JPH08155697A

JPH08155697A - 圧粉体成形方法

Info

Publication number: JPH08155697A
Application number: JP32990994A
Authority: JP
Inventors: Masato Sagawa; 眞人佐川; Hiroshi Nagata; 浩永田; Toshihiro Watanabe; 俊宏渡辺
Original assignee: Intermetallics Co Ltd
Current assignee: Intermetallics Co Ltd
Priority date: 1994-12-05
Filing date: 1994-12-05
Publication date: 1996-06-18

Abstract

(57)【要約】【構成】ダイｄに装着されたゴムモールドｍの凹部ｍ１
に粉末と型部材Ｕ１〜Ｕ５とを装填する工程、ゴムモー
ルドの凹部に装填された粉末を圧縮する工程及び型部材
の少なくとも一部を溶解することにより圧粉体と型部材
とを切り離す工程とからなる圧粉体成形方法に関するも
のである。【効果】複雑な形状を有する種々の形状の圧粉体を成形
することができるとともに、圧粉体に損傷を与えること
なく型部材からの圧粉体の抜き取りができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイに装着されている
ゴムモールドに充填された粉末或いは粒状物等（以下、
単に、「粉末」という。）を、パンチによる加圧とゴム
モールドのゴムの弾性変形を利用して圧縮し、圧粉体を
成形する圧粉体成形方法に関するものである。このよう
な方法により成形された圧粉体は、焼結処理、含浸処理
或いはキュア処理等により種々の産業分野で使用される
各種部品或いは製品となる。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダイに装着されたゴムモールドに
粉末を高密度に充填し、次いで、例えば、対向して配設
されたパンチによる加圧とゴムモールドのゴムの弾性変
形を利用してゴムモールドに充填された粉末を圧縮し、
圧縮成形された圧粉体をゴムモールドから取り出すよう
にした圧粉体成形方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の圧粉体
成形方法においては、外周や内周に溝や凹部を有する圧
粉体或いは内部が空洞の圧粉体等を成形することができ
なかったり、また、肉厚の薄い圧粉体の場合には、ゴム
モールドから取り出すときに、圧粉体が壊れてしまう等
の問題があり、従って、従来の圧粉体成形方法により成
形される圧粉体の形状が限定されていた。

【０００４】本発明の目的は、従来の圧粉体成形方法が
有する課題を解決するとともに、複雑な形状を有する圧
粉体を効率的に、しかも、高精度に成形することができ
る圧粉体成形方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するために、圧粉体成形方法を、ダイに装着され
たゴムモールドの凹部に粉末と型部材とを装填する工
程、ゴムモールドの凹部に装填された粉末を圧縮する工
程及び型部材の少なくとも一部を溶解することにより圧
粉体と型部材とを切り離す工程とにより構成したもので
あり、また、上記型部材全体を溶解除去するようにした
ものであり、更に、上記型部材を、芯型部材と該芯型部
材の表面に配設された溶解可能な層とから形成し、溶解
可能な層を溶解除去するようにしたものである。

【０００６】先ず最初に、本発明の圧粉体形成方法が適
用される一例としての本出願人に係る先の出願（例え
ば、特開平４−３６３０１０号公報、特開平６−２０７
２０５号公報等）において開示された圧粉体成形装置と
同様の圧粉体成形装置等の垂直断面図である図２、圧粉
体成形装置等の要部垂直断面図である図３、溶解可能な
型部材の正面図である図４及び溶解可能な型部材が組み
込まれた圧粉体の垂直断面図である図５を用いて、一例
として、図１に示されているような内面にネジ溝ｃ１が
刻設されているナット状の圧粉体Ｃ１を成形する実施例
について説明する。

【０００７】Ｍは、筒状ダイｄ（以下、単に、「ダイ」
という。）及び上面がダイｄの上面ｄ１より低く位置す
るようにダイｄに挿着された下パンチｐ１等からなるダ
イセットであり、ダイｄとダイｄに挿着された下パンチ
ｐ１により形成される凹部（以下、単に、「ダイキャビ
ティ」という。）１には、成形される圧粉体の形状に応
じた所定形状の凹部（以下、単に、「ゴムキャビティ」
という。）ｍ１が配設されたゴムモールドｍが装着され
ている。本実施例においては、平面形状が六角形のナッ
ト状の圧粉体Ｃ１が成形されるので、ゴムキャビティｍ
１は、六角柱状の空間部に形成されている。

【０００８】下パンチｐ１は、補助支持プレート２に載
置され、補助支持プレート２にボルト３により固定され
ており、下パンチｐ１が固定された補助支持プレート２
は、インデックステーブル或いは機台４にボルト５、
５’により固定されている。６は、下パンチｐ１の上面
ｐ１’に配設された内孔６ａが穿設された硬質ゴム等か
らなるバックアップリングであり、ダイｄと下パンチｐ
１との隙間にゴムモールドｍが噛み込まれるのを防止す
るものである。７は、ダイｄの下面ｄ２と補助支持プレ
ート２との間に、下パンチｐ１を取り囲むように配設さ
れた皿バネである。皿バネ７に代えて、コイルスプリン
グ、硬質ウレタンゴムを利用したゴムクッション、スプ
リング効果を有する流体シリンダー等の種々のバネ部材
を使用することもできる。

