JPH03232903A

JPH03232903A - 高炭素焼結部品の製造方法

Info

Publication number: JPH03232903A
Application number: JP2691690A
Authority: JP
Inventors: Keizo Tanaka; 敬三田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-02-06
Filing date: 1990-02-06
Publication date: 1991-10-16

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、高炭素焼結部品の製造方法に関し、詳しくは
、耐摩耗性及び高強度が要求される焼結歯車等の鉄系の
高炭素焼結部品を製造する方法に関する。

［従来の技術］従来、耐摩耗性及び高強度が要求される鉄系焼結部品は
、金属粉末とグラファイト、すなわち炭素とからなる金
属原料粉末から所定形状の成形品を成形した後焼結し、
焼結品を焼入れ及び焼戻しすることによって製造されて
いる。焼入れ及び焼戻しは、より一層耐摩耗性等を向上
させるため、浸炭雰囲気中で行なわれることもある。そ
して、歯車などの高い寸法精度が要求される焼結部品を
製造する場合には、焼結品に機械加工を施し、所定の寸
法に仕上げることか通常行なわれる。

［発明が解決しにうとする課題］例えば焼結歯車を製造せんとすれば、所望の強度を付与
するため一般に炭素が０．５重量％以上と多最に含有さ
れた金属原料粉末を用いて成形、焼結する必要がある。

また、高い寸法精度が要求されるために焼結後にシェー
ビング加工等を施す必要がある。しかしながら、焼結体
は全体が高炭素化された硬い組織のため、シェービング
等の際の被削性が悪く、生産性良く製造することができ
なかった。また、被削性が悪いため、シエーヒングカツ
タ等の摩耗により加工精度が悪化するという問題があっ
た。逆に金属原料粉末の炭素を０゜５重量％未満とすれ
ば、焼結品の被削性を向上させることができる。しかし
、これでは浸炭雰囲気中で熱処理した場合であっても、
焼結歯車の内部が低炭素により強度不足になる。また、
低炭素の焼結品は熱処理前の比重が大きいことから熱処
理によって体積が膨脂しやすく、寸法変化量が大きくな
って寸法精度が悪化してしまう。

本発明は上記従来の不具合に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は高精度の高炭素焼結部品を生産性良く製
造できる方法の提供にある。

［課題を解決するための手段］本発明の高炭素焼結部品の製造方法は、炭素０゜５重量
％以上を含有する金属原料粉末から成形品を成形する工
程と、該成形品を脱炭雰囲気中で焼結することにより表層部が
低炭素化された焼結品を得る工程と、該焼結品を機械加
工することにより粗形品を得る工程と、該粗形品を浸炭雰囲気中て熱処理する工程とからなるこ
とを特徴とするものである。

金属原料粉末とは、炭素を０．５重量％以上含有する鉄
又は鉄系合金の粉末をいう。炭素が０゜５重量％未満て
は焼結部品の強度不足等を生じる。

成形方法としては金型成形等を採用することができる。

焼結は焼結過程の後半を脱炭雰囲気中で行なうことがで
きる。脱炭雰囲気は脱炭能力を調整したＲＸガスを用い
ることができる。焼結品の表層部は、かかる脱炭雰囲気
中の焼結により、機械加工を施す取代をやや超える深さ
まで低炭素化されることが望ましい。これにより、−層
生産性良く機械加工を施すことかできるからである。

機械加工としては、例えば焼結歯車を製造する場合、シ
ェービング加工、転造加工等を行なうことができる。

熱処理は浸炭雰囲気中で行なう。浸炭雰囲気は浸炭を調
整したＲＸガスを用いて焼入れ及び焼戻しにより行なう
ことができる。

［作用］本発明の高炭素焼結部品の製造方法では、炭素が多量に
含有された金属原料粉末からなる成形品を焼結時には脱
炭雰囲気中に保持することにより焼結体の表層部のみを
脱炭し、表層部が低炭素化された軟かい組織、表層部を
除く内部が高炭素化された硬い組織の焼結品を得る。そ
して、焼結品の軟かい組織の表層部に機械加工を行なう
ことにより機械加工時の被削性を向上させ、相手材とな
るカッタ等の摩耗を誘発することなく高精度の粗形品を
得る。この後、高精度の粗形品を浸炭雰囲気中で熱処理
することにより高炭素焼結部品を得るため、高炭素焼結
部品は軟かい組織の表層部が高炭素化されて硬化し、高
炭素化された硬い組織の内部とともに、耐摩耗性及び高
強度を確保する。

また、このとき、高炭素の粗形品は熱処理前の比重が小
さいことがら熱処理によって体積が膨脂しにくく、寸法
変化量が小さい。このため、高炭素焼結部品には高精度
が確保される。

［実施例］以下、本発明を歯車の製造方法に具体化した実施例を比
較例とともに説明する。

（実施例）まず、４６００系合金粉９９．０ｗｔ％とグラファイト
’ｌ、Ｑｗｔ％とからなる金属原料粉末を用意し、成形
密度７．Ｏｑ／ｃｍ”　、歯数４０、モジュール１．９
、ネジレ角２０°、歯幅１６＃、内径５０＃のインボリ
ュートハスバ歯車の成形品を金型成形法により成形した
。

