JPH01147005A - 低歪焼結方法 - 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〕 本発明は低歪焼結方法、詳しくは焼結時に変形しやすい
薄肉リング状部品の変形歪を低減する焼結方法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

焼結部品を焼結する際に発生する変形歪を防止するため
に、従来焼結治具としてセラミックボードを用い、その
上に焼結部品を載せて焼結する方法が一般的である（例
えば発明協会公開技報、分枝番号８４−３１３４号参照
）。この方法は、第１２図（ａ）および（ｂ）に示すよ
うに、焼結炉内のメツシュベルト４上に円板状のセラミ
ックボード１を置き、その上に焼結部品５を載せて加熱
することにより焼結を行うものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の方法では、焼結部品と焼結治具（セラミック
ボード）の熱膨張率が異なるため、焼結の際両者の接触
面に摩擦抵抗を生じる。このような摩擦抵抗は、肉厚で
大型の焼結部品の場合、剛性が高いため問題となること
はないが、焼結部品が薄肉リング状で剛性の低い部品で
ある場合、大きな変寸が起こる。さらにこのような薄肉
リング状部品は、完全に平面ではなく、多くの場合ゆが
んでいるため、セラミックボード全面にわたり均等に接
触することがなく、リング状部品のある中心線上の部分
でのみ接触することがほとんどである。そして、この接
触部分だけが、焼結昇温時の熱膨張および降温時の収縮
の拘束を受ける。さらに昇温時と降温時では焼結部品の
剛性が後述のように異なるため、部品全体の変形量が昇
温時と降温時とで異なり、結果的に焼結後の部品は楕円
状に変形してしまい、部品の直径寸法精度や真円度が悪
化する問題が生じる。

上記の現象をさらに詳しく説明する。第１３図は、前記
従来の方法で焼結した際の昇温時の熱膨張（第１３図（
ａ））および降温時の収縮（第１３図（ｂ））のモデル
を示すものである。

図中、黒矢印はその長さにより焼結部品５の径方向の変
化量の大きさを示し、白矢印はセラミックボード１と焼
結部品５との接触部に生じる摩擦抵抗の方向を示す。こ
の摩擦抵抗により以下の現象が起こる。ます昇温時は、
焼結部品５のセラミックボード１との接触部で径方向の
膨張が拘束され、それ以外の非接触部では自由膨張する
。一方、降温時には接触部で径方向の収縮が拘束され、
非接触部では自由収縮する。ここで、昇温時と降温時と
で接触部に生じる摩擦抵抗の大きさは同じであるが、焼
結部品の剛性は異なり、降温時の方が高い、これは、昇
温時の焼結部品は圧粉成形体の状態であり強度が非常に
低いが、加熱焼結により焼結反応が進み、降温時の部品
の強度は高くなり、昇温時より剛性が高くなるためであ
る。このことから接触部では、昇温時の膨張に比べて降
温時における収縮の度合いが大きく、非接触部では昇温
時の膨張の方が大きいという傾向を示す。これらのこと
から従来の方法に従って焼結された薄肉リング状部品は
第１４図のような形状変化を示す。

これは焼結部品５がＸ軸方向に焼結治具との接触部を有
する場合を示したもので、焼結後Ｘ軸方向に径が縮小し
、Ｙ軸方向に伸びた楕円状となっている。

本発明者等は、このような問題点を解決するための手段
として、焼結部品を３点等配支持する突起部位を設けた
焼結治具を開発した（実願昭６２−１２０７９１号）。

しかしながら、この焼結治具は従来の平板セラミックボ
ードに比ベコスト高になることや、焼結の際の焼結部品
の位置決めを正確に行う必要があり、焼結工程の自動化
が困難である等の問題がある。

本発明は、以上のような問題点を考慮してなされたもの
であり、その目的とするところは、焼結部品の焼結によ
る変形歪を低減し、部品の直径寸法暗度や真円度を向上
させ、しかも簡便な操作で行い得る焼結方法を提供する
ことである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の低歪焼結方法は、平板状の焼結治具上に、該焼
結治具と３点等配接触する突起部位を有するリング状の
焼結部品を載せて焼結することを特徴とする。

本発明の低歪焼結方法は、上記のような焼結部品を、慣
用の焼結治具例えば円板状のセラミックボード上に突起
部位で接触するように載せ、これを焼結炉内のメツシュ
ベルト等の上に置き慣用の手順に従い、例えば雰囲気ガ
ス中加熱焼結するものである。

本発明に係るリング状の焼結部品に設ける突起部位は、
該部品を平板状の焼結治具上に載せた場合に、３カ所で
接触する部位であり、それらの各々は、該焼結治具と３
点等配接触する位置、即ち焼結治具と焼結部品との３カ
所の接触部の任意の２カ所と焼結部品の中心とのなす角
度が１２０°またはそれに近くなるような位置に設けた
ものである。

そしてこれら焼結部品の突起部位は、焼結部品の粉末成
形時または再圧縮時に金型により一体成形することがで
きる。

また、このような突起部位は上記の条件を満たすもので
あれば、その形状等は特に限定されず、焼結部品自体の
径の大きさや肉厚等により適宜選択される。

〔作用〕

本発明の低歪焼結方法は、焼結部品に設けた３カ所の突
起部位と焼結治具とを接触させた状態で焼結するもので
ある。前記したように、焼結後のリング状焼結部品は焼
結治具との接触部において、径が焼結前より小さくなり
、非接触部では大きくなる傾向を示す。このため、木方
法によるリング状焼結部品の焼結後は、自身の突起部位
において径方向の寸法が小さくなり、それ以外の非接触
部では逆に大きくなる。また、各突起部位での焼結部品
の自重から受ける力は３点等配接触のため均等であり、
Ｆｊ擦低抵抗等しいため、前記３カ所の突起部位での焼
結部品の変形量は同一である。これらのことから、本発
明の方法により焼結された焼結部品は、従来のように楕
円状に変形することがなく、直径寸法精度および真円度
がより向上したものである。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は
これに限定されるものではない。

第１図ないし第３図は、各々本発明に係るリング状の焼
結部品２の実施例を示すものであり、いずれも焼結治具
と３点等配接触する突起部位３を有しており、それぞれ
の例で突起部位３０幅が異なるものである。上記の焼結
部品２は。

第４図に示すように、ダイア、上ポンチ８および下ポン
チ９からなる慣用の金型６により金属粉末を加圧成形し
て製造するが、このとき突起部位３も同時成形する。ま
た、この突起部位３の成形は、加圧成形後の再圧縮時に
行っても良い。

これらの焼結部品２を使用して本発明の方法に従って実
際に焼結した。これは第５図に示すように、上記した焼
結部品２を円板状のセラミンクボード１上に載せ焼結炉
内で行うが、このとき焼結治具１と焼結部品２とは該部
品２の突起部位３で接触する。

なお、前記焼結部品２は鉄系材料からなり、その寸法は
外径９９ｆｆＷ１１、内径９３ｍ（肉厚３箇）、高さ２
５ｆｆＩＩ１１であり、その熱膨張率は１１３０°Ｃで
約１．２％である。また、セラミックボード１の熱膨張
率は１１３０″Ｃで約０．３ないし０．６％である。

また比較のために、従来のように、突起部位を設けてい
ない焼結部品も同様に焼結した。

各々の焼結部品の焼結後、該焼結部品の外径の最大値と
最小値との差を外径精度として表し、これにより直径寸
法精度を比較する。この結果を第６図に示すが、ここで
横軸の接触幅角度θは、第７図に示すように、焼結部品
２の突起部位３の外径の両端と、中心０とでなす角度θ
である。これによると、従来の焼結部品の場合、外径精
度は１．２　ｔｒｔｔｎであるのに対し、本発明による
実施例のものは、前記接触幅角度θを小さくする程、外
径精度が向上し、特にθ≦１５°では０．２８ｍｍと飛
躍的な向上が見られる。

また、このほかに真円度の測定も行ったが、従来のもの
が最大０．６　Ｍであるのに対し、θミニ５°の本発明
の焼結部品では最大０．１８ａｎａであり、この結果真
円度についても本発明の方が向上していることがわかる
。

上記の結果を、第８図に示す本発明による焼結部品２の
形状変化と、前記した第１４図に示す従来のものとを比
較して説明する。図中、２および５が焼結後の形状を表
し、２°および５゜が焼結前の形状を表す。本発明のも
のは、３点等配接触する突起部位３で接触し、この部分
の径が均等に小さくなり、それ以外の部分では均等に大
きくなっており、焼結部品全体にわたり特に径が大きく
なったり、小さくなったりしている部分がない、これに
対し従来のものは、多くの場合ある中心線でのみ接触す
る（ここではＸ軸方向）ため、この部分で径が小さくな
り、それ以外の部分（特にＹ軸方向）では大きくなり、
Ｘ軸方向とＹ軸方向の径の差が著しく大きくなっている
。これらのことから、本発明による焼結部品の直径寸法
精度および真円度は向上しｔ２ものである。

さらに本発明による焼結部品は、上記した第１図ないし
第３図のものに限定されず、様々な突起部位の形状を採
り得る。その例を第９図ないし第１１図に示す。それぞ
れ、第９図はリング状部品２の肉厚専より狭い突起部位
３を設けたもの、第１０図はカマボコ型の突起部位３を
設けたものであり、そして第１１図は半球型の突起部位
３を設けたものである。

〔発明の効果〕

本発明の低歪焼結方法は、以上詳しく説明したように、
リング状焼結部品に焼結治具と３点等配接触する突起部
位を設けたことから、焼結治具との摩擦抵抗等の影響を
受けやすい剛性の低い焼結部品であっても、その焼結部
品の直径寸法精度や真円度を向上させることを可能とし
た。

また本方法は、焼結部品自体の有する突起部位で焼結治
具と接触するため、焼結の際特別の位置決め等を行う必
要がない。従って、従来の平板状のセラミックボードを
焼結治具として使用でき、焼結工程の自動化も可能であ
る。また、−枚の大きなセラミックボード上に多数の焼
結部品を載せて同時に焼結することもでき、生産性の向
上を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）、第２図（ａ）および（ｂ）
並びに第３図（ａ）および（ｂ）は、本発明に係る焼結
部品の実施例を示すものであり、各々（ａ）は平面図そ
して（ｂ）は正面図を示し、 第４図は、本発明に係る焼結部品の製造工程を説明する
断面図、 第５図は、本発明の方法による焼結状態を示す斜視図、 第６図は、突起部位の接触幅角度と外径精度の関係を示
すグラフ、 第７図は、突起部位の接触幅角度の説明図、第８図は、
本発明の方法による焼結部品の形状変化を示す説明図、 第９図（ａ）および（ｂ）、第１０図（ａ）および（ｂ
）並びに第１１図（ａ）および（ｂ）は、本発明に係る
焼結部品の他の実施例を示すものであり、各々（ａ）は
平面図そして（ｂ）は（ａ）の１−１　’線断面図を示
し、第１２図（ａ）および（ｂ）は、従来の焼結方法を
示すものであり、（ａ）は平面図そして（ｂ）は縦断面
図を示し、 第１３図（ａ）は、従来の焼結方法による焼結昇温時の
焼結部品の熱膨張を示す模式図、第１３図（ｂ）は、従
来の焼結方法による焼結降温時の焼結部品の収縮を示す
模式図、および第１４図は、従来の焼結方法による焼結
部品の形状変化を示す説明図である。 図中、 １・・・焼結治具　　　　２・・・焼結部品３・・・突
起部位 第１図 第５図 第６　図 第７図 接触幅角度θ（ｄｅｇ） 第８図 第９図 第１０図　　　　　　　第、１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平板状の焼結治具上に、該焼結治具と３点等配接触する
   突起部位を有するリング状の焼結部品を載せて焼結する
   ことを特徴とする低歪焼結方法。