JPS62130798A - 静水圧加圧成形用型並びにそれを用いた粉末成形方法 - 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】 （技術分野） 本発明は、静水圧加圧成形用型並びにそれを用いた粉末
成形方法に係り、特に静水圧加圧による加圧成形手法に
よって、製品の最終形状に近似した、複雑な外形形状を
有する大型の粉末成形体を有利に成形するための型、お
よびそれを用いて、種々変化した外形形状を有する粉末
成形体を有利に成形し得る方法に関するものである。

（従来技術とその問題点） 従来から、セラミックスや金属粉末等の粉体を成形する
方法として、例えば金型プレス（−輔加圧）法、ラバー
プレス（静水圧加圧）法等が良く知られている。

ところで、かかる金型プレス法は、所定の粉末原料を押
し型に入れて、一方よりパンチで圧縮成形する方法であ
るが、その圧縮は粉末全体として均一に惹起されるもの
ではなく、パンチおよび押し型の壁に近い部分が圧力は
高く、これより遠ざかるに従い圧力は低くなり、このた
め、押し型内に装入された粉末原料の存在する部分によ
り圧力の差が惹起される問題を内在している。また、こ
の金型プレス法に従えば、金型（押し型）のキャビティ
形状により、得られる粉末成形体の形状を種々変化せし
め得る利点があるが、パンチによる成形圧力が高くなる
と、得られる成形体の内部応力も高くなって、かかる成
形体が金型から離型できなくなる問題を惹起するところ
から高い成形圧力を採用することは構造的に困難であり
、また複雑な形状の成形品を得ることが出来ないもので
あった。

一方、ラバープレス法は、所定の粉末原料をゴム袋若し
くはゴム型に詰め、これを流体の媒体で加圧成形する方
法であって、このように粉末を静水圧成形するために、
成形圧力のバラツキが比較的少なく、密度の均一な且つ
均質な高密度成形体が得られる利点がある。

そして、このラバープレス法に従えば、前記金型プレス
法に比して、大きなものの成形が可能であるが、ゴム袋
あるいはゴム型の如き弾性体内に粉末原料を収容して、
加圧せしめるものであるところから、実質的に棒状或い
はパイプ形状などの比較的単純な形状の成形体の製造に
限られ、成形体の形状が複雑になると、ラバープレス法
にて直ちに目的とする形状の成形体を得ることは不可能
であった。

このため、一般に、形状が複雑な成形体を得る場合にお
いては、先ず、ラバープレス法にて大きな粉末ブロック
を成形せしめ、そしてこのブロック成形体から、目的と
する形状の成形製品を削り出すようにしているが、この
方法では、原料のロスが大きく、また削出しのための加
工工数が増大して、これが、目的とする成形製品の製造
コストを著しく上昇せしめる大きな要因となっているの
である。

（解決手段） ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、最終製品形状に近似した、ｍｌな形
状を有する粉末成形体を、静水圧加圧手法によって、離
型上の問題を同等惹起せしめることなく、有利に成形せ
しめ得る静水圧加圧成形技術を提供するものである。

そして、そのために、本発明では、静水圧加圧にて粉末
原料を所定の形状に成形するための成形型を、互いに重
ね合わされて、それらの間で目的とする粉末成形体を成
形する、それぞれ剛性のある凹型及び凸型と、該凹型と
凸型との間で成形される粉末成形体の外周面を規定する
弾性体とを含むように構成し、且つ該凹型と凸型のうち
少なくとも凹型を複数の分割型にて構成すると共に、該
凹型と該凸型とをそれらの重ね合わせ方向に相対的に移
動可能となるように構成したのである。

ところで、このような本発明に従う静水圧加圧成形用型
においては、それを構成する凹型と凸型とは、一般に、
それぞれ中芯型に挿通されて支持され、該中芯型の軸心
方向に重ね合わされて、配置せしめられる一方、それら
重ね合わされた凹型及び凸型の外周部が前記弾性体にて
一体的に覆われて、かかる凹型と凸型との間の間隙が外
部空間から遮断せしめられるように構成されることとな
る。また、かかる弾性体は、好適には、所定厚さの弾性
層を介して前記凹型及び凸型の外周面にそれぞれ装着せ
しめられるようにされる。更に、これら凹型及び凸型の
うちの少なくとも何れか一方が前記中芯型に対してその
軸心方向に摺動可能とされた構造が、好適に採用される
こととなるのである。

