JPH04358007A - 棒状焼結材の押抜き加工装置 - 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、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、大きな静
水圧作用が得られないこととも相まつて、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及び小径孔部を順次に有
し、移動可能なダイス、及び、ダイスの小径孔部よりも
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る棒状焼結材の押抜き加工方法
であつて、棒状焼結材の一端部をダイスのテーパ孔部内
に挿入し、他端部を固定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を
移動させ、ダイスのテーパ孔部及び小径孔部を棒状焼結
材の一端部から次第に通過させ、押抜き加工によるひず
み硬化を棒状焼結材に与える棒状焼結材の押抜き加工方
法である。

【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、固定部材とダイスのテーパ孔部との間にセツトす
る。次いで、ダイスを移動させ、一端が固定部材に当接
する棒状焼結材をダイスのテーパ孔部に相対的に圧入さ
せ、断面積を減少させて小径孔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
けることなく相対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
スのテーパ孔部及び小径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。ダイスの小径孔部は、テー
パ孔部によつて縮径加工された棒状焼結材の曲がりを抑
制すると共に整形するように機能する。

【０００７】このように、小径孔部から相対的に押出さ
れる棒状焼結材は、ダイスからの軸線方向の圧縮力を受
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相対的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。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４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、固定枠体を示し、固定下板２と固定部材である固
定上板３とを４本の支柱４にて連結して構成される。各
支柱４の小径をなす両端部には、それぞれナツト４ａが
螺合している。この固定下板２の中央部には製品取り出
し用の通孔２ａが形成され、また、固定上板３の固定下
板２と対向する内面中央部には、凹所を形成し、この凹
所に圧入した支持部材３ａによつて当接面３ｂを形成し
ている。

【００１０】また、固定上板３の外面中央部には、複動
式のシリンダ装置５のシリンダ５ａが固設され、シリン
ダ６にしゆう動自在に嵌合するピストン５ｂによつて上
室５ｃと下室５ｄとを区画している。５ｅ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
端部が後記する可動上板１２の下面に結合される。そし
て、このような固定下板２及び固定上板３の側面並びに
シリンダ５ａの上端は、補強部材７に堅固に固着してあ
る。

【００１１】一方、１０は可動枠体を示し、可動下板１
１と可動上板１２とを２本の支柱１３にて連結して構成
される。支柱１３は、固定上板３をしゆう動自在に挿通
してガイドポストとしての機能、及び、可動下板１１と
可動上板１２とを連結してタイロツドとしての機能を併
有する。各支柱１３の小径をなす両端部には、それぞれ
ナツト１３ａが螺合している。この可動下板１１の中央
部には段面を介して接続する大径孔と小径孔とからなる
段付通孔１１ａが形成され、この段付通孔１１ａにダイ
ス１４が圧入固着されている。ダイス１４は、上部に位
置し、下方に向けて次第に縮径するテーパ孔部１４ａと
、テーパ孔部１４ａの下端に接続する小径孔部１４ｂと
を有する。また、一方の支柱１３の下降状態での上端部
は、補強部材７の筒状部１３ｂにしゆう動自在に挿通し
ている。しかして、可動下板１１は、支柱１３が固定上
板３及び筒状部１３ｂに案内されて上下動自在である。

【００１２】そして、シリンダ５ａには、ａ位置、ｂ位
置及びｃ位置を有する切り換え弁１５、流量可変調節弁
１６及びリリーフ弁１７を介して液圧ポンプ１８が接続
される。各１９は作動液体を貯溜するリザーバであり、
２０は圧力計である。

【００１３】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２１は、金属粉体を焼結した粉末成形材であり、
引張強さＴ．Ｓ．１００Ｋｇｆ　／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。この棒状焼結材２１は、ダイス１４のテーパ
孔部１４ａの小径端部及び小径孔部１４ｂ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１４に対して充分に長尺である。 このような棒状焼結材２１の外周面には、図４に示すよ
うに液状潤滑剤２２を薄膜をなすように予め塗布してあ
る。液状潤滑剤２２は、粘性の高いゾル状の二硫化モリ
ブデン等である。

