JPS63290205A - Production of metallic mold made of metal powder compact - Google Patents

Production of metallic mold made of metal powder compact

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JPS63290205A
JPS63290205A JP12612587A JP12612587A JPS63290205A JP S63290205 A JPS63290205 A JP S63290205A JP 12612587 A JP12612587 A JP 12612587A JP 12612587 A JP12612587 A JP 12612587A JP S63290205 A JPS63290205 A JP S63290205A
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JP
Japan
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slurry
mold
metal powder
frame
sintering
Prior art date
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Application number
JP12612587A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Hashizume
慎治 橋爪
Tatsuya Tanaka
達也 田中
Toshiya Moriyama
森山 俊哉
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To easily produce a metallic mold by simple compacting frame by utilizing a method squeezing liquid in slurry of powder in the compacting frame, squeezing the liquid from linear slit in the compacting frame having the specific width under specific pressurized force and sintering the obtd. green compact. CONSTITUTION:The slurry 7 formed by adding and mixing metal powder for sintering, organic binder and water or organic solvent is prepared. Further, at the time of using (d) for average particle size of the above metal powder, the compacting frame 1 having the linear slit 3 satisfying the inequality to the slit width S is prepared. Then, plastic or gypsum-made master model 5 having transfer face of similar shape as the product is inserted into the frame 1 and the slurry 7 is poured into the frame 1 and pressurized with a plunger 6 at 30-200 kgf/cm<2> pressure. By this method, the liquid in the slurry 7 is discharged from the slit 3 to obtain the green metal powder compact. This is sintered to produce a metallic mold element, and by this metallic mold element, the metallic mold having a cavity with shape similar to that of the product shape in the interior thereof is made.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、粉末成形体による金型製造方法に係り、プラ
スチック射出成形用、真空成形用、ブレス成珍用、プロ
ー成形用等の金型に利用される。
Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention relates to a method for manufacturing a mold using a powder compact, and relates to a mold for plastic injection molding, vacuum molding, press molding, blow molding, etc. used for.

(従来の技術) 金型製造方法として、切削、彫刻などの機械加工によっ
て複雑な製品反転形状を作り出す方法(従来例の1)と
、模擬的に作られた製品反転形状型に金属(例えばアル
ミの溶湯など)をがぶせて形状を反転させて作り出す方
法(従来例の2)が一般に採用されている。
(Conventional technology) As a mold manufacturing method, there is a method (conventional example 1) that creates a complex inverted product shape by machining such as cutting and engraving, and a method in which a metal (e.g. aluminum A method (conventional example 2) in which the shape is created by pouring over the molten metal (such as molten metal) and inverting the shape is generally adopted.

従来例の1は、金型材としての制約は少ないことから、
目的の強度に合致した金型材料を選ぶことができ、この
ため、金型としての特性は満足できる。
Conventional example 1 has few restrictions as a mold material, so
A mold material that matches the desired strength can be selected, and therefore the characteristics of the mold can be satisfied.

しかし、非常に手間がかかり種々の機械加工工程を必要
とすることから、コストが異常に高い欠点がある(およ
そ、トータルコスト中に占める材料費対加工費の比はl
:9位となる)。
However, it is very time-consuming and requires various machining processes, so it has the disadvantage of being extremely high in cost (approximately, the ratio of material costs to processing costs in the total cost is l
: 9th place).

従来例の2は、機械加工工程が少なくて済むことから生
産コストはおさえることはできるものの、アルミ精鋳に
よる金型製造法で代表されるように、溶湯金属を固めて
型とすることから、金型素材に制約を受け、金型物性(
使用目的に合致した金型に要求される特性に対する完全
型の特性)が低下するという問題がある。
Conventional example 2 can reduce production costs because it requires fewer machining steps, but it also involves solidifying molten metal to form a mold, as typified by the mold manufacturing method using aluminum casting. Due to restrictions on mold materials, mold physical properties (
There is a problem in that the characteristics of a complete mold (compared to the characteristics required for a mold that meets the intended use) deteriorate.

すなわち、従来例の1と従来例の2はそれぞれ一長一短
がある。
That is, Conventional Example 1 and Conventional Example 2 each have advantages and disadvantages.

そこで、発明者は、先に提案した技術(特開昭61−1
0405号公I!りを、金型製造に利用することを知見
し、種々の実験を重ねた。
Therefore, the inventor proposed the technology previously proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 61-1
No. 0405 Public I! After discovering the use of this material in mold manufacturing, he conducted various experiments.

この提案技術は、焼結用粉末とバインダと水又は有機溶
剤とから構成されたスラリーを、型内面の少なくとも一
部にポーラス体を備えた成形枠に注入すると共に加圧し
、スラリー中の液分をポーラス体を介して絞り出して所
期の形状に成形する方法である。すなわち、この方法は
成形枠内面の一部を構成するポーラス面からスラリー中
の液分を脱液する方法であり、以下、面脱液法という。
In this proposed technology, a slurry composed of sintering powder, a binder, and water or an organic solvent is injected into a mold having a porous body on at least a portion of the inner surface of the mold and pressurized. This is a method in which the material is squeezed out through a porous body and molded into the desired shape. That is, this method is a method for removing the liquid in the slurry from a porous surface that constitutes a part of the inner surface of the molding frame, and is hereinafter referred to as a surface dewatering method.