【０００９】ｐ２は、図示されていないプランジャー等
により、上下動可能な上パンチであり、上パンチｐ２
は、ダイｄの上面ｄ１に載置され、ダイキャビティ１を
覆うように、ダイキャビティ１の平面形状より大きく形
成されている。８は、上パンチｐ２の下面ｐ２’に設け
られた平面形状が円形等の凹部９の周囲に取着された硬
質ゴム等からなる環状等のバックアップリングであり、
バックアップリング８は、上パンチｐ２の下面ｐ２’と
面一になるように、しかも、ダイｄとダイに装着された
ゴムモールドｍとの接触線１０を覆うように配置されて
おり、また、バックアップリング８の内側には、上パン
チｐ２の下面ｐ２’と略面一になるようにゴム部材１１
が取着されている。

【００１０】Ｕ１は、図４に示されているように、外周
に、ナット状の圧粉体Ｃ１の内面に刻設されるネジ溝ｃ
１に対応したネジ山ｕ１を有するとともに、ゴムモール
ドｍの底部ｍ２に穿設された孔ｍ３及びバックアップリ
ング６の内孔６ａに嵌着される嵌合部ｕ２を有する型部
材であり、型部材Ｕ１は、所定の温度で溶融可能なワッ
クスや合成樹脂、低融点の金属や硝子或いは所定の溶剤
により溶ける合成樹脂等更には室温より高い温度下で昇
華する物質で形成されている（以下、このような材料で
形成された型部材を、「溶解可能な型部材」或いは、単
に、「型部材」と称する。）。なお、室温より高い温度
下で昇華する物質としては、樟脳（カンファー）、ナフ
タリン等が知られており、また、ポリアセタール樹脂を
含む材料で型部材を作り、圧粉体を成形後、発煙硝酸を
利用して発生させた二酸化窒素ガスを高温で型部材に触
れさせ、型部材のポリアセタール樹脂を分解させること
もできる。なお、このような物質も、溶解可能な型部材
或いは、単に、型部材と称する。

【００１１】溶解可能な型部材Ｕ１は、型部材Ｕ１の嵌
合部ｕ２を、ゴムモールドｍの底部ｍ２に穿設された孔
ｍ３及びバックアップリング６の内孔６ａに嵌着するこ
とによりゴムモールドｍのゴムキャビティｍ１内に配置
されるが、型部材Ｕ１は、型部材Ｕ１の上面ｕ３が、充
填された粉末の高さと同じか或いはその高さより若干突
出するようにゴムキャビティｍ１に配置される。本実施
例においては、粉末は、ダイｄの上面ｄ１及びゴムモー
ルドｍの上面ｍ４まで充填されるので、型部材Ｕ１の上
面ｕ３は、図２に示されているように、ダイｄの上面ｄ
１及びゴムモールドｍの上面ｍ４と同じか或いはダイｄ
の上面ｄ１及びゴムモールドｍの上面ｍ４より若干突出
するように配置されている。

【００１２】ゴムモールドｍのゴムキャビティｍ１に高
密度に充填された粉末を圧縮する場合には、先ず最初
に、上パンチｐ２を下降させ、上パンチｐ２をダイｄの
上面ｄ１上に載置する。次いで、更に、上パンチｐ２を
下降させると、ダイｄと補助支持プレート２間に配設さ
れた皿バネ７に抗して、ダイｄが上パンチｐ２とともに
下降する。このように上パンチｐ２及びダイｄは下降す
るが、補助支持プレート２を介してインデックステーブ
ル或いは機台４に固定されている下パンチｐ１は移動し
ないので、ダイｄ、下パンチｐ１及び上パンチｐ２によ
り形成されるゴムモールドｍが装着されている空間部、
即ち、ダイキャビティ１の深さが浅くなり、従って、ダ
イキャビティ１に装着されているゴムモールドｍのダイ
キャビティ１が内側に収縮し、ゴムキャビティｍ１に高
密度に充填された粉末が圧縮され圧粉体が成形されるこ
とになる。

【００１３】次に、上述したような圧粉体成形装置を使
用してナット状の圧粉体Ｃ１を成形する本発明の圧粉体
成形方法について説明する。

【００１４】先ず最初に、上述したように、溶解可能な
型部材Ｕ１の嵌合部ｕ２を、ゴムモールドｍの底部ｍ２
に穿設された孔ｍ３及びバックアップリング６の内孔６
ａに嵌着することにより、型部材Ｕ１を、ゴムキャビテ
ィｍ１に配置する。次いで、ゴムモールドｍと型部材Ｕ
１との間に形成された間隙ｖ１に粉末を高密度に充填す
る。その後、上パンチｐ２を下降させ、図３に示されて
いるように、上パンチｐ２をダイｄの上面ｄ１に載置す
る。次いで、更に、上パンチｐ２を下降させると、上パ
ンチｐ２は、皿バネ７に抗して、ダイｄとともに下降す
るが、上述したように、下パンチｐ１は移動しないの
で、ダイキャビティ１の深さが浅くなり、ダイキャビテ
ィ１に装着されているゴムモールドｍのゴムキャビティ
ｍ１が内側に収縮し、従って、ゴムモールドｍと型部材
Ｕ１との間に形成された間隙ｖ１に充填された粉末が圧
縮されることになる。

【００１５】なお、上パンチｐ２及びダイｄの下降に伴
って、ダイキャビティ１の深さが浅くなるが、このよう
なダイキャビティ１の深さの変化は、上パンチｐ２の下
面ｐ２’に取着されたゴム部材１１の圧縮変形により吸
収される。換言すれば、下パンチｐ１と上パンチｐ２と
によるゴムモールドｍに充填された粉末の圧縮工程にお
ける、上パンチｐ２及びダイｄに対する型部材Ｕ１の相
対的な移動は、ゴム部材１１の圧縮変形により吸収され
ることになる。

