JPH0377841B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0377841B2 JPH0377841B2 JP62251376A JP25137687A JPH0377841B2 JP H0377841 B2 JPH0377841 B2 JP H0377841B2 JP 62251376 A JP62251376 A JP 62251376A JP 25137687 A JP25137687 A JP 25137687A JP H0377841 B2 JPH0377841 B2 JP H0377841B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- container
- powder
- cylinder
- metal
- hot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、粉末冶金法により金属材または金
属と非金属との複合材料を得る方法に関する。 〔従来の技術〕 最も一般的な金属製造加工技術は、溶解−鋳造
−圧延−製品加工（切削、鍛造、等による部品加
工）であるが、このような手段によつては製造が
できない材料、あるいは、このような手段によつ
て目的とする高品質が得られない材料等の場合
は、これら材料の粉末を製造し、これを各種の処
理により、部品、製品に加工する粉末冶金技術が
用いられる。本発明も粉末冶金技術に関し、本発
明に最も近い公知技術としては、粉末をシリンダ
型プレスに入れて高温で圧縮し円柱形製品又は中
間加工品を得るいわゆるホツトプレス法、あるい
は、粉末を金属のカプセルに封入し、加熱して熱
間押出プレスで押し出して棒材または管材を得る
方法がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来のシリンダによるホツトプレス方法は、シ
リンダ内に粉末を直接充填して圧縮するのである
が、シリンダ壁と粉末との摩擦によつて特に中心
部には十分な圧力が加わらないために、空隙が残
り易い。この中心部の空隙は、後から鍛造、圧延
などの一般的に行われている方法で加工を加えて
も、特に中心部に生ずる引張応力のために、空隙
は消失することなく残存し、品質に悪影響を及ぼ
す。 熱間押出しは、真密度の材料を得る方法として
優れているが、押出された材料と押出し前のビレ
ツトとの断面積比が２乃至３以上でなければなら
ないために、大径の材料を得るのに不便である。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、金属粉末または金属と非金属との
混合粉末を可鍛性容器内に封入した上で、これを
加熱し、シリンダ内で加圧して圧縮し、製品また
は中間加工品を得るものである。中間加工品は、
必要に応じて更に鍛造または圧延する。この発明
は、特に上記容器をシリンダに挿入する際にシリ
ンダ内壁と容器との間に十分な大きさの間隙が存
在する点に特徴がある。 この隙間は、容器をシリンダ内に円滑に挿入す
るために設けた隙間や、容器の寸法公差に基いて
或る場合に顕著に現われる隙間に比べて、十分大
きいのが特徴である。即ち、上述のような通常の
隙間は、如何なる場合にもシリンダ内径の５％を
越えることは起らないが、この発明における隙間
は、シリンダ内径の６％以上に選ばれる。この隙
間の上限値は捉えていないが、容器の材質や肉厚
を適切に選べば、シリンダ内径の50％に達する場
合でも、圧縮工程の実施が可能である。しかし、
このように不必要に隙間を大きく選ぶことは、作
業能率の面で好ましいことではない。 粉末を封入した容器は、加熱及び圧縮に先立つ
て可及的に圧縮しておくのが、熱伝導その他の面
で好ましく、その手段としては、冷間静水圧プレ
スが良好な形状を維持できるために有利である。 容器に封入された粉末を熱間圧縮するためのシ
リンダ装置としては、熱間押出機を利用し、その
押出口を閉塞して使用することもできる。 〔作用〕 この発明においては、粉末原料は容器に収容さ
れ、かつシリンダ内壁と容器との間には十分な隙
間が存在している。従つてこれをステムによつて
押圧すると、内部の粉末はシリンダ軸に平行な方
向に圧縮されながら移動し塑性変形を起こして真
密度に到達する。その間、従来のシリンダによる
熱間プレスの場合のような、粉末とシリンダ内壁
との摩擦が無いために、ステムによる圧力は粉末
の中心部にまでほぼ均等に伝わり、内部に空隙を
残さない。そして、真密度での圧縮状態を暫らく
保持することにより、焼結及び再結晶が進行し
