JPH07266091A - 粉体プレス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 縦横比の大きい粉末成型物であって、各部に
おいて密度が均等であるものを量産する手段を提供す
る。 【構成】 予定成型物の頂面に対応するパンチ面を有す
る上キネと、ウス穴と放射状の横溝をもつウスと、ウス
穴に進入の際予定成型物の底面に対応するパンチ面を有
する下キネと、ウスの各横溝に嵌設した横キネとを有
し、横キネのパンチ面は予定成型物の主外側面の形状に
対応する形状を有し、予定成型物の長手主面に対応する
ウス穴の側壁面を横キネのパンチ面の連続面で形成した
粉体プレス。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の目的】この発明は縦横比の大きい、棒状、パイ
プ状、つば付きのパイプ状、コップ状等の成型物であっ
て、均質なものを粉体の圧縮成型により生産する手段を
提供するのがその目的である。前記したような形状の成
型物を粉体の圧縮成型により生産することはそれらが短
小であれば従来から行われて来た。しかしながら、従来
の圧縮成型技術により生産されるのは縦横比が２：１程
度までであって、これを越えるものを工業的に生産する
には水その他の溶液や何等かの媒質を併用する湿式押出
法、スリップキャスティング法、射出成型法などによる
より外はなく、高圧粉体プレスの使用による大量生産は
不可能であった。すなわち、従来の粉体プレスは一定断
面積のウス穴に装入した粉体を上下から加圧して成型す
るものであり、パイプのような中空体を成型する場合は
コアロッドをウス穴に挿入して使用し、予定成型物の管
壁に対応するウス穴の部分に粉体を装入するのである
が、いずれにせよウス穴の縦横比が大きいと得られる成
型物の均質性が急激に低下して、それに起因して局部的
に脆弱な成型物しか得られないからである。特に、焼結
品を目的とする場合は焼結の際の高熱により不規則的に
変形するので、目的とする形状、寸度のものを量産する
ことができない。従来の粉体プレスにより成型した成型
物、特に縦横比の大きい成型物が均質性に欠けるのは粉
体が大きいカサ比重をもち、かつ流動摩擦抵抗が大きい
ためである。たとえば直径５ｍｍ長さ１００ｍｍの棒状
品を生産しようとする場合、カサ比重が４であればウス
穴への充填深さが４００ｍｍであることを要するが、直
径５ｍｍのウス穴に粉体を４００ｍｍも均等な密度で装
入することは至難である。このためウス穴への装入完了
時において粉体の層の密度が長手にそう各部において不
均等であり、このような装入時の密度不均等性に起因
し、成型物もまた均質性に欠けることになるのである。
この発明は、上述のような粉体装入の際の密度不均等性
を事実上解消する手段を見出し、かくして縦横比の大き
い成型物を量産する手段を提供したものである。

【発明の構成】以下、図示の実施例につきこの発明を説
明する。まず図１および図２を参照すれば、１は上下可
動な上キネで、予定成型物の頂面に対応する形状のパン
チ面１１をもっている。２はウスで、予定成型物の長手
主面の長さに対応する深さのウス穴２１とウス穴２１か
ら放射状に伸びる複数の横溝２２を有している。前記し
た予定成型物には図３〜図１０に例示したように種々の
ものがある。また、ここで長手主面というのは図３、図
４、図６〜図８においては長手の外側面全体を指してお
り、図５、図１０のようにつば部が張り出している場合
は張出し部を除いた長手外側面を指している。ただし、
図９のような半割りパイプの場合は図面上不可視である
大きい凸筒面全体を指し、可視の小径である凹筒面や半
割りによる細い縁面は長手であっても主面ではない。図
１０のようなつば付き半割りパイプの場合、つば部を除
いた不可視の凸筒面が長手主面である。なお、図１およ
び図２に示す実施例は図３に示すような丸棒成型用の粉
体プレスであることが理解されよう。さて、この発明に
おいて、３は下キネで、上キネ１の軸線Ｘにそい上下可
動である。下キネ３のパンチ面３１は予定成型物の底面
に対応する形状をそなえ、図１のように下キネ３がウス
２に進入した際、図示のようにパンチ面３１がウス穴２
１の底面を形成する。４は横キネで、それぞれ対応する
横溝２２に摺動自在に嵌設されている。この発明によれ
ば、ウス穴２１の深さ、横溝２２の深さ、および横キネ
４の高さはいずれも予定成型物の前記した長手主面の長
さに対応している。また、この発明によれば、横キネ４
のパンチ面４１はそのパンチ面４１に対応する予定成型
物の長手主面の部分の形状に対応している。さらにこの
発明によれば、図２に示すように、すべての横キネ４の
前進ストロークの終点において、予定成型物の長手主面
に対応するウス穴２１の側壁面はそれらのパンチ面４１
の連続面により形成される。以下、この発明の若干の実
施例につき説明する。すなわち、図１および図２の例に
おいては、予定成型物は前記したように丸棒であり、４
個の横キネのそれぞれのパンチ面４１はそれぞれ丸棒の
長手主面である円筒面を縦に４等分した部分筒面の形状
を呈している。なお、図中の１点鎖線ａは横キネ４の後
退ストローク終点におけるパンチ面４１の位置、ｂは同
じく尾端の位置を示している。図１および図２に示す例
では予定成型物の長手主面を４分割した部分筒面を４個
の横キネがそれぞれ担当しているが、径が比較的大きい
成型物を対象とする場合は長手主面をたとえば６等分に
分割し、それらの部分筒面を６個の横キネにより担当す
るような変型は容易である。また、短いパイプの成型に
おいて中空部を形成するためウス穴にコアロッドを挿入
することはよく知られているので、図１および図２に示
す例において図１１に示すコアロッド１２を用いること
により、図４に示すような長いパイプを成型できること
が容易に了解されよう。図７に示す平角棒又は図８に示
す三角棒生産用の実施例は図示されていないが、平角棒
を対象とする場合、図１および図２における横キネのパ
ンチ面４１を平角柱の長手主面のそれぞれの寸度に対応
する平面とし、かつそれぞれ相対する２組の横キネの前
進ストロークおよび後退ストロークの各終点の位置を違
えることにより、平角棒が生産できる。図８の三角棒を
成型するには、３個の横キネを使用し、たがいに隣り合
う２個づつの横キネ相互間の角度をそれぞれ三角棒の頂
角に対応させればよい。図１１に示すのは図５に示すよ
うなつば付きパイプ生産用の実施例で、上キネ１および
下キネ２のパンチ面はそれぞれ環状で、下キネ２にはコ
アロッド３２が挿通されている。また、成型物５のつば
部５１を成型するため、ウス２にはつば部５１と同径の
中心孔をもつ上蓋２３が固定されている。なお、図は充
填された粉体の成型が終了した状態で描かれている。図
１２に示すのは図６に断面を示したコップ状物生産用の
実施例で、下キネ２のパンチ面が環状であること、コア
ロッド３２が下キネ２に挿通されていること、ウス２は
上蓋２３をそなえることは図１１の例と同様である。た
だし、この例の上蓋２３の中心孔の径は成型物５の直径
に等しく設定されている。またコップ底５２の部分を成
型するため、上昇静止の際のコアロッド３２の頂面の位
置は横キネ４の頂面の下方に設定されている。図１３に
示したのは図９に示すような半割パイプ生産用の実施例
で、ウス２は予定成型物の凹筒面５３および半割りの長
手縁面５４に対応する面が軸線Ｘにそって設けられてい
る。横キネ４は２個で、それぞれ対応する横溝２２に嵌
挿されており、パンチ面４１は予定成型物である半割パ
イプの長手主面を縦に２等分した分割筒面に対応してい
る。なお、図は横キネ４の後退ストロークの終点におい
てウス穴に粉体が挿入された状態として描かれており、
予定成型物の長手主面の位置を示す１点鎖線の位置に横
キネのパンチ面４１が前進したとき、半割パイプの長手
主面に対応するウス穴の側面が形成されるようになって
いる。以下、主として図１および図２を参照し、この発
明の使用法および作用につき説明する。この発明は前述
のようにしてなるので、下キネ３をウス２に進入させ、
そのパンチ面３１を予定成型物の底面に対応する位置に
パンチ面３１を保持する。横溝２２の深さは予定成型物
の長手主面の長さに対応しているので、前記パンチ面３
１と横溝２２の底のレベルは一致している。つぎに各横
キネ４を後退させる。横キネ４の後退ストロークは予定
成型物の前記した長手主面に対応する部分の容積と、装
入すべき粉体のカサ比重とから容易に計算できる。な
お、このような横キネ４の後退はあらかじめ行っておい
ても差し支えない。つぎに、上キネ１を上昇させた状態
で、前記のようにして求めた計算量の粉体をウス穴２１
に装入し、続いて上キネ１の下降ストロークと横キネ４
の前進ストロークを同時に開始する。上キネのパンチ面
１１の下降ストロークの終点は予定成型物の長さに対応
して決定され、横キネのパンチ面４１の前進の終点は予
定成型物の長手主面の径に対応して決定される。上キネ
のパンチ面１１および横キネのパンチ面４１はそれぞれ
同時に終点に到達するように動作を制御すべきである。
このようにしてウス穴２１に装入された計算量の粉体は
予定成型物の形状に圧縮成型されるので、ついで上キネ
１を上昇させかつ横キネ４を後退させた後下キネ３を図
示の位置から上昇させれば成型物がウス２の上方に排出
される。なお、成型物の排出は下キネ３を図示の位置に
固定したままウス２を下降させることによっても行うこ
とができる。すなわち、この発明によれば、各横キネ４
のパンチ面４１は、そのパンチ面に対応する予定成型物
の長手主面の部分の形状に対応し、かつ予定成型物の長
手主面に対応するウス穴の側壁面は、すべての横キネ４
の前進ストロークの終点において、それらの横キネのパ
ンチ面４１の連続面として形成される。それゆえ、粉体
を圧縮する横キネ４のストロークは予定成型物の長手主
面の全長と較べて非常に短小である。従って圧縮の際に
発生する粉体粒子の移動距離が小さく、かつ粉体は長手
主面の全長にわたって均等な圧力で圧縮されるので、成
型後における成型物の密度はその全長にわたって実質的
に均等になる。なお、図１１および図１２に示す実施例
につき注釈すれば、図示のような中空品の成型において
は周知のようにウス２内にコアロッド３２を挿入する必
要があるが、コアロッド３２の挿入はウス穴への粉体の
装入前に行う必要がある。また、図１１のように予定成
型物がつば５１つきのもの、あるいは図１２のようにコ
ップ底５２をそなえる場合、これらのつば５１やコップ
底５２の成型には上キネ１の移動による縦方向の圧力が
必要なので、そのためのウス穴の延長部を構成するウス
蓋２３をウス２に冠装固定する。これらのつば５１やコ
ップ底５２を成型するための上キネ１のストローク距離
が横キネ４のストローク距離と大差がなければ、それら
の部分の成型物の密度は長手主面に対応する部分の密度
と実質的にかわらない。図１３に示すのは図９に示す半
割パイプ又は図１０に示すつば付き半割パイプ生産用の
実施例である。この実施例ではウス２の非可動な側壁面
の形状が特殊であるほか、その作用効果は既に説明した
幾つかの場合と実質的にかわらない。

