JPH07103405B2 - 棒状焼結材の押抜き加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、引張強さ及び伸び特性
に優れる棒状焼結材を得る押抜き加工装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来、防護物に射出する貫
通体が、棒状焼結材を縮径加工して製造されている。こ
の粉末成形材である棒状焼結材の縮径加工には、２頭又
は４頭のダイスを用いたスウエージング加工又は押切り
タツプを用いるのが一般的である。しかして、この加工
方法を引張強さＴ．Ｓ．１００Kgf ／mm² 程度の高強度
素材に適用する場合、加工荷重が大きいため、大がかり
な専用機が必要であり、大がかりな専用機を使用した場
合でも高い密度上昇が得られないという技術的課題があ
る。加えて、非連続的で間欠的な加工方法であるため、
寸法精度の大幅な改善は望めず、かつ、曲がりを生じ易
い。

【０００３】更に、このような加工方法では、断面全体
に圧縮力が作用せず、中心部に半径方向の引張力が作用
するため、低延性で難加工性素材の場合には、大きな静
水圧作用が得られないこととも相まつて、加工中に半径
方向に延在するいわゆるモミワレが中心部に発生し易
い。これは、粉体を焼結した焼結体は、強度が高くもろ
いため、加工に際して割れを生じ易いことにも起因す
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の技術的課題に鑑みてなされたものであり、その構成
は、固定部材３と、固定部材３によつてしゆう動案内さ
れる支柱１３と、支柱１３に固着されて固定部材３の一
側に配置され、次第に縮径するテーパ孔部１４ａを有す
るダイス１４を固設した可動下板１１と、固定部材３の
他側に配置して支柱１３に固着した可動上板１２と、固
定部材３と可動上板１２との間に配置され、可動上板１
２及び可動下板１１に往復移動を与えるシリンダ装置５
とを有し、ダイス１４のテーパ孔部１４ａの小径端部よ
りも大径をなすように粉体を焼結してなり、ダイス１４
に対して長尺で外周面に液状潤滑剤２２を塗布した棒状
焼結材２１を用いる棒状焼結材の押抜き加工装置であつ
て、棒状焼結材２１の一端部をダイス１４のテーパ孔部
１４ａ内に挿入し、他端部を固定部材３に当接させると
共に、シリンダ装置５によつて可動下板１１を移動さ
せ、ダイス１４のテーパ孔部１４ａを棒状焼結材２１の
一端部から次第に通過させ、押抜き加工によるひずみ硬
化を棒状焼結材２１に与えることを特徴とする棒状焼結
材の押抜き加工装置である。

【０００５】

【作用】外周面に液状潤滑剤を塗布した状態の棒状焼結
材を、固定部材とダイスのテーパ孔部との間にセツトす
る。次いで、シリンダ装置によつて可動下板と共にダイ
スを移動させ、一端が固定部材に当接する棒状焼結材を
ダイスのテーパ孔部に相対的に圧入させ、断面積を減少
させてテーパ孔部の小径端部から次第に押抜く。その
際、可動下板は、支柱が固定部材によつて案内されて可
動上板と一緒に移動する。このようにしてダイスを通過
した棒状焼結材にスエージ加工が施されるので、棒状焼
結材の機械的特性（例えば、引張強さ、伸び、衝撃値
等）を改善することができる。

【０００６】ダイスの通過に際し、非圧縮性の液状潤滑
剤を周囲に介在させた棒状焼結材は、摩擦力を大きく受
けることなく相対移動して縮径加工され、これによつて
押抜き加工によるひずみ硬化された製品が得られる。更
に、棒状焼結材の外周面に塗布した液状潤滑剤が、ダイ
スのテーパ孔部との間に介在することにより、摩擦力を
低減し、高強度材で起こり易い表面の肌荒れ及び焼付き
を防止できる。

【０００７】このように、小径孔部から相対的に押出さ
れる棒状焼結材は、ダイスからの軸線方向の圧縮力を受
けることによつて大きな静水圧作用を受けて圧縮され、
テーパ孔部を通過して相対的押抜き加工によるひずみ硬
化を受けるため、高密度化及び高強度化が良好に得られ
る。すなわち、粉末成形材で気孔を有する棒状焼結材の
密度上昇が極めて良好に得られると共に、難加工性材料
からなる棒状焼結材の中心部にモミワレを生ずることが
良好に防止される。

