JPH0551607A - 材質的に均質なＡｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造歯車の製造法 - Google Patents
材質的に均質なＡｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造歯車の製造法Info
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- JPH0551607A JPH0551607A JP3238682A JP23868291A JPH0551607A JP H0551607 A JPH0551607 A JP H0551607A JP 3238682 A JP3238682 A JP 3238682A JP 23868291 A JP23868291 A JP 23868291A JP H0551607 A JPH0551607 A JP H0551607A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 材質的に均質にして緻密な歯形面を有するＡ
ｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造歯車を製造する。 【構成】 Ａｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造歯車を、急冷凝
固Ａｌ−Ｓｉ系系合金粉末のプレス成形体からなる６５
〜８５％の理論密度比を有する圧粉体に、熱間鍛造加工
を施して、９９％以上の理論密度比を有する板状鍛造チ
ップ材を形成し、上記鍛造チップ材から熱間打抜き加工
により歯形面を有する打抜き歯車素材を切出し、上記歯
車素材に熱処理と歯形面以外の面削を施すこと、により
製造する。
ｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造歯車を製造する。 【構成】 Ａｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造歯車を、急冷凝
固Ａｌ−Ｓｉ系系合金粉末のプレス成形体からなる６５
〜８５％の理論密度比を有する圧粉体に、熱間鍛造加工
を施して、９９％以上の理論密度比を有する板状鍛造チ
ップ材を形成し、上記鍛造チップ材から熱間打抜き加工
により歯形面を有する打抜き歯車素材を切出し、上記歯
車素材に熱処理と歯形面以外の面削を施すこと、により
製造する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、原料として急冷凝固
Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末を用い、熱間鍛造加工および熱間
打抜き加工を利用して、歯形面が材質的に均質にして緻
密な歯車を製造する方法に関するものである。
Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末を用い、熱間鍛造加工および熱間
打抜き加工を利用して、歯形面が材質的に均質にして緻
密な歯車を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば回転歯車ポンプの歯車が、
図２に概略平面図で例示されるように、一対の駆動歯車
Ｐと被動歯車Ｐ′からなり、これらの歯車のうち駆動歯
車Ｐが、例えば特開平２−１６９８８号公報に記載され
る方法を用い、図３に概略斜視図で示される通り、側面
に歯形面１ａを有する鍛造ダイ１Ａのキャビティ内に、
急冷凝固Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末のプレス成形体からなる
６５〜８５％の理論密度比を有するタブレット状圧粉体
Ｔを装入し、これに前記ダイの歯形面に対応する歯形面
１ｂをもった鍛造パンチ１Ｂにて熱間鍛造加工を施し
て、歯形の形成と理論密度比：９５％以上の緻密化をは
かることにより製造されることも知られている。
図２に概略平面図で例示されるように、一対の駆動歯車
Ｐと被動歯車Ｐ′からなり、これらの歯車のうち駆動歯
車Ｐが、例えば特開平２−１６９８８号公報に記載され
る方法を用い、図３に概略斜視図で示される通り、側面
に歯形面１ａを有する鍛造ダイ１Ａのキャビティ内に、
急冷凝固Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末のプレス成形体からなる
６５〜８５％の理論密度比を有するタブレット状圧粉体
Ｔを装入し、これに前記ダイの歯形面に対応する歯形面
１ｂをもった鍛造パンチ１Ｂにて熱間鍛造加工を施し
て、歯形の形成と理論密度比：９５％以上の緻密化をは
かることにより製造されることも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来方
法によって製造されたＡｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造歯車
においては、熱間鍛造加工時に、歯形面を構成する圧粉
体外面部の材料の流れが、きわめて小さく、歯形面形成
と同時に停滞した状態となってしまうことから、歯形面
部の緻密化および粉末間結合が十分に行なわれず、歯車
中央部に比して材質的不均一性が著しいのが現状であ
る。
法によって製造されたＡｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造歯車
においては、熱間鍛造加工時に、歯形面を構成する圧粉
体外面部の材料の流れが、きわめて小さく、歯形面形成
と同時に停滞した状態となってしまうことから、歯形面
部の緻密化および粉末間結合が十分に行なわれず、歯車
中央部に比して材質的不均一性が著しいのが現状であ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、歯形面部が緻密にして健全なＡ
ｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造歯車を製造すべく研究を行な
った結果、まず、急冷凝固Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末のプレ
ス成形体からなる６５〜８５％の理論密度比を有する圧
粉体に、熱間鍛造加工を施して、９９％以上の理論密度
比をもった板状鍛造チップ材を形成し、ついで、この鍛
造チップ材から熱間打抜き加工により歯形面を有する打
抜き歯車素材を切出し、これに熱処理と歯形面以外の寸
法出しのための面削を施すことにより製造したＡｌ−Ｓ
ｉ系合金製粉末鍛造歯車は、歯形面部も中央部も理論密
度比で９９％以上を有し、材質的に緻密で均質であり、
実質的にこのままの歯形面で実用に供することができる
という研究結果を得たのである。
上述のような観点から、歯形面部が緻密にして健全なＡ
ｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造歯車を製造すべく研究を行な
った結果、まず、急冷凝固Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末のプレ
ス成形体からなる６５〜８５％の理論密度比を有する圧
粉体に、熱間鍛造加工を施して、９９％以上の理論密度
比をもった板状鍛造チップ材を形成し、ついで、この鍛
造チップ材から熱間打抜き加工により歯形面を有する打
抜き歯車素材を切出し、これに熱処理と歯形面以外の寸
法出しのための面削を施すことにより製造したＡｌ−Ｓ
ｉ系合金製粉末鍛造歯車は、歯形面部も中央部も理論密
度比で９９％以上を有し、材質的に緻密で均質であり、
実質的にこのままの歯形面で実用に供することができる
という研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、急冷凝固Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末
のプレス成形体からなる６５〜８５％の理論密度比を有
する圧粉体に、熱間鍛造加工を施して、９９％以上の理
論密度比を有する板状鍛造チップ材を形成し、上記鍛造
チップ材から熱間打抜き加工により歯形面を有する打抜
き歯車素材を切出し、上記歯車素材に熱処理と歯形面以
外の面削を施すこと、により材質的に均質なＡｌ−Ｓｉ
系合金製粉末鍛造歯車を製造する方法に特徴を有するも
のである。
なされたものであって、急冷凝固Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末
のプレス成形体からなる６５〜８５％の理論密度比を有
する圧粉体に、熱間鍛造加工を施して、９９％以上の理
論密度比を有する板状鍛造チップ材を形成し、上記鍛造
チップ材から熱間打抜き加工により歯形面を有する打抜
き歯車素材を切出し、上記歯車素材に熱処理と歯形面以
外の面削を施すこと、により材質的に均質なＡｌ−Ｓｉ
系合金製粉末鍛造歯車を製造する方法に特徴を有するも
のである。
【０００６】なお、この発明の方法を実施するに際し
て、急冷凝固Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末は、重量％で（以下
成分組成に関する％は重量％を示す）、 Ｓｉ：１２〜３０％、 ＦｅおよびＮｉのうちの１種または２種：１〜１０％、
を含有し、さらに必要に応じて、 Ｃｕ：１〜５％、 Ｍｇ：０．３〜２％、 のうちの１種または２種、を含有し、残りがＡｌと不可
避不純物からなる組成、並びに、ガスアトマイズにより
形成された−３０＋３５０メッシュの粒度、をもつのが
望ましい。
て、急冷凝固Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末は、重量％で（以下
成分組成に関する％は重量％を示す）、 Ｓｉ：１２〜３０％、 ＦｅおよびＮｉのうちの１種または２種：１〜１０％、
を含有し、さらに必要に応じて、 Ｃｕ：１〜５％、 Ｍｇ：０．３〜２％、 のうちの１種または２種、を含有し、残りがＡｌと不可
避不純物からなる組成、並びに、ガスアトマイズにより
形成された−３０＋３５０メッシュの粒度、をもつのが
望ましい。
【０００７】この場合、Ｓｉ成分には、耐摩耗性を向上