【００１６】下パンチｐ１と上パンチｐ２とによるゴム
モールドｍと溶解可能な型部材Ｕ１との間の間隙ｖ１に
充填された粉末の圧縮成形後、上パンチｐ２を上方に移
動させ、次いで、図５に示されているように、図示され
ていない真空吸着機等の適当な手段により、ゴムモール
ドｍのゴムキャビティｍ１から、型部材Ｕ１が組み込ま
れた圧粉体Ｃ１を取り出す。その後、所定の温度に加熱
して型部材Ｕ１を溶融除去することにより或いは適当な
溶剤により型部材Ｕ１を溶かして除去することにより更
には型部材Ｕ１を昇華させて除去することにより、図１
に示されているようなナット状の圧粉体Ｃ１を成形す
る。

【００１７】次に、図６に示されているような、円柱部
ｃ２の両端部に円板状のフランジｃ３、ｃ４が設けられ
ている圧粉体Ｃ２を成形する場合について、圧粉体成形
装置等の要部垂直断面図である図７、図８、図１０、図
１１、溶解可能な型部材Ｕ２の斜視図である図９及び溶
解可能な型部材が組み込まれた圧粉体の垂直断面図であ
る図１２を用いて説明する。

【００１８】先ず最初に、図７に示されているように、
ゴムキャビティｍ１として円柱状の空間部を有するゴム
モールドｍをダイキャビティ１に装着し、次いで、ゴム
モールドｍのゴムキャビティｍ１に所定の高さまで粉末
を高密度に充填する。この所定の高さまで充填された粉
末の高さは、成形される圧粉体Ｃ２のフランジｃ４の厚
さに相当する。

【００１９】次いで、図９に示されているような、成形
される圧粉体Ｃ２の円柱部ｃ２の径に相当する内径、ゴ
ムキャビティｍ１の内径に相当する外径及び圧粉体Ｃ２
の円柱部ｃ２の高さに相当する高さを有する円筒状の溶
解可能な型部材Ｕ２を、図８に示されているように、所
定の高さまで充填された粉末の上に配置する。次いで、
図１０に示されているように、溶解可能な型部材Ｕ２の
内部及び型部材Ｕ２の上部に、ダイｄの上面ｄ１及びゴ
ムモールドｍの上面ｍ４まで粉末を高密度に充填する。

【００２０】その後、上パンチｐ２を下降させて、図１
１に示されているように、上パンチｐ２をダイｄの上面
ｄ１に載置する。次いで、更に、上パンチｐ２を下降さ
せと、上パンチｐ２は、皿バネ７に抗して、ダイｄと共
に下降するが、上述したように、下パンチｐ１は移動し
ないので、従って、ダイキャビティ１の深さが浅くな
り、ダイキャビティ１に装填されているゴムモールドｍ
のゴムキャビティｍ１に充填された粉末が圧縮されるこ
とになる。

【００２１】下パンチｐ１と上パンチｐ２とによるゴム
モールドｍに充填された粉末の圧縮成形後、上パンチｐ
２を上方に移動させ、次いで、図１２に示されているよ
うに、溶解可能な型部材Ｕ２が組み込まれた圧粉体Ｃ２
をゴムモールドｍから取り出し、その後、所定の温度に
加熱して型部材Ｕ２を溶融除去することにより或いは適
当な溶剤により型部材Ｕ２を溶かして除去することによ
り更には型部材Ｕ２を昇華させて除去することにより、
図６に示されているような圧粉体Ｃ２を成形する。

【００２２】上述したように、適当な形状の溶解可能な
型部材Ｕ１，Ｕ２とともに、ゴムモールドｍのゴムキャ
ビティｍ１に粉末を高密度に充填した後、ダイｄに挿着
された下パンチｐ１と下パンチｐ１に対向する上パンチ
ｐ２間で、粉末が充填されるとともに、型部材が配置さ
れたゴムモールドｍを圧縮して、溶解可能な型部材Ｕ
１，Ｕ２が組み込まれた圧粉体Ｃ１，Ｃ２を成形し、そ
の後、溶解可能な型部材Ｕ１，Ｕ２が組み込まれた圧粉
体Ｃ１，Ｃ２をゴムモールドｍから取り出し、次いで、
所定の温度に加熱して型部材Ｕ１、Ｕ２を溶融除去する
ことにより或いは適当な溶剤により型部材Ｕ１、Ｕ２を
溶かして除去することにより更には型部材Ｕ１、Ｕ２を
昇華させて除去することにより、種々の形状の圧粉体を
成形することができる。

【００２３】次に、図１３に示されているような、薄肉
の円筒状の圧粉体Ｃ３を成形する場合について、圧粉体
成形装置等の要部垂直断面図である図１４、図１５及び
溶解可能な型部材Ｕ３が組み込まれた圧粉体Ｃ３の垂直
断面図である図１６を用いて説明する。

【００２４】先ず最初に、溶解可能な円柱状の型部材Ｕ
３の下端部を、ゴムモールドｍの底部ｍ２に穿設された
孔ｍ３及びバックアップリング６の内孔６ａに嵌着する
ことにより、型部材Ｕ３をゴムキャビティｍ１に配置す
る。次いで、図１４に示されているように、ゴムモール
ドｍと型部材Ｕ３との間に形成された間隙ｖ２に粉末を
高密度に充填する。その後、上パンチｐ２を下降させ、
図１５に示されているように、上パンチｐ２をダイｄの
上面ｄ１に載置する。次いで、更に、上パンチｐ２を下
降させると、上パンチｐ２は、ダイｄとともに下降する
が、上述したように、下パンチｐ１は移動しないので、
ダイキャビティ１の深さが浅くなり、ダイキャビティ１
に装着されているゴムモールドｍのゴムキャビティｍ１
が内側に収縮し、従って、ゴムモールドｍと型部材Ｕ３
との間に形成された間隙ｖ２に充填された粉末が圧縮さ
れることになる。