【０００８】更に、棒状焼結材の外周に介在させた液状
潤滑剤によつて、棒状焼結材とダイスとの間の摩擦力が
極めて小さいものとなるので、加工中の棒状焼結材内部
のひずみ分布の変動が小さく、製品の機械的特性におけ
る不均一性が著しく軽減される。なお、棒状焼結材は、
常温にて加工できる他、５００℃程度までに加熱して温
間にて加工することもできる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１〜図４は、本発明の１実施例に係る押
抜き加工装置を示す。図中において符号１は、固定枠体
を示し、固定下板２と固定部材である固定上板３とを４
本の支柱４にて連結して構成される。各支柱４の小径を
なす両端部には、それぞれナツト４ａが螺合している。
この固定下板２の中央部には製品取り出し用の通孔２ａ
が形成され、また、固定上板３の固定下板２と対向する
内面中央部には、凹所を形成し、この凹所に圧入した支
持部材３ａによつて当接面３ｂを形成している。

【００１０】また、固定上板３の外面中央部には、複動
式のシリンダ装置５のシリンダ５ａが固設され、シリン
ダ５ａにしゆう動自在に嵌合するピストン５ｂによつて
上室５ｃと下室５ｄとを区画している。５ｅはロツドカ
バーを液密に挿通するピストンロツドであり、その突出
上端部が後記する可動上板１２の下面に結合される。そ
して、このような固定下板２及び固定上板３の側面並び
にシリンダ５ａの上端は、補強部材７に堅固に固着して
ある。

【００１１】一方、１０は可動枠体を示し、可動下板１
１と可動上板１２とを２本の支柱１３にて連結して構成
される。支柱１３は、固定上板３をしゆう動自在に挿通
してガイドポストとしての機能、及び、可動下板１１と
可動上板１２とを連結してタイロツドとしての機能を併
有する。各支柱１３の小径をなす両端部には、それぞれ
ナツト１３ａが螺合している。この可動下板１１の中央
部には段面を介して接続する大径孔と小径孔とからなる
段付通孔１１ａが形成され、この段付通孔１１ａにダイ
ス１４が圧入固着されている。ダイス１４は、上部に位
置し、下方に向けて次第に縮径するテーパ孔部１４ａ
と、テーパ孔部１４ａの下端に接続する小径孔部１４ｂ
とを有する。また、一方の支柱１３の下降状態での上端
部は、補強部材７の筒状部１３ｂにしゆう動自在に挿通
している。しかして、可動下板１１は、支柱１３が固定
上板３及び筒状部１３ｂに案内されて上下動自在であ
る。

【００１２】そして、シリンダ５ａには、ａ位置、ｂ位
置及びｃ位置を有する切り換え弁１５、流量可変調節弁
１６及びリリーフ弁１７を介して液圧ポンプ１８が接続
される。各１９は作動液体を貯溜するリザーバであり、
２０は圧力計である。

【００１３】次に、上記実施例の作用について説明す
る。棒状焼結材２１は、金属粉体を焼結した粉末成形材
であり、引張強さＴ．Ｓ．１００Ｋｇｆ／ｍｍ^２程度の
高強度材料（例えば、Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ焼結合金）にて形
成されている。この棒状焼結材２１は、ダイス１４のテ
ーパ孔部１４ａの小径端部及び小径孔部１４ｂよりも若
干大径（具体的には、断面積で２０〜３０％程度大き
い）の棒状体をなし、ダイス１４に対して充分に長尺で
ある。このような棒状焼結材２１の外周面には、図４に
示すように液状潤滑剤２２を薄膜をなすように予め塗布
してある。液状潤滑剤２２は、粘性の高いゾル状の二硫
化モリブデン等である。

【００１４】先ず、切り換え弁１５にａ位置を採らせて
液圧ポンプ１８によつて作動液体を上室５ｃに送り込ん
で下室５ｄをドレインし、可動枠体１０を下降駆動す
る。この操作によつて可動下板１１と固定上板３との間
を充分に拡大させ、この固定上板３の当接面３ｂと可動
下板１１のダイス１４のテーパ孔部１４ａとの間に棒状
焼結材２１をセツトする。セツトが完了したなら、切り
換え弁１５にｂ位置を採らせて両室５ｃ，５ｄをドレイ
ンした後にｃ位置を採らせて可動枠体１０を上昇駆動
し、可動下板１１を上昇駆動する。これにより、上端が
当接面３ｂに当接する棒状焼結材２１は、ダイス１４の
テーパ孔部１４ａに相対的に圧入され、断面積を減少さ
せて小径孔部１４ｂから次第に押抜かれる。このように
してダイス１４を通過した棒状焼結材２１には、スエー
ジ加工が施され、機械的特性（例えば、引張強さ、伸
び、衝撃値等）が改善される。

【００１５】ダイス１４の通過に際し、非圧縮性の液状
潤滑剤２２を薄膜状に周囲に介在させた棒状焼結材２１
は、摩擦力を大きく受けることなく相対移動して縮径加
工され、これによつて押抜き加工によるひずみ硬化が良
好になされた製品が得られる。更に、棒状焼結材２１の
外周面に塗布した液状潤滑剤２２がダイス１４のテーパ
孔部１４ａ及び小径孔部１４ｂとの間に介在するので、
特にダイス１４のテーパ孔部１４ａに位置する棒状焼結
材２１には、可動下板１１からの軸線方向の圧縮力が作
用すると共に、液状潤滑剤２２を介した圧縮力を外周か
ら受けて、静水圧作用を受けた状態で圧縮され、高密度
化及び高強度化が促される。ダイス１４の小径孔部１４
ｂは、テーパ孔部１４ａによつて縮径加工された棒状焼
結材２１の曲がりを抑制すると共に整形するように機能
する。

【００１６】このように、小径孔部１４ｂから相対的に
押出される棒状焼結材２１は、可動下板１１からの軸線
方向の圧縮力を受けるのみならず液状潤滑剤２２を介し
た圧縮力を受け、大きな静水圧作用を受けて圧縮され、
テーパ孔部１４ａを通過して相対的押抜き加工によるひ
ずみ硬化を受けるため、高密度化及び高強度化が良好に
得られる。すなわち、粉末成形材で気孔を有する棒状焼
結材２１の密度上昇が極めて良好に得られると共に、難
加工性材料からなる棒状焼結材２１の中心部にモミワレ
を生ずることが良好に防止される。具体的には、焼結体
である棒状焼結材２１内の大きな気孔が大きく圧縮され
て潰れ、混在する気孔の大きさが揃うと共に、気孔率を
０．５％以下に低下させることができ、機械的特性を改
善することができる。

【００１７】更に、棒状焼結材２１の外周に薄膜状に介
在させた液状潤滑剤２２によつて、棒状焼結材２１とダ
イス１４との間の摩擦力が極めて小さいものとなるの
で、高強度材で起こり易い表面の肌荒れ及び焼付きを防
止できると共に、加工中の棒状焼結材２１内部のひずみ
分布の変動が小さくなり、製品の機械的特性における不
均一性が著しく軽減される。ダイス１４を通過して押抜
き加工された製品は、固定下板２の通孔２ａから挿入し
たクランプ工具２３によつて先端部を挟持して曲がりを
抑制しながら通孔２ａから取り出す。

【００１８】ところで、押抜き加工が進行して可動下板
１１と固定上板３との間が縮小したなら、一旦可動下板
１１を下降駆動し、固定上板３の当接面３ｂと棒状焼結
材２１の上端面との間に棒状焼結材２１よりも小径の棒
状部材を介在させ、再度、可動下板１１を上昇駆動す
る。これによつて棒状焼結材２１の全てをダイス１４を
通過させる。また、棒状焼結材２１は、常温にて加工で
きる他、５００℃程度までに加熱して温間にて加工する
こともできる。なお、図１のダイス１４を固定したまま
で固定上板３を下降駆動し、棒状焼結材２１をダイス１
４に押込み、直接に押抜き加工することも考えられる
が、その場合には、固定上板３の当接面３ｂの面圧が大
きく上昇し、棒状焼結材２１に過大な圧縮力が作用する
傾向があるので望ましくない。

【００１９】実際に、防護物に射出する貫通体用の材料
であるＷ−Ｎｉ−Ｆｅ焼結合金製の棒状焼結材２１に押
抜き加工を施した。棒状焼結材２１は、鉄及びニツケル
をバインダーとし、９６％程度のタングステンを含む粉
末をゴム袋に入れ、静水圧加工にて成形した後、焼結し
て製作され、長さ８００mm程度である。この加工前の棒
状焼結材２１は、図５にａにて示すように、焼結ままで
は破断点の伸びＥｌ．が２０％以上、かつ、引張強さ
Ｔ．Ｓ．が１００Kgf ／mm² 以下で、特に伸びの品質に
バラツキが認められた。この棒状焼結材２１に小径孔部
１４ｂの直径が３０mmのダイス１４を使用して、上記の
装置によつて２０％の断面減少率を与えるように押抜き
加工を施した。その結果、図５にｂにて示すように、伸
びＥｌ．が８〜１３％で、引張強さＴ．Ｓ．が１２５Kg
f ／mm² 以上の比較的品質のバラツキの少ない良好な性
質の製品が得られた。なお、防護物に射出する貫通体に
は、引張強さＴ．Ｓ．の向上と共に１０％程度或いはそ
れ以上の伸びＥｌ．特性が実際上求められている。ま
た、図５にｃにて示す製品は、断面減少率を１０％程度
与えたものであり、伸びＥｌ．及び引張強さＴ．Ｓ．に
関する中間の特性が得られた。図５に、押抜き加工によ
る結果を実線Ａにて示す。

