JPS63270401A - Ａｌ系粉末の円柱状圧縮体の製造法 - 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、Ａｌ系粉末の円柱状圧縮体の製造法に係り、
特にＡｌ若しくはその合金の粉末成形技術の中において
、押出成形、熱間静水圧加圧成形（ＨＩ　Ｐ）或いはホ
ットプレス成形に供される粉末圧縮物（圧縮体）を、湿
式方式の冷間静水圧加圧（ＣＩ　Ｐ）手法により製造す
るに際しての改良に関するものである。

（従来技術） 従来より、アルミニウム（Ａｌ）若しくはその合金粉末
やこれにセラミック材料を混入せしめてなる粉末状の複
合物を成形原料として用い、これから、目的とする形状
の成形製品を押出成形法、熱間静水圧加圧成形法或いは
ホットプレス成形法等の成形手法によって製造するに際
しては、そのような成形手法に先立って、先ず、粉末状
の成形原料を粉末圧縮物（圧縮体）と為し、そしてかか
る粉末圧縮物に対して、それぞれの成形手法が適用され
ている。

そして、このような粉末圧縮物を製造する一つの方法と
して、上記の如き粉末状成形原料をゴム袋の如き変形可
能な成形容器に封入して、それを所定の圧力容器内の液
中に浸漬せしめ、加圧成形することにより所定の円柱状
圧縮体を製造する、所謂湿式方式の冷間静水圧加圧（Ｃ
Ｉ　Ｐ　：　Ｃｏ１ｄＩｓｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓ
ｉｎｇ）成形手法が、知られている。

なお、このような成形手法によって粉末圧縮物を製造す
るに際しては、原料粉末に結合剤が配合されないために
、得られる圧縮物の強度は、結合剤使用の場合よりも低
くなっているのである。

ところで、このような湿式方式のＣＩＰ成形手法にて、
上記の如き粉末状成形原料を圧縮する場合において、従
来では、そのような成形原料を収容する成形容器として
は、ゴム管（ゴム筒体）の両端部を金属蓋若しくはゴム
蓋で液密に閉塞せしめてなる構造のものが用いられてお
り、またゴム管としては、圧縮物の形状を一定に保つた
め、粉末充填時に形状を保持出来る程度の剛性が必要と
され、これにより、ゴム管には成る程度の剛性が与えら
れていた。

（問題点） しかしながら、強度の低い圧縮物を与える粉末を成形原
料として用いて、剛性の高いゴム管（成形容器）にてＣ
ＩＰ成形する場合にあっては、得られる粉末圧縮物にそ
れを横切る方向（径方向）の横割れが発生する現象が認
められ、これが大きな問題となっていたのである。即ち
、ＣＩＰ成形において、ゴム型は昇圧・圧力保持時に収
縮し、そして減圧時に復元することとなるが、かかるゴ
ム型の軸方向は、その半径方向よりも早く復元するよう
になるところから、ゴム型の軸方向が復元する時、ゴム
型の内面が圧縮物と接触し、そして圧縮物に引張力を加
えるようになるのであり、その結果、圧縮物に生ずる引
張応力が圧縮物の強度以上である場合には、かかる圧縮
物の横割れが発生することとなるのである。

そして、この横割れが発生した粉末圧縮物は、後工程で
の取り扱いが不自由となるのであり、またその後の成形
操作のための封缶−脱気工程において、そのような割れ
部に脱気缶が入り込み、缶の真空漏れや加工後の欠陥と
なる等の問題を惹起することとなる。

（解決手段） ここにおいて、本発明は、かかる従来の問題を解決する
ために為されたものであって、その特徴とするところは
、Ａｌ若しくはその合金粉末またはこれにセラミック材
料を混入せしめてなる粉末状複合物を成形原料として用
い、これを、変形可能な成形容器に封入して、圧力容器
内の液中に浸漬せしめ、加圧成形することにより、所定
の円柱状圧縮体を製造するに際して、前記成形容器とし
て、ゴム筒体と、その両端部をそれぞれ液密に閉塞する
開性蓋体と、前記ゴム筒体に対して所定の間隙を隔てた
状態において、それら蓋体に一体的に設けられた外フラ
ンジ間に介装されて、それら蓋体の相互の接近を阻止す
る通液性外筒部材とからなる成形治具を用い、該成形治
具の前記ゴム筒体内に前記成形原料を充填、封入せしめ
た状態下において、前記加圧成形操作を施すことにより
、該成形治具の前記外筒部材に設けられた通液部を通じ
て、所定の液圧を前記ゴム筒体の外周面に作用させつつ
、該ゴム筒体の軸方向の変位を前記外筒部材にて阻止す
るようにしたことにある。

（具体的構成・実施例） 以下、図面に示される本発明の一興体例に基づいて、本
発明の構成を、更に具体的に詳述することとする。

先ず、本発明において用いられる粉末状の成形原料とし
ては、Ａｌ粉末若しくはＡｎ合金粉末があり、一般に、
通常の粉末成形に採用されている粒度範囲において、本
発明に利用されることとなる。また、本発明は、かかる
Ａｌ若しくはその合金粉末に、更に所定のセラミック材
料を混入せしめてなる複合粉末原料に対しても、適用さ
れ得るものである。なお、ここで混入せしめられるセラ
ミンク材料としては、例えば粉末状の他、長繊維状、短
繊維状、ウィスカー状等の形態のものがあり、一般に容
量基準で５０％以下、特に１０〜３０％程度の割合で、
Ａｌ若しくはその合金粉末に混入せしめられることとな
る。

そして、このような粉末状の成形原料は、それから、本
発明に従って円柱状の粉末圧縮物（圧縮体）を得るべ（
、所定の成形容器に封入され、更に、それを所定の圧力
容器内に液中に浸漬せしめて加圧成形（ＣＩＰ成形）す
る成形操作に付されることとなるが、本発明にあっては
、そのような成形操作において、成形容器として、特定
の構造のものを使用するようにしたのである。

すなわち、本発明にあっては、かかる成形容器として、
（ａ）ゴム筒体と、（ｂ）その両端部をそれぞれ液密に
閉塞する剛性蓋体と、（Ｃ）前記ゴム筒体に対して所定
の間隙を隔てた状態において、それら蓋体に一体的に設
けられた外フランジ間に介装されて、それら蓋体の相互
の接近を阻止する通液性外筒部材とからなる成形治具を
用い、ゴム筒体の軸方向を拘束して、横割れの原因とな
る軸方向変位を阻止するようにしたものであって、その
−例が、第１図（ａ）及び（ｂ）に示されている。

この例示の成形治具２にあっては、所定の粉末状成形原
料４が所定厚さのゴム筒体６内に充填せしめられると共
に、かかるゴム筒体６の上下の両端開口部には、それぞ
れ剛性のある金属製の蓋体８．１０が嵌め込まれて、ワ
イヤーバンド１２によってそれぞれ緊締せしめられるこ
とにより、かかるゴム筒体６の開口部が液密に閉塞され
るようになっている。そして、この両端部の蓋体８．１
０には、それぞれ、板状の外フランジ８ａ、１０ａが一
体的に形成されており、更にそれら蓋体８．１０の外フ
ランジ３ａ、１０３間に位置するように、金属製の外筒
部材１４がゴム筒体６との間に所定の間隙を形成しつつ
、その外側に同心的に介装せしめられて、かかるゴム筒
体６の軸方向の収縮を阻止せしめ得るようになっている
。なお、この外筒部材１４は、軸方向の分割面によって
二分割された二つの半割体１４ａ、１４ｂから構成され
、それら半割体１４ａ、１４ｂには、圧力液体を流通さ
せ得る通液孔１６が適数個、それぞれ設けられている。