て、初期の粉末粒界は消失する。 このようにして得た圧縮物は、そのまま切削加
工用の素材として用いることができるが、多くの
場合は、更に熱間圧延や熱間鍛造を行つて小寸法
に加工してから、切削加工用などに用いる。いず
れの場合も、十分な機械的性質を備えている。 〔実施例〕 外径155mm、長さ350mm、周壁肉厚1.6mm、端壁
肉厚1.0mmの軟鋼製円筒形容器内に、SUS304L材
のガス・アトマイズ法による粉末（平均粒径
100μ、最大粒径150μ）を充填し、内部を10-1トー
ルまで真空排気して封止した。これを、冷間静水
圧プレスにより4000Kgｆ／cm2で加圧、１分間保持
することにより、容器寸法は外径が平均145.5mm、
長さ約334mmに縮小し、容器内の充填密度は、真
密度の69％から87％に上昇した。 図は熱間押出装置を示し、１はコンテナ、即ち
シリンダ、２はダイス、３は押出口、４はステム
であり、コンテナ１内の押出口端には閉塞板５が
挿入されて、押出口３を閉塞している。コンテナ
１の内径は155mmである。 前述の冷間静水圧プレスを行つた容器６は、同
図ａのようにシリンダ１内へ挿入されるが、７は
容器内の粉末、８はコンテナ内壁と容器外壁との
間に生ずる隙間である。この時の隙間８の寸法は
平均9.5mmで、コンテナ内径の6.1％に相当する。 次に、ステム４を前進させて容器６を圧縮する
と、同図ｂのように容器６はコンテナ１の内面に
密着し、かつ粉末７は圧縮される。更にステム４
の押圧力を2000tにまで上げ、10秒間保持すると、
同図ｃのように粉末の粒界が消失して、充実金属
９に変化する。 上述の金属９を容器６ごと取出し、機械加工に
より容器６を除去したものは、顕微鏡検査により
完全な充実金属で、全く隙間が存在しないことが
確められた。この金属９を1150℃で直径30mmの丸
棒に鍛伸したものは、比重が7.901〜7.902、引張
り強さが60.7〜64.6Kg／mm2、伸びが53.2〜60.0％
と、通常の製法による同種の材料と変りが無かつ
た。 また、コンテナ１の内径と隙間８との関係を知
るために、次の試験を行つた。 長さ350mm、周壁肉厚1.6mm、端壁肉厚1.0mmで、
外径が各種の円筒形容器を軟鋼で作り、これに前
述のSUS304L材粉末を充填し、同様に内部を真
空排気して封止した後、4000Kgｆ／cm2で冷間静水
圧プレス（CIP）により圧縮した。これらを４通
りの内径のコンテナ内で2000tで熱間圧縮して製
品を得、この製品の中心部、中層部及び外層部の
組織を顕微鏡で観察し、空隙の有無を調べた。 第１表は内径155mmのコンテナを用いた場合、
第２表は内径175mmのコンテナを用いた場合、第
３表は内径190mmのコンテナを用いた場合、第４
表は内径215mmのコンテナを用いた場合をそれぞ
れ示す。各表とも、冷間静水圧プレス（CIP）前
後の容器外径平均値（mm）と、コンテナ内径に対
する隙間の大きさ（％）と、製品各部の顕微鏡に
よる検査結果（○印：空隙なし、×印：空隙あり）
を示す。
属と非金属との複合材料を得る方法に関する。 〔従来の技術〕 最も一般的な金属製造加工技術は、溶解−鋳造
−圧延−製品加工（切削、鍛造、等による部品加
工）であるが、このような手段によつては製造が
できない材料、あるいは、このような手段によつ
て目的とする高品質が得られない材料等の場合
は、これら材料の粉末を製造し、これを各種の処
理により、部品、製品に加工する粉末冶金技術が
用いられる。本発明も粉末冶金技術に関し、本発
明に最も近い公知技術としては、粉末をシリンダ
型プレスに入れて高温で圧縮し円柱形製品又は中
間加工品を得るいわゆるホツトプレス法、あるい
は、粉末を金属のカプセルに封入し、加熱して熱
間押出プレスで押し出して棒材または管材を得る
方法がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来のシリンダによるホツトプレス方法は、シ
リンダ内に粉末を直接充填して圧縮するのである
が、シリンダ壁と粉末との摩擦によつて特に中心
部には十分な圧力が加わらないために、空隙が残
り易い。この中心部の空隙は、後から鍛造、圧延
などの一般的に行われている方法で加工を加えて
も、特に中心部に生ずる引張応力のために、空隙
は消失することなく残存し、品質に悪影響を及ぼ
す。 熱間押出しは、真密度の材料を得る方法として
優れているが、押出された材料と押出し前のビレ
ツトとの断面積比が２乃至３以上でなければなら
ないために、大径の材料を得るのに不便である。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、金属粉末または金属と非金属との