そして、このような静水圧加圧成形用型を用いて、所定
の粉末原料、特にセラミックス粉末を成形するに際して
は、先ず、そのような成形型を構成する弾性体の内側に
凹型を配置せしめた後、かかる凹型の成形面上に所定の
粉末原料を供給して所定厚さに充填せしめ、そして、そ
の充填された粉末原料上に所定の凸型を重ね合わせて覆
い、更に流体密にシールして該粉末原料充填部分に圧力
流体が侵入しないようにした後、所定の静水圧加圧を行
なうことにより、かかる凹型及び凸型の成形面の形状に
実質的に対応した形状を有する粉末成形体を得るように
するのである。

このように、静水圧加圧用の成形型として、従来の金型
ブレスに用いられている如き、剛性のある凹型及び凸型
を組み合わせて用いることによって、得られる粉末成形
体の外面形状を、一定の形状で、しかも最終製品形状に
近似した複雑な形状と為すことが出来ることとなり、ま
た、それら凹型及び凸型が相対的に移動（接近）し得る
ように構成されていることにより、静水圧加圧にて大き
な成形圧力を粉末成形体に加えることが出来るのである
。加えて、粉末成形体の外周面を弾性体にて形成すると
共に、凹型を分割型として構成していることにより、成
形後において、得られた成形体が成形型から離形され難
くなる等の問題も全く惹起されることはないのである。

以下、本発明に従う具体例を図面に基づいて説明しつつ
、本発明の構成について具体的に説明することとする。

まず、第１図及び第２図は、本発明に従う静水圧加圧成
形用型（成形型）の−例を示すものであって、第３図及
び第４図に示される如き、外周縁にフランジ部を有する
複雑な形状の円錐台状粉末成形体を成形するためのもの
である。そして、この成形型は、凹型（キャビティ型）
としての剛性のある下型２と、凸型（コア型）としての
剛性のある上型４と、それら下型２、上型４の中心部を
貫通する中芯型６と、それら下型２、上型４の外周部を
覆い、それらの間の間隙を外部空間から遮断する、ゴム
等の適当な弾性材料からなる円筒状の弾性筒体８とから
構成されている。

より具体的には、下型２は、それぞれ金属の如き適当な
剛性材料から形成された、中芯型６が挿通せしめられる
略円盤状の下型中子１０と、その外側に位置せしめられ
て、全体として円環形状を呈する４分割された下型分割
型１２とから構成されており、これら下型中子１０、下
型分割型１２によって目的とする粉末成形体の軸心方向
の一方の表面（下面）が規定されるようになっている。

なお、この４分割された下型分割型１２の分割面１４は
、中芯型６に向かって延びる、換言すれば下型２の中心
に向かって延びるように形成されている。

そして、かかる下型中子１０及び下型分割型１２からな
る下型２は、中芯型６の下部フランジ部に固定された円
盤状の下型支持板１６上に載置されて、取り付けられる
ようになっている。また、この下型支持板１６の外周縁
部には、円筒状の弾性筒体８が、その下端部の内側・フ
ランジ部分においてリング状の押え板１８を介してボル
ト２０によって固定せしめられており、この弾性筒体８
の内側に下型２が位置せしめられている。なお、下型２
の外側の下型分割型１２の外周面と弾性筒体８との間に
は、所定厚さの保護ゴム層２２が介装せしめられている
。そして、このように、下型２が弾性筒体８の内側に位
置するように中芯型６にセントせしめられた状態下にお
いて、かかる下型２の上面（成形面）上に、所定の粉末
原料２４、例えばセラミックス粉末が供給されて、所定
厚さに充填せしめられるのである。

一方、上型４は、金属等の剛性のある材料から形成され
ており、その下方に突出した下面が、粉末成形体の軸心
方向の他方の表面（上面）を規定する成形面とされて、
上記下型２上に充填された粉末原料２４上にセットせし
められることとなる。

また、この上型４は、その中心部において中芯型６に挿
通せしめられ、この中芯型６に沿ってその軸心方向に移
動可能とされている。従って、上型４は、下型２に対し
て、それらの重ね合わせ方向に接近、移動せしめられ得
るようになっているの１　　　　　　である。而して、
上型４の上面の中心部には、有底円筒形状のキャップ２
６がボルト２８にて固定せしめられており、このキャッ
プ２６の底部内面と中芯型６の上端面との間に所定距離
：ｌを与える空間が形成されることによって、静水圧加
圧成形時において所定の静水圧が上型４に対して作用し
たときに、少なくともかかる距＃：ｌの範囲内において
、かかる上型４が、下型２に向かって移動せしめられる
ようになっている。

また、かかる上型４の外周部には、下型２と同様に保護
ゴム層３０が設けられ、そしてその外周面が下方の下型
２側から延びる一体的な弾性筒体８にて覆われるように
なっている。従って、この弾性筒体８によって、下型２
と上型４との間に形成される粉末原料２４の充填間隙の
開口部が覆蓋されて、外部空間から遮断せしめられ、以
て静水圧加圧成形時において、この弾性筒体８にて、成
形される粉末成形体の外周面が規定されることとなるの
である。なお、この弾性筒体８の上端部は、上型４の上
面に配置されるリング状のゴム板３２に流体密に接続さ
れ、そしてこのゴム板３２が、押え板３４を介して、ボ
ルト３６にて上型４の上面に固定せしめられるようにな
っている。

なお、このような成形型において、下型２と上型４との
間に充填せしめられた粉末原料２４部分に静水圧加圧成
形時における圧力流体が侵入しないように、０−リング
４０，４２．４４及び４６がそれぞれ設けられている。

即ち、０−リング４０は下型支持板１６と弾性筒体８の
下部フランジ部との間に設けられて、それらの間のシー
ルを形成しており、またＯ−リング４２は下型支持板１
６と中芯型６のフランジ部との間をシールするように、
それらの間に設けられている。更に、〇−リング４４は
弾性筒体８の上端部に接着されたゴム板３２と上型４と
の間に設けられており、寓た０−リング４６はキャップ
２６と上型４との間のシールを形成しているのである。

そして、このような構造の成形型は、第２図に示される
如く組み立てられ、その下型２と上型４との間にセラミ
ックス粉末等の粉末原料２４を充填せしめた状態下にお
いて、所定の静水圧加圧操作が実施されることとなるの
である。

即ち、この成形型の組立てにおいては、先ず中芯型６に
下型支持板１６がＱ　−ＩＪング４２を介して固定せし
められ、更にこの下型支持板１６の外周縁部に弾性筒体
８がＯ−リング４ｏを介して取り付けられる一方、かか
る弾性筒体８の内側に下型中子１０及び下型分割型１２
から構成される下型２が保護ゴム層（ゴム筒）２２にて
一体的に拘束された状態下において配置せしめられた後
、かかる下型２の成形面（上面）上に所定の粉末原料２
４を供給して、所定厚さに充填せしめる。次いで、この
充填された粉末原料２４上に、上型４を重ね合わせて、
かかる粉末原料２４の充填層を覆い、更にこの上型４と
弾性筒体８との間、具体的にはゴム板３２との間、更に
は上型４と中芯型６との間、換言すればキャップ２６と
の間を０−リング４４及び４６にて流体密にシールして
、下型２と上型４との間の粉末原料２４充填層部分に圧
力流体が侵入しないようにした後、所定の静水圧加圧が
行なわれる。

そして、これによって、かかる下型２及び上型４の成形
面の形状に実質的に対応した、第３図及び第４図に示さ
れる如き複雑な形状を有する粉末形状粉体が得られるこ
ととなる。

ところで、このような静水圧加圧工程においては、上記
の如き成形型は、上型４が下型２に対してその重ね合わ
せ方向に移動せしめられ得るように構成されているとこ
ろから、所定の静水圧加圧作用によって上型４は下型２
に対して接近１．移動せしめられることとなり、以てそ
れら下型２と上型４との間において粉末原料２４が効果
的に圧縮成形せしめられて、目的とする高密度な粉末成
形体が有利に得られることとなるのである。そしてこの
得られる粉末成形体は、下型２及び上型４の成形面に対
応するものであるために、かかる下型２及び上型４の成
形面を適宜に選択することにより、複雑な形状の製品に
近似した粉末成形体を有利に形成し得るのである。

しかも、このようにして得られた粉末成形体は、目的と
する成形製品に近い複雑な形状において成形することが
可能であるところから、原料、加工におけるコストを著
しく低減することが可能である。即ち、得られた粉末成
形体から、目的とする成形製品の外形形状と為すために
は、かかる粉末成形体を該成形製品の形状に削り出す必
要があるが、本発明にあっては、目的とする成形製品に
近い複雑形状が容易に実現され得るとごろから、その削
出し加工を軽減せしめ、また粉末原料の損失を減少せし
めることが可能となるのである。

また、かかる成形型にあっては、得られる粉末成形体の
外周面がゴム型としての弾性筒体８にて形成され、且つ
その下型２が分割型とされているところから、所定の静
水圧加圧による成形操作が終了した後において、かかる
下型２、特に下型分割型１２が分割されて開き、また上
型４も凸型とされているために、容易に取り除くことが
出来るのであり、それ故に下型２と上型４との間に形成
された粉末成形体を良好に成形型から取り出すことが可
能である。

なお、かかる成形型の下型２からの粉末成形体の離型を
容易にするために、かかる下型２を分割型と為すための
分割面１４の数、換言すれば型片（１２）の数や分割位
置は、かかる下型２の形状や大きさ等によって適宜に決
定されることとなる。

また、本実施例では、下型２が下型中子１０の周りに下
型分割型１２を配した分割構造型とされているが、また
そのような下型中子１０をも分割して、分割型とするこ
とも可能である。更に、本実施例では、上型４は一つの
一体のコア型とさているが、下型２と同様に、適当な分
割型にて構成するようにしても同等差支えない。

また、上記の具体例にあっては、下型２及び上型４の外
周部と弾性筒体８との間に、それぞれ所定厚さの保護ゴ
ム層２２．３０を介在せしめ、静水圧加圧成形時におけ
る中心方向への加圧作用を緩衝せしめ、また弾性筒体８
の下型２及び上型４の角部での損傷を効果的に緩和せし
め得るようになっているが、このような保護ゴム層２２
．３０は必ずしも必要なものではなく、そのような保護
ゴム層がなくても、本発明を実施することは可能である
。

さらに、上側の具体例にあっては、上型４がスライド可
能な構造となっているが、これと共に或いはこれに代え
て、下型２をスライド可能な構造とすることも可能であ
る。

その他、本発明には、上記例示の具体例の他にも、本発
明の趣旨を逸脱しない限りにおいて当業者の知識に基づ
いて種々なる変更、修正、改良等が加えられ得るもので
あり、本発明がそのような実施形態のものをも含むべき
ものであることは、言うまでもないところである。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明に従って、剛性
を有する凹型（キャビティ型）及び凸型（コア型）にて
構成され、且つ少なくとも該凹型が分割型とされると共
に、成形される粉末成形体の外周面を規定する弾性体を
含む成形型を用いることによって、所定の静水圧加圧成
形手法により、一定の形状で且つ目的とする製品形状に
近似した形状の粉末成形体を、離型等の問題を惹起する
ことなく、有利に成形することが出来ることとなり、ま
た凹型及び凸型の成形面形状によって粉末成形体の形状
を規定することが出来るところから、大型の粉末成形製
品であっても、粉末成形体の削出し加工が効果的に軽減
され得て、その原料コストや加工コストが著しく低減せ
しめられ得るのであり、そこに本発明の大きな工業的意
義が存するのである。

（実施例） 次に、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発
明の実施例を示すが、本発明がそのような実施例の記載
によって同等制約を受けるものではないことが理解され
るべきである。

先ず、第１図及び第２図に示される如き成形型を用い、
その中芯型（材質：５ＫＤ１１．焼入れ後研磨）６にＯ
−リング４２を介して下型支持板（材質：５４５Ｃ，外
径：２１０ｍ、厚さ＝１０龍）１６を取り付け、そして
この下型支持板１６上に、下型中子（材質：５４５Ｃ）
ｉｏ及び下型分割型（材質：５４５Ｃ，４分割）１２か
らなる下型２を載置せしめた後、円筒状のゴム筒（材質
：ニトリルゴム、厚さ：５ｍｍ）２２により下型全体を
固定した。そして、更に、この下型支持板１６に、０−
リング４０を介して、押え仮（材質：Ｓ　４５　Ｃ，厚
さ：２龍）１８により、弾性筒体（材質：天然ゴム、厚
さ：２ｍｍ）８を押さえてボルト２０にて固定せしめ、
粉末原料を充填するためのキャビティを形成せしめた。

次いで、このようにして下型２上に形成されたキャビテ
ィ内に、粉末原料としてのシリコンナイトライド粉末２
４を供給して、所定厚さに充填した後、上型（材質：５
４５Ｃ＞４を中心型６に嵌め込み、その外周部に円筒状
のゴム筒（２２と同じもの）３０を取り付けた。更に、
上型４の上面に、０−リング４６を介して、キャンプ（
材質：５４５Ｃ）２６を取り付け、更にリング状のゴム
板（８と同じもの）３２をＯ−リング４４を介して押え
板３４及びボルト３６により固定せしめ、更にまた、こ
のゴム板３２と弾性筒体８との間をラテックスゴムのコ
ーティングにより接着せしめてシールを行なった。なお
、原料２４は、下型２（１０，１２）、上型４、弾性筒
体８、ゴム板３２、中芯型６．０−リング４０．４２，
４４．４６により、圧力媒体と隔離されている。