ところで、このような構造の成形治具２においては、上
側蓋体８及び下側蓋体１０の動きを拘束する金属製外側
部材１４は、ＣＩＰ成形に際して軸方向荷重を受けるも
のであるところから、それが変形しないように、次の不
等式を満足し得る材料を選定する必要があることは、言
うまでもないところである。

σｋ〉σ１−σｂ なお、この不等式におけるσうは、外筒部材１４の座屈
応力を示し、またσ、は、ＣＩＰ圧力により外筒部材１
４に加わる軸方向の圧縮応力を示し、更にσ５は、圧縮
物及びゴム筒体６より蓋体８ａ及び１０ａに加わる反力
により外筒部材１４に加わる軸方向の引張応力を示すも
のであって、それぞれ、下式にて表わされるものである
。

σよ　＝σ、−（σ、”／（４π２　Ｅ））　λ　″但
し、λ’　＝１　’／に＝１．２１／に＝４．８１７　
　（ｄｉ”　　＋　ｄ＋”　）””（σ、：降伏点、Ｅ
：縦弾性係数、ｌ：外筒部材１４の長さ、ｄ２　：外筒
部材１４の外径。

ｄｌ　：外筒部材１４の内径） σ、＝Ｐ＋　　−ｄｚ”　／　（ｄｔ”　　ｄ＋”　）
σｂ　＝Ｐｔ　　−ｄｉ”　／　（ｄｚ”　−ｄ＋”　
）（Ｐ、：ＣＩＰ圧力、Ｐ２　：圧縮物及びゴム筒体が
上、下の蓋体を押す圧力（一般に、Ｐ２はＰ、の６０〜
７０％の値である）、ｄ、、：ゴム筒体の外径） また、ゴム筒体６としては、耐摩耗性、高弾性及び高復
元率を考慮して、ポリブタジェンを主成分とするゴム、
或いはポリウレタンを主成分とするゴム等の弾性材料を
使用して構成されるものであり、またその厚さや寸法は
、ＣＩＰ成形による収縮量を考慮して、従来と同様にし
て決定されるものである。

さらに、外フランジ゛８ａ、１０ａをそれぞれをする上
下の蓋体８．１０にあっても、それらが、ＣＩＰ成形時
における軸方向圧力に対して充分に耐え得る剛性を有す
るように、金属等の材料によって構成されるものである
ことは、言うまでもないところである。

そして、このような構造の成形治具２は、そのゴム筒体
６内に所定の粉末状成形原料４が充填、封入せしめられ
た後、常法に従って、ＣＩＰ成形、換言すれば冷間静水
圧加圧によって圧縮成形せしめられるのである。即ち、
かかる成形治具２は、よく知られているように、第２図
に示される如き加圧容器１８内に収容され、そしてその
加圧容器１８内に導入される所定の高圧液体の作用によ
って、等方向に圧縮せしめられることにより、目的とす
る形状、即ち円柱状の粉末圧縮物（圧縮体）とされるの
である。

そして、このようなＣＩＰ成形工程において、上記の如
き構造の成形治具２を用いた場合にあっては、その外筒
部材１４に設けられた通液孔１６を通じて高圧液体が侵
入し、ゴム筒体６の外周面に所定の加圧力が作用せしめ
られることとなるのであり、これによって、ゴム筒体６
内の粉末状成形原料４は径方向に所望の圧縮力にて圧縮
せしめられることとなるが、軸方向においては、ゴム筒
体６の上下の端部を閉塞する蓋体８．１０の相互の接近
が、それら外フランジ８ａ、１０ａ間に介装された外筒
部材１４によって阻止され、以てゴム筒体６の軸方向の
変位が阻止されるようになるのである。

従って、このような構造の成形治具２を用いる場合にあ
っては、加圧圧縮操作を終えた後において、圧力容器１
８内を減圧しても、ゴム筒体６がその軸方向の変形作用
を受けていないところから、ゴム筒体６の復元は半径方
向のみとなり、それ故にゴム筒体６の内面にて、形成さ
れた圧縮物が軸方向の引張作用を受けることがないとこ
ろから、強度の弱い圧縮物であっても、その横割れの発
生が効果的に阻止されるのである。