面脱液法は、焼結用粉末を有するスラリーが流動性に富
んでいるため、低圧で所期の形状に成形することができ
、また複雑形状でも容易に成形することができるという
利点がある。
The surface deliquification method has the advantage that the slurry containing the sintering powder is highly fluid, so it can be molded into the desired shape at low pressure, and even complex shapes can be molded easily. .

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、面脱液法を実施するために用いられる成
形枠は、その内面の一部又は全部をポーラス体で形成し
なければならず、成形面における強度不足を招来し、ま
たコスト的にも高価であるという問題がある。更に、ポ
ーラス面の粗度が成形体表面に転写され、成形体の表面
平滑性が劣り、また離型が困難であるという問題がある
(Problems to be Solved by the Invention) However, the molding frame used for carrying out the surface deliquification method must have a part or all of its inner surface made of a porous material, and the molding surface lacks strength. There are also problems in that the method is expensive in terms of cost. Further, there is a problem that the roughness of the porous surface is transferred to the surface of the molded product, resulting in poor surface smoothness of the molded product and difficulty in releasing the mold.

更に、金型材料は、その金型特性を考慮すると、Fe系
金属が望しい。一般にFe系の粉末は数μ以上の粒径を
もち必ずしも球形粉末でないため、成形時にポーラス面
の穴部に突ささる現象が生じることがら離型が容易でな
くなり、取外し時に損傷するなどの不利な面があるため
、この金属粉末をポーラス面を有する成形枠で成形する
ことは困難である。
Further, the mold material is desirably Fe-based metal in consideration of its mold characteristics. In general, Fe-based powders have a particle size of several microns or more and are not necessarily spherical powders, so they may get stuck in the holes of the porous surface during molding, making it difficult to release the mold and causing damage during removal. Therefore, it is difficult to mold this metal powder with a molding frame having a porous surface.

本発明は、金型の種類に制約を受けることなく、しかも
、高価で特殊な成型枠を用いることなく、模擬製品から
の転写によって容易かつ機械加工により作られた金型製
造コストよりはるかに安価にして、金型特性を満した金
型製造方法を提供することを目的とする。
The present invention is not limited by the type of mold, does not require expensive special molding frames, is easy to transfer from a simulated product, and is much cheaper than molds made by machining. The purpose of the present invention is to provide a mold manufacturing method that satisfies the mold characteristics.

(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明は次の技術的手段を
講じたのである。
(Means for solving the problems) In order to achieve the above object, the present invention takes the following technical means.

すなわち、本発明は製品相似形状の転写面を有するプラ
スチックもしくは石膏製マスターモデルを、スリット幅
Sが焼結用金属粉末の平均粒子径をdとしたとき、10
μm−53≦3dとされた線状のスリットを有する成形
枠内に仕込み、該成形枠に、焼結用金属粉末に有機バイ
ンダおよび水又は有機溶剤を添加混合してなるスラリー
を注入して30〜200 kg 、 f / ctAの
圧力で加圧し、スラリー中の液分をスリットから排出し
て粉末同士が接触しかつ有機バインダを介して固形化し
た金属粉末成形体を作成し、 次に、該金属粉末成形体を焼結して金型要素を作成し、
咳金型要素により、内部に製品形状と相似形のキャビテ
ィを有する金型とする ことを特徴とする金属粉末成形体よりなる金型製造法で
ある。
That is, in the present invention, a master model made of plastic or plaster having a transfer surface having a shape similar to the product is prepared such that the slit width S is 10 when the average particle diameter of the metal powder for sintering is d.
A slurry made by adding and mixing an organic binder and water or an organic solvent to the metal powder for sintering was poured into the molding frame for 30 minutes. The slurry was pressurized at a pressure of ~200 kg, f/ctA, and the liquid content in the slurry was discharged through the slit to create a metal powder compact in which the powders contacted each other and were solidified via an organic binder. Create mold elements by sintering metal powder compacts,
This is a method of manufacturing a mold made of a metal powder compact, characterized in that the mold element is used to form a mold having a cavity in the shape similar to the product shape.

(作  用) 成形枠に、製品相似形状の転写面を有するプラスチック
もしくは石膏製マスターモデルを仕込み、この成形枠に
注入されたスラリー中の液分は、スラリーを30〜20
0 kg、f/csAの圧力により加圧することによっ
て成形枠に形成された線状のスリ7)から絞り出される
。この際、成形枠には脱液用のスリットを形成するだけ
でよいので、型材として通常使用される金属材を使用す
ることができるし、スラリーの加圧力も30〜200 
kg、f/cfflの如く比較的低圧であることから、
モデルが曹性変形することはない。
(Function) A plastic or plaster master model having a transfer surface with a shape similar to the product is placed in a molding frame, and the liquid content of the slurry injected into the molding frame is 30 to 20%.
By applying pressure of 0 kg, f/csA, it is squeezed out through a linear slot 7) formed in the molding frame. At this time, it is only necessary to form slits for liquid removal in the molding frame, so metal materials commonly used as the mold material can be used, and the slurry pressing force is 30 to 200.
Since the pressure is relatively low such as kg, f/cffl,
The model never undergoes any physical deformation.