させる作用があり、したがってその含有量が１２％未満
では所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、
一方その含有量が３０％を越えると強度が低下するよう
になることから、その含有量を１２〜３０％とした。
させる作用があり、したがってその含有量が１２％未満
では所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、
一方その含有量が３０％を越えると強度が低下するよう
になることから、その含有量を１２〜３０％とした。
【０００８】また、ＦｅおよびＮｉ成分には、ＡｌやＳ
ｉと金属間化合物を形成して、耐熱性、高温強度、およ
び耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が１
％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その
含有量が１０％を越えると靭性が低下するようになるこ
とから、その含有量を１〜１０％とするのがよい。
ｉと金属間化合物を形成して、耐熱性、高温強度、およ
び耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が１
％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その
含有量が１０％を越えると靭性が低下するようになるこ
とから、その含有量を１〜１０％とするのがよい。
【０００９】さらに、ＣｕおよびＭｇ成分には、時効効
果により強度を一段と向上させる作用があるので、必要
に応じて含有されるが、その含有量が、それぞれＣｕ：
１％未満およびＭｇ：０．３％未満では所望の強度向上
効果が得られず、一方その含有量が、それぞれＣｕ：５
％およびＭｇ：２％を越えると靭性が低下するようにな
ることから、その含有量は、それぞれＣｕ：１〜５％、
Ｍｇ：０．３〜２％とするのがよい。
果により強度を一段と向上させる作用があるので、必要
に応じて含有されるが、その含有量が、それぞれＣｕ：
１％未満およびＭｇ：０．３％未満では所望の強度向上
効果が得られず、一方その含有量が、それぞれＣｕ：５
％およびＭｇ：２％を越えると靭性が低下するようにな
ることから、その含有量は、それぞれＣｕ：１〜５％、
Ｍｇ：０．３〜２％とするのがよい。
【００１０】また、粉末粒度に関し、不活性ガスや空気
などを用いたガスアトマイズにより粒度を−３０〜＋３
５０メッシュにすると、アトマイズによる急冷凝固によ
って粉末中の初晶Ｓｉが１０μｍ以下の微細粒となって
素地中に均一分散するようになり、この粉末中のＳｉの
微細化によって鍛造歯車は高強度とすぐれた耐摩耗性と
具備するようになるのである。
などを用いたガスアトマイズにより粒度を−３０〜＋３
５０メッシュにすると、アトマイズによる急冷凝固によ
って粉末中の初晶Ｓｉが１０μｍ以下の微細粒となって
素地中に均一分散するようになり、この粉末中のＳｉの
微細化によって鍛造歯車は高強度とすぐれた耐摩耗性と
具備するようになるのである。
【００１１】つぎに、同じく圧粉体の理論密度比は、そ
の値が６５％未満では取扱上破損が生じ易く、一方その
値が８５％を越えると、内部に存在する水蒸気や空気な
どのガス抜きが困難になることから、６５〜８５％とす
るのがよい。
の値が６５％未満では取扱上破損が生じ易く、一方その
値が８５％を越えると、内部に存在する水蒸気や空気な
どのガス抜きが困難になることから、６５〜８５％とす
るのがよい。
【００１２】また、同じく熱間鍛造加工は、３００℃以
上望ましくは粉末の再結晶温度以上で、液相生成温度以
下の範囲内の所定の温度で行なうのがよく、これによっ
て緻密化が十分に進行し９５％以上の理論密度比をもっ
た鍛造歯車の製造が可能となる。
上望ましくは粉末の再結晶温度以上で、液相生成温度以
下の範囲内の所定の温度で行なうのがよく、これによっ
て緻密化が十分に進行し９５％以上の理論密度比をもっ
た鍛造歯車の製造が可能となる。
【００１３】さらに、熱間打抜き加工も上記熱間鍛造加
工温度と同じ温度で行なうのがよく、これは、上記の温
度範囲から低い方に外れても、また高い方に外れても、
変形などにより寸法精度の高い歯形面を形成するのが困
難になるという理由によるものである。
工温度と同じ温度で行なうのがよく、これは、上記の温
度範囲から低い方に外れても、また高い方に外れても、
変形などにより寸法精度の高い歯形面を形成するのが困
難になるという理由によるものである。
【００１４】つぎに、この発明の方法を実施例により具
体的に説明する。原料粉末として、それぞれ表１に示さ
れる成分組成、並びに空気アトマイズによる急冷凝固に
より粒度を−３０＋３５０メッシュとしたＡｌ−Ｓｉ系
合金粉末Ａ〜Ｆを用い、これにそれぞれ１％のステアリ
ン酸亜鉛を添加して混合し、３〜５ton ／cm2 り範囲内
の所定の圧力でそれぞれ表２に示される理論密度比、並
びに直径：１００mm×高さ：１６mmの寸法をもったプレ
ス成形体からなるタブレット状圧粉体を形成し、窒素雰
囲気中、温度：３５０℃に２時間保持の焙焼を施した
後、図１に概略工程図で示される通り前記圧粉体Ｔを、
鍛造ダイ２Ａのキャビティ内に装入し、これに同じく表
２に示される温度で鍛造パンチ２Ｂにて熱間鍛造加工を
施して、表２に示される理論密度比（駆動歯車の理論密
度比と同じ）を有する直径：１０５mmの板状鍛造チップ
材Ｗを成形し、引続いて、この鍛造チップ材Ｗを、打抜
きダイ３Ａの歯形面に続く上端部に形成した段部に装入
し、これに同じく表２に示される温度で、外面に歯形面
を有する打抜きパンチ３Ｂにて熱間打抜き加工を施して
打抜き歯車素材を切出し、最終的に前記歯車素材に、大
気中、温度：１７０℃に１０時間保持の熱処理と寸法出
しのための上下面の面削を施すことにより本発明法１〜
６を実施し、いずれも歯先径：８５mm×歯底径：７０mm
×厚さ：１２mmの寸法を有する駆動歯車Ｐを製造した。
体的に説明する。原料粉末として、それぞれ表１に示さ
れる成分組成、並びに空気アトマイズによる急冷凝固に
より粒度を−３０＋３５０メッシュとしたＡｌ−Ｓｉ系
合金粉末Ａ〜Ｆを用い、これにそれぞれ１％のステアリ
ン酸亜鉛を添加して混合し、３〜５ton ／cm2 り範囲内
の所定の圧力でそれぞれ表２に示される理論密度比、並
びに直径：１００mm×高さ：１６mmの寸法をもったプレ
ス成形体からなるタブレット状圧粉体を形成し、窒素雰
囲気中、温度：３５０℃に２時間保持の焙焼を施した
後、図１に概略工程図で示される通り前記圧粉体Ｔを、
鍛造ダイ２Ａのキャビティ内に装入し、これに同じく表
２に示される温度で鍛造パンチ２Ｂにて熱間鍛造加工を
施して、表２に示される理論密度比（駆動歯車の理論密
度比と同じ）を有する直径：１０５mmの板状鍛造チップ
材Ｗを成形し、引続いて、この鍛造チップ材Ｗを、打抜
きダイ３Ａの歯形面に続く上端部に形成した段部に装入
し、これに同じく表２に示される温度で、外面に歯形面
を有する打抜きパンチ３Ｂにて熱間打抜き加工を施して
打抜き歯車素材を切出し、最終的に前記歯車素材に、大
気中、温度：１７０℃に１０時間保持の熱処理と寸法出
しのための上下面の面削を施すことにより本発明法１〜
６を実施し、いずれも歯先径：８５mm×歯底径：７０mm
×厚さ：１２mmの寸法を有する駆動歯車Ｐを製造した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】また、比較の目的で、上記の図１に示され
る熱間鍛造加工および熱間打抜き加工を行なわず、これ
に代って図３に示される通りのキャビティ内に歯形面１
ａを形成した鍛造ダイ１Ａと外周面に歯形面１ｂを有す
る鍛造パンチ１Ｂを用いて熱間鍛造加工を行なう以外は
同一の条件で従来法１〜６を行ない、駆動歯車を製造し
た。
る熱間鍛造加工および熱間打抜き加工を行なわず、これ
に代って図３に示される通りのキャビティ内に歯形面１
ａを形成した鍛造ダイ１Ａと外周面に歯形面１ｂを有す
る鍛造パンチ１Ｂを用いて熱間鍛造加工を行なう以外は
同一の条件で従来法１〜６を行ない、駆動歯車を製造し
た。
【００１８】ついで、この結果得られた各種の駆動歯車
について、理論密度比を測定すると共に、歯形面の適宜
１０ケ所の硬さ（ロックウェル硬さＢスケール）を測定
し、この結果を、最高値、最低値、および平均値として
表２，３に示した。
について、理論密度比を測定すると共に、歯形面の適宜
１０ケ所の硬さ（ロックウェル硬さＢスケール）を測定
し、この結果を、最高値、最低値、および平均値として
表２，３に示した。
【００１９】
【表３】
【００２０】
【発明の効果】表２，３に示される結果から明らかな通
り、本発明法１〜６で製造された駆動歯車は、いずれも
９９％以上の理論密度比を有し、歯形面における硬さの
バラツキがきわめて小さく、かつ相対的に高い硬さを示
し、このことは材質的に緻密にして均質、かつ健全な歯
形面が形成されていることを示し、一方従来法１〜６で
製造された駆動歯車は、いずれも歯形面における硬さの
バラツキが大きく、かつ相対的に硬さも低く、この結果
歯形面部には多くの空孔が存在していることを示し、製
品とするためにはこの不健全な歯形面部の除去を行なわ
なければならないものである。
り、本発明法１〜６で製造された駆動歯車は、いずれも
９９％以上の理論密度比を有し、歯形面における硬さの
バラツキがきわめて小さく、かつ相対的に高い硬さを示
し、このことは材質的に緻密にして均質、かつ健全な歯
形面が形成されていることを示し、一方従来法１〜６で
製造された駆動歯車は、いずれも歯形面における硬さの
バラツキが大きく、かつ相対的に硬さも低く、この結果
歯形面部には多くの空孔が存在していることを示し、製
品とするためにはこの不健全な歯形面部の除去を行なわ
なければならないものである。
【００２１】上述のように、この発明の方法によれば、
実質的に歯形面の機械加工を必要とすることなく、打抜
き加工ままの状態で、材質的に均質にして緻密で、かつ
寸法精度の高い歯形面を形成することができ、したがっ
て打抜き加工ままの歯形面での実用が可能なＡｌ−Ｓｉ
系合金製粉末鍛造歯車を製造することができるのであ
る。
実質的に歯形面の機械加工を必要とすることなく、打抜
き加工ままの状態で、材質的に均質にして緻密で、かつ
寸法精度の高い歯形面を形成することができ、したがっ
て打抜き加工ままの歯形面での実用が可能なＡｌ−Ｓｉ
系合金製粉末鍛造歯車を製造することができるのであ
る。
【図１】本発明法の実施態様を示す概略工程図である。
【図２】回転歯車ポンプの歯車を示す概略平面図であ
る。
る。
【図３】従来法を示す概略斜視図である。
１Ａ，２Ａ 鍛造ダイ １Ｂ，２Ｂ 鍛造パンチ ３Ａ 打抜きダイ ３Ｂ 打抜きパンチ Ｔ 圧粉体 Ｗ 鍛造チップ材 Ｐ 駆動歯車
Claims (5)
- 【請求項１】 急冷凝固Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末のプレス
成形体からなる６５〜８５％の理論密度比を有する圧粉
体に、熱間鍛造加工を施して、９９％以上の理論密度比
を有する板状鍛造チップ材を形成し、 上記鍛造チップ材から熱間打抜き加工により歯形面を有
する打抜き歯車素材を切出し、 上記歯車素材に熱処理と歯形面以外の面削を施すことを
特徴とする材質的に均質なＡｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造
歯車の製造法。 - 【請求項２】 急冷凝固Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末が、重量
％で、 Ｓｉ：１２〜３０％、 ＦｅおよびＮｉのうちの１種または２種：１〜１０％、
を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなる組成を有
することを特徴とする上記請求項１記載の材質的に均質
なＡｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造歯車の製造法。 - 【請求項３】 急冷凝固Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末が、重量
％で、 Ｓｉ：１２〜３０％、 ＦｅおよびＮｉのうちの１種または２種：１〜１０％、
を含有し、さらに、 Ｃｕ：１〜５％、 Ｍｇ：０．３〜２％、のうちの１
種または２種、を含有し、残りがＡｌと不可避不純物か
らなる組成を有することを特徴とする上記請求項１記載
の材質的に均質なＡｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造歯車の製
造法。 - 【請求項４】 急冷凝固Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末が、ガス
アトマイズにより形成され、かつ−３０＋３５０メッシ
ュの粒度を有することを特徴とする上記請求項１，２，
または３記載の材質的に均質なＡｌ−Ｓｉ系合金製粉末
鍛造歯車の製造法。 - 【請求項５】 熱間鍛造加工および熱間打抜き加工が、
３００℃以上または粉末の再結晶温度以上で、液相生成
温度以下の範囲内の所定温度で行なわれることを特徴と
する上記請求項１記載の材質的に均質なＡｌ−Ｓｉ系合
金製粉末鍛造歯車の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3238682A JPH0551607A (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 材質的に均質なＡｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造歯車の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3238682A JPH0551607A (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 材質的に均質なＡｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造歯車の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0551607A true JPH0551607A (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=17033740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3238682A Withdrawn JPH0551607A (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 材質的に均質なＡｌ−Ｓｉ系合金製粉末鍛造歯車の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0551607A (ja) |
-
1991
- 1991-08-26 JP JP3238682A patent/JPH0551607A/ja not_active Withdrawn
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