JPH04162992A - 粉末の金型プレス成形方法 - 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］ 本発明は粉末材料の金型プレス成形に関して、材料押し
面に大きな凹凸の有る押し込み杵でプレス成形する際に
、押し面の凹凸を考慮して材料の均一充填を行うことに
より均一な密度の成形体を製造する技術に関する。

［従来の技術］ 金型プレスで成形した粉末成形体を加熱炉て焼結するこ
とにより固体化させて製品とする粉末冶金プロセスが実
用化さねている。このプロセスの特徴は、密度の均一な
成形体を所定量焼結収縮させることにより成形体と相似
形状の製品を直接得ることにある。成形体を得るために
は材料を臼に均一にしかも一定量充填することが重要で
あり、そのための方法が開発されている。

従来、最もよく用いられているのは、造粒により粒形状
と粒度をそろえて材料の流動性を改善し、材料を臼に安
定して供給するとともに、擦り切り秤量により一定量の
材料を臼に残す方法である。この方法を用いれば表面が
比較的平坦な製品において、良好な密度分布の成形体を
得ることがてきる。

しかし、従来法を大きな凹凸のある製品に適用する場合
はｉ埋的に困難な問題がある。第３図は表面に凹部を持
つ製品のプレス成形時の金型の縦断面を示しており、Ｉ
は臼、２は製品の凹部を成形するための凸部を持つ押し
込み杵、３は粉末材料が入る臼の空間、図中黒塗りの６
は２の押し込み杵の凸部により排除される材料の体積、
ｈｌは臼の深さ、ｈ２は成形体の高さ、ｈ３は押し込み
杵の凸部の高さである。成形の手順は、造粒粉を臼に投
入して空間３を満たしたうえでさらに臼から材料が溢れ
困るようにする。次に臼の上面で擦り切りを行い、臼内
部の材料体積を一定にすることによって材料を秤量する
。そして押し込み杵２を臼の中に挿入することによって
材料を加圧圧縮し所定の形状の成形体を得る。このとき
第３図のように上杵に凹凸があれば上杵の凸部が先に材
料に接触するので、圧縮成形の初期段階では上杵凸部と
接触している材料に局部的な圧縮変形が生しる。即ち上
杵の凸部が材料に割り込むため６の体積の材料が上杵の
移動とともに排除されるので、それに伴い材料の局部的
な流れか生じて上杵全体が材料に接触する時点で既に材
料密度の不均一か発生する。特に上杵凸部の角近傍では
排除される材料の流わの方向が杵の表面に沿って急に変
化する特異点となるため、この部分の材料密度の不均一
か大きくなるばかりでなく、成形体の割れや傷等の欠陥
発生の原因となる。また成形体に欠陥か無くても、この
ように密度不均一の大きい成形体を焼結すれば焼結後の
製品に不均一変形が発生して割れや形状不良の原因とな
る。

［発明か解決しようとする課Ｄ］ 以上説明した如く、従来、表面に大きな凹凸のある製品
を粉末の金型プレス成形で製造する場合には、成形の初
期に押し込み柱表面の凸部が材料に割り込むことによる
成形体の密度不均一が避けられず不良製品発生の原因と
なっていた。これを解決するためには割り込みにより排
除される体積の材料を圧縮成形開始時点で予め除去する
ことが考えられる。しかし、現在のところ量産性のある
このような充填方法は開発されていない。

そこで発明者等はプレス成形時に割り込みを緩和する材
料充填方法を考案するとともに、実験的に効果があるこ
とを確認して本発明を成したものである。

［課題を解決するための手段〕 本発明第１項の特徴とするところは、粉末材料の金型プ
レス成形に於いて、三次元の任意の方向に振動する臼と
、押し込み杵に沿って上下に慴動し臼の擦り切り面に接
するとともに材料の飛散する隙間を無くす仕切りを用い
ることにある。

本発明第２項の特徴とするところは、粉末材料の金型プ
レス成形に於いて、三次元の任意の方向に振動する臼と
、押し込み杵を中心に放射方向に移動し臼の掠り切り面
に接するとともに材料の飛散する隙間を無くす仕切りを
用いることにある。

以下に、本発明の実施態様例を示す図面を参照しながら
、本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明第１項の成形方法を示しており、１は
臼、２は製品の凹凸部を成形するための凹凸部を持つ押
し込み杵、３は粉末材料か入る臼の空間、４は臼を三次
元の任意の方向に振動させる加振装置、５は押し込み杵
に沿つて上下に摺動し臼の掠り切り面に接する仕切りで
ある。