また、前記スリットの幅を所定の値に規定しているので
、スリットを成形型に容易に形成することができ、また
スラリー中の金属粉末が流出することなく30〜200
 kg 、 f / cJの加圧で容易に脱液される。
In addition, since the width of the slit is set to a predetermined value, the slit can be easily formed in the mold, and the width of the slit can be easily formed in the mold without flowing out.
It is easily dehydrated by applying a pressure of kg, f/cJ.

スラリー中の液分が充分脱液されると、スラリー中の粉
末同士は接触し、バインダーを介して固形化され、所期
の粉末成形体が得られる。
When the liquid content in the slurry is sufficiently removed, the powders in the slurry come into contact with each other and are solidified through the binder to obtain the desired powder compact.

この成形体の表面性状は成形枠の内面性状により決定さ
れるが、本発明に使用するプラスチックもしくは石膏製
マスターモデルは予め平滑に加工し、これを用いること
によって表面性状の良好な粉末成形体が容易に得られる
The surface quality of this molded body is determined by the inner surface quality of the molding frame, but the plastic or plaster master model used in the present invention is smoothed in advance, and by using this, a powder molded body with good surface quality can be obtained. easily obtained.

この粉末成形体を焼結すると金型として充分な密度とさ
れた金型要素が作成され、この金型要素により、内部に
製品形状と相似形のキャビティを有する金型が得られる
When this powder compact is sintered, a mold element having a sufficient density as a mold is created, and a mold having a cavity having a similar shape to the product shape is obtained inside the mold element.

(実施例) まず、本発明に使用するスラリーについて説明する。(Example) First, the slurry used in the present invention will be explained.

スラリーは、焼結用金属粉末と有機バインダと水又はア
ルコール等の有機溶剤とが混合されて形成されたもので
ある。
The slurry is formed by mixing metal powder for sintering, an organic binder, and an organic solvent such as water or alcohol.

焼結用金属粉末としては、カーボニル法、ガスアトマイ
ズ法、水アトマイズ法、粉砕法等によって作られた各種
金属粉末(Pe、ハイス、ステンレス鋼、アルミ等)の
1種類、2種類以上の混合粉末を使用することができる
。また、この金属粉末に、セラミック粉末、これらの混
合粉末もしくはこれらと各種強化繊維の混合粉末を使用
することができる。強化繊維としては、炭素繊維、ボロ
ン繊維、セラミック(SiC、ANt(h等)ウィスカ
等を例示することができる。
As the metal powder for sintering, one type or a mixed powder of two or more types of various metal powders (Pe, high speed steel, stainless steel, aluminum, etc.) made by carbonyl method, gas atomization method, water atomization method, pulverization method, etc. can be used. Moreover, a ceramic powder, a mixed powder thereof, or a mixed powder of these and various reinforcing fibers can be used as the metal powder. Examples of reinforcing fibers include carbon fibers, boron fibers, ceramic (SiC, ANt (h, etc.) whiskers, etc.).

また、金属粉末の粒子径は、平均粒子径で数μmのもの
から使用することができる。平均粒子径の下限は、後述
する成形枠の線状クリアランスの幅から限定される。尚
、通常、金属粉末では、10μ−以上のものが各種市販
されており入手容易である。
Further, the particle size of the metal powder can be from several micrometers in average particle size. The lower limit of the average particle diameter is determined by the width of the linear clearance of the forming frame, which will be described later. Generally, various types of metal powders with a particle size of 10 μm or more are commercially available and are easily available.

ここに、平均粒子径とは、第3図に示すように粒子径と
累積重量比との関係により定まる粒度分布において、累
積重量比の50%に対応する粒子径d11をいう、尚、
ある粒子径d0に対応する累積重量比(%)Roは、試
料粉末全重量を−。としたとき、d0以下の粒子の累積
重量を賀。とすると匈。/−0X100(%)で与えら
れる。上記粒度分布は、粒度分布測定機(例えば、シー
ラス社製)により容易に測定される。
Here, the average particle diameter refers to the particle diameter d11 corresponding to 50% of the cumulative weight ratio in the particle size distribution determined by the relationship between the particle diameter and the cumulative weight ratio as shown in FIG.
The cumulative weight ratio (%) Ro corresponding to a certain particle diameter d0 is the total weight of the sample powder -. Then, the cumulative weight of particles less than d0 is . Then it's Xiong. It is given as /-0X100 (%). The above particle size distribution can be easily measured using a particle size distribution analyzer (for example, manufactured by Cirrus).

前記粉末に添加される有機バインダとしては、スラリー
液分である水又は有機溶剤に溶けるものを使用する。例
えば、アクリル樹脂系、酢酸セルロース系、熱硬化性樹
脂系のものを使用することができ、アクリル樹脂系バイ
ンダの具体例として商品名「バインドセラムWA320
J(三共東圧製)を例示することができる。
As the organic binder added to the powder, one that is soluble in water or an organic solvent, which is the slurry liquid component, is used. For example, acrylic resin-based, cellulose acetate-based, and thermosetting resin-based binders can be used.A specific example of the acrylic resin-based binder is the product name "Bind Ceram WA320".
J (manufactured by Sankyo Toatsu) can be exemplified.