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、図３〜図１
０に例示したような各種形状の縦横比の大きい粉体成型
物であって、その各部が均質なものが容易に量産され、
従ってこれらの成型物は高温下でも変形が避けられるの
で、成型物の焼結による多様な粉末冶金製品の量産化に
寄与するところが多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例の縦断面図で、図２のＢ
−Ｂ断面に対応する。

【図２】 同実施例の横断面図で、図１のＡ−Ａ断面に
対応する。

【図３】 この発明にかかる粉体プレスによる成型物の
一例で丸棒の斜視図。

【図４】 同じく他の一例でパイプの斜視図。

【図５】 同じくつば付きパイプの斜視図。

【図６】 同じくコップ状物の縦断面図。

【図７】 同じく平角棒の斜視図。

【図８】 同じく三角棒の斜視図。

【図９】 半割パイプの斜視図。

【図１０】 つば付き半割パイプの斜視図。

【図１１】 この発明の他の実施例の縦断面図。

【図１２】 同じく他の実施例の縦断面図。

【図１３】 同じく他の実施例の縦断面図。

【符号の説明】

Ｘは軸線、１は上キネ、１１はパンチ面、２はウス、２
１はウス穴、２２は横溝、３は下キネ、３１はパンチ
面、４は横キネ、４１はパンチ面である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下可動で予定成型物の頂面に対応する形
   状のパンチ面を有する上キネと、 予定成型物の長手主面の長さに対応する深さのウス穴お
   よびウス穴から放射状に伸びる複数の横溝を有するウス
   と、 上キネの軸線にそい上下可動で予定成型物の底面に対応
   する形状のパンチ面を有し、ウスに進入してそのパンチ
   面がウス穴の底面を形成する下キネと、 対応する前記横溝にそれぞれ摺動自在に嵌設した横キネ
   とを有し、 前記ウス穴の深さ、横溝の深さ、および横キネの高さは
   それぞれ予定成型物の長手主面の長さに対応し、 各横キネのパンチ面はそのパンチ面に対応する予定成型
   物の長手主面の部分の形状に対応し、 すべての横キネの前進ストロークの終点において、予定
   成型物の長手主面に対応するウス穴の側壁面をそれらの
   横キネのパンチ面の連続面により形成してなる粉体プレ
   ス。