この成形品を焼結することにより、焼結品を得た。焼結
条件は、昇温、１１３０’Ｃｘ２５分（Ｃ。

Ｐ、＝１．０％）、ＲＸカスを用いた脱炭雰囲気中で１
１３０°Ｃｘ１５分（Ｃ，Ｐ、−０，２％）、徐冷であ
る。

そして、焼結品をカッタ回転数２００１’、ｌ）、ｍ、
カッタ送り量０．６ｍ／分、取代（０，Ｂ、Ｄ＞０．２
５＃、カッタ材質５ＫＨ５３の加工条件でシェービング
加工することにより、粗形品を得た。

この粗形品を熱処理することにより歯車を得た。

熱処理条件は、ＲＸガスを用いた浸炭雰囲気中で９２０
°ＣＸ１５０分（Ｃ，Ｐ、　−１，０％）、焼入れ（６
０’Ｃ油中）、焼戻しく１８０′ｃＸ６０分）である。

（比較例１）実施例の方法とシェービング加工時の被削性を比較する
ため、脱炭雰囲気でない条件で焼結し、歯車を得た。す
なわち、焼結条件は、昇温、１１３０’ＣＸ４０分（Ｃ
，Ｐ、＝１．０％）、徐冷である。なお、他の条件は実
施例と同じ条件で行なつ　ｌこ　。

（比較例２）実施例の方法と熱処理前後の歯車精度を比較するため、
金属原料粉末中の炭素量を少なくし、がつ脱炭・浸炭の
起こらない雰囲気の条件で焼結し、歯車を得た。すなわ
ち、４６００系合金粉９９゜８ｗｔ％とグラファイト０
．２ｗｔ％とからなる金属原料粉末を用いた。また、焼
結条件は、昇温、１１３０’ＣＸ４０分（Ｃ，Ｐ、　−
０，２％）　、徐冷である。なお、他の条件は実施例と
同じ条件で行なった。

（評価）シェービング加工時の被削性を比較するため、実施例及
び比較例１の方法でそれぞれ２０００個の歯車を製造し
、シェービングカッタにおけるセレーションと歯面との
角部である切刃部１（第１図参照）の摩耗量（μｍ）を
測定した。結果を第２図に示す。

実施例の方法では脱炭雰囲気中で焼結したため、表層部
が低炭素化された軟かい組織の焼結品をシェービング加
工している。一方、比較例１の方法では脱炭雰囲気でな
い条件で焼結したため、表層部が硬い組織の焼結品をシ
ェービング加工している。このため、第２図に示すよう
に、実施例の方法では、比較例１の方法と比較して、小
さな摩耗量でシェービング加工できることがわかる。

また、熱処理前後の歯車精度を比較するため、実施例及
び比較例２の方法で製造した歯車のうち２０個の歯車の
歯形誤差（μｍ＞及び歯スジ誤差（μ′ｒｒＬ）を測定
することにより、熱処理時の変化量とバラツキとを調査
した。結果を表に示す。

実施例の方法では金属原料粉末中の炭素量が多いのに対
し、比較例２の方法では金属粉末中の炭素量か少ない。

したがって、表に示ずように、実施例の方法では、比較
例２の方法と比較して、歯形誤差及び歯スジ誤差ともに
変化量とバラツキとか小さく、高精度に歯車を製造でき
ることがわがる。

なお、上記実施例ではシェービング加工を行なう場合に
ついて説明したが、本発明では転造加工を行なう場合に
おいても効果を発揮することかできる。この場合も上記
実施例と同様に、表層部を低炭素化することにより転造
加工時の塑性変形能が向上し、高炭素焼結部品の生産性
及び加工精度が向上する。また、転造による高密度化に
よって高炭素焼結部品の耐摩耗性をも一層向上させるこ
とができる。

また、上記実施例では歯車の製造方法について説明した
か、本発明では耐摩耗性及び高強度が要求される高炭素
焼結部品であれば他の部品の製造方法にも適用可能であ
ることは勿論である。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明の高炭素焼結部品の製造方
法では、焼結を脱炭雰囲気中で行なうため焼結品の表層
部か炭素の少ない軟かい組織となる。また、表層部を除
く内部は高炭素により強度を維持している。そして、焼
結品の軟かい組織の表層部に機械加工を行ない、得られ
た粗形品の軟かい組織の表層部を熱処理によって硬化さ
せる。

また、このとき、高炭素の粗形品は熱処理前の比重が小
さいことから熱処理によって体積か膨張しにくく、寸法
変化量が小さい。

したかって、本発明の製造方法によれば、機械加工性を
向上させることかでき、生産性にり高炭０索焼結部品を製造することができる。

また、相手材となるカッタ等の摩耗を誘発することがな
く、かつ熱処理時の寸法変化量が小さいため、耐摩耗性
及び高強度とともに高精度が確保された高炭素焼結部品
を得ることができる。

さらに、本発明の高炭素焼結部品の製造方法によれば、
炭素の割合を多くすることが可能であるため、焼きの入
らない内部の母材強度が高い高炭素焼結部品を製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシェービングカッタの切刃部を示す斜視図であ
る。第２図は切刃部の摩耗量を実施例と比較例とで比較
して示すグラフである。１・・・切刃部

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炭素０．５重量％以上を含有する金属原料粉末か
ら成形品を成形する工程と、該成形品を脱炭雰囲気中で焼結することにより表層部が
低炭素化された焼結品を得る工程と、該焼結品を機械加
工することにより粗形品を得る工程と、該粗形品を浸炭雰囲気中で熱処理する工程とからなるこ
とを特徴とする高炭素焼結部品の製造方法。