JPH04333502A - 棒状焼結材の押抜き加工方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、引張強さ及び伸び特性
に優れる棒状焼結材を得る押抜き加工方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来、防護物に射出する貫
通体が、棒状焼結材を縮径加工して製造されている。こ
の粉末成形材である棒状焼結材の縮径加工には、２頭又
は４頭のダイスを用いたスウエージング加工又は押切り
タツプを用いるのが一般的である。しかして、この加工
方法を引張強さＴ．Ｓ．１００Ｋｇｆ　／ｍｍ２　程度
の高強度素材に適用する場合、加工荷重が大きいため、
大がかりな専用機が必要であり、大がかりな専用機を使
用した場合でも高い密度上昇が得られないという技術的
課題がある。加えて、非連続的で間欠的な加工方法であ
るため、寸法精度の大幅な改善は望めず、かつ、製品に
曲がりを生じ易い。

【０００３】更に、このような加工方法では、断面全体
に圧縮力が作用せず、中心部に半径方向の引張力が作用
するため、低延性で難加工性素材の場合には加工中に半
径方向に延在するいわゆるモミワレが中心部に発生し易
い。これは、粉体を焼結した焼結体は、強度が高くもろ
いため、加工に際して割れを生じ易いことにも起因する
。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の技術的課題に鑑みてなされたものであり、その構成
は、次第に縮径するテーパ孔部を有するダイス、及び、
テーパ孔部の小径端部よりも大径をなすように粉体を焼
結してなり、ダイスに対して長尺な棒状焼結材を用い、
棒状焼結材の一端部をダイスのテーパ孔部内に挿入し、
他端部を押圧部材に当接させる共に、棒状焼結材の外周
面に液状潤滑剤を塗布した状態にてダイス又は押圧部材
を棒状焼結材の中心軸線方向に移動させ、棒状焼結材を
ダイスのテーパ孔部から次第に押抜き、棒状焼結材に押
抜き加工によるひずみ硬化を与える棒状焼結材の押抜き
加工方法であつて、棒状焼結材に座屈を抑制する少なく
とも１個の補強部材を外嵌させる棒状焼結材の押抜き加
工方法である。そして、補強部材の外周面をしゆう動案
内するガイド部材を、押圧部材に固設することができ、
また、補強部材をガイド部材の任意個所に固定可能な固
定具を備えることができる。

【０００５】

【作用】外周面に液状潤滑剤を塗布した状態の棒状焼結
材を、補強部材を挿通させて押圧部材とダイスのテーパ
孔部との間にセツトする。次いで、ダイス又は押圧部材
を棒状焼結材の中心軸線方向に移動させて棒状焼結材を
ダイスのテーパ孔部に圧入させ、断面積を減少させて小
径端部から次第に押抜く。このようにしてダイスを通過
した棒状焼結材にスエージ加工が施されるので、棒状焼
結材の機械的特性（例えば、引張強さ、伸び、衝撃値等
）を改善することができる。

【０００６】ダイスの通過に際し、非圧縮性の液状潤滑
剤を周囲に介在させた棒状焼結材は、摩擦力を大きく受
けることなく移動して縮径加工され、これによつて押抜
き加工によるひずみ硬化された製品が得られる。更に、
棒状焼結材の外周面に塗布した液状潤滑剤が、ダイスの
テーパ孔部との間に介在することにより、摩擦力を低減
し、高強度材で起こり易い表面の肌荒れ及び焼付きを防
止できる。このような棒状焼結材の押抜き加工において
棒状焼結材に外嵌させた補強部材は、ダイスと押圧部材
との間で中心軸線方向の圧縮力を受ける棒状焼結材の座
屈を抑制するように機能する。