混合粉末を可鍛性容器内に封入した上で、これを
加熱し、シリンダ内で加圧して圧縮し、製品また
は中間加工品を得るものである。中間加工品は、
必要に応じて更に鍛造または圧延する。この発明
は、特に上記容器をシリンダに挿入する際にシリ
ンダ内壁と容器との間に十分な大きさの間隙が存
在する点に特徴がある。 この隙間は、容器をシリンダ内に円滑に挿入す
るために設けた隙間や、容器の寸法公差に基いて
或る場合に顕著に現われる隙間に比べて、十分大
きいのが特徴である。即ち、上述のような通常の
隙間は、如何なる場合にもシリンダ内径の５％を
越えることは起らないが、この発明における隙間
は、シリンダ内径の６％以上に選ばれる。この隙
間の上限値は捉えていないが、容器の材質や肉厚
を適切に選べば、シリンダ内径の50％に達する場
合でも、圧縮工程の実施が可能である。しかし、
このように不必要に隙間を大きく選ぶことは、作
業能率の面で好ましいことではない。 粉末を封入した容器は、加熱及び圧縮に先立つ
て可及的に圧縮しておくのが、熱伝導その他の面
で好ましく、その手段としては、冷間静水圧プレ
スが良好な形状を維持できるために有利である。 容器に封入された粉末を熱間圧縮するためのシ
リンダ装置としては、熱間押出機を利用し、その
押出口を閉塞して使用することもできる。 〔作用〕 この発明においては、粉末原料は容器に収容さ
れ、かつシリンダ内壁と容器との間には十分な隙
間が存在している。従つてこれをステムによつて
押圧すると、内部の粉末はシリンダ軸に平行な方
向に圧縮されながら移動し塑性変形を起こして真
密度に到達する。その間、従来のシリンダによる
熱間プレスの場合のような、粉末とシリンダ内壁
との摩擦が無いために、ステムによる圧力は粉末
の中心部にまでほぼ均等に伝わり、内部に空隙を
残さない。そして、真密度での圧縮状態を暫らく
保持することにより、焼結及び再結晶が進行し
て、初期の粉末粒界は消失する。 このようにして得た圧縮物は、そのまま切削加
工用の素材として用いることができるが、多くの
場合は、更に熱間圧延や熱間鍛造を行つて小寸法
に加工してから、切削加工用などに用いる。いず
れの場合も、十分な機械的性質を備えている。 〔実施例〕 外径155mm、長さ350mm、周壁肉厚1.6mm、端壁
肉厚1.0mmの軟鋼製円筒形容器内に、SUS304L材
のガス・アトマイズ法による粉末（平均粒径
100μ、最大粒径150μ）を充填し、内部を10-1トー
ルまで真空排気して封止した。これを、冷間静水
圧プレスにより4000Kgｆ／cm2で加圧、１分間保持
することにより、容器寸法は外径が平均145.5mm、
長さ約334mmに縮小し、容器内の充填密度は、真
密度の69％から87％に上昇した。 図は熱間押出装置を示し、１はコンテナ、即ち
シリンダ、２はダイス、３は押出口、４はステム
であり、コンテナ１内の押出口端には閉塞板５が
挿入されて、押出口３を閉塞している。コンテナ
１の内径は155mmである。 前述の冷間静水圧プレスを行つた容器６は、同
図ａのようにシリンダ１内へ挿入されるが、７は
容器内の粉末、８はコンテナ内壁と容器外壁との
間に生ずる隙間である。この時の隙間８の寸法は
平均9.5mmで、コンテナ内径の6.1％に相当する。 次に、ステム４を前進させて容器６を圧縮する
と、同図ｂのように容器６はコンテナ１の内面に
密着し、かつ粉末７は圧縮される。更にステム４
の押圧力を2000tにまで上げ、10秒間保持すると、
同図ｃのように粉末の粒界が消失して、充実金属
９に変化する。 上述の金属９を容器６ごと取出し、機械加工に
より容器６を除去したものは、顕微鏡検査により
完全な充実金属で、全く隙間が存在しないことが
確められた。この金属９を1150℃で直径30mmの丸
棒に鍛伸したものは、比重が7.901〜7.902、引張
り強さが60.7〜64.6Kg／mm2、伸びが53.2〜60.0％
と、通常の製法による同種の材料と変りが無かつ
た。 また、コンテナ１の内径と隙間８との関係を知
るために、次の試験を行つた。 長さ350mm、周壁肉厚1.6mm、端壁肉厚1.0mmで、
外径が各種の円筒形容器を軟鋼で作り、これに前
述のSUS304L材粉末を充填し、同様に内部を真
空排気して封止した後、4000Kgｆ／cm2で冷間静水
圧プレス（CIP）により圧縮した。これらを４通
りの内径のコンテナ内で2000tで熱間圧縮して製
品を得、この製品の中心部、中層部及び外層部の
組織を顕微鏡で観察し、空隙の有無を調べた。 第１表は内径155mmのコンテナを用いた場合、
第２表は内径175mmのコンテナを用いた場合、第
３表は内径190mmのコンテナを用いた場合、第４
表は内径215mmのコンテナを用いた場合をそれぞ
れ示す。各表とも、冷間静水圧プレス（CIP）前
後の容器外径平均値（mm）と、コンテナ内径に対
する隙間の大きさ（％）と、製品各部の顕微鏡に
よる検査結果（○印：空隙なし、×印：空隙あり）
を示す。
【表】
【表】
【表】
【表】
以上のように、この発明によるときは、組織が
密実な金属または金属と非金属との複合材料を、
従来の熱間静水圧プレス法よりも能率よく安価
に、かつ、従来のシリンダによるホツトプレス法
のように製品内部に空隙を残すことなく製造で
き、しかも熱間押圧法による製品よりも太径の製
品を容易に製造することができる。
密実な金属または金属と非金属との複合材料を、
従来の熱間静水圧プレス法よりも能率よく安価
に、かつ、従来のシリンダによるホツトプレス法
のように製品内部に空隙を残すことなく製造で
き、しかも熱間押圧法による製品よりも太径の製
品を容易に製造することができる。
第１図はこの発明の実施例における熱間圧縮工
程の動作過程を示す断面図、第２図は熱間圧縮工
程前後の容器の断面図である。 １……シリンダ、４……ステム、６……容器、
７……粉末、８……隙間。
程の動作過程を示す断面図、第２図は熱間圧縮工
程前後の容器の断面図である。 １……シリンダ、４……ステム、６……容器、
７……粉末、８……隙間。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属粉末または金属と非金属との混合粉末を
可鍛性金属製の円筒形容器に充填し封止する工程
と、この容器に封入された粉末を加熱する工程
と、この加熱を経た容器を円筒形シリンダに挿入
しその内径にほぼ等しい径のステムにより押圧し
て圧縮する工程とよりなり、上記容器の外径はこ
れを上記シリンダに挿入した際にシリンダの内径
の94％以下になる値に選ばれていることを特徴と
する粉末冶金方法。 ２ 上記の粉末を封入した容器を、加熱に先立つ
て冷間静水圧プレスにより理論密度の75％以上に
予備圧縮成形することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の粉末冶金方法。 ３ 上記シリンダは、押出口を閉塞した熱間押出
機のコンテナであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の粉末冶金方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25137687A JPH0196302A (ja) | 1987-10-05 | 1987-10-05 | 粉末冶金方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25137687A JPH0196302A (ja) | 1987-10-05 | 1987-10-05 | 粉末冶金方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0196302A JPH0196302A (ja) | 1989-04-14 |
| JPH0377841B2 true JPH0377841B2 (ja) | 1991-12-11 |
Family
ID=17221915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25137687A Granted JPH0196302A (ja) | 1987-10-05 | 1987-10-05 | 粉末冶金方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0196302A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4825853A (ja) * | 1971-08-10 | 1973-04-04 | ||
| JPS5510643A (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Chinese character input device |
-
1987
- 1987-10-05 JP JP25137687A patent/JPH0196302A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0196302A (ja) | 1989-04-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |