JPH08340666A - 金属粉末複合焼結部品および金属粉末複合材の押出成形装置ならびに金属粉末複合材の押出成形方法 - Google Patents
金属粉末複合焼結部品および金属粉末複合材の押出成形装置ならびに金属粉末複合材の押出成形方法Info
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- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/22—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip
- B22F3/225—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip by injection molding
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- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 層状もしくは放射状に複合した焼結体を製造
する金属粉末複合材の押出成形装置および成形方法を提
案とともに、同期モータ用ロータに好適な金属粉末複合
焼結部品を提供する。 【構成】金属粉末とバインダの混練体を複合用ダイに向
かって押し出す第１の押出装置と、前記混練体とは異な
る複合用混練体を押し出す第２の押出装置を具備してお
り、前記複合用ダイは、第１の押出装置からの混練体流
路を構成する貫通孔と、前記複合用ダイの外周部から内
部部に向かって形成され、前記貫通孔の下流方法に連続
したスリット状空間とを有し、該スリット状空間には前
記第２の押出装置が連結され、前記スリット状空間に前
記複合用混練体を押し出すことにより複合成形体を得
る。これを焼結し、焼結物品を得ることができる。
する金属粉末複合材の押出成形装置および成形方法を提
案とともに、同期モータ用ロータに好適な金属粉末複合
焼結部品を提供する。 【構成】金属粉末とバインダの混練体を複合用ダイに向
かって押し出す第１の押出装置と、前記混練体とは異な
る複合用混練体を押し出す第２の押出装置を具備してお
り、前記複合用ダイは、第１の押出装置からの混練体流
路を構成する貫通孔と、前記複合用ダイの外周部から内
部部に向かって形成され、前記貫通孔の下流方法に連続
したスリット状空間とを有し、該スリット状空間には前
記第２の押出装置が連結され、前記スリット状空間に前
記複合用混練体を押し出すことにより複合成形体を得
る。これを焼結し、焼結物品を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、１もしくは複数の複合
層として異種の金属または合金の粉末が複合焼結された
金属粉末複合焼結部品、およびその製造に適した押出成
形装置および、押出成形方法に関わる。
層として異種の金属または合金の粉末が複合焼結された
金属粉末複合焼結部品、およびその製造に適した押出成
形装置および、押出成形方法に関わる。
【０００２】
【従来の技術】一般に粉末冶金法によって複合材を得る
方法としては、押出成形法，熱間静水圧，ホットプレス
などにより複合材を得ることが行われている。押出成形
法で金属粉末の複合材を得る方法は、たとえば特開平５
−２０８４０５号公報にみられるように、２台の押出装
置を使用して２層の複合成形体を得た後、焼結して焼結
体を得る製造方法が知られている。また、特開昭４９−
２２３１６号公報には、工具材質の粉末と補強材を円筒
カンに入れた後、高温で押出して複合材を得る方法が開
示されている。また、特開昭５７−９８６０２号公報に
は、熱間静水圧装置により粉末を圧密し、複合材を得る
方法が、さらに、特開昭５１−７６１０９号公報には、
ホットプレスで粉末を圧密し、複合材を得る方法が開示
されている。このような方法のうち、上述した金属粉末
の押出装置を用いる特開平５−２０８４０５号に記載の
方法は、長尺の複合成形体が容易に得られること、ある
いは成形体の状態は柔らかく、切断や粗加工が成形体の
状態で容易に行うことができるという利点があり有効で
ある。
方法としては、押出成形法，熱間静水圧，ホットプレス
などにより複合材を得ることが行われている。押出成形
法で金属粉末の複合材を得る方法は、たとえば特開平５
−２０８４０５号公報にみられるように、２台の押出装
置を使用して２層の複合成形体を得た後、焼結して焼結
体を得る製造方法が知られている。また、特開昭４９−
２２３１６号公報には、工具材質の粉末と補強材を円筒
カンに入れた後、高温で押出して複合材を得る方法が開
示されている。また、特開昭５７−９８６０２号公報に
は、熱間静水圧装置により粉末を圧密し、複合材を得る
方法が、さらに、特開昭５１−７６１０９号公報には、
ホットプレスで粉末を圧密し、複合材を得る方法が開示
されている。このような方法のうち、上述した金属粉末
の押出装置を用いる特開平５−２０８４０５号に記載の
方法は、長尺の複合成形体が容易に得られること、ある
いは成形体の状態は柔らかく、切断や粗加工が成形体の
状態で容易に行うことができるという利点があり有効で
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】金属材料の複合化は広
い産業分野でニーズがある。例えば、ネジ山を回転させ
ることによってセラミックス粉末や金属粉末あるいは樹
脂等を、混合あるいは混練しつつ移動させるスクリュな
どでは、表面に耐摩耗性の高いＣｏ合金など配置し、内
部を靭性の高い合金工具鋼などを配置する必要がある。
このような場合は従来は、主として肉盛溶接などの表面
処理による手段が採用されており、工数がかかるもので
あった。また、外形の縁を切刃にするパンチなどでも性
能向上と材料費低減の目的から複合化の要求がある。ま
た、電気産業の分野では、特に電気的あるいは磁気的に
異なる材料を複合化する技術、および新しい複合材料の
ニーズは大きい。その一例を次に説明する。
い産業分野でニーズがある。例えば、ネジ山を回転させ