【０００７】このように、テーパ孔部から押出される棒
状焼結材は、ダイスからの中心軸線方向の圧縮力をも受
けることによつて大きな静水圧作用を受けて圧縮され、
テーパ孔部を通過して押抜き加工によるひずみ硬化を受
けるため、高密度化及び高強度化が良好に得られる。す
なわち、粉末成形材で気孔を有する棒状焼結材の密度上
昇が極めて良好に得られると共に、難加工性材料からな
る棒状焼結材の中心部にモミワレを生ずることが良好に
防止される。

【０００８】更に、棒状焼結材の外周に介在させた液状
潤滑剤によつて、棒状焼結材とダイスとの間の摩擦力が
極めて小さいものとなるので、加工中の棒状焼結材の内
部のひずみ分布の変動が小さく、製品の機械的特性にお
ける不均一性が著しく軽減される。また、補強部材の外
周面をしゆう動案内するガイド部材を、押圧部材に固設
すれば、補強部材の中心軸線方向と交差する方向への移
動をガイド部材が規制するので、棒状焼結材の座屈を更
に良好に抑制することができる。また、補強部材をガイ
ド部材の任意個所に固定可能な固定具を備えれば、棒状
焼結材の座屈抑制に好適な位置に補強部材を固定するこ
とができる。なお、棒状焼結材は、常温にて加工できる
他、５００℃程度までに加熱して温間にて加工すること
もできる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１〜図７は、押抜き加工方法の１実施例
に使用される押抜き加工装置を示す。図中において符号
１は、ダイスを示し、次第に縮径して小径端部１ｂを有
するテーパ孔部１ａが形成されている。このダイス１は
、円筒状をなす支持部材２に中心軸線を合致させて載置
し、底面に固着したナツト部材３を支持部材２の上端部
に螺合して固着されている。支持部材２は、その下端部
を固定部材５を介して下基盤４に固定して垂直に立設し
てある。

【００１０】一方、下基盤４に対向させて上基盤６が配
置される。上基盤６の下面には、押圧部材であるブツシ
ユ７を固定するフランジ部材８が図外のボルトによつて
固着され、このブツシユ７に上端部を当接支持して、棒
状焼結材９を配置する。棒状焼結材９は、金属粉体を焼
結した粉末成形材であり、引張強さＴ．Ｓ．１００Ｋｇ
ｆ　／ｍｍ２　程度の高強度材料（例えば、Ｗ−Ｎｉ−
Ｆｅ焼結合金）にて形成されている。また、棒状焼結材
９は、ダイス１のテーパ孔部１ａの小径端部１ｂよりも
若干大径（具体的には、断面積で２０〜３０％程度大き
い）の棒状体をなし、ダイス１に対して充分に長尺であ
る。

【００１１】また、棒状焼結材９の外周面には、補強部
材１０を外嵌させる。補強部材１０は、この実施例にあ
つては角柱状をなす同形のものが一対備えられ、図２，
３に示すように二つ割りをなす各補強部材要素１０ａ，
１０ｂは、組み合わせた状態で中心軸線方向に延在する
通孔１０ｃを有し、外周面の中間部には軽量化のための
環状切欠き部１０ｄを設けてある。また、各補強部材要
素１０ａ，１０ｂの外面には、それぞれボルト１１を植
込んである。

【００１２】更に、フランジ部材８には、一対の補強部
材１０の外周面をしゆう動案内するガイド部材１２，１
３を、フランジ部材８の外縁部に対峙させて固設する。 ガイド部材１２，１３は、ほぼ板状をなし、図４に示す
ように中心軸線方向に延在するスリツト部１２ａ，１３
ａが対向するように形成されている。各補強部材１０は
、通孔１０ｃに棒状焼結材９をしゆう動自在に受入れて
組み合わせ、各スリツト部１２ａ，１３ａにボルト１１
を挿通させ、ガイド部材１２，１３をフランジ部材８に
図外のボルトによつて固着する。そして、棒状焼結材９
の座屈を良好に抑制できるように、各補強部材１０を中
心軸線方向の適当位置として各ボルト１１にナツト１４
を螺締し、ガイド部材１２，１３に固定する。この各ボ
ルト１１及びナツト１４により、補強部材１０をガイド
部材１２，１３の中心軸線方向の任意個所に固定可能な
固定具を構成している。

【００１３】上基盤６を下降させる押圧駆動手段１５に
ついて図５を参照して説明する。押圧駆動手段１５は、
上基盤６の上面中央部に固設するシリンダ１６ａを有す
る複動式のシリンダ装置１６を主構成要素とする。シリ
ンダ１６ａは、しゆう動自在に嵌合するピストン１６ｂ
によつて上室１６ｃと下室１６ｄとを区画している。１
６ｅはロツドカバーを液密に挿通するピストンロツドで
あり、その突出上端部が支持基盤１８の下面に結合され
る。この支持基盤１８は、支柱１７を介して下基盤４に
固定されている。そして、シリンダ１６ａには、ａ位置
、ｂ位置及びｃ位置を有する切り換え弁１９、流量可変
調節弁２０及びリリーフ弁２１を介して液圧ポンプ２２
が接続される。各２３は作動液体を貯溜するリザーバで
あり、２４は圧力計である。

【００１４】次に、上記構成の押抜き加工装置を使用し
た棒状焼結材の押抜き加工方法について説明する。棒状
焼結材９の外周面には、図６に示すように液状潤滑剤２
５を薄膜をなすように予め塗布してある。液状潤滑剤２
５は、粘性の高いゾル状の二硫化モリブデン等である。

【００１５】当初、ガイド部材１２，１３及び補強部材
１０は取り外してある。また、切り換え弁１９にａ位置
を採らせて液圧ポンプ２２によつて作動液体を上室１６
ｃに送り込んで下室１６ｄをドレインし、上基盤６を上
昇駆動してある。この操作によつて上・下基盤６，４間
が充分に拡大するので、この上基盤６のブツシユ７とダ
イス１のテーパ孔部１ａとの間に棒状焼結材９を配置す
る。次いで、棒状焼結材９を通孔１０ｃに受け入れるよ
うに補強部材１０を組み合わせ、各スリツト部１２ａ，
１３ａにボルト１１を挿通させてガイド部材１２，１３
をフランジ部材８にボルトにて固着する。補強部材１０
は、棒状焼結材９の中心軸線方向の適当位置とし、各ボ
ルト１１にナツト１４を螺締してガイド部材１２，１３
に固定してセツトする。この補強部材１０の取付け位置
は、棒状焼結材９に座屈を生じ易い位置とする。

【００１６】セツトが完了したなら、切り換え弁１９に
ｂ位置を採らせて両室１６ｃ，１６ｄを一旦ドレインし
た後にｃ位置を採らせ、下室１６ｄに液圧ポンプ２２か
らの作動液体を送り込み、上基盤６を下降駆動する。こ
れにより、上端がブツシユ７に当接支持された棒状焼結
材９は、ダイス１のテーパ孔部１ａに圧入され、断面積
を減少させて小径端部１ｂから次第に押抜かれる。この
ようにしてダイス１を通過した棒状焼結材９には、縮径
加工が施され、機械的特性（例えば、引張強さ、伸び、
衝撃値等）が改善される。

【００１７】このような棒状焼結材９の押し抜き加工に
際し、棒状焼結材９に上下方向つまり中心軸線方向の圧
縮力が作用するため、ダイス１に対して長尺な棒状焼結
材９が湾曲変形して座屈を生ずる傾向を示す。しかしな
がら、棒状焼結材９の中間部の湾曲変形は、補強部材１
０によつて抑制され、座屈を生ずることなくダイス１の
テーパ孔部１ａを通過する。補強部材１０の中心軸線方
向と交差する方向への移動は、ガイド部材１２，１３に
よつて抑制される。

