JPH05320705A - 粉末成形ダイス及び粉末成形方法 - Google Patents
粉末成形ダイス及び粉末成形方法Info
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- JPH05320705A JPH05320705A JP13454892A JP13454892A JPH05320705A JP H05320705 A JPH05320705 A JP H05320705A JP 13454892 A JP13454892 A JP 13454892A JP 13454892 A JP13454892 A JP 13454892A JP H05320705 A JPH05320705 A JP H05320705A
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】粉末圧縮時および圧粉体抜き出し時の摩擦抵抗
が少なく、密度の高い成形体を能率よく成形する。特
に、ダイスと凝着し易い材料、圧縮性の悪い粉末の成形
において高い成形密度のものを得る。 【構成】成形体抜き出し側へ１／５０００〜１／１００
０の拡大テーパを有する粉末成形ダイス及びその内孔と
嵌合する上下パンチを用い、圧縮過程の大部分、または
少なくとも圧縮の最終段階はダイス内孔の大きい側のパ
ンチで積極的に押圧する。
が少なく、密度の高い成形体を能率よく成形する。特
に、ダイスと凝着し易い材料、圧縮性の悪い粉末の成形
において高い成形密度のものを得る。 【構成】成形体抜き出し側へ１／５０００〜１／１００
０の拡大テーパを有する粉末成形ダイス及びその内孔と
嵌合する上下パンチを用い、圧縮過程の大部分、または
少なくとも圧縮の最終段階はダイス内孔の大きい側のパ
ンチで積極的に押圧する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、粉末冶金における粉
末成形用金型のダイス、及びそのダイスを用いた粉末成
形方法に関するもので、高密度の成形体を得る場合、硬
質な粉末を成形する場合、アルミ粉末のように軟質で金
型に齧り付きやすい粉末の成形などに好適に利用でき
る。
末成形用金型のダイス、及びそのダイスを用いた粉末成
形方法に関するもので、高密度の成形体を得る場合、硬
質な粉末を成形する場合、アルミ粉末のように軟質で金
型に齧り付きやすい粉末の成形などに好適に利用でき
る。
【０００２】
【従来の技術】粉末成形用の金型は、成形体の外形に対
応した内孔を持つダイスと、上下のパンチからなり、必
要に応じコアロッドを備えたもので、プレス装置に組み
込まれて粉末成形装置を形成している。ダイキャビティ
に粉末を充填し、金型の各部材を相対的に移動して、上
下のパンチで粉末を圧縮したのち、粉末充填側に押し出
し圧粉体は離型される。
応した内孔を持つダイスと、上下のパンチからなり、必
要に応じコアロッドを備えたもので、プレス装置に組み
込まれて粉末成形装置を形成している。ダイキャビティ
に粉末を充填し、金型の各部材を相対的に移動して、上
下のパンチで粉末を圧縮したのち、粉末充填側に押し出
し圧粉体は離型される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】成形体の密度は成形圧
力により決定されるが、高強度を必要とする機械要素で
は高い密度が要求されるものが多く、成形圧力が高いの
に対応して金型強度への配慮も必要である。また、急冷
凝固法により作られた磁性合金粉末の成形のように、硬
質の粉末を高い密度に成形する場合は、更に粉末成形が
困難である。また、粉末成形を繰り返すうちに、粉末圧
縮される部位のダイス内孔が少しずつ摩耗し、ダイス内
孔がいわゆる中膨らみ状態となり、圧粉体の抜き出し抵
抗が増加し、圧粉体に傷が付いたり割れを生じる虞が内
在している。更に、アルミ粉末のように、金型に齧り付
き易い材料の粉末成形では、高密度のものを奇麗な外観
でばらつきを少なく製作するのに困難を伴う。
力により決定されるが、高強度を必要とする機械要素で
は高い密度が要求されるものが多く、成形圧力が高いの
に対応して金型強度への配慮も必要である。また、急冷
凝固法により作られた磁性合金粉末の成形のように、硬
質の粉末を高い密度に成形する場合は、更に粉末成形が
困難である。また、粉末成形を繰り返すうちに、粉末圧
縮される部位のダイス内孔が少しずつ摩耗し、ダイス内