【００２５】なお、上パンチｐ２及びダイｄの下降に伴
って、ダイキャビティ１の深さが浅くなるが、このよう
なダイキャビティ１の深さの変化は、上パンチｐ２の下
面ｐ２’に取着されたゴム部材１１の圧縮変形により吸
収される。換言すれば、下パンチｐ１と上パンチｐ２と
によるゴムモールドｍに充填された粉末の圧縮工程にお
ける、上パンチｐ２及びダイｄに対する型部材Ｕ３の相
対的な移動は、ゴム部材１１の圧縮変形により吸収され
ることになる。

【００２６】下パンチｐ１と上パンチｐ２とによるゴム
モールドｍと溶解可能な型部材Ｕ３との間の間隙ｖ２に
充填された粉末の圧縮後、上パンチｐ２を上方に移動さ
せ、次いで、図１６に示されているような型部材Ｕ３が
組み込まれた薄肉の円筒状の圧粉体Ｃ３をゴムモールド
ｍから取り出す。その後、所定の温度に加熱し型部材Ｕ
３を溶融除去することにより或いは適当な溶剤により型
部材Ｕ３を溶かして除去することにより更には型部材Ｕ
３を昇華させて除去することにより、図１３に示されて
いるような薄肉の円筒状の圧粉体Ｃ３を成形する。

【００２７】上述したように、圧粉体Ｃ３を、型部材Ｕ
３が組み込まれたままゴムモールドｍから取り出すこと
により、圧粉体Ｃ３が壊れることが防止でき、また、そ
の後の型部材Ｕ３の溶解除去工程の際には、圧粉体Ｃ３
に、圧粉体Ｃ３が損傷を受けるような外力が加わらない
ので、欠けや割れ等の損傷のない圧粉体Ｃ３を成形する
ことができる。このような圧粉体成形方法は、特に、損
傷を受けやすい圧粉体の成形に適しており、損傷を受け
やすい圧粉体を歩留り良く、しかも、生産性良く成形す
ることができる。

【００２８】次に、図１７に示されているような、円錐
台の内部に同じく円錐台の空間部ｃ５を有するような圧
粉体（以下、単に、「ラッパ状圧粉体」という。）Ｃ４
を成形する場合について、圧粉体成形装置等の要部垂直
断面図である図１８及び一部溶解可能な型部材が組み込
まれた圧粉体Ｃ４の垂直断面図である図１９を用いて説
明する。

【００２９】先ず最初に、ゴムキャビティｍ１として逆
円錐台状の空間部が形成されているゴムモールドｍをダ
イキャビティ１に装着する。次いで、熱や溶剤等により
溶解しない硬質の合成樹脂或いは金属で形成された逆円
錐台状の芯型部材ｕ４の周囲に、所定の温度で溶融可能
なワックスや合成樹脂或いは所定の溶剤により溶ける合
成樹脂或いは昇華可能な物質で形成された溶解可能な層
ｕ５を有する型部材Ｕ４を用意し、該型部材Ｕ４の芯型
部材ｕ４の下面に突設された突出部ｕ６を、ゴムモール
ドｍの底部ｍ２に設けられた窪み部ｍ５に嵌着すること
により、ゴムキャビティｍ１に型部材Ｕ４を配置する。
なお、型部材Ｕ４は、ゴムキャビティｍ１に配置された
型部材Ｕ４の上面ｕ７が、ゴムキャビティｍ１に充填さ
れる粉末の高さと同じか或いはその高さより若干突出す
るように、ゴムキャビティｍ１に配置される。本実施例
においては、粉末は、ダイｄの上面ｄ１及びゴムモール
ドｍの上面ｍ４まで充填されるので、型部材Ｕ４の上面
ｕ７は、図１８に示されているように、ダイｄの上面ｄ
１及びゴムモールドｍの上面ｍ４と同じか或いはダイｄ
の上面ｄ１及びゴムモールドｍの上面ｍ４より若干突出
するように配置されている。

【００３０】次いで、ゴムモールドｍと型部材Ｕ４との
間に形成された間隙ｖ３に、ダイｄの上面ｄ１及びゴム
モールドｍの上面ｍ４まで粉末を高密度に充填する。そ
の後、上述したように、上パンチｐ２を下降させてゴム
モールドｍと型部材Ｕ４との間に形成された間隙ｖ３に
充填された粉末を圧縮し、圧粉体Ｃ４を成形する。ま
た、上述したように、下パンチｐ１と上パンチｐ２とに
よるゴムモールドｍに充填された粉末の圧縮工程におけ
る、上パンチｐ２及びダイｄに対する型部材Ｕ４の相対
的な移動は、ゴム部材１１及び型部材Ｕ４と下パンチｐ
１の上面ｐ１’との間に位置するゴムモールドｍの圧縮
変形により吸収されることになる。

【００３１】下パンチｐ１と上パンチｐ２とによる、ゴ
ムモールドｍと上述した型部材Ｕ４との間の間隙ｖ３に
充填された粉末の圧縮後、上パンチｐ２を上方に移動さ
せ、次いで、図１９に示されているような型部材Ｕ４が
組み込まれたラッパ状の圧粉体Ｃ４をゴムモールドｍか
ら取り出す。その後、所定の温度に加熱し型部材Ｕ４の
溶解可能な層ｕ５を溶融除去することにより或いは適当
な溶剤により溶解可能な層ｕ５を溶かして除去すること
により更には溶解可能な層ｕ５を昇華させて除去するこ
とにより、圧粉体Ｃ４と型部材Ｕ４の芯型部材ｕ４との
間に間隙を形成し、型部材Ｕ４から圧粉体Ｃ４を抜き取
る。