ることによってセラミックス粉末や金属粉末あるいは樹
脂等を、混合あるいは混練しつつ移動させるスクリュな
どでは、表面に耐摩耗性の高いＣｏ合金など配置し、内
部を靭性の高い合金工具鋼などを配置する必要がある。
このような場合は従来は、主として肉盛溶接などの表面
処理による手段が採用されており、工数がかかるもので
あった。また、外形の縁を切刃にするパンチなどでも性
能向上と材料費低減の目的から複合化の要求がある。ま
た、電気産業の分野では、特に電気的あるいは磁気的に
異なる材料を複合化する技術、および新しい複合材料の
ニーズは大きい。その一例を次に説明する。
【０００４】最近、ダイナモあるいはモータ分野におい
て、同期式のダイナモあるいはモータが使用されてきて
いる。たとえば、平成７年電気学会全国大会の概要集5-
29〜30によれば、同期式モータ（シンクロナスモータ）
は、図６に示す断面を有する永久磁石２１が磁性体１９
と非磁性体２０で構成されるのコア材に埋め込まれた永
久磁石埋め込み型のロータ、あるいは図７に示す磁気抵
抗効果を利用し磁石を必要としない非磁性体２０の層と
磁性体１９の層の複合構造を有するリアクタンス型のロ
ータが知られている。図６ないし図７に示すロータを有
する同期モータは、ブラシもステップリングも不要であ
り、保守性、制御性に優れていることが知られている。
て、同期式のダイナモあるいはモータが使用されてきて
いる。たとえば、平成７年電気学会全国大会の概要集5-
29〜30によれば、同期式モータ（シンクロナスモータ）
は、図６に示す断面を有する永久磁石２１が磁性体１９
と非磁性体２０で構成されるのコア材に埋め込まれた永
久磁石埋め込み型のロータ、あるいは図７に示す磁気抵
抗効果を利用し磁石を必要としない非磁性体２０の層と
磁性体１９の層の複合構造を有するリアクタンス型のロ
ータが知られている。図６ないし図７に示すロータを有
する同期モータは、ブラシもステップリングも不要であ
り、保守性、制御性に優れていることが知られている。
【０００５】このような同期モータにあって、図６に示
す永久磁石埋め込み型のロータにあっては、磁束を効率
良く漏洩させるために隣合う永久磁石間に非磁性層を形
成した複合構造にする必要がある。また、リアクタンス
型のロータにあっては、特開平６−３１１６７７号に記
載されるように、磁気抵抗の異方性を形成するために、
図７に示すような、外周部に３カ所以上の収れん領域を
形成する如く、隣り合う収れん領域に向かって円弧状に
連通したアルミニウム等の非磁性体２０の層を形成した
複合構造とすることが有効とされている。
す永久磁石埋め込み型のロータにあっては、磁束を効率
良く漏洩させるために隣合う永久磁石間に非磁性層を形
成した複合構造にする必要がある。また、リアクタンス
型のロータにあっては、特開平６−３１１６７７号に記
載されるように、磁気抵抗の異方性を形成するために、
図７に示すような、外周部に３カ所以上の収れん領域を
形成する如く、隣り合う収れん領域に向かって円弧状に
連通したアルミニウム等の非磁性体２０の層を形成した
複合構造とすることが有効とされている。
【０００６】このように、同期モータのロータにおいて
は、複合構造が要求されるのであるが、特開平６−３１
１６７７号に記載されるような複合層を別部品として機
械的に固着することにより得る方法では、製造工程が煩
雑になるという問題がある。本発明者は、モータ用のロ
ータなどは長さ方向の断面がほぼ同じものであることか
ら、上述した特開平５−２０８４０５号公報にある２台
の押出装置を使用して２層の複合成形体を得た後、焼結
して焼結体を得る製造方法を適用を検討した。しかし、
上述した装置では単純な平板が重なった２層の複合部品
しか得られず、とても上述したロータの製造には使用で
きないものであった。本発明の目的は、上述したロータ
の製造にも適用できる新しい金属粉末複合材の押出成形
装置ならびに金属粉末複合材の押出成形方法を提案する
とともに、上述したロータに対して好適な金属粉末複合
焼結部品を提供することである。
は、複合構造が要求されるのであるが、特開平６−３１
１６７７号に記載されるような複合層を別部品として機
械的に固着することにより得る方法では、製造工程が煩
雑になるという問題がある。本発明者は、モータ用のロ
ータなどは長さ方向の断面がほぼ同じものであることか
ら、上述した特開平５−２０８４０５号公報にある２台
の押出装置を使用して２層の複合成形体を得た後、焼結
して焼結体を得る製造方法を適用を検討した。しかし、
上述した装置では単純な平板が重なった２層の複合部品
しか得られず、とても上述したロータの製造には使用で
きないものであった。本発明の目的は、上述したロータ
の製造にも適用できる新しい金属粉末複合材の押出成形
装置ならびに金属粉末複合材の押出成形方法を提案する
とともに、上述したロータに対して好適な金属粉末複合
焼結部品を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述のように単純な同心
円状の断面を有する複合材や、単純な平板積層の粉末冶
金法による複合材の製造は一部知られていた。ところ
が、上述したように同期モータ用ロータなどは、断面で
見て外周部から内部にかけて伸びた層状もしくは放射状
の複合層を形成することが要求される。本発明はこのよ
うな形状的に複雑な組合せの複合化の要求を満足すべ
く、研究を行った。そして、押出成形法に使用する複合
用ダイに設けた貫通孔に、金属粉末とバインダとの混練
体を通過させ所定断面に成形するとともに、複合用ダイ
の外周部から、言い換えれば複合用ダイの側面から、複
合用混練体を導入し、所定断面を有し前記貫通孔の下流
方向に連続したスリット状空間で複合用混練体を同時に
成形し、複合用ダイの出口で一体化する新しい方法を見
い出した。
円状の断面を有する複合材や、単純な平板積層の粉末冶
金法による複合材の製造は一部知られていた。ところ
が、上述したように同期モータ用ロータなどは、断面で
見て外周部から内部にかけて伸びた層状もしくは放射状
の複合層を形成することが要求される。本発明はこのよ