【００１８】上基盤６の下降に伴つて図７に示すように
上基盤６と補強部材１０とが干渉するようになつたなら
、切り換え弁１９にｂ位置を採らせて押し抜き加工を中
断し、ボルト１１とナツト１４との螺締を解くと共にガ
イド部材１２，１３を取外し、１個の補強部材１０の各
二つ割りをなす各補強部材要素１０ａ，１０ｂを取外し
、押し抜き加工を続行する。このようにして押し抜き加
工が行われ、全ての補強部材１０を取り外した状態で上
基盤６がダイス１に接近したなら、テーパ孔部１ａの小
径端部１ｂより小径の図外の棒状部材をブツシユ７と棒
状焼結材９の上端面との間に介在させ、押し抜き加工を
行つて棒状焼結材９の全部をテーパ孔部１ａを通過させ
る。押し抜き加工が終了した棒状焼結材９は、支持部材
２の下端部から取り出し、防護物に射出する貫通体等に
加工する。

【００１９】ダイス１の通過に際し、非圧縮性の液状潤
滑剤２５を薄膜状に周囲に介在させた棒状焼結材９は、
摩擦力を大きく受けることなく移動して縮径加工され、
これによつて押抜き加工によるひずみ硬化が良好になさ
れた製品が得られる。更に、棒状焼結材９の外周面に塗
布した液状潤滑剤２５がダイス１のテーパ孔部１ａとの
間に介在するので、特にダイス１のテーパ孔部１ａに位
置する棒状焼結材９には、上基盤６側からの中心軸線方
向の圧縮力が作用すると共に、圧縮力を外周から受けて
、静水圧作用を受けた状態で圧縮され、高密度化及び高
強度化が促される。

【００２０】このように、小径端部１ｂから押出される
棒状焼結材９は、上基盤６からの中心軸線方向の圧縮力
を受けるのみならず、大きな静水圧作用を受けて圧縮さ
れ、テーパ孔部１ａを通過して押抜き加工によるひずみ
硬化を受けるため、高密度化及び高強度化が良好に得ら
れる。すなわち、粉末成形材で気孔を有する棒状焼結材
９の密度上昇が極めて良好に得られると共に、難加工性
材料からなる棒状焼結材９の中心部にモミワレを生ずる
ことが良好に防止される。具体的には、焼結体である棒
状焼結材９内の大きな気孔が圧縮されて潰れ、混在する
気孔の大きさが揃うと共に、気孔率を０．５％以下に低
下させることができ、機械的特性を改善することができ
る。

【００２１】更に、棒状焼結材９の外周に薄膜状に介在
させた液状潤滑剤２５によつて、棒状焼結材９とダイス
１との間の摩擦力が極めて小さいものとなるので、高強
度材で起こり易い表面の肌荒れ及び焼付きを防止できる
と共に、加工中の棒状焼結材９の内部のひずみ分布の変
動が小さくなり、製品の機械的特性における不均一性が
著しく軽減される。

【００２２】ところで、棒状焼結材９は、常温にて加工
できる他、５００℃程度までに加熱して温間にて加工す
ることもできる。なお、上記したように棒状焼結材９の
座屈が良好に抑制されるので、図１のダイス１を固定し
たままで下基盤４を上昇駆動し、棒状焼結材９をダイス
１のテーパ孔部１ａに押込んで押抜き加工しても、ほぼ
同様の作用が得られる。

