JPH06100903A

JPH06100903A - 粉末の等方加圧成形方法

Info

Publication number: JPH06100903A
Application number: JP25486392A
Authority: JP
Inventors: Minoru Wakabayashi; 稔若林; Osamu Morioka; 収森岡; Akira Asari; 明浅利
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-09-24
Filing date: 1992-09-24
Publication date: 1994-04-12

Abstract

(57)【要約】【構成】成形モールドが、加圧により容易に変形する
が、減圧時にはほとんど弾性回復しない物質で構成され
た、あるいは当該物質を成形モールドと粉末との間に介
在させた等方加圧成形方法。【効果】クラックやシワが発生しない成形体を得るこ
とができ、しかも、成形体表面を剥離したりすることな
く、成形モールドから成形体を容易に取り出すことがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉末の等方加圧成形方
法、特に冷間等方加圧成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉末の等方加圧成形方法は、密度が均一
で、緻密な成形品が得られるなどの多くの利点があるこ
とから、近年、注目されている成形方法である。等方加
圧成形方法、例えば、冷間等方加圧成形方法（以下、Ｃ
ＩＰという）は、図５に示すように、ゴム製モールド２
に粉末１を充填して、これを圧力容器３内に収納し、圧
力容器３内のゴム製モールド２周囲に封入された液体４
を圧力媒体として等方加圧する方法である。等方加圧装
置は、図５に示すものの他、ゴム製モールド２以外にシ
ール部分として加圧ゴム５を有し、外周径方向のみを加
圧をするタイプ（図６）、３方向を加圧するタイプ（図
７）、ピストン６等により直接プレス加圧するタイプ
（図８）などがある。いずれの方法も、加圧によりゴム
製モールド２とともに粉末１を圧縮して成形体を得る方
法である。

【０００３】ここで加圧時には、図９に示すように、成
形体表面の粉末粒子８間の間隙にゴム製モールド９がく
い込む。次いで、かかる状態のまま減圧される。減圧過
程において、ゴム製モールドはそれ自体の弾性力により
加圧前の初期の寸法形状に復元するが、成形体はゴム製
モールドのように加圧前の寸法に復元できないため、成
形体とゴム製モールドとの間に弾性回復の違いに起因し
た力が発生する。このため、成形体の強度がゴム製モー
ルドの弾性回復に耐えられない場合には、割れなどの欠
陥が生じることになる。図１０は、成形体表面の粒子間
隙にゴム製モールドがくい込んだために、表面にクラッ
クが発生した成形体１０の模式図である。成形体の肉厚
が薄くなる程、あるいは粉末の初期充填密度が低くて変
形量が大きい程、クラックが発生しやすい。

【０００４】ゴム製モールドの復元力による成形体の割
れを防止する方法として、特開昭６３−２１９５０３号
公報に、ゴム製モールドに代えて、粘土のような粘塑性
体で構成したモールドを用いる方法が提案されている。
粘塑性体で構成したモールドは、減圧時にゴム製モール
ドのような復元が起こらないため、成形体の割れが生じ
ないというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、粉末と粘土製
モールドとが直接接触した状態で加圧成形すると、成形
体表面に粘土が食い込むため、モールドから成形体を取
り出すのが困難で、成形体の表層が剥離したりする。成
形体と粘塑性体とが直接接触するのを防止するために、
同公報は、さらに、モールドを構成する粘塑性体と粉末
との間に、薄いゴム又は高分子膜を介在させる方法や離
型剤を塗布する方法を提案している。しかし、いずれの
方法も大変手間がかかる。また、粘土で精度の良い型を
作るのは困難であり、さらに粘土からなる型は軟らか
く、粉末を成形モールド内に封入する際やハンドリング
中に変形しやすいために、成形体の寸法精度が悪くなる
という欠点もある。

【０００６】本発明は、減圧過程におけるモールドの弾
性回復による成形体の割れを防止すると共に、モールド
から成形体を取り出す際に、成形体表面を傷つけたりす
ることがない粉末の等方圧加圧成形方法を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の粉末の等方加圧
成形方法は、粉末を成形モールド内に封入し、該成形モ
ールドを等方加圧することにより前記粉末を成形した
後、減圧する粉末の等方加圧成形方法において、前記成
形モールドが、加圧により容易に変形するが、減圧時に
はほとんど弾性回復しない物質で構成されている。

【０００８】また、本発明の粉末の等方加圧成形方法
は、粉末を成形モールド内に封入し、該成形モールドを
等方加圧することにより前記粉末を成形した後、減圧す
る粉末の等方加圧成形方法において、前記成形モールド
と前記粉末との間に、加圧により容易に変形するが、減
圧時にはほとんど弾性回復しない物質を介在させたこと
を特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明において、加圧及び減圧過程で粉末と直
接接触している物質は、圧縮時に容易に変形するが、減
圧時にはほとんど弾性回復しない物質で、図１のような
挙動を示す。図１中、縦軸は荷重、横軸は変位量を示し
ている。従って、等方加圧成形の一連の操作において、
上記物質からなるモールドは弾性回復しないので、成形
体に対し、弾性回復による外力が作用しない。

【００１０】上記物質からなるシート等が粉末と成形モ
ールドとの間に介在する場合も、上記物質からなるモー
ルドを用いる場合と同様に、加圧過程においては成形モ
ールドを構成する物質、例えばゴムが粉末粒子の間に食
い込むのを防止し、減圧過程においては成形モールドの
弾性回復力が成形体に影響を及ぼすのを防止する。な
お、上記物質は粉末に対する離型性に優れた物質が好ま
しい。離型性に優れた物質を用いた場合には、加圧過程
においても、従来のゴムや粘土のように粉末粒子間の間
隙に入り込んだりせず、減圧後、成形体表面を剥離する
ことなく、成形体を取り出すことができる。粉末との付
着性が強い物質を用いた場合、あるいは成形体が複雑な
形状をしているために離型することが困難な場合でも、
成形後、熱処理等を行って、上記物質からなるモールド
又は介在物質を溶融等することにより、容易に除去する
ことができる。

【００１１】

【実施例】本発明において用いられる物質、すなわち、
加圧により容易に変形するが、減圧時にはほとんど弾性
回復しない物質（以下、物質Ａと略記する）とは、粉末
の成形条件で塑性変形する金属材料、高分子物質等であ
る。前記金属材料としては、例えば、ＣＩＰにおいて
は、鉛、アルミニウム、銅などの比較的常温で軟質の金
属材料が用いられる。前記高分子物質としては、粉末の
成形圧力で押しつぶされるような孔を多数有する多孔性
物質、例えば、ＣＩＰにおいては、発泡ウレタン、塩化
ビニリデン、スチレンビーズ等が用いられる。多孔性物
質の材質、孔径、孔のタイプ（独立気泡タイプ又は連続
気泡タイプ）等については、成形圧力、圧力媒体等の条
件により適宜選択される。また、物質Ａは、粉末との離
型性に優れた物質が好ましい。

【００１２】以上のような物質Ａで構成されるモールド
を、ゴム製モールドに代えて用いると、加圧により変形
するが、減圧過程において、ゴム製モールドの復元力の
ような外力が成形体に作用しないので、成形体にクラッ
クが発生したりしない。また、上記物質は離型性を有す
るため、圧縮時の粉末の粒子間への食い込みを防止する
だけでなく、モールドから成形体を取り出す際にも、成
形体表面層を剥離することがない。従って、本発明のモ
ールドを用いれば、モールドと粉末との間に離型性物質
を介在させたり、モールドに離型剤を塗布したりする必
要がなく、操作の簡便化が図れる。

【００１３】さらに、物質Ａは、粘土等と異なり、型の
作成における寸法精度に優れている。また、物質Ａをシ
ート状にして、これを成形モールドと粉末との間に介在
させてもよい。シートの厚みは、物質Ａの種類、成形条
件等により異なるが、０．２ｍｍもあれば十分である。

【００１４】図２に、物質Ａからなるシート１２を用い
て、等方加圧成形した場合の様子を示す。粉末１１をシ
ート１２で挟持し、これをゴム製モールド１３に入れて
（図２（ａ）参照）、矢印方向に加圧すると、粉末１
１、シート１２及びゴム製モールド１３が圧縮される
（図２（ｂ）参照）。このとき、シート１２は、粉末１
１の間隙にモールド１３が食い込むのを防止する。次い
で、減圧すると、モールド１３はそれ自体の弾性回復力
により元の形にまで復元するが、シート１２及び粉末１
１からなる成形体１１’は圧縮されたままである（図２
（ｃ）参照）。このとき、モールド１３はシート１２表
面を滑るようにして回復するため、復元力は成形体１
１’にほとんど作用しない。このように、物質Ａをモー
ルドと粉末との間に介在させても、物質Ａをモールドと
して用いた場合と同様の効果を得ることができる。ま
た、物質Ａをシート状にして用いる方法は、物質Ａをモ
ールドとして用いる場合よりも容易であり、安価であ
る。なお、物質Ａのシートを用いる場合、従来のゴム製
モールドに限らず、粘土等の粘塑性物質からなるモール
ドを用いることもできる。また、物質Ａからなるシート
は成形体の全周を覆う必要はなく、板状物の厚みに相当
する部分のようにモールドとの接触面積が小さい部分で
あれば、介在させなくても本発明の効果を十分発揮し得
る。

【００１５】以上のような本発明の作用効果を、具体的
実施例に基づいて説明する。図３は、鉛製のモールドを
用いて冷間等方加圧成形した例である。鉛よりなる雄型
１６と雌型１７とで形成される空間に、平均粒径約８μ
ｍの鉄粉１８を充填密度約４０％となるように詰めて、
加圧ゴム１９中にセットし、３０００ｋｇ／ｃｍ²まで
加圧した。その後、減圧して、充填密度６５％の釣鐘状
の成形体を得た。成形体は、鉛製モールド１６、１７か
ら容易に取り出すことができ、成形体表面の剥離も認め
られなかった。なお、鉛製モールドは、圧縮されたまま
回復しないため、そのまま再度使用することはできな
い。しかし、圧縮されたモールドは、金型を利用して容
易に元に戻すことができる。また、溶融して、鋳造型に
流し込んで、新たな型を作成することによっても、再利
用できる。

【００１６】図４は、粉末２２とゴム製モールド２３と
の間に厚さ１ｍｍの鉛板２１を介在させた場合である。
ゴム製モールド２３としては、底面及び側面の肉厚が２
ｍｍで、硬度６５°のネオプレンゴム製モールドを使用
した。平均粒径約８μｍの鉄粉を充填密度３０％で充填
し、バインダなしの乾燥粉末のままで、１５００ｋｇ／
ｃｍ²まで加圧した。直径４０ｍｍ、厚み３ｍｍの円板
の成形体が得られ、成形体の密度は約６０％となった。
成形体にクラックの発生は全くなく、表面は平滑であっ
た。鉛は８０ｋｇ／ｃｍ²程度から塑性流動を開始する
ので、鉛板２１は、成形圧力１５００ｋｇ／ｃｍ²下
で、ゴム製モールドと共に変形して粉末を圧縮し、減圧
時にゴム製モールドが弾性回復する際に、成形体表面に
その回復力が作用するのを防止したためと考えられる。

【００１７】一方、鉛板２１を介在させずに、同条件で
成形すると、成形体に無数のクラックが認められた。ま
た、鉛板２１に代えて、発泡ウレタン製シート（厚み
０．５ｍｍ）を用い、シリコンゴム製モールド（硬度２
０°）を用いて、２００ｋｇ／ｃｍ²の低圧加圧して、
厚み５ｍｍの成形体を成形した。成形体にクラックは認
められず、また、成形体表面を剥離することなく、シー
トを容易に取り外すことができた。

【００１８】なお、上記実施例はいずれもＣＩＰによる
関するものであるが、本発明は、物質Ａを適宜選択する
ことにより、温間等方加圧成形方法にも適用することが
できる。

【００１９】

【発明の効果】本発明の方法によれば、クラックやシワ
が発生しない成形体を得ることができ、しかも、成形体
表面を剥離したりすることなく、成形モールドから成形
体を容易に取り出すことができる。また、成形体の取り
出しのために、予め成形モールドに離型剤等を塗布する
必要もないので、手間がかからない。さらに、従来の粘
土等の粘塑性物質よりも寸法精度の良いモールドを作成
できるので、寸法精度の高い成形体を得ることができ
る。

【００２０】物質Ａを成形モールドとしてでなく、シー
ト状物質として、粉末と成形モールドとの間に介在させ
る場合にも、上記効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる物質の挙動を説明するための
図である。

【図２】本発明の等方加圧成形方法の作用を説明する
ための図である。

【図３】本発明の一実施例を示す模式図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す模式図である。

【図５】従来の冷間等方加圧成形方法を示す模式図で
ある。

【図６】従来の冷間等方加圧成形方法を示す模式図で
ある。

【図７】従来の冷間等方加圧成形方法を示す模式図で
ある。

【図８】従来の冷間等方加圧成形方法を示す模式図で
ある。

【図９】従来の問題点を説明するための図である。

【図１０】従来の問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１１粉末１２シート１３ゴム製モールド１６鉛製モールド１７鉛製モールド１８粉末２１鉛板２２粉末２３ゴム製モールド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉末を成形モールド内に封入し、該成形
モールドを等方加圧することにより前記粉末を成形した
後、減圧する粉末の等方加圧成形方法において、前記成形モールドが、加圧により容易に変形するが、減
圧時にはほとんど弾性回復しない物質で構成されている
ことを特徴とする粉末の等方加圧成形方法。
【請求項２】粉末を成形モールド内に封入し、該成形
モールドを等方加圧することにより前記粉末を成形した
後、減圧する粉末の等方加圧成形方法において、前記成形モールドと前記粉末との間に、加圧により容易
に変形するが、減圧時にはほとんど弾性回復しない物質
を介在させたことを特徴とする粉末の等方加圧成形方
法。