うな形状的に複雑な組合せの複合化の要求を満足すべ
く、研究を行った。そして、押出成形法に使用する複合
用ダイに設けた貫通孔に、金属粉末とバインダとの混練
体を通過させ所定断面に成形するとともに、複合用ダイ
の外周部から、言い換えれば複合用ダイの側面から、複
合用混練体を導入し、所定断面を有し前記貫通孔の下流
方向に連続したスリット状空間で複合用混練体を同時に
成形し、複合用ダイの出口で一体化する新しい方法を見
い出した。
【０００８】これにより、貫通孔を通過して所定形状に
成形された混練体と、スリット状空間を通過して所定形
状に成形された複合用混練体とが、複合用ダイで同時に
押し出され、複合用ダイの出口で複合成形体とすること
ができるものである。上述したスリット状空間は、複合
用ダイの外周部から内部に向かって複合用混練体を供給
するものである。したがって、外周部から内部にかけて
連続した複合層を得ることが可能となるものである。
成形された混練体と、スリット状空間を通過して所定形
状に成形された複合用混練体とが、複合用ダイで同時に
押し出され、複合用ダイの出口で複合成形体とすること
ができるものである。上述したスリット状空間は、複合
用ダイの外周部から内部に向かって複合用混練体を供給
するものである。したがって、外周部から内部にかけて
連続した複合層を得ることが可能となるものである。
【０００９】すなわち、本発明の金属粉末複合材の押出
成形装置は、金属粉末とバインダの混練体を複合用ダイ
に向かって押し出す第１の押出装置と、前記混練体とは
異なる複合用混練体を押し出す第２の押出装置を具備し
ており、前記複合用ダイは、第１の押出装置からの混練
体流路を構成する貫通孔と、前記複合用ダイの外周部か
ら中心部に向かって形成され、かつ前記貫通孔の下流方
向に連続したスリット状空間とを有し、該スリット状空
間には前記第２の押出装置が連結され、前記スリット状
空間に前記複合用混練体を押し出すものである。
成形装置は、金属粉末とバインダの混練体を複合用ダイ
に向かって押し出す第１の押出装置と、前記混練体とは
異なる複合用混練体を押し出す第２の押出装置を具備し
ており、前記複合用ダイは、第１の押出装置からの混練
体流路を構成する貫通孔と、前記複合用ダイの外周部か
ら中心部に向かって形成され、かつ前記貫通孔の下流方
向に連続したスリット状空間とを有し、該スリット状空
間には前記第２の押出装置が連結され、前記スリット状
空間に前記複合用混練体を押し出すものである。
【００１０】例えば、本発明の複合用ダイとしては、図
２に示す構造を使用することができる。図２のａは本発
明の複合用ダイの一例を示す側面図であり、図２のｂ
は、そのA-A断面図である。図２のｂにおいては、図面
後方から導入された混練体(第１混練体)は、貫通孔２に
よって断面が貫通孔２の形状に成形され紙面前方に押し
出される。一方、複合用ダイ１の外周部に複合用混練体
(第２混練体１０)を供給すると、貫通孔２の外壁７と図
２で破線により示したマンドレル４によって形成される
スリット状空間３に複合用混練体が満たされ、スリット
状空間３の断面形状に成形されつつ、図面前方に押し出
される。複合用ダイを通過すると貫通孔２とスリット状
空間３を隔てる薄い外壁７がなくなり、図１で示す複合
体となるものである。
２に示す構造を使用することができる。図２のａは本発
明の複合用ダイの一例を示す側面図であり、図２のｂ
は、そのA-A断面図である。図２のｂにおいては、図面
後方から導入された混練体(第１混練体)は、貫通孔２に
よって断面が貫通孔２の形状に成形され紙面前方に押し
出される。一方、複合用ダイ１の外周部に複合用混練体
(第２混練体１０)を供給すると、貫通孔２の外壁７と図
２で破線により示したマンドレル４によって形成される
スリット状空間３に複合用混練体が満たされ、スリット
状空間３の断面形状に成形されつつ、図面前方に押し出
される。複合用ダイを通過すると貫通孔２とスリット状
空間３を隔てる薄い外壁７がなくなり、図１で示す複合
体となるものである。
【００１１】また、本発明においては、スリット状空間
３は、貫通孔の下流側から見たときに前記複合用ダイの
外周部に３カ所以上の収れん領域８を形成する如く、隣
り合う収れん領域に向かって円弧状に連通したものとす
ることができる。このようなスリット状空間３を形成す
る複合用ダイ１としては、例えば図５に示す複合用ダイ
１の構成とすることができる。図５においては、ａは本
発明の複合用ダイの一例を示す側面図であり、図５のｂ
は、そのA-A断面図である。図５のｂにおいては、図面
後方から導入された混練体(第１混練体９)は、貫通孔２
によって断面が貫通孔２の形状に成形され図面前方に押
し出される。貫通孔２は、星型断面を有する中央部貫通
孔２ａと、円弧状断面を有する外周部貫通孔２ｂで構成
され、それぞれの孔形状に成形される。
３は、貫通孔の下流側から見たときに前記複合用ダイの
外周部に３カ所以上の収れん領域８を形成する如く、隣
り合う収れん領域に向かって円弧状に連通したものとす
ることができる。このようなスリット状空間３を形成す
る複合用ダイ１としては、例えば図５に示す複合用ダイ
１の構成とすることができる。図５においては、ａは本
発明の複合用ダイの一例を示す側面図であり、図５のｂ
は、そのA-A断面図である。図５のｂにおいては、図面
後方から導入された混練体(第１混練体９)は、貫通孔２
によって断面が貫通孔２の形状に成形され図面前方に押
し出される。貫通孔２は、星型断面を有する中央部貫通
孔２ａと、円弧状断面を有する外周部貫通孔２ｂで構成
され、それぞれの孔形状に成形される。
【００１２】一方、複合用ダイ１の外周部に複合用混練
体(第２混練体１０)を供給すると、貫通孔２の外壁７に
よってスリット状空間３に複合用混練体は導入される。
このスリット状空間は、複合用ダイの外周部に４カ所の
収れん領域８を形成する如く、隣り合う収れん領域に向
かって円弧状に連通しており、ここに複合用混練体が満
たされる。そして、スリット状空間の断面形状に成形さ
れつつ、図面前方に押し出される。そして、複合用ダイ
を通過すると貫通孔２とスリット状空間３を隔てる薄い
外壁７がなくなり、図４で示す複合体となるものであ
る。
体(第２混練体１０)を供給すると、貫通孔２の外壁７に
よってスリット状空間３に複合用混練体は導入される。
このスリット状空間は、複合用ダイの外周部に４カ所の
収れん領域８を形成する如く、隣り合う収れん領域に向
かって円弧状に連通しており、ここに複合用混練体が満
たされる。そして、スリット状空間の断面形状に成形さ
れつつ、図面前方に押し出される。そして、複合用ダイ
を通過すると貫通孔２とスリット状空間３を隔てる薄い
外壁７がなくなり、図４で示す複合体となるものであ
る。
【００１３】本発明においては、上記図１、図４に示す
形状の成形体だけでなく、スリット状空間は、複合ダイ
の外周部と連続しておれば良いため、たとえば図８、図
９のような成形体をも得ることができ、これらに対応す
る金属粉末複合焼結体を得ることができる。また、本発
明の装置においては、複合用ダイの下流側に、該複合用
ダイの開口径よりも小さい径を有する圧着用ダイを具備
するようにし、混練体と複合用混練体とを圧着すること
が望ましい。
形状の成形体だけでなく、スリット状空間は、複合ダイ
の外周部と連続しておれば良いため、たとえば図８、図
９のような成形体をも得ることができ、これらに対応す
る金属粉末複合焼結体を得ることができる。また、本発
明の装置においては、複合用ダイの下流側に、該複合用
ダイの開口径よりも小さい径を有する圧着用ダイを具備
するようにし、混練体と複合用混練体とを圧着すること
が望ましい。
【００１４】また、本発明の複合材の成形方法は、たと
えば上述した本発明の成形装置を使用して行われる方法
であって、金属粉末とバインダの混練体をダイスの貫通
孔に向かって押し出すとともに、前記混練体とは異なる
複合用混練体を、前記ダイスの外周部から内部に連通し
たスリット状の空間に押し出し、スリット状に複合用金
属を複合させるものである。
えば上述した本発明の成形装置を使用して行われる方法
であって、金属粉末とバインダの混練体をダイスの貫通
孔に向かって押し出すとともに、前記混練体とは異なる
複合用混練体を、前記ダイスの外周部から内部に連通し
たスリット状の空間に押し出し、スリット状に複合用金
属を複合させるものである。
【００１５】このような本発明の金属粉末複合材の押出
成形装置により、断面が外周部から内部にむかって伸び
た層状もしくは放射状の異種金属もしくは異種合金の複
合領域を有しており、かつ断面に対して深さ方向となる
向きに前記複合領域が連続するものである本発明の新規
な金属粉末複合焼結部品を得ることができる。
成形装置により、断面が外周部から内部にむかって伸び
た層状もしくは放射状の異種金属もしくは異種合金の複
合領域を有しており、かつ断面に対して深さ方向となる
向きに前記複合領域が連続するものである本発明の新規
な金属粉末複合焼結部品を得ることができる。
【００１６】また、非磁性金属粉末よりなる混練体と磁
性金属粉末よりなる混練体とを複合させ、複合領域とそ
の他の領域において、いずれか一方が非磁性領域を形成
し、他方が磁性領域を形成するようにすれば、内部から
外部周に連通する磁路の形成あるいは磁束の短絡を防ぐ
非磁性層を形成することができる。また、磁気抵抗を利
用するリアクタンス型のモータ用のロータとしては、図
４に示すように、複合領域は、外周部に３カ所以上（図
４では４カ所ある）の収れん領域を形成する如く、隣り
合う収れん領域に向かって円弧状に連通したものとし、
さらに複合領域は多層に形成することが好ましい。
性金属粉末よりなる混練体とを複合させ、複合領域とそ
の他の領域において、いずれか一方が非磁性領域を形成
し、他方が磁性領域を形成するようにすれば、内部から
外部周に連通する磁路の形成あるいは磁束の短絡を防ぐ
非磁性層を形成することができる。また、磁気抵抗を利
用するリアクタンス型のモータ用のロータとしては、図
４に示すように、複合領域は、外周部に３カ所以上（図
４では４カ所ある）の収れん領域を形成する如く、隣り
合う収れん領域に向かって円弧状に連通したものとし、
さらに複合領域は多層に形成することが好ましい。
【００１７】
【作用】本発明の金属粉末複合焼結部品の最大の特徴と
するところは、断面が外周部から内部に向かって伸びた
層状もしくは放射状の異種金属もしくは異種合金の複合
領域を有する部品を金属粉末複合焼結体として得たこと
である。すなわち本発明は、金属粉末複合焼結体であ
り、機械的に複合しなくても焼結成形体を成形する時点
で一体ものとして製造できるため、製造工数を大幅に低
減することが可能となる。さらに、焼結により一体とな
っているため、モータ用のロータなどの回転部品として
使用したときの慣性力で、剥離したり変形したりするこ
とがなく、保安性に優れたものとなる。
するところは、断面が外周部から内部に向かって伸びた
層状もしくは放射状の異種金属もしくは異種合金の複合
領域を有する部品を金属粉末複合焼結体として得たこと
である。すなわち本発明は、金属粉末複合焼結体であ
り、機械的に複合しなくても焼結成形体を成形する時点
で一体ものとして製造できるため、製造工数を大幅に低
減することが可能となる。さらに、焼結により一体とな
っているため、モータ用のロータなどの回転部品として
使用したときの慣性力で、剥離したり変形したりするこ
とがなく、保安性に優れたものとなる。
【００１８】また、外周部に３カ所以上の収れん領域を
形成する如く、隣り合う収れん領域に向かって円弧状に
連通した図４に示すような断面形状の長尺品は、たとえ
ば磁気抵抗を利用するリアクタンスモータのロータとし
て使用可能であり、部品点数が極めて多い従来のロータ
に比べて、部品点数や製造工数を低減する効果は著しい
ものとなる。
形成する如く、隣り合う収れん領域に向かって円弧状に
連通した図４に示すような断面形状の長尺品は、たとえ
ば磁気抵抗を利用するリアクタンスモータのロータとし
て使用可能であり、部品点数が極めて多い従来のロータ
に比べて、部品点数や製造工数を低減する効果は著しい
ものとなる。
