JPH049639A - 粉体の金型成形時の摩擦係数を求める方法 - Google Patents
粉体の金型成形時の摩擦係数を求める方法Info
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- JPH049639A JPH049639A JP10870390A JP10870390A JPH049639A JP H049639 A JPH049639 A JP H049639A JP 10870390 A JP10870390 A JP 10870390A JP 10870390 A JP10870390 A JP 10870390A JP H049639 A JPH049639 A JP H049639A
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- powder
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- friction
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B30—PRESSES
- B30B—PRESSES IN GENERAL
- B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
- B30B11/005—Control arrangements
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
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。
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、粉体の金型成形時の摩擦係数を求める方法に
関するものである。
関するものである。
［従来の技術］
金属粉やセラミック粉を金型により成形し焼結により製
品を製造する分野じおいては、製品の形状や寸法精度に
対する要求が厳しい。このような要求に応じえるため、
あるいは製造歩留まりを向上させるためには粉体原料の
製造、成形、焼結などの各Ｔ稈において各種外乱要因を
少なくすることか重要である。このためには、各ｒ程に
おける重要な工程支配要因を常に管理し一定の水準に保
つことが必要である。
品を製造する分野じおいては、製品の形状や寸法精度に
対する要求が厳しい。このような要求に応じえるため、
あるいは製造歩留まりを向上させるためには粉体原料の
製造、成形、焼結などの各Ｔ稈において各種外乱要因を
少なくすることか重要である。このためには、各ｒ程に
おける重要な工程支配要因を常に管理し一定の水準に保
つことが必要である。
焼結品の形状や寸法は、成形体の密度分布と焼結時の温
度分布により決まる。
度分布により決まる。
成形体の密度分布に影響をおよぼす要因は非常に多い。
たとえ、ば、原料粉の粒度分布、潤滑剤、金型の材質、
プレス方法などである。従来はこれらの要因の変化と焼
結品の形状や寸法精度との関係を調査し、経験的にこれ
ら要因に対する！適な操業条件を見いだしていた。しか
しこれら各種要因の影響は複雑であり、影響度を定量化
するのはかなり困難であった。ところで、別の見方をす
れば成形体の密度分布は力学的にはダイス内の粉体の応
力−ひすみ挙動とダイス壁部の摩擦挙動によって決まる
（例えば、「塑性と加工」第２７巻、第３０８号、 （
１９８６−１０） 、ｐ＋、１２５〜ｌｌ３１、及び「
平成元年度 塑性加工春季講演会Ｊ （１９８９−５）
、ｐ１９５〜１９８参照）。したがって、上記各種要因
が焼結時の形状、寸法におよぼす効果を理解しやすくす
るために、まず各種要因か応力−ひずみ関係と摩擦係数
におよぼす効果を高め、その後応力−ひずみ関係と摩擦
係数が焼結時の形状、寸法におよぼす影響について考察
するのが適切と言える。
プレス方法などである。従来はこれらの要因の変化と焼
結品の形状や寸法精度との関係を調査し、経験的にこれ
ら要因に対する！適な操業条件を見いだしていた。しか
しこれら各種要因の影響は複雑であり、影響度を定量化
するのはかなり困難であった。ところで、別の見方をす
れば成形体の密度分布は力学的にはダイス内の粉体の応
力−ひすみ挙動とダイス壁部の摩擦挙動によって決まる
（例えば、「塑性と加工」第２７巻、第３０８号、 （
１９８６−１０） 、ｐ＋、１２５〜ｌｌ３１、及び「