【００２３】また、ガイド部材１２，１３を角筒状に形
成してその剛性を高めることもできる。但し、その場合
には、補強部材１０のボルト１１を着脱自在とし、補強
部材１０からボルト１１を取り外してガイド部材１２，
１３を支持部材２側に充分に下降させ、二つ割りの補強
部材１０を露出させてその着脱を行う。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明によつて理解されるように、
本発明にかかる棒状焼結材の押抜き加工方法によれば、
次の効果が得られる。 （１）押抜き加工が実質的に連続して与えられるため、
寸法精度の良好な改善がなされる。 （２）棒状焼結材内部に中心軸線方向の押圧力のみなら
ず大きな静水圧が作用するため、粉末成形材の密度上昇
が良好に得られる。また、中心軸線方向にも圧縮力が作
用し、中心部に軸線方向の引張応力が発生しないため、
低延性で難加工性素材において、加工中に半径方向に延
在して生ずる中心部のモミワレの防止に有効である。更
に、テーパ孔部を通過して押抜き加工によるひずみ硬化
を受けるため、高密度化及び高強度化が良好に得られる
。その結果、引張強さと伸び特性とが良好に両立した棒
状焼結材が得られる。

【００２５】（３）液状潤滑剤が棒状焼結材とダイス壁
との間に薄膜状に介在し、この間の摩擦を著しく軽減す
るので、加工中の棒状焼結材内部に発生するひずみ分布
の変動が小さく、製品の機械的特性における不均一性が
軽減される。 （４）焼結体である棒状焼結材内の大きな気孔が静水圧
によつて大きく圧縮されて潰れ、混在する気孔の大きさ
が揃うと共に、気孔率を良好に低下させることができ、
その結果機械的特性が向上する。 （５）棒状焼結材に少なくとも１個の補強部材を外嵌さ
せ、座屈を抑制させるので、長尺の棒状焼結材に曲がり
を生ずることなく押抜き加工を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の１実施例に使用される押抜き加工
装置を示す断面図。

【図２】　　同じく補強部材を示す図。

【図３】　　図２のＩＩＩ−　ＩＩＩ線断面図。

【図４】　　本発明の１実施例にかかるガイド部材を示
す図。

【図５】　　同じく押圧駆動手段を示す断面図。

【図６】　　同じく棒状焼結材を示す断面図。

【図７】　　同じく作用説明図。

【符号の説明】

１：ダイス、１ａ：テーパ孔部、１ｂ：小径端部、２：
支持部材、４：下基盤、６：上基盤、７：ブツシユ（押
圧部材）、９：棒状焼結材、１０：補強部材、１０ａ，
１０ｂ：補強部材要素、１０ｃ：通孔、１０ｄ：環状切
欠き部、１１：ボルト（固定具）、１２，１３：ガイド
部材、１２ａ，１３ａ：スリツト部、１４：ナツト（固
定具）、１５：押圧駆動手段、１６：シリンダ装置、１
６ａ：シリンダ、１６ｂ：ピストン、１７：支柱、１８
：支持基盤、１９：切り換え弁、２２：液圧ポンプ、２
５：液状潤滑剤。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　次第に縮径するテーパ孔部を有するダ
   イス、及び、テーパ孔部の小径端部よりも大径をなすよ
   うに粉体を焼結してなり、ダイスに対して長尺な棒状焼
   結材を用い、棒状焼結材の一端部をダイスのテーパ孔部
   内に挿入し、他端部を押圧部材に当接させる共に、棒状
   焼結材の外周面に液状潤滑剤を塗布した状態にてダイス
   又は押圧部材を棒状焼結材の中心軸線方向に移動させ、
   棒状焼結材をダイスのテーパ孔部から次第に押抜き、棒
   状焼結材に押抜き加工によるひずみ硬化を与える棒状焼
   結材の押抜き加工方法であつて、棒状焼結材に座屈を抑
   制する少なくとも１個の補強部材を外嵌させることを特
   徴とする棒状焼結材の押抜き加工方法。
2. 【請求項２】　　補強部材の外周面をしゆう動案内する
   ガイド部材を、押圧部材に固設することを特徴とする請
   求項１の棒状焼結材の押抜き加工方法。
3. 【請求項３】　　補強部材をガイド部材の任意個所に固
   定可能な固定具を備えることを特徴とする請求項２の棒
   状焼結材の押抜き加工方法。