JPH0387302A - 置き中子を用いた金属射出成形方法 - 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〕 この発明は、金属粉末を粘土状にして成形し焼成して金
属製品をつくる金属射出成形方法に関し特に内部に複雑
な形状の空洞を有する金属製品をつくる金属射出成形方
法に関する。

〔従来技術〕

金属製品をつくる方法としては、プレス加工を行なう方
法、鋳型に溶融金属を流し込む鋳造方法、さらには金属
粉末を粘土状にして任意の形に成形し、その後焼成して
金属製品をつくる金属射出成形方法等が存在する。

前記金属射出成形方法は、複雑な構造や形状を有する金
属製品或は正確な寸法を要求される金属製品等に適して
いる。以下、金属射出成形方法の概略を説明する。まず
金属粉末（Ｆｅ、ＳＵＳ。

Ｃｕ等）とバインダと呼ばれる主に有機物質粉末からな
るものを、加熱した状態で混ぜ合わせることにより粘土
状にする。この粘土状のものを、扱いやすくするため、
小さなペレットに成形する。

このベレットを材料として、射出成形機から金型内に強
い圧力で射出し成形する。金型は、通常は製品の形を２
つに分割した形状を各々凹部として右する２つの金型を
用いる。これは、プラスチッりの射出成形で用いられる
金型と略同様のものである。前記凹部同士を突き合わせ
て、金型の内部に希望する金属製品と同じ形状の空間を
形成する。

この空間に、前記ペレットを材料とする粘土状のものを
前記射出により押し込み金型の凹部形状に沿って充填す
る。このようにして成形したものをグリーン体という、
このグリーン体を予備的に加熱すると前記バインダの成
分が揮発し、金属粉末だけがあとに残る。このようにバ
インダを揮発させる作業を脱脂といいこの脱脂によりで
きたものをブラウン体という、このブラウン体は、まだ
金属粉末同士の結合は極めて弱いものである０次に、前
記ブラウン体をさらに強く高温に加熱すると金属粉末同
士が結合して、金属粉末のもととなる金属と同様の性質
を持つ金属製品になる。この作業を焼成という。

内部に空洞を有する金属製品をつくるためには、前記グ
リーン体を成形する金型内に該空洞と同一形状を有する
スライド部材を組み込み、この組み込んだ状態で前記射
出を行なう。射出が終わった後、前記スライド部材は金
型からスライドして後退し内部に空洞が形成されたグリ
ーン体が成形されることになる。

〔発明の解決しようとする課題〕

しかしながら、スライド部材を使ってグリーン体の内部
に空洞を形成する従来の方法では、空洞の形状は直線的
でなければならず、しかも該空洞は金属製品の外面に連
通ずるものでなければ、スライド部材を後退させて形成
することができなかった。したがって、直線的でなく曲
がった形状を有する空洞や、複雑な形状を有する空洞は
成形することはできず、そのような空洞を有する金属製
品は金属射出成形方法のみでは得ることができないので
、従来は、グリーン体を成形した後、或は焼成を行なっ
た後、加工を行なって対応していた。

金属射出成形方法は一般に機械加工に比べ作業性が良く
大量生産に向いているが、前記後加工が必要となると該
作業性が落ちてしまうものであった。

さらに、前記的がった空洞や複雑な空洞を有する金属製
品をつくる場合のみならず、外面が複雑な形状を有する
金属製品をつくる場合には、この複雑な形状を金型の形
状のみで対応すると、金型製作費用が高価になってしま
うのでやはり後加工が必要となり作業性を落してしてし
まう。

この発明は以上の問題点に鑑みなされたもので。

直線的でない形状或は複雑な形状の空洞を内部に有する
金属製品、或は複雑な形状を外面に有する金属製品を容
易につくることができ作業性を落すことのない金属射出
成形方法を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、金属粉末とバインダを混合して粘土状にし
金型内に射出しグリーン体を形成する第１の工程と、前
記グリーン体を加熱し前記バインダを揮発させブラウン
体をつくる第２の工程と、前記ブラウン体を焼成して金
属製品をつくる第３の工程からなる金属射出成形方法に
おいて、前記第１の工程における金型内には加熱により
揮発する成分からなる置き中子を配置して該置き中子を
グリーン体内に埋め込み、前記第２の工程においてバイ
ンダと共に置き中子をも揮発させブラウン体内に任意形
状の空洞を形成する置き中子を用いた金属射出成形方法
である。

〔作用〕

加熱により揮発する成分からなる置き中子を用いること
により、この置き中子によって直線的でない空洞や複雑
な形状の空洞を形成することができ、しかもこの置き中
子はブラウン体をつくる加熱の工程で揮発させることが
でき作業性を低下させることがない。また、置き中子を
金型の凹部の内側表面に配置することにより、複雑な外
面形状を有する金属製品を、共通の金型を用いてつくる
ことができ、しかも加熱により置き中子を揮発させるこ
とができるので作業性を低下させることがない。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図によって説明する。

第１図〜第２図は置き中子に適する材質を発見し、金属
射出成形方法に置き中子を用いることを可能にした実験
を示すものである。また第３図〜第４図は実際に置き中
子を使って曲がった空洞を有する金属製品を金属射出形
成方法によりつくった一実施例を示す図である。

第上図に示すように、加熱によって揮発することのでき
る４つの材質を選んで実験を行なった。

発明者は始め焼成時に揮発させる材質をも捜したが、焼
成時に揮発させると焼成時には製品が収縮するので、製
品の収縮率より一般に小さい収縮率を有する揮発材質か
らなる置き中子が製品に応力を発生させ割れや変形を生
じるものであった。そこで焼成時に揮発させることをあ
きらめ、ブラウン体をつくるための加熱を行なう工程で
揮発できる材質を捜した。この加熱は焼成の時の加熱よ
りも加熱温度が低く、中子がガス化して緩やかに抜けて
行くので加熱によってつくられるブラウン体をほとんど
収縮させないからである。試験を行なう中子の材質とし
て下記の５つの樹脂が選ばれた。

即ち、アクリル、ポリアセタール、ポリフェニレンオキ
サイド、ＡＢＳ、ポリエチレンである。各材質からなる
中子は、第２図に示すように、それぞれ棒状を威し屈曲
部分を有している。これらの置き中子上をグリーン体２
内部に埋め込んだ。グリーン体２は、金属粉末として５
ＵＳ３０４．バインダとしてポリエチレン、アクリル等
の粉末樹脂を約４５％混合し板状に成形したものを用い
、この板状の２枚のグリーン体２で前記置き中子１を挾
み埋め込んだ。加熱は最高加熱温度３５０度で行ない、
バインダの成分及び置き中子１の成分を揮発させた。そ
の結果置き中子１の形状と同し形状の空洞が、グリーン
体２から変化したブラウン体の内部に形成された。置き
中子ｌの材質が適するかどうかの判定は、ブラウン体に
ふくれや割れ等の変形が発生するかどうか、スミ状の残
留物が残るかどうか等を目視することによって行なった
。その結果アクリル、ジュラコン（ポリアセタール）を
用いた場合には、ふくれや割れが発生せず、スミ状の残
留物も認められず、きれいな空洞が確認された。一方ボ
リフェニレンオキサイド、ＡＢＳ、ポリエチレンを用い
た場合には、ブラウン体にふくれ及び割れが発生し、ス
ミ状の残留物が確認された。なお、このようにアクリル
又はポリアセタールからなる置き中子１を用いて成形し
たブラウン体を焼成したが、得られた金属製品の材質は
従来と変化がなく十分なものであった。

以上のようにアクリル、ポリアセタールが置き中子上の
材質として優れている理由は、グリーン体２との熱膨張
率の違いであると考察される。即ち、加熱によりグリー
ン体２及び置き中子１は膨張するが、置き中子１の膨張
がグリーン体２の膨張よりも大きければ置き中子上がグ
リーン体２を内部から押圧し、その結果ふくれや割れが
発生すると考えられる。またスミ状の残留物は、各材質
の樹脂の揮発温度が脱脂温度以上であるため、この樹脂
が残留するものと考えられる。

以上の結果により、アクリルとポリアセタールが置き中
子１の材質として適しており、置き中子１を用いた金属
射出成形方法を可能とするものと考えられる。２つの材
質のうち、アクリルの方が熱膨張率が小さく、ふくれや
割れとの変形を特に嫌う金属製品に対してはアクリルの
置き中子１が望ましいと考えられる。また加工性はポリ
アセタールの方が優れているので、より複雑な形状の空
洞や複雑な形状の外面を有する金属製品をつくる場合に
はポリアセタールからなる置き中子ｌを用いることが望
ましい。