【００１４】先ず、切り換え弁１５にａ位置を採らせて
液圧ポンプ１８によつて作動液体を上室５ｃに送り込ん
で下室５ｄをドレインし、可動枠体１０を下降駆動する
。この操作によつて可動下板１１と固定上板３との間を
充分に拡大させ、この固定上板３の当接面３ｂと可動下
板１１のダイス１４のテーパ孔部１４ａとの間に棒状焼
結材２１をセツトする。セツトが完了したなら、切り換
え弁１５にｂ位置を採らせて両室５ｃ，５ｄをドレイン
した後にｃ位置を採らせて可動枠体１０を上昇駆動し、
可動下板１１を上昇駆動する。これにより、上端が当接
面３ｂに当接する棒状焼結材２１は、ダイス１４のテー
パ孔部１４ａに相対的に圧入され、断面積を減少させて
小径孔部１４ｂから次第に押抜かれる。このようにして
ダイス１４を通過した棒状焼結材２１には、スエージ加
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。

【００１５】ダイス１４の通過に際し、非圧縮性の液状
潤滑剤２２を薄膜状に周囲に介在させた棒状焼結材２１
は、摩擦力を大きく受けることなく相対移動して縮径加
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２１の
外周面に塗布した液状潤滑剤２２がダイス１４のテーパ
孔部１４ａ及び小径孔部１４ｂとの間に介在するので、
特にダイス１４のテーパ孔部１４ａに位置する棒状焼結
材２１には、可動下板１１からの軸線方向の圧縮力が作
用すると共に、液状潤滑剤２２を介した圧縮力を外周か
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。ダイス１４の小径孔部１４
ｂは、テーパ孔部１４ａによつて縮径加工された棒状焼
結材２１の曲がりを抑制すると共に整形するように機能
する。

【００１６】このように、小径孔部１４ｂから相対的に
押出される棒状焼結材２１は、可動下板１１からの軸線
方向の圧縮力を受けるのみならず液状潤滑剤２２を介し
た圧縮力を受け、大きな静水圧作用を受けて圧縮され、
テーパ孔部１４ａを通過して相対的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２１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２１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２１内の大きな気孔が大きく圧縮され
て潰れ、混在する気孔の大きさが揃うと共に、気孔率を
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。

【００１７】更に、棒状焼結材２１の外周に薄膜状に介
在させた液状潤滑剤２２によつて、棒状焼結材２１とダ
イス１４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２１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。ダイス１４を通過して押抜き
加工された製品は、固定下板２の通孔２ａから挿入した
クランプ工具２３によつて先端部を挟持して曲がりを抑
制しながら通孔２ａから取り出す。

【００１８】ところで、押抜き加工が進行して可動下板
１１と固定上板３との間が縮小したなら、一旦可動下板
１１を下降駆動し、固定上板３の当接面３ｂと棒状焼結
材２１の上端面との間に棒状焼結材２１よりも小径の棒
状部材を介在させ、再度、可動下板１１を上昇駆動する
。これによつて棒状焼結材２１の全てをダイス１４を通
過させる。また、棒状焼結材２１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、図１のダイス１４を固定したままで
固定上板３を下降駆動し、棒状焼結材２１をダイス１４
に押込み、直接に押抜き加工することも考えられるが、
その場合には、固定上板３の当接面３ｂの面圧が大きく
上昇し、棒状焼結材２１に過大な圧縮力が作用する傾向
があるので望ましくない。

【００１９】実際に、防護物に射出する貫通体用の材料
であるＷ−Ｎｉ−Ｆｅ焼結合金製の棒状焼結材２１に押
抜き加工を施した。棒状焼結材２１は、鉄及びニツケル
をバインダーとし、９６％程度のタングステンを含む粉
末をゴム袋に入れ、静水圧加工にて成形した後、焼結し
て製作され、長さ８００ｍｍ程度である。この加工前の
棒状焼結材２１は、図５にａにて示すように、焼結まま
では破断点の伸びＥｌ．が２０％以上、かつ、引張強さ
Ｔ．Ｓ．が１００Ｋｇｆ　／ｍｍ２　以下で、特に伸び
の品質にバラツキが認められた。この棒状焼結材２１に
小径孔部１４ｂの直径が３０ｍｍのダイス１４を使用し
て、上記の装置によつて２０％の断面減少率を与えるよ
うに押抜き加工を施した。その結果、図５にｂにて示す
ように、伸びＥｌ．が８〜１３％で、引張強さＴ．Ｓ．
が１２５Ｋｇｆ　／ｍｍ２　以上の比較的品質のバラツ
キの少ない良好な性質の製品が得られた。なお、防護物
に射出する貫通体には、引張強さＴ．Ｓ．の向上と共に
１０％程度或いはそれ以上の伸びＥｌ．特性が実際上求
められている。また、図５にｃにて示す製品は、断面減
少率を１０％程度与えたものであり、伸びＥｌ．及び引
張強さＴ．Ｓ．に関する中間の特性が得られた。図５に
、押抜き加工による結果を実線Ａにて示す。

【００２０】一方、小径孔部１４ｂの直径が１８ｍｍの
ダイス１４を使用して、同様の断面減少率を引抜き加工
によつて与えた特性を図５に一点鎖線Ｂにて示す。引抜
き加工は、棒状焼結材２１の先端を引張つてダイス１４
を通過させる加工方法である。同図において、ｄは焼結
ままの特性、ｅは引抜き加工後の特性、また、ｆは１０
％程度の断面減少率を与えた特性をそれぞれ示す。しか
して、引抜き加工によれば、押抜き加工による特性を示
す実線Ａと比較して、伸びの低下が過度に得られると共
に、引張強さの向上に劣ることが分かる。これは、押抜
き加工の方が、加工時の静水圧を良好に作用させること
ができることに起因するものである。

【００２１】

【発明の効果】（１）連続的な加工方法であるため、寸
法精度の良好な改善が得られる。 （２）棒状焼結材内部に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
、かつ、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
して相対的な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。

【００２２】（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。

【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
装置を一部切開して示す正面図。

【図２】　　同じく側面図。

【図３】　　同じく一部切開して示す平面図。

【図４】　　棒状焼結材を示す断面図。

【図５】　　伸び−引張強さ特性を示す線図。

【符号の説明】

１：固定枠体，２：固定下板，２ａ：通孔，３：固定上
板（固定部材），３ａ：支持部材，３ｂ：当接面，４：
支柱，５：シリンダ装置，５ａ：シリンダ，１０：可動
枠体，１１：可動下板，１１ａ：段付通孔，１２：可動
上板，１３：支柱，，１４：ダイス，１４ａ：テーパ孔
部，１４ｂ：小径孔部，１５：切り換え弁，１８：液圧
ポンプ，２１：棒状焼結材，２２：液状潤滑剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　次第に縮径するテーパ孔部及び小径孔
   部を順次に有し、移動可能なダイス、及び、ダイスの小
   径孔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る棒状焼結材の押
   抜き加工方法であつて、棒状焼結材の一端部をダイスの
   テーパ孔部内に挿入し、他端部を固定部材に当接させる
   共に、棒状焼結材の外周面に液状潤滑剤を塗布した状態
   にてダイスを移動させ、ダイスのテーパ孔部及び小径孔
   部を棒状焼結材の一端部から次第に通過させ、押抜き加
   工によるひずみ硬化を棒状焼結材に与えることを特徴と
   する棒状焼結材の押抜き加工方法。