JPH0229721B2 - Alkikyureigyokofunmatsunooshidashiseikeihoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、Alを主成分としたAl基急冷凝固粉
末の経済性に優れた成形方法に関する。

（従来の技術） AlもしくはAl合金のAl基急冷凝固粉末の焼結
押出材は、溶製Al合金等は具備しない優れた機
械的性質を有するため、かかる焼結押出材を用い
て、高性能の機械部品が製造されている。

焼結押出材は、通常、Al基急冷凝固粉末を冷
間静水加圧（CIPという）により等方向に圧縮成
形した後、この成形材を封缶脱ガス処理をして１
〜3T／cm²×0.5Hr程度の熱間静水圧加圧（HIPと
いう）により加圧焼結した後、この焼結材に素材
外形を与えるための押出し加工を施して製造され
ていた。そして、焼結押出材は、冷間鍛造や250
〜400℃の温間鍛造により、所要の製品に近似し
た外形を有する成形品に加工される。

Al基急冷凝固粉末の焼結材を得るのに、前記
HIP等の高級な処理を要するのに次の理由からで
ある。すなわち、Al基急冷凝固粉末は、空気ア
トマイズ法や水アトマイズ法により製造されるの
で、その表面には安定で不活性なAl₂O₃被膜が強
固に形成されている。従つて、かかる粉末の焼結
材を得るには、Al原子がAl₂O₃被膜を通して拡散
接合しなければならないため、強力な拡散接合条
件を与える必要があると考えられるからである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、叙上の成形方法では、粉末原料
から成形完了まで５工程を要し生産性が悪く、ま
た、主要工程は相当高価な設備を要し、延いては
成形品のコスト高を招来していた。更に、HIP、
押出、場合によつて成形時に繰り返して250〜400
℃に加熱されるため、急冷凝固粉末のミクロ組織
中の析出物や晶出物が肥大、成長して、機械特性
が損われるという欠点があつた。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、
従来のプロセスによつて得られた成形品と同等の
材料特性を保持し、しかも低コストで生産性に優
れたAl基急冷凝固粉末の成形方法を提供するこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 叙上の目的を達成するめに講じられた本発明の
成形方法の特徴とするところは、コンテナの内部
に収納されたAl基急冷凝固粉末をコンテナ内で
圧縮成形した後、該圧縮成形材を成形金型に開設
された成形室に押出すと共に押出材を押出力によ
つて該成形室内で加圧成形した後、加圧成形体を
成形室に収容した状態で該加圧成形体を押出材か
ら分離し、次に成形室内の成形品を取出す点にあ
る。

（実施例） 以下、図面を参照して、まず本発明を実施する
ための装置について概説し、次に本発明方法を説
明する。

第１図〜第４図に示した押出成形装置１は、押
出開口６を有し、かつ押出ステム８を摺動自在に
備えた押出コンテナ２と、該コンテナ２の前面７
に当接離反自在に設けられた押出金型３とからな
る。

前記押出金型３には、該金型３がコンテナ前面
７に当接したときに、押出開口６と、直線状に連
通し、かつ押出開口６と断面同形の同筒状の成形
孔１１が押出方向に開設されている。そして、該
成形孔１１には所望位置で固定自在とされる成形
金型１２が摺動自在に挿着されており、該金型１
２のコンテナ側端部にはピストン内周部成形用に
成形型部１３が形成されている。

次に、叙上の押出成形装置１を用いて、本発明
方法を説明する。

まず、第１図のように、押出コンテナ２の前面
７に押出金型３を当接させ、両者を型締めして、
押出開口６と押出金型３に押出方向に沿つて開設
された成形孔１１とを連通させ、押出開口６を成
形金型１３によつて閉塞する。

次に、押出コンテナ２内にAl基急冷凝固粉末
１５を装填し、押出ステム８の加圧によつて押出
コンテナ２内の前記粉末を常温で圧縮成形する。

尚、第１図において、押出開口６は成形金型１
２によつて閉塞され、成形金型１２の成形型部１
２が押出コンテナ２の内部に突出した状態を示し
ているが、前記粉末の装填時においては、成形金
型１２をかかる位置に固定する必要はなく、圧縮
成形の終了時に、前記粉末がすべて押出コンテナ
２の内部に存在する状態となればよい。すなわ
ち、粉末装填時に成形金型１２を成形孔１１内に
固定した場合、圧縮成形前あるいは押出ステム８
の加圧中に、成形金型１２を押出コンテナ２側へ
摺動させ、少なくとも成形型部１３が押出コンテ
ナ２の内部に突出させた位置で固定し、圧縮成形
を終了すればよい。

圧縮成形における圧縮の程度は、真比重の60〜
80％の見掛け比重になるように行うのがよい。60
％未満では粉末の固化が不十分であり、後述する
押出に際し、押出作用を十分与えることが困難と
なる。一方、80％を越えると圧縮成形材の内部の
空隙部分が過少になり、押出時の加熱によつて
も、圧縮成形材の内部空隙に残存した水分の除去
が困難になり、品質低下を招来する。

次に、第２図のように、成形金型１２を成形孔
１１内の所定位置まで下降させつつ、あるいは下
降させた後、押出ステム８の作動により押出コン
テナ２内の圧縮成形材１６を成形孔１１内に形成
された成形室１７に押出す。押出された押出材
は、押出力によつて、成形室１７の下部を構成す
る成形型部１３に押付けられ、ピストンの内周面
が加圧成形される。

圧縮成形材１６を構成するAl基急冷凝固粉末
粒子は、押出し加工により強いせん断作用を受
け、粒子の外表面に形成されている数Å程度の不
活性で安定なAl₂O₃被膜が分断破壊され、またAl
基地中の晶出物や析出物も微細分断され、これら
がAl基地中に均一に分散されて高強度化が図ら
れる。そして、基地の拡散接合による一体化が容
易に行われる。

押出しに際して、押出比は５〜20とするのがよ
い。５未満では、Al₂O₃被膜等の分断作用が不足
し、一方20を越えると押出荷重が過大となり、工
業的生産に適さなくなる。尚、好ましくは７〜12
の範囲がよい。

押出温度は250〜450℃とするのがよい。250℃
未満では、急冷凝固粉末の変形抵抗が大きくな
り、大きな押出荷重を必要とし、また、Al₂O₃被
膜の分断破壊後の基地の拡散接合が不十分とな
る。一方、450℃を越えると、析出物の核の発生
や成長が促進し、粗大析出物が生成し、強度の低
下を招来する。

押出しによる加圧成形完了後、第３図のよう
に、成形金型１２の位置を固定した状態で、押出
金型３を押出コンテナ２より離反させて、押出金
型３と押出コンテナ２との間に切断用用間隙d₁を
形成し、該間隙d₁にバンドソーや回転刃等の切断
工具を挿入して、あるいはレーザ光を照射して加
圧成形体１８を押出材から切断して分離する。

この際、成形室１７によつて加圧成形された加
圧成形体１８は、成形室１７の内部にほぼ収容さ
れた状態で切独されるので、加圧成形体１８には
切断に伴う変形がほとんど生じることがない。

加圧成形体１８が切断された後、第４図のよう
に、押出金型３は更に押出コンテナ２から離反
し、成形品１９を取出すことができる間隙d₂まで
後退する。その後、成形金型１２をコンテナ側へ
摺動させるか又は成形金型１２は移動させず、押
出金型３をコンテナ２から離反する方向へ移動さ
せることにより、成形型部１３に載置された成形
品１９を成形孔１１外へ突き出し、適宜のクラン
プ装置２０により成形品１９をクランプした後、
成形金型１２を成形孔１１内に戻し、成形品１９
を成形装置１外へ取出す。

これで、最初の１サイクルの製造が終了し、爾
後、第２図乃至第４図の工程を繰り返すことによ
り、ピストン成形品１９を連続的に押出成形する
ことができる。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明の押出成形方法によ
れば、押出成形前に押出コンテナ内でAl基急冷
凝固粉末を圧縮成形するので、押出原料として前
記急冷凝固粉末を直接使用することができる。

また、押出コンテナ内に形成された圧縮成形材
を構成する前記粉末粒子は、押出しによつて、粒
子表面に形成されている不活性で安定なAl₂O₃被
膜が分断され、Al基地中に分散されると共に基
地が一体的に拡散接合されるので、HIP処理等を
行うことなく、品質の良好な成形品を得ることが
できる。

また、急冷凝固粉末から成形品を得る間に、押
出し時にのみ加熱されるだけであるから、急冷凝
固粉末の材料特性を損うことなく、成形品の品質
向上をより促進することができる。

更に、加圧成形体を成形室に収容した状態で押
出材から分離するので、成形品の外形を良好に保
持できる。

このように、本発明によれば、Al基急冷凝固
粉末から成形品を一貫製造することができ、又
HIP処理等を行うための高価な装置も不要であ
り、生産性の向上並びにコスト軽減に寄与する点
著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明を実施するための押出
成形装置と加工プロセスを示す断面説明図であつ
て、第１図はAl基急冷凝固粉末の押出コンテナ
への装填状態を、第２図は押出成形状態を、第３
図は加工成形体の切断用間隙の形成状態を、第４
図は成形品の取出し状態を示す。 ２……押出コンテナ、３……押出金型、６……
押出開口、１１……成形孔、１２……成形金型、
１３……成形型部、１５……Al基急冷凝固粉末、
１６……圧縮成形材、１７……成形室、１８……
加圧成形体、１９……成形品。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コンテナの内部に収納されたAl基急冷凝固
   粉末をコンテナ内で圧縮成形した後、該圧縮成形
   材を成形金型に開設された成形室に押出すと共に
   押出材を押出力によつて該成形室内で加圧成形し
   た後、加圧成形体を成形室に収容した状態で該加
   圧成形体を押出材から分離し、次に成形室の成形
   品を取出すことを特徴とするAl基急冷凝固粉末
   の押出成形方法。