ポリアセタールからなる置き中子１を用いて金属製品を
つくる金属射出成形方法の一実施例を、第３図〜第４図
に示す。第３図はつくろうとする金属製品の斜視図であ
る６略円柱状をした製品３の内部には、約９０度に曲が
った円形断面を有する空洞４が形成される。第４図に示
すように、この空洞４と同じ形状を有する置き中子１が
、ポリアセタールによって形成される。また２つの金型
５には、前記略円柱外径を２つに分割した形状の凹部が
形成されている。この凹部６を突き合わせるようにして
２つの金型５が合せられ、空間を形成する。この空間に
つながる連通孔７が、一方の金型５に開けられている。

置き中子１が空間内に配置された状態で、射出成形機か
ら射出された粘土状の金属粉末とバインダとの混合物が
、前記空間に充填される。このようにしてつくられたグ
リーン体２は最高温度３５０度で加熱され脱脂が行なわ
れる。この脱脂の時に、バインダの成分のみならず置き
中子ｌの成分も揮発し、内部に屈曲部を有する空洞４の
あるブラウン体がつくられる。

このブラウン体は従来と同様に焼成され、第３図に示す
形状と同じ形状（焼成により収縮する）の金属製品が得
られる。このように本実施例によれば、グリーン体２が
成形された後、或は金属製品がつくられた後に、屈曲部
を有する空洞４を形成した後加工をする必要がなく、金
属射出成形方法による作業性の低下を防止できる。

また１以上の実施例は屈曲部を有する形状の空洞４を置
き中子１によって形成するものであったが、他の実施例
においてはさらに複雑な任意の形状を有する空洞４をつ
くることもできる。また空洞４のみならず、複雑な形状
の外面を有する金属製品をつくることも可能である。即
ち、置き中子１を金型５の凹部６の内部表面に配置する
ことにより凹部６自体の形状を細かく製作しなくても、
複雑な外面を有する金属製品をつくることができる。例
えば基本的な金型５を共通に使用し、少しづつ外径形状
が異なったり内部の空洞４の形状が異なったりする製品
３について置き中子１の形状のみを変えることにより、
金型５の製作費を抑えることができる。従って、多種少
量生産に対しても金属射出成形方法によって対応するこ
とができる。

なお、以上の実施例においては金型５は２つ用いられ、
金型５に形成された凹部６は、つくろうとする金属製品
の外径を２つの分割した形を有するものであったが、他
の実施例においては３以上の金型５を用い、金属製品の
外径を３以上に分割した形を各々凹部６として有する金
型５によりグリーン体２を成形することも可能である。

以上の実施例においてはアクリルやポリアセタールを材
質とする置き中子１を説明したが、他の実施例において
はこれら以外の材質であってもブラウン体をつくる加熱
の工程において揮発し不具合を残さない材質であれば、
他の材質により置き中子１を形成することも可能である
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の置き中子を用いた金属射出
成形方法によれば、金型内に配置する置き中子により金
属製品内部の空洞や外面の複雑な形状を形成することが
でき、従来のようにグリーン体を成形した後や金属製品
をつくった後の後工程が不必要となる。また基本的な凹
部形状を有する金型を共通に使用し、異なる部分の形状
は置き中子によって対応することにより多種類少量生産
にも金属射出成形方法で対応することができ、金型製作
費用を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の置き中子の材質を見つけた実験の表を
示す図、第２図は第１図の実験を表す斜視図、第３図は
第１図で発見した置き中子を用いてつくった金属製品の
斜視図、第４図は第３図の金属製品をつくる金型及び置
き中子を示す斜視図である。 １・・・置き中子、 ２・・・グリーン体。 ３・・・金属製品、 ４・・・空洞、 ５・・・金型。 ７・・・連通孔。 特 許 出 願 人 住重テクノセンター （株） 第 図 あ 凶 第 図 第 凶

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属粉末とバインダを混合して粘土状にし金型内
   に射出しグリーン体を形成する第１の工程と、前記グリ
   ーン体を加熱し前記バインダを揮発させブラウン体をつ
   くる第２の工程と、前記ブラウン体を焼成して金属製品
   をつくる第３の工程からなる金属射出成形方法において
   、前記第１の工程における金型内には加熱により揮発す
   る成分からなる置き中子を配置して該置き中子をグリー
   ン体内に埋め込み、前記第２の工程においてバインダと
   共に置き中子をも揮発させブラウン体内に任意形状の空
   洞を形成する置き中子を用いた金属射出成形方法。