スラリーの組成は、使用する焼結用金属粉末の粒径によ
っても異なるが、概ね1、金属粉末100重量部に対し
てバインダ2〜5重量部、水もしくは有機溶剤8〜40
重量部程度である。
The composition of the slurry varies depending on the particle size of the sintering metal powder used, but is approximately 1, 2 to 5 parts by weight of binder, 8 to 40 parts by weight of water or organic solvent, and 100 parts by weight of metal powder.
It is about parts by weight.

次に、本発明に使用する成形枠について説明する。この
成形枠として、焼結用金属粉末の平均粒子径をdとした
とき、スリットの幅SがlOμm≦S≦3dとされた線
状のスリットが形成されたちのが使用される。枠の材質
としては、通常の金型材を使用すればよく、特殊な材料
は不要である。
Next, the molding frame used in the present invention will be explained. The molding frame used is one in which a linear slit is formed with a width S of 10 μm≦S≦3d, where d is the average particle diameter of the metal powder for sintering. As the material of the frame, a normal mold material may be used, and no special material is required.

スリット幅Sを10μ霞以上とするのは、10μ翔未溝
のスリットを形成することは、通常の工業的機械的加工
手段では困難であり、またコスト高の要因となるからで
ある。
The reason why the slit width S is set to be 10 μm or more is because it is difficult to form a slit with a 10 μm wide groove using normal industrial mechanical processing means, and also causes high costs.

一方、Sが3d以下に制限されるのは、3dを越えると
金属粉末がスリットから流出し成形困難乃至不可能にな
るからである。
On the other hand, S is limited to 3d or less because if it exceeds 3d, the metal powder will flow out of the slit, making molding difficult or impossible.

ここで、Sが3dまで開設可能な理由については次のよ
うに考えられる。第4図に示すように、成形枠1内に注
入されたスラリー中の金属粉末2は、その粒子径がSよ
り小さい場合、加圧によって、成形枠1に形成されたス
;Jット3から流出しようとする。ところが、この際、
粒子2はスリット3の入口部乃至中途部でブリッジを組
むことになる。
Here, the reason why S can be opened up to 3d is considered as follows. As shown in FIG. 4, when the metal powder 2 in the slurry injected into the molding frame 1 has a particle size smaller than S, the metal powder 2 formed in the molding frame 1 by pressure; trying to flow out. However, at this time,
The particles 2 form a bridge from the entrance to the middle of the slit 3.

このとき、S=αdとした場合、α値を1以上の値とす
ると、α=3までは容易に粉末がブリッジを組み、粒子
の流出が阻止されるが、α=4以上になると、ブリッジ
が形成され難く、粒子はスリットから流出する結果とな
る。
At this time, when S = αd, if the α value is set to a value of 1 or more, the powder easily forms a bridge up to α = 3 and the outflow of particles is prevented, but when α = 4 or more, the bridging occurs. is difficult to form, resulting in particles flowing out from the slit.

成形枠の具体例を第2図に示す。A specific example of the molding frame is shown in FIG.

第2図の成形枠1は、外枠4の内部底面に、製品相似形
状の転写面5Aを有するプラスチックあるいは石膏製マ
スターモデル5が設けられ、外枠4の上部開口には加圧
プランジャ6が嵌合されている。
In the molding frame 1 shown in FIG. 2, a plastic or plaster master model 5 having a transfer surface 5A having a shape similar to the product is provided on the inner bottom surface of an outer frame 4, and a pressurizing plunger 6 is installed in the upper opening of the outer frame 4. It is fitted.

更に、外枠4は縦方向に適宜分割されており、対向する
分割面相互間にスリフト幅Sを10pIII≦S≦3d
とされたスリット3が形成され、また、加圧プランジャ
6と外枠4の型面との間にも同様にスリットが形成され
、これらのスリット3は、成形室から見れば線状となっ
ている。
Furthermore, the outer frame 4 is appropriately divided in the vertical direction, and the slip width S between the opposing divided surfaces is set to 10 pIII≦S≦3d.
Similarly, slits 3 are formed between the pressurizing plunger 6 and the mold surface of the outer frame 4, and these slits 3 are linear when viewed from the molding chamber. There is.

なお、第2図において、7はスラリーであり、マスター
モデル5を仕込んだ成形室に注入充填されている。また
、8はヒータであり、必要に応じて設けられる。
In addition, in FIG. 2, 7 is a slurry, which is injected and filled into the molding chamber in which the master model 5 is charged. Further, 8 is a heater, which is provided as necessary.

1 成形枠1に仕込まれるプラスチックもしくは石膏製
マスターモデル5は、このプラスチック素材が例えば国
際をミカル製の商品名ケミウッドの如く板状固形物のと
きは、第1図に示す如く、最終製品形状の図面から金型
成形時の収縮分および最終製品成形時の製品収縮分を見
込んで大きくかつ製品形状を反転した図面からNC旋盤
等によって機械加ヱによって製作する方法を採用できる
1. When the plastic or plaster master model 5 placed in the molding frame 1 is a solid plate-like material, such as Chemiwood manufactured by Kokusai Michal, the shape of the final product is determined as shown in FIG. It is possible to adopt a method of manufacturing the product by mechanical processing using an NC lathe or the like from a drawing in which the product shape is inverted and larger, taking into account shrinkage during mold molding and product shrinkage during final product molding.