【００１９】また、本発明の押出成形装置の最大の特徴
の一つは、上述したように複合用ダイに対して、外周部
から中心部に向かって形成したスリット状空間を形成し
たことにある。このスリット空間に第２の押出装置を組
み合わせれば、スリット状空間に第２の押出装置により
第１の押出装置により押し出される混練体と第２の押出
装置により押し出される混練体とが複合される。より具
体的には、貫通孔の外壁を薄肉の形状とし、これを変形
あるいは分割することにより、ダイの外周部から中心部
に向かって窪んだスリット状空間、例えば図２に示すス
リット状空間３、を形成することが可能である。なお、
第２の押出装置からの混連体を上述したスリット状空間
に供給して、複合化するためには、その空間は、複合用
ダイの下流方向に連続したスリット状空間にする必要が
ある。
の一つは、上述したように複合用ダイに対して、外周部
から中心部に向かって形成したスリット状空間を形成し
たことにある。このスリット空間に第２の押出装置を組
み合わせれば、スリット状空間に第２の押出装置により
第１の押出装置により押し出される混練体と第２の押出
装置により押し出される混練体とが複合される。より具
体的には、貫通孔の外壁を薄肉の形状とし、これを変形
あるいは分割することにより、ダイの外周部から中心部
に向かって窪んだスリット状空間、例えば図２に示すス
リット状空間３、を形成することが可能である。なお、
第２の押出装置からの混連体を上述したスリット状空間
に供給して、複合化するためには、その空間は、複合用
ダイの下流方向に連続したスリット状空間にする必要が
ある。
【００２０】また、スリット状空間を、貫通孔の下流側
から見たときに、たとえば、図４に示すように、前記ダ
イスの外周部に３カ所以上の収れん領域、（図４にあっ
ては４カ所）を形成する如く形成し、貫通孔を分割し、
かつスリット状空間を多層に形成することが可能であ
る。図６あるいは図７に示す断面とすることが必要な複
合体において、貫通孔にパーマロイ等の磁性粉末を含む
混練体を押出し、スリット状空間にオーステナイト系ス
テンレスなどの非磁性粉末を押し出せば、モータのロー
タ等として有効である。
から見たときに、たとえば、図４に示すように、前記ダ
イスの外周部に３カ所以上の収れん領域、（図４にあっ
ては４カ所）を形成する如く形成し、貫通孔を分割し、
かつスリット状空間を多層に形成することが可能であ
る。図６あるいは図７に示す断面とすることが必要な複
合体において、貫通孔にパーマロイ等の磁性粉末を含む
混練体を押出し、スリット状空間にオーステナイト系ス
テンレスなどの非磁性粉末を押し出せば、モータのロー
タ等として有効である。
【００２１】また、本発明においては、第１混練体と第
２混練体が別々に成形されることから貫通孔を通過した
第１混練体と、スリット状空間を通過した第２混練体と
を十分に圧着させることが望ましい。これは圧着が不充
分であると、押出成形後の焼結過程において剥離したり
する可能性があるからである。たとえば、複合用ダイの
下流側に、該複合用ダイの開口径よりも小さい径を有す
る圧着用ダイを具備することにより、貫通孔を通過した
混練体と、スリット状空間を通過した材料とを十分に圧
着させることが可能となる。具体的には、例えば図２で
示す複合用ダイ１の開口径Ｄ１に対して、本発明の装置
の一例を示す押出成形装置の図３における圧着用ダイ１
８の開口径Ｄ２をＤ１＞Ｄ２の関係を満たすようにする
ことが好ましい。
２混練体が別々に成形されることから貫通孔を通過した
第１混練体と、スリット状空間を通過した第２混練体と
を十分に圧着させることが望ましい。これは圧着が不充
分であると、押出成形後の焼結過程において剥離したり
する可能性があるからである。たとえば、複合用ダイの
下流側に、該複合用ダイの開口径よりも小さい径を有す
る圧着用ダイを具備することにより、貫通孔を通過した
混練体と、スリット状空間を通過した材料とを十分に圧
着させることが可能となる。具体的には、例えば図２で
示す複合用ダイ１の開口径Ｄ１に対して、本発明の装置
の一例を示す押出成形装置の図３における圧着用ダイ１
８の開口径Ｄ２をＤ１＞Ｄ２の関係を満たすようにする
ことが好ましい。
【００２２】
（実施例１）図２は、図１に示す磁石埋め込み型の同期
モータ用ロータコア形状の焼結体を得るための、本発明
の金属粉末複合材の押出成形装置の主要部を構成する複
合用ダイ１の形状の一例を示す図である。図２におい
て、ａは複合用ダイ１の側面図、bは複合用ダイ１のA-A
断面図である。複合用ダイ１は、第１の金属粉末とバイ
ンダとの混練体（以下第１混練体９という）流路を構成
する複数の貫通孔２が薄肉の管状の外壁７で形成されて
いる。図２のｂにおいては、図面後方から導入された混
練体(第１混練体９)は、貫通孔２によって断面が貫通孔
２の形状に成形され図面前方に押し出される。
モータ用ロータコア形状の焼結体を得るための、本発明
の金属粉末複合材の押出成形装置の主要部を構成する複
合用ダイ１の形状の一例を示す図である。図２におい
て、ａは複合用ダイ１の側面図、bは複合用ダイ１のA-A
断面図である。複合用ダイ１は、第１の金属粉末とバイ
ンダとの混練体（以下第１混練体９という）流路を構成
する複数の貫通孔２が薄肉の管状の外壁７で形成されて
いる。図２のｂにおいては、図面後方から導入された混
練体(第１混練体９)は、貫通孔２によって断面が貫通孔
２の形状に成形され図面前方に押し出される。
【００２３】一方、複合用ダイ１の外周部に複合用混練
体(第２混練体１０)を供給すると、貫通孔２の外壁７と
図２で破線により示したマンドレル４によって形成され
るスリット状空間３に複合用混練体が満たされ、スリッ
ト状空間３の断面形状に成形されつつ、図面前方に押し
出される。複合用ダイを通過すると貫通孔２とスリット
状空間３を隔てる薄い外壁７がなくなり、図１で示す複
合体となるものである。なお、複合体として、図１に示
す磁石埋め込み型の同期モータ用ロータコアとするため
には、磁石を挿入する磁石用孔５と、かつシャフトため
に中央にシャフト孔６を貫通させる必要があるため、図