平成元年度 塑性加工春季講演会Ｊ （１９８９−５）
、ｐ１９５〜１９８参照）。したがって、上記各種要因
が焼結時の形状、寸法におよぼす効果を理解しやすくす
るために、まず各種要因か応力−ひずみ関係と摩擦係数
におよぼす効果を高め、その後応力−ひずみ関係と摩擦
係数が焼結時の形状、寸法におよぼす影響について考察
するのが適切と言える。
［発明が解決しようとする課題］
上記のような方法をとるためには、応力−ひすみ関係と
摩擦係数を求める必要がある。応力−ひすみ関係につい
てはＣＩ Ｐ （Ｃｏ１ｄ ｌ５ｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒ
ｅｓｓｉｎｇ）時、あるいは潤滑をよくし摩擦がほとん
ど無視できるような条件下での単軸金型圧縮時の荷重と
密度の関係から求めることができる。この方法は公知で
ある（上記の文献参照）。
摩擦係数を求める必要がある。応力−ひすみ関係につい
てはＣＩ Ｐ （Ｃｏ１ｄ ｌ５ｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒ
ｅｓｓｉｎｇ）時、あるいは潤滑をよくし摩擦がほとん
ど無視できるような条件下での単軸金型圧縮時の荷重と
密度の関係から求めることができる。この方法は公知で
ある（上記の文献参照）。
金型成形時の摩擦係数の求め方はかならずしも公知では
ない。従来摩擦係数が求められた例はあるが、それが金
型成形時の摩擦係数と同じであるという保証はない（ｒ
Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ｐｏｗｄｅｒ ＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＪ
ｖｏｌ、２３．Ｎｏ２３．ｐ８３ 〜９３、及びｒ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｗｄｅｒ ＆ Ｂｕｌｋ
５ｏｌｉｄ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇＶ Ｊ 、１１（＋９
８７）２；１５参照）。たとえば、このｒ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ｐｏｗｄｅｒ ＆ Ｂｕｌｋ ５ｏｌｉｄ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」においては、二つの板の間に
粉体を挟み、圧力をかけながら板を互いに逆方向にスラ
イドさせることにより摩擦係数を求めているが、金型成
形とは変形様式が大きく異なっている。
ない。従来摩擦係数が求められた例はあるが、それが金
型成形時の摩擦係数と同じであるという保証はない（ｒ
Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ｐｏｗｄｅｒ ＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＪ
ｖｏｌ、２３．Ｎｏ２３．ｐ８３ 〜９３、及びｒ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｗｄｅｒ ＆ Ｂｕｌｋ
５ｏｌｉｄ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇＶ Ｊ 、１１（＋９
８７）２；１５参照）。たとえば、このｒ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ｐｏｗｄｅｒ ＆ Ｂｕｌｋ ５ｏｌｉｄ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」においては、二つの板の間に
粉体を挟み、圧力をかけながら板を互いに逆方向にスラ
イドさせることにより摩擦係数を求めているが、金型成
形とは変形様式が大きく異なっている。
そこで本発明者らが、摩擦係数の測定法について種々検
討した結果、以下のような方法が最適であることが判明
した。
討した結果、以下のような方法が最適であることが判明
した。
［課題を解決するための手段］
本発明に係る摩擦係数を求める方法は、粉体の車軸圧縮
用金型において、ダイスの内面を構成するダイス壁部の
一つ以上の部分がダイス本体から切り離された構造をも
ち、この切り離されたダイス壁部（可動ダイス）がダイ
ス内の粉体から受ける壁面に垂直な力Ｐとプレス方向の