また、同モデル5はその素材がチバガイギー製エポキシ
樹脂(L Y556 + HY9745)もしくは石膏
のように、液状物のときは注型方法によって作成するこ
ともできる。
Furthermore, the model 5 can also be created by a casting method when the material is liquid, such as Ciba Geigy's epoxy resin (L Y556 + HY9745) or plaster.

すなわち、第1図に示す如く最終製品形状の図面から成
形時の収縮分を見込んで木型を作成し、この木型から反
転石膏型あるいは原樹脂型を作り、これを反転してプラ
スチック製あるいは石膏製の正規のマスターモデルとす
るのである。
That is, as shown in Figure 1, a wooden mold is created from a drawing of the final product shape, taking into account shrinkage during molding, an inverted plaster mold or raw resin mold is made from this wooden mold, and this is inverted to make a plastic or resin mold. It will be an official master model made of plaster.

本発明はこのマスターモデルの作成に特徴はなく、こう
した金属粉末成形に対しては、強度の低いプラスチック
あるいは石膏製マスターモデルを使用する点にひとつの
特徴があり、このことから、そのマスターモデルの一例
を示す。すなわち、アラルダイトLY556と硬化剤と
してのHY974Jの物性を示すと、引張強さ600〜
700 kg、f/cd。
The present invention is not characterized by the creation of this master model; one characteristic of the present invention is that a low-strength plastic or plaster master model is used for such metal powder molding. An example is shown. In other words, the physical properties of Araldite LY556 and HY974J as a hardening agent show that the tensile strength is 600~
700 kg, f/cd.

耐熱温度160℃である。さらに、これにアルミナなど
のセラミック粉を300〜500重量部混入することに
よって、目的とするプラスチック製モデルとできる。
Heat resistant temperature is 160°C. Furthermore, by mixing 300 to 500 parts by weight of ceramic powder such as alumina, the desired plastic model can be obtained.

而して、該モデル5は第2図で示す如く、転写面5Aを
有し、この転写面5^以外の面は、外枠4に面接触され
て全スラリー圧を伝達するための面とされる。
As shown in FIG. 2, the model 5 has a transfer surface 5A, and the surface other than the transfer surface 5A is a surface that is in surface contact with the outer frame 4 and transmits the total slurry pressure. be done.

また、モデル5は外枠4に仕込まれ、これに注入された
スラリー7を加圧プランジャ6による加圧(30〜20
0 k(、f / cnl)を受けることから、コノ加
圧力に耐え得るプラスチックもしくは石膏材料で作成さ
れている。
In addition, the model 5 is placed in the outer frame 4, and the slurry 7 injected into it is pressurized by a pressure plunger 6 (30 to 20
0 k(,f/cnl), so it is made of plastic or plaster material that can withstand the pressure.

第1図を参照して、金型製造プロセスを概説明する。The mold manufacturing process will be outlined with reference to FIG.

成形枠1に、叙述によって作成されたプラスチックもし
くは石膏製マスターモデル5を仕込む。
A plastic or plaster master model 5 prepared according to the description is placed in a molding frame 1.

一方、別工程で混合、混練されたスラリー7は・ 成形
枠1に注型され、加圧プランジャ6の押し込みによって
加圧され、スラリー中の液分は、成形枠1に形成された
スリット3から排出される。
On the other hand, the slurry 7 that has been mixed and kneaded in a separate process is poured into the molding frame 1 and pressurized by pressing the pressure plunger 6, and the liquid in the slurry flows through the slits 3 formed in the molding frame 1. be discharged.

スラリーの加圧は、30〜200 kg、f/cdで行
われ、スラリー中の粉末同士が接触するまで加圧脱液す
る。この状態になると、粉末同士は粒子間に存在するバ
インダを含んだ水もしくは有機溶剤を介して固形化され
る。
The slurry is pressurized at 30 to 200 kg, f/cd, and the slurry is pressurized and deliquified until the powders in the slurry come into contact with each other. In this state, the powders are solidified through the binder-containing water or organic solvent present between the particles.

尚、成形体において、粉末同士が接触していることは、
粉末同士を焼結させる上での前提条件でもある。
In addition, in the compact, the fact that the powders are in contact with each other means that
It is also a prerequisite for sintering powders together.

ところで、加圧脱液によって成形された粉末成形体7A
は、成形枠1から取り出された後、適宜乾燥される。一
方、モデル5は必要に応じて再び成形枠1に仕込みのた
め搬送される。成形体7Aの乾燥によって、粉末粒子間
の溶媒は気化し、溶媒中のバインダは濃縮ないし固化し
、粒子の接触強度は向上する。これによって、成形体(
グリーン体)の取り扱い性は向上する。
By the way, the powder compact 7A formed by pressurized deliquification
After being taken out from the molding frame 1, it is dried as appropriate. On the other hand, the model 5 is transported again to the molding frame 1 for preparation, if necessary. By drying the compact 7A, the solvent between the powder particles is vaporized, the binder in the solvent is concentrated or solidified, and the contact strength of the particles is improved. By this, the molded body (
(green body) improves handling properties.

尚、上記の乾燥は、成形後に行ってもよいが、スラリー
の加圧時に、第2図に示したヒーター8を用いて同時に
行うことも可能である。
The above drying may be carried out after the molding, but it can also be carried out at the same time when the slurry is pressurized using the heater 8 shown in FIG.

この場合、乾燥のために加えられる温度は、水もしくは
有機溶剤の沸点以上、望ましくは沸点温度より10〜3
0℃高温とするのがよい。このような温度を与えること
によって、短時間で成形体中の水もしくは有機溶剤を沸
騰させ気化消失させることができる。
In this case, the temperature applied for drying is higher than the boiling point of water or organic solvent, preferably 10 to 3
It is preferable to set the temperature to 0°C. By applying such a temperature, the water or organic solvent in the molded article can be boiled and vaporized to disappear in a short time.

このようにすると、取り出し後の乾燥工程を簡略化する
ことができる利点がある。
This has the advantage that the drying process after removal can be simplified.

ところで、焼結用粉末として鉛、アルミニウムのような
塑性変形の容易な粉末は、比較的低圧の加圧によって粉
末同士がからまり合って固形化し、成形される。従って
、鉄粉等の塑性変形のし難い粉末に対して、成形性、粉
末成形体の取扱い性は良好となる。
Incidentally, powders such as lead and aluminum that are easily plastically deformable as sintering powders are entangled and solidified by applying relatively low pressure, and are then molded. Therefore, the moldability and handleability of the powder compact become good for powders that are difficult to plastically deform, such as iron powder.

この場合、有機バインダおよび水もしくは有機溶剤は、
粉末同士が滑りを生じて塑性変形するための潤滑剤的作
用をなす。このため、粉末間の表面摩擦力が低下し、C
IP法、金型プレス法などによって、粉末を成形する場
合に比べて、相当低い圧力でも粉末同士が密に接触する
状態に成形することが可能でこれによって成形された物
の固形化が可能となる。
In this case, the organic binder and water or organic solvent are
The powder acts like a lubricant to cause sliding and plastic deformation. Therefore, the surface friction force between the powders decreases, and C
By using the IP method, mold pressing method, etc., it is possible to mold the powder in a state where the powders are in close contact with each other even at a considerably lower pressure than when molding powder, and this makes it possible to solidify the molded product. Become.

成形体7Aは焼結炉等に搬入され、焼結されることによ
り、最終製品形成時に最終製品の収縮重分大きい金型要
素7Bとされた後、第1図に示す如く一部に機械加工容
易な取付板7Cなどを加えて組立てられて、内部にキャ
ビティ7Dを有する金型とされる。
The molded body 7A is carried into a sintering furnace or the like and sintered to form a mold element 7B with a large shrinkage weight of the final product when forming the final product, after which a part is machined as shown in FIG. It is assembled by adding an easy mounting plate 7C and the like to form a mold having a cavity 7D inside.

なお、焼結後の金型要素7Bは、必要に応じて型合せ面
の部分等はパーティング加工することもでき、またシボ
加工等もできる。
Note that the mold element 7B after sintering can be subjected to parting processing, or texture processing, etc., on the mold mating surface portion, etc., if necessary.

次に具体的実施例を掲げて説明する。Next, specific examples will be listed and explained.

(1)  第1表で示した種々の焼結用金属粉末を用い
て、同表に示したスラリーを調整した。スラリーの配合
は、粉末重量100重量部に対するものである。バイン
ダとしては、既述の「バインドセラムWA320 Jを
用い、溶媒としては水又はアルコールを用いた。
(1) Using various metal powders for sintering shown in Table 1, the slurries shown in Table 1 were prepared. The formulation of the slurry is based on 100 parts by weight of powder. As the binder, the previously described "Bind Ceram WA320 J" was used, and as the solvent, water or alcohol was used.

(2)  (1)のスラリーを第2図に示す成形枠に注
入した。成形枠の内径はφ1801flであり、外枠は
2分割構造とした。成形枠のスリット幅(クリアランス
)は第1表に示した。スラリーを約50鰭深さ分注入し
た後、加圧プランジャを嵌着し、この状態で予熱した。
(2) The slurry obtained in (1) was poured into the mold shown in FIG. The inner diameter of the molding frame was φ1801fl, and the outer frame had a two-part structure. The slit width (clearance) of the molding frame is shown in Table 1. After injecting the slurry to a depth of about 50 fins, a pressure plunger was fitted and preheated in this state.

予熱温度は、溶媒が水の場合90℃、アルコール(沸点
76℃)の場合66℃とした。
The preheating temperature was 90°C when the solvent was water and 66°C when the solvent was alcohol (boiling point 76°C).

(3)スラリーが注入充填され予熱された成形枠を加圧
機に設置し、加熱しながら加圧した。成形圧力は第1表
に示した。加熱温度は、溶媒が水の場合120℃、アル
コールの場合90℃とした。
(3) The preheated molding frame injected with the slurry was placed in a pressurizer, and pressurized while heating. The molding pressures are shown in Table 1. The heating temperature was 120°C when the solvent was water, and 90°C when the solvent was alcohol.

加圧開始後約20分で成形枠内のスラリー中の溶媒の沸
騰は止み、圧力は安定した。この状態で更に10分間、
加熱したまま所定の圧力をかけて保持した。
Approximately 20 minutes after the start of pressurization, the solvent in the slurry in the molding frame stopped boiling, and the pressure became stable. Stay in this state for another 10 minutes,
A predetermined pressure was applied and maintained while heating.

加圧開始から30分後、加圧機から成形枠を取り出して
冷却した後、成形枠から粉末成形体を取り出した。成形
体が得られたものについては、これを完全に乾燥して、
相対密度(容積%)を測定した。
After 30 minutes from the start of pressurization, the molding frame was taken out from the pressurizing machine and cooled, and then the powder compact was taken out from the molding frame. If a molded body is obtained, dry it completely,
Relative density (% by volume) was measured.

(4)  成形の可否、グリーン体の相対密度を第1表
に併せて記載した。同表中、Oは成形可能、△は成形困
難、×は成形不可能を示す。
(4) The feasibility of molding and the relative density of the green body are also listed in Table 1. In the same table, O indicates that molding is possible, △ indicates that molding is difficult, and × indicates that molding is impossible.

尚、(3)に示す完全乾燥前の成形体の水もしくはプル
コール残量は成形体全容積の7%程度であった。
The remaining amount of water or pulcohol in the molded product before complete drying shown in (3) was about 7% of the total volume of the molded product.

(5)  第1表より、スリット幅(クリアランス)が
平均粒子径の3倍を越える比較例(隘4.5)について
は成形が困難または不可能であったが、3倍以下の他の
実施例については成形体を得ることができた。
(5) From Table 1, molding was difficult or impossible for the comparative example (4.5) in which the slit width (clearance) exceeded 3 times the average particle diameter, but other methods with slit widths (clearance) of 3 times or less In the examples, molded bodies could be obtained.

但し、阻3ついては、平均粒子径は3倍以下であること
から、成形は可能であるものの成形圧力が400kg、
f/cdであることから、マスターモデルが変形し、最
終製品形状又はこれに近い形状の成形体を得ることが困
難であった。又、このI’lh3についてはマスターモ
デルの再使用もできなかった。
However, for 3rd grade, the average particle size is 3 times or less, so although molding is possible, the molding pressure is 400 kg,
f/cd, the master model was deformed and it was difficult to obtain a molded product having the final product shape or a shape close to it. Also, for this I'lh3, the master model could not be reused.

更に、患16については、平均粒子径は3倍以下である
ことの条件は満足しているものの、スラリ−の成形圧力
が25kg、f/C4と非常に低圧であることから、成
形不可能であった。
Furthermore, regarding case 16, although the condition that the average particle diameter is 3 times or less is satisfied, the molding pressure of the slurry is very low at 25 kg and f/C4, so it is impossible to mold it. there were.

(6)得られた粉末成形体について、第1表に示す焼結
条件で、焼結炉により焼結させ、このときの焼結体の相
対密度を第1表に併せて示す。
(6) The obtained powder compacts were sintered in a sintering furnace under the sintering conditions shown in Table 1, and the relative densities of the sintered bodies at this time are also shown in Table 1.

なお、焼結条件における時間(第1表の各下段)のうち
、1/8.1/24等は、焼結温度まで8Hr、24H
rかけて昇温し、この温度でIHr保持したことを意味
している。
In addition, among the times under the sintering conditions (lower rows in Table 1), 1/8, 1/24, etc. are 8Hr and 24H up to the sintering temperature.
This means that the temperature was increased over IHr and maintained at this temperature.

(7)焼結処理された金型要素は、これを一部に機械加
工容易な取付板などを加えて組付けた。
(7) A part of the sintered mold element was assembled with a mounting plate that was easily machined.

次      葉 (発明の効果) 以上説明した通り、本発明によれば、成形枠に、焼結用
金属粉末に有機バインダお゛よび水又は有機溶剤を添加
混合してなるスラリーを注入して30〜200 ksr
、f/c+4で加圧し、スラリー中の液分をスリットか
ら排出して粉末同士が接触しかつ有機バインダを介して
固形化した金属粉末成形体を作成し、これを焼結処理し
て金型とするものであるから、金型のコスト(原料、製
造など全てを含むコスト)は従来の金属切削金型のコス
トに比べて大幅に低減できる。
Next (Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, a slurry made by adding and mixing an organic binder and water or an organic solvent to a metal powder for sintering is injected into a forming frame. 200 ksr
, pressurizes at f/c+4, drains the liquid in the slurry through the slit, and creates a metal powder compact in which the powders come into contact with each other and are solidified via an organic binder.This is then sintered to form a mold. Therefore, the cost of the mold (cost including all raw materials, manufacturing, etc.) can be significantly reduced compared to the cost of conventional metal cutting molds.

特に、スラリーの加圧力が30〜200 kir 、 
f / crAであることから、プラスチックもしくは
石膏製マスターモデルを使用することが可能となり、こ
の点から、大幅なコストダウンが約束できる。
In particular, when the slurry pressure is 30 to 200 kir,
Since it is f/crA, it is possible to use a plastic or plaster master model, which promises a significant cost reduction.