２において波線で示すマンドレル４と組み合わせて使用
した。
体(第２混練体１０)を供給すると、貫通孔２の外壁７と
図２で破線により示したマンドレル４によって形成され
るスリット状空間３に複合用混練体が満たされ、スリッ
ト状空間３の断面形状に成形されつつ、図面前方に押し
出される。複合用ダイを通過すると貫通孔２とスリット
状空間３を隔てる薄い外壁７がなくなり、図１で示す複
合体となるものである。なお、複合体として、図１に示
す磁石埋め込み型の同期モータ用ロータコアとするため
には、磁石を挿入する磁石用孔５と、かつシャフトため
に中央にシャフト孔６を貫通させる必要があるため、図
２において波線で示すマンドレル４と組み合わせて使用
した。
【００２４】図３は、上述した図２に示す複合用ダイ１
を装着した本発明の金属粉末複合材の押出成形装置の具
体的な装置例を示すものである。図３において、第１の
押出装置１１は、シリンダ１２とスクリュ１３によっ
て、第１混練体を押し出す装置であり、第１混練体９
は、第１導入路１４を通って、複合用ダイ１の貫通孔２
に導入される。第２の押出装置１５は、シリンダ１２と
スクリュ１３によって、第２混練体１０を押し出す装置
であり、第２混練体１０は、第１導入路の外周に形成さ
れた第２導入路１６を通って、複合用ダイ１の外周よ
り、複合用ダイ１のスリット状空間３に導入されるもの
である。図３に示すように、複合用ダイ１には、押出成
形装置の押出口１７まで延長されたマンドレル４が組み
合わされており、磁石用孔５と、かつシャフトのために
中央にシャフト孔６を形成可能になっている。複合用ダ
イ１により、上述したように複合体が成形された後、複
合用ダイ１の下流側に位置する押出口１７に設けられた
複合用ダイ１よりも開口径を小さくした圧着用ダイ１８
により、圧着され成形が完了するものである。
を装着した本発明の金属粉末複合材の押出成形装置の具
体的な装置例を示すものである。図３において、第１の
押出装置１１は、シリンダ１２とスクリュ１３によっ
て、第１混練体を押し出す装置であり、第１混練体９
は、第１導入路１４を通って、複合用ダイ１の貫通孔２
に導入される。第２の押出装置１５は、シリンダ１２と
スクリュ１３によって、第２混練体１０を押し出す装置
であり、第２混練体１０は、第１導入路の外周に形成さ
れた第２導入路１６を通って、複合用ダイ１の外周よ
り、複合用ダイ１のスリット状空間３に導入されるもの
である。図３に示すように、複合用ダイ１には、押出成
形装置の押出口１７まで延長されたマンドレル４が組み
合わされており、磁石用孔５と、かつシャフトのために
中央にシャフト孔６を形成可能になっている。複合用ダ
イ１により、上述したように複合体が成形された後、複
合用ダイ１の下流側に位置する押出口１７に設けられた
複合用ダイ１よりも開口径を小さくした圧着用ダイ１８
により、圧着され成形が完了するものである。
【００２５】具体的に、第１混練体に使用する金属粉末
を強磁性体であるＪＩＳ ＰＣで規定されたパーマロイ
粉末を用い、第２混練体としてＪＩＳ ＳＵＳ３０５で
規定された非磁性のオーステナイト粉末を用いて、図３
の装置を使用して押出成形を行った。このとき、図２に
示すダイスの開口径Ｄ１、すなわち複合用ダイ１に形成
した貫通孔の外接円の径を２６mmとし、圧着用ダイ１４
の開口径Ｄ２を２０mmに設定した。得られた成形体を脱
脂後、１２２０℃で水素雰囲気で焼結したところ、相対
密度９６％の図１で示す４層の非磁性体の領域が外周部
から内部に伸びた複合焼結体を得ることができた。
を強磁性体であるＪＩＳ ＰＣで規定されたパーマロイ
粉末を用い、第２混練体としてＪＩＳ ＳＵＳ３０５で
規定された非磁性のオーステナイト粉末を用いて、図３
の装置を使用して押出成形を行った。このとき、図２に
示すダイスの開口径Ｄ１、すなわち複合用ダイ１に形成
した貫通孔の外接円の径を２６mmとし、圧着用ダイ１４
の開口径Ｄ２を２０mmに設定した。得られた成形体を脱
脂後、１２２０℃で水素雰囲気で焼結したところ、相対
密度９６％の図１で示す４層の非磁性体の領域が外周部
から内部に伸びた複合焼結体を得ることができた。
【００２６】（実施例２）図５は、図４に示すリアクタ
ンス型の同期モータ用ロータコア形状の焼結体を得るた
めの、本発明の金属粉末複合材の押出成形装置の主要部
を構成する複合用ダイ１の形状の一例を示す図である。
図５において、ａは複合用ダイ１の側面図、bは複合用
ダイ１のA-A断面図である。図５のｂにおいては、図面
において説明すると、図面後方から導入された混練体
(第１混練体９)は、貫通孔２によって断面が貫通孔２の
形状に成形され図面前方に押し出される。貫通孔２は、
星型断面を有する中央部貫通孔２ａと、円弧状断面を有
する外周部貫通孔２ｂで構成され、それぞれの孔形状に
成形される。
ンス型の同期モータ用ロータコア形状の焼結体を得るた
めの、本発明の金属粉末複合材の押出成形装置の主要部
を構成する複合用ダイ１の形状の一例を示す図である。
図５において、ａは複合用ダイ１の側面図、bは複合用
ダイ１のA-A断面図である。図５のｂにおいては、図面
において説明すると、図面後方から導入された混練体
(第１混練体９)は、貫通孔２によって断面が貫通孔２の
形状に成形され図面前方に押し出される。貫通孔２は、
星型断面を有する中央部貫通孔２ａと、円弧状断面を有
する外周部貫通孔２ｂで構成され、それぞれの孔形状に
成形される。
【００２７】一方、複合用ダイ１の外周部に複合用混練
体(第２混練体１０)を供給すると、貫通孔２の外壁７に
よって形成され、複合用ダイの外周部に４カ所の収れん
領域８を形成する如く、隣り合う収れん領域に向かって
円弧状に連通したスリット状空間３に、複合用混練体が
満たされる。そして、スリット状空間の断面形状に成形
されつつ、図面前方に押し出される。そして、複合用ダ
イを通過すると貫通孔２とスリット状空間３を隔てる薄
い外壁７がなくなり、図４で示す複合体となるものであ
る。すなわち、複合用ダイ１に、第１の混練体と第２の
混練体を同時に押し出すことにより、リアクタンス型の
同期モータ用ロータコアに必要な断面円弧状の積層構造
の複合体が形成されるものである。なお、複合体とし
て、図４に示すスリット状空間は、リアクタンス型の同
期モータ用ロータコアとするためには、シャフトために
中央にシャフト孔６を貫通させる必要があるため、図２
において波線で示す、マンドレル４と組み合わせて使用
した。
体(第２混練体１０)を供給すると、貫通孔２の外壁７に
よって形成され、複合用ダイの外周部に４カ所の収れん
領域８を形成する如く、隣り合う収れん領域に向かって
円弧状に連通したスリット状空間３に、複合用混練体が
満たされる。そして、スリット状空間の断面形状に成形
されつつ、図面前方に押し出される。そして、複合用ダ
イを通過すると貫通孔２とスリット状空間３を隔てる薄
い外壁７がなくなり、図４で示す複合体となるものであ
る。すなわち、複合用ダイ１に、第１の混練体と第２の
混練体を同時に押し出すことにより、リアクタンス型の
同期モータ用ロータコアに必要な断面円弧状の積層構造
の複合体が形成されるものである。なお、複合体とし
て、図４に示すスリット状空間は、リアクタンス型の同
期モータ用ロータコアとするためには、シャフトために
中央にシャフト孔６を貫通させる必要があるため、図２
において波線で示す、マンドレル４と組み合わせて使用
した。
【００２８】実施例１の図３に示した金属粉末複合材の
押出成形装置の、マンドレル４を中央のシャフト孔６用
のみとし、図５に示す複合用ダイ１に取り替えて、図５
に示すリアクタンス型の同期モータ用ロータコア用の金
属粉末複合材の押出成形装置を構成した。この装置を用
いて、具体的に、第１混練体に使用する金属粉末を強磁
性体であるＪＩＳ ＰＣで規定されたパーマロイ粉末を
用い、第２混練体としてＪＩＳＳＵＳ３０５で規定され
た非磁性のオーステナイト粉末を用いて、押出成形を行
った。このとき、図２に示すダイスの開口径Ｄ１、すな
わち複合用ダイ１に形成した貫通孔の外接円の径を２６
mmとし、圧着用ダイ１４の開口径Ｄ２を２０mm、積層部
の層厚さｄを１mmに設定した。得られた成形体を脱脂
後、１２２０℃で水素雰囲気で焼結したところ、密度９
５％の図４で示す複合焼結体を得ることができた。
押出成形装置の、マンドレル４を中央のシャフト孔６用
のみとし、図５に示す複合用ダイ１に取り替えて、図５
に示すリアクタンス型の同期モータ用ロータコア用の金
属粉末複合材の押出成形装置を構成した。この装置を用
いて、具体的に、第１混練体に使用する金属粉末を強磁
性体であるＪＩＳ ＰＣで規定されたパーマロイ粉末を
用い、第２混練体としてＪＩＳＳＵＳ３０５で規定され
た非磁性のオーステナイト粉末を用いて、押出成形を行
った。このとき、図２に示すダイスの開口径Ｄ１、すな
わち複合用ダイ１に形成した貫通孔の外接円の径を２６
mmとし、圧着用ダイ１４の開口径Ｄ２を２０mm、積層部
の層厚さｄを１mmに設定した。得られた成形体を脱脂
後、１２２０℃で水素雰囲気で焼結したところ、密度９
５％の図４で示す複合焼結体を得ることができた。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、断面における複合材の
組合せが複雑な形状のもの、例えば外周部から内部に向
かって伸びた層状もしくは放射状の異種金属もしくは異
種合金の複合領域を有し、かつこの複合領域が断面に対
して深さ方向に連続した部品を金属粉末複合焼結体とし
て簡単な押出成形工程を経ることで得ることが可能であ
る。したがって、表面に硬質層を深く形成する必要があ
る各種工具、あるいは磁気的または電気的に複雑な複合
体が要求される同期モータのロータ等の電磁気材料を焼
結一体品として得ることが可能となる。したがって、従
来のように別々の部品を予め製造し、機械的に組み立て
る手法に比べて、部品点数や製造工数を大きく減らすこ
とができ、工業上有効である。
組合せが複雑な形状のもの、例えば外周部から内部に向
かって伸びた層状もしくは放射状の異種金属もしくは異
種合金の複合領域を有し、かつこの複合領域が断面に対
して深さ方向に連続した部品を金属粉末複合焼結体とし
て簡単な押出成形工程を経ることで得ることが可能であ
る。したがって、表面に硬質層を深く形成する必要があ
る各種工具、あるいは磁気的または電気的に複雑な複合
体が要求される同期モータのロータ等の電磁気材料を焼
結一体品として得ることが可能となる。したがって、従
来のように別々の部品を予め製造し、機械的に組み立て
る手法に比べて、部品点数や製造工数を大きく減らすこ
とができ、工業上有効である。
【図１】本発明の金属粉末複合焼結部品の形状の一例を
示す図である。
示す図である。
【図２】本発明の金属粉末複合押出成形装置の主要部と
なる複合用ダイの一例を示す図である。
なる複合用ダイの一例を示す図である。
【図３】本発明の金属粉末複合押出成形装置の一例を示
す図である。
す図である。
【図４】本発明の金属粉末複合焼結部品の形状の別の例
を示す図である。
を示す図である。
【図５】本発明の金属粉末複合押出成形装置の主要部と
なる複合用ダイの別の例を示す図である。
なる複合用ダイの別の例を示す図である。
【図６】磁石埋め込み型の同期モータ用ロータコアの構
成を説明する図である。
成を説明する図である。
【図７】リアクタンス型の同期モータ用ロータコアの構
成を説明する図である。
成を説明する図である。
【図８】本発明の金属粉末焼結部品の形状の別の例を示
す図である。
す図である。
【図９】本発明の金属粉末焼結部品の形状の別の例を示
す図である。
す図である。
１ 複合用ダイ、２ 貫通孔、３ スリット状空間、
４ マンドレル、５ 磁石用孔、６ シャフト孔、７
外壁、８ 収れん領域、９ 第１混練体、１０ 第２混
練体、１１ 第１の押出装置、１２ シリンダ、１３
スクリュ、１４ 第１導入路、１５ 第２の押出装置、
１６ 第２導入路、１７ 押出口、１８ 圧着用ダイ、
１９ 磁性体、２０ 非磁性体、２１ 永久磁石
４ マンドレル、５ 磁石用孔、６ シャフト孔、７
外壁、８ 収れん領域、９ 第１混練体、１０ 第２混
練体、１１ 第１の押出装置、１２ シリンダ、１３
スクリュ、１４ 第１導入路、１５ 第２の押出装置、
１６ 第２導入路、１７ 押出口、１８ 圧着用ダイ、
１９ 磁性体、２０ 非磁性体、２１ 永久磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｋ 1/27 ５０１ Ｈ０２Ｋ 21/14 Ｍ 21/14 Ｂ２２Ｆ 3/02 Ｐ
Claims (10)
- 【請求項１】 断面が外周部から内部にむかって伸びた
層状もしくは放射状の異種金属もしくは異種合金の複合
領域を有しており、かつ断面に対して深さ方向となる向
きに前記複合領域が連続するものであることを特徴とす
る金属粉末複合焼結部品。 - 【請求項２】 断面において、複合領域は、外周部に３
カ所以上の収れん領域を形成する如く、隣り合う収れん
領域に向かって円弧状に連通したものであることを特徴
とする請求項１に記載の金属粉末複合焼結部品。 - 【請求項３】 複合領域は多層に形成されていることを
特徴とする請求項１または２に記載の金属粉末複合焼結
部品。 - 【請求項４】 複合領域とその他の領域において、いず
れか一方が非磁性領域を形成し、他方が磁性領域を形成
することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
載の金属粉末複合焼結部品。 - 【請求項５】 金属粉末とバインダの混練体を複合用ダ
イに向かって押し出す第１の押出装置と、前記混練体と
は異なる複合用混練体を押し出す第２の押出装置を具備
しており、前記複合用ダイは、第１の押出装置からの混
練体流路を構成する貫通孔と、前記複合用ダイの外周部
から中心部に向かって形成され、前記貫通孔の下流方向
に連続したスリット状空間とを有し、該スリット状空間
には前記第２の押出装置が連結され、前記スリット状空
間に前記複合用混練体を押し出すものであることを特徴
とする金属粉末複合材の押出成形装置。 - 【請求項６】 スリット状空間は、貫通孔の下流側から
見たときに、前記複合用ダイの外周部に３カ所以上の収
れん領域を形成する如く、隣り合う収れん領域に向かっ
て円弧状に連通したものであることを特徴とする請求項
５に記載の金属粉末複合材の押出成形装置。 - 【請求項７】 スリット状空間は多層に形成されている
ことを特徴とする請求項５または６に記載の金属粉末複
合材の押出成形装置。 - 【請求項８】 複合用ダイの下流側には、該複合用ダイ
の開口径よりも小さい径を有する圧着用ダイを具備する
ことを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の
金属粉末複合材の押出成形装置。 - 【請求項９】 金属粉末とバインダの混練体を複合用ダ
イの貫通孔に向かって押し出すとともに、前記混練体と
は異なる複合用混練体を、前記複合用ダイの外周部から
内部に連通したスリット状の空間に押し出し、スリット
状に前記複合用混練体を複合させることを特徴とする金
属粉末複合材の押出成形方法。 - 【請求項１０】 非磁性金属粉末と磁性金属粉末との複
合体を形成することを特徴とする請求項９に記載の金属
粉末複合材の押出成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7144325A JPH08340666A (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 金属粉末複合焼結部品および金属粉末複合材の押出成形装置ならびに金属粉末複合材の押出成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7144325A JPH08340666A (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 金属粉末複合焼結部品および金属粉末複合材の押出成形装置ならびに金属粉末複合材の押出成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08340666A true JPH08340666A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=15359486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7144325A Pending JPH08340666A (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 金属粉末複合焼結部品および金属粉末複合材の押出成形装置ならびに金属粉末複合材の押出成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08340666A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002171702A (ja) * | 2000-12-05 | 2002-06-14 | Isuzu Motors Ltd | 回転機のロータ |
| US6655004B2 (en) | 2001-10-03 | 2003-12-02 | Delphi Technologies, Inc. | Method of making a powder metal rotor for a surface |
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| CN110270687A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-24 | 江苏众信绿色管业科技有限公司 | 一种高强耐腐蚀钛-钢复合管及其生产工艺 |
-
1995
- 1995-06-12 JP JP7144325A patent/JPH08340666A/ja active Pending
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