孔がいわゆる中膨らみ状態となり、圧粉体の抜き出し抵
抗が増加し、圧粉体に傷が付いたり割れを生じる虞が内
在している。更に、アルミ粉末のように、金型に齧り付
き易い材料の粉末成形では、高密度のものを奇麗な外観
でばらつきを少なく製作するのに困難を伴う。
【０００４】この発明は、このような従来の状況を基
に、高い密度の圧粉体をより低い圧力で抜き出し性良く
成形することを目的としてなされた。
に、高い密度の圧粉体をより低い圧力で抜き出し性良く
成形することを目的としてなされた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の粉末成形ダイスにあっては、粉末成形ダイ
スの内孔が、成形体抜き出し側の寸法が大である１／５
０００〜１／１０００のテーパを有していることを特徴
とする構成にしたことにある。この場合、粉末成形ダイ
ス内孔の端部にテーパが無いものも含まれる。
め、本発明の粉末成形ダイスにあっては、粉末成形ダイ
スの内孔が、成形体抜き出し側の寸法が大である１／５
０００〜１／１０００のテーパを有していることを特徴
とする構成にしたことにある。この場合、粉末成形ダイ
ス内孔の端部にテーパが無いものも含まれる。
【０００６】また、本発明の粉末成形方法は、上記の粉
末成形ダイスと、少なくとも前記ダイスの内孔と嵌合す
る上下パンチを備えた粉末成形装置により、成形ダイス
のキャビティ中に充填された粉末を上下パンチで圧縮成
形する際に、圧縮過程の大部分、または少なくとも圧縮
の最終段階はダイス内孔の大きい側のパンチで積極的に
押圧することを特徴とする。
末成形ダイスと、少なくとも前記ダイスの内孔と嵌合す
る上下パンチを備えた粉末成形装置により、成形ダイス
のキャビティ中に充填された粉末を上下パンチで圧縮成
形する際に、圧縮過程の大部分、または少なくとも圧縮
の最終段階はダイス内孔の大きい側のパンチで積極的に
押圧することを特徴とする。
【０００７】また、成形ダイスのキャビティ中に充填さ
れた粉末を上下パンチで圧縮成形するに当り、粉末を一
旦圧縮したのち、成形ダイス中の圧粉体をダイス内孔の
大きい側の方向へ移動し、既圧粉体を再度圧縮すること
を特徴とするものである。
れた粉末を上下パンチで圧縮成形するに当り、粉末を一
旦圧縮したのち、成形ダイス中の圧粉体をダイス内孔の
大きい側の方向へ移動し、既圧粉体を再度圧縮すること
を特徴とするものである。
【０００８】
【作用】圧粉体の密度は、粉末をパンチで圧縮したとき
の粉体間の抵抗、粉末の塑性変形抵抗、粉末とダイス内
壁面との摩擦抵抗とに抗して圧縮される加圧力により決
定される。粉末成形ダイスの内孔が、成形体が抜き出さ
れる側の寸法が大のテーパ状であり、充填された粉末を
圧縮する方向を、ダイス内孔の小さい側の方向へ積極的
に押圧すると、テーパを持たないダイスの場合に比べて
高い密度が得られる。これは、粉末とダイス内壁面との
摩擦抵抗が通常の場合とさほど変わらずに、テーパ比の
量だけ圧粉体の横断面積が減少するので、パンチ加圧方
向の圧縮に加え、それと直角方向からも圧縮されること
によるものと考えられる。
の粉体間の抵抗、粉末の塑性変形抵抗、粉末とダイス内
壁面との摩擦抵抗とに抗して圧縮される加圧力により決
定される。粉末成形ダイスの内孔が、成形体が抜き出さ
れる側の寸法が大のテーパ状であり、充填された粉末を
圧縮する方向を、ダイス内孔の小さい側の方向へ積極的
に押圧すると、テーパを持たないダイスの場合に比べて
高い密度が得られる。これは、粉末とダイス内壁面との
摩擦抵抗が通常の場合とさほど変わらずに、テーパ比の
量だけ圧粉体の横断面積が減少するので、パンチ加圧方
向の圧縮に加え、それと直角方向からも圧縮されること
によるものと考えられる。
【０００９】また、ダイキャビティ内の圧粉体を離型す
る場合の抜き出し荷重は、圧粉体とダイス内壁面との摩
擦抵抗であり、ダイス内孔にテーパがあると、圧粉体の
移動に伴い、圧粉体が順次解放されるので、離型抵抗が
小さくなる。テーパは１／５０００より小さい（テーパ
角が小）とその効果がなく、１／１０００より大きい
（テーパ角が大）場合は、圧粉体にもテーパを生じ、例
えば、歯車のようなものは歯筋精度が悪くなり、焼結体
のサイジングをする際に高圧力を必要とし、硬さの高い
材料では矯正が困難になる。また、テーパ角が大きすぎ
ると、ダイスの内孔が大きい側のパンチとダイスの内孔
との隙間に粉末を噛み混み、金型の摩耗が著しくなる。
る場合の抜き出し荷重は、圧粉体とダイス内壁面との摩
擦抵抗であり、ダイス内孔にテーパがあると、圧粉体の
移動に伴い、圧粉体が順次解放されるので、離型抵抗が
小さくなる。テーパは１／５０００より小さい（テーパ
角が小）とその効果がなく、１／１０００より大きい
（テーパ角が大）場合は、圧粉体にもテーパを生じ、例
えば、歯車のようなものは歯筋精度が悪くなり、焼結体
のサイジングをする際に高圧力を必要とし、硬さの高い
材料では矯正が困難になる。また、テーパ角が大きすぎ
ると、ダイスの内孔が大きい側のパンチとダイスの内孔
との隙間に粉末を噛み混み、金型の摩耗が著しくなる。
【００１０】成形ダイスのキャビティ中に充填された粉
末を上下パンチで圧縮する場合に、粉末を一旦圧縮した
のち、成形ダイス中の圧粉体をダイス内孔の大きい側へ
移動し、既圧粉体を再度圧縮すると、圧粉体密度は一層
向上する。すなわち、ダイス内の圧粉体はダイス内壁面
に向かって応力を生じており、圧粉体をダイス内孔の大
きい側へ移動すると、その応力は緩和され、圧粉体とダ
イス壁面との抵抗が緩和された状態で再度圧縮されるか
ら、予備圧粉体の変形が容易になる。
末を上下パンチで圧縮する場合に、粉末を一旦圧縮した
のち、成形ダイス中の圧粉体をダイス内孔の大きい側へ
移動し、既圧粉体を再度圧縮すると、圧粉体密度は一層
向上する。すなわち、ダイス内の圧粉体はダイス内壁面
に向かって応力を生じており、圧粉体をダイス内孔の大
きい側へ移動すると、その応力は緩和され、圧粉体とダ
イス壁面との抵抗が緩和された状態で再度圧縮されるか
ら、予備圧粉体の変形が容易になる。
【００１１】
【実施例】以下、実施例により発明を説明する。 ＜実施例１＞内径２０ｍｍの内孔を持つ合金工具鋼製の
ダイスを鋼材で作られたダイスホルダーに焼きばめした
粉末成形ダイスと、一対の上下パンチを準備した。
ダイスを鋼材で作られたダイスホルダーに焼きばめした
粉末成形ダイスと、一対の上下パンチを準備した。
【００１２】粉末成形ダイスは、内孔にテーパを付けな
いものと、デーパを１／６０００、１／５０００、１／
２５００、１／１０００、及び１／５００付したものと
の６種類である。各ダイス内孔面の面粗さＲｍａｘは
０．２μｍである。これらの金型を用い、成形潤滑剤を
混合した合金鉄粉を圧力７トン／ｃｍ2 で圧粉体高さ２
０ｍｍに圧縮成形し、ダイスから抜き出すときの最大荷
重（抜き出し荷重）、抜き出し後の成形体密度、及び圧
粉体の外径上下寸法差を測定した。その結果を表１に示
す。
いものと、デーパを１／６０００、１／５０００、１／
２５００、１／１０００、及び１／５００付したものと
の６種類である。各ダイス内孔面の面粗さＲｍａｘは
０．２μｍである。これらの金型を用い、成形潤滑剤を
混合した合金鉄粉を圧力７トン／ｃｍ2 で圧粉体高さ２
０ｍｍに圧縮成形し、ダイスから抜き出すときの最大荷
重（抜き出し荷重）、抜き出し後の成形体密度、及び圧
粉体の外径上下寸法差を測定した。その結果を表１に示
す。
【００１３】抜き出し荷重は、ダイスのテーパが１／５
０００より大きいとき（テーパ角が大のとき）低くなっ
ており、テーパが大きく（テーパ角が大のとき）なるほ
ど低くなる傾向を示す。また、テーパ角が小さい場合
は、抜き出し最中、長い時間にわたって高い荷重が掛か
るのに対して、テーパ角が大きい場合は、抜き出しの初
期だけ荷重が比較的高く、後は低くなる。
０００より大きいとき（テーパ角が大のとき）低くなっ
ており、テーパが大きく（テーパ角が大のとき）なるほ
ど低くなる傾向を示す。また、テーパ角が小さい場合
は、抜き出し最中、長い時間にわたって高い荷重が掛か
るのに対して、テーパ角が大きい場合は、抜き出しの初
期だけ荷重が比較的高く、後は低くなる。
【００１４】成形体密度もほぼ同様な傾向を示し、テー
パが１／５０００より大きいとき高い密度を示す。一
方、外径寸法差は、テーパ が１／２５００以下では認
められないが、１／２５００を越えると大きくなり、テ
ーパが１／５００では０．０５５ｍｍを示している。
パが１／５０００より大きいとき高い密度を示す。一
方、外径寸法差は、テーパ が１／２５００以下では認
められないが、１／２５００を越えると大きくなり、テ
ーパが１／５００では０．０５５ｍｍを示している。
【００１５】
【表１】
【００１６】＜実施例２＞前記のテーパなしの金型と、
１／２５００のテーパ付き金型により、アルミ合金粉を
それぞれ成形圧力５トン／ｃｍ2 で圧縮成形して、抜き
出し離型するときの最大荷重を比較した。テーパ付きダ
イスの方が２０％少なかった。 ＜実施例３＞前記の金型のテーパなしのものと、１／２
５００のテーパ付き金型により、合金鉄粉をそれぞれ成
形圧力５トン／ｃｍ2 でフローティングダイ方式で圧縮
して、高さ５０ｍｍの成形体を作製し、分解アンモニア
中、温度１０５０℃で焼結した後のロックウェル表面硬
さを比較した。測定は試料の高さ方向を等間隔に９か所
測定した。表２のように、テーパのないダイスで成形し
た試料は、中間部位の硬さが低く、密度が低いことを示
している。これに比してテーパ付きダイスのものは、硬
さの差が少ないことが判る。
１／２５００のテーパ付き金型により、アルミ合金粉を
それぞれ成形圧力５トン／ｃｍ2 で圧縮成形して、抜き
出し離型するときの最大荷重を比較した。テーパ付きダ
イスの方が２０％少なかった。 ＜実施例３＞前記の金型のテーパなしのものと、１／２
５００のテーパ付き金型により、合金鉄粉をそれぞれ成
形圧力５トン／ｃｍ2 でフローティングダイ方式で圧縮
して、高さ５０ｍｍの成形体を作製し、分解アンモニア
中、温度１０５０℃で焼結した後のロックウェル表面硬
さを比較した。測定は試料の高さ方向を等間隔に９か所
測定した。表２のように、テーパのないダイスで成形し
た試料は、中間部位の硬さが低く、密度が低いことを示
している。これに比してテーパ付きダイスのものは、硬
さの差が少ないことが判る。
【００１７】
【表２】
【００１８】＜実施例４＞前記の１／２５００のテーパ
付き金型を用い、合金鉄粉をそれぞれ成形圧力５トン／
ｃｍ2 で圧縮して、高さ５０ｍｍの成形体を作製し、分
解アンモニアガス中、温度１０５０℃で焼結した後のロ
ックウェル表面硬さを比較した。粉末成形は、実施例２
と同様のフローティングダイ方式による両側圧縮したも
の（試料１）と、一旦上下パンチで圧縮した後、ダイス
内孔径の大きい側の上パンチを積極的に押圧したもの
（試料２）の２種類である。硬さの測定は試料の高さ方
向を等間隔に９か所測定した。
付き金型を用い、合金鉄粉をそれぞれ成形圧力５トン／
ｃｍ2 で圧縮して、高さ５０ｍｍの成形体を作製し、分
解アンモニアガス中、温度１０５０℃で焼結した後のロ
ックウェル表面硬さを比較した。粉末成形は、実施例２
と同様のフローティングダイ方式による両側圧縮したも
の（試料１）と、一旦上下パンチで圧縮した後、ダイス
内孔径の大きい側の上パンチを積極的に押圧したもの
（試料２）の２種類である。硬さの測定は試料の高さ方
向を等間隔に９か所測定した。
【００１９】表３のように、試料２は、硬さのばらつき
が小さく、平均硬さも高いことが判る。
が小さく、平均硬さも高いことが判る。
【００２０】
【表３】
【００２１】＜実施例５＞実施例３と同様にして、各ダ
イス毎に粉末成形を連続５００個成形したときの成形体
温度を測定した。テーパなしダイスのものは６０℃であ
ったが、テーパ付きダイスのものは４７℃であり、摩擦
抵抗の差が認められた。 ＜実施例６＞前記の１／２５００のテーパ付き金型を用
い、硬さが７００ＨＶで粒度が２５０メッシュ以下の合
金鋼粉末に樹脂を２重量％混合した粉末を、成形圧力を
変えて加圧して離型した場合と、同様に成形圧力を変え
てそれぞれ加圧してから加圧を解除し、次に、圧粉体を
ダイス内孔径の大きい側へ下パンチで押し上げ移動した
後、夫々２５トン／ｃｍ2 の圧力で加圧し、離型した場
合の各試料成形体密度を比較した。
イス毎に粉末成形を連続５００個成形したときの成形体
温度を測定した。テーパなしダイスのものは６０℃であ
ったが、テーパ付きダイスのものは４７℃であり、摩擦
抵抗の差が認められた。 ＜実施例６＞前記の１／２５００のテーパ付き金型を用
い、硬さが７００ＨＶで粒度が２５０メッシュ以下の合
金鋼粉末に樹脂を２重量％混合した粉末を、成形圧力を
変えて加圧して離型した場合と、同様に成形圧力を変え
てそれぞれ加圧してから加圧を解除し、次に、圧粉体を
ダイス内孔径の大きい側へ下パンチで押し上げ移動した
後、夫々２５トン／ｃｍ2 の圧力で加圧し、離型した場
合の各試料成形体密度を比較した。
【００２２】ダイキャビティ中で予備成形体を移動した
後、再圧縮すると、圧力２５トン／ｃｍ2 で１回圧縮し
た場合の密度に比べて成形体密度が高いことが判る。
後、再圧縮すると、圧力２５トン／ｃｍ2 で１回圧縮し