壁面内摩擦力Ｆを可動ダイスに取り付けたロードセルで
測定し、粉体と壁面の間の摩擦係数μをμ＝Ｆ／’Ｐの
関係から求めることを特徴とする。
用金型において、ダイスの内面を構成するダイス壁部の
一つ以上の部分がダイス本体から切り離された構造をも
ち、この切り離されたダイス壁部（可動ダイス）がダイ
ス内の粉体から受ける壁面に垂直な力Ｐとプレス方向の
壁面内摩擦力Ｆを可動ダイスに取り付けたロードセルで
測定し、粉体と壁面の間の摩擦係数μをμ＝Ｆ／’Ｐの
関係から求めることを特徴とする。
第１図５第２図で原理を説明する。第１図は四角形状車
軸金型プレスの横断面図、第２図は縦断面図を示してい
る。１はダイス本体、２はダイスの一部であるが本体１
から切り離されており、可動ダイスと呼ぶ。可動ダイス
がダイス本体から切り離されているのは、ダイス内面で
粉体と接している部分２′にがかる面圧Ｐと摩擦力Ｆを
測定するためである。二わらの値がわかれば摩擦係数μ
はμ＝Ｆ／Ｐの関係から求めることができる。以下、プ
レス作業方法について説明する。最初に可動ダイスの背
面からプレストレスｆをかけておく。この力は可動ダイ
スとダイス本体とが接触する面７．７′ ８．８′にか
かる。この状態で面圧Ｐを０にセットしておく。ｆはガ
タを吸収するためと、粉体が可動ダイスとダイス本体の
接触面７．７’ ８．８’ に最初に入り込むのを防
ぐためにかける力なのであまり大きい力である必要なな
い。
軸金型プレスの横断面図、第２図は縦断面図を示してい
る。１はダイス本体、２はダイスの一部であるが本体１
から切り離されており、可動ダイスと呼ぶ。可動ダイス
がダイス本体から切り離されているのは、ダイス内面で
粉体と接している部分２′にがかる面圧Ｐと摩擦力Ｆを
測定するためである。二わらの値がわかれば摩擦係数μ
はμ＝Ｆ／Ｐの関係から求めることができる。以下、プ
レス作業方法について説明する。最初に可動ダイスの背
面からプレストレスｆをかけておく。この力は可動ダイ
スとダイス本体とが接触する面７．７′ ８．８′にか
かる。この状態で面圧Ｐを０にセットしておく。ｆはガ
タを吸収するためと、粉体が可動ダイスとダイス本体の
接触面７．７’ ８．８’ に最初に入り込むのを防
ぐためにかける力なのであまり大きい力である必要なな
い。
以上のような手順、で求められた摩擦係数と公知の方法
で求められた応力−ひすみ関係曲線が、常に同じになる
ように操業条件を制御すれば同じ密度分布の成形体が得
られ、焼結時の温度分布を一定になるように制御すれば
同一形状、寸法の製品が得られる。この方法の利点は、
摩擦係数や応力−ひすみ関係が粉体の諸材質特性値や金
型条件などの各種工程支配要因と関係をつけやすいとい
うことにある。
で求められた応力−ひすみ関係曲線が、常に同じになる
ように操業条件を制御すれば同じ密度分布の成形体が得
られ、焼結時の温度分布を一定になるように制御すれば
同一形状、寸法の製品が得られる。この方法の利点は、
摩擦係数や応力−ひすみ関係が粉体の諸材質特性値や金
型条件などの各種工程支配要因と関係をつけやすいとい
うことにある。
以上の原理の説明では内面が四角形の金型を例として用
いたが、円形形状でもまた多角形形状でも同様の測定が
できることは明らかである。
いたが、円形形状でもまた多角形形状でも同様の測定が
できることは明らかである。
［実施例］
第３図、第４図は装置の一例を示したものである。ダイ
ス内面四角形（２０ｍｍ口）を構成する四辺のうち、相
対する二辺に対応するダイス壁部分が可動ダイスになっ
ている。Ｎ３図は縦断面図、第４図は第３図中に示した
Ｂ−Ｂ断面図である。
ス内面四角形（２０ｍｍ口）を構成する四辺のうち、相
対する二辺に対応するダイス壁部分が可動ダイスになっ
ている。Ｎ３図は縦断面図、第４図は第３図中に示した
Ｂ−Ｂ断面図である。
１はダイス本体、２は可動ダイス、３は上パンチ、４は
下パンチ、５−１．５−２．５−４．５−５はダイス内
壁に垂直な面ｒｘＰを測定するためのロードセル、５−
３．５−６はダイス内面の摩擦力Ｆを１ｔｔ１１定する
ためのロードセルである１、６−１．６−２はそわぞ、
ｔｌ、 、、ｊ−バンチ、下バンチの荷重Ｐｕ＋Ｐｏを
測定するためのＶＪ−トセルである６９は可動ダイスば
プレストレスを与えるためのポ、−ルスクリュー、１０
は可動ダイスとダイス本体の間の摺動面の摩擦をＯに近
づけるためのボールスクリューである。
下パンチ、５−１．５−２．５−４．５−５はダイス内