【００２０】一方、小径孔部１４ｂの直径が１８mmのダ
イス１４を使用して、同様の断面減少率を引抜き加工に
よつて与えた特性を図５に一点鎖線Ｂにて示す。引抜き
加工は、棒状焼結材２１の先端を引張つてダイス１４を
通過させる加工方法である。同図において、ｄは焼結ま
まの特性、ｅは引抜き加工後の特性、また、ｆは１０％
程度の断面減少率を与えた特性をそれぞれ示す。しかし
て、引抜き加工によれば、押抜き加工による特性を示す
実線Ａと比較して、伸びの低下が過度に得られると共
に、引張強さの向上に劣ることが分かる。これは、押抜
き加工の方が、加工時の静水圧を良好に作用させること
ができることに起因するものである。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明によつて理解されるように、
本発明に係る棒状焼結材の押抜き加工装置によれば、簡
素な構造の押抜き加工装置によつて棒状焼結材に押抜き
加工が施され、その結果として、棒状焼結材に関する次
の効果が得られる。 （１）ダイスに対して長尺な棒状焼結材に対し、連続的
な加工を与えることができ、寸法精度の良好な改善が得
られる。 （２）棒状焼結材内部に押圧力のみならず大きな静水圧
が作用するため、粉末成形材の密度上昇が良好に得ら
れ、かつ、軸線方向にも圧縮力が作用し、中心部に軸線
方向の引張応力が発生しないため、低延性で難加工性素
材において、加工中に半径方向に延在して生ずる中心部
のモミワレの防止に有効である。しかも、この棒状焼結
材に作用する軸線方向の圧縮力は、一端が固定部材に当
接する棒状焼結材に対し、ダイスを移動させて付与され
るので、棒状焼結材に過大に作用することが抑制され
る。更に、テーパ孔部を通過して相対的な押抜き加工に
よるひずみ硬化を受けるため、高密度化及び高強度化が
良好に得られる。その結果、引張強さと伸び特性とが良
好に両立した棒状焼結材が得られる。

【００２２】（３）液状潤滑剤が棒状焼結材とダイス壁
との間に薄膜状に介在し、この間の摩擦を著しく軽減す
るので、加工中の棒状焼結材内部に発生するひずみ分布
の変動が小さく、製品の機械的特性における不均一性が
軽減される。 （４）焼結体である棒状焼結材内の大きな気孔が静水圧
によつて大きく圧縮されて潰れ、混在する気孔の大きさ
が揃うと共に、気孔率を良好に低下させることができ、
その結果機械的特性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施例に係る押抜き加工装置を一
部切開して示す正面図。

【図２】 同じく側面図。

【図３】 同じく一部切開して示す平面図。

【図４】 棒状焼結材を示す断面図。

【図５】 伸び−引張強さ特性を示す線図。

【符号の説明】

１：固定枠体，２：固定下板，２ａ：通孔，３：固定上
板（固定部材），３ａ：支持部材，３ｂ：当接面，４：
支柱，５：シリンダ装置，５ａ：シリンダ，１０：可動
枠体，１１：可動下板，１１ａ：段付通孔，１２：可動
上板，１３：支柱，，１４：ダイス，１４ａ：テーパ孔
部，１４ｂ：小径孔部，１５：切り換え弁，１８：液圧
ポンプ，２１：棒状焼結材，２２：液状潤滑剤。

フロントページの続き (72)発明者 中尾 清隆 北海道室蘭市茶津町４番地 株式会社日本 製鋼所内 (56)参考文献 特開 昭52−53756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−129063（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−26709（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定部材（３）と、固定部材（３）によ
   つてしゆう動案内される支柱（１３）と、支柱（１３）
   に固着されて固定部材（３）の一側に配置され、次第に
   縮径するテーパ孔部（１４ａ）を有するダイス（１４）
   を固設した可動下板（１１）と、固定部材（３）の他側
   に配置して支柱（１３）に固着した可動上板（１２）
   と、固定部材（３）と可動上板（１２）との間に配置さ
   れ、可動上板（１２）及び可動下板（１１）に往復移動
   を与えるシリンダ装置（５）とを有し、ダイス（１４）
   のテーパ孔部（１４ａ）の小径端部よりも大径をなすよ
   うに粉体を焼結してなり、ダイス（１４）に対して長尺
   で外周面に液状潤滑剤（２２）を塗布した棒状焼結材
   （２１）を用いる棒状焼結材の押抜き加工装置であつ
   て、棒状焼結材（２１）の一端部をダイス（１４）のテ
   ーパ孔部（１４ａ）内に挿入し、他端部を固定部材
   （３）に当接させると共に、シリンダ装置（５）によつ
   て可動下板（１１）を移動させ、ダイス（１４）のテー
   パ孔部（１４ａ）を棒状焼結材（２１）の一端部から次
   第に通過させ、押抜き加工によるひずみ硬化を棒状焼結
   材（２１）に与えることを特徴とする棒状焼結材の押抜
   き加工装置。