【００３２】型部材Ｕ４を、熱や溶剤等により溶解しな
い芯型部材ｕ４と熱や溶剤等により溶解可能な層ｕ５と
により構成し、型部材Ｕ４が組み込まれた圧粉体Ｃ４を
型部材Ｕ４から抜き取る際には、溶解可能な層ｕ５のみ
を溶解除去すればよいので、短時間に型部材Ｕ４から圧
粉体Ｃ４を抜き取ることができる。

【００３３】次に、図２０に示されているような、内部
ｃ６が空洞をもつ直方体状の圧粉体Ｃ５を成形する場合
について、圧粉体成形装置等の要部垂直断面図である図
２１を用いて説明する。

【００３４】先ず最初に、ゴムキャビティｍ１として直
方体状の空間部を有するゴムモールドｍをダイキャビテ
ィ１に装着し、次いで、ゴムモールドｍのゴムキャビテ
ィｍ１に所定の高さまで粉末を高密度に充填する。この
所定の高さまで充填された粉末の高さは、成形される圧
粉体Ｃ５の肉厚に相当する。次いで、圧粉体Ｃ５の内部
ｃ６の空洞と略同じ直方体状の溶解可能な型部材Ｕ５
を、所定の高さまで充填された粉末の上に配置する。そ
の後、図２１に示されているように、溶解可能な型部材
Ｕ５の周囲に、ダイｄの上面ｄ１及びゴムモールドｍの
上面ｍ４まで粉末を高密度に充填し、粉末の充填後、上
述したように、上パンチｐ２を下降させて、ゴムモール
ドｍのゴムキャビティｍ１に充填された粉末を圧縮す
る。

【００３５】下パンチｐ１と上パンチｐ２とによるゴム
モールドｍに充填された粉末の圧縮後、上パンチｐ２を
上方に移動させ、その後、内部に溶解可能な型部材Ｕ５
が配設された圧粉体Ｃ５をゴムモールドｍから取り出
す。次いで、内部に溶解可能な型部材Ｕ５が配設された
圧粉体Ｃ５に適当な大きさの透孔を穿設した後、所定の
温度に加熱して型部材Ｕ５を溶融し、上記透孔から溶融
した型部材Ｕ５を排出することにより或いは適当な溶剤
により型部材Ｕ５を溶かし、上記透孔から溶かした型部
材Ｕ５を排出することにより、図２０に示されているよ
うな内部ｃ６が空洞な直方体状の圧粉体Ｃ５を成形す
る。溶融した型部材Ｕ５を排出するために圧粉体Ｃ５に
穿設される孔は、型部材Ｕ５の上面等に針状突起或いは
棒状突起を形成しておくことにより形成することができ
る。なお、当然のことながら、圧粉体Ｃ５が、溶融した
型部材Ｕ５を透過することができる場合には、このよう
な孔を穿設する必要がない。また、型部材Ｕ５が、昇華
可能な物質で形成されている場合には、圧粉体Ｃ５に穿
設される孔は、針状の小さい孔で十分であり、また、孔
を穿設する必要もない。

【００３６】上述したような方法により、従来、成形が
困難であった、内部が空洞の圧粉体を、容易に、しか
も、正確に成形することができる。

【００３７】なお、上述したように、適当な形状の型部
材Ｕ１〜Ｕ５とともに、ゴムモールドｍに粉末を高密度
に充填するが、このように粉末を高密度に充填するの
は、ゴムモールドｍに充填した粉末が少なすぎて粉末の
充填が十分でないと、圧粉体に象の足変形と呼ばれる形
状歪みや、割れ、欠け等が発生しやすくなるからであ
る。圧粉体の形状歪みや、割れ、欠け等の発生を防止す
るためには、上述した上パンチｐ２と下パンチｐ１によ
る圧縮前の粉末が充填された部分の体積と、上パンチｐ
２と下パンチｐ１による圧縮後の型部材Ｕ１〜Ｕ５の体
積を除いた圧粉体の体積の差をできるだけ小さくするこ
とが必要である。

【００３８】粉末をゴムモールドに高密度に充填する手
段としては、プッシャーで粉末を押圧する以外に、以下
のような手段がある。（１）粉末を球状化し、且つ、粒度分布を調整すること
により、自然落下させただけでも、粉末をゴムモールド
に高密度に充填することができる。このような場合で
も、充填中或いは充填後に、振動やタッピングを与える
ことにより、更に、粉末が高密度に充填され、且つ、充
填の均一化が起こり、圧粉体のより好適な成形が可能と
なる。（２）粉末を予め脱気圧縮しておくことにより、粉末中
に空気を一杯に含んだふんわりした状態よりも、はるか
に高密度の充填が可能となる。脱気圧縮は、粉末からポ
ンプで空気を抜きながら軽く圧縮することにより行われ
る。このようにして脱気圧縮した粉末（ある程度、粒状
になっている。）を利用すると、粉末の材質によっては
（例えば、Ｔｉ粉末）、自然落下のみによっても、粉末
をゴムモールドに高密度に充填することができる。

【００３９】なお、上述した実施例においては、ナット
状の圧粉体Ｃ１、円柱部ｃ２の両端部に円板状のフラン
ジｃ３、ｃ４が設けられている圧粉体Ｃ２、薄肉の円筒
状の圧粉体Ｃ３、ラッパ状の圧粉体Ｃ４及び内部ｃ６が
空洞な直方体状の圧粉体Ｃ５を成形する場合について説
明したが、ゴムモールドｍのゴムキャビティｍ１の形状
及び型部材Ｕ１〜Ｕ５の形状を、適宜、変更することに
より、このような圧粉体Ｃ１〜Ｃ５に限らず、種々の形
状を有する圧粉体を成形することができる。

【００４０】なお、上述した実施例において、溶解可能
な型部材を使用して粉末を圧縮成形すると、型部材も圧
縮され、圧縮により型部材が変形し、圧力を取り除いた
とき、即ち、除荷のときに、型部材が弾性的に元の形状
に戻るが、この際、圧縮成形された圧粉体が壊れること
がある。そこで、型部材の材質として、次の２つのタイ
プのものが好ましい。（１）圧縮により実質的に変形しない硬い材質、（２）
圧縮により変形するが、除荷のときに、弾性的に復元し
ない材質。例えば、上記の（１）のタイプの材質は、上
述した図１４に示されている型部材Ｕ３の材質として使
用され、また、上記の（２）のタイプの材質は、上述し
た図１０に示されている型部材Ｕ２の材質として使用さ
れる。更に、型部材としてワックス等の軟らかい材質を
使用するとき、ワックス中にアルミナや鉄等の粉を混ぜ
て硬さを増すことが、上述した図１４に示されているよ
うな薄肉の円筒等の成形にとって有効である。

【００４１】上述した実施例においては、ダイキャビテ
ィ１に装着され、粉末が高密度に充填されたゴムモール
ドｍを、ダイｄに挿着された下パンチｐ１と上下動する
上パンチｐ２との間で圧縮成形するようにした例が示さ
れているが、上パンチｐ２をゴムモールドｍに載置した
後、下パンチｐ１を上方に移動させて、粉末が高密度に
充填されたゴムモールドｍを圧縮することもできる。ま
た、ダイｄを有底の筒体に形成して、下パンチｐ１を省
略することもできる。この場合には、粉末が高密度に充
填されたゴムモールドｍは、有底なダイｄと上パンチｐ
２との間で圧縮されることになる。

【００４２】以下に、図１に示されているようなナット
状圧粉体Ｃ１及び図１３に示されているような薄肉円筒
状の圧粉体Ｃ３を成形し、その後、焼結してナット及び
薄肉円筒を製造する場合のより具体的な実施例について
説明する。

【００４３】〔実施例１〕図１に示されているようなナ
ットを、上述した図２〜図５を用いて説明したような順
序で成形した場合について説明する。なお、使用した粉
末は、平均粒径１２．５μｍの純チタン（Ｔｉ）粉末で
ある。

【００４４】図４に示されている型部材Ｕ１は、融点８
９°Ｃで、２５°Ｃでの針入度８のマイクロクリスタリ
ンワックスに、平均粒径６０μｍのステンレス（ＳＵＳ
−３１６）粉末を１５体積％添加したものを材料として
射出成形で作製した。

【００４５】ゴムモールドｍは、硬度３０（ＪＩＳ
Ａ）のシリコーン系のゴムを使用した。ダイｄ、下パ
ンチｐ１、上パンチｐ２は、ステンレス（ＳＵＳ−３０
４）を使用し、皿バネ７は焼き入れ鋼製のものを使用し
た。

【００４６】圧粉体の成形順序は以下の通りである。（１）ゴムモールドｍの孔ｍ３及びバックアップリング
６の内孔６ａに型部材Ｕ１の嵌合部ｕ２を嵌着して、ゴ
ムモールドｍのゴムキャビティｍ１に型部材Ｕ１を配置
する。（２）ダイｄの上面ｄ１に、図示されていない筒状ガイ
ドを載置して、ゴムモールドｍと型部材Ｕ１との間に形
成された間隙ｖ１に、上述した粉末を充填し、次いで、
ダイｄ、下パンチｐ１、上パンチｐ２等のダイセットＭ
及び筒状ガイドに振動を与えて粉末を上記間隙ｖ１に高
密度に充填するとともに、図示されていない、プッシャ
ーで粉末をゴムモールドｍの上面ｍ４と同一面となるよ
うに高密度に充填した。（３）ガイド、プッシャーを取り除いた後に、上パンチ
ｐ２を下降させて上パンチｐ２をダイｄの上面ｄ１に載
置し、次いで、更に上パンチｐ２を下降させて、成形圧
力６ｔで粉末を圧縮成形した。（４）上パンチｐ２を上昇させて、上パンチｐ２を取り
除く。（５）図５に示されているような型部材Ｕ１が組み込ま
れた圧粉体Ｃ１を、図示されていない真空吸引パッドを
使ってゴムモールドｍから取り出した。（６）吸引型清掃機を使用し、ゴムモールドｍのゴムキ
ャビティｍ１や孔ｍ３を清掃し、再度、別の型部材Ｕ１
の嵌合部ｕ２を、ゴムモールドｍの孔ｍ３及びバックア
ップリング６の内孔６ａに嵌着し、上述した順序で圧粉
体を成形した。

【００４７】（１）〜（６）の順序を１００回繰り返し
行い、圧粉体を成形した。成形後、割れや欠けは全く見
られなかった。

【００４８】次に，図５に示されているような型部材Ｕ
１と一体となった圧粉体Ｃ１を，型部材Ｕ１の嵌合部ｕ
２が挿入可能な透孔を有する台に、型部材Ｕ１の嵌合部
ｕ２が透孔に挿入するようにして載置して電気炉に入れ
た。電気炉の温度を１００°Ｃまで昇温させた。昇温途
中９０°Ｃになった頃に、型部材Ｕ１は、台の透孔から
溶け落ちた。

