JPS6318006A - 焼結部品の製造方法 - 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】 発明の産業上の利用分野 本発明は、焼結部品の製造方法に関するものであり、よ
り詳細には、粉末冶金法におい・て、各部の粉末圧縮成
形すべき粉体の体積量（以下、圧粉体積量という。）が
異なるような形状の焼結部品の製造方法に関するもので
ある。

先行技術 粉末冶金法は、他の製造方法に比べ、材料の歩留まりが
良い、寸法精度が良い、などの種々の利点を持っている
。そのため、近年に至り、粉末冶金法により製造した焼
結部品の用途は、益々広がり、機械部品などに広く利用
されるようになっている。しかし、その反面、焼結部品
に要求される形状は、益々多様化し、従来の金型ブレス
法では対応することが不可能な形状の焼結部品が要求さ
れることもしばしばであった。自動車のコンロ・ノドな
ど、いわゆるアンダーカット部を有する製品も、その一
つである。

特開昭５９−２１９４０１号は、かかるアンダ−カット
部を側面に有する焼結部品を製造する際に、アンダーカ
ット部を境に上下に分けて、粉末圧縮成形後、焼結して
焼結部品を製造する方法を捷案じている。すなわち、例
えば、歯車を製造する場合、第１図に示すように、ダイ
ス１と下パンチ２およびコアロッド３で構成された金型
に、まず原料金属粉末４を充填し、次いで、第２図に示
されるように、上パンチ５を降下させて、第一次の粉末
圧縮成形（以下、圧粉成形という。）を行い、下半部の
一次成形品６を得る。その後、上パンチ５を一旦上昇さ
せて、第３図に示すように、アンダーカット部に相当す
る部分に、セラミック等よりなるスペーサ７を装着し、
原料金属粉末４を充填して、再び上パンチ５を降下させ
て、一体的に本圧粉成形を行い、その後、スペーサ７を
取り外し、あるいは、焼結時に焼結体中へ溶浸させるこ
とにより、第４図に示されるようなアンダーカット部を
側面に有する焼結部品８を得る、というものである。

前記特開昭５９−２１９４０１号に開示された方法によ
れば、確かにアンダーカット部を有する焼結部品を製造
することが可能となるが、この方法によって製造された
焼結部品は、第４図のＢ部の密度がＡ部の密度に比し、
低（なり、製品の強度が十分得られないという問題のあ
ることが判明した。この密度差は最も厚い部分の厚み２
Ｔとアンダーカット部を除いた部分の厚み２ｔとの差が
大きい程、太き（なることが認められている。これは、
−次圧粉成形および本圧粉成形の際、厚みの小さい部分
、すなわち、圧粉体積量の少ない部分の圧縮が先に飽和
に達してしまい、それ以上圧縮することができない状態
になるため、これに比し、厚みの大きい部分、すなわち
、圧粉体積量の多い部分は、未だ所望の程度の圧縮がな
されていないにもかかわらず、それ以上圧縮をすること
が不可能となってしまい、そのため、所望の密度に圧縮
することができず、二つの部分の間の圧縮比が必然的に
異なってくることに起因するものと考えられる。しかも
、この厚みの大きい部分、すなわち、圧粉体積量の多い
部分の密度は、アンダーカット部がない場合に同じ圧粉
体積量の部分を圧粉成形した場合の密度より小さくなる
のが通常であるため、その強度不足は、重大な欠陥とな
っていた。このような圧粉体積量の多い部分における圧
縮不足を防止するために、さらに、無理に圧縮した場合
には、粉体粒子間に存在する空気が逃げ場を失い、過度
に圧縮を受ける結果、圧粉出に、クラックを生ずること
がしばしば認められた。この現象は、とくに圧粉体積量
が少ない部分において、また粉体として粒度の小さいも
のを用いた場合に顕著であり、致命的な欠陥となってい
た。

このような圧粉時における問題は、アンダーカット部を
有する部品に限らず、たとえば、Ｔ型断面を有する部品
のように、圧粉体積量に部分的な差異があるような形状
の部品に共通する問題であり、その解決が強く望まれて
いた。

発明の目的 本発明は、圧粉成形時における圧粉体積量が部分により
異なるような形状の焼結部品を製造する方法において、
圧粉体積量が異なる部分間において、圧縮成形による圧
縮比、すなわち、密度を同等にすることを可能とし、も
って圧縮成形による密度差が部品の各部に存在すること
に起因する強度欠陥のない焼結部品を製造する方法を提
供することを目的とするものである。

衾吏東檎底 本発明のかかる目的は、圧粉成形に際して、圧粉成形に
用いる粉体と実質的に同等の圧縮比を有する弾性部材を
、圧縮方向の厚さが圧粉成形すべき粉体の全体にわたり
実質的に均一となるように設け、しかる後に、圧粉成形
し、焼結することにより達成される。

本発明において、圧粉成形に用いる粉体と実質的に同等
の圧縮比を有する弾性部材としては、金属繊維をその内
部に空隙が残るように圧縮成形したもの、バネなどの弾
性体をその内部に備えたものなどが好適に使用しうるが
、物理的意味において圧粉成形に用いる粉体と実質的に
同等の圧縮比を有する弾性部材であれば足り、これらに
限定されるものでないことは言うまでもなく、二種類以
上の部材の積層体など、二辺上の部材から構成されたも
のであっても、物理的意味において圧粉成形に用いる粉
体と実質的に同等の圧縮比を有するものであれば、本発
明の弾性部材に含まれる。

本発明において、圧粉成形に用いる粉体と実質的に同等
の圧縮比を有する弾性部材を、圧縮方向の厚さが圧粉成
形すべき粉体の全体にわたり実質的に均一となるように
設けるとは、圧粉成形に際し、かかる圧粉成形に用いる
粉体と実質的に同等の圧縮比を有する弾性部材を設けた
部分における圧粉に用いる粉体と、これと実質的に同等
の圧縮比を有する弾性部材との圧縮方向の厚さの和が、
圧粉成形すべき粉体の他の部分における圧縮方向の厚さ
と実質的に同一となるように、弾性部材を設けることに
より、圧粉成形すべき粉体の全体にわたり圧縮方向の厚
さを実質的に均一にすることを意味するものである。よ
り具体的には、圧粉体積量が少なく、圧縮方向の厚さが
小さい部分に、圧粉成形に用いる粉体と実質的に同等の
圧縮比を有する弾性部材よりなるスペーサを設けて、圧
粉成形すべき粉体の全体にわたり圧縮方向の厚さを均一
にすることを意味するものである。このように弾性部材
を設けることによって、圧粉成形に際し、圧粉体積量の
多少にかかわらず、各部は均一に圧縮されるから、各部
の圧縮比を均一にし、従って、各部の密度も均一にする
ことができる。

本発明において、弾性部材としては、圧粉成形後焼結前
に、圧粉成形体より機械的に取り去ることのできるもの
、焼結前に取り去らなくとも、焼結時に燃焼するか、あ
るいは、圧粉成形すべき粉体中に溶浸する性質を有する
ものが好ましく用いられる。弾性部材が、圧粉成形後焼
結前に、圧粉成形体より機械的に取り去られるときは、
圧粉成形に用いられた粉体と圧粉成形後に容易に脱離で
きるように、少なくとも、その表面は、圧粉成形に用い
られた粉体と親和性を有していないように構成されてい
ることが望ましい。弾性部材が、二辺上の部材より構成
されているときは、圧粉成形体に接する部材がかかる性
質を有していればよいことは言うまでもない。

実施例 以下、添付図面に基づき、本発明の実施例について詳細
に説明を加える。

実施例１ 第５図に示されるような形状の部品を本発明にかかる方
法によって、焼結成形した。このような形状の部品を粉
末冶金法によって製造する場合、前述した特開昭５９−
２１９４０１号に開示された方法によるときは、圧粉体
積量の多いウェブ部（０部）の密度が、これに比べて圧
粉体積量の少ないフランジ部（Ｄ部、Ｅ部）に比し、必
然的に小さくなり、十分な強度が得られなくなってしま
う。

本発明の好ましい実施例においては、まず、第６図に示
すように、圧粉体積量の少ないフランジ部（Ｄ部）とウ
ェブ部（０部）のほぼ下半分を圧粉成形するために、１
重量％炭素を含むＦｅ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金粉末と
潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛を混合した粉体１０を
、５ＫＤＩＩよりなる型１１内の下バンチ１２上に充填
し、５００　ｋｇ／ｃｄの圧力で予備圧粉成形して、第
７図に示すような予備圧粉成形体１３を得た。ついで、
第８図に示すように、この予備圧粉成形体１３の凹部に
スペーサ１４をセントした。スペーサ１４としては、φ
１００μ×２鶴のスチール繊維を２５０ｋｇ／ｄの圧力
で加圧して、見掛は密度が３．０ｇ／−となるように、
第９図に示す形状に成形した後、／＼ンドリングを容易
にするため、窒素雰囲気中で１時間にわたり１１３０℃
で焼結したものを使用した。

次いで、第１０図に示されるように、フランジ部（Ｅ部
）とウェブ部（０部）のほぼ上半分を圧粉成形するため
に、粉体１０を充填し、上パンチ１５を下げて、５００
０ｋｇ／−の圧力で加圧し、成形した。