因みに、本発明者らが行なった実験の一つの結果によれ
ば、Ａｌ−２０％５ｉ−４，５％Ｃｕ−０、５％Ｍｇ−
６％Ｆｅ合金で、粒径：１４９μｍ以下のアトマイズ粉
末を用い、圧カニ１５００ｋｇｆ／ｃｍ”で、第１図（
ａ）及び（ｂ）に示される成形治具（２）によりＣＩＰ
成形した場合において、得られた粉末圧縮物に横割れの
発生が全（認められなかったのに対して、外筒部材（１
４）を取り外した状態においてＣＩＰ成形した場合にあ
っては、粉末圧縮物に著しく横割れが発生することが認
められた。

以上、本発明に従う一つの具体例に基づいて詳細に説明
してきたが、本発明が、そのような例示の具体例のみに
限定して解釈されるものでは決してなく、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、改良等を加えた形態において実施さ
れ得るものであり、それらの実施形態のものが、何れも
本発明の範囲内に属するものであることが、理解される
べきである。

なお、かかる本発明に従って得られる粉末圧縮物が、従
来と同様に、押出成形、ＨＩＰ成形、ホンドブレス成形
等に有利に用いられ得るものであることは、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、本発明は、Ａｌ系の粉
末状成形原料を湿式方式にてＣＩＰ成形し、以て目的と
する円柱状圧縮体を製造するに際して、かかる成形原料
を充填、封入せしめるゴム筒体（ゴム型）の軸方向の変
位を生じさせないようにして、専ら半径方向の圧縮力を
作用せしめるようにしたものであって、これにより、得
られる粉末圧縮物の横割れを効果的に阻止し、以て粉末
圧縮物の取り扱いを容易ならしめると共に、後の成形工
程における脱気缶の入り込みによる缶の真空漏れを防止
し、また押出、ホットプレス或いはＨＩＰ成形材の脱缶
歩留り低下を有利に防止し得たものであって、そこに、
本発明の大きな工業的意義が存するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明手法において用いられる成形治
具の一例を示す縦断面図であり、第１図（ｂ）は、第１
図（ａ）におけるＩ−Ｉ断面説明図であり、第２図は、
かかる第１図の成形治具を用いてＣＩＰ成形する状態を
示す圧力容器の縦断面図である。 ２：成形治具　　　４：粉末状成形原料６：ゴム筒体　
　　８、ｌＯ：蓋体 ８ａ、１０ａ：外フランジ １２：ワイヤーバンド １４：外筒部材　　１６：通液孔 １８：圧力容器 出願人　　住友軽金属工業株式会社 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ａｌ若しくはその合金粉末またはこれにセラミック材料
   を混入せしめてなる粉末状複合物を成形原料として用い
   、これを、変形可能な成形容器に封入して、圧力容器内
   の液中に浸漬せしめ、加圧成形することにより、所定の
   円柱状圧縮体を製造するに際して、 前記成形容器として、ゴム筒体と、その両端部をそれぞ
   れ液密に閉塞する剛性蓋体と、前記ゴム筒体に対して所
   定の間隙を隔てた状態において、それら蓋体に一体的に
   設けられた外フランジ間に介装されて、それら蓋体の相
   互の接近を阻止する通液性外筒部材とからなる成形治具
   を用い、該成形治具の前記ゴム筒体内に前記成形原料を
   充填、封入せしめた状態下において、前記加圧成形操作
   を施すことにより、該成形治具の前記外筒部材に設けら
   れた通液部を通じて、所定の液圧を前記ゴム筒体の外周
   面に作用させつつ、該ゴム筒体の軸方向の変位を前記外
   筒部材にて阻止するようにしたことを特徴とするＡｌ系
   粉末の円柱状圧縮体の製造法。