JPH069797U - 粉体成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉体をダイの成形部の内壁面と摺動させるこ
となく圧縮成形する。 【構成】 材料粉Ｂは、固定台１０上に設けられたダイ
２０に投入され、上パンチ３０によって矢印Ａ方向に加
圧されて圧縮成形される。ダイ２０の成形部２１は、所
望の成形品の形状に合わせて形成される。ダイ２０の円
筒部２２は、成形部２１に連通し、内径が成形部２１の
矢印Ａ方向と直角方向の寸法Ｗよりもひと回り小さくな
るように形成される。上パンチ３０は、この円筒部２２
に摺動可能に嵌挿され、投入された材料粉Ｂを所定の圧
力で圧縮する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ガラス、セラミックス、金属粉末等の粉体を所望の形状に圧縮成形 する粉体成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来粉体成形装置として、図６に示すように、円筒部５１を有するダイ５０と 、上下のパンチ６０、６１とを備えるものがある。上パンチ６０は、ダイ５０の 円筒部５１に上方から摺動可能に嵌挿され、図示しない油圧または空圧シリンダ 等によって昇降駆動される。下パンチ６１は、円筒部５１に下方から嵌合される 。このような装置においては、材料粉Ｂがダイ５０内に投入され、上パンチ６０ が円筒部５１内を矢印Ａ方向に摺動される。これにより材料粉Ｂは、下パンチ６ １との間で圧縮され、円柱状に成形される。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上述した従来の粉体成形装置では、ダイ５０の円筒部５１に投入された材料粉 Ｂを、上パンチ６０で矢印Ａ方向に加圧する際、材料粉Ｂが円筒部５１内壁面と の摩擦を受けながら圧縮されるため、特に材料粉Ｂが粒径５μｍ以下の微小粉体 である場合、成形品に図７に示すような断層（部分的なクラック）Ｃを生じてし まい、強度の低下、割れ等の原因となるという問題がある。また、ダイ５０およ び上下のパンチ６０、６１の表面には、熱処理（焼入れ）等を施したとしても、 経時的に磨耗が生じて粗面となってしまい、成形品の離型不良を生ずるという問 題がある。

【０００４】 さらに、所望の成形品の形状が円柱状でない場合、ダイ５０の円筒部５１およ び上下のパンチ６０、６１を、所望の成形品の形状毎に形成する必要があり、互 換性に欠けるとともに、コスト上昇を招くという問題がある。すなわち、材料粉 Ｂを例えば多角形状に成形する場合、ダイ５０の円筒部５１および上下のパンチ ６０、６１を多角形状に形成するとともに、それらを数μｍのクリアランスで嵌 合させる必要がある。このため、ダイ５０の円筒部５１および上下のパンチ６０ 、６１の加工には、非常に高い精度が要求されることとなり、多大の時間と労力 を要するとともに、コスト上昇を招くという問題がある。

【０００５】 また圧縮成形後、成形品はダイ５０の円筒部５１内を摺動させて取り出すしか なく、このためたとえ円筒部５１の内壁面を鏡面に仕上げておいても、取り出し た成形品の外面には、図７に示すような無数の擦り傷Ｄが入ってしまうという問 題がある。

【０００６】 本考案は、粉体をダイの成形部の内壁面と摺動させることなく圧縮成形するこ とができ、これにより成形品に断層等が生ずるのを確実に防止することができ、 しかも成形部の形状を変更するだけで種々の形状の成形品を容易に得ることがで きる粉体成形装置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】

本考案に係る粉体成形装置は、粉体を成形する形状に合わせて形成された成形 部および成形部に連通する円筒部を有するダイと、上記円筒部に摺動可能に嵌挿 され、粉体を円筒部から成形部側に圧縮するパンチとを備え、上記円筒部の内径 は、成形部の幅方向寸法よりも小さく形成されており、粉体を圧縮する際、成形 部内の粉体は、円筒部内の粉体を介して伝達されるパンチの圧力によって圧縮成 形されることを特徴としている。

【０００８】

【実施例】

以下図示実施例により、本考案を説明する。 図１および図２は、本考案の第１実施例である粉体成形装置を示す断面図であ る。これらの図において、材料粉Ｂは、固定台１０上に設けられたダイ２０に投 入され、上パンチ３０によって矢印Ａ方向に加圧されて圧縮成形される。

【０００９】 ダイ２０には、上下方向に貫通して成形部２１および円筒部２２が設けられる 。成形部２１は、所望する成形品の形状に合わせて形成される。成形部２１の内 壁面は、矢印Ａ方向に沿って徐々に広がるように、所定の角度θ（図１）を以て 傾斜して形成される。円筒部２２は、成形部２１に連通しており、内径が成形部 ２１の矢印Ａ方向と直角方向の寸法Ｗ（以下、幅方向寸法Ｗという）（図１）よ りもひと回り小さくなるように形成される。円筒部２２には、上パンチ３０が上 下方向に摺動可能に嵌挿され、投入された材料粉Ｂを圧縮する。ダイ２０は、上 パンチ３０による材料粉Ｂの圧縮の際、外面に係合された締付け環２３によって 幅方向への拡張を阻止される。締付け環２３は、下端部を固定台１０の上端部に 螺合される。

【００１０】 上パンチ３０は、成形部２１の幅方向寸法Ｗよりも約２〜５ｍｍ小さな直径を 有する円筒形状に形成されており、ダイ２０の円筒部２２に摺動可能に嵌挿され る。上パンチ３０は、図示しない油圧または空圧シリンダ等によって昇降駆動さ れ、材料粉Ｂを所定の圧力で圧縮する。

【００１１】 ダイ２０の成形部２１の内壁面、円筒部２２の内壁面および上パンチ３０の外 面には、Ｎｉ−Ｂ−Ｗ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｗ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｂからなる三元合金、ま たはＮｉ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ｓｉ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ｂ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｂ−Ｓｉか らなる四元合金が、厚さ０．２ｍｍ程度にメッキまたは溶射コーティングされ、 被覆層Ｐが形成される。

【００１２】 本実施例の作用を説明する。 材料粉Ｂが、ダイ２０の成形部２１および円筒部２２に投入され、上パンチ３ ０が円筒部２２内を摺動しながら下降される。これにより円筒部２２内の材料粉 Ｂが、矢印Ａ方向に所定の圧力で加圧され、成形部２１の中心から放射方向に流 動される。そして、成形部２１の形状に圧縮成形される。この際、円筒部２２の 内径が成形部２１の幅方向寸法Ｗよりも小さいことにより、成形部２１の内壁面 近傍の材料粉Ｂは圧力伝達によってのみ成形され、成形部２１の内壁面との間に 摩擦を生ずることはない。

【００１３】 加圧終了後、締付け環２３を緩めて固定台１０からダイ２０を取り外し、成形 品を離型させる。この離型は、成形部２１の内壁面が矢印Ａ方向に徐々に広がる ように傾斜されることによって、極めて容易に行え、成形品の外面に擦り傷等が 入るのを確実に防止できる。

【００１４】 ところで、ダイ２０の成形部２１の内壁面は、材料粉Ｂとの摩擦を生ずること がないために磨耗を生ずることはないが、圧力による材料粉Ｂのめり込みを防止 するために、表面硬度を上げる必要がある。また、ダイ２０の円筒部２２の内壁 面および上パンチ３０の外面も、上パンチ３０の摺動による磨耗防止のため、表 面硬度を上げる必要がある。

【００１５】 表面硬度を上げる方法としては、従来、熱処理（焼入れ・焼戻し）によるもの があるが、このような方法では、硬度６０（ＨＲＣ）まで上げるのが限度である 。このため、従来の粉体成形装置においては、ダイの内壁面が材料粉Ｂによる磨 耗のために粗面となり、成形品の離型不良が生じていた。しかも表面硬度を上げ ると、材料の引張り強度が極端に低下するため、材料の肉厚を大きくしなければ ならず、成形品の重量増加および大型化が避けられないという問題があった。

【００１６】 本考案者は、熱処理硬度が４５〜５０（ＨＲＣ）程度までであれば、材料の引 張り強度が向上する性質に着目した。そして、ダイ２０の成形部２１の内壁面、 円筒部２２の内壁面および上パンチ３０の外面の熱処理硬度を、４５（ＨＲＣ） 程度に抑えるとともに、それら表面には上述した被覆層Ｐを形成させた。これに より、引張り強度の向上を図りながら、ダイ２０の成形部２１の内壁面、円筒部 ２２の内壁面および上パンチ３０の外面の表面硬度を６５（ＨＲＣ）以上に高め ることができた。したがって、ダイ２０の成形部２１の内壁面への材料粉Ｂのめ り込みと、ダイ２０の円筒部２２の内壁面および上パンチ３０の外面の磨耗を確 実に防止することができる。

【００１７】 以上のように上記第１実施例によれば、上パンチ３０の直径が成形部２１の幅 方向寸法Ｗよりも小さいので、材料粉Ｂは、成形部２１の内壁面との間に摩擦を 生ずることはなく、圧力伝達のみによって圧縮成形される。これにより、粒径が ５μｍ以下の微小粉体でも、断層（部分的なクラック）を生ずることなく、所望 の形状に成形することができる。また、成形部２１の内壁面の磨耗も防止される 。

【００１８】 成形品の形状を変更する場合には、ダイ２０の成形部２１の形状のみを変更す ればよく、従来の装置のようにダイの円筒部およびパンチの形状までも変更する 必要がない。特に上パンチ３０は、円筒形状のまま、成形品の種々の形状に対応 可能であるため、加工が容易であるとともに、装置の互換性が向上する。

【００１９】 また、成形部２１の内壁面を矢印Ａ方向に沿って徐々に広がるように傾斜させ たので、圧縮成形後、成形品を容易に離型させることができ、成形品の外面に擦 り傷等が入るのを防止することができる。さらに、成形部２１の内壁面を鏡面に 仕上げると、成形品の外面も鏡面を容易に得ることができる。

【００２０】 図３は、本考案の第２実施例である粉体成形装置を示す断面図である。 この図において、ダイ４０は、成形部４１を有するコア部材４２と、円筒部４ ３を有する嵌合部材４４とに二分割されている。嵌合部材４４は、下面に周方向 に沿って突設された複数のガイドピン４５を、コア部材４２の上面に穿設された ガイド溝４６に嵌合され、コア部材４２上に位置決めされる。コア部材４２の成 形部４１は、六角柱状に形成される。

【００２１】 本実施例の作用を、図４に沿って説明する。 材料粉Ｂが、コア部材４２の成形部４１および嵌合部材４４の円筒部４３に投 入され、上パンチ３０が円筒部４３内を摺動しながら下降される。これにより円 筒部４３内の材料粉Ｂが、矢印Ａ方向に加圧され（図４（ａ））、六角柱状の成 形部４１の中心から矢印Ｅ方向に放射状に流動される（図４（ｂ））。そして六 角柱状に圧縮成形される（図４（ｃ））。

【００２２】 以上のように上記第２実施例によれば、ダイ４０をコア部材４２と嵌合部材４ ４に分割したので、成形部４１の形状をより自由な形状に容易に加工することが でき、より多くの成形品の形状に容易に対応することができる。また円筒部４３ 内の材料粉Ｂを、加圧によって成形部４１の中心から放射方向（矢印Ｅ方向）に 流動させ、六角柱状に成形するので、六角柱以外の微細かつ複雑な形状の成形品 であっても、割れやクラックを生ずることなく成形することができる。

【００２３】 図５は、本考案の第３実施例である粉体成形装置の圧縮成形工程を示す図であ る。この粉体成形装置の構成は、コア部材４２の成形部４１が歯車形状に形成さ れている他は、図３に示す第２実施例の粉体成形装置の構成と同一である。

【００２４】 本実施例の作用を説明する。 材料粉Ｂが、コア部材４２の成形部４１および嵌合部材４４の円筒部４３に投 入され、上パンチ３０が円筒部４３内を摺動しながら下降される。これにより円 筒部４３内の材料粉Ｂが、矢印Ａ方向に加圧され（図５（ａ））、歯車形状の成 形部４１の中心から矢印Ｅ方向に放射状に流動される（図５（ｂ））。そして歯 車形状に圧縮成形される（図５（ｃ））。

【００２５】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、粉体をダイの成形部の内壁面と摺動させること なく圧縮成形することができ、これにより成形品に断層等が生ずるのを確実に防 止することができ、しかも成形部の形状を変更するだけで種々の形状の成形品を 容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例に係る粉体成形装置の材料
粉を加圧する前の状態を示す断面図である。

【図２】図１の粉体成形装置の材料粉を加圧した後の状
態を示す断面図である。

【図３】本考案の第２実施例に係る粉体成形装置の材料
粉を加圧した後の状態を示す断面図である。

【図４】図３の粉体成形装置による粉体の圧縮成形工程
の概念を示す斜視図である。

【図５】図３の粉体成形装置による粉体の圧縮成形工程
の概念を示す斜視図である。

【図６】従来の粉体成形装置の材料粉を加圧した後の状
態を示す断面図である。

【図７】図６の粉体成形装置によって圧縮成形された成
形品を示す斜視図である。

【符号の説明】

２０ ダイ ２１ 成形部 ２２ 円筒部 ３０ パンチ Ｂ 材料粉（粉体） Ｗ 成形部の幅方向寸法 Ｐ 被覆層

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体を成形する形状に合わせて形成され
   た成形部および成形部に連通する円筒部を有するダイ
   と、上記円筒部に摺動可能に嵌挿され、粉体を円筒部か
   ら成形部側に圧縮するパンチとを備え、上記円筒部の内
   径は、成形部の幅方向寸法よりも小さく形成されてお
   り、粉体を圧縮する際、成形部内の粉体は、円筒部内の
   粉体を介して伝達されるパンチの圧力によって圧縮成形
   されることを特徴とする粉体成形装置。
2. 【請求項２】 上記ダイの成形部の内壁面が、パンチに
   よる粉体の圧縮方向に沿って徐々に広がるように傾斜し
   て形成されることを特徴とする請求項１記載の粉体成形
   装置。
3. 【請求項３】 上記ダイの成形部の内壁面、円筒部の内
   壁面およびパンチの外面には、Ｎｉ−Ｂ−Ｗ、Ｎｉ−Ｃ
   ｏ−Ｗ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｂからなる三元合金、またはＮｉ
   −Ｃｏ−Ｃｒ−Ｓｉ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ｂ、Ｎｉ−Ｃ
   ｒ−Ｂ−Ｓｉからなる四元合金のいずれかが、メッキま
   たは溶射コーティングされることを特徴とする請求項１
   または２記載の粉体成形装置。
4. 【請求項４】 上記ダイが、成形部を有するコア部材
   と、コア部材に嵌合され、円筒部を有する嵌合部材から
   構成されることを特徴とする請求項１、２または３記載
   の粉体成形装置。