第２図は、本発明第２項の材料充填方法を示しており、
１は臼、２は製品の凹凸部を成形するための凹凸部を持
つ押し込み杵、３は粉末材料が入る臼の空間、４は臼と
三次元の任意の方向に振動させる加振装置、５は押し込
み杵を中心に放射方向に移動し臼の擦り切り面に接する
仕切りである。

成形の手順は、造粒した粉末を臼１に投入して３の空間
を満たしたうえでさらに臼から材料が溢れ出るようにす
る。次に臼１の上面で掠り切りを行い、臼内部の材料体
積を一定にすることによって材料を秤量する。その後、
仕切り５を臼の擦り切り面上に設置して押し込み杵２と
臼の空間３を取り囲むことにより材料が金型から外へ飛
散する隙間を無くす。次に加振装置４で粉末が入った臼
１を振動させながら押し込み杵２を臼に挿入し、押し込
み杵の押し面全体が材料に接触した時点で加振を止めて
さらに杵２を所定量押し込み粉体を圧縮成形する。押し
込み杵２と仕切り５を臼１から離して得られた成形体を
臼から取り出す。

次に本発明の作用について説明する。既に述べたように
Ｂ題を解決するためには割り込みによって排除される材
料を圧縮成形時に予め除去すればよいが、これと同様の
効果を得る方法として割り込みの際に粉体の流動性を高
めて材料の局部的圧縮を発生せずに材料の再配置を行う
ことが考えられる。本発明の充填方法によれば、材料を
臼に掠り切り充填するので従来法と同様に一定量の粉末
を秤量できる。次に材料を振動させて粉末相互に隙間を
つくるので粉末の流動性が格段に向上し、押し込み杵の
凸部が粉末を押しても粉末はほとんどつぶれることもな
く周囲に流動して杵の全面で材料が接触する時点では、
臼、杵、仕切りで成形される空間に粉末が均一に充填す
る。一方、仕切りを用いているので振動により粉末が金
型の外に飛散することもなく秤量した材料は全部金型の
中に留まることになり、所定の単重の製品を製造出来る
。

第４図は本発明の方法により、臼、杵、仕切って形成さ
れる空間に粉末が均一に充填した直後の金型の縦断面図
で、ｌは臼、２は製品の凹部を成形するための凸部を持
つ押し込み杵、３は粉末材料が入る臼の空間、ｈ、は臼
の深さ、ｈ２は成形体の高さ、ｈ３は押し込み杵の凸部
の高さである。この状態でほぼ均一な材料の充填が達成
されるので事実上割り込みの影響は無視できるため製品
の密度不均一は大幅に改善される。

即ち、本発明の方法により製造した成形体は密度が比較
的均一なため焼結時の不均一変形が緩和され割れや形状
不良が生じにくい。

［実施例コ 本発明の一実施例を第１図、第２図、第４図および表１
を用いて説明する。

実施した装置の構造および配設は第１図を基本としてお
り、条件は表１の通りである。表１の条件で従来法と本
発明の方法で成形を行い、得られた成形体を顕微鏡で観
察した。その結果成形体凹部の底は空孔が少なく密度が
高いが凹部と外表面か交わる凸部角付近は空孔が多く見
られ密度が小さいことが判った。

しかし、本発明の手法では従来法に比較して凹部底と凸
部角で空孔率の差が小さく密度差が小さいことが判った
。特に角において従来法では空孔が多く存在したが、本
発明の方法では著しく減少した。

［発明の効果コ 本発明は、以上に述べたように構成しかつ作用せしめる
ことにより、粉末材料の金型プレス成形に於いて、均一
な密度の成形体を製造することに顕著な効果がある。

表１

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例を示すもので、第
１図は本発明第１項の成形方法、第２図は本発明第２項
の成形方法、第３図は従来技術、第４図は本発明の説明
図である。 １・・・臼、２・・・押し込み杵、３・・・臼の空間、
４・・・加振装置、５・・・什切り、６・・・材料排除
体積特許比願人代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粉末材料の金型プレス成形に於いて、三次元の任意
   の方向に振動する臼と、押し込み杵に沿って上下に摺動
   し臼の擦り切り面に接するとともに材料の飛散する隙間
   を無くす仕切りを用いることを特徴とする粉末の金型プ
   レス成形方法。 ２、粉末材料の金型プレス成形に於いて、三次元の任意
   の方向に振動する臼と、押し込み杵を中心に放射方向に
   移動し臼の擦り切り面に接するとともに材料の飛散する
   隙間を無くす仕切りを用いることを特徴とする粉末の金
   型プレス成形方法。