更に、多数個取り金型を作る時に本発明ではその単位の
1個分を沢山作ってこれを組合せて多数個取り金型とす
ることができ、金属ブロックから切削しなければならな
い従来例の1と比べて大幅にコストダウンした。
Furthermore, when making a multi-cavity mold, the present invention makes it possible to make a large number of individual units and combine them to form a multi-cavity mold, which eliminates the conventional method of cutting from a metal block. The cost was significantly reduced compared to

また、金属寿命から複数個金型を作って製品を製造しな
くてはならない場合には、マスターモデルを再度作る必
要がなくこれもコストダうンとなった・ 更に、従来例の2に比較して、金型材料は、制約を受け
ることがなく、焼結後において金型特性としての必要な
密度にできる。
In addition, when it is necessary to make multiple molds to manufacture a product due to the lifespan of the metal, there is no need to make a master model again, which also reduces costs.Furthermore, compared to conventional example 2, Therefore, the mold material is not subject to any restrictions, and after sintering, it can be made to have the required density as a mold characteristic.

また、焼結用金属粉末が含有されたスラリーを注入する
成形枠には、線状のスリットを形成すれば足り、成形枠
として通常の金属製型材を任意に使用することができる
。それ故、成形枠に強度不足を招来することがなく、ま
た、通常の金型加工手段で成形面を平滑に加工すること
ができる。
Moreover, it is sufficient to form linear slits in the molding frame into which the slurry containing the sintering metal powder is injected, and any ordinary metal mold material can be used as the molding frame. Therefore, the molding frame does not lack strength, and the molding surface can be processed to be smooth by ordinary mold processing means.

従って、成形枠にスラリーを注入して加圧し、スラリー
中の液分を前記スリットから排出して脱液することによ
り、表面性状が良好でかつ粉末同士が接触した粉末成形
体を容易に得ることができ、また成形枠からの取り出し
も容易となる。
Therefore, by injecting slurry into a molding frame and pressurizing it, and draining the liquid in the slurry through the slits, it is possible to easily obtain a powder compact with good surface properties and in which the powders are in contact with each other. This also makes it easier to take out from the molding frame.

また、スリットは、その幅を所定の範囲に特定したので
、スリットの形成が容易であり、スラリー中の粉体の流
出を防止しつつ、比較的低圧でスラリー中の液分を容易
に排出することができる。
In addition, since the width of the slit is specified within a predetermined range, it is easy to form the slit, and while preventing the powder in the slurry from flowing out, the liquid in the slurry can be easily discharged at a relatively low pressure. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のフローチャートを示す説明図、第2肉
は本発明を実施するための成形枠の断面図、第3図は粉
末の粒度分布を示すグラフ図、第4図(1)および(2
)はスリット近傍における粉末のブリッジ形成状態を示
す断面説明図である。 ■・・・成形枠、3・・・スリット、5・・・モデル、
6・・・プランジャ、7A・・・粉末成形体、7B・・
・金型要素。 第1図 第 3図 第4図11ノ 第40f2ノ mrtJ−を蚤
Fig. 1 is an explanatory diagram showing a flowchart of the present invention, Fig. 2 is a cross-sectional view of a molding frame for carrying out the invention, Fig. 3 is a graph showing the particle size distribution of powder, Fig. 4 (1) and (2
) is a cross-sectional explanatory view showing the state of bridge formation of powder in the vicinity of the slit. ■...Forming frame, 3...Slit, 5...Model,
6...Plunger, 7A...Powder compact, 7B...
・Mold element. Figure 1 Figure 3 Figure 4 Figure 11 40f2 mrtJ-

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)製品相似形状の転写面を有するプラスチックもし
くは石膏製マスターモデルを、スリット幅Sが焼結用金
属粉末の平均粒子径をdとしたとき、10μm≦S≦3
dとされた線状のスリットを有する成形枠内に仕込み、
該成形枠に、焼結用金属粉末に有機バインダおよび水又
は有機溶剤を添加混合してなるスラリーを注入して30
〜200kg.f/cm^2の圧力で加圧し、スラリー
中の液分をスリットから排出して粉末同士が接触しかつ
有機バインダを介して固形化した金属粉末成形体を作成
し、 次に、該金属粉末成形体を焼結して金型要素を作成し、
該金型要素により、内部に製品形状と相似形のキャビテ
ィを有する金型とする ことを特徴とする金属粉末成形体よりなる金型製造法。
(1) A plastic or plaster master model having a transfer surface with a similar shape to the product has a slit width S of 10 μm≦S≦3, where d is the average particle size of the metal powder for sintering.
d into a molding frame having a linear slit,
A slurry made by adding and mixing an organic binder and water or an organic solvent to the metal powder for sintering was poured into the molding frame for 30 minutes.
~200kg. Pressure is applied at a pressure of f/cm^2, and the liquid in the slurry is discharged through the slit to create a metal powder compact in which the powders come into contact with each other and are solidified via an organic binder. Next, the metal powder is Create mold elements by sintering the compact,
A method for manufacturing a mold made of a metal powder compact, characterized in that the mold element is used to form a mold having a cavity having a similar shape to the product shape.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105252006A (en) * 2015-11-25 2016-01-20 宁波渝鑫金属粉末科技有限公司 Method of preparing watch button through powder injection molding

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105252006A (en) * 2015-11-25 2016-01-20 宁波渝鑫金属粉末科技有限公司 Method of preparing watch button through powder injection molding

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