【００４９】次に、型部材Ｕ１が溶け落ちた圧粉体Ｃ１
を真空焼結炉に入れた。なお、溶け落ちたワックスと金
属粉末は、再利用した。圧粉体Ｃ１を真空中１１５０°
Ｃで２時間焼結を行った。その結果、平均密度４．５０
ｇ／ｃｍ³のチタン製ナットができた。このナットをそ
のまま使用（機械加工せず）した結果、機械加工により
作られたナットと同等の品質であった。

【００５０】比較例として、型部材Ｕ１の材質として、
ゴムモールドｍと同一材質のゴム材及び金属（真鍮製）
を用いて、型部材Ｕ１を実施例と同一寸法に作製し、上
述したような圧粉体成形装置を用いて成形した。その結
果、ゴム材を型部材Ｕ１として使用した場合には、圧粉
体の全数が割れた。また、金属を型部材Ｕ１として使用
した場合には、圧粉体の割れや欠けはなかったが、型部
材Ｕ１と圧粉体のねじ部が抜けず、圧粉体のみを取り出
すことができず、製品を作ることができなかった。

【００５１】上述した結果、本発明の実施例により、純
チタン製のナットが生産できることが確認された。

【００５２】従来はチタン製ナットは、切削加工により
生産されていたが、切削加工には、以下の（１）〜
（４）のような問題があった。（１）チタン合金は、引っ張り強さが１００ｋｇｆ／ｍ
ｍ²以上もあり、大きな力が工具の刃先にかかり、切刃
が欠けたり（チッピング）、工具が摩耗しやすい。（２）チタン材料は、熱伝導率が非常に小さく（ステン
レス鋼と同じ程度、ステンレス鋼もこのために切削しに
くい。）、切削したときに発生した熱が逃げにくく、工
具と加工物に蓄積してその熱のために工具の摩耗が大き
くなる。（３）チタン材料は、力をかけたときのひずみの大小を
表すヤング率（縦弾性係数ともいう。）が小さい（鋼の
１／２）ので、切削したときに加工物が、通常、鋼の約
２倍変形する。このため、薄肉の加工物では加工精度が
悪くなったり、びびりを生じることがある。（４）大きく摩耗した工具や、薄い切りくずが出る条件
で切削した場合、切りくずが燃える場合がある。チタン
材料は化学的に非常に活性であるから、工具を摩耗させ
やすい。切削速度を大きくすると切削熱が多く出て、切
削しているところの温度が高くなるので、更に活性にな
り、工具が摩耗しやすくなる。

【００５３】本発明の実施例においては、切削加工によ
らずチタン製ナットが生産できるため、上述したような
問題の多い切削加工が省略でき、安く大量にチタン製ナ
ットが生産できる。

【００５４】また、チタン製ナットの完成品に近い形状
まで金型成形法で圧粉体を作製し、その後、完成品に近
い焼結品の内周部のネジ穴部分を切削加工又は鍛造加工
してチタン製ナットを製造する方法が知られている。し
かしながら、本発明の実施例のように高い密度の製品を
得るためには、平均粒径が２０μｍ以下のチタンの微粉
末を使用しなければならない。チタン材料は、化学的に
活性であり、２０μｍ以下のチタンの微粉末は金型と溶
着し、かじりを起こしやすい。金型のかじりを防ぐため
に、粉末の粒径は６０μｍ程度の大きさとしなければな
らない。このような６０μｍ程度の大きな粉末を使用し
た場合、焼結後の焼結体の密度が上がらず、４．１±
０．１ｇ／ｃｍ³程度の密度の焼結体しか得られない。
密度がこのように低い値であると、十分な強度が得られ
ず、ナットとしては使用することはできない。本発明に
よる圧粉体成形方法は、従来得られなかった高密度、高
強度のチタン製ナットを、研削加工や鍛造加工等の後加
工なしで生産できる。

【００５５】〔実施例２〕図１３に示されているような
薄肉円筒を、上述した図１４〜図１６を用いて説明した
ような順序で成形した場合について説明する。なお、使
用した粉末は、平均粒径３μｍのモリブデン粉末であ
る。

【００５６】図１４に示されている円柱状の型部材Ｕ３
は、融点６９°Ｃで、２５°Ｃでの針入度１５、平均分
子量４７２のパラフィンワックスに、平均粒径１２μｍ
のアルミニウム粉末を１２体積％添加したものを材料と
して射出成形で作製した。

【００５７】ゴムモールドｍは、硬度１０（ＪＩＳ
Ａ）のシリコーン系のゴムを使用した。ダイｄ、下パン
チｐ１、上パンチｐ２には、高張力鋼を使用し、皿バネ
７はバネ鋼を使用した。