た場合の密度に比べて成形体密度が高いことが判る。
【００２３】
【表４】
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の成形ダ
イスは、内孔にテーパを設けたものであるから、粉末圧
縮時及び圧粉体抜き出し時の摩擦抵抗が少なく、密度の
高い成形体を能率よく成形できる。特に、ダイスと凝着
し易い材料の成形において効果がある。また、一次圧粉
体をダイキャビティ内で内孔大側へ移動した後、再圧縮
する方法によれば、圧縮性の悪い粉末の成形において一
段と高い成形密度のものを得ることができる。特に、ア
モルファス合金粉末などの成形が容易になる。
イスは、内孔にテーパを設けたものであるから、粉末圧
縮時及び圧粉体抜き出し時の摩擦抵抗が少なく、密度の
高い成形体を能率よく成形できる。特に、ダイスと凝着
し易い材料の成形において効果がある。また、一次圧粉
体をダイキャビティ内で内孔大側へ移動した後、再圧縮
する方法によれば、圧縮性の悪い粉末の成形において一
段と高い成形密度のものを得ることができる。特に、ア
モルファス合金粉末などの成形が容易になる。
Claims (3)
- 【請求項１】 粉末成形ダイスの内孔が、成形体抜き出
し側へ拡大する１／５０００〜１／１０００のテーパを
有していることを特徴とする粉末成形ダイス。 - 【請求項２】 請求項１記載の粉末成形ダイスと、前記
ダイスの内孔と嵌合する上下パンチを備えた粉末成形装
置により、成形ダイスのキャビティ中に充填された粉末
を上下パンチで圧縮成形するに当り、圧縮過程の大部
分、または少なくとも圧縮の最終段階はダイス内孔の大
きい側のパンチで積極的に押圧することを特徴とする粉
末成形方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の粉末成形ダイスと、前記
ダイスの内孔と嵌合する上下パンチを備えた粉末成形装
置により、成形ダイスのキャビティ中に充填された粉末
を上下パンチで圧縮成形するに当り、粉末を一旦圧縮し
たのち、成形ダイス中の圧粉体をダイス内孔の大きい側
の方向へ移動し、既圧粉体を再度圧縮することを特徴と
する粉末成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13454892A JP3521088B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 粉末冶金用の金属粉末の成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13454892A JP3521088B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 粉末冶金用の金属粉末の成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05320705A true JPH05320705A (ja) | 1993-12-03 |
| JP3521088B2 JP3521088B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=15130895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13454892A Expired - Fee Related JP3521088B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 粉末冶金用の金属粉末の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3521088B2 (ja) |
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| JP2010118493A (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-27 | Tdk Corp | 金属圧粉コイル部品、及び、金属圧粉コアの製造方法 |
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1992
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