壁に垂直な面ｒｘＰを測定するためのロードセル、５−
３．５−６はダイス内面の摩擦力Ｆを１ｔｔ１１定する
ためのロードセルである１、６−１．６−２はそわぞ、
ｔｌ、 、、ｊ−バンチ、下バンチの荷重Ｐｕ＋Ｐｏを
測定するためのＶＪ−トセルである６９は可動ダイスば
プレストレスを与えるためのポ、−ルスクリュー、１０
は可動ダイスとダイス本体の間の摺動面の摩擦をＯに近
づけるためのボールスクリューである。
第５図はアルミナ粉にグラファイトを５重量％混合した
材料を２０ｇり゛イス内に投入し圧縮した場合の荷重の
測定例を示したものである。横軸は時間ｔ、縦軸は荷重
Ｐである。ａは上パンチ下降時、ｂは停止時、Ｃ，ｄは
ト屏時である。Ｐ、、は上バンチ荷重、ｐ＝ｐ、＋ｐ２
は垂直力、Ｐ３は摩擦力である。
材料を２０ｇり゛イス内に投入し圧縮した場合の荷重の
測定例を示したものである。横軸は時間ｔ、縦軸は荷重
Ｐである。ａは上パンチ下降時、ｂは停止時、Ｃ，ｄは
ト屏時である。Ｐ、、は上バンチ荷重、ｐ＝ｐ、＋ｐ２
は垂直力、Ｐ３は摩擦力である。
第６図はアルミナ粉とグラファイト粉の混合体の摩擦係
数μ−Ｐ３ ／ （ｐｉ ＋ｐ’、 ）とアスペクト比
Ｘ／Ｄの関係を示したものである。材質Ａ、祠質Ｂ、利
貿ＣのグラファイトＩはそれぞれ０．５．５０重Ｉ％で
ある。図中の３０ｇ、２０ｇなどはダイス内へ投入する
粉体の量を示しでいる。μは摩擦係数の平均４ａである
。Ｘはダイス底から上パンチ面までの距離、Ｄはダイス
内径である。
数μ−Ｐ３ ／ （ｐｉ ＋ｐ’、 ）とアスペクト比
Ｘ／Ｄの関係を示したものである。材質Ａ、祠質Ｂ、利
貿ＣのグラファイトＩはそれぞれ０．５．５０重Ｉ％で
ある。図中の３０ｇ、２０ｇなどはダイス内へ投入する
粉体の量を示しでいる。μは摩擦係数の平均４ａである
。Ｘはダイス底から上パンチ面までの距離、Ｄはダイス
内径である。
第７図はソフ［・フェライト粉体の場合の同様の例であ
る。摩擦係数μ−Ｐ６ ／ （Ｐ４ ＋ｐ、）もほぼ同
様の値であった。上記のようにＬ〆で得られた摩擦係数
の値は、潤滑剤（グラファイト）の量に対して合理的な
変化をしており、またバルク材の従来の経験値とくらべ
ても妥当な値である。
る。摩擦係数μ−Ｐ６ ／ （Ｐ４ ＋ｐ、）もほぼ同
様の値であった。上記のようにＬ〆で得られた摩擦係数
の値は、潤滑剤（グラファイト）の量に対して合理的な
変化をしており、またバルク材の従来の経験値とくらべ
ても妥当な値である。
第１図は四角形状単軸金型プレスの横断面図、第２図は
縦断面図を示している。第３図、第４図は実施例で用い
た装置の一例を示したものである。第５図はアルミナ粉
にグラファイトを５重量％混合した材料を２０ｇダイス
内虹内入投入縮した場合の荷重の測定例を示したもので
ある。第６図はアルミナ粉とグラファイト粉の混合体の
摩擦係数μとアスペクト比の関係を示したものである。 第７図はソフトフェライト粉体の場合の摩擦係数の同様
の測定例である。 １・・・ダイス本体、２・・・６Ｊ動タイス、３・・・
・北パンチ、４・・・トバンヂ、５−１゜５−２．５−
４．５−５ ・・・ダイス内壁に垂直な面１王Ｐを測定
するためのロードセル、５−３．５−６・・・ダイス内
面の摩擦力Ｆを測定するだめのロードセル、６−１．６
−２−・・それぞれ上パンチ、上パンチの荷重Ｐ ＩＪ
、 Ｐ Ｉ、を測定するためのロードセル、７．７’
、Ｓ、８’・・・可動ダイスとダイス本体とか垂直に接
触する面、９−ｍ１動ダイスにプレストレスを与えるた
めのボールスクリュー、１０・・・可動ダイスとダイス
本体の間の摺動面の摩擦を０に近づけるためのボールス
クリュー
縦断面図を示している。第３図、第４図は実施例で用い
た装置の一例を示したものである。第５図はアルミナ粉
にグラファイトを５重量％混合した材料を２０ｇダイス
内虹内入投入縮した場合の荷重の測定例を示したもので
ある。第６図はアルミナ粉とグラファイト粉の混合体の
摩擦係数μとアスペクト比の関係を示したものである。 第７図はソフトフェライト粉体の場合の摩擦係数の同様
の測定例である。 １・・・ダイス本体、２・・・６Ｊ動タイス、３・・・
・北パンチ、４・・・トバンヂ、５−１゜５−２．５−
４．５−５ ・・・ダイス内壁に垂直な面１王Ｐを測定
するためのロードセル、５−３．５−６・・・ダイス内
面の摩擦力Ｆを測定するだめのロードセル、６−１．６
−２−・・それぞれ上パンチ、上パンチの荷重Ｐ ＩＪ
、 Ｐ Ｉ、を測定するためのロードセル、７．７’