【００５８】圧粉体の成形順序は以下の通りである。（１）ゴムモールドｍの孔ｍ３及びバックアップリング
６の内孔６ａに型部材Ｕ３を嵌着することにより、ゴム
モールドｍのゴムキャビティｍ１に型部材Ｕ３を配置す
る。（２）ゴムモールドｍと型部材Ｕ３との間に形成された
間隙ｖ２に、上述したモリブデン粉末を高密度に充填し
た。（３）上パンチｐ２を下降させて上パンチｐ２をダイｄ
の上面ｄ１に載置し、次いで、更に上パンチｐ２を下降
させて、最高２０ｔの成形圧力で粉末を圧縮成形した。（４）上パンチｐ２を上昇させて、上パンチｐ２を取り
除く。（５）図１６に示されているような型部材Ｕ３が組み込
まれた圧粉体Ｃ３を、図示されていない真空吸引パッド
を使ってゴムモールドｍから取り出した。（６）吸引型清掃機を使用し、ゴムモールドｍのゴムキ
ャビティｍ１や孔ｍ３を清掃し、再度、別の型部材Ｕ３
をゴムモールドｍの孔ｍ３及びバックアップリング６の
内孔６ａに嵌着し、上述した順序で圧粉体を成形した。（７）型部材Ｕ３が組み込まれた圧粉体Ｃ３を、真空焼
結炉に入れ、１００°Ｃに昇温したところ、型部材Ｕ３
が溶け落ちた。次に、１６００°Ｃで２時間、水素ガス
中で焼結を行った。

【００５９】（１）〜（７）の工程を多数回繰り返し
た。その結果、１つの割れや欠けのない、平均密度１
０．２ｇ／ｃｍ³の焼結されたモリブデン製の薄肉円筒
ができた。

【００６０】比較例として、型部材Ｕ３を、金属（真鍮
製）で形成し、上述した（１）〜（７）と同様の順序で
成形試験を行った結果、焼結体に割れや欠けが多数見ら
れた。この割れや欠けは、成形後、型部材Ｕ３（真鍮
製）と圧粉体Ｃ３を分離する時に発生したものであっ
た。

【００６１】本発明の実施例である型部材Ｕ３としてワ
ックスとアルミニウム粉末からなる材料を使用した場合
には、圧粉体Ｃ３と型部材Ｕ３の分離が、型部材Ｕ３の
溶融により、圧粉体Ｃ３に何ら歪みや外力を加えること
なく行われたので、圧粉体Ｃ３に割れや欠けが発生しな
かったものである。比較例の型部材Ｕ３が金属の場合に
は、型部材Ｕ３と圧粉体Ｃ３の分離時に圧粉体Ｃ３に歪
みや外力が加わり、成形不良が多く発生することがわか
った。

【００６２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載する効果を奏するものである。

【００６３】型部材が組み込まれた圧粉体を成形後、型
部材或いは型部材の一部を溶解除去するようにしたの
で、複雑な形状を有する種々の形状の圧粉体を成形する
ことができるとともに、圧粉体に損傷を与えることなく
型部材からの圧粉体の抜き取りができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の圧粉体成形方法により成形され
る一例としての圧粉体の斜視図である。

【図２】図２は本発明の圧粉体成形方法が適用される一
例としての圧粉体成形装置等の垂直断面図である。

【図３】図３は図２に示されている圧粉体成形装置等の
要部垂直断面図である。

【図４】図４は一例としての溶解可能な型部材の正面図
である。

【図５】図５は型部材が組み込まれた状態の圧粉体の垂
直断面図である。

【図６】図６は本発明の圧粉体成形方法により成形され
る他の例の圧粉体の斜視図である。

【図７】図７は圧粉体成形装置等の要部垂直断面図であ
る。

【図８】図８は図７と同様の圧粉体成形装置等の要部垂
直断面図である。

【図９】図９は一例としての溶解可能な型部材の斜視図
である。

【図１０】図１０は図７と同様の圧粉体成形装置等の要
部垂直断面図である。

【図１１】図１１は図７と同様の圧粉体成形装置等の要
部垂直断面図である。

【図１２】図１２は型部材が組み込まれた状態の圧粉体
の垂直断面図である。

【図１３】図１３は本発明の圧粉体成形方法により成形
される更に他の例としての圧粉体の斜視図である。

【図１４】図１４は圧粉体成形装置等の要部垂直断面図
である。

【図１５】図１５は図１４と同様の圧粉体成形装置等の
要部垂直断面図である。

【図１６】図１６は型部材が組み込まれた状態の圧粉体
の垂直断面図である。

【図１７】図１７は本発明の圧粉体成形方法により成形
される更に別の例としての圧粉体の斜視図である。

【図１８】図１８は圧粉体成形装置等の要部垂直断面図
である。

【図１９】図１９は型部材が組み込まれた状態の圧粉体
の垂直断面図である。

【図２０】図２０は本発明の圧粉体成形方法により成形
される更にまた別の例としての圧粉体の斜視図である。

【図２１】図２１は圧粉体成形装置等の要部垂直断面図
である。

【符号の説明】

Ｃ１〜Ｃ５・・・・・圧粉体Ｕ１〜Ｕ５・・・・・型部材ｄ・・・・・・・・・ダイｍ・・・・・・・・・ゴムモールドｍ１・・・・・・・・ゴムキャビティｐ１・・・・・・・・上パンチｐ２・・・・・・・・下パンチ１・・・・・・・・・ダイキャビティ６、８・・・・・・・バックアップリング７・・・・・・・・・皿バネ１１・・・・・・・・ゴム部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺俊宏京都府京都市西京区松室追上町22番地の１エリーパート２ 401号インターメタリックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイに装着されたゴムモールドの凹部に粉
末と型部材とを装填する工程、ゴムモールドの凹部に装
填された粉末を圧縮する工程及び型部材の少なくとも一
部を溶解することにより圧粉体と型部材とを切り離す工
程とからなることを特徴とする圧粉体成形方法。
【請求項２】上記型部材全体を溶解除去することを特徴
とする請求項１に記載の圧粉体成形方法。
【請求項３】上記型部材を、芯型部材と該芯型部材の表
面に配設された溶解可能な層とから形成し、溶解可能な
層を溶解除去することを特徴とする請求項１に記載の圧
粉体成形方法。