼結鍛造部材の製
造方法であって、 焼結鍛造法により製造された焼結鍛造部材において、要
求強度の高い部位は焼結体密度がほぼ真密度となるよう
に、また、要求強度の比較的低い部位は焼結体密度が要
求強度に適合した低密度となるような圧粉成形体形状と
して、前記圧粉成形体を形成する工程を実施することを
特徴とする焼結鍛造部材の製造方法からなっている。

〔作用〕

以下、本発明の作用について説明する。

本発明において、粉末冶金用金属粉末原料としては特に
限定されるものでなく、通常の焼結鍛造部材を製造する
ために使用される従来の粉末冶金用金属粉末原料を適用
することができる。

特に、鉄系の粉末冶金用金属粉末原料が本発明の焼結鍛
造部材の製造方法には通している。

さらに、具体的には、鉄粉、銅粉、黒鉛粉末からなる混
合粉末が粉末冶金用金属粉末原料として多（使用されて
いる。

そして、銅粉の配合割合は重量％（以下、重量％を単に
％という。）で１．０〜４．０％、黒鉛粉末の配合量は
同様に０．２〜１．０％、残部実質的に鉄粉とするのが
一般的である。

この混合粉末に、潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を０．
５〜１．０％添加して混粉する。

なお、銅粉、黒鉛粉末は加熱焼結工程において鉄粉中に
固溶し、形成された焼結鍛造部材の剛性。

強度等を向上させる効果を有している。

次に、本発明において、製造された焼結鍛造部材におけ
る要求強度の高い部位に対しては焼結体の密度がほぼ真
密度となるように、また、要求強度の比較的低い部位に
対しては要求強度に適合した低密度となるような圧粉成
形体形状としているのは、要求強度の高い部位に対して
は密度をほぼ真密度とすることによって、その部位にお
ける充分な強度をＧｆ〔保し、一方、比較的要求強度の
低い部位に対してはその要求強度に適合した密度とする
ことによって、焼結鍛造法により製造された焼結鍛造部
材のｆｆ１ｆｉ軽減を図るためである。

また、加熱焼結する工程は、圧粉成形体を非酸化性雰囲
気中にて加熱し、粉末冶金用金泥粉末原料同士を焼結固
溶体化して一体化する工程である。

そして、焼結温度、焼結雰囲気等の焼結条件は、使用さ
れる粉末冶金用金属粉末原料の種類によって任意に選択
することができる・ なお、粉末冶金用金属粉末原料が鉄粉原料である場合に
は、雰囲気ガスとしては、いわゆる、ＲＸガスとして知
られている吸熱型ガスが望ましい。

また、焼結温度は１１５０℃程度、焼結時間は２０分程
度がよい。

なお、粉末冶金用金属粉末原料が鉄、銅、黒鉛粉末から
なる場合に、この加熱焼結工程により鉄粉同士が焼結さ
れ、銅及び黒鉛が焼結された鉄金属中に拡散して固溶化
する。

次に、高温にて熱間鍛造して焼結鍛造部材を製造する工
程は、加熱焼結工程で形成された高温状態の焼結体を鍛
造型に挿入し、鍛造型により熱間鍛造を実施する工程で
ある。

この工程も、基本的には従来の焼結鍛造工程と同一のも
ので、粉末冶金用金属粉末原料として鉄系のものを使用
した場合には、鍛造型としては合金工具鋼製の鍛造型と
し、熱間鍛造時の加圧力としては、８　ｔｏｎ　／　ｃ
　ｍ　”程度の加圧力とするのが１ｆｆｌ常である。

なお、焼結鍛造工程の後に焼結鍛造部材を必要に応じて
熱処理や機械加工を実施することができることはいうま
でもない。

〔実施例〕

以下、添付図面に基づいて、本発明の１実施例を説明す
る。

エンジン用コネクティングロッドの焼結鍛造法による製
造を具体的な例として、この実施例を詳しく説明する。

第１図は、この実施例に用いた焼結鍛造コネクティング
ロッド用の圧粉成形体１の形状を示している。

ところで、エンジンの作動時におけるコネクティングロ
ッドに負荷される応力は、コネクティングロッドの圧縮
側部位で高く引張側部位で低いことから、焼結鍛造コネ
クティングロッド用の圧粉成形体１の圧縮側部位１ｂに
おいては、真密度状態の強度を必要とするものの、引張
側部位１ａ。

ＩＣにおいては真密度状態での強度を必要としない。

そこで、焼結鍛造コネクティングロッド用の圧粉成形体
１の引張側部位１ａ、ｌｃの厚さは焼結鍛造後の焼結鍛
造部材厚さと同一とし、圧縮側部位１ｂの厚さは焼結鍛
造後に焼結鍛造部材厚さとなり、かつ、はぼ真密度とな
るように圧粉成形体形状を設定した。

なお、焼結鍛造コネクティングロッド用に圧粉成形して
形成された圧粉成形体１の密度は６．０ｇ／ｃｍ３とし
た。

次に、第２図は、第１図に示すエンジンの焼結鍛造コネ
クティングロッド用の圧粉成形体１の０部の詳細形状を
示している。

この図から明らかなように、この実施例に示す焼結鍛造
コネクティングロッドの圧粉成形体１においては、熱間
鍛造工程における微細割れ等の鍛造欠陥の発生を防止す
るために、隅肉曲率Ｒは２°以上、傾斜角θは１０５°
以上とする必要がある。

また、第３図は、第１図に示すエンジンの焼結鍛造コネ
クティングロッドの圧粉成形体１を焼結鍛造した後の、
焼結鍛造コネクティングロッド２の形状を示している。

この図において、焼結鍛造コネクティングロッド２の引
張側部位２ａ、２ｃの密度は、加熱焼結過程での膨張、
７１１滑剤の放散等によって圧粉成形体１の密度より低
下して５．９１ｇ／ｃｌ’となり、一方、圧縮側部位２
ｂの密度は７．８３となった。

そして、本発明法により製造した焼結鍛造コネクティン
グロッド２の重量は、従来法により製造したコネクティ
ングロッドに比較して、引張側部位２ａで６０ｇ、引張
側部位２Ｃで１２ｇと大幅な重量軽減を達成することが
できた。

さらに、本発明法により製造した焼結鍛造コネクティン
グロッド２の引張側部位２ａ、２ｃにおける焼結鍛造後
の密度と疲労強度との関係を第４図に示している。

この図から明らかなように、この実施例に示す焼結鍛造
コネクティングロッド２においては、真密度から密度５
．９ｇ／ｃｍ’までの密度低下によっては、強度面での
低下は殆ど認められず、実用上の問題はないと考えられ
る。

なお、この実施例の焼結鍛造コネクティングロッド２に
おいては、焼結鍛造した後、油中焼入処理、及び焼もど
し処理を実施した。

〔発明の効果〕

以上により明らかなように、本発明にかかる焼結鍛造部
材の製造方法によれば、焼結鍛造法による焼結鍛造部材
の製造において、対象とする焼結鍛造部材の各部位にお
ける要求強度に適合させて圧粉成形体の形状を調整する
ことによって、焼結鍛造部材各部の機能を充分に満足す
るとともに、必要にして最少の重量にて焼結鍛造部材を
製造することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ｆａｔは、焼結鍛造コネクティングロッド用の圧
粉成形体の形状を示す平面図。 第１図（ｂｌは、第１図のＡ−Ａ断面図。 第２図は、第１図の０部の詳細説明図。 第３図（ａｌは、第１図の圧粉成形体を焼結鍛造した焼
結鍛造コネクティングロッドの形状を示す図。 第３図１ｂ＋は、第３図のＢ−Ｂｌｌｉ面図。 第４図は、本発明法により製造した焼結鍛造コネクティ
ングロッドの引張側部位における焼結鍛造後の密度と疲
労強度との関係を示す図である。 １−−−・焼結鍛造コネクティングロッド用の圧粉成形
体。 １ａ−−−−−一圧粉成形体の引張側部位。 １ｂ−−−−−・圧粉成形体の圧縮側部位。 ＩＣ−・−・・圧粉成形体の引張側部位。 ２・・〜・−・焼結鍛造コネクティングロッド。 ２ａ・・・−・・焼結鍛造コネクティングロッドの引張
側部位。 ２ｂ・・−・−・焼結鍛造コネクティングロッドの圧縮
側部位。 ２０−・・−・・焼結鍛造コネクティングロッドの引張
側部位。 Ｃ，Ｄ−・−・−圧粉成形体の段付形状部位。 Ｒ−・・−隅肉曲率。 θ・・−・・・（頃斜角。 第１図 第３図 Ｖソ右本晴、ＬＬ橡の引張イ飼往イπ（２α、２（：ｌ
のＺＡ（り６−〕第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粉末冶金用金属粉末原料を圧粉成形して圧粉成形体
   を形成する工程と、 前記圧粉成形体を焼結反応が充分に進行する温度範囲に
   て加熱焼結する工程と、 加熱焼結された焼結体を高温にて熱間鍛造することによ
   り焼結鍛造部材とする工程とからなる焼結鍛造部材の製
   造方法であって、 焼結鍛造法により製造された焼結鍛造部材における、要
   求強度の高い部位の焼結体密度はほぼ真密度となるよう
   に、また、要求強度の比較的低い部位の焼結体密度は要
   求強度に適合した低密度となるような圧粉成形体形状と
   して、前記圧粉成形体の圧粉成形工程を実施することを
   特徴とする焼結鍛造部材の製造方法。