しかる後に、切削などによってスペーサ１５を取り除き
、窒素雰囲気中で１時間にわたり１１３０℃で焼結した
。

こうして得られた焼結成形体の密度は、ウェブ部（０部
）、フランジ部（Ｄ部、Ｅ部）ともに、６．９ｇ／ｄで
あった。

実施例２ スペーサとして、バネ部材を含むものを用いた点を除き
、実施例１と同様にして、焼結部品を製造した。

本実施例においては、第１１図ａ、ｂにそれぞれ上面図
、Ａ−Ａ断面図が示されるような形状のスペーサ１６を
使用した。スペーサ１６のバネ１７のバネ定数およびフ
ランジ部１８ａ、１８ｂの厚さは、バネ１７が一杯に縮
んだときに、粉体内部の圧粉による応力とバネ１７から
粉体に加えられる圧力が等しくなるように選ばれ、また
、スペーサ１６の材質としては、５０００賭／ａｌｉの
圧力に耐えられるように、５ＫＤＩＩを用いた。

この実施例においては、圧粉前はスペーサ１６のフラン
ジ部１８ａ、１８ｂ間に間隙があり、この間隙に粉体が
入ると、各部を所望の圧縮比で圧粉成形することができ
なくなるので、第１２図に示すように、予備圧粉成形の
際に、ウェブ部の成形量を多くして、スペーサ１６をセ
ットしたときに、スペーサ１６の間隙部が予備成形体に
より塞がれ、その後に充填される粉体が間隙部に入り込
むことを防止した。

本実施例により得られた焼結成形体の密度は、ウェブ部
（０部）、フランジ部（Ｄ部、Ｅ部）ともに、６．９ｇ
／ａｊであった。

本発明は、以上の実施例に限定されることなく特許請求
の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変更が可能であ
り、それらも又本発明の範囲に包含されることは言うま
でもない。

たとえば、前記実施例１においては、スペーサ１４とし
て、焼結処理をしたものを使用しているが、焼結処理を
施さないで用いることもできる。

また、前記実施例１においては、焼結前に、スペーサ１
４を取り除いているが、焼結後に、取り除くようにして
もよい。スペーサとして、焼結により燃焼、あるいは粉
体内に溶浸するような材料を用いたときは、焼結後に取
り除（方が簡便であり好ましい。さらには、前記実施例
においては、いわゆるアンダーカット部を有するような
形状の焼結部品の製造例を示したが、本発明は、このよ
うにアンダーカット部を有するような形状の焼結部品の
製造にその適用範囲が限られるというわけではないのは
、もとよりであって、たとえば、Ｔ聖断面を有する焼結
部品のように、広く、圧粉成形すべき粉体の体積量が部
分的に異なるような焼結部品の製造に好適に使用しうる
ちのである。

発明の効果 本発明によれば、圧粉成形する際に、圧粉成形に用いる
粉体と実質的に同等の圧縮比を有する弾性部材を、圧縮
方向の厚さが圧粉成形すべき粉体の全体にわたり実質的
に均一となるように設け、しかる後に、圧粉成形してい
るため、圧粉成形により、圧粉体積量の多少にかかわり
なく、各部を実質的に均一に圧縮することができるから
、部分的な圧粉体積量の多少による圧縮比、すなわち、
密度の部分的な差は生ぜず、従って、各部の圧粉体積量
が異なるような形状にもかかわらず、強度欠陥のない焼
結部品を得ることが可能となる。

また、クランク等の致命的な欠陥を生じるおそれな（、
圧粉体積量の多い部分も所望の程度に圧縮することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、先行技術における焼結部品の製造
ステップを示す概略図である。 第５図は、本発明の一実施例において製造すべき焼結部
品の形状を示す略斜視図である。第６図乃至第８図およ
び第１０図は、本発明の一実施例における焼結部品の製
造ステップを示す略断面図である。第９図は、本発明の
実施例において用いたスペーサの構成を示す略斜視図で
あり、第１１図ａ、ｂは、本発明の他の実施例において
用いたスペーサの構成を示す上面図およびＡ−Ａ略断面
図である。第１２図は、本発明の一実施例における予備
圧粉成形後の粉体の充填方法を示す概略図である。 １・・・ダイス、　２・・・下パンチ、４・・・原料金
属粉末、　５・・・上パンチ、６・・・−次成形品、　
７・・・スペーサ、８・・・焼結部品、　１ｏ・・・粉
体 １１・・・型、　　１２・・・下パンチ、１３・・・予
備圧粉成形体、 １４．１６・・・スペーサ、 １５・・・上パンチ、　１７・・・バネ、１８ａ、１８
ｂ・・・フランジ部 ど 第３図　　　第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粉末圧縮成形すべき粉体の体積量が部分的に異なるよう
   な形状の焼結部品を製造する方法において、粉末圧縮成
   形する際に、粉末圧縮成形に用いる粉体と実質的に同等
   の圧縮比を有する弾性部材を、圧縮方向の厚さが粉末圧
   縮成形すべき粉体の全体にわたり実質的に均一となるよ
   うに設け、しかる後に、粉末圧縮成形し、焼結すること
   を特徴とする焼結部品の製造方法。