そして、このように組み立てられた成形型に、常法に従
って静水圧をかけることにより、第３図及び第４図に示
される如き粉末成形体の成形を行なった。その際、静水
圧の圧力は中芯型６の軸心方向にかかり、上型４が中芯
型６に沿って移動せしめられた。そして、１トンの静水
圧力をかけたときに、原料２４は中芯型６の軸心方向に
約４０％収縮した。

かかる静水圧加圧成形操作を終了した後、得られた粉末
成形体を成形型から取り出し、更にこの成形体の全体を
弾性体（ラテックスゴム）にて被覆し、そして更に高圧
（２，５）ン）をかけて静水圧加圧処理（ラバープレス
）することにより、それから得られる焼成体の密度は略
均−となり、その特性も向上した。

なお、第３図及び第４図に示される如き、得られた粉末
成形体のＡ部及びＢ部における静水圧加圧成形後及びラ
バープレス後における嵩比重及び開気孔率は、それぞれ
下表の通りであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う静水圧加圧成形用型の一つの具
体例を示す、中芯型に下型をセントせしめた状態の一部
切欠き説明図であり、第２図は、そのような型に粉末原
料を充填せしめて静水圧加圧する形態を示す縦断面部分
図（半回）であり、第３図、及び第４図は、それぞれ、
そのような静水圧加圧成形用型を用いて得られる製品の
縦断面図及び斜視説明図である。 ２：下型　　　　　　　４：上型 ６：中芯型　　　　　　８：弾性筒体 １０：下型中子　　　　１２：下型分割型１４：分割面
　　　　　１６：下型支持板１８．３４：押え板　　２
２，３０：保護ゴム層２４：粉末原料　　　　２６：キ
ヤツジ２０．２８，３６：ボルト ３２：ゴム板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）静水圧加圧により粉末原料を所定の形状に成形す
   るための成形型にして、互いに重ね合わされて、それら
   の間で目的とする粉末成形体を成形する、それぞれ剛性
   のある凹型及び凸型と、該凹型と凸型との間で成形され
   る粉末成形体の外周面を規定する弾性体とを含み、且つ
   該凹型と凸型のうち少なくとも凹型を複数の分割型にて
   構成すると共に、該凹型と該凸型とをそれらの重ね合わ
   せ方向に相対的に移動可能としたことを特徴とする静水
   圧加圧成形用型。
2. （２）前記凹型と凸型とがそれぞれ中芯型に挿通されて
   該中芯型の軸心方向に重ね合わされ、配置せしめられる
   一方、それら重ね合わされた凹型及び凸型の外周部が前
   記弾性体にて一体的に覆われて、該凹型と凸型との間の
   間隙が外部空間から遮断せしめられる特許請求の範囲第
   １項記載の静水圧加圧成形用型。
3. （３）前記弾性体が、所定厚さの弾性層を介して前記凹
   型及び凸型の外周面にそれぞれ装着される特許請求の範
   囲第２項記載の静水圧加圧成形用型。
4. （４）前記凹型及び凸型のうちの少なくとも何れか一方
   が、前記中芯型に対してその軸心方向に摺動可能とされ
   ている特許請求の範囲第２項又は第３項の何れかに記載
   の静水圧加圧成形用型。
5. （５）互いに重ね合わされて、それらの間で目的とする
   粉末成形体を成形する、それぞれ剛性のある凹型及び凸
   型と、該凹型と凸型との間で成形される粉末成形体の外
   周面を規定する弾性体とを含み、且つ該凹型と凸型のう
   ち少なくとも該凹型を複数の分割型にて構成すると共に
   、該凹型と該凸型とをそれらの重ね合わせ方向に相対的
   に移動可能とした成形型を用いて、かかる弾性体の内側
   に前記凹型を配置せしめた後、該凹型の成形面上に所定
   の粉末原料を供給して所定厚さに充填せしめ、そしてそ
   の充填された粉末原料上に前記凸型を重ね合わせて覆い
   、更に流体密にシールして前記粉末原料充填部分に圧力
   流体が侵入しないようにした後、所定の静水圧加圧を行
   なうことにより、かかる凹型及び凸型の成形面の形状に
   実質的に対応した形状を有する粉末成形体を得ることを
   特徴とする粉末成形方法。
6. （６）前記粉末原料が、セラミックス粉末である特許請
   求の範囲第５項記載の粉末成形方法。