、Ｓ、８’・・・可動ダイスとダイス本体とか垂直に接
触する面、９−ｍ１動ダイスにプレストレスを与えるた
めのボールスクリュー、１０・・・可動ダイスとダイス
本体の間の摺動面の摩擦を０に近づけるためのボールス
クリュー
Claims (1)
- １、粉体の単軸圧縮用金型において、ダイスの内面を構
成するダイス壁部の一つ以上の部分がダイス本体から切
り離された構造をもち、この切り離されたダイス壁部（
可動ダイス）がダイス内の粉体から受ける壁面に垂直な
力Ｐとプレス方向の壁面内摩擦力Ｆを可動ダイスに取り
付けたロードセルで測定し、粉体と壁面の間の摩擦係数
μをμ＝Ｆ／Ｐの関係から求めることを特徴とする粉体
の金型成形時の摩擦係数を求める方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2108703A JP2747082B2 (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | 粉体の金型成形時の摩擦係数を求める方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2108703A JP2747082B2 (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | 粉体の金型成形時の摩擦係数を求める方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH049639A true JPH049639A (ja) | 1992-01-14 |
| JP2747082B2 JP2747082B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=14491480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2108703A Expired - Fee Related JP2747082B2 (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | 粉体の金型成形時の摩擦係数を求める方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2747082B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1277564A3 (de) * | 2001-07-19 | 2004-01-28 | Fette GmbH | Verfahren zum Verpressen von Pulvermaterial |
| DE102010011995A1 (de) * | 2010-03-17 | 2011-09-22 | Peter Luxner | Verfahren und Vorrichtung zum Verpressen von Pulver und Granulat |
| JP2016085081A (ja) * | 2014-10-23 | 2016-05-19 | 新日鐵住金株式会社 | 摩擦係数測定装置及び方法 |
-
1990
- 1990-04-26 JP JP2108703A patent/JP2747082B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1277564A3 (de) * | 2001-07-19 | 2004-01-28 | Fette GmbH | Verfahren zum Verpressen von Pulvermaterial |
| DE102010011995A1 (de) * | 2010-03-17 | 2011-09-22 | Peter Luxner | Verfahren und Vorrichtung zum Verpressen von Pulver und Granulat |
| JP2016085081A (ja) * | 2014-10-23 | 2016-05-19 | 新日鐵住金株式会社 | 摩擦係数測定装置及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2747082B2 (ja) | 1998-05-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |